A unified approach to coherent source decorrelation by autocorrelation matrix smoothing
Richard J. Kozicka, Saleem A. Kassamb · Signal Processing · 1995
A wide variety of techniques have been developed to deal with coherent signals at a sensor array. Many of these techniques have the structure of a pre-processor followed by a standard adaptive beamforming or angle of arrival estimation algorithm. The pre-processor is designed to reduce the cross-correlations between the arriving signals. A general decorrelation technique of this type called autocorrelation matrix smoothing (AMS) is described in this paper. The processing in AMS consists of a two-dimensional linear filtering operation on the correlation matrix of the array measurements. A number of the previously proposed decorrelation techniques can be interpreted as special cases of AMS, corresponding to different choices for the mask used to filter the correlation matrix. Although the previous methods were not originally formulated in terms of AMS, the unified interpretation points out relations between the techniques and suggests improved techniques. This paper summarizes the basic properties of AMS, explains the unified interpretation of previous decorrelation methods, and describes some extensions for improved decorrelation. Eine groβe Vielfalt von Verfahren wurden zur Behandlung kohärenter Signale in einer Sensorgruppe entwickelt. Viele dieser Verfahren besitzen die Struktur einer Vorverarbeitungsstufe, auf die ein Standardalgorithmus zu adaptiven Keulenformung oder zur Schätzung des Einfallswinkels folgt. Die Vorverarbeitungsstufe wird ausgelegt, um die Kreuzkorrelationen zwischen den einfallenden Signalen zu verringern. In diesem Aufsatz wird ein deratiges allgemeines Dekorrelationsverfahren beschrieben, das als Glättung der Autokorrelationsmatrix (autocorrelation matrix smoothing, AMS) bezeichnet wird. Die Verarbeitung bei AMS besteht in einer zweidimensionalen linearen Filterung, angewendet auf die Korrelationsmatrix der Gruppe von Meβsignalen. Eine Anzahl früher vorgeschlagener Dekorrelationsverfahren können als Spezialfälle von AMS interpretiert werden, die einer unterschiedlichen Auswahl der Maske zur Filterung der Korrelationsmatrix entsprechen. Obwohl die früheren Methoden ursprünglich nicht im Rahmen von AMS formuliert wurden, zeigt die vereinheitlichte Interpretation Beziehungen zwischen den Verfahren auf und liefert Hinweise auf verbesserte Verfahren. Dieser Aufsatz faβt die grundlegenden Eigenschaften von AMS zusammen, erklärt die vereinheitlichte Interpretation früherer Dekorrelationsmethoden und beschreibt einige Erweiterungen für eine verbesserte Dekorrelation. Une grande variété de techniques a été développée pour le traitement de signaux cohérents par un réseau de capteurs. Beaucoup de ces techniques ont la structure d'un pré-processeur suivi d'un algorithme standard de formatage de voie ou d'estimation d'angle d'arrivée. Le pré-processeur est conçu pour réduire les intercorrélations entre les signaux arrivants. Une technique générale de décorrélation de ce type, appelée adoucissement de la matrice d'autocorrélation (AMS) est décrite dans cet article. Le traitement AMS consiste en une opération de filtrage linéaire bi-dimensionnel sur la matrice de corrélation des mesures sur le réseau. Un certain nombre de techniques de décorrélation déjà proposées peuvent être interprétées comme des cas spéciaux d'AMS, correspondant à différents choix du masque utilisé pour filtrer la matrice de corrélation. Bien que ces méthodes n'aient pas été formulées originellement en termes d'AMS, l'interprétation unifiée met en lumière les relations entre les techniques et suggère des techniques améliorées. Cet article résume les propriétés de base de l'AMS, explique l'interprétation unifiée des méthodes de corrélation déjà existantes, et décrit certaines extensions à des fins d'amélioration de la décorrélation.