[논문정리/Radar] An MTI-Like Approach for Interference Mitigation in FMCW Radar Systems

An MTI-Like Approach for Interference Mitigation in FMCW Radar Systems

출처: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10368295

An MTI-Like Approach for Interference Mitigation in FMCW Radar Systems

 

Interference Mitigation

• Beat Signal을 최대한 그대로 유지하며 간섭 신호를 최소화하는것
• 본 논문에서는 서로 다른 Slope를 가진 간섭을 제거하는 것을 목표로 함

제안하는 알고리즘

Concept

• Beat Signal에서 타겟 신호와 간섭신호는 서로 다른 특징을 보임
  • 타겟 신호: 시간적으로 높은 안정성
  • 간섭 신호: 빠르게 변하는 특성
• 이를 이용해 인접한 주기의 Beat Signal의 차를 이용하여 간섭 신호를 검출 한 후 제거
• 간섭이 있는 Beat Signal의 스펙토그램

2개의 간섭이 존재하는 Beat Signal의 스펙토그램

알고리즘 요약

1. 인접한 Beat Signal 간의 차를 계산하여 S_sub 신호 생성
2. S_sub를 가공하여 S_comb 신호 생성
3. S_comb에 Threshold를 적용하여 간섭 검출
4. 간섭이 검출된 위치의 Sb에서 Ssub를 빼서 간섭을 제거한 Beat Signal 생성

알고리즘 세부(수식)

1. 인접한 Bit Signal, S_b끼리 차를 계산하여 S_sub 생성
   • n: 샘플 인덱스 / m: Chirp 인덱스

1. 간섭 신호 검출을 위한 이중 차감
   • S_sub에 절대값을 취한 후, 다시 한번 차감을 수행하여 두개의 새로운 신호 생성

1. 이중 차감 신호 결합
   • 두 개의 이중 차감 신호를 결합하여 간섭이 발생한 위치를 강조
   • m이 정의되지 않는 값들은 0으로 Padding

1. 간섭 검출 Threshold 설정 및 검출
   • S_comb에 대해 Threshold를 설정하여 간섭을 검출
   • 본 논문에서는 각 Beat Signal의 최댓값을 구하여 벡터를 생성 한 후, 이 벡터의 최댓값과 최솟값의 고정된 거리를 기준으로 최솟값에서 1/8 떨어진 값을 Threshold로 설정함
2. 간섭 제거
   • S_comb에서 간섭 신호가 검출된 위치를 기준으로 S_sub 값을 S_b에서 차감함
   • 이를 통해 원래 신호에서 간섭 신호를 제거

제안하는 알고리즘의 단점

1. 타겟의 속도로 인해 Beat Signal에서 타겟 신호의 완벽한 상쇄가 이루어지지 않을 수 있다.
   • 타겟의 속도가 충분히 빠를 경우 연속하는 Chirp의 Beat Signal 사이에서도 위상 차이가 발생 할 수 있어서 Beat Signal 내의 타겟 신호가 완전히 상쇄되지 않거나 오히려 증폭 될 수있다.
2. 인접한 Beat Signal에서 간섭이 같은 샘플 인덱스 영역에 겹치는 경우, 간섭의 감지 및 추출이 안 될 수도 있다.
   • 본 알고리즘은 인접하는 Beat Signal 간의 차로 간섭을 탐지하여 추출하는데, 서로 같은 인덱스 영역에 비슷한 간섭이 발생할 경우, 간섭이 탐지되지 않을 수 있다.