KR980006623A

KR980006623A - 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법

Info

Publication number: KR980006623A
Application number: KR1019960025377A
Authority: KR
Inventors: 최승원; 이형배
Original assignee: 최승원
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-03-30
Also published as: CN1106086C; KR100229094B1; CN1228891A; EP0914723A1; EP0914723B1; JP3180139B2; US6188352B1; DE69737653T2; DE69737653D1; WO1998000930A1; JP2000504194A

Abstract

본 발명은 수신 시스템에서 빔패턴을 실시간으로 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄여주는, 수신신호에 대한 자기상관행렬(auto-covariance matrix)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법에 관한 것으로, 간단화된 계산과정을 가지고 있어 실제로 용이하게 통신분야에 구현가능할 뿐만 아니라, 이상적인 빔패턴(원신호 방향으로는 최대의 이득, 여타의 방향으로는 최소의 이득을 갖는 빔패턴)을 실시간으로 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄임으로써, 통신품질을 향상시키고 통신용량을 증가시키는 것이다.

Description

수신신호에 대한 자기상관행령의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1도는 본 발명이 적용되는 배열안테나시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도.

제2a도는 본 발명에 따른 이득 벡터 계산 앨고리즘을 나타낸 일 실시예 흐름도.

제2b도는 본 발명에 따른 이득벡터 계산 앨고리슴을 나타낸 다른 일 실시예 흐름도.

제3a도는 본 발명에서 제시하는 신호처리방법을 제1도의 신호처리장치에 적용한 경우에 신호전력 대 간섭+잡음 비율을 나타낸 그래프도.

제3b도는 본 발명에서 제시하는 신호처리방법을 제1도의 신호처리장치에 적용한 경우에 총 계산부담 정도를 해당 배열안테나 시스템의 안테나소자 갯수의 함수로 표시한 그래프도.

Claims

수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나 시스템의 신호처리방법에 있어서, 최초의 스냅샷에서 수신신호벡터(x ₀)를 입력받아 그 값으로 초기 추정벡터(v ₀)를 설정하고, 상기 초기 추정벡터(v ₀)의 정규화된 값으로 초기 이득벡터 (w ₀)를설정하고(21), 스냅샷 인텍스(n)의 초기치를 1로 설정하는(22) 제 1단계; 현재의 스냅샷에 대한 수신신호벡터(x_n)를수신하여(23), 추정벡터를 갱신하고, 그 추정벡터(v _n)를 정규화하여 이득벡터를 갱신하는(24) 제2단계; 및현 스냅샷에 대해서 갱신된 이득벡터(w _n)와 현 스냅샷에서의 수신신호벡터(x _n)를상호내적하여 그 스냅샷에서 배열안테나 시스템의 출력으로 하는(25) 제3단게를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제1항에 있어서, 신호의 수신을 계속할 경우에는(27) 스냅샷 인텍스(n)를 증가시켜(26) 상기 제2단계부터 반복수행하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제2항에 있어서, 매 스냅샷마다 이득벡터를 정하는 상기 제2단게는 상기 추정벡터(v)에 0과 1 사이의 크기로 미리 정한 망각인자(f)를 곱한 결과(fv)를 P벡터라 하면, 현 스냅샷에서의 상기 수신신호벡터(x)의 각 요소의 복소공액(x*)과 상기 이전 스냅샷에서 이득벡터(w)의 각 요소를 차례로 서로 곱한 후 그 곱들을 서로 더하여 그 덧셈의 결과(x ^H w)를 상기 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소에 곱하여 얻은 결과벡터(x x ^H w)를 상기 곱셈결과인 P벡터와 서로 더하여 얻은 벡터로 현 스냅샷에서 상기 추정벡터값을 정하는(v = fv+x x ^H w) 5단계; 및 상기 추정벡터의 각 요소의 크기를 제곱하여 그 제곱한 것들을 서로 더한 결과의 제곱근(square root)으로 상기 추정벡터의 각 요소를 각각 나누어 크기가 1로 정규화(v/∥v∥)된 벡터를 현 스냅샷에 서의 상기 이득벡터(w)로 설정하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기 상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제3항에 있어서, 상기 P벡터는, 이전 스냅샷에서의 추정벡터(v)의 크기(∥v∥)를 이전 스냅샷에서의 이득벡터(w)의 각 요소에 곱한 후 곱한 결과에 0과 1 사이의 크기로 미리 정한 망각인자(f)를 곱한 결과(f∥v∥w)로 정해지는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제3항에 있어서, 상기 P벡터는 이전 스냅샷에서의 추정벡터(v)와 이전 스냅샷에서의 이득벡터(w)를 서로내적한 결과에 0과 1 사이의 크기로 미리 정한 망각인자(f)를 곱한 결과(fv ^H w)로 정해지는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 상기 제3단계는 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 이득벡터의 각 요소를 복소공액하여 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소와 서로 곱하고, 그 곱의 결과를 모두 더한 값을 해당 스냅샷에서 배열안테나 시스템의 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제1항에 있어서, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 게산된 상기 추정벡터의 빔패턴 특성에 영향을 주지 않으면서 국부적인 변화만을 가하여 결정하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제1항에 있어서, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 첫번째 요소로 상기 추정벡터를 나눈 결과로 구하므로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 실수(real number)의 이득을 가하도록 하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제1항에 있어서, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 게산된 상기 추정벡터를 크기가 1이되도록 정규화하고 상기 정규화한 추정벡터의 첫번째 요소로 상기 정규화된 추정벡터를 나눈 결과로 구하므로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 크기가인 실수(real number)의 이득을 가하도록 하는것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 기준안테나의 소자는, 상기 배열안테나 시스템을 구성하고 있는 다수의 안테나 소자 중, 매 스냅샷마다 위상이 가장 늦은 신호가 유기되는 안테나 소자로 정하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 기준안테나의 소자는 상기 다수 안테나 소자 중, 현 스냅샷에서 통신하고자 하는 신호원과 물리적으로 거리가 가장 먼 곳에 위치한 안테나 소자로 정하는것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나 시스템의 신호 처리방법에 있어서, 최초의 스냅샷에서 수신신호벡터(x ₀)를 입력받아 그 값으로 초기 추정벡터(v ₀)를 설정하고, 상기 초기 추정벡터(v ₀)의 정규화된 값으로 초기 이득벡터 (w ₀)를 설정하고(21), 스냅샷 인덱스(n)의 초기치를 1로 설정하고, 계산의 정확성을 기하기 위해 동일 스냅샷에 대한 반복계산횟수를 설정하는(22) 제1단계; 현재의 스냅샷에 대한 수신신호벡터(x _n)를 수신하는(23) 제2단계; 추정벡터를 갱신하고, 그 추정벡터(v _n)를 정규화하여 이득벡터를 갱신하는(24) 제3단계; 현 스냅샷에 대해 상기 제1단계에서 설정한 반복시행 횟수(i) 만큼 반복게산이 이루어졌는지 확인하여 (25) 설정된 횟수에 도달하지 아니하였으면, 상기 반복시행횟수에 도달하 때까지(m = i) 상기 3단계를 반복수행하면서 이득벡터를 갱신하는 제4단계; 및 갱신된 이득벡터(w _n)와 현 스냅샷에서의 수신신호벡터(x _n)를 상호 내적하여 그 스냅샷에 대한 배열안테나 시스템의 출력으로 하는(27) 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제12항에 있어서, 신호의 수신을 계속할 경우에는(29) 스냅샷 인덱스(n)를 증가시켜(28) 상기 제2단계부터 반복수행하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제13항에 있어서, 매 스냅샷마다 이득벡터를 정하는 상기 제3단계는 상기 추정벡터(v)에 0과 1 사이의 크기로 미리 정한 망각인자(f)를 곱한 결과(fv)를 P벡터라 하면, 현 스냅샷에서의 상기 수신신호벡터(x)의 각 요소의 복소공액(x*)과 상기 이전 스냅샷에서 이득벡터(w)의 각 요소를 차례로 서로 곱한 후 그 곱들을 서로 더하여 그 덧셈의 결과(x ^H w)를 상기 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소에 곱하여 얻은 결과 벡터(x x ^H w)를 상기 곱셈결과인 P벡터와 서로 더하여 얻은 벡터로 현 스냅샷에서의 상기 추정벡터값을 정하는 (v= fv+x x ^H w) 제7단계; 및 상기추정벡터의 각 요소의 크기를 제곱하여 그 제곱한 것들을 서로 더한 결과의 제곱근(square root)으로 상기 추정벡터의 각 요소를 각각 나누어 크기가 1로 정규화(v/∥v∥)된 벡터를 현 스냅샷에서의 상기 이득벡터(w)로 설정하는 제8단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기 상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제14항에 있어서, 상기 P벡터는, 이전 스냅샷에서의 추정벡터(v)의 크기(∥v∥)를 이전 스냅샷에서의 이득벡터(w)의 각 요소에 곱한 후 곱한 결과에 0과 1사이의 크기로 미리 정한 망각인자(f)를 곱한 결과(f∥v∥w)로 정해지는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기 상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제14항에 있어서, 상기 P벡터는 이전 스냅샷에서의 추정벡터(v)와 이전 스냅샷에서의 이득벡터(w)를 서로 내적한 결과에 1과 1 사이의 크기로 미리 정한 망각인자(f)를 곱한 결과 (fv ^H w)로 정해지는 것을 특징으로하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제12항 내지 제16항중 어느 한항에 있어서, 상기 제5단계는 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 이득벡터의 각 요소를 복소공액하여 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 용소와 서로 곱하고, 그 곱의 결과를 모두 더한 값을 해당 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제12항에 있어서, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 빔패턴 특성에 영향을 주지 않으면서 국부적인 변화만을 가하여 결정하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제12항에 있어서, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 첫번째 요소로 상기 추정벡터를 나눈 결과로 구하므로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 실수(real number)의 이득을 가하도록 하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제12항에 있어서, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터를 크기가 1이 되도록 정규화하고 상기 정규화한 추정벡터의 첫번째 요소로 상기 정규화된 추정벡터를 나눈 결과로 구하므로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 크기가인 실수(real number)의 이득을 가하도록 하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 기준안테나의 소자는, 상기 배열안테나 시스템을 구성하고 있는 다수의 안테나 소자 중, 매 스냅샷마다 위상이 가장 늦은 신호가 유기되는 안테나 소자로 정하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 기준안테나의 소자는, 상기 다수의 안테나 소자 중, 현 스냅샷에서 통신하고자 하는 신호원과 물리적으로 거리가 가장 먼 곳에 위치한 안테나 소자로 정하는 것을 특징으로 하는 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법.