Dirección de llegada

En el procesamiento de señales , la dirección de llegada ( DOA ) denota la dirección desde la cual una onda propagante llega a un punto, donde generalmente se ubica un conjunto de sensores. Este conjunto de sensores forma lo que se denomina un arreglo de sensores . A menudo se utiliza la técnica de formación de haces, que consiste en estimar la señal desde una dirección determinada. ^[¹^]^[²^] Diversos problemas de ingeniería abordados en la literatura relacionada son:

Encuentra la dirección relativa al arreglo donde se encuentra la fuente de sonido.
La dirección de las diferentes fuentes de sonido a tu alrededor también la localizas tú mismo mediante un proceso similar a los utilizados por los algoritmos de la literatura.
Los radiotelescopios utilizan estas técnicas para observar una ubicación determinada en el cielo.
Recientemente, la formación de haces también se ha utilizado en aplicaciones de radiofrecuencia (RF), como la comunicación inalámbrica . En comparación con las técnicas de diversidad espacial , la formación de haces se prefiere en términos de complejidad. Por otro lado, la formación de haces en general tiene velocidades de datos mucho más bajas. En canales de acceso múltiple ( acceso múltiple por división de código (CDMA), acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), acceso múltiple por división de tiempo (TDMA)), la formación de haces es necesaria y suficiente.
Existen diversas técnicas para calcular la dirección de llegada, como el ángulo de llegada (AoA), la diferencia de tiempo de llegada (TDOA), la diferencia de frecuencia de llegada ( FDOA ) u otras técnicas asociadas similares.
Las limitaciones en la precisión de la estimación de la dirección de llegada de las señales en los conjuntos de antenas digitales están asociadas con el jitter del ADC y el DAC . ^{[ 3 ]}

Técnicas avanzadas y sofisticadas realizan una estimación conjunta de la dirección de llegada y el tiempo de llegada (ToA) para permitir una localización más precisa de un nodo. Esto también tiene la ventaja de localizar más objetivos con menos recursos de antena. De hecho, es bien sabido en la comunidad de procesamiento de arreglos que, en general, se pueden resolver objetivos mediante antenas. Cuando se emplea la estimación conjunta de ángulo y retardo (JADE ) ^[⁴^]^[⁵^] , se puede superar este límite. $P$ $N>P$

Métodos típicos de estimación de la dirección de llegada

Periodograma
MÚSICA
SAMV
Máxima probabilidad
ESPÍRITU
MÚSICA Raíz ^{[ 6 ]}
Ajuste de subespacio ponderado
Método de Estimación de Dirección (MODE)

Referencias

↑ Zhang, Qilin; Abeida, Habti; Xue, Ming; Rowe, William; Li, Jian (2012). "Implementación rápida de estimación iterativa dispersa basada en covarianza para localización de fuentes". The Journal of the Acoustical Society of America . 131 (2): 1249– 1259. Bibcode : 2012ASAJ..131.1249Z . doi : 10.1121/1.3672656 . PMID 22352499 .
↑ Abeida, Habti; Zhang, Qilin; Li, Jian; Merabtine, Nadjim (2013). "Enfoques iterativos basados en varianza mínima asintótica dispersa para el procesamiento de matrices". IEEE Transactions on Signal Processing . 61 (4). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 933– 944. arXiv : 1802.03070 . Bibcode : 2013ITSP...61..933A . doi : 10.1109/tsp.2012.2231676 . ISSN 1053-587X . S2CID 16276001 .
↑ M. Bondarenko y VI Slyusar. "Influencia de la fluctuación en el convertidor analógico-digital sobre la precisión de la localización de dirección mediante conjuntos de antenas digitales. // Radioelectronics and Communications Systems. - Volumen 54, Número 8, 2011.- Págs. 436 - 445.-" (PDF) . doi : 10.3103/S0735272711080061 .
↑ Vanderveen, Michaela C., Constantinos B. Papadias y Arogyaswami Paulraj. "Estimación conjunta de ángulo y retardo (JADE) para señales multitrayecto que llegan a un conjunto de antenas." IEEE Communications letters 1.1 (1997): 12-14.
↑ Ahmad Bazzi y Dirk Slock. «Estimación conjunta de ángulo y retardo (JADE) mediante relajación parcial». Conferencia Global IEEE de Procesamiento de Señales e Información (GlobalSIP) de 2019. IEEE, 2019.
↑ Barabell, Arthur. «Mejora del rendimiento de resolución de los algoritmos de localización de dirección basados en autoestructuras». ICASSP'83. Conferencia Internacional IEEE sobre Acústica, Habla y Procesamiento de Señales. Vol. 8. IEEE, 1983.

[ZA-1] Zhang, Qilin; Abeida, Habti; Xue, Ming; Rowe, William; Li, Jian (2012). "Implementación rápida de estimación iterativa dispersa basada en covarianza para localización de fuentes". The Journal of the Acoustical Society of America . 131 (2): 1249– 1259. Bibcode : 2012ASAJ..131.1249Z . doi : 10.1121/1.3672656 . PMID 22352499 .

[AbeidaZhang-2] Abeida, Habti; Zhang, Qilin; Li, Jian; Merabtine, Nadjim (2013). "Enfoques iterativos basados en varianza mínima asintótica dispersa para el procesamiento de matrices". IEEE Transactions on Signal Processing . 61 (4). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 933– 944. arXiv : 1802.03070 . Bibcode : 2013ITSP...61..933A . doi : 10.1109/tsp.2012.2231676 . ISSN 1053-587X . S2CID 16276001 .

[slyusarDoA-3] M. Bondarenko y VI Slyusar. "Influencia de la fluctuación en el convertidor analógico-digital sobre la precisión de la localización de dirección mediante conjuntos de antenas digitales. // Radioelectronics and Communications Systems. - Volumen 54, Número 8, 2011.- Págs. 436 - 445.-" (PDF) . doi : 10.3103/S0735272711080061 .

[4] Vanderveen, Michaela C., Constantinos B. Papadias y Arogyaswami Paulraj. "Estimación conjunta de ángulo y retardo (JADE) para señales multitrayecto que llegan a un conjunto de antenas." IEEE Communications letters 1.1 (1997): 12-14.

[5] Ahmad Bazzi y Dirk Slock. «Estimación conjunta de ángulo y retardo (JADE) mediante relajación parcial». Conferencia Global IEEE de Procesamiento de Señales e Información (GlobalSIP) de 2019. IEEE, 2019.

[6] Barabell, Arthur. «Mejora del rendimiento de resolución de los algoritmos de localización de dirección basados en autoestructuras». ICASSP'83. Conferencia Internacional IEEE sobre Acústica, Habla y Procesamiento de Señales. Vol. 8. IEEE, 1983.

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