Skip to main content
SUPERVISOR
احسان یزدیان (استاد راهنما) علی اکبر تدین تفت (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmoud Ahmadi bashkani
محمود احمدی بشکانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluation and Improvement of Subspace Algorithms for Direction of Arrival Estimation
Direction of arrival (DOA) estimation of the signal sources is one of the most challenging and practical issues in many areas such as wireless communications, radar, radio astronomy, sonar and navigation. In this thesis we investigate the direction of arrival estimation algorithms in the array antennas. Among these methods, the suace-based algorithms are most well known for good performance with respect to the computational complexity. This thesis will focus on these algorithms, especially the multiple signal classification (MUSIC), ESPRIT and Root-MUSIC method. These algorithms mainly use the maximum likelihood estimation of the covariance matrix, so-called sample covariance matrix (SCM). It can be argued that the accuracy of direction of arrival estimation depends on the accuracy of the SCM estimation. It is important to note that the sample covariance matrix estimation is not accurate and reliable in many practical situations, e.g. when the number of snapshots (N) and the number of antenna array elements (M) are both large and of the same order. Under these conditions, the random matrix theory claims to make a more reasonable approximation to the distribution function of the eigenvalues of the SCM by analyzing the behavior of this matrix in this asymptotic regime. This thesis aims to improve the suace based algorithms under the new asymptotic regime and the noise types with heavy-tailed distributions such as impulsive noise conditions. However, the performance of the SCM and resulting the direction-of-arrival estimation degrade in nonGaussian noise. In this thesis at the first we use the Marrona Estimator to improve the ESPRIT and Root-MUSIC algorithms and the next we use convex optimization methods to improve the DOA estimation algorithm, G-MUSIC, by modifying the eigenvector and eigenvalue estimation of the sample covariance matrix under non-Gaussian noise conditions. Simulation results confirm this performance improvement. Key Words: Direction of Arrival (DOA), MUSIC , G-MUSIC, Impulsive Noise
در این پایان نامه به بررسی روش های تخمین جهت ورود سیگنال در آنتن های آرایه ای می پردازیم. ابتدا مقدمه ای از آنتن های آرایه ای و چگونگی کارکرد این آنتن ها ارائه می گردد. سپس انواع روش های تخمین جهت ورود سیگنال به صورت اجمالی بررسی می شوند. از میان روش های موجود محوریت این پایان نامه بر روی روش هایESPRIT و Root-MUSIC ،MUSIC است که در شرایط مختلفی بهبود یافته اند. در ادامه شرایط مجانبی جدیدی مطرح می شود که چالشی برای آرایه های با تعداد آنتن زیاد محسوب می گردد. این شرایط به این صورت است که رشد تعداد مشاهدات دریافتی و تعداد آنتن های آرایه به صورت همسان افزایش می‌یابد. این بدین معناست که نسبت تعداد مشاهدات دریافتی به ابعاد مشاهده بسیار زیاد نیست و نمی توان با استفاده از قانون اعداد بزرگ، تخمین ماتریس کوواریانس را محاسبه نمود. نظریه‌ی ماتریس تصادفی که یکی از شاخه های علم آمار است به بررسی رفتار ماتریس کوواریانس سیگنال دریافتی در این شرایط می پردازد. بنابراین در ادامه به بررسی این نظریه و برخی تخمین گرهای مبتنی بر آن می پردازیم. با استفاده از این نظریه الگوریتم G-MUSIC ارائه شده است که در شرایط مجانبی جدید، الگوریتم تخمین جهت ورود MUSIC را بهبود می دهد. پس از آن شرایطی بررسی می گردد که سیگنال ورودی به نویز غیر گوسی آغشته شده باشد. در این شرایط روش های مختلفی که تخمین مقاومی از ماتریس کوواریانس سیگنال را ارائه می دهند، بررسی شده اند و با استفاده از تخمین گر مارونا روش های ESPRIT و Root-MUSIC بهبود یافته اند. در نهایت هر دو شرایط نویز پالسی و شرایط مجانبی جدید به صورت همزمان در نظر گرفته می شود و با استفاده از تکنیک محدب سازی مسأله ی تخمین جهت ورود سیگنال، الگوریتم G-MUSIC در این شرایط بهبود می یابد. کلمات کلیدی : تخمین جهت ورود سیگنال، الگوریتم MUSIC، الگوریتم G-MUSIC ، نویز غیر گوسی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی