Comparison of Direction of Arrival and Beamforming Methods
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
1997
Department
Major/Subject
Teletekniikka
Mcode
S-38
Degree programme
Language
en
Pages
x + 104
Series
Abstract
Rajoitetun taajuuskaistan tehokkaammalle käytölle asetetaan yhä tiukempia vaatimuksia. Nykyisten matkapuhelinjärjestelmien kapasiteettia on kasvatettu solujen sektoroinnin avulla, pienentämällä solukokoa ja käyttämällä tiheämpää taajuuksien uudelleenkäyttöä. Ensisijaisesti adaptiiviset antennit tarjoavat matkapuhelinkäyttäjien spatiaalisen erottelun. Ne tuottavat kapeita antennikeiloja halutun käyttäjän suuntaan. Tämä vaatii antennialgoritmien tutkimustarvetta, joiden avulla voidaan paikallistaa ja seurata matkapuhelinkäyttäjiä. Perusongelma näiden menetelmien kanssa on, että ne eivät välttämättä tarjoa riittävää toiminnallista tehokkuutta. Joissakin tapauksissa ne voivat täysin epäonnistua saavuttamaan mitään tehokkuutta todellisessa antenniympäristössä epätäydellisen antennimallin tai riittämättömän prosessorikapasiteetin takia. Tässä työssä tarkastellaan eri suunnanestimointi- ja keilanmuodostusmenetelmien ominaisuuksia. Suuntavektoriin pohjautuvat keilanmuodostusmenetelmät tarvitsevat etukäteistietoa käyttäjien sijainnista. Niinpä eri suunnanestimointimenetelmiä on vertailtu simulointituloksin. Menetelmät on jaettu kolmeen perusryhmään: parametrisiin menetelmiin, ei-parametrisiin Fourier-pohjaisiin menetelmiin ja resoluutiomenetelmiin. Simulointitulokset osoittavat, että resoluutiomenetelmillä on nimensä mukaisesti parempi erottelukyky verrattuna muihin menetelmiin. Niiden estimointitehokkuus ei ole riippuvainen lähteiden sijainnista. Ne saattavat kuitenkin epäonnistua estimoinnissa jos näytteiden määrä on vähäinen tai jos tulosignaalit korreloivat keskenään. Lisäksi perinteiset Fourier-pohjaiset menetelmät eivät ole laskennallisesti vaativia, mutta niillä on haittana alhainen erottelukyky. Keilanmuodostusmenetelmät jaettiin myös kolmeen perusryhmään: suuntavektoripohjaisiin menetelmiin, referenssisignaalipohjaisiin menetelmiin ja sokeisiin menetelmiin. Simulointitulokset osoittavat, että suuntavektoripohjaiset menetelmät ovat herkkiä virheisiin suuntavektorissa ja satunnaisiin virheisiin suuntavektorin elementeissä. Referenssisignaalipohjaiset menetelmät tarvitsevat useita kymmeniä iterointiaskeleita ennen kuin ne pystyvät saavuttamaan optimin. Lisäksi suppeneminen on riippuvainen askelkoon valinnasta ja lähteiden sijainnista. Sokeat menetelmät eivät tarvitse referenssisignaalia, mutta ne eivät välttämättä konvergoidu.Description
Supervisor
Ovaska, Seppo J.Thesis advisor
Laakso, Timo I.Keywords
adaptive antennas, adaptiiviset antennit, direction of arrival estimation, signaalin tulosuunnan estimointi, fixed beamforming, kiinteä keilanmuodostus, adaptive beamforming, adaptiivinen keilanmuodostus, adaptive signal processing, adaptiivinen signaalin käsittely, antenna beams, antennikeilat