Assessment of methods to measure direction-of-arrival spectrum in radio channel

Abstract

Radiokanavan tarkka tunteminen on hyvin tärkeää moderneissa radioverkoissa Perinteisesti monitie-etenemisestä johtuvien viiveiden tunteminen on riittänyt, mutta adaptiivisten (älykkäiden) antennien käytön lisääntymisen myötä myös aaltojen tulokulmien tunteminen on tullut välttämättömäksi. Viime vuosien aikana on kehitetty monia menetelmiä näiden mittaamiseksi.

Eräs mahdollisuus aaltojen tulokulmien mittaamiseksi on kääntää suuntaavaa antennia pystyakselinsa ympäri ja soveltaa sopivaa signaalinkäsittelymenetelmää tulokseen. Mittaustulos on konvoluutio antennikuvion ja kenttäjakauman välillä. Ideaalisessa tapauksessa kenttä saadaan siis ratkaistua suoraan dekonvoluution avulla, mutta virhetekijöiden vuoksi joudutaan käytännössä käyttämään erityisiä suodatusmenetelmiä. Regularisointi on eräs tällainen menetelmä ja sitä onkin käytetty tässä työssä mittadatan käsittelyyn. Toinen menetelmä, keilanmuodostus (beamforming), on käsitelty regularisoinnin ohessa vertailukohteen saamiseksi.

Saavutetussa resoluutiossa havaittiin merkittävä (noin 40%) parannus verrattuna käsittelemättömään mittadataan. Simuloinneilla varmistettiin esitetyn teorian toimivuus. Tulokset antavat syyn todeta, että suuntaava antenni ja regularisointi on, pienellä varauksella, toimiva yhdistelmä aallon tulosuuntien määrittämiseksi.