Consider a microphone array, such as those present in Amazon Echos, conference phones, or self-driving cars. One of the goals of these arrays is to decode the angles in which acoustic signals arrive at them. This paper considers the problem of estimating K angle of arrivals (AoA), i.e., the direct path's AoA and the AoA of subsequent echoes. Significant progress has been made on this problem, however, solutions remain elusive when the source signal is unknown (such as human voice) and the channel is strongly correlated (such as in multipath settings). Today's algorithms reliably estimate the direct-path-AoA, but the subsequent AoAs diverge in noisy real-world conditions. We design SubAoA, an algorithm that improves on the current body of work. Our core idea models signal in a new AoA sub-space, and employs a cancellation approach that successively cancels each AoA to decode the next. We explain the behavior and complexity of the algorithm from the first principles, simulate the performance across a range of parameters, and present results from real-world experiments. Comparison against multiple existing algorithms like GCC-PHAT, MUSIC, and VoLoc shows increasing gains for the latter AoAs, while our computation complexity allows real-time operation. We believe progress in multi-AoA estimation is a fundamental building block to various acoustic and RF applications, including human or vehicle localization, multi-user separation, and even (blind) channel estimation.


翻译:考虑一个麦克风阵列,比如亚马逊回声、会议电话或自动驾驶汽车中的麦克风阵列。这些阵列的目标之一是解码声频信号到达的角度。本文考虑估计K抵达角度(AoA)的问题,即直接路径AoA和随后回声的AoA。但在此问题上已取得重大进展,当源信号未知(如人的声音)和频道密切相关(如多路设置)时,解决方案仍然难以找到。今天的算法可靠地估计直接路径AoAoA,但随后的AoA在混乱的现实世界条件下出现的差异。我们设计了SOOA,这是一种改进当前工作的算法。我们的核心思想模型在新的AoA子空间发出信号,并采用取消方法,相继取消每个AoAoA的信号(如人的声音)来解码。我们解释了第一个原则的算法的行为和复杂性,模拟了各种参数的计算,甚至模拟了数字AAA的计算过程,以及当前在现实世界条件下出现的AA-A-A的计算结果。我们设计SIC-A-A(包括实际-A-MA-AL的计算)的多重算法实验显示了多重的多重分析结果。

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