Luận Văn Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến thuật toán music và mô phỏng thuật toán music bằng matlab

MỤC LỤC :

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG I 5

TỔNG QUAN VỀ ANTEN THÔNG MINH. 5

1.1. Mở đầu : 5

1.2. Nguyên lý hoạt động : 6

1.3. Ứng dụng của anten thông minh : 7

1.3.1. Anten thông minh trong mạng GSM và 3G : 7

1.3.3. Ứng dụng của anten thông minh trong việc xác định vị trí : 9

1.4.Anten mảng thích nghi : 10

1.4.1. Định nghĩa anten mảng thích nghi : 10

1.4.2. Cấu trúc của anten thích nghi : 11

CHƯƠNG II 13

MỘT SỐ THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG HƯỚNG SÓNG TỚI 13

2.1.Thuật toán ước lượng phổ: 13

2.2. Thuật toán khả năng lớn nhất MLM: 14

2.3 Thuật toán MUSIC : 14

2.4. So sánh các thuật toán : 15

2.5.Ứng dụng thuật toán MUSIC xác định DOA: 16

CHƯƠNG III

KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THUẬT TOÁN MUSIC VÀ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN MUSIC BẰNG MATLAB. 22

3.1. Xây dựng chương trình để giải quyết thuật toán MUSIC bằng ngôn ngữ matlab: 22

3.1.1. Đặt giả thiết ban đầu về số nguồn tín hiệu, số phần tử mảng và số mẫu quan sát : 24

3.1.2. Đặt khoảng cách giữa các phần tử trong mảng và các góc ban đầu, xây dựng véctơ hướng. 25

3.1.3. Xây dựng ma trận tín hiệu thu được : 26

3.1.4. Xây dựng ma trận hiệp phương sai, các giá trị riêng, véctơ riêng của nó : 27

3.1.5. Xây dựng hàm độ lệch , xác định hướng sóng đến nhờ thuật toán MUSIC : 27

3.1.6. Chương trình thu được cuối cùng : 28

3.2. Sự ảnh hưởng của các tham số đến kết quả của thuật toán MUSIC : 30

3.2.1. Ảnh hưởng của tham số dlamda ( d/ : khoảng cách giữa các phần tử anten trên bước sóng sử dụng ) : 30

3.2.2. Sự ảnh hưởng của số phần tử anten và số nguồn tín hiệu tới độ chính xác của thuật toán MUSIC : 33

3.2.3. Độ phân giải thuật toán : 35

3.2.4. Trường hợp khi có ít nhất một nguồn nằm ở góc 90 độ : .36

3.2.5. Khi các nguồn tín hiệu tương quan với nhau : 37

3.3. Kết luận : 41



MỞ ĐẦU


Ngày nay, khi lĩnh vực thông tin truyền thông ngày càng phát triển, các loại anten có xử lý tín hiệu được sử dụng ngày càng phổ biến đem lại những ích lợi trong nhiều lĩnh vực ứng dụng như thông tin di động, truyền hình, thông tin vệ tinh, xác định vị trí vật thể Một trong những hướng phát triển của kĩ thuật xử lý tín hiệu trong anten là xác định hướng các sóng tới, xa hơn nữa là từ các hướng sóng tới này xác định được vị trí các nguồn phát sóng và từ đó có những biện pháp xử lý tùy thuộc vào mục đích xác định như điều chỉnh búp sóng anten, điều chỉnh vị trí anten . Có nhiều thuật toán được đề ra để xử lý phát hiện ra sóng tới như thuật toán ước lượng phổ, thuật toán khả năng lớn nhất, thuật toán MUSIC Trong đó thuật toán được dùng phổ biến nhất hiện nay chính là thuật toán MUSIC với những ưu điểm vượt trội như : Độ chính xác cao, phân giải được các nguồn tốt, áp dụng phù hợp trong nhiều hoàn cảnh.

Tuy nhiên,những điều kiện hoàn cảnh khác nhau sẽ gây ảnh hưởng nhất định đến kết quả của thuật toán MUSIC. Bài luận văn này nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các thông số hay thay đổi thường gặp trong thực tế qua đó có thể giúp cho việc thiết kế, xử lý hệ thống anten hiệu quả hơn, phù hợp cho việc áp dụng trong các ứng dụng thực tế với điều kiện hoàn cảnh biến đổi hơn. Các thông số được đưa ra nghiên cứu ở đây bao gồm : tương quan giữa khoảng cách các phần tử trong hệ anten tuyến tính với bước sóng sử dụng ; tương quan giữa số phần tử mảng anten và số nguồn cần xác định hướng sóng tới ; độ phân giải của thuật toán ; trường hợp có nguồn nằm ở góc 90 độ hoặc những góc lân cận đấy ; trường hợp các nguồn cần xác định hướng sóng đến có tương quan với nhau.

Phương pháp được sử dụng trong bài luận văn này là lập trình matlab mô phỏng hệ thống xử lý tìm hướng sóng đến MUSIC bao gồm giả lập các nguồn sóng tới, sau đó thay đổi các thông số cần nghiên cứu và xem xét sự thay đổi tương ứng kết quả của thuật toán để từ đó tìm ra được những qui luật biến đổi cũng như sự phụ thuộc của kết quả thuật toán khi thay đổi các thông số. Việc cuối cùng sau khi tìm ra được những qui luật biến đổi là đề xuất những biện pháp khi thiết kế, những chú ý để cho thuật toán MUSIC có thể được ứng dụng phù hợp với điều kiện thực tế. Trong phần luận văn này cũng nêu ra một số lĩnh vực có tiềm năng to lớn trong việc ứng dụng anten thông minh có sử dụng thuật toán tìm hướng sóng đến MUSIC.

Em xin chân thành cảm ơn thạc sỹ Lê Quang Thảo, Giảng viên tổ Vô Tuyến – Khoa Vật Lý- Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội và bạn Đàm Trung Thông ( sinh viên cử nhân tài năng K11) đã giúp em hoàn thành khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ Vô Tuyến – Khoa Vật Lý- Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã tham gia giảng dạy cho lớp Vô tuyến K52


Do điều kiện thời gian và trình độ có hạn nên trong khóa luận này không thể không có sai sót.Em rất mong được sự góp ý từ các thầy để khóa luận được hoàn thiện hơn