In order to detect the precise port/starboard direction of arrival of target signal in real noisy ocean environments, Inverse beamforming (IBF) algorithm is surveyed theoretically and the detection performances of IBF are analyzed with simulations. Cardioid Inverse beamforming algorithm was proposed for port/starboard discrimination and the performance was studied with simulations. It is shown that IBF has a 3dB array gain advantage over Conventional beamforming (CBF) under ideal conditions. This 3 dB advantage is proven theoretically and illustrated with simulations. The fact that the IBF beamwidth is narrower than the CBF beamwidth by a factor of 0.68 proves the performance of defection and spatial resolution improvement. Comparing the simulation results of Cardioid Inverse beamforming and Conventional Cardioid beamforming, it is shown that Cardioid Inverse beamformer has enhanced performance in minimum detection level, detection accuracy and resolution. Due to the results of moving target bearing detection test in endfire, it is shown that Cardioid Inverse beamformer has better performance, comparing the Conventional Cardioid beamformer.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.10
no.5
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pp.786-795
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1999
To detect the precise of arrival of target signal in real ocean environments, Inverse beamformnig(IBF) solutions to the Inverse beamforming integral equation are surveyed theoretically and the performance properties of the IBF are analyzed with simulations. IBF-Cardioid beamforming algorithm is proposed for port/starboard discrimination and the performance gains are studied with simulations. It is shown that IBF has a 3 dB array noise gain advantage over CBF under ideal conditions. This 3 dB array noise gain advantage is proven by theocratical studies and simulations. This array noise gain advantage leads to a minimum detectable level advantage for IBF output compared with CBF output. The fact that the IBF beamwidth is narrower than the CBF beamwidth by a factor of 0.68 proves the performance of detection and spatial resolution improvement. Comparing the simulation results of IBF-Cardioid beamforming and Conventional Cardioid beamforming, it is shown that IBF-Cardioid beamformer have performance enhancement in minimum detection level, detection accuracy and resolution.
Kang Hong-Goo;Hwang Youngsoo;Youn Dae-Hee;Han Chul-Hee
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.25
no.1
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pp.30-35
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2006
In this paper. we Propose a frequency domain beamforming algorithm composed of inverse-filtering stages followed by a MVDR (Minimum-Variance Distortionless Response) beamformer or a GSC (Generalized Sidelobe Canceller). The proposed method is shown to require less complexity than the conventional RTF-MVDR and TF-GSC. respectively, and it is shown that the Proposed method is equivalent to the conventional RTF-MVDR and TF-GSC in optimum solution. In order to evaluate the performance of the Proposed method. speech recognition experiments are performed using the speech database recorded in a car. The Proposed method shows equal or slightly degraded Performance comparing to the conventional methods in terms of the speech recognition rate.
In this paper, a target signal detection method using multiple signal classification (MUSIC) algorithm is proposed. The MUSIC algorithm is a subspace-based direction of arrival (DOA) estimation method. Using the inverse of the eigenvalue-weighted eigen spectra, the algorithm detects the DOAs of multiple sources. To apply the algorithm in target signal detection for GSC-based beamforming, we utilize its spectral response for the DOA of the target source in noisy conditions. The performance of the proposed target signal detection method is compared with those of the normalized cross-correlation (NCC), the fixed beamforming, and the power ratio method. Experimental results show that the proposed algorithm significantly outperforms the conventional ones in receiver operating characteristics (ROC) curves.
Beamspace transform algorithm transforms spatial-domain data - such as x, y, z dimension - into incidence-angle-domain data, which is called beamspace-domain data. The beamspace transform method is generally used in source localization and tracking, and adaptive beamforming problem. When the beamspace transform method is used in multichannel audio source separation, the inverse beamspace transform is also important because the source image have to be reconstructed. This paper studies the beamspace transform and inverse transform algorithms for multichannel audio source separation system, especially for the beamspace-domain multichannel NMF algorithm.
The focused MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) can be applied for source localization in near field. However, if the number of sensors are increased, it requires a large amount of calculation to obtain the inverse of the covariance matrix. In this paper we propose a focused MVDR method using that beam space is formed from output of far field beamformer at the subarray. The performances of the proposed method was evaluated by simulation. As a result of simulation, the proposed method has the higher spatial resolution performance then the conventional delay-and-sum beamformer.
This paper proposes a new beamforming algorithm for acoustic measurement by using the nested linear array. In this algorithm, the weighting is optimized by minimizing the LMS error with the initial value obtained by FIR filter design algorithm. The optimization process is applied to each sub-band, which is divided from the octave band, to produce the uniform directivity index. For the optimization pseudo inverse matrix is used for the transfer matrix. As the simulation results, it is found that the proposed algorithm can get the desired beam pattern and unform directivity index so as to be used efficiently for the acoustic measurement by using a nested linear array.
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.8
no.4
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pp.115-120
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2012
In multi-user multi-input multi-output (MU-MIMO) system, zero forcing beamforming (ZFB) is regarded as a realistic solution for transmitting scheme due to its low complexity and simple structure. However, ZFB shows a significant performance degradation when channel matrix has large condition number. In this case, the largest singular value of the channel inversion matrix has a dominant effect on transmit power. In this paper, we propose a perturbation method for reducing an effect of the dominant singular value. In the proposed algorithm, channel inverse matrix is first decomposed by SVD for the transmit signal to be expressed as a combination of singular vectors. Then, the transmit signal is perturbed to reduce the coefficient of the singular vector corresponding to the largest singular value. When a number of transmit antennas is 4, the simulation results of this paper shows that the proposed method shows 8dB performance enhancement at 10-3 uncoded bit error rate (BER) compared with conventional ZFB. Also, the simulation results show that the proposed method provides a comparable performance to Tomlinson-Harashima Precoding (THP) with much lower complexity.
L.S. Praveen;Govind R. Kadambi;S. Malathi;Preetham Shankpal
Ocean Systems Engineering
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v.13
no.2
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pp.195-224
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2023
This paper proposes a method for the acoustic imaging wherein the traditional requirement of the relative movement between the transmitter and target is overcome. This is facilitated through the beamforming acoustic array in the transmitter, in which the target is illuminated by the array at various azimuth and elevation angles without the physical movement of the acoustic array. The concept of beam steering of the acoustic array facilitates the formation of the beam at desired angular positions of azimuth and elevation angles. This paper substantiates that the combination of illumination of the target from different azimuth and elevation angles with respect to the transmitter (through the beam steering of beam forming acoustic array) and the beam steering at multiple frequencies (through SF) results in enhanced reconstruction of images of the target in the underwater scenario. This paper also demonstrates the possibility of reconstruction of the image of a target in underwater without invoking the traditional algorithms of Digital Image Processing (DIP). This paper comprehensively and succinctly presents all the empirical formulae required for modelling the acoustic medium and the target to facilitate the reader with a comprehensive summary document incorporating the various parameters of multi-disciplinary nature.
Kim, Seong-Min;Kang, Dong-Hoon;Lee, Yong-Wook;Nah, Sun-Phil;Oh, Wang-Rok
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.48
no.5
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pp.96-101
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2011
It is well known that the Capon algorithm offers better resolution compared to that of the FM (Fourier method) algorithm by minimizing the total output power while maintaining a constant gain in the look direction. Unfortunately, the DoA (Direction of Arrival) estimation performance of the Capon algorithm is drastically degraded when the SNR of received signal is low and thus, it cannot distinguish among signal sources which have similar incidence angles. In this paper, we propose a novel scheme enhancing the resolution of the Capon algorithm by ing all rows except the first row of an inverse covariance matrix.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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