دانلود شبیه سازی تقریب ماتریس کواریانس برای تخمین جهت ورودی سیگنال

اثر ماتریس همبستگی در تخمین جهت ورودی DOA

یکی از مباجث مورد چالش در مهندسی مخابرات تشخیص محل قرار گیری کاربر و ارسال داده به کاربر به صورت دقیق  است. برای تشخیص محل قرار گیری کاربر تشخیص جهت سیگنال ورودی یا Direction of arrival بسایر مهم است ولی در عمل و با توجه به سیستم های موجود تشخیص دقیق آن امکان پذیر نیست.

برای حل این مشکل از روش تخمین جهت سیگنال ورودی استفاده می شود که برای این کار روش های مختلفی ارائه شده است که یکی از این روش ها استفاده از ماتریس کواریانس سیگنال است.

در این پروژه ابتدا یک پرتو اصلی برای شبیه سازی در نظر گرفته شده است. سپس، به منظور بهبود مشخصه های آن از قبیل نسبت سیگنال به نویز (SNR) دریافتی آرایه از یک شکل دهنده بیم کاپون (MVDR) استفاده شده است. برای بیان روش پیشنادی یک آرایه آنتن خطی ULA با ۱۰ المان و در جهت محور عمودی با فرکانس کاری ۱ گیگاهرتز در نظر گرفته شده است.

فاصله المان های آنتن خطی یکواخت در شبیه سازی برابر با نصف طول موج متناظر با فرکانس حامل در نظر گرفته شده است. برای انجام شبیه سازی ها دو حالت شکل دهنده پرتو کلاسیک و شکل دهنده پرتو کاپون مورد بررسی قرار گرفته است. شکل زیر آرایه آنتن خطی پیشنهادی را نشان می دهد.

آرایه خطی

سپس به سیگنال مورد نظر نویز گوسی با میانگین صفر و واریانس واحد اضفه می شود و نتایج حاصل برای ۴ المان آنتن ابتدایی در ادامه نشان داده شده است

سیگنال به نویز

شکل زیر دامنه شکل موج خروجی با اعمال شکل دهی پرتو به همراه شکل موج اولیه را به منظور مقایسه نتایج نشان می دهد. می توان مشاهده کرد که نسبت به شکل قبلی، میزان نسبت سیگنال به نویز SNR بسیار افزایش یافته و لذا آشکارسازی سیگنال ورودی به راحتی انجام می شود.

شکل موج خروجی و ورودی

همچنین منظور بررسی تاثیر شکل دهنده پرتو  بر روی پاسخ آرایه آنتنی یکنواخت، در شکل زیر توان نرمالیزه دریافتی آرایه با حضور و بدون حضور شکل دهنده پرتو آورده شده است. با توجه به شکل مشاهده می شود که با استفاده از شکل دهنده پرتو، دو بیم اصلی در زاویه های افقی 30 و 150 درجه ایجاد می شود.

تخمین جهت ورودی

در ادامه نتایج شبیه سازی ها استفاده از شکل دهنده پرتو وفقی کاپون (Adaptive) ارائه شده است. برای مشاهده توانایی شکل دهنده پرتو وفقی، یک سیگنال تداخل با توان تشعشعی موثر (ERP) برابر 10 وات و با زاویه 120 درجه افقی و صفر درجه عمودی به آرایه خطی یکنواخت تابانده شده است.