Yüksek çözünürlük için tayf kestirim yöntemleri

Abstract

YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜK Ç N TAYF KEST R M YÖNTEMLERÖZETSürekli dalga frekans modülasyonunu kullanan kanal sonda cihazı ile elde edilensinyalin güç tayfı radyo kanalının yankı profilini verir. Güç tayfındaki her bir frekansbileşeni bir yankı gecikmesine karşılık gelir. Bu çalışmada yüksek çözünürlük sağlayantayf kestirim yöntemleri ile Hızlı Fourier dönüşümü ile elde edilen çözünürlüğe göreiyileşme sağlanıp sağlanamadığı incelendi. Tayf çözünürlüğünde iyileşme sağlayanyöntemler birbirine yakın yankıların ayırt edilmesini, dolayısı ile radyo kanalı hakkındadaha iyi bilgi edinilmesini sağlayacaktır.Önce ayrık Fourier dönüşümüne dayanan klasik yöntemler irdelendi ve bunlardançözünürlük ve tayfsal sızıntı özelliklerine bakılarak Hamming penceresinin kullanıldığıdeğiştirilmiş periodogram seçildi. Sonra çözünürlükte iyileşme sağlayan ve sinyalmodelleme sürecini kullanan parametrik yöntemlerden Burg, öz ilinti, Yule-Walker,kovaryans ve Prony yöntemleri incelendi. Bunlardan daha tutarlı sonuç veren veçözünürlükte iyileşme sağlayan Prony yöntemi, yüksek çözünürlük yöntemi olarakseçildi.Yapılan incelemelerde, işaretin Prony modellemesinden önce önsüzgeçlemeuygulanmasının elde edilen tayfı iyileştirdiği görüldü. Hamming pencerelemelideğiştirilmiş periodogram ve Prony yöntemlerinin başarımları farklı kanal verileri içinkarşılaştırıldı. Bu incelemelerde, Prony modellemenin Fourier dönüşümü tabanlıyönteme göre 1.5-2 kat arasında değişen bir iyileşme sağladığı görüldü. Ayrıca band içigirişim olması durumunda, Prony yönteminin çok daha iyi tayf kestirimi verdiğigözlendi.Anahtar Kelimeler: Prony, FFT, tayf, çözünürlük, MATLAB

HIGH RESOLUTION SPECTRUM ESTIMATION TECHNIQUESABSRACTPower spectrum of radio channel propogation data obtained with a FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) channel sounder provides multipath profileof the channel. Each frequency in this power spectrum corresponds to a multipath delay.In this work, an investigation was carried out to see whether an improvement inresolution can be obtained through the use of high resolution spectrum estimationtechniques. An improvement in spectrum estimation will improve multipath resolution,hence will provide better estimation for radio channel characteristics.First, the techniques based on discrete Fourier transform were investigated. Amongthese modified periodogram with Hamming windowing provided the best performancewhen both resolution and spectral leakage is considered. Then, high resolutiontechniques based on signal modelling were investigated. Among these were Burgalgorithm, autocorrelation, Yule-Walker, covariance and Prony techniques. Pronytechnique which gave stable spectrum estimation and provided resolution improvementwas selected as the high resolution spectrum estimation technique for this work.Work carried out showed that pre-filtering improved Prony spectral estimation.Performances of DFT based technique and Prony technique were compared for channeldata with different multipath characteristics. These investigations showed that Pronytechnique provided 1.5-2 times spectral resolution improvements. Moreover, Pronyspectrum estimation outperformed modified periodogram with Hamming window in thepresence of in-band interference.Key Words: Prony, FFT, spectrum, resolution, MATLAB