%37تخفیف

دانلود پروژه:جهت یابی سیگنال های پهن باند در سیستم های مخابراتی DOA Estimation For Wideband Signals In Communication Systems

تعداد 126صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir
فایل ناب

چکیده:

جهت یابی سیگنال­های پهن باند

DOA Estimation for Wideband Signals

یکی از مهم­ترین کاربردهای آرایه ها، تحمین جهت یابی سیگنال­های انتشار یافته درمحیط می باشد. بسیاری از روش­های جهت یابی از دیرباز مورد استفاده قرار می­گیرند که به مرور زمان تغییراتی در آن­ها صورت گرفته است. بسته به شرایط محیط، ممکن است یکی از روش­های جهت یابی عملکرد بهتری نسبت به سایر روش­ها داشته باشد. نکته­ای که مطرح است اینکه اغلب روش­های جهت یابی برای سیگنال­های باریک باند طراحی شده­اند. در عمل ممکن است سیگنال­هایی که در محیط وجود دارند یا پهن باند باشند و یا اینکه در بین­های فرکانسی مختلفی قرار داشته باشند.یکی از متداول ترین روش­ها  در جهت یابی سیگنال­های پهن باند این است که سیگنال پهن باند را به بین­های مختلف فرکانسی تفکیک نموده و سپس پردازش­های لازم را در حوزة فرکانس انجام دهیم. بر این اساس روش­های مختلفی برای جهت یابی سیگنال­های پهن باند بیان شده است.در برخی از روش­ها جهت یابی هر بین فرکانسی به صورت مستقل از سایر بین­ها پردازش می گردد، که به روش­های ناهمبسته مشهور هستند. برخی دیگر از روش­ها اطلاعات بین­های مختلف فرکانسی را به صورتی با یکدیگر ترکیب می­کند و سپس جهت یابی را انجام می­دهد (روش­های همبسته). مشکل بزرگ روش­های همبسته این است که بایستی در ابتدا تخمین اولیه­ای از زوایای ورود منابع داشته باشیم. برخی از روش­ها نیز هستند که ماهیت آن­ها متفاوت از روش­های همبسته و ناهمبسته است و می­توان گفت حالت بین این دو روش هستند. از جملة این روش­ها می­توان به TOPS[1] اشاره کرد. که برای رفع مشکل تخمین اولیة زوایا در روش­های همبسته معرفی شده است.هدف از این پایان نامه بررسی روشهای مختلف جهت یابی سیگنالهای پهن باند و مقایسه نحوه عملکرد هر یک می باشد.

[1] Test of Orthogonality of Projected Subspaces

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                   صفحه

چکیده 1

مقدمه. 2

فصل اول : اصول انتشار امواج

1-1- مقدمه. 4

1-2- انتشار امواج.. 4

1-3-سنسورهای آرایه ای.. 6

1-4- پردازش سیگنال آرایه خطی.. 7

1-4-1- فرضیات پایه. 7

1-4-1-1- میدان دور 7

1-4-1-2- سیگنال باند باریک…. 7

1-4-1-3- ایستائی.. 8

1-4-1-4- سیگنال های چندگانه. 8

1-4-1-5- نویز (Noise) 8

1-5- تبدیل مکان – زمان.. 9

1-6- سیگنال های تصادفی.. 10

فصل دوم: روش های پردازش سیگنال های باند باریک

2-1-مقدمه. 15

2-2-روش های مبتنی بر پایه طیف… 15

2-3-روش های شکل دهی پرتو. 15

2-3-1-روش شکل دهی پرتو متعارف… 15

2-3-2- روش کاپون.. 17

2-3-3- روش های مبتنی بر زیر فضا 19

2-3-4-معرفی روش .. 20

2-3-5- الگوریتم .. 21

2-3-6- معرفی روش .. 23

2-3-7-مدل داده ها 25

2-3-8- الگوریتم ESPIRIT.. 28

2-4-آنتن های آرایه ای.. 31

2-5- مدل سیگنال.. 35

2-6- ماتریس کوواریانس…. 36

فصل سوم: جهت یابی سیگنال های پهن باند

3-1- مقدمه. 39

3-2- معرفی سیگنال های باند پهن.. 39

3-3- معرفی تکنیک های مختلف جهت یابی سیگنال های باند پهن.. 41

3-3-1- مدلسازی داده های باند پهن.. 41

3-3-2- معرفی اجمالی روش های جهت یابی سیگنال های باند پهن با استفاده از بانک فیلتر. 42

3-3-3- مدل فرکانسی سیگنال باند پهن.. 44

3-3-4- الگوریتم های مختلف جهت یابی سیگنال های پهن باند. 47

3-3-5- روش های جهت یابی ناهمبسته. 47

3-3-6- روش های ناهمبسته فرکانسی.. 48

3-3-7- فرم دهنده بیم به روش کاپون.. 48

3-3-8- میانگین گیری حسابی.. 51

3-3-9- روش میانگین گیری هندسی.. 52

3-3-10- روش میانگین گیری هارمونیک…. 53

3-3-11- الگوریتم موزیک پهن باند. 53

3-3-12- الگوریتم وزن دهی مناسب زیرفضاها 55

3-3-13- محاسبه تخمین به روش .. 58

3-3-14- ملاحظات عملی در روش .. 60

3-3-15- روش های جهت یابی همبسته زیرفضایی( ) 62

3-3-16- روش ماتریس تمرکز قطری.. 62

3-3-17- روش زیرفضای چرخشی سیگنال.. 64

3-3-18- استفاده از ماتریس کانونی در روش .. 66

3-3-19– روش وزن دهی متوسط به زیر فضاهای سیگنال( ) 67

فصل چهارم:‌الگوریتم TOPS

4-1- مقدمه. 70

4-2- مفاهیم پایه. 70

4-3- ارائه یک مدل ریاضی.. 71

4-4- توسعه الگوریتم  به فضای چند بعدی.. 76

4-5- تصویر در راستای زیرفضای سیگنال.. 78

4-6- الگوریتم محاسبه. 80

4-6-1- پیچیدگی محاسبات… 81

فصل پنجم:‌شبیه سازی  الگوریتم های تخمین DOA

برای آرایه های خطی.. 83

5-1- مقدمه. 84

5-2- الگوریتم های تخمین .. 84

5-2-1- معرفی اجمالی الگوریتم های به کار رفته در شبیه سازی.. 84

5-2-1-1-  بررسی الگوریتم MUSIC و Capon.. 85

5-2-1-2- الگوریتم همبستگی زیرفضای سیگنال( ) 86

5-2-1-3- ماتریس زیرفضای کانونی سیگنال ( ) 88

5-2-1-3-1- الگوریتم محاسبه روش .. 89

5-2-1-3-2-نکات مهم در محاسبه تخمین به روش .. 90

5-3- مدل سازی داده ها 91

5-3-1- خصوصیات منبع سیگنال ارسالی.. 91

5-3-2- مفروضات داده های دریافتی توسط آرایه آنتن.. 92

5-4- سناریوهای شبیه سازی شده……………………………………………………………………………………………………………………… 92

5-4-1- سناریوی شماره 1. 92

فصل ششم:  نتیجه‌گیری و پیشنهادات

6-1- نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 122

6-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 123

مراجع.. 121

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                   صفحه

جدول شماره (5-1)– مبنای شبیه سازی.. 92

جدول شماره (5-2) – خلاصه اطلاعات شبیه سازی در سناریوی اول.. 93

 

 

فهرست تصاویر

عنوان                                                                                                                                   صفحه

شکل 1-1- مختصات کروی.. 6

شکل 1- 4- پردازش سیگنال در آرایه ای ازآنتن ها شامل  آنتن.. 13

شکل 2-1- هندسه آرایه .. 24

شکل 2-2- نمایش آرایه ها برای الگوریتم .. 25

شکل 2-3- الگوریتم  استاندارد با دو زیر آرایه غیر هم پوش و هرکدام شامل  سنسور 29

شکل 2-4- الگوریتم  استاندارد با دو زیر آرایه با هم پوشانی حداکثر و هرکدام                   شامل  سنسور 29

شکل 2-5- آرایه خطی.. 32

شکل 2-6- نمونه برداری فضایی از سیگنال ارسالی توسط آرایه خطی از آنتن ها 33

شکل 3-1- الف – آرایه خطی.. 45

شکل 3-1- ب آرایه دایره ای.. 46

شکل 3-2- الگوی پرتودهی در روش کاپون به ازای منبع ارسالی 0db در بین فرکانسی 150 هرتز و دریافتی توسط آرایه ای از 20 سنسور 49

شکل 3-3- ضرب اسکالر بردار هدایت در بردار ویژه . 50

شکل (5- 1) – خروجی الگوریتم MUSIC در   و زوایای . 94

شکل (5- 2) – خروجی الگوریتم  SSF در   و زوایای . 94

شکل (5-3 ) – خروجی الگوریتم WAVES در   و زوایای . 95

شکل (5- 4) – خروجی الگوریتم Capon Arithmetic در   و زوایای . 96

شکل (5- 5) – خروجی الگوریتم Capon Harmonic در   و زوایای . 97

شکل (5- 6) – خروجی الگوریتم Capon Geometric در   و زوایای . 97

شکل (5- 7) – خروجی الگوریتم MUSIC در   و زوایای . 98

شکل (5- 8) – خروجی الگوریتم SSF در   و زوایای . 98

شکل (5- 9) – خروجی الگوریتم WAVES در   و زوایای . 99

شکل (5- 10) – خروجی الگوریتمCapon Arithmetic  در   و زوایای . 99

شکل (5- 11) – خروجی الگوریتمCapon Harmonic  در   و زوایای . 100

شکل (5- 12) – خروجی الگوریتمCapon Geometric  در   و زوایای . 100

شکل (5- 13) – خروجی الگوریتم   MUSICدر   و زوایای . 101

شکل (5- 14) – خروجی الگوریتم   SSFدر   و زوایای . 101

شکل (5- 15) – خروجی الگوریتم   WAVESدر   و زوایای . 102

شکل (5- 16) – خروجی الگوریتم  Capon Arithmeticدر   و زوایای . 102

شکل (5- 17) – خروجی الگوریتم  Capon Harmonic   و زوایای . 103

شکل (5- 18) – خروجی الگوریتم  Capon Geometric   و زوایای . 103

شکل (5- 19) – خروجی الگوریتم  MUSIC برای   و زوایای . 104

شکل (5- 20) – خروجی الگوریتم  WAVES برای   و زوایای . 104

شکل (5- 21) – خروجی الگوریتم  Capon Arithmetic برای   و زوایای . 105

شکل (5- 22) – خروجی الگوریتم  Capon Harmonic برای   و زوایای . 105

شکل (5- 23) – خروجی الگوریتم  Capon Geometric برای   و زوایای . 106

شکل (5- 24) – خروجی الگوریتم MUSIC برای   و زوایای . 106

شکل (5- 25) – خروجی الگوریتم SSF برای   و زوایای . 107

شکل (5- 26) – خروجی الگوریتم WAVES برای   و زوایای . 107

شکل (5- 27) – خروجی الگوریتم Capon Arthimetic برای   و زوایای . 108

شکل (5- 28) – خروجی الگوریتم Capon Harmonic برای   و زوایای . 108

شکل (5- 29) – خروجی الگوریتمCapon Geometrics برای   و زوایای . 109

5-4-2- سناریو 2. 109

شکل (5-30) مقایسه 5 الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 360 به ازای تعداد لحظات مشاهده 128 و تعداد بین فرکانسی 128) 110

شکل (5-31)محاسبه میزان خطا به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 370 به ازای تعداد لحظات مشاهده 128 و تعداد بین فرکانسی 128. 110

شکل (5-32) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 380 به ازای تعداد لحظات مشاهده 128 و تعداد بین فرکانسی 128 ………………………………………………………………………………………………………………………… 111

شکل (5-33) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 390 به ازای تعداد لحظات مشاهده 128 و تعداد بین فرکانسی 128. 111

شکل (5-34) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 340 به ازای تعداد لحظات مشاهده 100 و تعداد بین فرکانسی 4. 114

شکل (5-35) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 370 به ازای تعداد لحظات مشاهده 1024 و تعداد بین فرکانسی 16. 115

شکل (5-36) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 380 به ازای تعداد لحظات مشاهده 100 و تعداد بین فرکانسی 8. 115

شکل (5-37) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 380 به ازای تعداد لحظات مشاهده 100 و تعداد بین فرکانسی 16 116

شکل (5-38) مقایسه الگوریتم مطرح شده به ازای سیگنال دریافتی در زاویه 100 ، 330، 380 به ازای تعداد لحظات مشاهده 100 و تعداد بین فرکانسی 16. 116

شکل (39-5) مقایسه الگوریتم‌های متفاوت به ازای دو سیگنال دریافتی در زاویه‌های 100 و 330 و زاویه سیگنال سوم بین مقادیر 270 الی 390 به ازای SNR=2 و تعداد‌ لحظات مشاهده SNAP=128 و تعداد در بین فرکانسSamp=64.. 117

شکل (40-5) مقایسه الگوریتم‌های متفاوت به ازای دو سیگنال دریافتی در زاویه‌های 100 و 330 و زاویه سیگنال سوم بین مقادیر 270 الی 390 به ازای SNR=5 و تعداد ‌لحظات مشاهده SNAP=128 و تعداد در بین فرکانسSamp=64.. 117

شکل (41-5) مقایسه الگوریتم‌های متفاوت به ازای دو سیگنال دریافتی در زاویه‌های 100 و 330 و زاویه سیگنال سوم بین مقادیر 270 الی 390 به ازای SNR=9 و تعداد ‌لحظات مشاهده SNAP=128 و تعداد در بین فرکانسSamp=64.. 118

شکل (42-5) مقایسه الگوریتم‌های متفاوت به ازای دو سیگنال دریافتی در زاویه‌های 100 و 330 و زاویه سیگنال سوم بین مقادیر 270 الی 390 به ازای SNR=14 و تعداد ‌لحظات مشاهده SNAP=128 و تعداد در بین فرکانسSamp=64. 118

شکل (43-5) مقایسه الگوریتم‌های متفاوت به ازای دو سیگنال دریافتی در زاویه‌های 100 و 330 و زاویه سیگنال سوم بین مقادیر 270 الی 390 به ازای SNR=16 و تعداد ‌لحظات مشاهده SNAP=128 و تعداد در بین فرکانسSamp=64. 119

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo