مدل سازی در مهندسی

مدل سازی در مهندسی

جهت‌یابی دو بعدی سیگنال‌های تک بیتی برای آرایه‌ی ترکیبی پیشنهادی در کاربردهای مخابرات بی‌سیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه ارومیه
2 انشگاه ارومیه
3 دانشگاه فردوسی مشهد
10.22075/jme.2026.39942.2941
چکیده
این مقاله به بررسی مکان‌یابی دوبعدی با استفاده از سیگنال‌های تک‌بیتی می‌پردازد. هدف از این کار، کاهش هزینه‌های سخت‌افزاری و پیچیدگی محاسباتی در عین افزایش دقت تخمین زاویه ورود است. بدین منظور، عملکرد آرایه‌های مختلف از جمله آرایه دایروی یکنواخت و آرایه خطی سه وجهی خطی در مقایسه با آرایه ترکیبی پیشنهادی بررسی شده است. ساختار آرایه ترکیبی پیشنهادی به صورت یک آرایه دایروی تُنک با حسگرهای امتداد یافته در راستای محور z معرفی شده که دقت تخمین زاویه‌های سمت و ارتفاع را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. اثر کوپلینگ متقابل بین آنتن‌ها با استفاده از ماتریس‌های آزمایشگاهی مدل‌سازی شده و در ادامه با بهره‌گیری از الگوریتم MUSIC و به‌کارگیری روش‌های جبران الگوریتمی و طراحی الکترومغناطیسی اصلاح گردیده است. نتایج شبیه‌سازی به ازای SNR=10db نشان می‌دهد که این روش‌ها خطای تخمین زاویه سمت را در هر سه آرایه دایروی یکنواخت، سه وجهی خطی و ترکیبی پیشنهادی به 0/01 درجه کاهش داده‌اند. همچنین دقت تخمین زاویه ارتفاع به 0/009 درجه در آرایه ترکیبی پیشنهادی، 0/04 در آرایه‌ی دایروی یکنواخت و 0/16 در آرایه سه وجهی خطی بهبود یافته است. در مجموع، آرایه ترکیبی پیشنهادی همراه با الگوریتم MUSIC می‌تواند علاوه بر کاهش هزینه طراحی و پیچیدگی سیستم، دقت مکان‌یابی را نیز به‌طور چشمگیری افزایش دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Two-Dimensional Direction-Finding Using One-bit Signals with proposed hybrid Array for Wireless Applications

نویسندگان English

Seyed Sadra Kashef 1
Sara poormohammad 1
saba Nikbakhsh 1
Morteza Valizadeh 2
hamid Arezumand 3
1 Department of telecommunication, Faculty of electrical and computer engineering, Urmia university
2 Urmia University
3 , Ferdowsi University
چکیده English

This paper addresses two-dimensional direction-finding using one-bit quantized signals to reduce hardware cost and computational complexity while maintaining accurate direction-of-arrival (DOA) estimation. The performance of different array geometries is investigated and compared, including the uniform circular array (UCA) and the three-sided linear array. A novel sparse circular hybrid array is proposed; its architecture consists of a UCA with two additional elements extended along the z-axis, which significantly enhances the accuracy of azimuth and elevation estimation. Mutual coupling effects are modeled using experimentally measured coupling matrices and compensated through the MUSIC algorithm by incorporating algorithmic correction techniques and electromagnetic design strategies. Simulation results (SNR=10dB) indicate that these compensation methods reduce azimuth estimation error to 0/01° across the UCA, three-sided linear array, and proposed array, while elevation estimation error improves to 0/04° for the UCA, approximately 0/009° for the proposed hybrid array, and 0/16° for the three-sided linear array. Overall, the proposed sparse circular array combined with the MUSIC algorithm improves localization accuracy while reducing system design costs and computational complexity.

کلیدواژه‌ها English

2D-DOA
One-bit signal
MUSIC Algorithm
Direction of Arrival
Mutual Coupling
hybrid Array

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 21 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 16 فروردین 1405
  • تاریخ پذیرش 31 مرداد 1405