거리 측정 정확도 향상을 위한 MUSIC기반 전처리기

Abstract

본 논문에서는 다중신호분류(MUSIC: MUltiple SIgnal Classification) 기술에 기반한 거리 측정 시스템의 효율적인 전처리기의 구조를 제안한다. 채널의 주파수 응답(CFR: Channel Frequency Response)추정을 위해 MUSIC 기반의 거리 측정 시스템에서 사용하던 기존의 전처리기는 노이즈를 발생, 증폭 시키기 때문에 거리 측정 정확도가 떨어지는 문제가 있었다. 정확도를 향상시키기 위하여 첩(chirp) 신호의 지연-주파수 변환(DFC: Delay-Frequency Conversion)특성에 기반한 새로운 전처리기를 제안한다. 지연-주파수 변환(DFC)은 시간영역의 첩신호를 노이즈 없이 다중신호분리 기술에 적용가능한 시간-주파수 영역의 신호로 바꿔주기 때문에 정확도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 DFT(Discrete Fourier Transform)와 디바이더(divider) 대신 곱셈기(multiplier)만을 사용하기 때문에 하드웨어 복잡도도 낮출 수 있다. 제안하는 전처리기로 인한 정확도 향상을 검증하기 위해서, 제안하는 전처리기인 지연-주파수 변환기(DFC: Delay-Frequency Converter)를 이용하는 시스템의 거리 측정 오차가 3m보다 작을 확률을 기존의 전처리기인 채널의 주파수 응답 추정기(CFRE: Channel Frequency Response Estimator)를 이용하는 시스템과 비교하였다. 20Mhz의 대역폭을 이용한 시뮬레이션 결과는 제안하는 전처리기를 사용하는 시스템의 확률이 기존 전처리기를 사용하는 시스템에 비하여 거리에 따라 최소 3%에서 최대 28%까지 향상되었음을 확인 할 수 있었다.; In this paper, we propose an efficient structure of a ranging system based on the multiple signal classification (MUSIC) to improve a ranging accuracy. In the conventional structures based on channel frequency response (CFR), the accuracy is reduced due to the noises generated by a pre-processor. We propose a new pre-processor based on the delay-frequency conversion (DFC) property of a chirp signal to improve the performance of the system. Because the DFC converts a chirp signal of the time domain into a time-frequency domain signal that is applicable to the MUSIC without noise, it elevates the ranging accuracy, and reduces the hardware complexity by simplifying the structure of the pre-processor. In order to verify the performance of the proposed structure, we compare the probability, that ranging error is within 3m, of the DFC-based structure with that of the CFR-based one. Simulation results using 20MHz bandwidth show that the probabilities of the proposed structure are enhanced by from 3% to 28% than that of the conventional one according to the simulated distance