توضیحات
تخمین زاویه ورود سیگنال های همبسته و ناهمبسته
شبیه سازی در محیط ام فایل متلب انجام شده است.
دارای گزارش ورد 14 صفحه ای می باشد.
چکیده مقاله:
توضیحات پروژه
تخمین زاویه‌ی ورود سیگنالهای همبسته و ناهمبسته
مقدمه
هدف از مقاله‌ی مورد بررسی در این پروژه تخمین زاویه‌ی ورود سیگنالهای ناهمبسته (Uncorrelated) و همبسته (Coherent) به کمک یک آرایه‌ی خطی از سنسورهای (گیرنده‌های) همه‌جهته (Omnidirectional) است. مراحل انجام این کار به شرح ذیل می‌باشد:
- حذف بخشی از نویز به کمک آستانه گذاری بر روی ضرایب جزئیات (Detail coefficients) بدست آمده از تبدیل ویولت (Discrete Wavelet Transform).
- تخمین توان و زاویه‌ی ورود سیگنالهای ناهمبسته به کمک الگوریتم JADE
- تخمین ماتریس کوواریانس مربوط به سیگنال منابع ناهمبسته به کمک خروجی الگوریتم JADE و حذف اثر آن از ماتریس کوواریانس سیگنالهای دریافتی
- ایجاد ماتریس Toeplitz از روی ماتریس بدست آمده از مرحله‌ی قبل
- تخمین زاویه‌ی ورود منابع همبسته با اعمال روش زیرفضا (روش MUSIC) بر روی ماتریس بدست آمده از مرحله‌ی قبل
این مراحل در شکل 1 به صورت خلاصه بیان شده است. کدهای مربوط به پیاده‌سازی این الگوریتم و جزئیات هر بخش در گزارش این پروژه بیان شده است.
شكل (1) : بلوك دياگرام الگوريتم پيشنهادي
برای شبیه سازی سیگنالهای ورودی از کدهای زیر استفاده شده است:
- سیگنال منابع ناهمبسته:
سیگنال مدل شده از نوع PSK فرض شده است. در این شبیه سازی M بیانگر تعداد سمبل‌ها و nsamp بیانگر تعداد نمونه‌هایی که هر سمبل در آن فعال خواهد بود است. همچنین P بیانگر تعداد نمونه‌های زمانی و r_u بیانگر تعداد منابع ناهمبسته می‌باشد. برای دریافت خروجی مناسب لازم است تا میانگین سیگنال تمام منابع صفر باشد. تعداد سطر و ستون ماتریس S_u (سیگنال ناهمبسته) به ترتیب برابر با r_u و P است.
- سیگنالهای همبسته:
سیگنالهای همبسته (S_c) در طول زمان دارای اختلاف فاز ثابتی هستند. از این روی ابتدا یک سیگنال، مشابه سیگنالهای ناهمبسته، ایجاد می‌شود و در ادامه دیگر سیگنال‌ها با ضرب یک فاز در سیگنال اولیه بدست می‌آیند. در اینجا P، M و nsamp مشابه حالت قبل است و r_c بیانگر تعداد سیگنالهای همبسته می‌باشد. در انتهای این بخش نیز میانگین سیگنالهای همبسته صفر شده است. تعداد سطر و ستون ماتریس S_c (سیگنال همبسته) به ترتیب برابر با r_c و P است.
در اینجا سر تیترهای گزارش پروژه را نمایش میدهیم. جهت تهیه پروژه کامل بایستی این محصول خریداری شود.
حذف نویز با تبدیل ویولت
برای استفاده از رابطه‌ی 6 در مقاله جهت آستانه گذاری بر روی ضرایب جزئیات تبدیل ویولت، ابتدا باید توان نویز از روی سیگنال ورودی محاسبه شود. برای این کار از زیر فضای نویز ماتریس کوواریانس ورودی استفاده شد است.
تخمین توان و زاویه‌ی ورودی سیگنالهای ناهمبسته
الگوریتم JADE
پس از حذف نویز به کمک ویولت، به کمک تابع jade ماتریس مخلوط (jA) و ماتریس سیگنالهای جداشده (jS) تخمین زده می‌شوند. در این پیاده سازی از تابع jade که توسط کاردوسو نوشته شده و در [1] دردسترس است استفاده شده است.
تعیین زاویه‌ی ورود سیگنال‌ها ناهمبسته
جهت تعیین زاویه‌ی ورود سیگنالهای ناهمبسته الگوریتم MUSIC بر روی X_dn اعمال شده است
تخمین ماتریس کوواریانس سیگنالهای ناهمبسته
در تابع jade استفاده شده، توان سیگنالهای تفکیک شده‌ی خروجی همواره یک است (نرمالیزه هستند) و توان اصلی آن در ماتریس مخلوط نهفته است. لذا جهت تخمین توان سیگنالهای ناهمبسته از ucs_A استفاده شده است. این نکته در مرجع [2] نیز بیان شده است.
تخمین ماتریس کوواریانس سیگنالهای همبسته
پس از تخمین R_xu ( ) کوواریانس همبسته، R_xc ( )، بدست می‌آید (رابطه‌ی 11 در مقاله اصلی):
تشکیل ماتریس Toeplitz
توضیحات در اینجا آورده نشده است.
تخمین زاویه‌ی ورود سیگنالهای همبسته
درنهایت با اعمال الگوریتم MUSIC بر روی R_I و یافتن قله‌های موجود در طیف آن زاویه‌های ورود سیگنالهای همبسته تخمین زده می‌شوند.
نتایج شبیه سازی با متلب
اندازه‌گیری RMSE برای تخمین‌زاویه‌های برحسب SNR
با توجه به مقاله، این قسمت از سه شبیه‌سازی تشکیل شده است. این سه شبیه‌سازی در فایل‌های Main_Simulation1، Main_Simulation2 و Main_Simulation3 پیاده سازی شده‌اند. غیر از ورودی‌های هر سه فایل مشابه هم هستند.
- Main_Simulation1.m
در این شبیه‌سازی زاویه‌ی ورود سیگنالهای ناهمبسته برابر 5 و 13 درجه و زاویه‌ی ورود سیگنالهای همبسته برابر 30 و 40 درجه است.
- Main_Simulation2.m
زاویه‌های ورود سیگنالهای همبسته در این شبیه سازی برابر است با 30 و 37 درجه
نتیجه‌ی اجرای این شبیه سازی در شکل زیر نمایش داده شده است.
- Main_Simulation3.m
در این شبیه‌سازی زاویه‌ی ورود سیگنالهای همبسته برابر است با 30 و 35 درجه
نتیجه‌ی اجرای این شبیه سازی در شکل زیر نمایش داده شده است.
طیف تخمین زاویه سیگنالهای همبسته
این شبیه‌سازی در فایل Main_Simulation4 پیاده سازی شده است. ساختار کلی فایل مشابه فایل‌های قبلی می‌باشد. با این تفاوت که در این فایل از تکرار مونت کارلو و محاسبه‌ی RMSE استفاده نشده است و در انتهای اجرای فایل متغیر MUSIC_spc به صورت لگاریتمی به نمایش در می‌آید.
نتیجه‌ی اجرای این شبیه‌سازی در شکل زیر نمایش داده شده است.
نرخ موفقیت در تخمین دو زاویه‌ی نزدیک به هم
این شبیه‌سازی‌ها برای SNR ورودی برابر با 3 dB انجام شده است برای هر یک از اختلاف زاویه‌های 10، 6 و 4 درجه یک فایل جداگانه نوشته شده است. نام این فایل‌ها به ترتیب Main_Simulation5_10، Main_Simulation5_6 و Main_Simulation5_4 است. ساختار کلی این فایل‌ها نیز مشابه فایل‌ها قبل است. با این تفاوت که در انتها تعداد زاویه‌های ورود تخمین زده شده برای سیگنالهای همبسته (doas_c_est) با مقادیر حقیقی (doas_c) مقایسه می‌شود. در صورتی که تعداد آن‌ها برابر باشد، عدد یک به متغیر success_rate اضافه می‌شود. در نهایت success_rate بر تعداد کل اجرا ها تقسیم شده و خروجی در پنجره‌ی فرمان به نمایش در می‌آید.
نتیجه‌ی اجرای هر یک از سه فایل نام برده شده در ادامه آمده است.
چند نکته:
- موارد زیر در مقاله مشخص نشده اند:
- نوع سیگنالهای ورودی
- نوع ویولت مورد استفاده در بخش حذف نویز
- واحد محور عمودی نمودار RMSE. در این اجرا “درجه” فرض شده است.
- از تابع jade که توسط کاردوسو (یکی از نویسندگان مقاله‌ی مرجع این روش [2]) نوشته شده است در این پیاده‌سازی استفاده شده است.
- با متلب 2019a برنامه نوشته شده است.
کلیدواژه:
تبدیل ویولت, روش زیرفضا, سیگنال همبسته,JADE ,ICA ,DOA
شبیه سازی
تخمین زاویه ورود سیگنال های همبسته و ناهمبسته
طبق توضیحات فوق توسط کارشناسان سایت متلبی تهیه شده است و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،.
با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
زرین –
بسیار عالی