24、麦克风阵列反向散射技术解析

麦克风阵列反向散射技术解析

1. 信号处理与音频解调

在麦克风阵列反向散射系统中，信号处理是关键环节。混合后的噪声记为 (n_1(t))，可使用截止频率低于 10 MHz 的低通滤波器去除高频成分，仅保留目标信号。经过处理后得到的函数 (F_3(t) = \frac{\sin(\varphi(t))}{2} + n_2(t))，其中 (n_2(t)) 是低通滤波后的噪声，在信噪比良好的情况下可忽略不计。此时 (F_3(t)) 有 -1 和 +1 两个不同的值。由于 (\varphi(t)) 仅在脉冲位置 (t_i) 处改变，通过观察 (F_3(t)) 的过渡边缘，就能提取脉冲位置信息。获取 PPM 或 DPPM 基带后，最后一步是解调音频轨道。PPM 或 DPPM 信号中的脉冲根据轮询顺序分配到多个轨道。对于 PPM 信号，需要同步信号来定位每个采样周期的起始位置。最终，解码后的音频样本被分配到相应的音频轨道，用于恢复空间声音。

2. 硬件定制

为了适应低功耗的 PPM 和 DPPM 调制以及反向散射反射，对模拟和数字电路进行了定制。
- 模拟调制电路
- 单稳态多谐振荡器 ：系统需要单稳态多谐振荡器组件，它能将脉冲宽度调制信号转换为脉冲位置调制信号。在模拟调制电路中，PPM 基带使用一个单稳态多谐振荡器，DPPM 基带使用多个。传统的单稳态多谐振荡器电路复杂且功耗大，这里简化了实现方式，有两种选择：
- 实现 I ：使用与非门、电阻和电容，在输入脉冲的负边缘后立即产生窄脉冲。
- 实现 II