MIMO FMCW 레이더 시스템, 이에 채용되는 신호 처리 장치와 그 신호 처리 방법
MIMO FMCW RADAR SYSTEM, SIGNAL PROCESSING DEVICE EMPLOYED THEREIN AND SIGNAL PROCESSING METHOD
특허 요약
공간-광대역 효과를 제거하기 위한 MIMO FMCW 레이더 시스템, 이에 채용되는 신호 처리 장치와 그 신호 처리 방법이 개시된다. MIMO FMCW 레이더 시스템은, 하나 이상의 송신 안테나를 포함하여, 각 송신 안테나는 FMCW 송신 신호를 생성하여 타겟으로 출력하는 송신 모듈; 하나 이상의 수신 안테나를 포함하여, 각 수신 안테나는 상기 변조된 FMCW 송신 신호가 상기 타겟에 반사된 FMCW 수신 신호를 수신하여 상기 FMCW 송신 신호와 믹싱 처리하고, 아날로그-디지털 변환하여 디지털 비트 신호로 생성하는 수신 모듈; 및 상기 디지털 비트 신호에 기초하여 추정하고자 하는 각도마다 정의되는 보상 행렬에 비트 신호와 포인트 단위 곱셈을 수행한 후 거리-각도 응답을 획득하는 신호 처리 모듈을 포함한다. 이에 따라, 추정하고자 하는 각도마다 정의되는 보상 행렬에 디지털 비트 신호와 포인트 단위 곱셈을 수행하여 거리-각도 응답을 획득함으로써, 공간-광대역 효과를 제거하여 타겟의 거리-각도 추정 분해능의 열화를 방지할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

하나 이상의 송신 안테나를 포함하여, 각 송신 안테나는 FMCW 송신 신호를 생성하여 타겟으로 출력하는 송신 모듈; 하나 이상의 수신 안테나를 포함하여, 각 수신 안테나는 상기 변조된 FMCW 송신 신호가 상기 타겟에 반사된 FMCW 수신 신호를 수신하여 상기 FMCW 송신 신호와 믹싱 처리하고, 아날로그-디지털 변환하여 디지털 비트 신호로 생성하는 수신 모듈; 및 상기 디지털 비트 신호에 기초하여 추정하고자 하는 각도마다 정의되는 보상 행렬에 비트 신호와 포인트 단위 곱셈을 수행한 후 거리-각도 응답을 획득하는 신호 처리 모듈을 포함하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

2

제1항에 있어서, 상기 수신 모듈은, FMCW 송신 신호와 FMCW 수신 신호를 믹싱 처리하는 하나 이상의 믹서; 상기 믹서에 의해 믹싱된 신호에 대해 특정한 차단 주파수 이하의 주파수 신호만 통과시키는 하나 이상의 로우패스 필터; 및 상기 로우패스 필터를 통과한 신호를 디지털 변환하여 디지털 비트 신호를 출력하는 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

3

제1항에 있어서, 상기 신호 처리 모듈은, 각 타겟 그리드에 대해 보상 행렬을 사용하여 포인트 단위 곱셈 연산을 수행하는 하나 이상의 포인트 단위 곱셈부; 보상 결과 행렬에 스티어링 벡터를 곱셈 연산하는 하나 이상의 스티어링 벡터 곱셈부; 및 한 처프 내의 ADC 샘플 인덱스에 대해 고속푸리에 변환 처리 연산을 수행하고 병합 처리하여 상기 거리-각도 응답을 획득하는 하나 이상의 FFT 처리-병합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

4

제3항에 있어서, 상기 보상 행렬은 추정하고자 하는 각도마다 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

5

제3항에 있어서, 상기 보상 행렬 은, (여기서, 는 광속이고, 는 하나의 처프(chirp)내 ADC 샘플 수이고, 는 처프 신호의 대역폭이고, 는 안테나 간의 간격이고, 은 ADC 샘플 인덱스이고, 는 수신 안테나의 인덱스이고, 는 수신 안테나 수이다.)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

6

제3항에 있어서, 상기 보상 결과 행렬 은, (여기서, 는 아다마르 곱(Hadarmard product)을 의미한다.)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

7

제3항에 있어서, 상기 스티어링 벡터 는, (여기서, 는 수신 안테나 수이고, 이다.)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

8

제3항에 있어서, 상기 거리-각도 응답 은, 에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템.

9

처프 지속 시간에 따라 주파수가 선형적으로 증가하는 FMCW 송신 신호를 송신 안테나를 통해 전송한 후 시간 지연된 FMCW 수신 신호를 수신 안테나를 통해 수신하여 타겟의 거리와 속도에 대한 정보를 포함하는 비트 신호에 대해 신호 처리를 수행하는 MIMO FMCW(Multiple-Input Multiple-Output Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 시스템용 신호 처리 장치에서, 각 타겟 그리드에 대해 보상 행렬을 사용하는 포인트 단위 곱셈 연산을 수행하여 보상 결과 행렬을 획득하는 하나 이상의 포인트 단위 곱셈부; 상기 보상 결과 행렬에 스티어링 벡터를 곱셈 연산하는 하나 이상의 스티어링 벡터 곱셈부; 및 한 처프 내의 ADC 샘플 인덱스에 대해 고속푸리에 변환 처리 연산을 수행하고 병합 처리하여 거리-각도 응답을 획득하는 하나 이상의 FFT 처리-병합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템용 신호 처리 장치.

10

제9항에 있어서, 상기 보상 행렬은 추정하고자 하는 각도마다 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템용 신호 처리 장치.

11

제9항에 있어서, 상기 보상 행렬 은, (여기서, 는 광속이고, 는 하나의 처프(chirp)내 ADC 샘플 수이고, 는 처프 신호의 대역폭이고, 는 안테나 간의 간격이고, 은 ADC 샘플 인덱스이고, 는 수신 안테나의 인덱스이고, 는 수신 안테나 수이다.)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템용 신호 처리 장치.

12

제9항에 있어서, 상기 보상 결과 행렬 은, (여기서, 는 아다마르 곱(Hadarmard product)을 의미한다.)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템용 신호 처리 장치.

13

제9항에 있어서, 상기 스티어링 벡터 는, (여기서, 는 수신 안테나 수이고, 이다.)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템용 신호 처리 장치.

14

제9항에 있어서, 상기 거리-각도 응답 은, 에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 시스템용 신호 처리 장치.

15

처프 지속 시간에 따라 주파수가 선형적으로 증가하는 FMCW 송신 신호를 송신 안테나를 통해 전송한 후 시간 지연된 FMCW 수신 신호를 수신 안테나를 통해 수신하여 타겟의 거리와 속도에 대한 정보를 포함하는 비트 신호에 대해 신호 처리를 수행하는 MIMO FMCW(Multiple-Input Multiple-Output Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 시스템용 신호 처리 방법으로서,각 타겟 그리드에 대해 보상 행렬을 사용하여 포인트 단위 곱셈 연산을 수행하여 보상 결과 행렬을 획득하는 단계; 상기 보상 결과 행렬에 스티어링 벡터를 곱셈 연산하는 단계; 및 한 처프 내의 ADC 샘플 인덱스에 대해 고속푸리에 변환 처리 연산을 수행하고 병합 처리하여 거리-각도 응답을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO FMCW 레이더 신호 처리 방법.