실험 기반 무격자 압축 빔형성 성능 분석 (Analysis on performance of grid-free compressive beamforming based on experiment)

서지정보

· 발행기관 : 한국음향학회
· 수록지 정보 : 한국음향학회지 / 39권 / 3호 / 179 ~ 190페이지
· 저자명 : 신명인, 조영빈, 추영민, 이근화, 홍정표, 김성일, 홍우영

초록

본 논문에서는 일반 빔형성, 적응 빔형성, 압축센싱을 이용하여 도래각을 추정한다. 이때, 적응 빔형성으로 Minimum Variance Distortionless Response(MVDR)과 Multiple Signal Classification(MUSIC)을 사용하였고, 압축 빔형성(compressive sensing beamforming)을 위해 무격자 압축센싱(grid-free compressive sensing)을 적용하 였다. 앞서 언급한 각 기법들의 이론적 배경 및 한계점을 소개하고 모의실험 및 실제 실험을 통해 각 기법의 성능을 비교 하였다. 실제 실험은 반사 신호가 존재하는 환경에서 수행하였으며, 2대의 스피커를 통해 음원을 송신하고 8대의 마이 크로폰을 사용한 선배열을 통해 데이터를 수신하였다. 모의실험 및 실제 실험 결과를 통해 상관신호가 존재하지 않을 때, 적응 빔형성과 무격자 압축 빔형성이 일반 빔형성보다 고해상도의 결과를 보임을 확인하였다. 반면, 반사 신호가 존재하는 환경에서 적응 빔형성의 성능이 저하되지만, 무격자 압축 빔형성의 경우 반사 신호의 영향을 받지 않고 일반 빔형성의 분해능이 개선됨을 확인하였다.

영어초록

In this paper, we estimated the Direction of Arrival (DOA) using Conventional BeamForming (CBF), adaptive beamforming and compressive beamforming. Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) and Multiple Signal Classification (MUSIC) are used as the adaptive beamforming, and grid-free compressive sensing is applied for the compressive sensing beamforming. Theoretical background and limitations of each technique are introduced, and the performance of each technique is compared through simulation and real experiments. The real experiments are conducted in the presence of reflected signal, transmitting a sound using two speakers and receiving acoustic data through a linear array consisting of eight microphones. Simulation and experimental results show that the adaptive beamforming and the grid-free compressive beamforming have a higher resolution than conventional beamforming when there are uncorrelated signals. On the other hand, the performance of the adaptive beamforming is degraded by the reflected signals whereas the grid-free compressive beamforming still improves the conventional beamforming resolution regardless of reflected signal presence.

참고자료

· 없음