멀티패스 환경에서의 도래방향 추정을 위한 공간평균법의 분석 = Robust Spatial Smoothing Technique for Angle Of Arrival Estimation in Multipath Environments

국문 초록 (Abstract)

어레이 안테나를 이용한 육해상 무선통신시스템의 수신신호 성능향상을 위한 고분해 도래방향 추정 방법으로서 MUSIC과 ESPRIT와 같은 알고리즘은 널리 알려져 있는 기술이다. 그러나 MUSIC과 ESPRIT 알고리즘은 멀티패스 환경에서 수신신호의 도래방향을 분리·추정하는 것이 불가능하다. 멀티패스 환경에서는 수신신호들이 상호 높은 상관관계를 가지거나 코히어런트 신호가 되기 때문에 수신신호를 분리·추정하기가 어렵다. 종래의 방법은 멀티패스파의 도래방향을 추정하기 위하여 공간평균법을 이용하여 사전 신호 처리후에 MUSIC과 ESPRIT알고리즘에 의한 사후 신호처리를 행한다. 그러나 종래의 공간평균법이 어레이 안테나에 수신되는 신호에 대한 자기 공분산행렬의 대각요소를 포함하는 부분행렬들만을 이용하기 때문에 멀티패스파의 분리·추정을 가능하게 하는 대신에 안테나의 유효구경을 감소하는 결과를 초래한다. 또한 종래의 방법이 자기 공분산 행렬의 대각요소를 포함하는 부분행렬들 만을 이용하고 대각요소를 포함하지 않은 상호상관 요소들에 대한 부분행렬은 고려하지 않음으로써 어레이 안테나의 도래방향 추정성능을 저하시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 어레이 안테나에서 관측되는 수신신호 벡터의 자기상관행렬의 모든 요소들을 이용하는 새로운 공간평균법을 제안하고 종래의 공간평균법과 비교·평가한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

It has well known that MUSIC and ESPRIT algorithms estimate angle of arrival(AOA) with high resolution by eigenvalue decomposition of the covariance matrix which were obtained from array antennas. However, it fails to estimate AOA by using MUSIC and ESPRIT under multipath environments, where multiple signals impinging on array antennas are fully correlated and then coherent. To resolve choherent signals, a preprocessing scheme is utilized by spatial smoothing techniques and then MUSIC and ESPRIT algorithms based on eigen-descomposition is applied. The result of the conventional spatial smoothing technique however, is obtained at the cost of losing effective spatial aperture. Moreover, the conventional technique ignores any information in the cross-correlations of the array outputs the subarrays. As the result, the performance for AOA estimation is degraded. In this paper, we propose a new spatial smoothing technique, which consider the cross-correlation for subarrays. By computer simulation, the AOA estimation performance of the proposed method is compared with the conventional method and evaluated.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• ABSTRACT
• 1. 서론
• 2. 멀티패스 환경에서 수신신호 모델
• 3. 공간평균법
• 4. 수정된 공간평균법
• 5. 모의실험
• 6. 결론
• 참고문헌