¿Diferencia entre formadores de haces 'convencionales' y 'adaptativos'?


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Esta podría ser una pregunta de terminología, pero no estoy seguro.

Básicamente, ¿cuál es la diferencia entre los formadores de haces convencionales y los formadores de haces adaptativos ? Pensé que todos los formadores de haces eran inherentemente adaptables a algunos criterios, como la minimización de la distorsión o la varianza, u otros criterios de filtrado espacial, etc. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre ellos?

Respuestas:


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Un formador de haces es básicamente un filtro espacial. Puede ser pasivo, como un filtro temporal.

En lugar de muestras separadas por tiempo, están separadas por espacio. Un filtro temporal pasivo puede ser un paso de banda que está "dirigido" o "dirigido" a una frecuencia particular. Para los filtros espaciales pasivos (es decir, formadores de haces), el filtro se puede dirigir hacia un ángulo de llegada particular, en lugar de la frecuencia temporal.

Los filtros adaptadores / formadores de haces pueden ser increíbles porque pueden "dirigir" un valor nulo hacia una frecuencia o ángulo donde hay una señal interferente.

Al igual que un filtro adaptativo temporal, un filtro adaptativo espacial (es decir, formador de haces) ajusta constantemente los pesos / coeficientes del filtro para optimizar algunos criterios que generalmente implican "anular" o "rechazar" un interferente.

Aquí hay un diagrama de un CBF que se llama Beamformer "K-Omega". Diagrama K-Omega Beamformer

Aquí hay un diagrama para reforzar la idea de que es posible un formador de haz pasivo.

Concepto Beamformer

Me doy cuenta de que estos son un poco aleatorios, pero espero que puedas seguir la lógica de lo anterior. Veré si puedo encontrar un mejor diagrama que muestre más claramente lo que está sucediendo. Para ser claros, las ventanas mencionadas anteriormente son ventanas de tipo Hamming / Hanning, y este proceso básicamente está devolviendo una matriz de 2-d donde la frecuencia temporal está en el eje xy una variable espacial especial está en el eje y. Esta variable especial facilita las matemáticas, y es un proceso de un solo paso para convertir la variable espacial especial y la frecuencia temporal en un ángulo de llegada.

Las líneas verdes a continuación son líneas de ángulos constantes. Líneas de ángulo de viga

Tenga en cuenta que todo esto es para CBF (formadores de haz convencionales) y lo anterior cubre toda la frecuencia espacial y temporal (dentro de los límites de Nyquist.
Algunas técnicas comunes de ABF son:

MPDR - Minimum Power Distortionless Rejection BF (Described by Van Trees)
DMR - Dominant Mode Rejection BF (Abraham and Owsley)
R-DMR - Robust Dominant Mode Rejection BF (Cox and Pitre)
EBAE - DMR BF with Eigenvector Beam Association and Excision (Kogon)

En lugar de utilizar una FFT espacial como operación de filtrado espacial, estas técnicas generalmente implican construir una matriz de autocorrelación espacial actualizada de la señal entrante, y luego usar esa matriz o vectores propios de esa matriz para influir adaptativamente en el filtro espacial.

Actualización para @Mohammad: a continuación se muestra la lista de textos de formación de haces que recibí de mi profesor:

  • Van Veen, BD; Buckley, KM; , "Beamforming: un enfoque versátil para el filtrado espacial", ASSP Magazine, IEEE, vol.5, no.2, pp.4-24, abril de 1988

  • Haz de haz digital eficiente en el dominio de frecuencia Brian Maranda, J. Acoust. Soc. A.m. 86, 1813 (1989)

  • Procesamiento de señal de matriz por Don Johnson y Dan Dudgeon, Prentice Hall, 1993

  • Procesamiento de matriz óptima por Harry L. Van Trees, Wiley, 2002.

Además, después de buscar, esto parece muy interesante. Parece estar más interesado en el lado práctico / de implementación que en la teoría. No lo tengo pero probablemente compraré una copia:


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Gracias, por lo que un CBF es básicamente un filtro espacial, donde el usuario proporciona el ángulo que se combinará o anulará coherentemente, mientras que en un ABF, el algoritmo adaptativo encontrará un ángulo que maximiza la potencia, o algo así ¿que correcto?
Spacey

Gracias Dave - 1) ¿Dónde encontraste o hiciste esos diagramas? 2) Usted enumeró algunos acrónimos para los ABF, ¿puede indicar qué significan? 3) Por último, busqué en Amazon pero no pude encontrar ningún libro de formación de haces particularmente agradable, ¿hay alguno que pueda recomendar? En todo caso, la formación de haces parece estar dispersa en los libros de filtros adaptativos generales. ¡¡Gracias!!
Spacey

Tomé una clase sobre formación de haces de un muy buen maestro. Esos diagramas y diagramas son de documentos que escribí para esa clase. Utilizamos el procesamiento de matriz óptima de Van Trees, aunque no puedo recomendarlo, ya que casi nunca lo usé. Las notas del profesor fueron / son increíbles, pero no se me permite redistribuirlas.
Dave C

Es una pena las notas. : - / ¿Puede ampliar los acrónimos que mencionó, por favor? Gracias.
Spacey

Estoy de acuerdo con las notas. Si encuentro un buen libro de procesamiento de matriz, lo publicaré en mi respuesta. Entiendo que Van Trees es una buena referencia, pero no es buena para aprender.
Dave C
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