INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica IRA – Istituto di Radioastronomia IRA – Istituto di Radioastronomia ALGORITMI DI BEAMFORMING PER ALGORITMI DI BEAMFORMING PER RADIOASTRONOMIA RADIOASTRONOMIA GIOVANNI NALDI - Medichat 29 Gennaio 2008
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INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica IRA – Istituto di Radioastronomia ALGORITMI DI BEAMFORMING PER RADIOASTRONOMIA GIOVANNI NALDI - Medichat 29 Gennaio.
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IRA – Istituto di RadioastronomiaIRA – Istituto di RadioastronomiaIRA – Istituto di RadioastronomiaIRA – Istituto di Radioastronomia
ALGORITMI DI BEAMFORMING PER ALGORITMI DI BEAMFORMING PER RADIOASTRONOMIARADIOASTRONOMIA
• in modo da minimizzare la varianza del segnale in uscita sotto certi vincoli della risposta
• passando nel dominio della frequenza
Adattatività continua i coefficienti vengono aggiornati ad ogni passo di campionamento
Maggiore controllo sul beampattern
Efficace anche in presenza di segnali a larga banda
Medichat 29 Gennaio 2008Giovanni Naldi Algoritmi di Beamforming per Radio Astronomia
Risultati delle Simulazioni
SIMULAZIONI IN AMBIENTE STATICO(Interferenti in posizioni fisse)
NUMERO DI SENSORI 8TIPO DI SENSORE IDEALE
SPAZIATURA TRA I SENSORI
λ/2 @ f0
DOA SEGNALE DESIDERATO
+20°
DOA INTERFERENZE -50° -10° +5° +50°
• Risposta molto vicina a quella
dell’MVDR
• Zeri più profondi
• Elevato carico computazionale
Medichat 29 Gennaio 2008Giovanni Naldi Algoritmi di Beamforming per Radio Astronomia
Risultati delle Simulazioni
SIMULAZIONI IN AMBIENTE DINAMICO(Interferenti in movimento)
Simulazioni effettuate ancora in ambiente MATLAB
(con modello Simulink)
Algoritmo non converge alla soluzione statisticamente ottima
NON ADATTO AD UN USO IN CAMPO RADIO ASTRONOMICO
Medichat 29 Gennaio 2008Giovanni Naldi Algoritmi di Beamforming per Radio Astronomia
Analisi della Matrice di Covarianza
Analisi SVD di R R = U UH
• U : matrice le cui colonne sono gli autovettori di R
• : matrice diagonale che ne contiene gli autovalori
R di natura spaziale, non temporale
Autovettori riordinati in funzione degli autovalori
Corrispondenza tra autovalori (autovettori) dominanti e RFIs • Autovalori maggiori ↔ RFIs di intensità maggiore
Si possono stimare le DOAs delle RFIsSi possono stimare le DOAs delle RFIs
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Esempio di RFI DetectionDOA RFI 0° -20° +40° -40°
Ampiezze RFI [V] 2 5 3 4
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Filtraggio a proiezione spaziale
• N = 32
• 3 RFI
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RFI Mitigation
Insieme di tecniche di elaborazione dei segnali per la soppressione
delle RFI
Il BEAMFORMING fa parte di queste tecnicheIl BEAMFORMING fa parte di queste tecniche
Principali metodi utilizzati: metodi nel tempo metodi nella frequenza metodi nello spazio metodi basati su stima parametrica dell’RFI metodi a post-correlazione metodi di rimozione adattativa delle RFI mediante canali di riferimento es. Multiple Sidelobe Canceller
Non esiste un metodo universale per la mitigazione delle RFI
Medichat 29 Gennaio 2008Giovanni Naldi Algoritmi di Beamforming per Radio Astronomia
Multiple Sidelobe Canceller (MSC)
OBIETTIVO: scegliere i coefficienti wa in modotale da cancellare la componenteinterferente dal canale principale
L’MSC è molto comodo nelle applicazioni dove il segnale desiderato è molto debole (Radio-Astronomia) Può portare ad una parziale cancellazione anche del segnale desiderato
Medichat 29 Gennaio 2008Giovanni Naldi Algoritmi di Beamforming per Radio Astronomia
Multiple Sidelobe Canceller (MSC)
ANTENNA AUSILIARIAANTENNA AUSILIARIA
BANCO SPERIMENTALEBANCO SPERIMENTALE
ADC e DDCADC e DDC
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Risultati Sperimentali…• RFI sintetizzata a 409MHz • RFI digitale a 419MHz
Spettro originale
Spettro filtrato
Spettro originale
Spettro filtrato
Medichat 29 Gennaio 2008Giovanni Naldi Algoritmi di Beamforming per Radio Astronomia
Risultati Sperimentali• RFI di telemetria a 402MHz • Pallone sonda meteo a 406MHz