Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Performance analysis of DOA estimation and beamforming in 3-dimensional array antenna for GPS receiver

GPS 수신기를 위한 3 차원 배열 안테나의 도래각 추정 및 빔 형성 성능 분석

  • Lee, Chong-Hyun (Dept. of Marine Indus. Eng., College of Ocean, Science, Cheju National University) ;
  • Kim, Suk-Joong (Samsung Thales Co.) ;
  • Lim, Seung-Gag (Dept. of Info. and Telecom. Engineering, Kongju National University)
  • 이종현 (제주대학교 해양과학대학 해양공학부) ;
  • 김석중 (삼성탈레스(주)) ;
  • 임승각 (국립 공주대학교 정보통신공학부)
  • Published : 2007.04.25
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Abstract

This paper deals with the performance analysis of 3-dimensional array antenna by DOA estimation and beamforming in GPS receiver for performance improvement by interference elimination. The array antenna in GPS receiver can improve the system performance by estimating DOA of arriving signal direction, making the main beam for desired direction and elimate the jammer signal by nulling while keeping the GPS signal direction by spatial filtering. In this paper, we propose five types of 3-dimensional array antenna and analyze the estimation error via MUSIC algorithm which is used for the estimation of DOA of arrived signal and beamforming performance. In analyzing DOA performance, we measure DOA estimation error, while in analyzing beamformig performance, we measure BER. In beamforming performance analyzing, we use various jammer power and the existence of GPS signal and angle spread. By performing through the computer simulation, Curved (B) 7-element antenna in proposed 3-dimensional array antenna exhibits the superior performance in the DOA estimation, estimation error, BER characteristic and angle spread compared to the rest four array antenna types.

본 논문은 GPS 수신기에서 간섭 제거를 통한 성능 개선을 목적으로 3 차원 배열 안테나를 이용한 DOA ( Direction Of Arrival ) 추정과 빔 형성 성능 분석에 관한 것이다. GPS 수신기에 배열 안테나를 이용하면 신호 도래 방향의 DOA 를 추정한 후, 공간 필터링을 이용하여 원하는 방향으로 주빔과 널을 형성하므로서 재머 ( jammer ) 신호를 제거할 수 있으므로 시스템의 성능을 높힐 수 있게된다. 본 논문에서는 5 가지의 3 차원 배열 안테나 구조를 제안한 후 도래 신호의 DOA 를 추정키위한 MUSIC 알고리즘을 적용할 경우 추정 오차 및 빔 형성의 성능을 제시하였다. DOA 성능 분석을 위하여 DOA 추정 오차를 계산하였으며 빔 형성 성능 분석을 BER 을 사용하였다. 특히 빔 형성 성능 분석에서는 다양한 jammer 전력과 GPS 신호의 존재 및 각도 퍼짐등을 고려하였다. 컴퓨터 시뮬레이션의 결과 제안된 3차원 배열 안테나에서 Curved (B) 7-element 안테나가 DOA 추정, 추정 오차 및 BER 특성과 각도 퍼짐에서 다른 배열 안테나보다 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

Keywords

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