Tiến Sĩ Nâng cao chất lượng xác định hướng sóng tới cho hệ thống vô tuyến tìm phương sử dụng dàn ăng ten

iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN . ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . vii
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ . ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . xii
MỞ ĐẦU . 1
1. Vai trò hệ thống vô tuyến tìm phương trong lĩnh vực điện tử viễn
thông . 1
2. Những vấn đề còn tồn tại . 1
3. Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu . 2
4. Cấu trúc nội dung của luận án 3
5. Các đóng góp khoa học của luận án 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÔ TUYẾN TÌM PHƯƠNG 5
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống vô tuyến tìm phương . 5
1.2. Tổng quan các kỹ thuật xác định hướng sóng tới . 8
1.3. Mô hình tín hiệu trong xác định hướng sóng tới . 11
1.3.1. Khái quát về tín hiệu băng hẹp . 12
1.3.2. Khái quát về tín hiệu băng rộng . 13
1.4. Tổng quan một số dàn ăng ten nhiều phần tử sử dụng trong xác định
hướng sóng tới 14
1.4.1. Các đặc trưng cơ bản của dàn ăng ten . 14
1.4.1.1. Đặc trưng biên độ của dàn ăng ten 14
1.4.1.2. Đặc trưng pha của dàn ăng ten. . 15
1.4.1.3. Đặc trưng phân cực của dàn ăng ten. 16
1.4.2. Mô hình tín hiệu thu của một số dàn ăng ten hay sử dụng trong kỹ
thuật xác định hướng sóng tới. 16 iv

1.4.2.1. Mô hình tín hiệu thu với dàn ăng ten đồng nhất tuyến tính
ULA . 17
1.4.2.2. Mô hình tín hiệu thu với dàn ăng ten đồng dạng tròn đều UCA 20
1.5. Các thông số ảnh hưởng và điều kiện đặt ra trong bài toán xác định
hướng sóng tới. . 21
1.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác trong việc xác định hướng sóng
tới 21
1.5.2. Điều kiện ràng buộc ban đầu trong bài toán xác định hướng sóng tới
của luận án . 22
1.5.3. Phương pháp đánh giá kết quả các nội dung đề xuất 23
1.6. Kết luận chương 23
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH HƯỚNG SÓNG TỚI CỦA CÁC TÍN HIỆU BĂNG HẸP SỬ
DỤNG HỆ THỐNG VÔ TUYẾN TÌM PHƯƠNG ĐƠN KÊNH 24
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống vô tuyến tìm phương đơn kênh . 24
2.2. Một số thuật toán điển hình áp dụng cho hệ thống vô tuyến tìm
phương đơn kênh 25
2.2.1. Kỹ thuật Wattson – Watt . 25
2.2.1.1. Nguyên lý hoạt động 25
2.2.1.2. Ưu điểm của thuật toán Watson - Watt 27
2.2.1.3. Nhược điểm của thuật toán Watson - Watt 27
2.2.2. Kỹ thuật Doppler và giả Doppler . 28
2.2.2.1. Ưu điểm của kỹ thuật Doppler và giả Doppler 30
2.2.2.2. Nhược điểm của kỹ thuật Doppler và giả Doppler . 30
2.3. Kỹ thuật xác định hướng sóng tới dựa trên vòng khóa pha 30
2.3.1. Kiến trúc hệ thống . 31
2.3.2. Mô tả phương pháp PLL – DOA truyền thống . 32
2.3.3. Mô tả phương pháp PLL – DOA cải tiến 37
2.3.3.1. Đánh giá hiệu năng phương pháp PLL – DOA truyền thống 37
2.3.3.2. Phương pháp PLL – DOA cải tiến 37
2.3.4. Kết quả mô phỏng đánh giá hiệu năng phương pháp PLL – DOA cải tiến . 43
2.4. Kết luận chương 46 v

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH HƯỚNG SÓNG TỚI CỦA CÁC TÍN HIỆU BĂNG HẸP SỬ
DỤNG HỆ THỐNG VÔ TUYẾN TÌM PHƯƠNG ĐA KÊNH . 48
3.1. Giới thiệu chung về hệ thống vô tuyến tìm phương đa kênh 48
3.2. Một số thuật toán điển hình áp dụng cho hệ thống vô tuyến tìm
phương đa kênh . 48
3.2.1. Thuật toán Véc tơ tương quan 48
3.2.2. Thuật toán MUSIC 50
3.2.3. Một số thuật toán khác 52
3.2.3.1. Thuật toán Barlet 52
3.2.3.2. Thuật toán ước lượng phổ CAPON . 53
3.2.3.3. Thuật toán ước lượng dự đoán tuyến tính . 53
3.2.3.4. Thuật toán Entropy cực đại 53
3.3. Sơ lược về thuật toán Matrix Pencil 53
3.3.1. Thuật toán Matrix Pencil 53
3.3.1.1. Áp dụng thuật toán trong môi trường không có nhiễu 54
3.3.1.2. Áp dụng thuật toán trong môi trường có nhiễu 56
3.3.2. Thuật toán Total Forward Backward Matrix Pencil 57
3.4. Kỹ thuật xác định hướng sóng tới sử dụng thuật toán TFBMP 60
3.4.1. Xác định hướng sóng tới của tín hiệu thu được từ dàn ăng ten ULA . 61
3.4.1.1. Phân tích lý thuyết 61
3.4.1.2. Kết quả mô phỏng và đánh giá . 62
3.4.2. Xác định hướng sóng tới của tín hiệu thu được từ dàn ăng ten UCA . 69
3.4.2.1. Phân tích lý thuyết 69
3.4.2.2. Kết quả mô phỏng và đánh giá . 72
3.5. Kết luận chương 80
CHƯƠNG 4 XÁC ĐỊNH HƯỚNG SÓNG TỚI CỦA CÁC TÍN HIỆU ĐA ĐƯỜNG VÀ
TÍN HIỆU BĂNG RỘNG . 81
4.1. Xác định hướng sóng tới của các tín hiệu đa đường 81
4.1.1. Phân tích lý thuyết 81
4.1.2. Kết quả mô phỏng và đánh giá . 85 vi

4.2. Xác định hướng sóng tới của các tín hiệu băng rộng . 88
4.2.1. Phân tích lý thuyết 88
4.2.2. Kết quả mô phỏng và đánh giá . 89
4.3. Kết luận chương 91
KẾT LUẬN . 93
Đóng góp khoa học của luận án . 93
Hướng phát triển của luận án 93
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 95