DoA σε δύο διαστάσεις με τη μέθοδο Matrix Pencil:
Creators: name: Μανώλη, Ζωή Φωτίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Εξυπνες κεραίες
Προσδιορισμός γωνιών άφιξης
Δύο διαστάσεις
Smart antennas
Matrix Pencil in two dimensions
DoA

description: Η ταχύτατη εξέλιξη των ασύρματων επικοινωνιών επιτρέπει την επικοινωνία του ανθρώπου που μετακινείται, με οποιονδήποτε συνδρομητή του ίδιου ή διαφορετικού συστήματος, οπουδήποτε κι αν βρίσκεται αυτός, οποιαδήποτε στιγμή, παρέχοντας υπηρεσίες πολυμέσων. Στις υπάρχουσες μεθόδους πολλαπλής πρόσβασης σε ένα τέτοιο δίκτυο, οι οποίες επιτρέπουν την ταυτόχρονη σύνδεση πολλών χρηστών χωρίς την αλληλοπαρεμβολή των σημάτων τους, έχει προστεθεί μια μέθοδος που βρίσκεται σε εξέλιξη και η οποία πέρα από τις παραμέτρους της συχνότητας, του χρόνου και της κωδικοποίησης, στις οποίες βασίζονται οι άλλες μέθοδοι, αξιοποιεί και την παράμετρο του χώρου. Η μεθοδολογία συνίσταται στη χρήση διατάξεων ευφυών κεραιών στους σταθμούς βάσης των δικτύων που έχουν σαν στόχο την παραγωγή διαγραμμάτων ακτινοβολίας που δεν καθορίζονται εξαρχής αλλά προσαρμόζονται στις τρέχουσες απαιτήσεις, προσφέροντας περισσότερη ευελιξία στο τρόπο επικοινωνίας και σύνδεσης ανάμεσα στο σταθμό βάσης και το χρήστη. Οι έξυπνες κεραίες θα οδηγήσουν σε μια αποδοτικότερη χρήση του φάσματος και θα μειώσουν τις παρεμβολές, παρέχοντας καλύτερη ποιότητα και παράλληλα δημιουργώντας νέες και οικονομικές υπηρεσίες για τον χρήστη, καλύπτοντας μια από τις βασικότερες ανάγκες του, αυτή της επικοινωνίας . Η λειτουργία ενός προσαρμοστικού συστήματος έξυπνης κεραίας (Adaptive Smart Antennas System) προϋποθέτει την γνώση διευθύνσεων άφιξης των προσπιπτόντων σημάτων, του χρήστη που εξυπηρετείται καθώς και των παρεμβολέων. Για το λόγο αυτό η εφαρμογή ειδικών αλγορίθμων εκτίμησης DoA (Direction of Arrival) των σημάτων, προηγείται της διεργασίας προσαρμογής της δέσμης, η οποία έχει σαν στόχο να ενισχύσει το σήμα του χρήστη και ταυτόχρονα να αποκλείσει τους παρεμβολείς. Αντικείμενο της εργασίας είναι ο έλεγχος της λειτουργίας και της απόδοσης του αλγορίθμου προσδιορισμού διευθύνσεων άφιξης προσπιπτόντων σημάτων (Direction of Arrival) Matrix Pencil με επίπεδες στοιχειοκεραίες. O αλγόριθμος Matrix Pencil εφαρμόστηκε σε τρεις διαφορετικές περιπτώσεις: Σε επίπεδες στοιχειοκεραίες 2x10, 5x5, 10x5, 10x10 στοιχείων. Αρχικά, έγινε η εφαρμογή θεωρώντας πως οι κεραίες αποτελούνται από σημειακές ισοτροπικές πηγές (ιδανική στοιχειοκεραία), στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η εφαρμογή σε κεραίες που αποτελούνται από πραγματικά στοιχεία (δίπολα) και τέλος σε μετασχηματισμένες ισοδύναμες στοιχειοκεραίες (ULVA). Η τεχνική της μετασχηματισμένης ισοδύναμης στοιχειοκεραία έγινε με στόχο τη βελτίωση των αποτελεσμάτων εξαιτίας της μειωμένης απόδοσης του αλγορίθμου λόγω των φαινομένων αμοιβαίας σύζευξης, που εμφανίζονται μεταξύ των στοιχείων της κεραίας και λόγω της ύπαρξης του ανακλαστήρα. Για τη σχεδίαση των κεραιών και τις προσομοιώσεις χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα FEKO Suite 5.4 της εταιρείας EM Software&amp;Systems-S.A. (Pty) Ltd, ενώ οι αλγόριθμοι αναπτύχθηκαν στο προγραμματιστικό περιβάλλον Matlab 7.6.0 (R2008a) και τα αποτελέσματα έχουν ληφθεί για την περιοχή του UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
description: The rapid development of wireless communications allows the connection of a mobile user with any other subscriber of the same or different system, wherever he is, at any time, providing multimedia services. In the total of the existing methods of multi-access to such a network, which permit simultaneous connection of many users without their signals interfere each other, the new evolutionary technique of ‘smart antennas’ has been added. This technique besides the parameters of frequency, the time and the coding that have been already used by other methods, exploits the parameter of space. The methodology introduces the utilization of smart antennas in the base stations of cellurar networks. The target is to produce radiation patterns which are not fixed but would be adapted to current requirements by offering a more flexible way of communication and connection between the base station and the user. Smart antennas will lead to a more efficient spectrum use and reduce interference, providing better quality, while creating new and affordable services to the user, covering one of the most basic needs, such the communication. The operation of an Adaptive Smart Antenna System requires the knowlegde of the directions of arrival of the signal of interest and the interferring signals. For this purpose the application of DoA algorithms preceds the process of radiation pattern adaptation, which enhances the signal of interesting and suppresses the interferers. The main object of the thesis was to study the operation and the performance of the Matrix Pencil (MP) algorithm for the estimation of the direction of arrival (DoA) of incoming signals in two-dimensional planar arrays. The MP algorithm was applied to four separate arrangements: in planar arrays of 2x10, 5x5,10x5, 10x10 elements. The procedure of study included threes steps: a) The MP algorithm was applied to all four arrays considering that the elements were point sources b) The application of the MP was made to arrays of linear dipole elements and the input signals of the dipoles were used for the DoA signal processing and c) The dipole element array was transformed to an equivalent point source array and the transformed equivalent input currents were used for the DoA estimation. The technique of transformation, used in the third step, was necessary in order to eliminate coupling phenomena between the elements of the array and the effect of the reflector. For the design of antennas and the simulations, the program FEKO Suite 5.4, Company EM Software &amp; Systems-SA (Pty) Ltd was used. The algorithms were developed in the programming environment Matlab 7.6.0 (R2008a) and the results were obtained for the area of UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).