Earticle

Recently, Compressive Sensing (CS) has been applied to array signal processing. In theory, Direction-of-Arrival (DOA) estimation based on CS recovery can work well in correlated environments. However, a large number of sensors (i.e., linear measurements) are still needed for CS recovery. To improve on this, we propose a new CS-based DOA estimation method with a recently designed antenna structure called the Asymmetric Antenna without Phase Center (Asym-AWPC). The best reconstruction is achieved by solving the l1-norm optimization problem, which is cast as an l1-regularized least-squares program. Simulated results indicate the effectiveness of the proposed CS-based Asym-AWPC DOA estimator in a multipath environment over a recent Asym-AWPC DOA estimator but using the Multiple Signal Classification (MUSIC) rather than CS. Further improvement on the resolution can be achieved by tuning the degree of asymmetry in designing the Asym-AWPC.

MUSIC algorithm has often used to solve the direction of arrival estimation problem to take advantage of the benefits of beamspace operations, such as reduced computation complexity, reduced sensitivity to system errors, good resolution, reduced bias in the estimation. In this paper, a variant of the beamspace MUSIC algorithm is developed, taking advantage of unitary transformations. In general, the beamspace MUSIC algorithm improves direction of arrival estimation by using reduced order characteristic polynomial rooting though Gaussian column reduction. The unitary beamspace MUSIC algorithm reduces the computational complexity of MUSIC algorithm by using real valued forward and backward, while maintaining the original precision. We use forward backward spatial smoothing technique as the preprocessor of beamspace MUSIC algorithm to recover the reduced rank of the covariance matrix due to the coherence of source signals. Through computer simulations show that the combination of spatial smoothing a beamspace MUSIC can achieve good resolution performance.

본 논문에서는 파라메트릭 어레이를 이용한 음향신호에 대한 수치 모델링 기법 및 분석 결과를 제시한다. 사용된 음성 파라메트릭 배열의 분석 수치모델은 KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)로서 KZK수치모델은 시간영역의 차분방정식 알고리즘을 사용하며 파라메트릭배열의 정확한 응답특성이 분석이 가능하다. 시간영역기반의 KZK모델은 음원의 크기와 전송주파수의 영향을 받으며, 가청신호응답은 출력레벨과 빔폭의 크기를 포함한다. 음성신호에 대하여 파라메트릭 배열을 효율적으로 적용시키기 위해서는 고려해야할 요소는 표본화 주파수, 트랜스듀서의 반경 및 변조방식 파라미터 등이 있다. 본 논문에서는 다양한 요소 중 표본화 주파수에 따른 응답신호의 왜곡 분석 및 실험 결과를 시뮬레이션을 통해 제시하였다.

Parametric array for audio applications is analyzed by numerical modeling and analytical approximation. The nonlinear wave equations are used to provide design guidelines for the audio parametric array. A time domain finite difference code that accurately solves the KZK (Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov) nonlinear parabolic wave equation is used to predict the response of the parametric array. The time domain code relates the source size and the carrier frequency to the audible signal response including the output level and beamwidth to considering the implementation issues for audio applications of the parametric array, the emphasis is given to the frequency response and distortion. We use the time domain code to find out the optimal parameters that will help produce the parametric array with highest achievable output in terms of the average power within the demodulated signal. Parameters such as primary input frequency, audio source radius and the modulation method are given utmost importance. The output effect of those parameters are demonstrated through the numerical simulation.

전 세계적으로 해운물류 안전 보안체계가 강화됨에 따라 국가물류보안 체계 구축을 위한 해운물류안전 보안 핵심기술 개발이 이루어지고 있다. 또한 미국에서 2018년 시행예정인 컨테이너 사전 100% 전수검사에 대응하기 위한 컨테이너 검색기의 핵심구성 요소인 Array 검출 System의 국산화 개발이 필요하다. 본 논문에서는 현재 해외제품을 대체할 Array 검출 system 중 자체 개발한 Digital Signal Processing Board에 대한 연구를 제안하고자 한다.

Shipping and logistics safety, security system is strengthening worldwide, the development of shipping and logistics safety security core technology for national security logistics system construction has been carried out. In addition, it is necessary to localize the Array Detection System, which is a core component of the container search machine, to cope with the 100% pre-inspection of the container scheduled for 2018 in the United States. In this paper, we propose a study on a self-developed Digital Signal Processing Board among the array detection systems that replace foreign products.

In this study, the effect of the steering vector model mismatch due to array uncertainties on the performance of array processing was analyzed through simulation, along with the alleviation of the model mismatch effect depending on array calibration. To increase the reliability of the simulation results, the actual steering vector of the array antenna obtained by electromagnetic simulation was used along with the Jahn's channel model, which is an experimental channel model. Based on the analysis of the power spectrum for each direction, beam pattern, and the signal-to-interference-plus-noise ratio of the beamformer output, the performance deterioration of array processing due to array uncertainties was examined, and the performance improvement of array processing through array calibration was also examined.

A general linearly constrained adaptive array is examined in the weight vector space to illustrate the array performance with respect to the gain factor. A narrowband linear adaptive array is implemented in a coherent signal environment. It is shown that the gain factor in the general linearly constrained adaptive array has an effect on the linear constraint gain of the conventional linearly constrained adaptive array. It is observed that a variation of the gain factor of the general linearly constrained adaptive array results in a variation of the distance between the constraint plane and the origin in the translated weight vector space. Simulation results are shown to demonstrate the effect of the gain factor on the nulling performance.

The transmission capacity of wireless communication systems may become dramatically high by employ multiple transmit and receive antennas with space-time coding techniques appropriate to multiple transmit antennas. For large number of transmit antennas and at high bandwidth efficiencies, the receiver may become too complex whenever correlation across transmit antennas is introduced. Reducing decoding complexity at receiver by combining array processing and space-time codes (STC) helps a communication system using STC to overcome the big obstacle that prevents it from achieving a desired high transmission rate. Multi-carrier CDMA (MC-CDMA) allows providing good performance in a channel with high inter-symbol interference. Antenna array, STC and MC-CDMA system have a similar characteristic that transmit-receive data streams are divided into sub-streams. Thus, there may be a noticeable reduction of receiver complexity when we combine them together. In this paper, the combination of array processing and STC in MC-CDMA system over slow selective-fading channel is investigated and compared with corresponding existing MC-CDMA system using STC. A refinement of this basic structure leads to a system design principle in which we have to make a trade off between transmission rate, decoding complexity, and length of spreading code to reach a given desired design goal.

This paper concerns with signal cancellation problem in a linearly constrained adaptive array processor in coherent environment. Alternate mainbeam nulling approach was proposed to prevent the signal cancellation phenomenon. The linearly constrained LMS algorithm with a unit gain constraint and that with a null constraint in the direction of the desired signal is alternately implemented to reduce the signal interaction between the desired signal and the interferences, which is the main cause of the signal cancellation. It is shown that the proposed method performs better than a conventional method.

Large area plasma source has been built for LCD etcher by an array of $2{\times}2$ ICP sources. Since only one RF power supply and one impedance matching network is used in this configuration, any difference in impedances of unit RF antennas causes unbalanced power delivery to the unit ICP. In order to solve this unavoidable unbalance, unit antenna is designed to have a movable tap, with which the inductance of each unit can be adjusted individually. The plasma density becomes symmetric and etch rate becomes more uniform with the impedance adjustment. The concept of adding axial time-varying magnetic field to the single ICP source is applied to the array ICP source, and is found to be effective in terms of etch rate and uniformity.

마이크로폰을 배열을 이용한 음성개선 기법 중에서 저주파 영역에서의 높은 상관성과 고주파 영역에서의 spatial aliasing을 동시에 고려하기 위하여 대수적인 선형 마이크로폰 배열을 사용하고 웨이브렛 도메인에서의 Wiener 필터에 기반한 postfiltering을 수행하는 방법이 제안된 바 있는데[l], 본 논문에서는 이 방법의 문제점을 분석하고 해결방안을 제시하였다. 제안한 알고리즘을 사용하여 시뮬레이션한 결과, 마이크에 입력되는 음성신호의 SNR이 0dB일 때와 l0dB일 때, 기존의 알고리즘에 비해 약 1.7dB와 2.5dB의 성능개선이 있었으며, 청취실험을 통해서도 음질의 향상을 확인할 수 있었다.

강당, 회의실, 강의실 등과 같은 닫혀진 공간에서 포착된 소리의 질은 반향음과 간섭 잡음 등에 의해 영향을 받는다. 마이크로폰에 수신되는 신호는 직접전달파와 벽면에 의한 반사파들이 더해지므로 해서 실제 발생음을 명확히 얻기가 어렵다. 수신측 마이크로폰에서 반사음의 영향을 제거하면 실제 발생음에 가까운 양질의 소리를 얻을 수 있을 것이다. 잡음과 반향음의 영향이 큰 음향 공간에서 고음질의 소리를 얻기 위한 방법으로 마이크로폰 배열의 병렬 신호 처리 기법이 있다. 본 연구에서 제시된 마이크로폰 배열의 병렬 신호처리 기법은 공간적 음량 선택성을 제공하기 위해 각 마이크로폰 센서들의 matched filter 처리와 병렬 처리 기법을 결합한다. 이 기법은 다중경로 왜곡(반향)과 간섭 잡음을 제거하는 수단을 제공한다.

소음원 탐지는 환경 소음제어, 음향 표적 탐지 및 음성 통신 등의 광범한 분야에 적용되는 연구분야로 Beamforming 기술, 상관함수법, 음향인테시티법등 다양한 기술이 적용되는 분야이다. 본 연구에서는 최근 그 응용 범위가 증대고고 있는 Matched Filterig 기술을 이용한 소음원 탐지기술의 수치 해석 결과로 종래 연구가 현상적인 특성의 1차적 응용이라면 본 연구는Matched filtering 의 공간 분해능 특성을 해석한 것으로 배열 중심선과 소음원이 이루는 경사각에 따른 분해능 특성을 중심으로 논의되었다.

수중소음체의 음원 특징을 해석하기 위해서는 배경잡음과 해면$\cdot$해저반사파의 영향이 적은 심해에서 측정하여 분석하여야 한다. 그러나 측정의 어려움으로 인공 수조에서 측정하여 수면과 수조벽에 의해 발생되는 반사파들을 제거하여 신호 고유의 특징을 해석한다 이러한 반사파들의 부가효과를 보상하여 수중소음체의 신호특징을 해석하기 위하여 정합필터배열처리(Matched Filter Array Process : MFAP)기법을 적용하고자 할 때 각 센서에 적용되는 정합필터는 처리시간의 문제로 인해 필터길이를 제한하여 구성되게 된다 정합필터는 수조의 임펄스응답함수의 시역전함수로 정의되는데 필터길이에 따라 수신신호 특징 개선 정도가 좌우된다 본 연구에서는 인공수조에서 부가되는 반사파들의 효과를 보상하여 수신신호 특징 개선을 위해 정합필터배열처리기법을 적용할 때 각 센서의 정합필터의 시간길이가 특징 개선에 미치는 영향을 신호대잡음비(SNR)로 정의하여 분석하였고 수조의 특성에 따른 최적의 정합필터 시간길이를 제안하고자 한다.

전자공학의 발전은 보청기의 기능을 증가시키는 주요 역할을 담당한다. 두 개의 마이크로폰에 의한 신호처리 체계를 갖는 심장형 패턴의 방향성 보청기 시스템은 간단하면서도 후방 간섭신호를 제거하는데 효과적이므로 상용되고 있다. 그러나 전방의 표적음에 비해 임의의 방향에서 발생하는 고주파 간섭음의 제거성능이 좋지 않다. 이 영향으로 자음 변별력을 떨어뜨리는 심장형 보청기의 문제점을 향상시키기 위하여 고주파를 갖는 간섭신호를 잘 제거해야 한다. 본 연구에서는 자음변별력을 향상시키기 위한 하나의 방법으로 세 개의 마이크로폰을 장착한 보청기의 배열 신호처리 시스템을 제안한다. 그리고 고주파 간섭음의 영향으로 표적음의 자음변별력이 낮은 기존의 방향성 보청기에 의한 청각장애학생의 인지력이 제안한 시스템에 의하여 보다 향상될 수 있음을 본 연구는 시사하고 있다.

The microphone array is more efficient component to increase the perception of the consonant sounds in noise environments. Recently directional hearing aids with two microphone array is developed to reduce the background noise. But the system is not effective to reduce noises with high frequency. The purpose of this study is to illustrate the effects of the three microphone array to reduce the background noise one of which is to increase the consonant perception. In this paper, we construct a triple microphone array system which is more effective to reduce background noises with high frequency. And we conclude that triple microphone array system is more effective to reduce the background noise and to increase the consonant perception than the two microphone array system.

전 세계적으로 해운물류 안전 보안체계가 강화됨에 따라 국가물류보안 체계 구축을 위한 해운물류안전 보안 핵심기술 개발이 이루어지고 있다. 또한 미국에서 2018년 시행예정인 컨테이너 사전 100% 전수검사에 대응하기 위한 컨테이너 검색기의 핵심구성 요소인 Array 검출 시스템의 국산화 개발이 필요하다. 본 논문에서는 현재 자체 개발한 Test Digital 신호처리 Board를 가지고 TI-RTOS(Texas Instruments - Real Time Operating System)를 이용하여 개발한 Test Software Program을 제안한다. M4 MCU를 기반으로 GPIO, SRAM, TCP/IP와 SDcard등을 테스트 할 수 있는 프로그램을 개발했다. 또한 Array 검출 system 중 자체 개발한 Digital Signal Processing Board에 대한 연구를 제안하고자 한다. M4 MCU를 테스트 할 수 있는 테스트보드를 개발했고 FPGA와 MCU가 결합된 통한 X-RAY 디지털 신호처리 보드를 개발했다.

Shipping and logistics safety, security system is strengthening worldwide, the development of shipping and logistics safety security core technology for national security logistics system construction has been carried out. In addition, it is necessary to localize the Array Detection System, which is a core component of the container search machine, to cope with the 100% pre-inspection of the container scheduled for 2018 in the United States. In this research, we propose a test software program developed by using TI-RTOS (Texas Instruments - Real Time Operating System) with a test digital signal processing board which is developed self development. We have developed a program that can test GPIO, SRAM, TCP/IP, and SDcard using M4 MCU. Also we propose a study on a self-developed Digital Signal Processing Board among the array detection systems that replace foreign products. We have developed a test board that can test M4 MCU and developed an X-Ray Detector Digital Signal Processing Board that combines MCU and FPGA.

Recently PLC pursues faster scanning time, circuit confidence, reliability improvement, and smaller size. To obtain above all merit, custom IC(Gate Array) is developed. Custom IC includes 5 main blocks and 2 auxiliary blocks. The 5 main blocks process faster sequential instruction execution by only logic gate using hexa instruction code system. And the 2 auxiliary blocks generate baud rate clock (153.6 KHz, 76.8KHz) to communicate between PLC and computer or programmers.

블록정합 움직임추정 알고리즘은 매우 많은 양의 계산 능력을 요구하고 현재 많은고속 알고리즘이 제안되었다. 기존의 움직임 추정에 대한 블록정합 알고리즘은 탐색 블록 데이터의 비 지역화로 인한 VLSI 규모가 커지는 문제와 입력데이터를 매번 입력해야 하는재 사용문제에 대한 단점을 가지고 있었다. 본 논문은 입출력 핀 수의 증가를 최대한 억제하면서 입력데이터의 재사용을 통한 VLSI 규모를 최소화 할 수 있는 고속 시스토릭 어레이를 설계하였다. 제안된 시스토릭 어레이는 탐색 블럭의 입력데이터를 반복적으로 재 사용하여 메모리 접근시간을 최소화시키고 알고리즘의 병렬성을 증가시켜 전체 처리요소의 연결이 시간적 공간적으로 지역화 되어 문제크기의 증가에 대한 시간적인 영향을 받지 않는 문제 독립적인 형태가 된다. 설계된 시스토릭 어레이는 이동벡터의 계산 복잡도가 O(N6)에서 O(N3)로 크게 향상되었으며 입촐력 핀의 수는O(N)을 가진다.

Block Matching Motion Estimation(BMME) Algorithm is demands a very large amount of computing power and have been proposed many fast algorithms. These algorithms are many problem that larger size of VLSI scale due to non-localized search block data and problem of non-reuse of input data for each processing step. In this paper, we designed systolic arry of high processing capacity, constraints input output pin size and reuse of input data for small VLSI size. The proposed systolic array is optimized memory access time because of iterative reuse of input data on search block and become independent of problem size due to increase of algorithm's parallelism and total processing elements connection is localized spatial and temporal. The designed systolic array is reduced O(N6) time complexity to O(N3) on moving vector and has O(N) input/output pin size.

본 논문은 기존 선배열센서에서 발생하는 좌/우 구분 모호성을 해결하기 위해 저주파 대역에서 좌/우 구분이 가능한 지향성배열센서 구조 및 신호처리 방안을 제안한다. 지향성배열센서는 기존 음향배열센서에 지향성을 가지는 DIFAR(Directional Frequency Analysis and Recording)배열센서를 추가 확장한 선배열센서 구조이며, 음향배열센서의 빔형성 결과와 DIFAR배열센서의 빔형성 결과를 융합/처리하는 신호처리 구조를 가진다. 이러한 지향성배열센서는 좌/우 구분이 가능한 기존의 이중 선배열센서와 비교하여 낮은 신호 대 잡음비 및 저주파수 대역에서 높은 좌/우 구분 성능을 나타낸다.

A new directional linear array structure and its signal processing method are presented to resolve the left/right ambiguity inherent in a linear array. The array structure combines an ordinary acoustic sensor array with a DIFAR (Directional Frequency Analysis and Recording) sensor array, keeping a linear array configuration and gaining a instantaneous left/right discrimination. It presents better PSRR (Port-Starboard Rejection Ratio) in low frequency band and low SNR (Signal to Noise Ratio) situation as compared with a conventional twin linear array, and good compromise to easily upgrade an existing linear array system to a new one with a left/right discrimination capability.