تخمین دو بعدی جهت ورود سیگنال در محیط های چند مسیری با وضوح بالا به‏ وسیله ی تفکیک دقیق سیگنال ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشجوی دکترا

3 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دکتری

چکیده

در این مقاله، یک روش تخمین DOA دو بعدی برای محیط های چند مسیری ارائه می شود که در آن به طور هم زمان، سیگنال های ناهمبسته، تا حدی همبسته و همدوس حضور دارند. حضور سیگنال های همدوس، باعث افت مرتبه ی ماتریس کواریانس فضایی و در نتیجه کاهش شدید دقت تخمین می شود. از این رو در شیوه ای نوین، ابتدا با توجه به اطلاعات آماری مقدار های ویژه ی ماتریس کواریانس و استفاده از خوشه یاب k-medoids، سیگنال های نا همدوس، گروه های همدوس و زیر فضای نویز با دقت خوبی تفکیک می شوند. پس از تعیین تعداد کل منابع، تعداد منابع نا همدوس و تعداد گروه های همدوس، با تولید یک ماتریس زیر فضای نویز تعمیم یافته، جهت ورود سیگنال های نا همدوس به صورت مجزا تخمین زده می شود. پس از تعیین تعداد سیگنال های همدوس در هر گروه همدوسی به وسیله ی معیار MDL، با ایجاد یک ماتریس فرمان مجازی، تخمین DOA دو بعدی سیگنال های همدوس هر گروه اجرا می شود. روش پیشنهادی نیازمند هیچ-گونه اطلاعت اولیه ای هم چون دانستن تعداد منابع نیست. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که روش پیشنهادی حتی به ازای SNR پایین و تعداد نمونه های دریافتی کم نیز قادر به تفکیک سیگنال های نا همدوس از همدوس است. از لحاظ دقت آشکارسازی و وضوح تخمین نیز، روش پیشنهادی نسبت به روش مرسوم FBSS، به ترتیب بهبود بالای 2/1 درصد و بهبود بالای 43 درصد از خود نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A High Resolution Two-Dimensional DOA Estimation for Multipath Environments by Accurate Separation of Signals

نویسندگان [English]

  • Bijan Zakeri 1
  • Amir Masoud Molaei 2
  • Seyed Mehdi Hosseini Andargoli 3
چکیده [English]

In this paper, a two-dimensional DOA estimation method for multipath environments is proposed, in which there are simultaneous uncorrelated, partly correlated and coherent signals. The presence of coherent signals caused a loss of rank in the spatial covariance matrix, resulting in a sharp reduction in the precision of the estimates. Therefore, in a novel approach, first of all, the noncoherent signals, coherent groups and the noise subspace are separated with a good accuracy, according to statistical data of the eigenvalues of the covariance matrix and the use of k-medoids clustering. The DOAs of noncoherent signals are estimated separately using the proposed method, after determining the total number of sources, the number of noncoherent signals and the number of coherent groups. The DOAs of coherent signals are estimated in each group by constructing a virtual steering matrix, after determining the number of coherent signals in each coherence group by the MDL criterion. The proposed method does not require any primary information such as knowing the number of sources. The simulation results show that the proposed method is able to distinguish between the noncoherent and coherent signals, even in the cases of low SNRs and low snapshots. Also, in terms of detection accuracy and resolution of estimation, the proposed method shows improvement of over 1.2% and 43% respectively, compared to the conventional FBSS scheme.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Accurate Separation of Signals
  • Two-Dimensional DOA
  • High Resolution
  • Multi-Path Propagation
  • Correlated Signals