Beamforming (original) (raw)
Beamforming (engl., wörtlich "Strahl-Formung") ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung von Quellen in Wellenfeldern (z. B. Schallfeldern). Entsprechende Vorrichtungen werden auch akustische Kamera, Mikrofonarray oder akustische Antenne genannt. Zur Verwendung bei Antennen s. u.
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| dbo:abstract | La conformació de feixos (en anglès beamforming) (Haykin 1999) és una forma espacial de filtratge i és usada per distingir entre les propietats espacials d'un senyal objectiu i el soroll de fons. El dispositiu utilitzat per a fer-ho és anomenat conformador de feixos (beamformer). La tasca de conformar fas és compatible amb l'ús d'una xarxa neuronal, de la qual s'han obtingut proves rellevants dels estudis de físic acústica a les respostes auditives de l'ésser humà i dels estudis del mapeig de característiques en les capes corticals dels sistemes auditius d'eco-localització dels ratpenats. L'eco-localització dels ratpenats lumina l'entorn circumdant emetent senyals de sonar de freqüència modulada de curta durada i després utilitza el seu sistema auditiu per enfocar la seva atenció en la seva presa. Les orelles subministren al ratpenat alguna forma de filtratge espacial, interferometria per ser precisos, la qual és després aprofitada pel sistema auditiu per produir selectivitat de l'atenció. La conformació de feixos és comunament usada en sistemes de sonar i radar on la tasca primària és detectar i seguir rastre d'un objectiu d'interès en la presència combinada d'un receptor de soroll i els senyals d'interferència (Jammers). Aquesta activitat es complica per dos factors: * El senyal objectiu s'origina d'una adreça desconeguda. * No hi ha informació a priori disponible dels senyals d'interferència. Una manera de tractar amb situacions d'aquesta classe és usar un reixat de lòbul lateral generalitzada com es mostra a la figura. El sistema consisteix dels següents components: * Un acord d'elements d'antena, que subministra un mitjà per mostrejar els senyals observats en punts discrets de l'espai. * Un combinacions lineals definit per un conjunt de pesos fixos, la sortida de la qual és la resposta requerida. Aquest combinacions lineals actua com un filtre espacial, caracteritzat per un patró de radiació, és a dir, un diagrama polar de l'amplitud de la sortida de l'antena versus l'angle d'incidència d'un senyal entrant. El lòbul principal d'aquest patró de radiació és apuntat a través d'una adreça prescrita, per a la qual la cancel es restringeix a produir una resposta sense distorsió. La sortida del combinat lineal, denotada per d (n), subministra una resposta desitjada al formador de feixos. * Una matriu de bloqueig de senyal Ca, la funció és cancel lar la interferència que s'escapa del lòbul lateral del patró de radiació del filtre espacial representant el combinador lineal. * Una xarxa neuronal de paràmetres ajustables, dissenyada per a acomodar variacions estadístiques en els senyals d'interferència. L'ajustament dels paràmetres lliures de la xarxa neuronal són realitzats per un algorisme d'aprenentatge per correcció d'error que opera sobre el senyal d'error e (n), definida com la diferència entre la sortida del combinat lineal d (n) i la sortida actual i (n) de la xarxa neuronal. Així la cancel opera sota la supervisió del combinat lineal que assumeix el paper del "professor". Com passa amb l'aprenentatge supervisat ordinari, noti's que el combinat lineal està fora del bucle de retroalimentació que actua sobre la xarxa neuronal. Un conformador de feixos que utilitza una xarxa neuronal per aprendre és anomenat un formador de feixos neuronal o neuro-formador de feixos. Aquesta classe de màquina d'aprenentatge ve sota el títol general de neurocomputadoras d'atenció (attentional neurocomputers). (ca) Beamforming or spatial filtering is a signal processing technique used in sensor arrays for directional signal transmission or reception. This is achieved by combining elements in an antenna array in such a way that signals at particular angles experience constructive interference while others experience destructive interference. Beamforming can be used at both the transmitting and receiving ends in order to achieve spatial selectivity. The improvement compared with omnidirectional reception/transmission is known as the directivity of the array. Beamforming can be used for radio or sound waves. It has found numerous applications in radar, sonar, seismology, wireless communications, radio astronomy, acoustics and biomedicine. Adaptive beamforming is used to detect and estimate the signal of interest at the output of a sensor array by means of optimal (e.g. least-squares) spatial filtering and interference rejection. (en) Beamforming (engl., wörtlich "Strahl-Formung") ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung von Quellen in Wellenfeldern (z. B. Schallfeldern). Entsprechende Vorrichtungen werden auch akustische Kamera, Mikrofonarray oder akustische Antenne genannt. Zur Verwendung bei Antennen s. u. (de) La conformación de haces (en inglés beamforming) es una forma espacial de filtrado y es usada para distinguir entre las propiedades espaciales de una señal objetivo y el ruido de fondo. El dispositivo usado para hacerlo es llamado conformador de haces.La tarea de conformar haces es compatible con el uso de una red neuronal, de la cual se han obtenido evidencias relevantes de los estudios de física-acústica a las respuestas auditivas del ser humano y de los estudios del mapeo de características en las capas corticales de los sistemas auditivos de ecolocalización de los murciélagos. La ecolocalización de los murciélagos ilumina el entorno circundante emitiendo señales de sonar de frecuencia modulada de corta duración y luego usa su sistema auditivo para enfocar su atención en su presa. Los oídos suministran al murciélago alguna forma de filtrado espacial, interferometría para ser precisos, la cual es luego aprovechada por el sistema auditivo para producir selectividad de la atención.La conformación de haces es comúnmente usada en sistemas de sonar y radar donde la tarea primaria es detectar y seguir rastro de un objetivo de interés en la presencia combinada de un receptor de ruido y las señales de interferencia. Esta actividad se complica por dos factores: * La señal objetivo se origina de una dirección desconocida. * No existe información a priori disponible de las señales de interferencia. Una forma de lidiar con situaciones de esta clase es usar una canceladora de lóbulo lateral generalizada como se muestra en la figura. El sistema consiste de los siguientes componentes: * Un arreglo de elementos de antena, el cual suministra un medio para muestrear las señales observadas en puntos discretos del espacio. * Un combinador lineal definido por un conjunto de pesos fijos, la salida de la cual es la respuesta requerida. Este combinador lineal actúa como un filtro espacial, caracterizado por un patrón de radiación, es decir, un diagrama polar de la amplitud de la salida de la antena versus el ángulo de incidencia de una señal entrante. El lóbulo principal de este patrón de radiación es apuntado a través de una dirección prescrita, para la cual la canceladora se restringa a producir una respuesta sin distorsión. La salida del combinador lineal, denotada por d(n), suministra una respuesta deseada al formador de haces. * Una matriz de bloqueo de señal Ca, cuya función es cancelar la interferencia que escapa del lóbulo lateral del patrón de radiación del filtro espacial representando el combinador lineal. * Una red neuronal de parámetros ajustables, diseñada para acomodar variaciones estadísticas en las señales de interferencia. El ajuste de los parámetros libres de la red neuronal son realizados por un algoritmo de aprendizaje por corrección de error que opera sobre la señal de error e(n), definida como la diferencia entre la salida del combinador lineal d(n) y la salida actual y(n) de la red neuronal. Así la canceladora opera bajo la supervisión del combinador lineal que asume el papel del profesor. Como ocurre con el aprendizaje supervisado ordinario, nótese que el combinador lineal está afuera del bucle de retroalimentación que actúa sobre la red neuronal. Un conformador de haces que usa una red neuronal para aprender es llamado un formador de haces neuronal o un neuro-formador de haces. Esta clase de máquina de aprendizaje viene bajo el título general de neurocomputadoras de atención (attentional neurocomputers). (es) Le Beamforming aussi appelé filtrage spatial, formation de faisceaux ou formation de voies est une technique de traitement du signal utilisée dans les réseaux d'antennes et de capteurs pour l'émission ou la réception directionnelle de signaux. Ceci est réalisé en combinant les éléments d'un réseau d'antennes à commande de phase de telle façon que dans des directions particulières, les signaux interfèrent de façon constructive tandis que dans d'autres directions les interférences soient destructives. Le beamforming peut être utilisé du côté émetteur ou du côté récepteur pour obtenir une sélectivité spatiale. L'amélioration, comparée à l'émission/réception d'une antenne isotrope(omnidirectionnelle), s'appelle le gain (ou perte) d'émission/réception. Remarque: ci-dessous les termes anglais « beamformer/transmit beamformer » et « beamformee/receive beamformer » ont été traduits par « modeleur de faisceau » et « récepteur de beamforming ». Le beamforming peut s'utiliser avec les ondes radio ou sonores. Il a de nombreuses applications dans les techniques de radar, sonar, sismologie, transmission sans fil, radioastronomie, acoustique, et la biomédecine. Le beamforming adaptatif est utilisé pour détecter et évaluer le signal utile à la sortie d'un réseau de capteurs, au moyen du filtrage spatial optimal (c'est-à-dire de moindres carrés) et de la réjection d'interférence. Pour les techniques d'imagerie acoustique, le beamforming constitue une méthode de traitement du signal élémentaire et très répandue. (fr) ビームフォーミング（beamforming）とは所定の方向に波（電波、音波など）の指向性を高める技術。 (ja) 무선통신에서 빔포밍(영어: beamforming 또는 spatial filtering)은 스마트 안테나(smart antenna)의 한 방식으로 안테나의 빔을 특정한 단말기(수신기기)에 집중시키는 기술이다. 스마트 안테나(smart antenna)는 효율성을 높이기 위해 다수의 안테나를 이용해 구현될 수 있다. 다수의 안테나를 송신기와 수신기 모두에 구현한 경우를 MIMO라고 한다. 일반적으로 빔포밍은 무대 위의 배우에게 스포트라이트(spotlight)로 불 빛을 비추는 것과 같은 효과를 의미한다. 빛은 전파들 중에서 주파수가 높은 신호에 해당한다. 전파는 주파수가 높을 수록 직진성이 강해서 빛처럼 주파수대가 높은 신호는 한 방향으로 몰아서 보내지 않으면 신호 전송에 많은 에너지가 소모된다. (ko) Kształtowanie wiązki – technika przetwarzania sygnału wykorzystywana w macierzach sensorowych (np. szykach antenowych) do kierunkowej transmisji oraz odbioru sygnału. Efekt jest uzyskiwany poprzez ułożenie elementów promieniujących w pewien szyk w taki sposób, że sygnały pod pewnymi kątami wzmacniają się, a pod innymi wytłumiają. Kształtowanie wiązki może być wykorzystywane zarówno po stronie nadawczej, jak i odbiorczej w celu osiągnięcia selektywności przestrzennej. Poprawa w porównaniu z odbiorem/nadawaniem dookolnym jest rozumiana jako zysk (lub strata). Kształtowanie wiązki może być wykorzystywane dla fal radiowych, jak i dźwiękowych. Znalazło wiele zastosowań w radarach, sonarach, sejsmologii, komunikacji bezprzewodowej, radioastronomii, mowie, akustyce oraz biomedycynie. Kształtowanie adaptacyjne jest wykorzystywane do wykrywania i oceny badanego sygnału na wyjściu macierzy sensorowej za pomocą przestrzennego filtrowania danych adaptacyjnych oraz eliminacji zakłóceń. (pl) Фазированной антенной решёткой называют антенную решётку (множество излучателей, размещённых определённым образом в пространстве), фазой токов (поля) в каждом из элементов которой можно управлять. (ru) 波束赋形（Beamforming）又叫波束成型、空域滤波，是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。 波束赋形技术通过调整相位阵列的基本单元的参数，使得某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉。波束赋形既可以用于信号发射端，又可以用于信号接收端。 (zh) BeamForming, або Transmit BeamForming (TxBF) — технологія формування діаграми спрямованості антенної решітки, що базується на ефекті інтерференції хвиль, коли дві чи більше хвилі накладаються одна на одну, внаслідок чого в певних місцях спостерігається підсилення результуючої хвилі, а в інших місцях — її послаблення. Ефективно реалізується в цифрових антенних решітках за допомогою вагової обробки сигналів. (uk) |
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