Interference and jamming are becoming increasing concern to a radar system nowdays. AESA(Active Electronically Steered Array) antennas and adaptive beamforming(ABF), in which antenna beam patterns can be modified to reject the interference, offer a potential solution to overcome the problems encountered. In this paper, we've developed a planar active phased array radar system, in which ABF, target detection and tracking algorithm operate in real-time. For the high output power and the low noise figure of the antenna, we've designed the S-band TRMs based on GaN HEMT. For real-time processing, we've used wavelenth division multiplexing technique on fiber optic communication which enables rapid data communication between the antenna and the signal processor. Also, we've implemented the HW and SW architecture of Real-time Signal Processor(RSP) for adaptive beamforming that uses SMI(Sample Matrix Inversion) technique based on MVDR(Minimum Variance Distortionless Response). The performance of this radar system has been verified by near-field and far-field tests.
일반적으로 알려진 GPS 항재밍 기술로는 재밍 방향에 대한 감쇄효과를 얻는 널 스티어링 (null steering)과 위성방향으로의 추가 합성이득을 얻는 빔 스티어링 (beam steering) 방식이 있다. 이 신호처리 알고리즘을 소개하는 문헌에 의하면, 수학 공리에 따라 동시처리 가능한 재밍의 개수는 배열안테나 소자의 개수 N 에서 기준 안테나 1개를 제외한 N-1 개에 대해서만 유효하다는 표현을 하지만, 재머 배치나 비행체의 자세 그리고 둘 간의 상대적 배치 등 실질적인 운용 조건을 고려한 알고리즘 특성에 대한 분석은 알려져 있지 않다. 이에 본 논문에서는 4소자 및 7소자 표준 배열안테나가 적용된 항재밍 시스템을 모델링하여 비행체의 자세(수평, 수직)와 재머 배치, 그리고 안테나 소자 수를 고려한 두 항재밍 알고리즘(PM, LCMV)에 대한 성능 분석을 하였다. 결과적으로, 동일한 JSR 환경임에도 불구하고, 위성 신호와 재밍 신호 간 입사각이 상대적으로 큰 비행체의 수직 자세의 경우 수평 자세보다 약 10 dB 이상의 이득이 있음을 시뮬레이션을 통해 제시 하였다.
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.
WCDMA 방식 이동 멀티미디어 시스댐어써 고속 데이터 λ냉자에 의한 간섭은 시스템의 용량과 성능을 저하 시키는 주요 요인이 되며, 적응형 안테나 시스템을 도입하여 고속 데이터 사용자의 간성을 크게 줄여줌으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다 이 경우, 적용형 안테나의 효과를 극대화하기 위한 방법으로서, 호 수락제어 기법의 최적화가 중요하고 생간 핸드요프 과정에 있어서의 효율적인 제어 방식이 중요한 논제가 된다. 본 논문에서 는 핸드요프 되는 고속의 데이터들을 효과적으로 처리하기 위하여 Soft QoS 를 적용한 호 수락 제어 알고리즘을 제안하고, 전송 속도에 따른 적응형 핸드요프 제어 방식을 제안하였다 제안된 알고리듬을 적용함으로써, 적응형 안테나 시스템의 고속 데이터 전송을 효과적으로 수행하연서도 셀 내 저속 가업자의 호 블록킹 확률을 크게 줄일 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 비교분석으로 입증하였다.
본 논문에서는 화포탐지 레이다에 사용되기 위해서 개발된 C-대역 평면형 능동위상배열 안테나의 설계 및 제작 그리고 측정 결과를 소개한다. 안테나는 3,000여 개의 반도체 송수신 채널과 복사소자를 삼각배열로 배치하고, DBF(digital beam forming)를 사용하여 수신빔을 형성하기 위한 14개 부배열(12개 주 채널, 2개 SLB 채널)을 구성하여 개발하였다. 개발된 평면형 능동위상 배열 안테나의 성능을 확인하기 위해 근접 전계 시험 시설을 이용하였으며, 송신 패턴 측정을 통해 송신 안테나이득, 부엽 레벨, 수신 패턴 측정을 통해 수신 안테나이득, 부엽레벨, 디지털빔 형성, 빔조향 범위, G/N을 확인하였다. 송신 수신 패턴 측정 결과, 개발 목표성능을 만족함을 확인하였다.
This paper suggests novel signal processing methods for optimal beamforming of smart antenna system in CDMA2000 mobile communication environments. This method utilize characteristics of the reverse pilot channel of CDMA2000 mobile communication systems, and applies them to improve the performance of an adaptive algorithm, which is used to a smart antenna system for beamforming. To perform the best beamforming, it is important to get an exact beamforming algorithm. This paper proposed an algorithm based on Laglange multiplier which has such an adaptive process, and also proposed the method to demodulate the received signal through array antenna using pilot channel in CDMA2000 environment. This paper analysed the enhanced performance of proposed algorithm in various signal environment through signal modeling of physical layer in CDMA2000 reverse link.
The structure of MMSE receiver front-ended by CMA(Constant Modulus Array) array working in CDMA forward link which is applicable to LEO spread spectrum satellite communication system is proposed. By using the despreaded pilot signal of forward link as a reference signal, the CMA array can capture multi-path signals securely even in severely faded LEO satellite channel. The remaining MAI (Multiple Access Interference) is cancelled by the cascaded MMSE receiver. Besides theoretical development, through relevant computer simulation, it is proved that the proposed system shows much better BER performance than any other possible candidate systems. As a spatio-temporal receiver mounted on a mobile vehicle, the proposed system also reduces implemental cost and complexity by adopting the simplest algorithm for its spatial and temporal domain processing.
본 논문에서는 배열 안테나 기반의 MVDR (minimum variance distortionless response) 항 재밍 GPS (global positioning system) 수신기에서 안테나 경로 사이에 존재하는 이득, 위상, 지연 편차를 교정하기 위한 안테나 교정 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 다중 안테나 시스템에서 안테나 경로들 사이의 이득, 위상, 지연 편차를 추정하고 이를 보상한다. 경로 간 이득, 위상, 지연 편차를 정확히 추정하기 위해 좋은 상관 특성을 갖는 파일럿 신호가 사용된다. 교차 상관에 기반하여 지연 편차가 먼저 추정되며 이후에 이득과 위상 편차가 추정된다. 정밀한 지연 편차 추정 및 보상을 위해 보간기법을 사용하는데 이산 푸리에 변환 (DFT) 기반의 보간기법으로 계산 복잡도를 감소시킨다. 제안된 기법은 MATLAB을 이용한 컴퓨터 모의실험을 통해 검증한다. 모의실험 결과에 따르면 제안하는 기법을 적용하면 이득, 위상 시간 지연 편차를 각각 0.01 dB, 0.05 도, 0.5 ns 이내로 줄일 수 있다.
향후 레이더는 능동 위상 배열레이더(Active Phased-Array Radar System)로 발전하는 추세이다. 특히, 다채널 수신 시스템에서 실시간 신호처리를 위해서 신호처리용 보드의 처리 속도와 개수와의 trade-off는 최적화 되어야 한다. 본 논문에서는 많은 양의 수신 데이터를 안테나부에서 신호처리부로 전달하기 위한 전송 기법에 대하여 소개하고자 한다. 그 결과, 기존 방법에 비해 신호처리부의 S/L 보드 개수는 절반(1/2) 수준으로 감소하였고, 통신 전송 속도 여유 마진은 약 2배 더 증가되는 효과가 있다.
본 논문에서는 적응형 배열 안테나에 적용되는 대표적 항재밍 기술로 알려진 STAP 및 SFAP 신호처리 방식의 시뮬레이션 성능을 비교 분석하였다. 시뮬레이션을 위해 두 방식의 가중 벡터(weighting vector)를 추정하는 방법으로 공통적으로 MMSE(Minimum Mean Square Error) 알고리즘을 사용하여 다양한 재밍환경에서 시뮬레이션을 통한 성능을 제시하였다. 특히, 재밍 전력 J/S(Jamming to Signal Power Ratio)에 따른 STAP 및 SFAP 성능 비교 분석, 신호대역에 대한 재밍 대역의 비율에 따른 성능 비교 분석 및 두 방식간 BER 성능을 비교하여 재밍 환경에 따른 항재밍 성능을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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