mmWave 대역의 높은 반송주파수를 사용하는 무선통신 서비스 제공을 위해 소형화된 개별 안테나 소자를 대규모 배열로 운영하는 메시브 배열 안테나에 대한 수요가 크게 증가하였다. mmWave의 높은 반송주파수는 전파의 도달거리를 감소시키기 때문에 mmWave를 사용하는 통신 시스템은 특정 지점으로 빔을 형성할 수 있는 빔형성 기술이 매우 중요하다. 빔형성 기술 은 도래각 추정을 통해 효율적으로 수행될 수 있으며, 고성능 도래각 추정 성능을 갖는 다양한 도래각 추정 알고리즘이 연구되었다. 하지만 기존의 도래각 알고리즘은 메시브 배열 안테 나를 구성하는 다수의 개별 안테나 요소로 인해 실시간 도래각 추정에 부적합하다. 효율적인 빔형성 및 실시간 도래각 추정을 위해 본 논문은 다중 등간격 프레임 배열(Multiple Uniform Frame Array, MUFA)과 동심원 배열(Concentric Circular Array, CCA) 안테나가 결합된 대규모 결합 배열(Massive Combined Array, MCA) 안테나와 이에 특화된 캐스케이드 도래각 추정 알고리즘을 소개한다.

A Cascade AOA Estimation Algorithm Base on the Massive Combined Array Antenna with Multiple Uniform Frame Array and Concentric Circular Array

Tae-yun Kim, Suk-seung Hwang*

The demand for massive array antennas, which are large arrays of miniaturized individual antenna elements, has increased significantly to provide wireless communication services using high carrier frequencies in the mmWave band. Since the high carrier frequency of mmWave reduces the reach of radio waves, it is very important for mmWave communication systems to have beamforming technology that can form a beam to a specific point. Beamforming technology can be efficiently performed through Angle of Arrival (AOA) estimation, and there are various AOA estimation algorithms for high-performance AOA estimation. However, existing AOA estimation algorithms are not suitable for real-time AOA estimation due to the large number of individual antenna elements constituting a massive array antenna. For efficient beamforming and real-time AOA estimation, this paper introduces a Massive Combined Array (MCA) antenna, which is a combination of Multiple Uniform Frame Array (MUFA) and Concentric Circular Array (CCA) antennas, and presents the specialized cascade AOA estimation algorithm.

Keywords: cascade AOA estimation algorithm, capon, beamspace MUSIC, massive combined array antenna

Speaker 김태윤 조선대학교