김영록

배열 안테나를 이용한 신호의 도래방향각(DOA) 추정 기술은 이동통신, 국방, 자율주행 등 다양한 분야에서 중요합니다. 기존 DOA 추정 알고리즘들은 성능과 계산 복잡도 사이의 균형 문제가 존재했습니다. 본 발명은 행렬의 거듭제곱 기법을 활용하여 이러한 한계를 극복합니다. 입사된 신호로부터 공분산 행렬을 계산한 후, 이를 설정 횟수만큼 거듭제곱하여 도래방향각을 추정합니다. 이 기술은 신호 성분을 증폭하고 잡음 성분을 감소시켜 추정 성능을 향상시키며, 특히 고성능이 요구되는 상황에서 기존 기술과 동등하거나 향상된 성능을 보이면서도 계산 복잡도를 획기적으로 줄이는 장점이 있습니다. 이를 통해 정밀하고 효율적인 DOA 추정이 가능해집니다.

기존 선형 안테나 빔포밍은 높은 연산 복잡도와 시간 소요 문제를 가지고 있습니다. 본 발명은 이러한 문제 해결을 위해 원형 배열 안테나에 적용 가능한 새로운 빔포밍 시스템 및 방법을 제안합니다. 조향 각도와 전력 레벨 차이에 기반하여 전체 안테나 소자 중 최적의 일부(L개) 소자만을 선택적으로 사용하여 신호의 크기와 위상을 제어하며, 이로 인해 연산 복잡도를 획기적으로 줄이면서도 성능 저하를 방지합니다. 특히, 지향성 안테나에 특화된 가중치 벡터 연산을 통해 최대 전력 효율과 부엽 제어 능력을 향상시킬 수 있습니다. 본 기술은 5G 통신 시스템 및 레이더 시스템에서 타겟 검출 및 통신 효율을 극대화하는 데 기여합니다. 최적화된 안테나 운용으로 시스템 구현의 복잡도와 소비 전력을 개선하는 이 기술을 통해 차세대 통신 및 탐지 시스템의 발전을 이끌 수 있습니다.

기존 주파수 오프셋 추정 방식은 높은 복잡도를 요구하거나 위상 보정 부족으로 정확도 저하 문제를 겪었습니다. 특히 레이더 시스템에서는 이로 인해 표적의 정밀한 거리 및 속도 정보 파악에 한계가 있었습니다. 본 기술은 시간축 신호를 DFT 처리한 후 위상을 효과적으로 보정하여 주파수 오프셋을 추정하는 혁신적인 방법 및 장치를 제공합니다. 이 방법은 이상적인 CRB(Cramer-Rao Bound)에 근접하는 최고 수준의 정확도를 달성하며, 기존 기술의 복잡도 문제를 해소합니다. 따라서 제한된 시스템 환경에서도 효율적인 주파수 오프셋 추정을 통해 레이더, 통신 등 다양한 분야에서 신뢰성 높은 신호 분석 및 정밀 제어를 가능하게 합니다.