GPS는 지구를 공전하는 다수의 항법위성에서 송신되는 항법신호로부터 위치, 항법 및 시각 정보를 제공하는 위성항법시스템으로, 현대사회의 민간, 산업 및 군사 등 다양한 분야에서 핵심적으로 활용되는 인프라로 자리잡고 있다. 그러나 항법위성은 지표면으로부터 약 2만 km 이상의 높은 궤도를 공전하므로, 지표면의 GPS 수신기에서 수신되는 항법신호는 열잡음보다 낮은 정도의 매우 약한 수신 세기를 가지며 의도적 및 비의도적인 전파 교란에 매우 취약하다는 단점이 있다. 실제로 최근 국내외에서 전파 교란에 의한 GPS 수신기에서의 항법 신호 획득 및 추적 불능이 발생한 바 있으며, 이로 인한 피해를 막기 위해 다양한 항재밍 방법이 연구되어왔다. 다양한 항재밍 기법 중, 배열안테나를 활용한 항재밍 기법은 동시에 다수의 교란신호를 감쇄할 수 있으므로, 다른 기법에 비해 우수한 성능을 보이는 것으로 알려져 있으며 관련 연구가 폭넓게 이루어지고 있다. 그러나 이상적인 배열안테나와 달리, 실제 배열안테나는 각 안테나 소자의 정렬 방향이 불일치하는 비정렬성이 존재하며, 이러한 비정렬성이 고려되지 않은 신호처리 기법이 적용될 경우 이론적으로 예상된 성능에 비해 항재밍 성능이 감소할 가능성이 있다. 따라서 본 논문에서는 비정렬된 안테나 소자로 구성된 배열안테나를 위한 MVDR 기반 빔포밍 기법을 제안한다. 기존 MVDR 빔포밍 기법의 constraint vector가 각 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상 차이로 구성된 것과는 달리, 본 논문에서는 위상 차이와 함께, 각 소자의 비정렬에 의한 영향이 고려된 constraint vector를 제안하고 이를 활용한 빔포밍을 수행한다. 시뮬레이션을 통해 기존 MVDR 빔포밍 기법과 제안된 기법을 통해 얻어진 배열안테나 이득 패턴을 도시 및 비교함으로써, 제안된 기법의 성능을 검증한다.

Keywords: GPS, anti-jamming, antenna array, misalignment

Speaker Kwansik Park