Luận án tiến sĩ nghiên cứu nâng cao hiệu năng của hệ tìm phương sử dụng anten kh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN THỊ THÚY QUỲNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN KHÔNG TÂM PHA TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Thị Thúy Quỳnh NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN KHÔNG TÂM PHA TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 62 52 02 08 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Trần Minh Tuấn Hà Nội - 2015 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS. Phan Anh, người đã dẫn dắt, định hướng cho tôi trong những nghiên cứu về lĩnh vực anten, truyền sóng, và kỹ thuật siêu cao tần. Trong suốt quá trình nghiên cứu về anten không tâm pha, tôi đã nhận được nhiều lời khuyên quý báu của thầy để có những chuyển biến tích cực trong nghiên cứu cấu trúc anten.

Người thầy thứ hai tôi muốn gửi lời cảm ơn là GS. Karim Abed-Meraim. Với nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý tín hiệu mảng cũng như tối ưu hóa cấu hình anten mảng, thầy đã giúp tôi có cái nhìn tổng quan và định hướng tốt hơn về các nội dung cần làm của luận án, đặc biệt là phần xử lý tín hiệu. Tôi cũng xin cảm ơn PGS.

Nguyễn Linh Trung, người luôn cho tôi những lời khuyên quý báu trong nghiên cứu cũng như hướng dẫn tôi cách suy nghĩ và cách viết một bài báo khoa học; PGS. Trần Đức Tân đã cho những lời khuyên về cách sử dụng thuật toán nén mẫu; PGS. Trần Minh Tuấn đã hướng dẫn tôi những kiến thức ban đầu về các cấu trúc anten hiện đại; các thầy, cô Khoa Điện tử - Viễn thông và các thầy, cô phản biện đã cho nhiều góp ý giúp tôi khắc phục những điểm còn hạn chế trong luận án. Tôi cũng xin được cảm ơn NCS.

Trương Minh Chính đã giúp đỡ nhiều trong phần soạn thảo luận án; các bạn đồng nghiệp trong khoa Điện tử - Viễn thông đã luôn động viên, giúp đỡ trong công việc và cuộc sống. Lời cảm ơn cuối cùng tôi xin gửi đến gia đình thân yêu, đã luôn tạo điều kiện cho tôi được học tập và phát triển. Trần Thị Thúy Quỳnh ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những công việc được thực hiện trong luận án chưa từng được các tác giả khác đề xuất. Với sự hiểu biết của mình, tôi chắc chắn các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố ở đâu và trong bất cứ công trình nào trừ công trình của tác giả và tài liệu tham khảo.

Nếu có gì sai trái, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày. năm 2015 Tác giả Trần Thị Thúy Quỳnh iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Trang phụ bìa. ii Lời cam đoan.

iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt. viii Danh mục bảng. xvi Danh mục các hình vẽ, đồ thị. xvii MỞ ĐẦU.

TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ MẢNG ANTEN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÌM PHƯƠNG TIÊU BIỂU. Mô hình dữ liệu. Cấu trúc hình học của mảng anten. Tính duy nhất của vector đáp ứng mảng, tính vô hướng của mảng, và ngưỡng phân giải.

Mảng ULA và UCA. Anten không tâm pha (AWPC). 23 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thuật toán tìm hướng sóng đến.

Thuật toán tạo chùm. Thuật toán MUSIC. Thuật toán ML. Anten không tâm pha tổng quát và thuật toán MUSIC.

Kết luận chương 1. KHẮC PHỤC VẤN ĐỀ LẶP LẠI PHỔ KHÔNG GIAN CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN AWPC. Lựa chọn góc quay anten ∆φ. Phân tích số học tính duy nhất của vector đáp ứng mảng.

Kết quả mô phỏng. SymII-AWPC-UCA. Phân tích số học tính duy nhất của vector đáp ứng mảng. Kết quả mô phỏng.

Phân tích số học tính duy nhất của vector đáp ứng mảng. Kết quả mô phỏng. Tính vô hướng của mảng. Ngưỡng phân giải.

Hiệu năng của hệ thống. Kết quả mô phỏng. Kết luận chương 2. 68 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương 3.

HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ASYM-AWPC TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN. Hệ tìm phương Asym-AWPC-MUSIC. Hệ tìm phương Asym-AWPC-CS. Mô hình dữ liệu.

Đặc tính của ma trận đo được tạo bởi Asym-AWPC. Thuật toán khôi phục: Bình phương tối thiểu có điều chỉnh l1 78 3. Kết quả mô phỏng. Cải thiện độ phân giải của Asym-AWPC-CS.

Đánh giá độ phân giải. Kết quả mô phỏng. Độ phức tạp tính toán của Asym-AWPC-CS. Độ phức tạp tính toán.

Kết quả mô phỏng. Kết luận chương 3. 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 88 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.

91 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Công thức đánh giá tính duy nhất của vector đáp ứng mảng. Công thức tính CRLB. 101 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHỤ LỤC C.

Giản đồ bức xạ của anten AWPC tổng quát. Tính đường bao thấp CRLB một nguồn trong trường hợp mô hình ngẫu nhiên. Chứng minh phụ thuộc tuyến tính loại π của vector đáp ứng mảng trong cấu trúc Sym-AWPC. Chứng minh phụ thuộc tuyến tính loại π/2 của vector đáp ứng mảng trong cấu trúc SymI-AWPC.

113 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục các ký hiệu STT Ký hiệu Mô tả 1 in thường Vô hướng 2 in thường, đậm Vector 3 in hoa, đậm Ma trận 4 ∗ Phép biến đổi liên hiệp phức 5 × Phép nhân vô hướng 6 Phép nhân Hadamard (nhân từng phần tử của ma trận) 7 β Hệ số mảng 8 δφ Ngưỡng phân giải thống kê 9 ∆φ Góc quay anten 10 ∆d Độ bất đối xứng của anten Asym-AWPC 11  Độ phân giải 12 η Mức độ không phụ thuộc tuyến tính của vec- tor đáp ứng mảng 13 γ Tính duy nhất của vector đáp ứng mảng 14 κ Hệ số liên kết 15 λ Bước sóng của tín hiệu 16 µx Giá trị trung bình của x 17 φ Góc phương vị 18 Φ Giản đồ pha của anten 19 θ Góc ngẩng 20 ξ Tham số điều chỉnh 21 E Phép tính trung bình 22 a Phần tử của vector đáp ứng mảng 23 a Vector đáp ứng mảng 24 A Ma trận chứa các vector đáp ứng mảng hoặc ma trận đo ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục các ký hiệu STT Ký hiệu Mô tả 25 Cx = E{(x − µx )(xH − µH x )} Ma trận hiệp phương sai của x 26 d Khoảng cách giữa hai phần tử anten 27 d¯ Chỉ số nguồn tín hiệu 28 dAC Khoảng cách giữa phần tử anten A và C 29 dBD Khoảng cách giữa phần tử anten B và D 30 D Số nguồn tín hiệu đến 31 e Vector riêng 32 E Điện trường 33 En Ma trận chứa vector riêng của không gian con nhiễu 34 Es Ma trận chứa vector riêng của không gian con tín hiệu nguồn 35 G Giản đồ biên độ của anten 36 H Phép biến đổi Hermitan 37 I Ma trận đơn vị 38 = Phần ảo 39 J Ma trận thông tin Fisher 40 k Hệ số sóng 41 K Số mẫu tín hiệu thu thập 42 l Chiều dài dipole 43 L Số cấu hình anten hoặc số lượng góc khảo sát 44 m Chỉ số phần tử anten 45 M Số phần tử anten, kích thước vector đáp ứng mảng 46 n Nhiễu tại một phần tử anten 47 N Số phần tử SymII-AWPC trong mảng SymII- AWPC-UCA x LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục các ký hiệu STT Ký hiệu Mô tả 48 < Phần thực 49 Rx = E{x(t)x(t)H } Ma trận tương quan của x R̂x = K1 K H P 50 k=1 x(k)x(k) Ma trận tương quan ước lượng của x 51 s Tín hiệu nguồn đến 52 T Phép chuyển vị 53 V Điện áp vào của dipole 54 w Trọng số phức 55 x Tín hiệu thu thập tại mỗi phần tử anten 56 (x̄m , ȳm ) Vị trí của phần tử anten thứ m trong không gian xi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục các chữ viết tắt Chữ STT Mô tả Tiếng Anh Mô tả Tiếng Việt viết tắt 1 1-D 1 Dimensional 1 chiều 2 ACRB Averaged Cramer Rao Bound Trung bình đường bao Cramer-Rao 3 AC-ACRB Antenna Configuration and Trung bình đường bao Averaged Cramer Rao Bound Cramer-Rao theo cấu hình anten 4 ACF Ambiguity Checking Function Hàm kiểm tra lỗi phụ thuộc tuyến tính của vector đáp ứng mảng 5 AFL Ambiguity Free Level Mức độ không phụ thuộc tuyến tính của vector đáp ứng mảng 6 AGS Ambiguous Generator Set Tập tạo ra lỗi phụ thuộc tuyến tính của vector đáp ứng mảng 7 AWPC Antenna Without Phase Cen- Anten không tâm pha ter 8 AWPC- Antenna Without Phase Hệ tìm phương sử dụng anten MUSIC Center-MUltiple SIgnal không tâm pha và thuật toán Classification phân lớp nhiều tín hiệu 9 Asym- Asymmetric Antenna With- Anten không tâm pha bất đối AWPC out Phase Center xứng 10 Asym- Asymmetric Antenna With- Anten không tâm pha bất đối AWPC-0.6 out Phase Center-0.6 xứng với hệ số bất đối xứng bằng 0,6 xii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.