[표제지 등]
제출문
연구참여자
요약문
SUMMARY
표목차
그림목차
목차
제1장 서론 21
제2장 무선 방향탐지 시스템 23
제1절 방향탐지 시스템의 구성 24
제2절 방향탐지 시스템의 유형 26
제3절 무선방향탐지 시스템의 서브시스템 29
제4절 초분해능 방향탐지 시스템의 특성 및 향후연구 38
제3장 외국의 초분해능 방향탐지 시스템 개발 사례 49
제1절 Pusher Array를 이용한 초분해능 방향탐지 시스템[원문불량;p.35] 49
제2절 선형어레이를 이용한 VHF 방향탐지 시스템 59
제3절 1.8 GHz대 DF 시스템 63
제4절 일본의 DEURAS-H DF 시스템 68
제4장 우수성능 광대역 방향탐지 방식 71
제1절 DDVC 알고리즘 71
제2절 컴퓨터 시뮬레이션 및 성능 비교 분석 74
제3절 SDVTA 알고리즘 96
제5장 안테나 어레이 배열 연구 103
제1절 안테나 104
제2절 효율적인 안테나 어레이 구조 109
제3절 방사패턴과 안테나 소자의 부정합 135
제4절 안테나 어레이 제안 사양 148
제6장 방향탐지용 수신기 연구 150
제1절 수신기 설계시 고려사항 151
제2절 소프트웨어 무선을 이용한 디지탈 수신기 158
제3절 다중채널 수신기의 구성 및 제원 168
제4절 상업용 다중채널 수신기 176
제7장 방향탐지 (DF) 프로세서 186
제1절 방향탐지 프로세서의 기능과 요구사항 187
제2절 A/D 변환 188
제3절 DSP 병목 : 다중처리 209
제4절 방향탐지 프로세서 설계 214
제5절 방향탐지 연산 216
제8장 디스플레이/제어 시스템 연구 220
제1절 일반적인 고려사항 221
제2절 디스플레이 화면 설계 225
제9장 방향탐지 시스템 테스트 및 보정 229
제1절 기준 테스트 229
제2절 차폐실 및 무반사실 테스트와 보정 232
제3절 야외 시험장에서의 테스트 및 보정 233
제4절 설치후 테스트와 보정 239
제5절 운용 테스트와 보정 240
제10장 결론 242
참고문헌 245
부록 I : 대역확산 신호의 도래각 추정을 위한 시뮬레이션용 MATLAB 프로그램 251
부록 II : 디스플레이 화면 설계를 위한 C 프로그램 261
표 2.1. 대표적인 초분해능 알고리즘 45
표 3.1. PUSHER 어레이를 이용한 실환경테스트 결과 59
표 3.2. DEURAS-H 시스템의 주요 기능 69
표 3.3. DEURAS-H 시스템의 주요 성능 69
표 5.1. 진폭 부정합 오차에 따른 MUSIC 알고리즘의 통계적 성능 ( θ₁= 150°, θ₂= 160°, r = 3.5λ , SNR = 0 dB ) 145
표 5.2. 위상 부정합 오차에 따른 MUSIC 알고리즘의 통계적 성능 ( θ₁= 150°, θ₂= 160°, r = 3.5λ , SNR = 0 dB ) 145
표 5.3. 진폭 및 위상 부정합 오차에 따른 MUSIC 알고리즘의 통계적 성능 ( θ₁= 150°, θ₂= 160°, r = 3.5λ , SNR = 0 dB ) 146
표 5.4. 진폭 부정합 오차에 따른 MUSIC 알고리즘의 통계적 성능 ( θ₁= 150°, θ₂= 160°, r = 2λ , SNR = 10 dB ) 146
표 5.5. 위상 부정합 오차에 따른 MUSIC 알고리즘의 통계적 성능 ( θ₁= 150°, θ₂= 160°, r = 2λ , SNR = 10 dB ) 147
표 5.6. 진폭 및 위상 부정합 오차에 따른 MUSIC 알고리즘의 통계적 성능 ( θ₁= 150°, θ₂= 160°, r = 2λ , SNR = 10 dB ) 147
표 5.7. Antenna Array Specifications 148
표 6.1. 상업용 DSP 165
표 6.2. 서로 다른 무선구조의 비교 169
표 6.3. 다중채널 수신기 제안사양 175
표 7.1. FFT 처리에 의한 감도 190
표 7.2. 무선 수신기 응용을 위한 A/D 변환기 사양 설명 205
표 7.3. 현재의 고속 A/D 변환기 기술 현황 [7.2] 206
표 7.4. 응용에 따른 A/D 변환기의 사양과 성능척도 [7.2] 207
표 7.5. A/D 변환기의 제안 사양 208
그림 2.1. 일반적인 방향탐지 시스템 구성도 25
그림 2.2. 안테나 수신기의 배열 (a) 단일채널 수신기 (b) 이중채널 수신기 (c) 스위칭을 이용한 이중채널 수신기 (d) N-채널 수신기 32
그림 2.3. 다중신호 분석용 방향탐지 시스템 구성도 37
그림 2.4. 초분해능 방향탐지 시스템의 기능별 블록도 47
그림 3.1. WJ-9010의 시스템 구조 51
그림 3.2. 기능별 시스템 블록 다이어그램 52
그림 3.3. 24 개 안테나 소자로부터 7 개 소자 선택 53
그림 3.4. 센서 갯수에 따른 공간 스펙트럼 분포 54
그림 3.5. 신호대 잡음비에 따른 DF 정확도 (a) 스냅샷 갯수 = 8 (b) 스냅샷 갯수 = 16 (c) 스냅샷 갯수 = 32[원문불량;p.35] 55
그림 3.6. 위치변동에 따른 방위추정각의 표준편차 57
그림 3.7. 분해능 시험 결과 58
그림 3.8. 신호레벨대 평균제곱오차 (a) 2D-DFT (b) MUSIC (c) spatio-temporal method 63
그림 3.9. MUSIC DF 알고리즘 65
그림 3.10. DEURAS-H 방향탐지 시스템 70
그림 4.1. 원형어레이로 입사한 신호의 도래각 추정결과 (SNR = 10 dB) (a) MUSIC (b) DDVC-ROSS-MUSIC 78
그림 4.2. 원형어레이로 입사한 신호의 도래각 추정결과 (SNR = -20 dB) (a) MUSIC (b) DDVC-ROSS-MUSIC 79
그림 4.3. 두 개 코히어런트 신호의 도래각 추정 (SNR = 0 dB) (a) MUSIC (b) CSM-MUSIC 80
그림 4.4. 두 개 코히어런트 신호의 도래각 추정 (SNR = -10 dB) (a) MUSIC (b) CSM-MUSIC 81
그림 4.5. 두 개의 코히어런트 DS/BPSK 신호의 전력밀도 스펙트럼 (a) 잡음이 없는 경우 (b) 신호대 잡음비가 0 dB인 경우 82
그림 4.6. CSM-MUSIC을 이용한 도래각 추정 (a) SNR = 0 dB (b) SNR = 10 dB 83
그림 4.7. CSM-SEM을 이용한 도래각 추정 (a) SNR = 0 dB (b) SNR = 10 dB 86
그림 4.8. 9 개 주파수 bin을 이용한 도래각 추정 (CSM-SEM) (a) SNR = -5 dB (b) SNR = -10 dB 89
그림 4.9. 33 개 주파수 bin을 이용한 도래각 추정 (CSM-SEM) (a) SNR = -5 dB (b) SNR = -10 dB 90
그림 4.10. CSM-MUSIC을 이용한 도래각 추정 (a) SNR = 10 dB (b) SNR = 0 dB 91
그림 4.11. DDVC-LSE-MUSIC을 이용한 도래각 추정 (a) SNR = 10 dB (b) SNR = 0 dB 92
그림 4.12. DDVC-ROSS-MUSIC을 이용한 도래각 추정 (a) SNR = 10 dB (b) SNR = 0 dB 93
그림 4.13. 70° 를 중심으로 초기 추정치를 설정한 경우 : DDVC-ROSS-MUSIC 알고리즘의 통계적 결과 (a) SNR = 10 dB (b) SNR = 0 dB 94
그림 4.14. 90° 를 중심으로 초기 추정치를 설정한 경우 : DDVC-ROSS-MUSIC 알고리즘의 통계적 결과 (a) SNR = 10 dB (b) SNR = 0 dB 95
그림 4.15. 원형어레이에서 90° 와 95° 로 입사한 두 개의 협대역 코히어런트 신호를 추정한 도래각 (a) SDVTA-LSE-MUSIC b) MUSIC 102
그림 5.1. 대표적인 잡음지수 107
그림 5.2. 원형어레이 구조 111
그림 5.3. 주파수의 오추정으로 인한 도래각 오차의 변동 (선형어레이) 116
그림 5.4. 주파수의 오추정으로 인한 도래각 오차의 변동 (원형어레이) 117
그림 5.5. 두 개의 인코히어런트 신호의 주파수 오추정에 다른 도래각 오차의 변동 (선형어레이 : d = λ/2(이미지참조)) 118
그림 5.6. 두 개의 인코히어런트 신호의 주파수 오추정에 다른 도래각 오차의 변동 (원형어레이 : 반경 r = λ) 119
그림 5.7. 두 개의 인코히어런트 신호의 주파수 오추정에 다른 도래각 오차의 변동 (원형어레이 : 반경 r = λ/2(이미지참조)) 120
그림 5.8. 180° 모호성의 비교 (a) 선형어레이 (b) 원형어레이 (반경 r = 2λ) 122
그림 5.9. 원형어레이의 방위각/앙각 추정 예 123
그림 5.10. 원형어레이의 시·공간 애퍼츄어 크기 124
그림 5.11. 150° 와 250° 로 입사한 두 개의 인코히어런트 신호를 도래각 추정한 결과 (MUSIC 알고리즘 이용) (a) 반경 r = λ/3 (b) 반경 r = λ/2 (c) 반경 r = λ (d) 반경 r = 2λ (e) 반경 r = 3λ (f) 반경 r = 4λ (g) 반경 r = 5λ (h) 반경 r = 6λ(이미지참조) 126
그림 5.12. 150° 와 160° 로 입사한 두 개의 인코히어런트 신호를 도래각 추정한 결과 (MUSIC 알고리즘 이용) (a) 반경 r = λ (b) 반경 r = 2λ (c) 반경 r = 3λ (d) 반경 r = 4λ (e) 반경 r = 5λ (f) 반경 r = 6λ 130
그림 5.13. 앙각변화에 따른 공간 스펙트럼 비교 (a) 양각 = 0° (b) 양각 = 70° 133
그림 5.14. 샘플링 갯수에 따른 공간 스펙트럼 비교 (a) L = 100 개 (b) L = 500 개 134
그림 5.15. 8 개 센서를 갖는 원형어레이의 방사패턴 ( r = 0.5λ, [0°, 0°]) 137
그림 5.16. 8 개 센서를 갖는 원형어레이의 방사패턴 ( r = λ, [0°, 0°]) 138
그림 5.17. 8 개 센서를 갖는 원형어레이의 방사패턴 ( r = 2λ, [0°, 0°]) 139
그림 5.18. 8 개 센서를 갖는 원형어레이의 방사패턴 ( r = 3λ, [0°, 0°]) 140
그림 5.19. 8 개 센서를 갖는 원형어레이의 방사패턴 ( r = 4λ, [0°, 0°]) 141
그림 5.20. 8 개 센서를 갖는 원형어레이의 방사패턴 ( r = 5λ, [0°, 0°]) 142
그림 5.21. 각 안테나 소자의 무지향성 방사패턴 (앙각 = 0°) 143
그림 5.22. VHF 안테나 어레이 구조 예 (30 MHz~180 MHz) 149
그림 6.1. 3차 혼변조 계산의 예 157
그림 6.2. 잡음지수대 3차 인터셉트 입력레벨 157
그림 6.3. 여러 개의 수신기를 갖고 있는 셀룰러 기지국 160
그림 6.4. 전형적인 협대역 수신기 161
그림 6.5. 채널 동조 및 선택을 위하여 디지탈 downconverter를 사용한 수신기 164
그림 6.6. 다중채널 수신기의 단순한 기능별 블록도 171
그림 6.7. 스위치 박스 구성도 173
그림 6.8. 수신기 H/W 구성도 177
그림 6.9. 튜너의 기능별 블록 다이어그램 178
그림 6.10. 광대역 다중채널 수신기 182
그림 6.11. 튜너의 블록도 183
그림 7.1. 위상 인터페로미터 DF 프로세서의 블록도 189
그림 7.2. RF 혹은 IF단에서 광대역 디지탈화를 위한 A/D 변환기 191
그림 7.3. 스펙트럼 (a) 아날로그 신호 (b) 디지탈 신호 193
그림 7.4. (a) 전통적인 DSP 구조 (b) 다중버스와 내부 메모리 (c) 실제적인 구현 211
그림 7.5. (a) 제 1 세대 DSP 다중처리 (b) 2 세대 DSP 다중처리 213
그림 7.7. 전파신호의 방향탐지 연산과정 219
그림 8.1. 초분해능 무선 방향탐지 시스템의 디스플레이 화면 228
그림 9.1. 이중의 장애물을 갖고 있는 작은 영역의 방향탐지 시스템 시험장소 235
그림 9.2. 넓은 지역의 방향탐지 시스템 시험장소 236