고속 철도 환경에서의 디지털 역지향성 안테나 기술 성능 분석

Abstract

고속 철도나 자동차와 같은 고속의 이동 환경에서 고속 데이터 전송을 위해서는 빠른 빔 추적 능력이 중요하다. 디지털 역지향성 안테나는 수신 신호의 방향에 대한 사전 정보 없이, 안테나 위상을 변화시킴으로써 신호를 수신된 방향으로 재전송을 할 수 있기 때문에 자동적으로 빔 추적이 가능하다. 또한, 디지털 역지향성 안테나는 아날로그 역지향성 안테나와 비교하여 수정과 업그레이드가 쉽다는 장점을 가진다. 본 논문에서는 AWGN과 다중 신호 환경에서 디지털 역지향성 안테나의 BER 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 위상 검출기를 사용하여 역지향성 안테나의 정확한 위상 추적 및 위상 공액을 하는 것을 확인하였다. 두 번째 안테나의 위상 지연이 <TEX>$15^{\circ}$</TEX> 발생할 경우에 위상 공액 기법을 사용하게 되면 사용하지 않았을 경우에 비해서 전력 효율이 1 dB 향상된다. 본 논문에서는 다중 신호가 존재할 경우에 역지향성 안테나에서의 성능을 논의하였다. 다중 신호나 간섭신호가 존재할 경우, 역지향성 안테나에서 직접파의 방향에 대해서 진폭 또는 위상 오차가 발생함을 확인할 수 있다. Fast tracking is important for high-speed data transmission in high-speed mobile environment such as high speed rail and vehicular. Digital retrodirective array antenna is possible to do automatically beam tracking because it can control the phase information of the output signal toward opposite direction to input signal without no a priori knowledge of the arrival direction. Also, Digital retrodirective array antennas has merit that it is easy to upgrade and modify compare with analogue retrodirective array antennas. In this paper, we analyze the BER performance of digital retrodirective array antenna under AWGN environment and multipath signal. Simulation results show correct phase estimation and conjugation of retrodirective array antenna by using phase detector block. Also, phase conjugation technique has better BER performance about 1 dB at source than that of without phase conjugation when phase lag is <TEX>$15^{\circ}$</TEX> in AWGN environment. This paper also discusses effect of the presence of multipath signal. Phase and amplitude error about direction of direct signal occurs when retrodirective array system is affected by interference and multipath signal in the presence of multipath signal.