A Spatial Signal Processing Review for Practical GNSS Antenna Arrays

Abstract

The performance of an isolated antenna compared with itself but embedded (in-situ) in an array is not the same mostly due to the influence of mutual coupling and electromagnetic diffraction. Although signal processing techniques have been widely spread in literature for antenna arrays of elements with same physical properties and same performance, there is not enough mention regarding antennas with dissimilar behaviors. The usual way of avoiding this problem is by means of some kind of compensation that can reduce the differences but not always eliminate them, unless the information of the active radiation pattern of the antennas in array and wideband compensation techniques are used. A great advantage of employing adaptive methods for processing with antenna arrays is that it ensures good performance even without requiring this complete information.

Space-Frequency Orthonormal Compensation Method for GNSS Compact Antenna Array Designs

“…Hence, the biases are no longer so simple to correct, and even less if not only spatial processing (SP) techniques are applied, but also space-time processing (STP) [11]. In [12], an analysis about the induced biases by an AA controlled by SP techniques has been done. The results suggest that, despite the differences that depends on the particular SP method, the main problem comes from the transfer function of the antennas itself.…”

Simple and Effective GNSS Spatial Processing Using a Low-Cost Compact Antenna Array

“…This information is necessary in most cases to guarantee or improve the availability, accuracy and/or integrity of the signals for GNSS receivers [13]. Then, considerably large storage and processing capabilities must be provided at the receiver to manage the calibration data of the array [14].…”

Diseño de antenas inteligentes

“…Continuando en la línea de los capítulos anteriores, se propone el desarrollo de una compensación en espacio-frecuencia con matriz unitaria para reducir estas distorsiones. Parte de lo desarrollado en este Capítulo ha sido publicado en [3].…”

“…Por lo tanto los sesgos ya no son tan simples de corregir, más aún si no sólo se aplican técnicas de procesamiento espacial (SP) sino temporal-espacial (STP) [53]. En [3] se ha realizado un análisis acerca de los retardos producidos por un AA con SP. Los resultados fueron obtenidos en base al AA presentado en el Capítulo 4 de esta tesis, y los mismos sugieren que si bien hay algunas diferencias según el método particular de SP que se utilice, el mayor factor de influencia proviene de la propia función de transferencia de las antenas.…”

“…A pesar de que no son cambios significativos, puede notarse que las desviaciones alrededor de la media se han reducido ligeramente en ciertas regiones, lo cual es mérito de la propia matriz unitaria sin que haya sido obtenida intencionalmente para tal fin. En ambos casos se tiene un retardo promedio claramente definido, pero las variaciones que dependen de cada DOA y cada antena son considerables e influyen en la incertidumbre final si se utiliza por ejemplo para BF/NF, ya que la respuesta equivalente produce sesgos que pueden variar según el vector de pesos necesarios para la combinación [3].…”