شماره ركورد
33749
پديد آورنده
صادق حقيقي
عنوان
تخمين زاويه ورود مبتني بر شبكه هاي عصبي با استفاده از مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال يك بيتي با پيچيدگي پايين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/05/06
استاد راهنما
دكتر شاهرخ فرهمند
استاد مشاور
بدون استاد مشاور
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
زاويه ورود سيگنال به يك آرايه آنتن، يك پارامتر محوري در پردازش سيگنال آرايهاي است و نقشي مهم در كاربردهاي مختلف مانند ارتباطات بيسيم، اينترنت اشياء، شبكههاي مخابراتي و خودروهاي خودران ايفا ميكند. اين تكنيك در مخابرات بيسيم و شبكههاي راديويي كاربرد فراواني دارد و به منظور تعيين موقعيت منبع سيگنال، مكانيابي و رديابي استفاده ميشود. زاويه ورود در شبكههاي 5G و شبكههاي بيسيم نسل جديد براي حذف تداخل و افزايش SINR و بهبود ظرفيت شبكه نقش مهمي دارد.
روشهاي كلاسيك براي تخمين زاويه ورود معمولاً از تكنيكهايي مانند شكلدهي پرتو، طبقهبندي سيگنال چندگانه و ساير روشهاي غيرپارامتريك و پارامتريك استفاده ميكنند. اگرچه اين روشها در سناريوهاي خاص مؤثر بودهاند، اما فرضيات سادهكننده، نياز به اطلاعات آماري دقيق، حساسيت به نويز و محيطهاي چند مسيري، از جمله محدوديتهاي آنها ميباشد. اين وابستگيها باعث كاهش كارايي اين روشها در شرايط واقعي ميشود.
در سالهاي اخير، با گسترش كاربرد سيستمهاي توزيعشده و پهنباند، استفاده از مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال با دقت پايين، بهويژه مبدلهاي يكبيتي، بهدليل سادگي سختافزاري، مصرف توان پايين و هزينه كمتر، مورد توجه قرار گرفته است. اين نوع مبدلها براي آرايههاي بزرگ و سيستمهاي با منابع محدود مناسب هستند. با اين حال، استفاده از مبدلهاي يكبيتي منجر به از دست رفتن اطلاعات آماري سيگنال و كاهش شديد دقت دادهها ميشود كه چالشهاي جديدي را براي الگوريتمهاي تخمين زاويه ورود ايجاد ميكند. اين مسئله ضرورت توسعه روشهاي جديد و سازگار با دادههاي كوانتيزه با رزلوشن پايين را برجسته ميسازد.
در اين ميان، روشهاي يادگيري ماشين، بهويژه يادگيري عميق، به دليل توانايي در شناسايي الگوهاي پيچيده و يادگيري روابط غيرخطي از دادههاي با نويز قوي و كمدقت، گزينهاي مناسب براي جبران كاهش دقت ناشي از كوانتيزه كردن يكبيتي بهشمار ميروند. اگرچه اين روشها اغلب مانند جعبه سياه هستند و تفسير آنها دشوار است، اما تركيب آنها با روشهاي مبتني بر مدل ميتواند منجر به الگوريتمهايي شود كه ضمن حفظ دقت و پايداري، قابليت تفسير پذيري نيز داشته باشند. اين پاياننامه به بررسي اين تركيب و طراحي مدلي دقيق براي تخمين زاويه ورود در سيستمهاي مبتني بر مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال يكبيتي ميپردازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/13
عنوان به انگليسي
Low Complexity Neural Networks-Based Direction of Arrival Estimation with One-Bit ADCs
تاريخ بهره برداري
7/28/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
صادق حقيقي
چكيده به لاتين
Direction of arrival (DoA) of signals at an antenna array is a critical parameter in array signal processing. DoA plays a significant role in various applications such as wireless communications, the Internet of Things (IoT), telecommunication networks, and autonomous vehicles. DoA is widely used in wireless systems and networks for source localization and tracking. In 5G and next-generation wireless networks, DoA estimation is crucial for interference mitigation, enhancing the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR), and improving network capacity.
Classical DoA estimation methods typically rely on techniques such as beamforming, subspace-based algorithms, and other parametric and non-parametric approaches. While these methods have demonstrated their effectiveness in specific scenarios, they often suffer from limitations such as oversimplifying assumptions, dependency on precise statistical knowledge, and sensitivity to noise and multipath. These dependencies significantly hinder their performance in real-world conditions.
In recent years, the growing use of distributed, wideband, and massive multi-antenna systems has driven interest in low-resolution analog-to-digital converters (ADCs), particularly one-bit ADCs, due to their hardware simplicity, low power consumption, and reduced cost. Such converters are especially suitable for large-scale antenna arrays and resource-constrained systems. However, using one-bit ADCs results in significant loss of statistical information and severely degraded signal resolution, posing major challenges for traditional DoA estimation algorithms. This highlights the need for developing new approaches that are compatible with low-resolution quantized data.
In this context, machine learning techniques, particularly deep learning, have emerged as promising tools for compensating the loss of precision caused by one-bit quantization. Their ability to learn complex patterns and nonlinear relationships from noisy and imprecise data makes them suitable for such tasks. Although these methods are often considered "black boxes" and lack interpretability, integrating them with model-based approaches can lead to hybrid algorithms that not only maintain accuracy and robustness but also offer interpretability. This thesis investigates such a hybrid approach and proposes an accurate model for DoA estimation in systems employing one-bit ADCs.
كليدواژه هاي فارسي
زاويه ورود , پردازش سيگنال آرايهاي , يادگيري عميق , مبدل آنالوگ به ديجيتال يكبيتي , يادگيري تركيبي
كليدواژه هاي لاتين
Direction of arrival , array signal processing , deep learning , One-bit ADCs , hybrid learning
Author
Sadegh Haghighi
SuperVisor
Dr. Shahrokh Farahmand