• 제목/요약/키워드: direction-of-arrival (DOA)

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CDMA 역방향 링크의 상관된 SIMO 채널을 위한 복합형 빔 성형 방식 (Hybrid Beamformer of CDMA Reverse Link in the Correlated SIMO Channel)

  • 최영관;김동구
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제41권11호
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    • pp.81-86
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    • 2004
  • 부호분할다중접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 시스템의 역방향링크에서 수신 빔 성형 기법을 사용할 경우, 빔 성형 이득을 얻는 반면 전력 제어에 의해 불충분한 파일롯 전력으로 인해 채널 추정이 부정확해진다. 이 논문에서는 상관된 단일-입력 다중-출력(SIMO: Single-Input Multiple-Output) 채널에서 불충분한 파일롯 전력으로 인한 문제를 해결하기 위한 수신 빔 성형 방식을 제안하고자 한다. 제안된 복합형 빔 성형 방식(hybrid beamformer)은 수신 안테나들을 그룹 지어서, 각 그룹 당 수신 빔 방향(DOA: Direction-of-Arrival) 기반의 빔 성형 후에, 그룹별 출력을 최대 비 결합(MRC: Maxim Ratio Combining)하는 방식으로, 공간적으로 상관된 SIMO 채널의 디버시티 이득을 얻으면서 더 정확한 채널추정과 간섭제거 효과를 제공한다. 배열 안테나의 수가 여섯 개 이상인 경우, 복합형 빔 성형 방식은 빔 수신 각 범위(AOS: Angle-of-Spread)가 30°이하에서 일반적인 MRC 빔 성형 방식보다 더 좋은 성능을 보인다.

균일한 선형 배열의 다중 입출력 레이더 시스템을 위한 압축 센싱 (Compressive Sensing for MIMO Radar Systems with Uniform Linear Arrays)

  • 임종태;유도식
    • 한국항행학회논문지
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    • 제14권1호
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    • pp.80-86
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    • 2010
  • 압축 센싱 (Compressive Sensing, CS)은 많은 응용분야에서 유망한 기술로 널리 연구되고 있다. 압축 센싱 이론에 의하면 어떤 특별한 기저에서 성긴 신호 (sparse signal)이라는 것이 알려졌다면 이 신호는 전통적인 방법이 사용하는 샘플 수보다 훨씬 적은 샘플로 최적화 과정을 통해 복원이 가능하다는 것이다. 본 논문에서는 이러한 압축 센싱 기술을 균일한 선형 배열로 구성된 다중 입출력 레이더 시스템에 적용하고자 한다. 특별히 압축 센싱 기술을 사용하여 DOA (direction-of-arrival)을 찾는 문제를 고찰하고 그 성능을 전통적인 적응형 다중 입출력 기법의 성능과 비교한다. 모의 실험을 통해 압축 센싱 방법은 전통적인 적응형 다중 입출력 기법에 비해 훨씬 적은 샘플로 비슷한 성능을 보임을 확인할 수 있었다.

김발형 초음파 이동음원 추적센서 개발을 위한 의사최적 도래각 추정기법 (Quasi-Optimal DOA Estimation Scheme for Gimbaled Ultrasonic Moving Source Tracker)

  • 한슬기;이혜경;나원상;박진배;임재일
    • 전기학회논문지
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    • 제61권2호
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    • pp.276-283
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    • 2012
  • In this paper, a practical quasi-optimal DOA(direction of arrival) estimator is proposed in order to develop a one-axis gimbaled ultrasonic source tracker for mobile robot applications. With help of the gimbal structure, the ultrasonic moving source tracking problem can be simply reduced to the DOA estimation. The DOA estimation is known as one of the representative long-pending nonlinear filtering problems, but the conventional nonlinear filters might be restrictive in many actual situations because it cannot guarantee the reliable performance due to the use of nonlinear signal model. This motivates us to reformulate the DOA estimation problem in the linear robust state estimation setting. Based on the assumption that the received ultrasonic signals are noisy sinusoids satisfying linear prediction property, a linear uncertain measurement model is newly derived. To avoid the DOA estimation performance degradation caused by the stochastic parameter uncertainty contained in the linear measurement model, the recently developed NCRKF (non-conservative robust Kalman filter) scheme [1] is utilized. The proposed linear DOA estimator provides excellent DOA estimation performance and it is suitable for real-time implementation for its linear recursive filter structure. The effectiveness of the suggested DOA estimation scheme is demonstrated through simulations and experiments.

Highly Efficient and Precise DOA Estimation Algorithm

  • Yang, Xiaobo
    • Journal of Information Processing Systems
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    • 제18권3호
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    • pp.293-301
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    • 2022
  • Direction of arrival (DOA) estimation of space signals is a basic problem in array signal processing. DOA estimation based on the multiple signal classification (MUSIC) algorithm can theoretically overcome the Rayleigh limit and achieve super resolution. However, owing to its inadequate real-time performance and accuracy in practical engineering applications, its applications are limited. To address this problem, in this study, a DOA estimation algorithm with high parallelism and precision based on an analysis of the characteristics of complex matrix eigenvalue decomposition and the coordinate rotation digital computer (CORDIC) algorithm is proposed. For parallel and single precision, floating-point numbers are used to construct an orthogonal identity matrix. Thus, the efficiency and accuracy of the algorithm are guaranteed. Furthermore, the accuracy and computation of the fixed-point algorithm, double-precision floating-point algorithm, and proposed algorithm are compared. Without increasing complexity, the proposed algorithm can achieve remarkably higher accuracy and efficiency than the fixed-point algorithm and double-precision floating-point calculations, respectively.

다중 신호원의 도래방향 추정을 위한 개선된 MVE에 관한 연구 (A Study on an Improved MVE for Estimating the Direction of Arrival of Multiple Sources)

  • 정용민;신준호;김용득
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 1999년도 하계종합학술대회 논문집
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    • pp.687-690
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    • 1999
  • Many high-resolution algorithms based on the eigen-decomposition analysis of observed covariance matrix, such as MVE, MUSIC, and EVM, have been proposed. However, the resolution of spectral estimates for these algorithms is severely degraded when Signal-to-Noise Ratio (SNR) is low and arrival angles of signal are close to each other. And EVM and MUSIC is powerful for the characteristic of SNR. But have the limitation that the number of signals presented is known. While MVE is bad the characteristic of SNR. In this study, we propose a modified MVE to enhance the resolution for Direction-Of-Arrival (DOA) estimation of underwater acoustic signal. This is to remove the limitation that existing algorithms should know the information for the number of signals. Because the algorithms founded on the eigen value estimate DOA with only the noise subspace, they have the high-resolution characteristic. And then, with the method reducing the effect of the signal subspace, we are to reduce the degradation because of complementary relationship between the signal subspace and the noise subspace. This paper, with using the simulation data, we have estimated the proposed algorithms, compared it with other high-resolution algorithms. The simulation results show that the modified MVE proposed is accurate and has a better resolution even though SNR is low, under the same condition.

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인지로봇 청각시스템을 위한 의사최적 이동음원 도래각 추적 필터 (Quasi-Optimal Linear Recursive DOA Tracking of Moving Acoustic Source for Cognitive Robot Auditory System)

  • 한슬기;나원상;황익호;박진배
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.211-217
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    • 2011
  • This paper proposes a quasi-optimal linear DOA (Direction-of-Arrival) estimator which is necessary for the development of a real-time robot auditory system tracking moving acoustic source. It is well known that the use of conventional nonlinear filtering schemes may result in the severe performance degradation of DOA estimation and not be preferable for real-time implementation. These are mainly due to the inherent nonlinearity of the acoustic signal model used for DOA estimation. This motivates us to consider a new uncertain linear acoustic signal model based on the linear prediction relation of a noisy sinusoid. Using the suggested measurement model, it is shown that the resultant DOA estimation problem is cast into the NCRKF (Non-Conservative Robust Kalman Filtering) problem [12]. NCRKF-based DOA estimator provides reliable DOA estimates of a fast moving acoustic source in spite of using the noise-corrupted measurement matrix in the filter recursion and, as well, it is suitable for real-time implementation because of its linear recursive filter structure. The computational efficiency and DOA estimation performance of the proposed method are evaluated through the computer simulations.

DOA estimation and interpolation beamformering with semicircular array

  • Wang, Yisu;Zhou, Weiwei;Wang, Lidong;Koh, Jin-Hwan
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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    • pp.249-250
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    • 2006
  • Nowadays adaptive technique allows arrays of any geometry to be used with fast direction-of-arrival (DOA) estimators designed for linear arrays. So the interpolation of data from a given antenna array onto the output of a virtual array is needed before the direction finding technique is applied to the outputs of a uniform linear virtual array (ULVA). In this paper some superresoluntion methods are used to estimate DOA by best-fit transformation matrix T under different nonuniformly spaced array.

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MUSIC을 근간으로 하는 고해상도 DOA 방법의 성능분석에 관한 연구 (A Study on Performance Analysis of High Resolution DOA Method based on MUSIC)

  • 이일근;최인경;김영집;강철신
    • 한국통신학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.345-353
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    • 1994
  • 본 논문에서는 Sample Array Covariance Matrix의 대각선요소들의 평균치를 취하여 이를 대각선 요소값들로 대치하여 도래방향각 예측을 수행하는 소위 'Averaged MUSIC' 방법이 낮은 신호대잡음비, 신호원들이 근접해 있는 경우, Sensor의 수가 제한되어 있는 경우등에서 MUSIC에 비하여 훨씬 고해상도의 DOA 예측을 수행함을 보였다. 이를 위해서 통계적인 방법을 사용하여서 한 두가지 경우에 나오는 특별한 결과를 배제하고 가능한한 정확한 결과 비교를 위해 노력하였다.

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원형배열안테나의 편파 특성을 고려한 위상 비교 방향탐지 (Phase Comparison Direction Finding of Circular Array Antenna Considering Polarization Characteristics)

  • 우대웅;김재식;박진성
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제23권1호
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    • pp.131-137
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    • 2023
  • 본 논문에서는 8개의 단위 안테나로 구성된 원형배열안테나(Circular Array)의 편파(Polarization) 특성을 고려한 위상 비교 방향탐지에 대해 고찰하였다. 단위 안테나는 6 ~ 12 GHz의 광대역에서 동작하는 Cavity-Backed 패치 안테나를 적용하였으며, 다양한 편파를 수신할 수 있도록 Radial 방향으로 배치하였다. 위상 비교 시 정밀한 각도를 얻기 위해 넓은 간격의 소자들을, 모호성을 해결하기 위해 좁은 간격의 소자들을 적용하였다. 방위각과 고각 모두 ±20° 영역에 대해 2차원의 방향 탐지를 수행하였으며 정면 근처에서는 0.5°, 15° 근방 영역에서는 1.6° 이하의 도래각(DOA) 오차가 있음을 확인하였다.

DBF 수신기를 이용한 DOA 측정시스템의 평가 (Estimation of DOA Measurement System using DBF Receiver)

  • 민경식;박철근;고지원
    • 한국전자파학회:학술대회논문집
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    • 한국전자파학회 2003년도 종합학술발표회 논문집 Vol.13 No.1
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    • pp.219-223
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    • 2003
  • This paper describes an estimation of DOA(Direction Of Arrival) measurement system using DBF receiver with linear array antenna. This DBF receiver is composed of resistive FET mixer using low IF mettled. A radio frequency(RF), a local oscillator(LO) and ail intermediate frequency(IF) considered in this research are 2.09 GHz, 2.08 GHz and 10 MHz, respectively. This receiver is composed of a band-pass filter, a low-pass filter, a DC bias circuit. DOA measurement system is consist of linear array antenna, DBF receiver, AD control box and computer in the anechoic chamber. Receiving antenna is 4-array monopole antenna and DBF receiver is 4-Ch resistive FET mixer without amplifier. DOA algorithm is implemented using MUSIC algorithm with high resolution. We show that the results of DOA is $-30^{\circ},\;0^{\circ}$ and $60^{\circ}$, respectively. And we know that DOA estimation error occur by antenna radiation pattern and fabrication error of antenna array.

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