Performance Analysis of MVDR and RLS Beamforming Using Systolic Array Structure

This paper analyses the performance of either the minimum variance distortionless response (MVDR) or the recursive least square (RLS) beamformer structured on the systolic array. Provided that the snapshot vector including the desired user's signal and the interferences with the noise is received at the array antenna. In order to improve the quality of received signal, MVDR or RLS algorithm can be utilized to update the beamformer weights recursively. Furthermore to increase the channel capacity, by the usage of the above schemes, the effect of the spatial filtering can be obtained which constructively combining multipath components corresponding to the desired user whereas the multiple access interferences (MAI) is nulled out on spatial domain. This paper introduces the MVDR and RLS beamformer structured on systolic array conducting the spatial filtering, and its performance under the multipath fading channel in the presence of multiple access interferences will be analyzed. To show the superior spatial filtering performances of the proposed scheme employing the systolic way structured beamformer, the computer simulations are carried out. And the validity of practical deployment of the proposed scheme will be confirmed throughout showing the BER behaviors and the beampatterns.

시스토릭 어레이 구조를 갖는 최소분산 비왜곡응답 및 최소자승 회귀 빔형성기법 성능 분석

본 논문에서는 시스토릭 어레이 구조를 갖는 선택적 최소분산 비왜곡응답 (MVDR) 및 최소자승 회귀기법 (RLS) 빔형성기법에 대한 성능 분석을 하였다. 원하는 사용자 신호와 잡음을 포함한 스냅샷 벡터들이 어레이 안테나에 입사되는 경우, 수신신호의 품질을 향상시키기 위해서 MVDR 및 RLS 알고리즘을 이용한 빔형성기법이 적용될 수 있다. 이를 통해 채널 용량을 증가시키기 위해 각 안테나 소자의 출력에 복소 가중치를 곱하여 원하는 사용자 신호방향으로 안테나의 빔을 형성하도록 하여 원하는 신호의 다중경로 성분들은 강조하고, 간섭 성분들의 입사 방향들로는 널을 발생시켜 다중간섭과 잡음에 대한 전력을 상대적으로 감소시키는 공간필터링 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 이러한 공간 필터 역할을 하는 MVDR기법과 RLS 기법을 병렬처리를 통해 수행할 수 있는 시스토릭 어레이 구조의 MVDR 및 RLS 빔형성기법에 대하여 소개하며, 이를 다중 경로와 다중 접속 간섭이 존재하는 채널 환경에 적용하여 수신 성능을 분석하였다. 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제안된 시스토릭 어레이 구조의 빔 형성기법을 적용한 공간필터의 우수성을 보여주기 위해 사용자 증가에 따른 BER (Bit Error Rate) 곡선과 빔패턴을 제시하였고, 기대치와 실험치가 잘 부합됨을 확인하였다.