Fast DOA Estimation Algorithm using Pseudo Covariance Matrix

This paper proposes a fast direction of arrival (DOA) estimation algorithm that can rapidly estimate incidence angles of incoming signals using a pseudo covariance matrix. The conventional subspace DOA estimation methods such as MUSIC (multiple signal classification) algorithms need many sample signals to acquire covariance matrix of input signals. Thus, it is difficult to estimate the DOAs of signals because they cannot perform DOA estimation during receiving sample signals. Also if the D0As of signals are changing rapidly, conventional algorithms cannot estimate incidence angles of signals exactly. The proposed algorithm obtains bearing response and directional spectrum after acquiring pseudo covariance matrix of each snapshot. The incidence angles can be exactly estimated by using the bearing response and directional spectrum. The proposed DOA estimation algorithm uses only concurrent snapshot so as to obtain covariance matrix. Compared to conventional DOA estimation methods. The proposed algorithm has an advantage that can estimate DOA of signal rapidly.

근사 공분산 행렬을 이용한 빠른 입사각 추정 알고리듬

본 논문에서는 입사 신호의 근사 공분산 행렬을 이용하여 신호의 입사각을 빠르게 추정하는 입사각 추정 알고리듬을 제안한다. MUSIC(MUltiple Signal Classification) 알고리듬과 같은 기존의 부분공간 입사각 추정 알고리듬은 입력 공분산 행렬을 구하기 위해서 다수의 표본 신호를 필요로 하며, 입력 공분산 행렬을 획득하기 위한 표본 신호의 수신시간 동안 입사각 추정이 수행될 수 없으므로 빠른 신호처리가 불가능하다. 또한 코히어런트 신호가 입사하는 경우에 코히어런트 신호간의 간섭으로 신호의 입사각을 정확하게 추정할 수 없다. 제안한 입사각 추정 알고리듬은 빔 형성기를 이용하여 매 표본 신호의 공간적인 빔 형성을 먼저 수행하여 신호간의 간섭을 제거한 후에 센서의 출력 값을 이용하여 방위각 응답(bearing response)과 방향 스펙트럼(directional spectrum)을 구한다. 방위각 응답으로 대략적인 신호의 입사각을 추정한 후에 방향 스펙트럼을 이용하여 정착하게 신호의 입사각을 추정한다. 제안 입사각 추정 알고리듬은 공분산 행렬을 구하기 위하여 그 순간의 각 어레이 소자에 입사되는 표본 신호만을 사용하고 방위각 응답을 구하기 위해서 몇 순간 동안의 표본 신호만 필요로 하므로 기존 입사각 추정 알고리듬에 비하여 크게 향상된 입사각 추정 속도를 갖는다.