Thực nghiệm kiểm chứng và đánh giá các phương pháp Beamforming, MVDR và MUSIC

Bài viết "Thực nghiệm kiểm chứng và đánh giá các phương pháp Beamforming, MVDR và MUSIC" trình bày kết quả nghiên cứu đo thực nghiệm cho ba phương pháp ước lượng hướng đến của nguồn tín hiệu vô tuyến tại tần số 1090 MHz. Ba phương pháp gồm quét búp sóng truyền thống Beamforming (CB), đáp ứng phương sai cực tiểu không méo (MVDR) và phương pháp phân loại nhiều nguồn tín hiệu (MUSIC). Theo đó, mảng anten tuyến tính 4 phần tử cách đều nhau nửa bước sóng được xem xét đo thực nghiệm. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thực nghiệm kiểm chứng và đánh giá các phương pháp Beamforming, MVDR và MUSIC Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP BEAMFORING, MVDR VÀ MUSIC Đoàn Văn Sáng1*, Nguyễn Duy Thái2, Hoàng Văn Phúc3 và Phạm Văn Chung1 1 Khoa Thông tin – Radar, Học Viện Hải Quân 2 Viện Điện tử, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự 3 Viện Tích hợp Hệ thống, Học viện Kỹ thuật Quân sự Email: *doansang.g1@gmail.comTóm tắt— Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu đo thực Cụ thể, nhóm tác giả trong [7] đã sử dụng mô-đunnghiệm cho ba phương pháp ước lượng hướng đến của BladeRF x115 [8] để đo hướng đến của tín hiệu sửnguồn tín hiệu vô tuyến tại tần số 1090 MHz. Ba phương dụng hai anten thu. Mặc dù đã kiểm chứng được tínhpháp gồm quét búp sóng truyền thống Beamforming đúng của thuật toán MUSIC, kết quả trong [7] cho thấy(CB), đáp ứng phương sai cực tiểu không méo (MVDR)và phương pháp phân loại nhiều nguồn tín hiệu hạn chế nhất định của MUSIC khi chỉ đo đạc với 2(MUSIC). Theo đó, mảng anten tuyến tính 4 phần tử kênh thu và một nguồn đến.cách đều nhau nửa bước sóng được xem xét đo thực Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện đo thựcnghiệm. Kết quả đánh giá sử dụng ba thuật toán cho nghiệm với anten tuyến tính 4 phần tử đặt cách nhauthấy phương pháp MUSIC cho độ chính xác ước lượng /2 ≈ 13,7 cm. Các phần tử là anten dải rộng Vivaldi.tốt hơn CB và MVDR. Đồng thời tập dữ liệu trong Trong kịch bản thử nghiệm, một nguồn tín hiệu đượcnghiên cứu này cũng được công khai để cộng đồng đo đạc từ góc -60o đến 60o với bước cách 1o. Dữ liệu đonghiên cứu, phát triển các phương pháp mới cho bài toán được xử lý bởi ba thuật toán CB, MVDR và MUSIC đểước lượng hướng đến tín hiệu vô tuyến. tính góc ước lượng, so sánh với góc thực tế (xác định Từ khóa - Đo thực nghiệm, ước lượng hướng đến, bằng thước đo góc).mảng anten tuyến tính, tín hiệu vô tuyến. Phần còn lại của bài báo được cấu trúc như sau: phần II trình bày mô hình xác định hướng đến của tín hiệu và đánh giá kết quả mô phỏng. Phần III mô tả thực I. GIỚI THIỆU nghiệm và đánh giá hiệu quả ước lượng DOA cho cả Ước lượng hướng đến của nguồn tín hiệu vô tuyến ba thuật toán. Cuối cùng, kết luận bài báo được trìnhlà một trong những nhiệm vụ quan trọng các hệ thống bày trong phần IV.trinh sát điện tử. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trongcác lĩnh vực khác như thông tin vô tuyến, tác chiến II. MÔ HÌNH THU TÍN HIỆU CỦA MẢNGđiện tử, radar, sonar, vô tuyến thiên văn, hàng hải, bắt ANTEN TUYẾN TÍNHbám các loại đối tượng chuyển động, động đất, y tế vàcác thiết bị hỗ trợ khẩn cấp khác [1-2]. Có rất nhiều thuật toán được áp dụng cho ướclượng hướng đến (DOA: Direction of Arrival) của tínhiệu vô tuyến, trong đó, ba phương pháp gồm quét búpsóng truyền thống (CB: Conventional Beamforming)[2], đáp ứng phương sai cực tiểu không méo (MVDR:Minimum Variance Distortionless Response) [3] vàphân loại nhiều nguồn tín hiệu (MUSIC: MultipleSignal Classication) [4] được sử dụng phổ biến nhất.Đa phần các phương pháp này được nghiên cứu đánhgiá dựa trên mô phỏng, đầu vào của các mô phỏng làtín hiệu được mô hình hóa bằng lý thuyết thu tín hiệucủa mảng. Mặc dù những nghiên cứu mô phỏng manglại hiệu quả nhất định về tính đúng của thuật toán, tuy Hình 1. Mô hình có k nguồn phát với mảng anten M phần tửnhiên các yếu tố sai số tác động từ bên ngoài khi triểnkhai thực tế lại khó kiểm soát và chưa được đánh giá Xem xét mảng tuyến tính M phần tử giống nhau,trong mô phỏng. đẳng hướng được sắp xếp đều nhau trên một đường Để đánh giá các vấn đề triển khai thuật toán vào thẳng. Khoảng cách giữa 2 phần tử là    / 2 vàthực tế, một số nghiên cứu đã được triển khai trên các khoảng cách giữa nguồn phát và phần tử thứ nhất là dkphần cứng chuyên biệt [5] hay FPGA [6] và SDR [7]. Khi mà tín hiệu tạo ra bởi k nguồn phát, si (t ) , 1  i ISBN 978-604-80-8932-0 ...