Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Yzdian,Mohammad mahdi Naghsh
احسان یزدیان (استاد راهنما) محمد مهدی نقش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Setayesh
علیرضا ستایش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Employing Matrix Completion for Direction of Arrival Estimation in Phase Array Antennas
In recent years, in telecommunication and military applications, using an array system due to the development in the design and implementation of array antennas on a large scale, has been the main subject of speculation. Although increasing the number of antennas can improve the performance of these systems, however, may be due to the acquisition timing constraints or hardware limitations, it is not possible to collect all the samples, or due to the failure in the acquisition process in some antennas, a part of the data may be lost. In such circumstances, the estimation methods of the signal characteristics are encountered a problem and are not applicable without any pre-processing techniques. Thus, the main question is that whether it is possible to estimate the missing samples from the available ones and extract the sig nal characteristics? In this thesis, we first introduce the matrix completion (MC) theory in order to estimate the unknown entries of underlying low-rank matrix from the available ones. Then, the necessary conditions and several optimization methods provided for matrix completion, which are the basis for the study of the other approaches, will be ex- plained. After that, in the missing data scenario, the applicability of MC in direction of arrival (DOA) estimation via the MUSIC algorithm is evaluated through the simulation results. In addition to comparing the performance of MC algorithms together in term of the runtime and their mean square error (MSE) of DOAs, we also suggest to use an information theoretic criteria as a substitute for the embedded rank estimator of these MC algorithms in order to improve their performance. At last, we review several sampling schemes that are provided to reduce the number of received samples from the array antennas in accordance to the MC conditions, and then propose a new structured sampling method, which in addition to the simple implementation structure, also reduces the sampling rate and the number of required RF-chains. Key Words : Matrix Completion (MC), Low-Rank Matrix, Direction of Arrival (DOA).
: در سال های اخیر، استفاده از سیستم های آرایه ای در کاربردهای نظامی و مخابراتی، به علت پیشرفت در طراحی و پیاده سازی آرایه های آنتن در ابعاد بزرگ، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. اگرچه افزایش تعداد آنتن ها می تواند عملکرد سیستم را بهبود دهد، با این حال ممکن است به واسطه محدودیت های زمانی و سخت افزاری، جمع آوری همه نمونه ها مقدور نباشد و یا به علت بروز اشکال در فرآیند نمونه برداری در برخی از آنتن ها، بخشی از داده ها از دست بروند. درچنین شرایطی اعمال مستقیم روش های تخمین مشخصات سیگنال دریافتی با اشکال روبه رو می گردد. بنابراین این سوال مطرح می شوئد که آیا امکان استخراج اطلاعات و یا تخمین سایر نمونه ها به کمک بخشی از نمونه ها وجود دارد؟ در این پایان نامه، ابتدا تئوری تکمیل ماتریس را به منظور تخمین نمونه های از دست رفته از روی بخشی از نمونه های در دسترس، بررسی می کنیم. پس از بیان شرایط لازم برای تکمیل ماتریس، چندین روش بهینه سازی ارائه شده برای تکمیل ماتریس و طریقه پیاده سازی آنها، که مبنایی برای مطالعه سایر روش ها می باشد، مورد بررسی قرار گرفته و برای یکی از آنها یک راه حل جایگزین ارائه می دهیم. سپس به کمک الگوریتم زاویه یابیMUSICو در شرایطی که بخشی از داده ها در دسترس نیست، به بررسی کاربرد تکمیل ماتریس در تخمین زوایای ورودی سیگنال ها پرداخته و نتایج حاصل از شبیه سازی ها را ارائه می دهیم. در ادامه نیز، عملکرد روش های مختلف تکمیل ماتریس در زمان اجرا و خطای زاویه یابی را مقایسه نموده و پیشنهادی برای بهبود عملکرد آنها بر اساس معیارهای تئوری اطلاعات ارائه می دهیم. در آخر، روش های ارائه شده برای کاهش تعداد نمونه های دریافتی از آرایه آنتن و مطابق با شرایط تکمیل ماتریس را ارائه نموده و یک روش ساختار یافته به منظور کاهش نرخ نمونه برداری و تعداد مدارات RF پیشنهاد می دهیم. واژه های کلیدی : تکمیل ماتریس، ماتریس پایین-رتبه، جهت زوایای ورودی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی