Performance analysis of direction estimation in mimo radar for various antenna array configurations and correlated source scenarios
Çeşitli anten dizileri yapılandırmaları ve ilişkili kaynak senaryoları için mımo radarında yön tahmininin performans analizi
- Tez No: 982575
- Danışmanlar: PROF. DR. ELİF AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (MIMO) radar, hem verici (Tx) hem de alıcı (Rx) tarafında anten dizilerinin kullanıldığı, geleneksel tek dizi antenli radarlara kıyasla çok daha fazla uzamsal serbestlik derecesi sunan ve böylece daha zengin ve yetenekli algılama imkânı sağlayan bir radar yapısıdır. Bu tez, MIMO radarda verici ve alıcı dizi yerleşimlerinin, sistematik olarak tasarlanmış senaryolar altında geliş açısı (DOA) ve gidiş açısı (DOD) kestirim performansına etkilerini incelemektedir. Klasik uniform doğrusal dizilerin (ULA) ötesinde, temel amaç; uniform olmayan, iç içe (nested) ve asal-ortak (co-prime) dizilimlerin yanı sıra korelasyonlu kaynak koşullarını da modelleyerek, bu yapıların gerçekçi radar ortamlarında kestirim doğruluğuna etkilerini nicel olarak ortaya koymaktır. Bu doğrultuda, farklı verici/alıcı geometrilerini ve kaynaklar arası korelasyon seviyelerini kapsayan senaryolar oluşturulmuş; elde edilen sonuçlar, her bir dizi mimarisinin pratik sistem tasarımındaki güçlü ve zayıf yönlerini ortaya çıkarmak amacıyla karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında, son yıllarda önem kazanan altuzay tabanlı kestirimciler Azaltılmış Boyutlu MUSIC (RD-MUSIC), 2D-MUSIC ve ESPRIT algoritmaları kullanılmıştır. Tüm senaryolarda, açısal kestirim doğruluğu RMSE (Kök Ortalama Kare Hatası) metriği ile değerlendirilmiş; farklı SNR seviyeleri, snapshot sayıları ve verici/alıcı dizi boyutları için ayrıntılı performans analizleri gerçekleştirilmiştir. Tüm simülasyonlar, gerçekçi dizi geometrileri ve çoklu kaynak sahnelerini modelleyecek şekilde Python ortamında uygulanmıştır. Klasik literatür ile tutarlı olarak, elde edilen sonuçlar; dizi yerleşim çeşitliliğinin ve dizi/kaynak korelasyonunun, hem DOD hem de DOA performansını anlamlı ölçüde şekillendirdiğini, çözünürlük ve hata özelliklerini sistematik biçimde etkilediğini göstermektedir. Özellikle, verici/alıcı geometrisindeki yapısal seçimler ve korelasyonlu kaynak varlığı, birinci derecede tasarım faktörleri olarak öne çıkmakta; çalışma ortamına uygun şekilde dizi mimarisi ve algoritma seçiminin önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) radar uses arrays of antennas at both the transmitter and receiver, providing much more spatial degrees of freedom than conventional single-array radars and enabling richer, more capable sensing. This thesis examines how transmit (Tx) and receive (Rx) array layouts in MIMO radar influence direction-of-arrival (DOA) and direction-of-departure (DOD) estimation performance across systematically designed scenarios. The research framework allows analysis of various configurations well beyond standard uniform linear arrays. Non-uniform, nested, and co-prime arrays are tested through detailed modeling while including correlated source effects. These models operate within realistic radar conditions and make estimation accuracy measurable. Multiple scenarios allow performance comparisons when transmit and receive geometry variations combine with different source correlation levels. Comparisons show distinct advantages and operational constraints for each array architecture, and these findings provide practical implementation insights. The investigation focuses on prominent subspace-based estimation algorithms, specifically RD-MUSIC, 2D-MUSIC, and ESPRIT methodologies. Performance assessment includes SNR condition variations, snapshot quantity changes, and transmit/receive array dimension modifications. RMSE measurements provide angular estimation accuracy as the main metric across all tests. Python simulations throughout the study use multi-source scene modeling combined with realistic array geometries. Previous research shows that DOD and DOA estimation performance depends heavily on array layout variations and on inter-array as well as source correlation. Resolution capabilities and error characteristics connect directly to these fundamental factors through systematic dependencies. Key design factors include transmit and receive geometric structures alongside correlated source presence. Specific operational environments require careful matching of array architecture and algorithm choices.
Benzer Tezler
- Learning based multiple input multiple output radar imaging
Öğrenme tabanlı çok girişli çok çıkışlı radar görüntüleme
KUDRET AKÇAPINAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR GÜRBÜZ ÜNLÜYURT
DR. NAİME ÖZBEN ÖNHON
- Graph-based joint channel estimation and data detection for large-scale multiuser MIMO-OFDM systems
Çok kullanıcılı büyük ölçekli MIMO-OFDM sistemler için çarpan çizge temelli birleşik kanal kestirimi ve veri tespiti
ŞEREF YAŞAR TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÖZGÜR YILMAZ
- A spatial correlation analysis and adaptive estimation techniques for MIMO-OFDM systems
Başlık çevirisi yok
MEHMET KEMAL ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSyracuse UnıversıtyElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ERCÜMENT ARVAS
PROF. HÜSEYİN ARSLAN
- Robust interference cancellation aided multi-target detection and parameter estimation for MIMO-OFDM based ISAC systems
MIMO OFDM tabanlı bütünleşik algılama ve iletişim sistemleri için girişim çıkarımı destekli çoklu-hedef tespiti ve parametre kestirimi
BARAN KIRDAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN MUZAFFER GÜVENSEN
- OFDM modülasyonu kullanan çok-girişli çok-çıkışlı telsiz iletişim sistemleri için yüksek başarımlı kodlama teknikleri
High performance coding techniques for mimo wireless communication systems using OFDM modulation
KENAN AKSOY
Doktora
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT AYGÖLÜ