We consider transmission beamforming techniques for frequency-division-duplex (FDD) wireless communication systems using adaptive arrays to improve the signal quality of the array transmission link. We develop a simple effective transmission beamforming technique based on an approximated frequency tranlsation (AFT) to derive the tranmsiion beamforming weights from the uplink channel vector. This technique exploits the invariance of the short-time averaged fast fading statistics to small frequency translations. A simple approximate relationship that relates the transmission channel vector to the reception channel vector is derived. We have developed its practical alternative in which the frequency translation of the channel vector is performed at the principal angle of arrival (AOA) of the u;link synthestic angular spectrum instead of the mean AOA. To analyze the performance of the proposed methods, we consider the power loss incurred by applying the estimated channel vector instead of the true downlink channel vector. The performance is analyzed as a function of the mean AOA, the angular spread, the number of elements, frequncy difference between the uplink and the downlink, and the angle distribution. Their performance is also compared with that of the direct weight reuse method and the AOA based methods.
이 논문에서는 적응 배열 안테나를 갖는 MC-CDMA를 위한 적응 빔 형성 알고리듬을 제안한다. 다중경로 페이딩에 robust하고 간단히 단일 탭 등화기를 사용하여 고속 데이터 전송에 적합한 것으로 알려진 MC-CDMA 시스템의 수신단에 안테나 배열을 사용함으로서 그 성능을 크게 개선할 수 있음을 보인다. 본 논문에서 제안된 MC-CDMA 시스템의 적응 빔 형성 알고리듬은 원하는 사용자의 파이롯 심벌(기준신호)과 수신된 파이롯 신호의 오차를 주파수 영역에서 계산하고, 그 주파수 영역 오차신호를 시간영역 오차 신호로 변환한 후, MSE가 최소가 되는 방향으로 적응 빔 형성기의 계수를 갱신하므로서 유도된다. 모의 실험과 해석적 방법을 통하여 MC-CDMA 시스템에 제안된 적응 빔 형성기법을 적용할 경우 수렴특성과 성능개선 효과를 확인한다.
신호정보 수집(: Signal Intelligence, SIGINT) 기술은 군수산업을 비롯한 여러 분야에서 다양한 데이터 수집을 목적으로 활발하게 사용되고 있다. 효율적으로 신호정보 및 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 송/수신하기 위해서는 신호의 정확한 도래각 정보가 필요하고, 간섭 또는 재밍 신호로부터의 통신 방해가 최소화되어야 한다. 본 논문에서는 효율적으로 신호정보 및 데이터를 수집하고 송/수신하기 위한, 평면 배열 안테나 기반의 적응 빔형성 위성 시스템 구조를 소개한다. 제시된 적응 빔형성 시스템은 폄면 배열 형태의 안테나, MUSIC(: Multiple Signal Classification) 알고리즘 기반의 도래각 추정기, MVDR(: Minimum Variance Distortionless Response) 간섭 제거기, 신호처리 및 D/B 유닛, MMSE(: Minimum Mean Square Error) 기반의 송신 빔형성기 등으로 구성되어 있다. 또한, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해, 제시된 시스템의 성능을 평가하고 분석한다.
본 논문은 적응형 알고리즘(Adaptive Algorithm)을 이용하여 재머(Jammer)를 억제하는 것을 기존의 알고리즘을 시뮬레이션으로 확인한다. 본 논문에서는 원하는 방향으로 빔을 형성하는 동시에 특정방향 주로 부엽(sidelobe)으로 들어오는 재머의 신호를 억제시키는데 있어 여러 가지 적응형 알고리즘을 확인하고, 알고리즘을 이용하여 부엽으로 들어오는 재머신호를 어떻게 억제하는지 시뮬레이션을 통해 결과를 확인하도록 할 것이다.
In adaptive antenna, several models are known according to a prior knowledge about jammer signal. Among those, Frost model with contraint is generally used however it has the problem that convergence speed is slow and that stability is not good. To improve such problems, this paper proposes constrained NLMS algorithm using LS method. In addition, the result obtained by applying this algorithm to Duvall antenna model is compared with that of Frost model.
In moving jammer environments, the performance of conventional adaptive beamformer is severely degraded and the robust adaptive beamformer requires additional sensors to obtain desired performances. Therefore, it is necessary to develop efficient algorithm without any additional requirement of the number of sensors, etc. In this paper, we introduce a fast adaptive algorithm with variable forgetting factor, which does not have any additional requirements. From the computer simulations, we obtain the better performances than those of other techniques for the arrays with various aperture lengths.
Under the condition of a common narrowband target signal and interference signals from several directions, the linearly constrained minimum variance (LCMV) method using the generalized sidelobe canceller (GSC) for adaptive beamforming has been exploited successfully However, in the case of wideband signals, the length of the adaptive filter must be extended. As a result, the complexity of the beamformer increases, which makes real-time implementation difficult. In this paper, we improve the convergence characteristics of the adaptive filter using the transform domain normalized least mean square (NLMS) approach based on the subband GSC structure without the increase of complexity. Besides, the M-MAX algorithm, which is one of various selective coefficient updating methods, is employed in order to remarkably reduce the computational cost without decreasing the convergence quality. With the combination of these methods, we propose a computationally efficient wideband adaptive beamformer and verify its efficiency through a series of simulations.
원하는 신호의 어레이 응답벡터와 조향벡터사이에 불일치가 있다면 적응 어레이는 원하는 신호와 간섭신호를 동시에 감쇠하기 때문에 심한 성능저하를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 조향벡터에 도래각 에러뿐만 아니라 랜덤에러가 있을 때 이에 대처하는 강인한 적응 어레이 기법을 제시한다. 제시된 기법에서는 상관행렬로부터 SIS(signal-plus-interference subspace) 부공간을 구한 후, ULA(uniform linear array) 구조를 이용하여 원하는 신호의 방향벡터 영향을 가능한 줄이면서 간섭 부공간을 추출하고 이에 직교하도록 가중벡터를 구하여 조향벡터 에러에 대한 강인성을 얻는다. 제안된 방식은 DCRCB(doubly constrained robust Capon beamformer) 등 기존방식보다 우수한 SINR(signal-to-interference plus noise ratio) 성능을 가짐을 시뮬레이션 결과는 보여준다.
이동통신 환경에서 매개변수와 비매개변수추정 알고리즘을 토대로 DOA와 적응 빔성형 알고리즘을 연구하고 분석하였다. 매개변수추정 알고리즘에서는 배열안테나로 수신된 신호의 상관행렬로부터 신호성분과 잡음성분에 대한 고유치를 구하고, 그 고유치들로부터 전력스펙트럼을 판별하였다. 반면에 비매개변수추정 알고리즘에서는 입사각의 함수로써 신호에너지를 추정하기 위하여 고분해능과 잡음억압을 도출하도록 비이차놈을 사용하여 규칙화 목적함수를 최소화하였다. 그리고 나서, 신호와 잡음공간 조정벡터로부터 DOA를 추정하였고, 공간벡터에 의하여 도출된 가중치를 적용하여 적응 빔성형 패턴을 개선하였다. 따라서 희소강제조정을 갖는 개선된 방향성 추정 알고리즘은 다른 알고리즘들과 비교하여 잡음 억제와 고분해능을 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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