Akıllı anten sistemleri için işaret geliş açısı kestirim yöntemleri
Direction of arrival estimation methods for smart antenna systems
Yazar: TUNA ORUL
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN AFACAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten dizileri = Antenna arrays ; Yön bulma = Direction finding ; Çoklu sinyal sınıflandırma = Multiple signal classificaton

Özet:
Sinyal kaynaklarının tespiti, radar sistemleri, konum bulma sistemleri, elektronik harp sistemleri gibi askeri uygulamalarda büyük önem taşımaktadır. Günlük hayatta, sinyal kaynağı kestirim sistemleri, örneğin, mobil iletişim sistemlerinde, maden rezervlerinin tespit edilmesinde, kaçak radyo yayınlarının bulunmasında, kaybolan dağcıların yerinin tespit edilmesinde kullanılmaktadır.İlk ortaya çıktığı dönemlerde yalnızca tek bir sinyal kaynağının konumunu belirleyen sistemler günümüzde alt uzay tekniklerinin gelişmesi ile aynı anda birçok sinyal kaynağının konumunu tespit eder hale gelmiştir. MUSIC ve ESPRIT algoritmaları en çok bilinen ve kullanılan sinyal kaynağı kestirim yöntemlerinden ikisidir. Bu çalışmada söz konusu iki tekniğin performanslarının karşılaştırılması amaçlanmıştır.Bu çalışmada ilk olarak düzgün doğrusal anten dizisi üzerine gelen sinyallerin MUSIC algoritması kullanılarak kestirimi yapılmıştır. Daha sonra, aynı yapıda anten dizisi kullanılarak ESPRIT algoritması ile kestirim yapılmıştır. Elde edilen veriler göz önünde bulundurularak bu iki algoritmanın işaret geliş açısı kestirim performansları incelenmiştir.Elde edilen sonuçlar MUSIC algoritmasının düşük sinyal gürültü oranlarında daha kesin ve doğru sonuçlar verdiğini, yüksek sinyal gürültü oranlarında ESPRIT Algoritması ile yapılan kestirim sonuçlarının daha doğru olduğunu göstermektedir. Getirdiği işlem kolaylığı nedeni ile kapasiteye olan ihtiyacın azalması, dolayısı ile azalan maliyet ESPRIT algoritmasının avantajıdır.Anahtar Kelimeler : Yön Bulma, Doğrusal anten dizisi, DOA, MUSIC Algoritması, ESPRIT Algoritması, Altuzay Yöntemi.

Abstract:
Determination of signal sources has been an important problem in military applications such as radar systems, location finding systems and electronic warfare systems. In daily life, signal source estimation systems are used, for example, in mobile communication systems, for the determination of mine reservations, for the detection of illegal radio broadcasting and for finding the lost mountaineers.When the systems first appeared, they could determine the position of only one signal source. Nowadays, with the development of subspace techniques, it has been possible to determine the positions of multiple signal sources. MUSIC and ESPRIT algorithms are two of the most widely known and used signal source estimation techniques. This study aims the comparison of the performances of these two techniques.In this study, the signals coming toward uniform linear antenna arrays are first estimated using MUSIC algorithm. Then, estimation is performed with ESPRIT algorithm for the same antenna structure. Estimation performances of the two techniques related to signal arrival angle are compared with each other.The obtained results show that MUSIC algorithm gives more accurate and definite results for moderately low signal to noise ratios, whereas ESPRIT algorithm gives accurate results for moderately high signal to noise ratios. On the other hand, ESPRIT algorithm provides ease of calculation, decrease in capacity and cost.Key Words : Direction Finding, DOA, MUSIC Method, ESPRIT Method, Linear antenna array, Subspace method