The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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An ESPRIT-Based Super-Resolution Time Delay Estimation Algorithm for Real-Time Locating Systems

실시간 위치 추적 시스템을 위한 ESPRIT 기반의 초 분해능 지연 시간 추정 알고리즘

  • 신준호 (LG CNS 임베디드 기술 그룹) ;
  • 박형래 (한국항공대학교 정보통신공학과 이동통신연구실) ;
  • 장은영 (공주대학교 전기전자제어공학부)
  • Received : 2012.12.07
  • Accepted : 2013.04.03
  • Published : 2013.04.30
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Abstract

In this paper an ESPRIT-based super-resolution time delay estimation algorithm is developed for real-time locating system (RTLS) and its performance is analyzed in various multipath environments. The performance of the existing correlation method for time delay estimation seriously degrades in multipath environments where the relative time delays of multipath signals are less than a PN chip. To solve the problem we shall develop a frequency domain super-resolution time delay estimation algorithm using the ESPRIT, the most representative super-resolution direction-of-arrival (DOA) estimation algorithm, and analyze its performance in various multipath environments.

본 논문에서는 실시간 위치 추적 시스템 (RTLS: real-time locating system)을 위한 ESPRIT 기반의 초 분해능 지연 시간 추정 (super-resolution time delay estimation) 알고리즘을 개발하고 여러 가지 다중 경로 환경에서 성능을 분석한다. 지연 시간 추정을 위한 기존의 코릴레이션 방식은 다중 경로들의 지연 시간의 차이가 한 칩 이내일 경우 성능이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 대표적인 초 분해능 도래각 추정 알고리즘인 ESPRIT을 지연 시간 추정에 적용하여 주파수 영역 초 분해능 지연 시간 추정 알고리즘을 개발하고 여러 가지 다중 경로 환경에서 알고리즘의 성능을 분석한다.

Keywords

References

  1. ISO/IEC, "Information Theory - Real Time Locating System(RTLS)," International Standard ISO/IEC 24730-2, 2006.
  2. R. O. Schmidt, "Multiple emitter location and signal parameter estimation," IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-34, no. 3, pp. 276-280, Mar. 1986.
  3. R. Kumaresan and D. W. Tufts, "Estima ting the angles of arrival of multiple plane waves," IEEE Trans. AES, vol. AES-19, no. 1, pp. 134-139, Jan. 1983.
  4. R. Roy and T. Kailath, "ESPRIT - Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques," IEEE Trans. ASSP, vol. 37, no. 7, pp. 984-995, July. 1989.
  5. Z. Hou and Z. Wu, "A new method for high resolution estimation of time delay," in Proc. ICASSP, pp. 420-423, May 1982.
  6. A. M. Bruckstein, T. J. Shan, and T. Kailath, "The resolution of overlapping echoes," IEEE Trans. ASSP, vol. ASSP-33, no. 6, pp. 1357-1367, Jun. 1985.
  7. M. A. Pallas and G. Jourdain, "Active high resolution time delay estimation for large BT signals," IEEE Trans. Signal Process., vol. 39, no. 4, pp. 781-788, 991. https://doi.org/10.1109/78.80899
  8. F. X. Ge, D. Shen, Y. Peng, and V. O. K. Li, "Super-resolution time delay estimation in multipath environments," IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 54, no. 9, pp. 1977-1986, 2007. https://doi.org/10.1109/TCSI.2007.904693
  9. T. J. Shan, M. Wax, and T. Kailath, "On spatial smoothing for direction-of-arrival estimation of coherent signals," IEEE Trans. ASSP, vol. 33, no. 8, pp. 806-811, 1985. https://doi.org/10.1109/TASSP.1985.1164649
  10. R. T. Williams, S. Prasad, A. K. Mahalanabis, and L. H. Sibul, "An improved spatial smoothing technique for bearing estimation in a multipath environment," IEEE Trans. ASSP, vol. 36, no. 4, pp. 425-432, Apr. 1988. https://doi.org/10.1109/29.1546