$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

이동통신 환경에서 다중신호의 DOA 추정과 적응 빔성형
DOA Estimation of Multiple Signal and Adaptive Beam-forming for Mobile Communication Environments 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.10 no.12, 2010년, pp.34 - 42  

양두영 (제주대학교 통신공학과) ,  이민수 (대진대학교 통신공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

이동통신 환경에서 매개변수와 비매개변수추정 알고리즘을 토대로 DOA와 적응 빔성형 알고리즘을 연구하고 분석하였다. 매개변수추정 알고리즘에서는 배열안테나로 수신된 신호의 상관행렬로부터 신호성분과 잡음성분에 대한 고유치를 구하고, 그 고유치들로부터 전력스펙트럼을 판별하였다. 반면에 비매개변수추정 알고리즘에서는 입사각의 함수로써 신호에너지를 추정하기 위하여 고분해능과 잡음억압을 도출하도록 비이차놈을 사용하여 규칙화 목적함수를 최소화하였다. 그리고 나서, 신호와 잡음공간 조정벡터로부터 DOA를 추정하였고, 공간벡터에 의하여 도출된 가중치를 적용하여 적응 빔성형 패턴을 개선하였다. 따라서 희소강제조정을 갖는 개선된 방향성 추정 알고리즘은 다른 알고리즘들과 비교하여 잡음 억제와 고분해능을 갖는다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The DOA(direction of arrival), which is based on parametric and nonparametric estimation algorithm, and adaptive beamforming algorithm for mobile communication environments are researched and analyzed. In parametric estimation algorithm, eigenvalues of the signal component and the noise component ar...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 스마트 안테나 시스템에서 원하는 신호의 방향으로 빔을 성형하기 위해 신호의 DOA를 추정하는 방법인 매개변수추정 알고리즘과 비매개변수추정 알고리즘에 대하여 연구하였다. 매개변수추정 알고리즘인 MUSIC 알고리즘에서는 등 간격으로 배열된 안테나 소자에 입사되는 신호의 상관 행렬로부터 고유치를 계산하였고, 고유치에 관계된 고유벡터를 이용하여 전력 스펙트럼을 얻을 수 있었다.
  • 본 논문에서는 일반적인 매개변수 추정 알고리즘(parametric estimation algorithm)에서 나타나는 문제점을 보완하고, 이동통신 환경에서 입사신호의 방향성을 정확히 추정할 수 있는 개선된 비매개변수 추정 알고리즘(nonparameteric estimation algorithm)을 제안한다. 우선적으로 기존의 DOA 추정방법들의 문제점을 보완하기 위하여, 수신된 다중신호의 상관행렬로부터 고유치(eigen value)를 찾아내는 MUSIC (multiple signal classification) 알고리즘의 특성과 방향성 분해능의 성능을 파악한다.

가설 설정

  • 또한 방향성 조정(steering) 벡터는 0º에서 180º까지를 1º 씩 분할하여 구성하였으며, 중심 주파수가 1.95GHz인 다중 입사신호의 수는 3개와 5개로 가정하여 DOA 추정 결과 값을 산출하였다.
  • 안테나로 들어오는 입사신호의 입사각을 추정하기 위하여 배열 소자의 수는 각각 12개의 배열구조를 가지며, 배열 간격은 0.474λ로 등 간격으로 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
배열 소자로 입사되는 신호의 DOA를 추정하는 방법에는 무엇이 있는가? 스마트 안테나 시스템에서 원하는 방향으로 빔을 성형(beam-forming)하기 위해서는 먼저 신호의 방향성(DOA: direction of arrival)을 추정해야 한다. 배열 소자로 입사되는 신호의 DOA를 추정하는 방법에는 지연합법, 최소분산법, MUSIC알고리즘, ESPRIT 알고리즘, ML법 등이 있다[4-8]. 이러한 방향성추정 알고리즘들은 매개변수추정 알고리즘(parameteric estimation algorithm)으로서 수신된 다중신호의 상관행렬로부터 고유치(eigen value)를 계산하여 입력신호의 도래 방향을 찾아내는 방법이다.
스마트 안테나 시스템이 기존 시스템에 비해 좋은점은? 특히, 스마트 안테나 시스템은 여러 개의 안테나 소자를 배열하여 각각의 안테나 소자에 수신되는 신호들의 이득 및 위상을 조절함으로써, 기지국에서 원하는 사용자의 방향으로부터 전파되어 오는 신호만을 수신하고 그 이외의 방향에서 전파되어 오는 다중간섭에 의한 잡음신호 레벨을 크게 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키고 기지국의 채널 용량을 증가시키는 시스템이다. 그리고 기존 시스템을 사용할 때에 비해 단말기의 전력 소비를 줄일 수 있고 단말기의 통화 시간 및 배터리 사용 시간을 증가시킬 수 있다.
스마트 안테나 시스템란? 최근 시공간 처리의 실제적인 구현 방법들은 스마트 안테나(smart antenna) 시스템, 송수신 다이버시티 기법, 시공간 부호 처리 기법을 비롯하여 다중입력에 대한 다중처리 기법인 MIMO (multiple input multiple output)에 대한 관심이 집중되고 있다[3]. 특히, 스마트 안테나 시스템은 여러 개의 안테나 소자를 배열하여 각각의 안테나 소자에 수신되는 신호들의 이득 및 위상을 조절함으로써, 기지국에서 원하는 사용자의 방향으로부터 전파되어 오는 신호만을 수신하고 그 이외의 방향에서 전파되어 오는 다중간섭에 의한 잡음신호 레벨을 크게 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키고 기지국의 채널 용량을 증가시키는 시스템이다. 그리고 기존 시스템을 사용할 때에 비해 단말기의 전력 소비를 줄일 수 있고 단말기의 통화 시간 및 배터리 사용 시간을 증가시킬 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (16)

  1. 심동희, 서동연, 오민석, 최진성, 연철음, “3GPP 다중 안테나 기술 동향 Part I: 송신 다이버시티 및 빔 형성을 중심으로”, SK Telecommunications Review 제12권, 제2호, pp.139-140, 2002. 

  2. 김성진, 이용석, 김호진, 이현우, “3GPP 다중 안테나 기술 동향 Part II: MIMO를 중심으로”, SK Telecommunications Review 제12권, 제2호, pp.152-167, 2002. 

  3. Minseok Kim, “A Study of Implementation of Digital Signal Processing for Adaptive Array Antenna”, Thesis, Division of Electrical And Computer Engineering Yokohama National University Japan, pp.45-49, 2002. 

  4. J. H. Winters, “Smart Antennas for Wireles Systems", IEEE Personal Communications, Vol.5, No.1, pp.23-27, 1998. 

  5. R. O. Schmidt, “Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.34, No.3, pp.276-278, 1986. 

  6. B. D. Rao, “Effect of Spatial Smoothing on the Performance of MUSIC and the Minimum-norm Method”, IEEE Proceedings, Vol.137, No.6, pp.449-450, 1990. 

  7. R. M. Shubair, M. A. Al-Qutayri, and J. M. Samhan, “A Setup for the Evaluation of MUSIC and LMS Algorithms for a Smart Antenna System”, Journal of Communications, Vol.2, No.4, pp.71-77, 2007. 

  8. S. I. Moon, K. S. Lee, and D. Y. Yang, “A Study on Adaptive Beamforming based on MUSIC Algorithm", RIAT, CNU, Vol.14, No.1, pp.48-53, 2003. 

  9. Donald Geman, “Constrained Restoration and the Recovery of Discontinuities”, IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.14, No.3, 1992. 

  10. A. H. Delaney, “Globally Convergent Edge-preserving Regularized Reconstruction: an Application to Limited-angle Tomography”, IEEE Trans. Image Processing, Vol.7, No.2, pp.204-221, 1998. 

  11. D. M. Malioutov and A. S. Willsky, “A Variational Technique for Source Localization based on a Sparse Signal Reconstruction Perspective”, IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol.3, pp.2965-2968, 2002. 

  12. C. Y. Chen and P. P. Vaidyanathan, “Quadratically Constrained Beamforming Robust Against Direction-of-Arrival Mismatch”, IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.55, No8, pp.4139-4150, 2007. 

  13. D. Y. Yang and S. I. Moon, “DOA Estimation of DS-CDMA Signals for Mobile Communication Environment", RIAT, CNU, Vol.14, No.2, pp.159-164, 2003. 

  14. J. C. Liberti and T. S. Rappaport, Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications, Prentice Hall PTR, 1999. 

  15. 홍영진, “다중경로페이딩이 DDLMS 기반 스마트안테나의 성능에 미치는 영향”, 한국통신학회논문지, 제34권, 제9호, pp.871-879, 2009. 

  16. K. M. Jeyanthi and A. P. Kabilan, “A Simple Adaptive Beamforming Algorithm with Interference Suppression”, International Journal of Engineering and Technology, Vol.1, No.1, pp.67-70, 2009. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로