한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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pp.143-148
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2006
The goal of this paper is to analyze, through simulations and experiments, GNSS interference mitigation performance under various types of antenna structures against wideband and narrowband interferences using spatial-temporal adaptive signal processing (STAP) techniques. The STAP approach, which combines spatial and temporal processing, is a viable means of GNSS array signal processing that enhancing the desired signal quality and providing protection against interference. In this paper, we consider four types of 3D antenna array structure - Uniform Linear Array (ULA), Uniform Rectangular Array (URA), Uniform Circular Array (UCA), and the Single-Ring Cylindrical Array (SRCA) under an interference environment. Analytical evaluation and simulations are performed to investigate the system performance. This is followed by simulation GPS orbits in interfered environment are used to evaluate the STAP performance. Furthermore, experiments using a 2x2 URA hardware simulator data show that with the removal of wideband and narrowband interference through the STAP techniques, the signal tracking performance can be enhanced.
안테나 어레이 기반의 무선 통신 시스템에서 신호의 도래각(: Angle-of-Arrival, AOA) 정보는 매우 중요한 요소이며, 이를 추정하기 위한 다수의 방법들이 존재한다. 대부분의 도래각 추정 알고리즘은 등간격 선형 배열(: Uniform Linear Array, ULA) 안테나를 기반으로 하고 있으며, 몇몇의 알고리즘은 평면 배열(: Planar Array, PA) 안테나를 적용하였다. 본 논문에서는 등간격 사각 어레이 안테나를 기반으로 인접하게 위치한 여러 개의 신호 도래각들을 효율적으로 추정하기 위한 알고리즘을 소개한다. 제시된 알고리즘은 두 단계를 거치는데, 가까운 신호원들이 모여 이루어진 대략적인 신호원 그룹을 CAPON 알고리즘을 사용하여 추정한 후, 추정된 그룹 안에 포함되어 있는 각 신호원의 상세한 도래각을 Beamspace MUSIC 알고리즘을 사용하여 추정한다. 시뮬레이션을 통해 제시된 도래각 추정 알고리즘의 성능을 평가하고 분석한다.
이 논문에서는 등간격 사각형 배열(Uniform Rectangular Array: URA)을 사용하는, 계산상 효율적인 2차원 도래각(Direction of Arrival: DoA) 추정 방법을 제안한다. 제안된 방법은 안테나에 도달한 수신 신호들간의 상관행렬 대신 그들 사이의 위상 관계에 직접적으로 기반하고 있기 때문에 직접 신호-기반 방법이라고 한다. 시뮬레이션 결과에 따르면 직접 신호-기반의 방법이 기존의 어느 방법들보다 현저히 적은 계산량으로도 평균 제곱근 오차(Root-Mean-Squared Error: RMSE)와 최대 절대 오차 측면에서 다중 신호 분류(MUltiple SIgnal Classification: MUSIC) 방법과 비교할 만한 성능을 보여준다.
The Angle-of-Arrival (AOA) estimation in real time is one of core technologies for the real-time tracking system, such as a radar or a satellite. Although AOA estimation algorithms for various antenna types have been studied, most of them are for the single-shaped array antenna suitable to the specific frequency. In this paper, we propose the cascade AOA estimation algorithm for the combined array antenna with Uniform Rectangular Frame Array (URFA) and Uniform Circular Array (UCA), with the excellent performance for various frequencies. The proposed technique is consisted of Capon for roughly finding AOA groups with multiple signal AOAs and Beamspace Multiple Signal Classification (MUSIC) for estimating the detailed signal AOA in the AOA group, for the combined array antenna. In addition, we provide computer simulation results for verifying the estimation performance of the proposed algorithm.
In this paper, we present design methods for a series-fed microstrip patch array operating at X-band frequency. The array consists of 18 rectangular patches connected to 3 quarter-wave impedance transformers. The power divider is designed for the uniform element excitation. The element excitation is then made to be tapered by increasing the input impedance of elements located at array edges. The designed antenna is fabricated and tested. Results of test show a fair agreement with the prediction.
균일한 소자 (안테나 또는 감지기) 간격으로 계수치를 체감하는 것보다 균일한 계수치로 소자의 간격을 체감하는 것이 실용적이며, 직사각형 어레이에서는, 삼각형 격자 구조가 직사각형 격자구조 보다 소자 수를 줄이는데 더 경제적이다. 접지판 위에 설치된 삼각형 격자 구조를 가진 직사각형 위상어레이의 성능을 향상시키기 위하여 소자간격 체감 방법을 제안하였다. 소자간격 체감이 주빔(main beam)의 폭과 측면로브(sidelobe)의 높이에 미치는 영향을 논의하였다. 제안된 방법을 사용한 결과 측면로브의 성능이 향상되었으나 주빔폭은 약간 넓어지는 것이 밝혀졌다.
For a wireless communication system, the angle-of-arrival (AOA) of the signal has a variety of applications. The signal AOA is estimated utilizing various antenna array structure such as Uniform Linear Array (ULA), Uniform Rectangular Array (URA), and Uniform Circular Array (UCA). In this paper, we introduce a cascade AOA estimation algorithm based on the UCA, which is consisted of CAPON and Beamspace MUSIC. CAPON is employed to estimate approximate AOA groups including multiple AOA signals and Beamspace MUSIC is employed to estimate detailed signal AOAs in the estimated AOA groups. In addition, we provide the computer simulation results for verifying and analyzing the performance of the cascade AOA estimator based on UCA.
본 논문에서는 안테나 간의 상호 결합을 고려한 온라인 보상 알고리즘을 고려하였으며, 이를 적용하기 위한 새로운 GPS(Global Positioning System)용 안테나 배열을 제안하였다. 제안한 안테나 배열 및 ULA(Uniform Linear Array), URA(Uniform Rectangular Array)에 대한 항재밍 성능 평가를 위해 복수의 재밍신호 환경에 대한 방향탐지를 환경 조건 별로 나누어서 진행하였다. 1. 상호 결합이 존재하지 않는 환경. 2. 상호 결합이 있으나 보상이 이루어지지 않는 환경. 3. 상호 결합 보상이 이루어진 환경. RMSE(Root Mean Square Error) 분석을 통해 온라인 보상 알고리즘이 작동함을 확인하고 복수의 재밍신호에서도 피크 검출이 가능함을 보였다.
Rashid, Zainol Abidin Abdul;Islam, Mohammad Tariqul;Jiunn, Ng Kok
정보통신설비학회논문지
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제7권1호
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pp.41-58
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2007
A compact and broadband $4{\times}1$ array antenna was developed for 3G smart antenna system testbed. The $4{\times}1$ uniform linear array antenna was designed to operate at 1.885 to 2.2GHz with a total bandwidth of 315MHz. The array elements were based on the novel broadband L-probe fed inverted hybrid E-H (LIEH) shaped microstrip patch, which offers 22% size reduction to the conventional rectangular microstrip patch antenna. For steering the antenna beam, a commercial variable attenuator (KAT1D04SA002), a variable phase shifter (KPH350SC00) with four units each, and the corporate 4-ways Wilkinson power divider which was fabricated in-house were integrated to form the beamforming feed network. The developed antenna has an impedance bandwidth of 17.32% ($VSWR{\leq}1.5$), 21.78% ($VSWR{\leq}2$) with respect to center frequency 2.02GHz and with an achievable gain of 11.9dBi. The design antenna offer a broadband, compact and mobile solution for a 3G smart antenna testbed to fully characterized the IMT-2000 radio specifications and system performances.
Rashid, Zainol Abidin Abdul;Islam, Mohammad Tariqul;Jiunn, Ng Kok
정보통신설비학회논문지
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제5권1호
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pp.43-59
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2006
A compact and broadband $4\times1$ array antenna was developed for 3G smart antenna system testbed. The $4\times1$ uniform linear away antenna was designed to operate at 1.885 to 2.2GHz with a total bandwidth of 315MHz. The array elements were based on the novel broadband L-probe fed inverted hybrid E-H (LIEH) shaped microstrip patch, which offers 22% size reduction to the conventional rectangular microstrip patch antenna. For steering the antenna beam, a commercial variable attenuator (KAT1D04SA002), a variable phase shifter (KPH350SC00) with four units each, and the corporate 4-ways Wilkinson power divider which was fabricated in-house were integrated to form the beamforming feed network. The developed antenna has an impedance bandwidth of 17.32% $(VSWR\leq1.5)$, 21.78% $(VSWR\leq2)$ with respect to center frequency 2.02GHz and with an achievable gain of 11.9dBi. The design antenna offer a broadband, compact and mobile solution for a 3G smart antenna testbed to fully characterized the IMT-2000 radio specifications and system performances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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