KR100229094B1

KR100229094B1 - 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열 안테나의 신호 처리 방법

Info

Publication number: KR100229094B1
Application number: KR1019960025377A
Authority: KR
Inventors: 최승원; 이형배
Original assignee: 최승원
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1999-11-01
Also published as: DE69737653D1; DE69737653T2; EP0914723B1; US6188352B1; CN1106086C; CN1228891A; KR980006623A; EP0914723A1; JP2000504194A; WO1998000930A1; JP3180139B2

Abstract

본 발명은 수신 시스템에서 빔패턴을 스냅샷마다 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄여주는, 수신신호에 대한 자기상관행렬(auto-covariance matrix)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법에 관한 것으로, 간단화된 계산과정을 가지고 있어 실제로 용이하게 통신분야에 구현가능할 뿐만아니라, 이상적인 빔패턴(원신호 방향으로는 최대의 이득, 여타의 방향으로는 최소의 이득을 갖는 빔패턴)을 스냅샷마다 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄임으로써, 통신품질을 향상시키고 통신용량을 증가시키는 것이다.

Description

수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법

제1도는 본 발명이 적용되는 배열안테나시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도,

제2a도는 본 발명에 따른 이득벡터 계산 앨고리즘을 나타낸 일실시예 흐름도,

제2b도는 본 발명에 따른 이득벡터 계산 앨고리즘을 나타낸 다른 일실시예 흐름도,

제3a도는 본 발명에서 제시하는 신호처리방법을 제1도의 신호처리장치에 적용한 경우에 신호전력 대 간섭+잡음 비율을 나타낸 그래프도,

제3b도는 본 발명에서 제시하는 신호처리방법을 제1도의 신호처리장치에 적용한 경우에 총 계산부담 정도를 해당 배열안테나 시스템의 안테나소자 갯수의 함수로 표시한 그래프도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배열안테나 11 : 안테나 소자

7 : 수신장치 8 : 신호처리장치

본 발명은 무선통신시스템에 이용되는 신호처리 기술에 관한 것으로서, 특히 수신 시스템에서 빔패턴을 스냅샷마다 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄임으로써 통신성능을 향상시키는, 수신신호에 대한 자기상관행렬(auto-covariance matrix)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 무선통신을 행할 때, 수신되는 신호에는 원하는 신호(원신호)와 간섭신호가 함께 존재하며, 통상 한개의 원신호에 대해 다수의 간섭신호가 존재한다. 이러한 간섭신호에 의한 통신왜곡의 정도는 원신호 전력 대 모든 간섭신호 전력의 합에 의해 결정되므로, 원신호의 레벨이 간섭신호 각각의 레벨보다 현저히 높은 경우에도 간섭신호의 갯수가 많으면 간섭신호의 전체전력이 커져 통신왜곡이 발생하게 된다. 기존의 경우는 이러한 왜곡으로 인해 윈신호의 정보재생을 어렵게 만든다는 심각한 문제점을 내포하고 있었다.

특히, 간섭신호의 갯수가 많은 경우에는 원신호의 정보를 재생하기가 더욱 어렵게 되므로 주어진 주파수 대역폭을 가지고 여러 명의 가입자를 서비스하여야 하는 통신환경에서 용량에서의 한계와 통신품질에서의 문제가 심각히 대두되고 있다.

따라서, 전술한 문제점을 개선하기 위한 일환으로서, 종래에도 배열안테나를 이용하여 간섭신호의 영향을 줄이고자 하는 시도가 많은 사람들에 의해 이루어져 왔 으며 , 지금까지 개발된 대부분의 기술은 고유치 분리(Eigen Decomposition : 이하, 간단히 "ED"라 함) 방법에 근거한 것으로, 시스템의 복잡성과 그 처리시간상의 문제로 인하여 무선통신 분야에 실제로 적용되지 못하였는 바, 이러한 종래기술은 다음의 참조문헌 등에 상세히 소개되어 있다.

[참조문헌]

[1] M. Kaveh and A. J. Barabel1, "The Statistical Performance of the MUSIC and Minimun-Norm algorithms for Resolving Plane Waves in Noise, "IEEE Trans., Acoust., speech and signal process., vol, ASSP-34, pp. 331-341, April 1986.

[2] T. Denidni and G. Y. Delisle, "A Nonlinear Algorithm for Output Power Maximization of an Indoor Adaptive Phased Array," IEEE Electronmagnetic Compatibility, vol. 37, no. 2, pp. 201-209, May, 1995.

그러나, 종래의 방법들은 어떤 형태로든 원하는 신호에 대한 사전정보를 필요로할 뿐만아니라, 실제의 시변환적인 이동통신환경 등에 적용하고자 할 때 가장 문제시되는 점은 무엇보다도 너무 많은 계산량이 요구되며, 특히 원신호의 방향 혹은 간섭신호의 갯수를 모를 때에는 더 많은 계산량이 요구되어, 실제로는 그러한 통신환경 등에 적용하기가 불가능하였다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 효과적으로 해결하기 위해 안출된 것으로서, 간단화된 계산과정을 가지고 있어 실제로 용이하게 시변환적인 통신분야에 구현가능할 뿐만아니라, 이상적인 빔패턴(원신호 방향으로는 최대의 이득, 여타의 방향으로는 최소의 이득을 갖는 빔패턴)을 스냅샷마다 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄임으로써, 통신품질을 향상시키고 통신용량을 증가시키는, 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열안테나의 신호처리방법을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 원신호 방향으로는 최대의 이득을 갖고 잡음원의 방향으로는 상대적으로 작은 이득을 갖도록 매 스냅샷마다 빔패턴을 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄이기 위한 배열안테나 시스템의 신호처리방법에 있어서, 최초의 스냅샷에서 초기 추정벡터()를 설정하고, 상기 초기 추정벡터()의 정규화된 값으로 초기 이득벡터()를 설정하며, 스냅샷 인덱스(n)를 초기화하는 제 1 단계; 현 스냅샷에 대한 수신신호벡터()를 수신하는 제 2 단계; 상기 추정벡터()에 0과 1 사이의 값 중 어느 한 값으로 정해지는 망각인자(f)를 곱한 결과()를 P벡터라 하면, 현 스냅샷에서의 상기 수신신호벡터()의 각 요소의 복소공액()과 상기 직전 스냅샷에서의 이득벡터()의 각 요소를 차례로 서로 곱하는 제 3 단계; 상기 제 3 단계의 결과값들을 서로 더하는 제 4 단계;

상기 제 4 단계의 덧셈 결과()를 상기 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소에 곱하는 제 5 단계; 및 상기 제 5 단계에서 얻은 결과벡터()를 상기 P벡터와 서로 더하여 얻은, 상기 수신신호에 대한 자기상관 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터의 근사값을 현 스냅샷에서의 추정벡터 값으로 정하여 갱신하는()제 6 단계; 상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터를 정규화하여 이득벡터()를 갱신하는 제 7 단계;

현 스냅샷에 대해서 갱신된 이득벡터()와 현 스냅샷에서의 수신신호벡터()를 내적하여 출력하는 제 8 단계; 및 상기 스냅샷 인덱스(n)를 증가시켜 상기 제 2 단계 내지 제 5 단계를 반복수행하는 제 9 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 7 단계는, 상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터의 각 요소의 크기를 제곱하는 제 10 단계;및 상기 제 10 단계의 제곱값들을 서로 더한 결과의 제곱근(square root)으로 상기 추정벡터의 각 요소를 각각 나누어 크기가 1로 정규화()된 벡터를 현 스냅샷에서의 상기 이득벡터()로 설정하는 제 1l 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 8 단계는, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 이득벡터의 각 요소를 복소공액하여 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소와 서로 곱하고, 그 곱의 결과를 모두 더한 값을 해당 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력값으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이득벡터의 값은, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정 벡터의 빔패턴 특성에 영향을 주지 않으면서 국부적인 변화만을 가하여 결정한 이득벡터 값이거나, 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 첫 번째 요소로 상기 추정벡터를 나눈 결과로 구함으로써 기준안테나에 유기된 수신 신호에는 항상 실수(real number)의 이득을 가하도록 하는 이득벡터 값이거나, 또는 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터를 크기가 1이 되도록 정규화하고 상기 정규화한 추정벡터의 첫 번째 요소로 상기 정규화된 추정벡터를 나눈 결과로 구함으로써 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 크기가인 실수(real number)의 이득을 가하도록 한 이득벡터 값인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기준안테나의 소자는, 상기 배열안테나 시스템을 구성하고 있는 다수의 안테나 소자 중 매 스냅샷마다 위상이 가장 늦은 신호가 유기되는 안테나 소자이거나, 또는 상기 다수의 안테나 소자 중 현 스냅샷에서 통신하고자 하는 신호원과 물리적으로 거리가 가장 먼 곳에 위치한 안테나 소자인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 방법으로, 원신호 방향으로는 최대의 이득을 갖고 잡음원의 방향으로는 상대적으로 작은 이득을 갖도록 매 스냅샷마다 빔패턴을 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄이기 위한 배열안테나 시스템의 신호처리방법에 있어서, 최초의 스냅샷에서 초기 추정벡터()를 설정하고, 상기 초기 추정벡터()의 정규화된 값으로 초기 이득벡터()를 설정하며, 스냅샷 인덱스(n)을 초기화하고, 계산의 정확성을 기하기 위해 동일 스냇샷에 대한 반복계산횟수를 설정하는 제 1 단계; 현재의 스냅샷에 대한 수신신호벡터()를 수신하는 제 2 단계; 상기 추정벡터()에 0과 1 사이의 값중 어느 한 값으로 정해지는 망각인자(f)를 곱한 결과()를 P벡터라 하면, 현 스냅샷에서의 상기 수신신호벡터()의 각 요소의 복소공액()과 상기 직전 스냅샷에서의 이득벡터()의 각 요소를 차례로 서로 곱하는 제 3 단계; 상기 제 3 단계의 결과값들을 서로 더하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계의 덧셈 결과()를 상기 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소에 곱하는 제 5 단계; 및 상기 제 5 단계에서 얻은 결과벡터()를 상기 P벡터와 서로 더하여 얻은, 상기 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터의 근사값을 현 스냅샷에서의 추정벡터값으로 정하여 갱신하는() 제 6 단계; 상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터를 정규화하여 이득벡터()를 갱신하는 제 7 단계; 현 스냅샷에 대해 상기 제 1 단계에서 설정한 반복시행 횟수(i)만큼 반복계산이 이루어졌는지 확인하여 설정된 횟수에 도달하지 아니하였으면, 상기 반복시행횟수에 도달할 때까지 상기 3단계부터 반복수행하면서 이득벡터를 갱신하는 제 8 단계; 갱신된 이득벡터()와 현 스냅샷에서의 수신신호벡터()를 상호내적하여 그 스냅샷에 대한 배열안테나 시스템의 출력으로 하는 제 9 단계; 및 상기 스냅샷 인덱스(n)를 증가시켜 상기 제 2 단계 내지 상기 제 9 단계를 반복수행하는 제 10 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 7 단계는, 상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터의 각 요소의 크기를 제곱하는 제 11 단계; 및 상기 제 11 단계의 제곱값들을 서로 더한 결과의 제곱근(square root)으로 상기 추정벡터의 각 요소를 각각 나누어 크기가 1로 정규화()된 벡터를 현 스냅샷에서의 상기 이득벡터()로 설정하는 제 12 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 9 단계는 매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 이득벡터의 각 요소를 복소공액하여 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소와 서로 곱하고, 그 곱의 결과를 모두 더한 값을 해당 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력값으로 하는 것을 특징으로 한다.

위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 신호처리방법은 원하는 신호방향으로의 이득은 최대로 하고, 여타의 방향으로는 이득을 최소화하는 빔패턴을 형성하도록, 배열안테나시스템의 각 안테나소자에 곱해질 복소이득벡터 ""의 값을 결정하므로써, 결국 안테나 소자에 유기된 신호들과 상기 복소이득 벡터의 내적(Euclidean inner product) 결과인 배열 안테나의 출력(y(t))을 원하는 값에 근접시키고자 하는 것이다.

그런데, 각 안테나소자에 유기된 신호값에 상기 복소이득벡터를 곱한다는 것은 그 신호에 복소이득벡터의 위상만큼의 지연을 가하는 것과 수학적으로 동일하다. 따라서, 복소이득벡터 를 구한다는 것은, 결국, 배열안테나를 구성하고 있는 각 안테나 소자에 부가할 위상지연의 값을 결정하는 것과 동일한 결과를 가져온다.

또한, i 번째 안테나 소자에 부가할 위상지연을 _i이라 하면, 캐리어주파수의 2π배로 _i를 나눈 값만큼의 시간지연을 부가하여서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

신호원의 수가 M개인 신호환경에서, 안테나 소자의 개수가 N이고 인접한 안테나 소자간의 거리를(단,λ_c는 입력신호의 캐리어주파수의 파장)로 정한 선형 배열안테나인 경우, k번째 안테나 소자에 유기되는 신호는 주파수 저 역천이 후에 다음과 같이 나타낼 수 있다.

단, θ_m는 m번째 신호의 입사각이며 S_m(t)는 수신단에서 본 m번째 송신신호이다. 식 (1)에서 아랫첨자 k는, 다음 페이지에서 정의될, 기준안테나의 경우를 k=1로 하여 수신 혹은 송신신호의 위상빠바르기 순으로 k = 2, 3, …, N으로 번호가 매겨진다.

상기 식(1)에서, M개의 신호성분 중 어느 하나가 원신호이며(본 발명에서는, 편의상 첫번째 신호 S₁(t)를 "원신호"라 하고 원신호의 입사각은 "θ₁"이라 한다), 나머지 M-1 개의 신호는 간섭신호로서 잡음 n_k(t)와 함께 통신을 방해하는 요소이다.

또한, 상기 식(1)은 균등간격 ()의 선형 배열안테나의 경우를 위한 식이지만, 본 발명에서 제공되는 기술은 안테나간의 거리가 균등치 않거나, 선형배열이 아닌 경우에도 일반적으로 적용되는 기술이다.

어떤 안테나(k 번째 안테나)와 기준안테나와의 거리를 d_k라 하면 그 안테나의 신호는 기준안테나의 신호와만큼의 위상차가 나게 된다.

따라서, 비균등간격이거나 비선형 배열의 경우 k번째 안테나에 유기되는 신호는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

본 발명에서는 수신모드에서는 가장 위상이 늦은 신호가 유기되는 안테나소자를 기준 안테나소자로 삼고, 송신모드에서는 신호의 전달방향이 반대이므로 가장 위상이 빠른 안테나소자가 기준 안테나소자로 되도록 한다.

이렇게 기준 안테나소자를 정의하면, 실제로 배열안테나를 설계함에 있어서, 상기 기준 안테나소자에 유기되는 신호에는 항상 0위상을 가하고(변화를 가하지 않음을 의미함), 여타의 안테나소자에는 모두 양의 위상차(또는, 위상지연을 캐리어주파수의 2π배로 나눈 시간지연)를 가하므로써 설계할 수 있게 된다.

만일, 상기 배열안테나가 N개의 안테나소자로 구성되어 있다면, 매 스냅샷마다 N-by-1 신호벡터(일반적으로 요소의 갯수가 N개인 벡터를 "N-by-1 벡터"라고 함)를 받게 되어 J번째의 스냅샷에서는 다음과 같이 자기상관 행렬을 구성할 수 있다(식 (2)참조).

여기서 "스냅샷"이라 함은 배열안테나에 입사되는 신호를 관측하여 새로운 이득벡터(혹은 위상지연벡터)를 계산하는 시간을 말하며, 본 발명에서는, 매 스냅샷마다 새로 입사되는 신호값에 알맞는 이득벡터(혹은, 위상지연벡터)를 산출해 내므로써, 현재 입사된 신호값에 적응하는 배열안테나를 매 스냅샷마다 설계할 수 있다.

단, 상기 식 에 서 이 중밑줄(double underline)은 행 렬을, 단일밑줄(underline)은 벡터를 각각 표시한 것이며, Ts는 스냅샷의 주기이고, 윗첨자 H는 허미샨(Hermitian) 연산자이며, 요소의 갯수가 N개인 N-by-1 신호벡터(t)는 상기 식 (1)에 설명된 입력신호 x_k(t), k = 1, 2, …, N으로, 다음과 같이 구성된다.

(단, 윗첨자 T는 전치(transpose) 연산자임.)

그러나, 상기 식 (2)는 M개의 신호성분의 입사각이 변하지 않을 때만 유효하며, 시변환(time-variant) 환경, 즉 이동통신 환경과 같이 각각의 신호원이 통신도중에 움직일 때는 입사각이 매 스냅샷마다 달라지므로 상기 식 (2)로는 올바른 자기상관 행렬을 구성할 수 없게 된다.

따라서, 시변환(time-variant) 환경에서는 다음과 같이 망각인자를 도입하여 반복적인 방법으로 자기상관 행렬을 근사적으로 계산함이 바람직하다.

(단,(J+1)과(J)는 각각 J+1번째와 J번째 스냅샷의 자기상관 행렬이며, f는 0과 1 사이의 값을 취하는 망각인자임.)

일반적으로 통신환경은 시변환이므로, 본 발명에서는, 특히 이동통신환경에서 상기 식 (2) 보다는 상기 식 (4)를 이용하여 자기상관 행렬을 계산한다.

다양한 컴퓨터 모의실험 결과, 본 발명의 기술을 일반적인 육상이동통신 환경에 적용할 경우, 망각인자의 값을 0.8 ∼ 0.99 범위내로 하는 것이 최적의 성능을 발휘함을 알 수 있었다.

이제, 최적 배열 안테나 설계에 관하여 실시예를 들어 좀더 구체적으로 설명한다.

상기 식 (2) 혹은 식 (4)에 의해 결정되는 자기상관 행렬의 고유치를 크기순으로 나열해 보면 λ₁ λ₂≥···λ_N와 같이되는데, 상기 최대의 고유치 λ₁은 신호의 총갯수 M과 안테나소자의 개수 N에 상관이 없이 신호성분들에 의해 결정되는 고유치이다.

따라서, 상기 최대 고유치 λ₁에 대응하는 정규화된 고유벡터를 이라 하면, 은 다음과 같이 신호 부공간(signal subspace)에 존재함을 알 수 있다.

단, 복소치 γ_i는 원신호 및 간섭신호들의 크기 및 입사각 분포에 의해 결정되는 상수이며, (θi)는 i번째 입사 신호의 입사각 θi에 의해 결정되는 방향벡터로서,

로 결정된다.

여기서, 원하는 신호의 레벨이 여타의 신호, 즉 간섭신호, 각각의 레벨보다 현저히 크다고 가정해 보자. 즉,

식 (7)의 조건이 만족되는 신호 환경에서는 식 (5)의 고유벡터 을 다음과 같이 근사화 할 수 있다.

즉,은 원하는 신호의 입사각에 의해 결정되는 방향벡터 a(θ₁)와 거의 동일한 방향이 된다.

따라서, 원하는 신호레벨이 간섭신호 각각의 레벨보다 충분히 크다는 조건에서는, 각 안테나 소자에 가하는 이득벡터를 최대고유치의 상응벡터으로 결정하면, 배열 안테나의 빔패턴은 최대이득을 원신호 방향인 θ₁쪽으로 근사하게 되는 것이다.

그러므로, 본 발명에서는 배열안테나의 이득벡터를 다음과 같이 놓도록 제시하고 있다.

이어서, 어떠한 방법으로 최적의 이득벡터를 구하는지에 대하여 살펴보기로 한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 원신호의 전력이 간섭파 각각의 전력보다 월등히센 신호환경에서는, 원신호 방향으로 최대 이득을 형성하는 이상적인 빔패턴을 갖는 배열안테나는, 상기 최대고유치 λ₁에 대응하는 정규화된 고유 벡터으로를 결정하므로써, 근사적으로 구할 수 있다.

그러나, 자기상관 행렬을 구하는 것 .자체도 상기 식 (2)와 식 (4)에 보인 바와 같이 적지 않은 계산이 필요하며, 더욱이 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구하는 것은 간단한 일이 아니다. 문제를 더욱 어렵게 하는 것은 이동통신과 같이 신호환경이 시변환일 경우 매 스냅샷마다 원신호의 입사각이 변화하므로 변화한 입사각에 맞추어 고유벡터를 구해야 한다는 것이다. 따라서, 본 발명에서는 매 스냅샷마다 안테나 소자에 곱할 이득벡터를 시변환 신호환경에 알맞게 적응되도록 갱신한다.

이와같이 되도록, 최대고유치의 상응벡터과 근사한 값으로 이득벡터 w를 정하는 방안을 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

일반적으로 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터는 공지의 기술인 멱급수 방법 (power method)을 이용하여 구할 수 있다. 본 발명에서 고려하고 있는 신호환경은 원하는 신호의 세기가 각각의 간섭신호보다 월등히 센 신호환경이므로, 상기 멱급수방법을 이용하면 수신신호의 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 비교적 효율적으로 구할 수있다. 멱급수 방법 (power method)에 대한 사항은 아래의 참고문헌 [3]에 자세히 설명되어 있다.

[3] Howard Anton, Elementary Linear Algebra: chapter 8, section 3, John Wiley & Song Inc., 1984.

본 발명의 핵심기술은, 매 스냅샷마다 입사하는 수신신호에 따라 새로이 갱신되는 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를, 상기 멱급수 방법을 응용하여, 근사적으로 간략히 구하도록 하는 것이다.

즉, 어떤 행렬이 있을 때, 그 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구하기 위한 방법으로써 멱급수방법은 상기 참고문헌 [3]에 설명되어 있듯이 다음과 같이 요약될 수 있다.

1단계구하고자 하는 고유벡터의 초기추정치()를 임의로 설정한다. 단, 초기추정치를 영(zero)벡터로 해서는 않됨.

2단계행렬과 현재의 추정치를 곱하여 추정치를 갱신한다. 즉,

3단계추정벡터의 갱신을 반복할 것인지를 결정하여, 반복할 경우에는 증가된 인덱스 n을 가지고2단계로 돌아가 다시한번 추정벡터를 갱신하고, 반복을 그만할 경우에는4단계로 간다.

4단계최종적으로 계산된 추정치를 정규화하여 정규화된 값 을 주어진 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로의 최종적인 근사벡터로 하여 과정을 종결한다.

위와 같이 멱급수방법을 이용하면, 주어진 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구할 수 있다. 본 발명에서 고려하고 있는 신호환경,(원하는 신호의 크기가 각각의 간섭신호보다 현저히 큰 경우),에서는 반복횟수를 작게 하더라도 정확한 고유벡터에 가까운 벡터를 구할 수 있다. 그러나, 위에 나타낸 멱급수방법의 가장 큰 약점은 어떤 행렬에 대한 고유벡터를 구함에 있어 위의2단계에 나타난 바와 같이 행렬계산을 해야 하는 것이다. 주어진 행렬에 대하여 고유벡터를 구함에 있어 초기추정으로 부터 L번의 반복과정이 필요하다면, 행렬계산으로 인한 계산량은 O(LN²)에 비례할 것이다. 더구나, 위에 설명한 4개의 단계는 주어진 어떤 행렬에 대한 최대고유벡터를 구하는 수행절차이므로 실제의 통신신호환경에 적용하기 위해서는 각각의 스냅샷에서 수신신호벡터를 수신하는 단계와 새로이 수신한 신호벡터로 자기상관행렬을 갱신하는 단계가 추가되어야 한다. 따라서, 매 스냅샷마다 자기상관 행렬을 갱신해야하는 것을 포함하여 총필요 계산량을 고려하면, 위에 요약한 참고문헌 [3]의 멱급수방법은 너무 복잡하여 실제의 시변환적인 이동통신환경 등에서는 거의 적용할 수 없게된다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 본 발명에서는 위의 멱급수방법의2 단계에 있는 행렬계산을 벡터만의 계산으로 간략화하는 방법을 제시한다. 또한 최초의 추정벡터치를 입력 수신신호벡터로 부터 산출하므로써 요구되는 반복의 횟수도 줄이는 방안을 제시한다.

또한, 종래의 멱급수 방법에 있어, 가장 문제가 되는 사항은 위의 4개의 단계중2 단계로서, 이 두번째 단계를 거칠 때마다 행렬과 벡터의 곱을 수행해야 하므로 N²에 비례하는 만큼의 곱셈과 덧셈이 요구된다(단, N은 배열안테나 시스템의 안테나소자의 갯수임). 따라서, 본 발명에서는 매 스냅샷마다 식(4)에 의하여 갱신되는 수신신호의 자기상관행렬에 대하여, 그 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구하기 위하여, 앞에서 요약정리한 네단계의 멱급수 방법을 수정개량하므로써, 적응적으로 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구할 수 있게 한다.

본 발명에서는, 현 스냅샷에서 수신한 신호를 고려하여 식 (4)에 의거하여 현 스냅샷에서의 자기상관행렬을 구한다. 즉,

단, f는 미리 설정한 망각인자로써, 0f1 의 범위임.

식(4)에서 갱신한 자기상관행렬에 대하여 직전 스냅샷에서의 계산결과인를 이용하여벡터를에 의거하여 계산한다. 직전 스냅샷에서 구한 자기상관 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를으로 성공적으로 구했다고 한다면, 본 발명에서 고려하고 있는 신호환경이 원하는 신호의 크기가 간섭신호 각각보다 큰 환경이므로 위의 행렬 계산식 과 행렬계산식의 결과를 정규화,(즉,), 하는 과정을 반복수행하면는의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 근접한다. 이때, 행렬계산과 정규화의 반복 수행횟수는 초기 추정치의 정확도 및 행렬의 최대고유치가 여타의 고유치에 비하여 얼마나 더 큰가에 달려 있다. 본 발명에서는 초기추정벡터를 초기의 수신신호벡터 로 설정한다.

위에서 제시한 절차는 설계하고자 하는 배열안테나 시스템의 각 안테나소자에 적용할 이득벡터를 매 스냅샷 마다 적응적으로(adaptively) 구하는 방안을 제시하고 있다. 그러나, 전과정의 복잡도에 있어서는 여전히 행렬계산 을 매 스냅샷마다 그 스냅샷에서의 반복횟수만큼 수행하여야 하므로 이를 간략화할 필요가 있다.

이제부터는 행렬계산을 주어진 신호환경을 고려하여 간략화하는 방안을 제시한다.

수행하여야 하는 행렬계산은 다음과 같이 분석할 수 있다 :

식 (10)의 결과는 f항과 (1-f)항으로 나누어 생각할 수 있다. 첫째,항은, 직전 스냅샷에서 구한 자기상관 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를으로 성공적으로 구했다고 가정한다면 다음과 같이 근사할 수 있다 :

단,λ₁은 직전 스냅샷에서의 자기상관행렬의 최대고유치임.

그런데, 직전 스냅샷에서 구한 자기상관 행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를으로 성공적으로 구했다면이므로, 결국, 식 (11)은 다음과 같이 근사할 수 있다 :

따라서, 행렬계산이 포함된 식 (10)은 다음과 같이 벡터만의 식으로 간략하게 근사화할 수 있다 :

여러경우의 신호환경에서 실험해 본 결과, 상기 식 (13)의 하단부 오른쪽 항에서 (1-f)항을 생략해도 시스템의 성능에는 큰 영향이 없는 것이 확인되었다.

즉,

위에서 제시된, 간략화된 적응화 멱급수방법을 정리하면 다음과 같다 :

1단계최초의 수신신호벡터를 수신하여 초기추정벡터()를 로 설정하고를 정규화하여 초기이득벡터()를로 설정하고, 스냅샷 인덱스 n을 1로 설정한다. 즉, n=1.

2단계현 스냅샷에서의 수신신호벡터를 수신한다.

3단계최대고유치에 대응하는 고유벡터에 근사하는 추정벡터과 이득 벡터 추정치를 다음과 같이 갱신한다 :

4단계추정벡터의 갱신을 현 스냅샷에서 반복할 것인지를 결정하여 반복할경우에는 다음의5단계로, 반복을 그만할 경우에는6단계로 진행한다.

5단계 와을 현 스냅샷에서 직전에 계산하여 구한과값으로 다시 설정하여(즉,), 상기3단계로 되돌아가 다시 추정치를 갱신한다.

6단계현 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력을으로하고, 신호의 수신을 계속할 경우에는 스냅샷 인덱스를 증가하여(n=n+1) 다음 스냅샷에서 새로운 수신신호를 수신하는 상기2단계로 되돌아가, 새로운 수신신호에 대하여 반복적으로 위의 과정을 되풀이한다.

앞에서 언급한 바와 같이, 상기4단계에서, (1-f)의 곱셈을 생략하고, 추정벡터를로 갱신하여도 대부분의 실제 통신환경에서 성능의 큰 차이가 발생하지 않는다.

컴퓨터 모의 실험 걸과, 상기에서 소개한 방법으로 설계한 배열안테나시스템을 사용하면, 배열안테나시스템을 사용하지 않은 경우와 비교하여, 원신호전력대 간섭신호전력 면에 있어 약 9dB 내지 15dB 정도의 개선을 얻을 수 있었고, 잡음에 대해서는 안테나 소자의 갯수만큼 개선을 얻을 수 있었다.(즉, 실제의 잡음전력은 배열안테나 출력단에서 약로 감소함.)

제 3a 도 및 제 3b 도는 본 발명에서 제시하는 방법을 신호처리장치에 적용한 경우의 성능을 나타내고 있다.

제 3a 도는 신호 대 간섭+잡음의 비를 나타내고 있으며, 제 3b 도는 본 발명에서 제시하는 기술의 총 계산량을 나타내고 있다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제안기술은 성능면에서나 요구계산량면에서 모두 우수한 효과를 구현하고 있음을 쉽게 알 수 있다.

배열안테나 시스템을 설계함에 있어, 본 발명에서 제시한 방법으로 간략화된 적응절차에 의하여 매 스냅샷마다 수신신호의 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 계산하여 각 안테나 소자의 이득벡터로 할 경우, O(N²)의 연산자는 모두 없어지고 전체과정에 요구되는 총계산량은, 각 스냅샷에서의 반복횟수를 1회로 하면, 약 5N 개의 곱셈(multiplication)과 약 4N-7 개의 덧셈(addition)으로 된다.

각각의 스냅샷에서 추정벡터를 갱신해야 하는지의 여부는 추정벡터가 구하고자 하는 고유벡터에 얼마나 가까운지를 확인하여야 확실히 결정할 수 있다. 그러나, 실제 통신상황에서 이와같은 근사도를 직접 측정할 수는 없다. 따라서, 미리 설정된 횟수만큼 반복시켜야 하는데, 본 발명에서 제시하는 대로 수신신호벡터로 초기의 추정벡터를 설정할 경우(), 매 스냅샷마다 한번만의 계산으로, 즉, 반복계산 없이, 고유벡터에 상당히 가까이 근접할 수 있었다.

반복이 필요없는 또 다른 이유는 본 발명에서 고려하고 있는 신호환경이 원신호의 크기가 간섭신호 각각보다 훨씬 센 신호환경이기 때문인데, 이 가정이 성립되지 않는 신호환경에 본 발명을 적용하려면 각 스냅샷마다 반복횟수를 늘이면 된다. 이 경우에 매 스냅샷마다의 반복계산횟수를 L이라 하면, 새로운 벡터에 대하여 최적의 빔을 형성하는 이득벡터()를 계산하는 데에 소요되는 총곱셈계산량은, 약 O(5LN²)이 된다.

수신과 송신을 모두 고려한 전체시스팀을 구현하기 위해서는, 수신모드에서 상기에 설명된 요령으로 최적의 이득벡터를 구한 후, 그 값으로부터 구한 위상값을 송신모드에 그대로 적용하여 최적의 시스팀을 구현할 수 있다.

전술한 바와 같이, 이상적인 빔패턴을 제공하기 위한 신호처리방법을 이동통신 시스팀의 기지국에 적용시킬 경우, 통신용량의 증대 및 통신품질의 개선과 함께 기지국내의 모든 단말기의 뱃터리 수명을 대폭 증대시키는 효과를 얻을수 있다. 즉, 본 발명의 기술이 적용된 기지국에서는 통신하고자 하는 가입자의 방향으로만 주빔(main lobe)을 설정하므로서 종래기술에 따른 기지국의 경우보다 훨씬 높은 송수신 효율을 달성할 수 있다. 따라서, 해당 단말기의 송신전력을 대폭 낮추어도 원활한 통신을 수행할 수 있게 된다. 그리고, 이와같이 단말기의 송신전력을 낮추는 것은 단말기의 뱃터리 수명연장과 직결되는 것이다.

이제, 좀더 구체적으로 본 발명에서 제시하는 기술을 실제의 통신환경에서 실시하는 예를 들어 자세히 설명하기로 한다.

제 1 도는 간섭 및 잡음을 감쇠시키기 위한 본 발명의 신호처리방법이 적용되는 신호 수신시스템을 설명하기 위한 개락도로서, 도면에서 1은 배열안테나, 11은 배열안테나 소자, 7은 수신장치, 8은 신호처리장치를 각각 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 신호 수신시스템은, 다수의 안테나소자들(11)을 구비하고 소정의 위치와 간격으로 배열되어 각 안테나소자(11)에 유기되는 수신신호를 후단으로 인가하는 배열안테나(1)와, 상기 각 안테나소자에 유기되어 상기 배열안테나(1)로부터 출력되는 신호벡터에 대하여 주파수 저역천이, 복조 등의 신호 수신에 필요한 처리를 행하어 매 스냅샷마다 신호벡터를 합성하는 수신장치(7)와, 상기 수신장치(7)로부터 출력되는 신호벡터의 각 요소(x₁···x_N)를 후술되는 제 2a 도 및 제 2b 도에 예시된 앨고리즘으로 처리하여 적절한 이득벡터값(w1···wN)을 구한 후, 상기 수신장치(7)로부터 출력되는 신호 벡터의 각 요소(x₁···x_N)와 상기 이득벡터를 내적하여 배열안테나의 출력값(y(t))을 합성하는 신호처리장치(8)를 구비한다.

본 수신시스템은 배열안테나(1), 수신장치(7), 및 신호처리장치(8)로 구성되어 있으며, 상기 수신장치(7)에서 각 안테나소자에 유기된 수신신호의 주파수를 저역으로 천이하고 복조등의 과정을 거쳐 수신신호벡터()를 만들어낸다. 본 발명의 기술을 CDMA 신호환경에서 사용하는 경우에는 복조된 수신신호를 원하는 신호에 할당된 칩코드로 상관하는 상관기도 상기 수신장치(7)에 포함된다. 그리고, 상기 수신장치(7)에서 출력된 수신신호()는 신호처리장치(8)로 가해진다.

상기 신호처리장치(8)에서는 현재의 스냅샷에서 수신된 수신신호()를 상기 식 (12)에 의거하여 처리함으로써, 매 스냅샷마다 수신신호행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 가능한 가깝게 근사하는 추정벡터()를 계산하여, 그추정벡터()의 크기를 정규화 함으로써 최적의 이득벡터()를 산출해 낸다. 산출된 최적의 이득벡터()는 수신신호()와 상호 내적하여 해당 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 최종 출력값(y(t))을 산출해 내게 된다.

여기에서 핵심부분은 본 발명의 신호처리장치(8)로서, 매 스냅샷에서 원신호 방향으로는 최대이득을 형성하고 여타의 방향으로는 작은 이득 값을 형성해 내는 가장 최적인 이득벡터()를 계산해 냄으로써 궁극적으로 배열안테나를 이용한 신호수신시스템에 최적의 빔패턴을 제공케 한다

본 발명은 상기 제1도에 예시한 바와 같이 배열 안테나를 채용하고 있는 수신 시스템에 적용되어 최적 빔패턴을 만들어 내도록 스냅샷마다 이득벡터를 계산해내는 신호처리방법을 소개한다.

본 실시예에서는 매 스냅샷마다 수신된 상기 신호벡터()를 포함한 수신신호의 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 상기 식 (13)에 의거한 간략화된 멱급수 방법으로 산출해 내는 일련의 과정을 제시한다.

본 발명에서 제시하는 방법은, 앞서 언급된1단계부터7단계의 과정에 나타난 바와 같이, 자기상관행렬을 실제적으로 계산하는 것은 아니다. 각 안테나소자에 곱해질 이득벡터는 매 스냅샷마다그 최종 추정벡터가 크기 1로 정규화된로 산출한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리방법의 구현을 자세히 서술하기로 한다.

제 2a 도는 본 실시예에 따른 신호처리방법의 일실시예 흐름도로서, 본 도면의 앨고리즘을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 최초의 스냅샷에서 수신신호벡터()를 입력받아 그 값으로 초기 추정벡터를설정하고,의 정규화된 값으로 초기 이득벡터를 설정한다(21). 그리고, 스냅샷 인덱스 n의 초기치를 1로 설정한다(22)제 1 단계.

현재의 스냅샷에 대한 수신신호벡터을 수신한다(23). 그리고 나서 상기식 (13)에 의거하여 추정벡터를 갱신하고(), 그추정벡터 을 정규화하여(), 이득벡터를 갱신한다(24)제 2 단계.

현 스냅샷에 대해서 갱신된 이득벡터과 현 스냅샷에서의 수신신호벡터을 상호내적하여 그 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력으로 한다(25)제 3 단계.

그리고 나서, 신호의 수신을 계속할 경우에는(27) 스냅샷 인덱스를 증가하여(n = n + 1)(26) 상기 제 3 단계부터 반복수행한다제 4 단계.

상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기제 1 단계내지제 4 단계에 이르는 제안 앨고리즘의 절차에 따라, 매 스냅샷마다 신호벡터()를 입력받아 해당 스냅샷에서의 이득벡터()를 산출하여 배열안테나의 출력(y)을 계산하는 것이다.

제 2b 도는 본 실시예에 따른 신호처리방법의 다른 실시예 흐름도로서, 본 도면의 앨고리즘을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 최초의 스냅샷에서 수신신호벡터()를 입력받아 그 값으로 초기 추정벡터를 설정하고,의 정규화된 값으로 초기 이득벡터를 설정한다(21). 그리고, 스냅샷 인덱스 n의 초기치를 1로 설정하고(n = 1), 계산의 정확성을 기하기 위해 동일 스냇샷에 대한 반복계산횟수를 설정한다(m = i)(22)제 1 단계.

현재의 스냅샷에서 수신신호벡터을 수신한다(23)제 2 단계.

그리고 나서, 상기 식 (13)에 의거하여 추정벡터를 갱신하고( ), 그추정벡터을 정규화하여(), 이득벡터를 갱신한다(24)제 3 단계.

현 스냅샷에 대해 상기 제 2 단계에서 설정한 반복시행 횟수(i)만큼 반복계산이 이루어졌는지 확인하여(25) 설정된 횟수에 도달하지 아니하였으면,와을 현 스냅샷에서 직전에 각각 계산하여 구한과값으로 각각 다시 설정하고(즉,) 반복계산횟수 카운트를 1회 증가시키고 나서(26), 상기3단계로 되돌아가 상기 제 2 단계에서 설정된 반복시행 횟수에 도달할 때까지(m = i) 상기 추정벡터 및 이득벡터의 갱신(24)을 반복수행하여 갱신한다제 4 단계.

그리하여, 상기 제 1 단계에서 설정된 반복시행 횟수만큼 동일 스냅샷에 대한 반복계산이 완료된 경우에는 최후계산에 의해 갱신된 이득벡터과 현 스냅샷에서의 수신신호벡터을 상호내적하여 그 스냅샷에 대한 배열안테나 시스템의 출력으로 한다()(27)제 5 단계.

그리고 나서, 신호의 수신을 계속할 경우에는(29) 스냅샷 인덱스를 증가하여 (n = n + 1)(28) 상기 제 2 단계부터 반복수행한다제 6 단계.

상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기제 1 단계내지제 6 단계에 이르는 제안 앨고리즘의 절차에 따라, 매 스냅샷마다 신호벡터(x)를 입력받아 계산의 정확을 기하기 위해 제 2a 도의 실시예와는 달리 소정횟수만큼 동일 스냅샷에서 반복계산을 수행하면서 그 최종 계산값으로 해당 스냅샷에서의 이득벡터()를 정하여 배열안테나의 출력(y)을 계산하는 것이다.

제 3a 도는 본 발명에서 제시하는 신호처리방법을 제1도의 신호처리장치에 적용한 경우에 신호전력 대 간섭+잡음 비율을 나타낸 그래프도이고, 제 3b도는 본 발명에서 제시하는 신호처리방법을 제1도의 신호처리장치에 적용한 경우에 총 계산부담 정도를 해당 배열안테나 시스템의 안테나소자 갯수의 함수로 표시한 그래프도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제안기술은 그 성능면에서나 요구 계산량면에서 모두 우수한 효과를 구현하고 있으며, 원신호의 수신레벨이 간섭신호 각각의 수신레벨보다 높은 신호 환경에서 원신호레벨대 간섭신호레벨의 차이를 더욱 증가시키고, 부가잡음의 세기를 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 잡음의 영향을 현저하게 줄일 수 있도록 함으로써 통신품질을 향상시키며, 종전의 방식보다 그 계산량을 현저히 줄어들게 되어 실시간적인 처리를 가능케 하는 효과를 갖는다.

본 발명은, 제시된 실시예 및 첨부도면으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자 에 의해 용이하게 이루어질 수 있는 여러가지 치환, 변형 및 변경도 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

Claims

원신호 방향으로는 최대의 이득을 갖고 잡음원의 방향으로는 상대적으로 작은 이득을 갖도록 매 스냅샷마다 빔패턴을 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄이기 위한 배열안테나 시스템의 신호처리방법에 있어서,

최초의 스냅샷에서 초기 추정벡터()를 설정하고, 상기 초기 추정벡터()의 정규화된 값으로 초기 이득벡터()를 설정하며, 스냅샷 인덱스(n)를 초기화하는 제 1 단계;

현 스냅샷에 대한 수신신호벡터()를 수신하는 제 2 단계;

상기 추정벡터()에 0과 1 사이의 값 중 어느 한 값으로 정해지는 망각인자(f)를 곱한 결과()를 P벡터라 하면, 현 스냅샷에서의 상기 수신신호벡터()의 각 요소의 복소공액()과 상기 직전 스냅샷에서의 이득벡터()의 각 요소를 차례로 서로 곱하는 제 3 단계;

상기 제 3 단계의 결과값들을 서로 더하는 제 4 단계;

상기 제 4 단계의 덧셈 결과()를 상기 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소에 곱하는 제 5 단계; 및

상기 제 5 단계에서 얻은 결과벡터()를 상기 P벡터와 서로 더하여 얻은, 상기 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터의 근사값을 현 스냅샷에서의 추정벡터값으로 정하여 갱신하는( ) 제 6 단계;

상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터를 정규화하여 이득벡터()를 갱신하는 제 7 단계;

현 스냅샷에 대해서 갱신된 이득벡터()와 현 스냅샷에서의 수신신호벡터()를 내적하여 출력하는 제 8 단계; 및

상기 스냅샷 인덱스(n)를 증가시켜 상기 제 2 단계 내지 제 5 단계를 반복수행하는 제 9 단계

를 포함하는 신호처리방법.
제1항에 있어서,

상기 제 7 단계는,

상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터의 각 요소의 크기를 제곱하는 제 10단계;및

상기 제 10 단게의 제곱값들을 서로 더한 결과의 제곱근(square root)으로 상기 추정벡터의 각 요소를 각각 나누어 크기가 1로 정규화()된 벡터를 현 스냅샷에서의 상기 이득벡터()로 설정하는 제 11 단계

를 포함하는 신호처리방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제 8 단계는,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 이득벡터의 각 요소를 복소공액하여 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소와 서로 곱하고, 그 곱의 결과를 모두 더한 값을 해당 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력값으로 하는 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제1항에 있어서,

상기 이득벡터의 값은,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 빔패턴 특성에 영향을 주지 않으면서 국부적인 변화만을 가하여 결정한 이득벡터 값인 것을 특징으로하는 신호처리방법.
제1항에 있어서,

상기 이득벡터의 값은,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 첫 번째 요소로 상기 추정벡터를 나눈 결과로 구함으로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 실수(real number)의 이득을 가하도록 한 이득벡터 값인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제1항에 있어서,

상기 이득벡터의 값은,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터를 크기가 1이 되도록 정규화하고 상기 정규화한 추정벡터의 첫 번째 요소로 상기 정규화된 추정벡터를 나눈 결과로 구함으로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 크기가인 실수(real number)의 이득을 가하도록 한 이득벡터 값인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 기준안테나의 소자는,

상기 배열안테나 시스템을 구성하고 있는 다수의 안테나 소자 중, 매 스냅샷 마다 위상이 가장 늦은 신호가 유기되는 안테나 소자인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 기준안테나의 소자는,

상기 다수의 안테나 소자 중, 현 스냅샷에서 통신하고자 하는 신호원과 물리적으로 거리가 가장 먼 곳에 위치한 안테나 소자인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
원신호 방향으로는 최대의 이득을 갖고 잡음원의 방향으로는 상대적으로 작은 이득을 갖도록 매 스냅샷마다 빔패턴을 조정하여 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄이기 위한 배열안테나 시스템의 신호처리방법에 있어서,

최초의 스냅샷에서 초기 추정벡터()를 설정하고, 상기 초기 추정벡터()의 정규화된 값으로 초기 이득벡터()를 설정하며, 스냅샷 인덱스(n)을 초기화하고, 계산의 정확성을 기하기 위해 동일 스냇샷에 대한 반복계산횟수를 설정하는 제 1 단계;

현재의 스냅샷에 대한 수신신호벡터()를 수신하는 제 2 단계;

상기 추정벡터()에 0과 1 사이의 값중 어느 한 값으로 정해지는 망각인자(f)를 곱한 결과()를 P벡터라 하면, 현 스냅샷에서의 상기 수신신호벡터()의 각 요소의 복소공액()과 상기 직전 스냅샷에서의 이득벡터()의 각 요소를 차례로 서로 곱하는 제 3 단계;

상기 제 3 단계의 결과값들을 서로 더하는 제 4 단계;

상기 제 4 단계의 덧셈 결과()를 상기 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소에 곱하는 제 5 단계;및

상기 제 5 단계에서 얻은 결과벡터()를 상기 P벡터와 서로 더하여 얻은, 상기 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터의 근사값을 현 스냅샷에서의 추정벡터값으로 정하여 갱신하는( ) 제 6 단계;

상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터를 정규화하여 이득벡터()를 갱신하는 제 7 단계;

현 스냅샷에 대해 상기 제 1 단계에서 설정한 반복시행 횟수(i)만큼 반복계산이 이루어졌는지 확인하여 설정된 횟수에 도달하지 아니하였으면, 상기 반복 시행횟수에 도달할 때까지 상기 3단계부터 반복수행하면서 이득벡터를 갱신하는 제 8 단계;

갱신된 이득벡터()와 현 스냅샷에서의 수신신호벡터()를 상호내적하여 그 스냅샷에 대한 배열안테나 시스템의 출력으로 하는 제 9 단계 : 및

상기 스냅샷 인덱스(n)를 증가시켜 상기 제 2 단계 내지 상기 제 9 단계를 반복수행하는 제 10 단계

를 포함하는 신호처리방법.
제9항에 있어서,

상기 제 7 단계는,

상기 제 6 단계에서 갱신된 추정벡터의 각 요소의 크기를 제곱하는 제 11단계;및

상기 제 11 단계의 제곱값들을 서로 더한 결과의 제곱근(square root)으로 상기 추정벡터의 각 요소를 각각 나누어 크기가 1로 정규화()된 벡터를 현 스냅샷에서의 상기 이득벡터()로 설정하는 제 12 단계

를 포함하는 신호처리방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 제 9 단계는

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 이득벡터의 각 요소를 복소공액하여 현 스냅샷에서의 수신신호벡터의 각 요소와 서로 곱하고, 그 곱의 결과를 모두 더한 값을 해당 스냅샷에서의 배열안테나 시스템의 출력값으로 하는 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제9항에 있어서,

상기 이득벡터의 값은,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 빔패턴 특성에 영향을 주지 않으면서 국부적인 변화만을 가하여 결정한 이득벡터 값인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제9항에 있어서,

상기 이득벡터의 값은,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터의 첫 번째 요소로 상기 추정벡터를 나눈 결과로 구하므로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 실수(real number)의 이득을 가하도록한 이득벡터 값인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제9항에 있어서,

상기 이득벡터의 값은,

매 스냅샷마다 최종적으로 계산된 상기 추정벡터를 크기가 1이 되도록 정규화하고 상기 정규화한 추정벡터의 첫 번째 요소로 상기 정규화된 추정벡터를나눈 결과로 구하므로써, 기준안테나에 유기된 수신신호에는 항상 크기가인 실수(real number)의 이득을 가하도록한 이득벡터 값인 것을 특징으로 하는신호처리방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,

상기 기준안테나의 소자는,

상기 배열안테나 시스템을 구성하고 있는 다수의 안테나 소자 중, 매 스냅샷마다 위상이 가장 늦은 신호가 유기되는 안테나 소자인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,

상기 기준안테나의 소자는,

상기 다수의 안테나 소자 중, 현 스냅샷에서 통신하고자 하는 신호원과 물리적으로 거리가 가장 먼 곳에 위치한 안테나 소자인 것을 특징으로 하는 신호처리방법.