Direction of arrival (DOA) estimation is an important issue in array signal processing. Most research on the estimation of DOA has been performed based on the assumption that the signal sources are point sources. It is a reasonable assumption if the signal sources are not distributed and located far enough from the receivers. Under this assumption, array output vector would be a weighted sum of the finite number of steering vectors, with the weighting dependent on the signal sources.
In real surroundings, on the other hand, the signals received at an array usually consist not only of a direct path signal, but also of multiple return signals that are coherent, phase-delayed, and amplitude-weighted replicas of the direct path signal. The array output vector is obtained by integrating a steering vector over all direction of arrival with the weighting of a distributed source density function, if the signal sources are distributed, i.e., if the point source assumption is not valid. In this dissertation, we consider a two-dimensional distributed signal source model. To obtain specific and concrete results, we consider a class of the distributed sources, parametric signal sources. In the parametric model, a source is represented by two parameters, the center angle and degree of dispersion. Then, we address the estimation of the elevation and azimuth angles of distributed sources based on the parametric source modeling in the three-dimensional space with two uniform linear arrays and a uniform circular array. We also develop an efficient estimation procedures that can reduce the computational complexity. Some examples are shown to more explicitly see the estimation procedures under the parametric model: results are obtained from computer simulations performed by using MUSIC-based methods.
신호도착방향 추정을 다룬 이제까지의 연구는 대부분 신호원을 점신호원으로 보고 수평 도착방향을 추정하는 것이었다. 그러나, 이런 점신호원 가정은 신호원이 배열처리기로부터 넉넉히 떨어진 곳에 있을 때 맞는 것이나, 실제로 배열 신호처리기에서는 신호원이 퍼진 꼴로 보일 때가 많다.
이 논문에서는 먼저 2차원 퍼진 신호원을 제안하여 제안한 모형에서 배열처리기의 출력을 공간 적분으로 나타냈다. 그리고, 제안한 관측모형에서 선형 직교 배열 처리기를 써서 2차원 신호도착 방향, 곧, 수평도착방향, 수직도착방향을 다중신호분류 방법으로 추정하였다. 이 모형이 쓸모 있는 것인지를 알아 볼 수 있도록 컴퓨터로 모의실험한 추정결과도 보여주었다.
다음으로, 신호원이 퍼져 있을 때, 균일 원형 배열 처리기를 써서 다중신호분류 방법으로 수평 도착방향과 수직 도착방향을 추정하였다. 컴퓨터로 모의 실험하여, 신호원이 퍼져 있으면 점신호원 모형에서는 신호 도착방향을 정확히 추정하지 못하므로 퍼진 신호 모형을 써야 함을 알 수 있었다.