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향상된 신호 추정을 위한 안테나 오차 보정 과 수정된 최적 가중치를 이용한 디지털 빔 형성 성능 분석에 관한 연구
A Study on the Performance Digital Beamforming using Antenna Error Correction and Modified Optimum Weight for Improved Signal Estimation 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.10 no.1, 2014년, pp.63 - 70  

조성국 (강릉원주대학교 멀티미디어공학과) ,  이준동 (강릉원주대학교 멀티미디어공학과) ,  양길모 (강릉원주대학교 멀티미디어공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Method a target estimation in spatial are mobile wireless communication using network cell and GPS. It have much error that mobile wireless communication depend on cell size. GPS method can't find a target in shadow and inner area. In this paper, we estimate a target as direction of arrival method u...

주제어

#Adaptive Array Aantenna   #Weight   #MUSIC   #Digital Beamforming  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 위성 통신을 이용한 위치추적 방법은 실외가 아닌 실내 혹은 음영지역에서는 전파가 목표물에 도달하지 못하기 때문에 이용할 수 없다. 본 논문에서는 목표물을 정확히 추정하기 위해서 적응배열 시스템의 디지털 빔 형성 기법에 대해서 연구하였다. 그리고 기존의 빔 형성 MUSIC알고리즘과 성능을 비교 하였다.
  • 적응배열 안테나는 배열 안테나 소자들의 수신 신호를 공간적인 필터링을 통하여 재밍, 클러터, 간섭, 잡음 등의 원하지 않는 신호 제거하고 원하는 신호만을 얻을 수 있다[4]. 본 논문에서는 수신신호에 가중치를 이용하여 빔을 형성하는 디지털 빔 형성 방법에 대해서 연구하였다. 디지털 빔 형성 방법은 적응배열 안테나의 한 부분으로 디지털 빔 형성의 성능은 안테나 소자에 수신되는 많은 위상과 크기로 결정되지만 빔지향의 오차가 보정되지 않으면 원하는 신호를 추정할 때 목표물의 신호 정보에 많은 오차가 발생하기 때문에 시스템의 성능이 저하된다[5-6].
  • 레이더를 이용한 목표물 거리 추정은 송신 신호가 목표물에 반사되어 오는 시간으로 결정되고, 목표물의 방향 및 고도는 수신기에 입사되는 반사파 신호 방향으로 결정한다. 본 논문에서는 이동 물체 추정시 정확도를 향상시키기 위해서 적응배열 안테나를 사용한다. 레이더에서 안테나는 고 지향성과 저 부엽레벨, 신속한 빔 주사, 저 전력 특성을 갖는 안테나가 적합하다.
  • 본 논문에서는 적응배열 안테나 시스템을 사용하여 최적의 수신신호를 추정하기 위해서 안테나 보정과 수정된 최적의 가중치를 구하여 목표물을 정확히 추정할 수 있는 디지털 빔 형성 오차보정 기법에 대해서 연구하였다. 적응신호처리 알고리즘은 목표물 추정시 분해능이 높은 MUSIC알고리즘을 적용하였다.
  • 본문에서는 원하는 정보를 정확히 추정하기 위해서 적응배열 안테나 시스템을 적용하고, 적응배열 알고리즘을 적용하기 전에 수정 가중치를 계산하여 오차를 보정하여 신호 대 잡음비를 향상시키고, 간섭, 잡음, 클러터, 재밍 신호를 제거하여 원하는 방향으로 빔을 지향하는 시스템에 대해서 연구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이더는 어떤 시스템인가? 레이더란 안테나를 이용하여 신호를 송신하고 물체로 부터 반사된 신호를 수신하여 정보를 추측하는 시스템이다. 레이더는 RAdio Detection And Ranging 의 약자이다[1-2].
레이더의 기본구성은 무엇인가? 초기에 연구된 레이더는 군사용으로 이동 물체의 정보를 탐지하고 대공무기를 통제하기 위한 시스템으로 개발되었다. 레이더의 기본구성은 신호를 송신하는 송신 안테나, 물체로부터 정보를 수신하는 수신안테나 및 송수신기로 구성되어 있다. 레이더는 목표물의 위치를 탐지하고 추적하는데 목표가 있으며, 수신안테나는 반사 에너지를 모아 수신기로 보내고 신호를 처리한다[3].
디지털 빔 형성의 안테나 소자에 수신되는 위상과 크기의 오차가 보정되지 않으면 성능이 크게 감소되는데, 이러한 오차는 어떻게 보정 될 수 있는가? 디지털 빔 형성의 안테나 소자에 수신되는 위상과 크기의 오차가 보정되지 않으면 성능이 크게 감소된다. 이러한 안테나 위상 및 크기의 오차보정이 디지털 빔 형성알고리즘이 처리되기 이전에 가중치들을 곱함으로써 보정 될 수 있다. 안테나 보정을 통하여 효과적인 가중치를 구할 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (14)

  1. Merrill, Skolink, Introdection to Radar Sysem, Mcgraw-Hall, 2000. 

  2. Jerry L. Eaves and Edward K. Reedy, Principles of Modern Radar, Van Nostrand Reinhold New York, 1987. 

  3. Burdic, Radar Signal Analysis, Prentice-Hall, 1968. 

  4. 주종혁.이명호, "적응배열 레이더 시스템에서 최적 가중치 방법에 대한 연구," 한국정보기술학회, 한국정보기술학회논문지, 제6권, 제5호, 2008. 

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  5. Kai-Bor Yu and Murrow, D. J, "Adaptive digital beamforming radar for monopulse angle estimation in jamming," IEEE statistical and Array processing Proceedings, 2000, pp. 272-275. 

  6. Yoshinaga, H, Taromaru, M. and Akaiwa, Y, "Perform ance of adaptive array antenna with widely spaced antenna elements," IEEE VTS 50th Vol. 1, 1999, pp. 72-76. 

  7. Jacek Dmochowski, Jacob Benesty, and Sofiene Affes, "Direction of Arrival Estimation Using the Parameterized Spatial Correlation Matrix," IEEE Tran on Audio Speech, and Language Processing, Vol. 15, No. 4, 2007, pp. 1327-1339. 

    상세보기 crossref

  8. David Astely, and Bjorn Ottersten, "The Effects of Local Scattering on Direction of Arrival Estimation with MUSIC," IEEE Trans on Signal Processing, Vol. 47, No. 12, 1999, pp. 3220-3234. 

    상세보기 crossref

  9. F. Colone, D. Cristallini, Maori, and P. Lombardo, "Ddirection of arrival estimation performance comparison of dual chancelled channels space time adatpive processing techniques," IET Journals&Magazines, Vol. 8, No. 1, 2014, pp. 17-26. 

  10. K. H. Lee, "A Study on Non Blind Algorithm of subarray signal processing for desired signal estimation," Internation Journal of Control an dautomation(IJCA), Vol. 6, No. 3, 2013, pp. 373-380. 

  11. N. Le Bihan, S. Miron, and J. I. Mars, "MUSIC algorithm for vector sensors array using biquqternions," IEEE Trans, signal processing, Vol. 55, No. 9, 2007, pp. 4523-4533. 

    상세보기 crossref

  12. WenFei, Wan. Qun, Fan Rong, and Wei Hewen, "Improved MUSIC algorithm for Multiple Noncoherent Subarrays," IEEE Trans signal processing Letters, Vol. 21, No. 5, 2014, pp. 527-530. 

    상세보기 crossref

  13. 한연규, 양현욱, 김경훈, 최승원, "LTE기반 MU-MI MO 시스템에 구현한 빔 포밍 알고리즘," 디지털산업정보학회 논문지, 제8권, 제4호, 2012, pp. 121-127. 

  14. 송철봉, 장재현, 양현욱, 최승원, "LTE기반 하향링크의 Zadoff-chu 시퀀스를 이용한 배열 안테나 Cailbration 알고리즘," 디지털산업정보학회 논문지, 제9권, 제4호, 2013, pp. 51-57. 

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