도래방향 추정을 위한 MUSIC 알고리즘의 설계

Design of MUSIC Algorithm for DOA estimation

본 논문에서는 고해상도 도래방향 추정기법인 MUSIC(Multiple Signal Classification) 알고리즘의 설계에 대해서 연구하였다. MUSIC 알고리즘은 고유벡터와 방향벡터의 요소가 복소수이기 때문에 하드웨어 구현을 위해서는 입력상관행렬을 확장하거나 유니터리(Unitary) 개념을 적용해야 한다. 이에 따라 MUSIC 알고리즘의 방향벡터와 잡음고유벡터가 서로 직교한다는 성질을 이용하여, 소자 간격과 도래방향을 고려한 기지의 방향벡터와 신호에 의한 잡음고유벡터의 실수연산을 통해 도래방향을 구하였다. 본 논문에서는 MUSIC 알고리즘을 안테나 소자가 2개, 소자 간격이 0.5A인 경우에 대해서 하드웨어 구현이 가능하도록 Verilog HDL(Verilog Hardware Description Language)을 이용하여 설계하고 결과를 확인하였다.

In this paper, design of MUSIC algorithm, which is one of high resolution DOA (direction of arrival) estimation techniques was studied. Generally the complex-valued correlation matrix of MUSIC algorithm is transformed to unitary matrix or matrix expansion for the real hardware implementation. Using the orthogonality between the noise subspace eigenvectors and the steering vectors corresponding to signal component, we estimate DOA with the real-valued computation between steering vectors and noise subspace eigenvectors. The DOA algorithm was designed with VHDL models with considerations of 2 elements and 1 incident wave and its simulation results are derived.