KR20190062699A - 렌즈 안테나 기반 위치 추적을 위한 도래각 추정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 발명은렌즈 안테나 기반 위치 수신 각에 따른 어레이응 응답의 파워에 대한 사전(Dictionary) 파워 프로필을 생성하는 단계; 수신 신호의 파워 성분 벡터와 상기 사전 파워 프로필의 매치드 필터링을 통해 의사 스펙트럼을 연산하는 단계; 상기 의사 스펙트럼을 최대화시키는 복수의 각도들에 대한 가중 평균을 연산하는 단계; 및 상기 가중 평균을 이용하여 도래각을 추정하는 단계를 포함한다.

Description

렌즈 안테나 기반 위치 추적을 위한 도래각 추정 장치 및 방법{Apparatus and Method for Estimating Degree of Arival in order for Tracking Position Based on Lens Antenna}

본 발명은 렌즈 안테나 기반 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.

5G의 고주파수대역의 밀리미터웨이브파를 이용하게 되면서 전파의 방향성이 매우 중요해졌다. 따라서 측위기법을 통해 신호의 위치를 탐지하고 해당 위치로 beamforming (빔 형성)을 해주는 기술이 5G의 주요 기술 중 하나로 대두되었다. 측위기법에는 여러 종류가 있다.

제1 기법으로 MUSIC (Multi Signal Classification)은 Signal correlation matrix의 eigenstructure 성질을 이용하여 pseudo spectrum을 연산함으로써 DoA를 추정하는 알고리즘으로서, 높은 정확도를 가졌으나, matrix eigen decomposition 및 pseudo spectrum 연산에서의 계산 복잡도가 높다

제2 기법으로 ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)은 Signal correlation matrix의 eigenstructure 성질 중 'rotational invariance'을 이용하여 DoA를 추정하며 높은 정확도를 가졌고 Pseudo spectrum 연산을 요구하지는 않으나 matrix eigen decomposition 및 선형방정식의 해를 구하는 과정에서 계산 복잡도가 높다.

제3 기법으로 Correlation Based Estimation은 각도에 따른 array response로 이루어진 dictionary 와 수신 신호와의 correlation으로 이루어진 pseudo spectrum을 연산함으로써 DoA 추정하며 단순하고 계산 복잡도가 낮으나, 추정 정확도가 떨어진다.

본 발명은 측위 정확도를 높이면서 계산 복잡도를 낮출 수 있는 위치 추적을 위한 도래각 추정 방법 및 장치를 제안한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, P수신 각에 따른 어레이응 응답의 파워에 대한 사전(Dictionary) 파워 프로필을 생성하는 단계; 수신 신호의 파워 성분 벡터와 상기 사전 파워 프로필의 매치드 필터링을 통해 의사 스펙트럼을 연산하는 단계; 상기 의사 스펙트럼을 최대화시키는 복수의 각도들에 대한 가중 평균을 연산하는 단계; 및 상기 가중 평균을 이용하여 도래각을 추정하는 단계를 포함하는 도래각 추정 방법이 제공된다.

본 발명은 측위 정확도를 높이면서 계산 복잡도를 낮출 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 및 렌즈 배열 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도래각 추정 방법의 전체적인 알고리즘을 도시한 흐름도.
도 3은 사전 파워 프로필과 수신된 신호의 파워 프로필을 각각 도시한 그래프.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 및 렌즈 배열 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 렌즈를 안테나 배열 앞단에 배치함으로써 그 특성을 이용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈를 안테나 배열 앞에 배치하였을 때, 수신 신호가 안테나 배열의 특정 공간에 모아지게 된다. 이 특성을 이용하면 복잡도가 낮은 측위를 할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도래각 추정 방법의 전체적인 알고리즘을 도시한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 우선 수신단에ㅓ Resolution에 따라 수신 가능한 수신각에 따른 어레이 응답의 파워를 사전(Dictionary)의 형태로 생성한다.

사전이 생성되고, 특정 도래각으로 신호가 수신된다.

신호가 수신되면, 사전(Dictionary)과 수신 신호를 통해 의사 스펙트럼을 연산하는데, 수신 신호의 파워 성분 벡터와 사전(Dictionary) 벡터들과의 매치드 필터링 값을 연산한다.

도 3은 사전 파워 프로필과 수신된 신호의 파워 프로필을 각각 도시한 그래프이다.

도 3에서, 파란색은 사전 파워 프로필이고, 빨간색은 수신 신호의 파워 프로필이며, 이들에 대한 매치드 필터링 값을 연산하게 된다.

다음으로, 의사 스펙트럼을 최대화시키는 복수의 각도들의 가중 평균을 계산하고 이를 이용하여 도래각을 추정한다.

Claims (1)

1. 수신 각에 따른 어레이응 응답의 파워에 대한 사전(Dictionary) 파워 프로필을 생성하는 단계;
   수신 신호의 파워 성분 벡터와 상기 사전 파워 프로필의 매치드 필터링을 통해 의사 스펙트럼을 연산하는 단계;
   상기 의사 스펙트럼을 최대화시키는 복수의 각도들에 대한 가중 평균을 연산하는 단계; 및
   상기 가중 평균을 이용하여 도래각을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 안테나 기반 위치 추적을 위한 도래각 추정 방법.
   
   
   
   

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