Journal of Satellite, Information and Communications (한국위성정보통신학회논문지)

Korea Society of Satellite Technology (한국위성정보통신학회)
권호 표지

Mutual Coupling Compensation for an Antenna Array and Direction Of Arrival Estimation Using ESPRIT

ESPRIT 알고리듬을 이용한 안테나 배열의 상호결합 보상과 도래각 추정

  • 홍정근 ((주)한화 종합연구소) ;
  • 안우현 (충북대학교 전자공학과) ;
  • 서보석 (충북대학교 컴퓨터정보통신연구소)
  • Received : 2013.09.30
  • Accepted : 2013.11.12
  • Published : 2013.12.31
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Abstract

In this paper, we propose a compensation method of a non-ideal antenna array and a computationally efficient estimation method of the direction of arrival (DOA) for the antenna array. For DOA estimation, an antenna array is essential. By using the phase difference between the output signals of antennas, we can derive the DOA. In practice, however, mutual coupling between the elements of an antenna array change the beam pattern of each element and degrade the performance of DOA estimation. In the proposed method, we first estimate the DOA for the mid-subarray of the array, where all elements undergo relatively same coupling effect. We use the estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT) algorithm to estimate the DOA. Then, we expand the array based on the estimated DOA by compensating the coupling effect. Simulation results show that the proposed method is effective when jamming to noise power ratio (JNR)is relative low.

이 논문에서는 비이상적인 안테나 배열을 보상하는 방법과 안테나 배열을 이용하여 계산량 관점에서 효율적으로 도래각을 추정하는 방법을 제시하였다. 도래각을 추정하기 위해서는 안테나 배열을 주로 이용한다. 배열을 이루는 각 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상차를 이용하여 도래각을 추정한다. 그러나 실제 안테나 배열의 경우 각 안테나 사이의 상호결합 때문에 각 안테나로부터 방사되는 전파의 빔 패턴이 변형되고 이로 인해 도래각 추정 성능이 저하된다. 제안 방식에서는 먼저 상호결합의 영향을 동일하게 받는 안테나 배열의 일부분인 부분배열을 이용하여 도래각을 추정한다. 도래각을 추정하기 위해서는 계산량 관점에서 효율적인 ESPRIT(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques)알고리듬을 적용한다. 그 다음 추정한 도래각을 바탕으로 상호결합을 보상하고 부분배열의 크기를 본래의 배열 크기로 확장시킨다. 모의실험 결과 제안한 방법은 재밍대잡음비가 비교적 작을 때에도 우수한 성능을 나타내었다.

Keywords

References

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