Design of adaptive array antenna utilizing modified on-off algorithm and its real-time implementation on a general-purpose DSP

개선된 On-Off 앨고리듬을 이용한 적응 배열 안테나의 설계와 범용 DSP를 이용한 실시간 구현

  • 염재흥 (삼성전자 정보통신개발센타) ;
  • 안성수 (한양대학교 전자통신공학과) ;
  • 최승원 (한양대학교 전자통신공학과)
  • Published : 1998.04.01

Abstract

This paper presents a modified on-off algorithm based on the gradient method for providing the phase of each antenna element more accurately and simply compared to the conventional on-off algorithm. The sup4erisority of theproposed method is due to the fact that the proposed method finds the increase and decrease of the array output power more accurately by utilizing the gradient of array output power with respect to the instantaneous phase of array element. The array antenna adopting to the proposed method formsmaximum beam-pattern along the direction of the desired signal by aligning the phase of every antenna enement. The proposed method is applied to both linear and two-dimentional aray for analyzing the result. The capability of the real-time processing of the proposed technique is confirmed by implementing the proposed algorithm with TMS320C30 Evaluation Module. Since the computational load required to form the beam-pattern per snapshot is small, the proposed method is suitable for the mobile communication system of which the response must be fast. By the results obtained from the application of the proposed method to the CDMA mobile communication environment, it is vreified that the performance of the received signal is consideralbly improved.

본 논문은 기존 on-off 앨고리듬을 개선하여 어레이 소자의 위상을 계산량이 적고 정확하게 구할 수 있는 그래디언트 on-off 방법을 제안한다. 제안 방법의 우월성은 어레이 출력파워를 어레이 소자의 위상으로 그래디언트한 수식을 이용하므로써 기존 방법보다 어레이 출력파워의 증감을 더 정확하게 구할 수 있는데 기인한다. 제안 방법은 어레 이 소자의 위상을 조정하여 원하는 신호의 입사 방향으로 최대 빔패턴을 형성한다. 선형 어레이와 이차원 어레이의 두 경우를 나누어서 제안 방법을 적용하여 분석한다. Texas Instrument사에서 제공하는 부동소수점방식의 TMS320C30의 평가보드로 구현하므로써 제안 앨고리듬의 실시간 처리 가능성을 증명하였다. 제안 방법은 스냅샷당 빔형성 과정의 계산량이 적기 때문에 응답이 빨라야 하는 이동통신 시스템에 적합하다. 제안 방법을 CDMA 이동통신 상황에서 시뮬레이션하여 성능분석한 결과 수신신호의 성능이 상당히 향상되는 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility v.37 no.2 A Nonlinear Algorithm for Output Power Maximization of Indoor Adaptive Phased Array Tayeb A. Denidni;Gilles Y. Delisle
  2. Discrete Random Signals and Statiscal Signal Processing Charles W. Therrien
  3. Adaptive Filter Theory Simon Haykin
  4. Proc. IEEE v.55 no.12 Adaptive Antenna System B. Widrow;P. E. Mantey;L. J. Griffths;B. B. Goode
  5. Digital Communications John G. Proakis
  6. Modern Communication and Spread Spectrum Cooper;McGillem
  7. Advanced Engineering Mathematics Erwin Kreyszig;Six (Ed.)
  8. 한양대학교 대학원 석사학위논문 스마트 안테나 시스템의 설계 및 실시간 처리를 위한 선형 알고리즘 개발 이현배
  9. submitted for publication to IEEE Trans. Ant. Propa Design of Adaptive Array Antenna for Tracking the Source of Maximum Power and Its Application to CDMA Mobile Communication S. Choi;D. Yun
  10. 한양대학교 대학원 석사논문 적응 안테나로 구성된 CDMA용 수신 시스템 윤동운
  11. TMS320C3x User's Guide Texas Instrument
  12. TMS320C3x Evaluation Module Texas Instrument