KR101270748B1 - 선형 안테나 어레이 장치, 평면 안테나 어레이 장치 및 이를 이용한 무선통신 방법 - Google Patents

선형 안테나 어레이 장치, 평면 안테나 어레이 장치 및 이를 이용한 무선통신 방법 Download PDF

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Abstract

선형 안테나 어레이 장치, 평면 안테나 어레이 장치 및 이를 이용한 무선통신 방법이 개시된다. 본 발명의 안테나 어레이 장치는 하나의 송신기, 하나의 송신 안테나, 복수 개의 수신 안테나, 하나의 수신 안테나 선택부 및 하나의 수신기를 포함한다. 또한, 본 발명의 안테나 어레이 장치는 목표물인 이동체의 방위각과 고도각, 거리 및 속도 정보를 포함하는 이동 파라미터를 동시에 추정한다.
선형 안테나 어레이, 평면 안테나 어레이, 안테나 스위칭, 광대역 빔포밍

Description

선형 안테나 어레이 장치, 평면 안테나 어레이 장치 및 이를 이용한 무선통신 방법 {Antenna arrays with antenna switching and method for wireless communication}
본 발명의 일 양상은 무선통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방향탐지를 위해 안테나 어레이를 사용하는 무선통신 기술에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호 : 2008-S-002-02, 과제명 : IT성장동력기술개발].
이동중인 목표물의 방향탐지는 모바일 무선 센서 네트워크, 지능형 교통 시스템(ITS), 분산 센서 네트워크, 레이더 관제 시스템 등 많은 무선 응용에서 중요한 연구 분야로 인식되고 있다. 안테나 어레이는 목표물의 정확한 방향탐지를 위한 고성능 무선 시스템의 개발에 있어서 반드시 필요한 요소이다.
선형 또는 평면 안테나 어레이를 사용하는 기존 시스템 구조에서는 수신 안테나의 수가 수신기의 수와 동일하므로 시스템 구성이 복잡하고, 부피가 크며, 가격이 높다. 또한, 수신 채널들 사이의 이득 및 위상 차이는 시스템 성능을 저하시킬 수 있다.
한편, 고정밀의 방향탐지를 위해서는 목표물인 이동체의 각도(방위각과 고도각), 거리, 속도 정보를 포함하는 이동 파라미터를 동시에 추정할 수 있는 송수신 방법이 필요하다.
일 양상에 따라, 시스템 구성이 간단하고, 이동체의 이동 파라미터를 동시에 추정할 수 있는 안테나 어레이 기술을 제안한다.
일 양상에 따른 선형 안테나 어레이 장치는, 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신된 송신신호에 대해, 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 복수의 수신 안테나, 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부, 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 수신기 및 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함한다.
한편 다른 양상에 따른 평면 안테나 어레이 장치는, 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신한 송신신호에 대해 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 N1×N2 행렬 형태의 수신 안테나 및 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부와, 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 수신기를 포함하는 N1개의 선형 안테나 어레이 및 N1개의 선형 안테나 어레이별로 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함한다.
한편, 또 다른 양상에 따른 안테나 어레이를 이용한 무선통신 방법은, 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 신호를 송신하고, 송신신호에 대해 복수의 수신 안테나를 통해 이동체로부터 복수의 반사신호를 수신하는 단계, 수신 안테나 별로 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 단계, 선택된 수신 안테나를 통해 수신한 반사신호를 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 단계 및 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 안테나 어레이 장치는 하나의 송신기, 하나의 송신 안테나, 복수 개의 수신 안테나, 하나의 수신 안테나 선택부 및 하나의 수신기를 포함함에 따라, 수신기의 수를 대폭 줄일 수 있으므로, 간단하고 소형이면서도 저가의 선형 안테나 어레이 또는 평면 안테나 어레이 구조를 구현할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 목표물인 이동체의 방위각과 고도각 뿐만 아니라, 거리, 속도 정보를 동시에 추정할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용 어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 안테나 어레이 장치(1)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 선형 안테나 어레이 장치(linear antenna arrays)(1)는 하나의 송신기(11), 하나의 송신 안테나(10), n개의 수신 안테나(12), 하나의 수신 안테나 선택부(13) 및 하나의 수신기(14)를 포함한다.
n개의 수신 안테나(12)는 방향을 탐지할 목표물인 이동체(target)로 송신된 송신신호(xo(t))에 대해, 이동체로부터 반사신호(echo signal)를 각각 수신한다.
수신 안테나 선택부(13)는 n개의 수신 안테나(12) 별로 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택한다. 수신 안테나 선택부(13)는 스위치(switch)로 구현될 수 있다. 이때, 수신 안테나 선택부(13)는 반사신호들을 수신 안테나 별로 수신하도록 수신 안테나를 차례로 선택할 수 있다.
수신기(14)는 혼합기(15) 및 아날로그 디지털 변환기(16)를 포함하는데, 혼합기(15)는 수신 안테나 선택부(13)를 통해 선택된 수신 안테나를 통해 수신한 반사신호를 송신신호와 혼합하여 혼합신호(mixed signal)를 생성한다. 그리고, 아날로그 디지털 변환기(16)는 혼합신호를 디지털 신호로 변환한다.
일 실시예에 따르면, 수신기(14)는 조정벡터(time-variant steering vector) 를 이용하여 혼합신호를 조정할 수 있는데, 조정벡터는 이동체의 방위각(azimuth angle), 속도(velocity), 거리(range) 및 시간(time) 정보를 포함한다. 구체적으로, 조정벡터는 n개의 수신 안테나(12) 중에 첫 번째 수신 안테나로부터 n번째 수신 안테나까지의 시간 지연, 첫 번째 수신 안테나를 통해 수신되는 반사신호의 전파시간 및 n번째 수신 안테나를 통해 수신되는 반사신호의 전파시간을 이용하여 계산된 값이다.
제어부(17)는 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정한다. 이동 파라미터는 이동체의 방위각, 속도, 거리 및 시간 정보를 포함한다.
제어부(17)는 빔 형성 및 이동 파라미터 추정 시에 광대역 케이폰 빔 형성 방식(wideband capon's beamforming model)을 이용할 수 있다. 구체적으로 제어부(17)는 디지털 변환된 혼합신호 및 디지털 변환된 혼합신호의 에르미트 전치값(Hermitian transpose)의 곱셈 형태인 공분산 행렬 추정치(estimate of covariance matrix)를 계산한다. 이어서, 공분산 행렬의 추정치 및 혼합신호를 조정하는 조정벡터(time-variant steering vector)를 이용하여 빔을 생성할 수 있도록 하는 가중치 벡터(beamforming weight vector)를 구한다. 그리고, 가중치 벡터 및 디지털 변환된 혼합신호의 에리미트 전치값의 곱셈 형태인 신호 추정값(signal estimate)을 구한다. 이어서, 신호 추정값을 이용하여 전력함수(power function)를 구하며, 전력함수를 이용하여 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정한다. 제어부(17)는 전력함수 계산 시 푸리에 변환(Fourier transform) 방식을 이용할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 안테나 어레이 장치(2)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 평면 안테나 어레이 장치(planar phased antenna array)(2)는 하나의 송신기(21), N 1×N 2개의 수신 안테나(22), N 1개의 선형 안테나 어레이(23) 및 제어부(27)를 포함한다.
송신 안테나는 수신 안테나 중 하나를 공유하고, N 1개의 선형 안테나 어레이(23)는 각각 하나의 수신 안테나 선택부(23)와 하나의 수신기(24)로 구성된다. 하나의 수신기(24)는 혼합기(25) 및 아날로그 디지털 변환기(24)를 포함한다.
N 1×N 2 행렬 형태의 수신 안테나(22)는 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신한 송신신호에 대해 이동체로부터 반사신호를 각각 수신한다.
N 1개의 선형 안테나 어레이(23)는 N 1×N 2 행렬 형태의 수신 안테나(22)가 수신 안테나 별로 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부(23)와, 수신 안테나 선택부(23)를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 신호로 변환하는 수신기(24)를 포함한다.
수신 안테나 선택부(23)는 스위치(switch)로 구현될 수 있다. 이때, 수신 안테나 선택부(23)는 반사신호들을 수신 안테나 별로 수신하도록 수신 안테나를 차례로 선택할 수 있다. 수신기(24)는 조정벡터를 이용하여 혼합신호를 조정할 수 있는데, 조정벡터는 이동체의 방위각(azimuth angle), 고도각(elevation angle), 속도(velocity), 거리(range) 및 시간(time) 정보를 포함한다. 조정벡터는 N 1 × N 2 행렬 형태의 수신 안테나(22) 중에 첫 번째 주기의 (1,1)번째 수신 안테나로부터 u번째 주기의 (n1,n2)번째 수신 안테나까지의 시간 지연, 첫 번째 주기의 (1,1)번째 수신 안테나를 통해 수신되는 신호의 전파시간 및 u번째 주기의 (n1,n2)번째 수신 안테나를 통해 수신되는 신호의 전파시간을 이용하여 계산된 값이다.
제어부(27)는 N 1 개의 선형 안테나 어레이(23)별로 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정한다.
제어부(27)는 빔 형성 및 이동 파라미터 추정 시에 광대역 케이폰 빔 형성 방식을 이용할 수 있다. 구체적으로, 제어부(27)는 디지털 변환된 혼합신호 및 디지털 변환된 혼합신호의 에르미트 전치값의 곱셈 형태인 공분산 행렬 추정치를 계산한다. 이어서, 공분산 행렬의 추정치 및 혼합신호를 조정하는 조정벡터를 이용하여 빔을 생성할 수 있도록 하는 가중치 벡터를 구한다. 이어서, 가중치 벡터 및 디지털 변환된 혼합신호의 에리미트 전치값의 곱셈 형태인 신호 추정값을 구하고, 신호 추정값을 이용하여 전력함수를 구한다. 이어서, 전력함수를 이용하여 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 하나의 스위치를 사용하는 안테나 어레이를 이용하여, 목표물인 이동체의 방위각(azimuth angle)과 고도각(elevation angle) 등의 각도 정보뿐만 아니라 거리(range) 및 속도(velocity) 정보를 동시에 추정할 수 있다.
이하, 본 발명의 안테나 어레이를 이용하여 이동 파라미터를 추정하는 방법에 대해 상세히 후술한다. 여기서, 안테나 어레이는 선형 안테나 어레이 또는 평면 안테나 어레이일 수 있으나, 이하 평면 안테나 어레이를 중심으로 이동 파라미터를 추정하는 방법에 대해 상세히 후술한다.
평면 안테나 어레이의 각 안테나는 (n 1, n 2)로 명시되며, n 1과 n 2의 범위는 1≤n 1≤N 1와 1≤n 2≤N 2이다. 송신신호인 선형 주파수 변조(Frequency Modulated:FM) 신호는
Figure 112009072532507-pat00001
이다. 여기서 T는 펄스시간, f 0는 초기 주파수, f 1은 처프율(chirp rate)로서 f 1 = F/T로 주어지며, F는 대역폭이다.
여러 개의 펄스들은 도 4에 도시된 바와 같이 시간 [(u-1)N 2+n 2-1]T,u=1,2,...,U,n 2=1,2,...,N 2에 시작하여 전송된다. U는 주기의 수이며, 한 번의 주기에는 수신 안테나 (n 1,1)부터 (n 1,N 2)까지 한번 스위칭된다.
u번째 주기에서 수신 안테나 (n 1,n 2)에 의해 수신되는 이동 표적물로부터의 반사신호(echo signal)
Figure 112009072532507-pat00002
는 송신신호의 켤레 복소수
Figure 112009072532507-pat00003
와 혼합되며, 벡터 형태로의 수신 신호는 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112009072532507-pat00004
Figure 112009072532507-pat00005
여기서, s(t)와
Figure 112009072532507-pat00006
은 각각 원하는 신호(desired signal)와 그에 상응하는 조정 벡터(time-variant steering vector)이며, q는 방위각(azimuth angle), j는 고도각(elevation angle), v는 속도(velocity), r는 거리(range)이고, m(t)는 다른 신호와 잡음이 합쳐진 벡터(other-signals-plus-noise)이다. 수학식 1에서 s(t)와
Figure 112009072532507-pat00007
은 수학식 2와 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112009072532507-pat00008
Figure 112009072532507-pat00009
여기서,
Figure 112009072532507-pat00010
는 감쇄된 신호 크기(attenuated amplitude)이고,
Figure 112009072532507-pat00011
이다.
Figure 112009072532507-pat00012
이고
Figure 112009072532507-pat00013
이다. 여기서,
Figure 112009072532507-pat00014
은 (1,1)번 째 수신 안테나로부터 (n 1,n 2)번째 수신 안테나까지의 시간 지연이고, d는 안테나간 간격이며, c는 전파속도이다.
이하, 수신신호로부터 방위각, 고도각, 속도, 거리 정보를 획득하는 방법에 대해 설명한다. 여러 빔형성 알고리즘이 적용될 수 있으나, 본 설명에서는 케이폰 빔 형성 방법을 이용하고자 한다. 케이폰 방법에 의한 신호의 추정치(signal estimate)는 아래의 수학식 4와 같이 얻을 수 있다.
Figure 112009072532507-pat00015
여기서, (·) H 는 에르미트 전치(Hermitian transpose)이고,
Figure 112009072532507-pat00016
는 빔형성 가중치 벡터(beamforming weight vector)로서 수학식 5와 같다.
Figure 112009072532507-pat00017
여기서,
Figure 112009072532507-pat00018
는 공분산 행렬의 추정치(estimate of covariance matrix)이며 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112009072532507-pat00019
여기서, W는 측정치 수이다.
케이폰 방법의 전력함수(power function)는 수학식 4를 이용하여 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112009072532507-pat00020
결국, 이동 표적물의 방위각, 고도각, 속도 및 거리 정보는 수학식 8과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009072532507-pat00021
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수학식 7과는 다르게 푸리에 변환(Fourier transform)을 이용하여 전력 함수를 구할 수 있다.
수학식 2의 s(t)의 t 1 ,1, 1대신에
Figure 112009072532507-pat00022
를 삽입하면, s(t)는 수학식 9와 같이 표현된다.
Figure 112009072532507-pat00023
수학식 9에서 세 번째 요소는 다른 요소들에 비해 현저히 작은 값이므로 무시할 수 있으며, 이에 따라 수학식 9는 수학식 10과 같이 단순화될 수 있다.
Figure 112009072532507-pat00024
수학식 10의 s(t)의 푸리에 변환은 수학식 11과 같이 표현된다.
Figure 112009072532507-pat00025
수학식 11의 s(t)대신에 수학식 4의
Figure 112009072532507-pat00026
를 삽입하면 수학식 7과는 다른 새로운 전력함수를 수학식 12와 같이 얻는다.
Figure 112009072532507-pat00027
수학식 12의 전력함수를 이용하여 수학식 8과 같이 이동 표적물의 방위각, 고도각, 속도, 거리 정보를 구할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 어레이를 이용한 무선통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 안테나 어레이 장치는 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 신호를 송신하고, 송신한 신호에 대해 이동체로부터 복수의 반사신호를 수신한다(500). 안테나 어레이는 선형 안테나 어레이 또는 평면 안테나 어레이 중 하나일 수 있다.
이어서, 안테나 어레이 장치는 수신된 복수의 반사신호 중에서 하나의 반사신호를 선택한다(510). 그리고, 선택된 반사신호를 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성(520)하고 이를 디지털 신호로 변환한다(530).
이어서, 안테나 어레이 장치는 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정한다(540). 이동 파라미터는 이동체에 대한 방위각, 고도각, 속도, 거리 및 시간 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 안테나 어레이 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 안테나 어레이 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 어레이를 이용하여 추정하는 이동체 파라미터를 설명하기 위한 참조도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 획득 사이클 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 어레이를 이용한 무선통신 방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 선형 안테나 어레이 장치 2 : 평면 안테나 어레이 장치

Claims (20)

  1. 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신된 송신신호에 대해, 상기 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 복수의 수신 안테나;
    상기 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부;
    상기 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호(mixed signal)를 생성하고 이를 디지털 변환하는 단일 개의 수신기; 및
    상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 안테나 선택부는,
    미리 설정된 주기에 따라 상기 반사신호들을 수신 안테나 별로 수신하도록 수신 안테나를 차례로 선택하는 것을 특징으로 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  3. 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신된 송신신호에 대해, 상기 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 복수의 수신 안테나;
    상기 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부;
    상기 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호(mixed signal)를 생성하고 이를 디지털 변환하는 수신기; 및
    상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함하며,
    상기 수신기는, 조정벡터를 이용하여 상기 혼합신호를 조정하며, 상기 조정벡터는 상기 이동체의 방위각, 속도, 거리 및 시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조정벡터는 상기 복수의 수신 안테나 중에 첫 번째 수신 안테나로부터 n번째 수신 안테나까지의 시간 지연, 첫 번째 수신 안테나를 통해 수신되는 반사신호의 전파시간 및 n번째 수신 안테나를 통해 수신되는 반사신호의 전파시간을 이용하여 계산된 값인 것을 특징으로 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  5. 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신된 송신신호에 대해, 상기 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 복수의 수신 안테나;
    상기 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부;
    상기 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호(mixed signal)를 생성하고 이를 디지털 변환하는 수신기; 및
    상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 빔 형성 및 이동 파라미터 추정 시에 광대역 케이폰 빔 형성 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 디지털 변환된 혼합신호 및 상기 디지털 변환된 혼합신호의 에르미트 전치값의 곱셈 형태인 공분산 행렬 추정치를 계산하고, 상기 공분산 행렬의 추정치 및 혼합신호를 조정하는 조정벡터를 이용하여 빔을 생성할 수 있도록 하는 가중치 벡터를 구하고, 상기 가중치 벡터 및 상기 디지털 변환된 혼합신호의 에리미트 전치값의 곱셈 형태인 신호 추정값을 구하고, 상기 신호 추정값을 이용하여 전력함수를 구하며, 상기 전력함수를 이용하여 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력함수 계산 시 푸리에 변환 방식을 이용하는 것을 특징을 하는 선형 안테나 어레이 장치.
  8. 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신한 송신신호에 대해 상기 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 N1×N2 행렬 형태의 수신 안테나; 및
    상기 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부와, 상기 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 단일 개의 수신기를 포함하는 N1개의 선형 안테나 어레이; 및
    상기 N1개의 선형 안테나 어레이별로 상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나 어레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 수신 안테나 선택부는,
    미리 설정된 주기에 따라 상기 반사신호들을 수신 안테나 별로 수신하도록 수신 안테나를 차례로 선택하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나 어레이 장치.
  10. 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신한 송신신호에 대해 상기 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 N1×N2 행렬 형태의 수신 안테나; 및
    상기 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부와, 상기 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 수신기를 포함하는 N1개의 선형 안테나 어레이; 및
    상기 N1개의 선형 안테나 어레이별로 상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함하며,
    상기 수신기는 조정벡터를 이용하여 상기 혼합신호를 조정하며, 상기 조정벡터는 상기 이동체의 방위각, 고도각, 속도, 거리 및 시간정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나 어레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조정벡터는 N1×N2 행렬 형태의 수신 안테나 중에 첫 번째 주기의 (1,1)번째 수신 안테나로부터 u번째 주기의 (n1,n2)번째 수신 안테나까지의 시간 지연, 첫 번째 주기의 (1,1)번째 수신 안테나를 통해 수신되는 신호의 전파시간 및 u번째 주기의 (n1,n2)번째 수신 안테나를 통해 수신되는 신호의 전파시간을 이용하여 계산된 값인 것을 특징으로 하는 평면 안테나 어레이 장치.
  12. 방향을 탐지할 목표물인 이동체로 송신한 송신신호에 대해 상기 이동체로부터 반사신호를 각각 수신하는 N1×N2 행렬 형태의 수신 안테나; 및
    상기 복수의 수신 안테나가 수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택부와, 상기 수신 안테나 선택부를 통해 선택된 수신 안테나로부터 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 수신기를 포함하는 N1개의 선형 안테나 어레이; 및
    상기 N1개의 선형 안테나 어레이별로 상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 빔 형성 및 이동 파라미터 추정 시에 광대역 케이폰 빔 형성 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 평형 안테나 어레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 디지털 변환된 혼합신호 및 상기 디지털 변환된 혼합신호의 에르미트 전치값의 곱셈 형태인 공분산 행렬 추정치를 계산하고, 상기 공분산 행렬의 추정치 및 혼합신호를 조정하는 조정벡터를 이용하여 빔을 생성할 수 있도록 하는 가중치 벡터를 구하고, 상기 가중치 벡터 및 상기 디지털 변환된 혼합신호의 에리미트 전치값의 곱셈 형태인 신호 추정값을 구하고, 상기 신호 추정값을 이용하여 전력함수를 구하며, 상기 전력함수를 이용하여 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나 어레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력함수 계산 시 푸리에 변환 방식을 이용하는 것을 특징을 하는 평면 안테나 어레이 장치.
  15. 안테나 어레이를 이용한 무선통신 방법에 있어서,
    방향을 탐지할 목표물인 이동체로 신호를 송신하고, 송신신호에 대해 복수의 수신 안테나를 통해 상기 이동체로부터 반사신호를 수신하는 단계;
    수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 단계;
    단일 개의 수신기가 상기 선택된 수신 안테나를 통해 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 단계; 및
    상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 이동 파라미터는
    상기 이동체에 대한 방위각, 고도각, 속도, 거리 및 시간 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 안테나 어레이는 선형 안테나 어레이 또는 평면 안테나 어레이 중 하나인 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
  18. 안테나 어레이를 이용한 무선통신 방법에 있어서,
    방향을 탐지할 목표물인 이동체로 신호를 송신하고, 송신신호에 대해 복수의수신 안테나를 통해 상기 이동체로부터 반사신호를 수신하는 단계;
    수신 안테나 별로 상기 반사신호를 수신하도록 수신 안테나를 선택하는 단계;
    상기 선택된 수신 안테나를 통해 수신한 반사신호를 상기 송신신호와 혼합하여 혼합신호를 생성하고 이를 디지털 변환하는 단계; 및
    상기 디지털 변환된 혼합신호에 대해 빔을 형성하고 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 단계를 포함하며,
    상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 단계는,
    상기 디지털 변환된 혼합신호 및 상기 디지털 변환된 혼합신호의 에르미트 전치값의 곱셈 형태인 공분산 행렬 추정치를 계산하는 단계;
    상기 공분산 행렬의 추정치 및 혼합신호를 조정하는 조정벡터를 이용하여 빔을 생성할 수 있도록 하는 가중치 벡터를 구하는 단계;
    상기 가중치 벡터 및 상기 디지털 변환된 혼합신호의 에리미트 전치값의 곱셈 형태인 신호 추정값을 구하는 단계;
    상기 신호 추정값을 이용하여 전력함수를 구하는 단계; 및
    상기 전력함수를 이용하여 상기 이동체에 대한 이동 파라미터를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 조정벡터는 상기 이동체의 방위각, 속도, 거리 및 시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 조정벡터는 N1×N2 행렬 형태의 수신 안테나 중에 첫 번째 주기의 (1,1)번째 수신 안테나로부터 u번째 주기의 (n1,n2)번째 수신 안테나까지의 시간 지연, 첫 번째 주기의 (1,1)번째 수신 안테나를 통해 수신되는 신호의 전파시간 및 u번째 주기의 (n1,n2)번째 수신 안테나를 통해 수신되는 신호의 전파시간을 이용하여 계산된 값인 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
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