In recent years, there has been an explosive increase in the number of mobile communication users. The realization of wireless communications including cellular phones, radio paging, and other portable communication technology requires high speed and high quality information exchange between mobile terminals located around the world. However, the interuser interference problem, which is one of the major drawbacks of multiple access systems reduces the system capacity and impairs the quality. To overcome such problems in mobile communications, more efficient signal processing techniques such as high resolution direction of arrival (DOA) estimation, appropriate vector channel modeling, and beamforming for wireless mobile communication environment are essential in the near future.
Estimation of unknown signal parameters with sensor array measurements has drawn much interest and been investigated quite extensively. In DOA estimation, if the locations of point sources are perturbed due to some reasons in a statistical way as in the environment of wireless mobile communications, a new model appropriate for such environment should be used instead of the point source model. In this dissertation, an angle-perturbed source model is proposed and an estimation method based on eigen-decomposition technique is investigated under the model. The asymptotic distributions of the estimation errors are considered to analyze the statistical properties.
There has been a rapid increase in the number of mobile users, making the multi-user interference problem more severe. To overcome this problem, application of adaptive antenna array techniques to additionally increase the channel capacity has been discussed. Antenna arrays can extract the desired signal waveform from all the received signals by properly weighted combining the outputs to suppress co-channel interference. To accomplish this, estimation of unknown signal parameters from sensor array measurements is necessary. In this dissertation, a new approach to local scattering modeling which can describe the multipath environment in mobile communication systems is proposed, and under this model an estimation method of the DOA is investigated based on a weighted subspace fitting technique. Statistical analysis of the estimation based on the weighted subspace fitting technique is also considered.
Finally, antenna arrays at base-stations can be used to transmit and receive information spatially selectively by reducing the interference effects. In this dissertation, a new model of locally scattered signals in the vicinity of mobiles is proposed, and under this model the weights of the beamformer are obtained. Results from the performance analysis demonstrate that the proposed scheme possesses excellent performance characteristics and works well even in the urban environment where there exist many multipaths with wide angular spread. The sensitivity of direction, scattering effects, and the effect of the number of antenna elements are also investigated.
요즈음에 이동통신 수요가 폭발적으로 늘고 있다. 이동통신의 목표는 세상 어디에서나 좀 더 빠르고 질 좋은 통화품질을 제공하는 것이다. 이동통신의 수요 증가는 다른 쓰는이로 말미암은 간섭문제를 일으켜 시스템의 용량과 성능을 떨어뜨린다. 이를 이겨내고 미래 이동통신 수요를 충족시키려면 해상도가 높은 신호 도착각 추정기법, 이동통신 환경에 알맞은 채널 모형화 및 빔형성 기법과 같은 효율적인 신호처리 기법이 필요하다.
이 논문의 첫째 부분에서는 퍼진 신호 모형을 제안하고, 그 모형을 바탕으로 하는 새로운 신호 도착각도 추정기법을 제안하였다. 무선 이동통신 환경에서처럼 신호 방향이 어떤 까닭으로 말미암아 확률적으로 퍼져서 도착하면 점 신호모형은 더이상 정확하지 않으며 새로운 신호모형이 필요하다. 제안한 모형에서 고유값 분해를 바탕으로 한 신호 도착각 추정기법을 제안하고, 통계적 성질을 분석하였다.
여러 쓰는이 간섭문제를 해결하려면 채널을 좀더 정확히 모형화하고 기지국에서 안테나 배열을 써서 바라는 쓰는이의 신호를 정확하게 뽑아내고 다른 쓰는이의 신호를 줄여야 한다. 둘째 부분에서는 무선 이동통신에서 여러 길 환경을 잘 나타내는 산란 모형을 제안하고, 가중 부공간 적합방법을 바탕으로 한 신호 도착각 추정을 살펴 보았다.
마지막 부분에서는 무선 이동통신 환경 모형에서 빔 형성을 고찰하였다. 기지국에서 안테나 배열을 써서 바라는 쓰는이의 신호만 뽑아내고 다른 쓰는이의 신호를 억제할 수 있도록 빔형성기의 가중값을 얻고, 성능을 분석하였다. 제안한 방법이 각도 퍼짐이 많은 도시일수록 성능이 좋음을 보였다. 그리고, 오류확률, 각도에 대한 민감도, 퍼짐 효과, 그리고 안테나 배열의 수가 미치는 영향을 살펴 보았다.
