In an array antenna system, the accurate channel response and DOA(Direction of Arrival) estimation for optimal beamforming are required. In this thesis, we consider two problems in an array antenna system. First, we propose the online calibration for CDMA system in the presence of unknown complex gain of the receiver hardware by using the simulated annealing method. The proposed algorithm provides us with estimates of the DOAs and the calibration vector for the receiver hardware mismatch error, even under multiple access interference. The algorithm uses the code sequence of a reference user which is already known to the base station and is not dependent on the geometry of an array antenna. The proposed method overcomes the problem of the initial guessing in the previous subspace-based approach. Secondly, we consider the mutual coupling effects in an array antenna. The mutual coupling effects appear necessarily in an array antenna system and degrade performance of the system. Using the ICA(Independent Component Analysis) method, we estimate the mutual coupling effects, the calibration error by the receiver hardware mismatch and DOAs of the signals, respectively. The proposed algorithm only needs nongaussian and independent signals. With the computer simulations, we test the performances of the proposed algorithms.
배열 안테나를 사용하는 시스템에서 최적의 빔 형성을 위해서는 신호의 도래각(DOA)과 채널의 정확한 추정 정보가 필요하다. 이를 위해 이 논문에서는 배열 안테나를 사용하는 시스템의 수신기에 적용 가능한 두 가지 Online Calibration 알고리듬을 제안한다. 첫 번째 calibration 문제는 CDMA(Code Division Multiple Access) 환경에서 수신기 하드웨어의 동일하지 않은 복소 이득을 Simulated Annealing이라는 최적화 방법을 이용하여 간섭 신호가 존재하는 환경에서도 수신기 복소 이득 오차에 대한 보정 벡터뿐만 아니라 신호의 도래각을 동시에 추정하게 된다. 제안된 알고리듬은 이미 알려진 기준 사용자의 확산 코드 정보만을 이용하며 임의의 배열 안테나 구조에서 적용 가능하다. 특히 기존에 제안되었던 subspace 기반 알고리듬의 초기 값 문제를 해결하여 임의의 초기 값에서도 calibration 문제를 해결하여 실제 기지국에서 사용 가능한 Online Calibration 알고리듬이다. 두 번째 calibration 문제는 일반적인 배열 안테나 시스템에서 인접한 안테나 원소간의 상호 커플링 효과를 ICA(Independent Component Analysis) 방법을 이용하여 보상하는 것이다. 제안된 알고리듬은 안테나 원소간의 상호 커플링 효과로 인한 오차뿐만 아니라 수신기 하드웨어의 복소 이득 차이를 보상 할 수 있으며 동시에 신호의 도래각도 추정 가능하다. 특히 안테나 원소간의 상호 커플링 효과를 측정 실험 데이터를 이용한 기존의 알고리듬과는 달리 배열 안테나 원소간의 상호 커플링 효과를 모델링을 통해 배열 안테나 시스템의 오차를 해결 할 수 있는 알고리듬이다. 배열 안테나 시스템에 적용 가능한 두 가지 Online Calibration 알고리듬은 모의 실험을 통해 성능을 입증하였다.
