一种噪声环境下的多维盲分离方法技术

技术编号:10478768 阅读:272 留言:0更新日期:2014-09-25 16:49
本发明专利技术属于信号处理技术领域,尤其涉及一种噪声环境下的多维盲分离方法。本发明专利技术公布了一种去噪FastIVA算法,能较好的适应噪声IVA模型。与传统的IVA算法不同,该算法采用伪白化处理并且在分离矩阵的更新公式中引入了噪声项,从而实现了噪声环境下的多维盲分离。仿真验证了去噪FastIVA算法相对传统的FastIVA算法能在较宽的信噪比范围内达到很好的分离效果,并且只要采样数足够多,去噪FastIVA算法在较低信噪比(-10dB)情况下仍能达到较好的分离效果,而这是传统的FastIVA算法无法达到的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信号处理
,尤其涉及。
技术介绍
在功能磁共振信号处理或者频域中解决卷积混合的时候,经常需要同时解决多组 信号盲分离的问题。然而,传统的独立分量分析(Independent Component Analysis, ICA) 的方法来对每一组进行盲分离会产生多个组之间恢复出来的信号顺序不一致的问题。独立 向量分析(Independent Vector Analysis, IVA)作为一种解决多维盲分离的方法,是ICA从 单变量成分到多变量成分的一种扩展。IVA利用了多变量信号之间的统计独立性和每个多 变量信号内部的统计相关性,已经在解决多维盲分离的排列问题中有所应用。然而,传统的 IVA算法均是基于理想无噪声的模型而提出的,在实际有噪声的环境下这些算法不能准确 的对接收数据进行白化,并且在后续的固定点迭代过程中也没有考虑到噪声的影响,因而 性能会非常差。迄今没有人提出过噪声模型下的IVA算法,所以,结合噪声背景下的IVA模 型,提出一种有效地分离算法显得尤为重要。 IVA在本质上就是多维独立分量分析,但是它解决了不同组ICA分离后的信号顺 序不一致的问题。 噪声背景下的IVA模型为:

【技术保护点】
一种噪声环境下的多维盲分离方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对系统参数进行初始化;S2、对每组接收数据进行伪白化处理,得到每一组的噪声方差、伪白化矩阵和伪白化后的混合信号,具体如下:S21、设置k←1,其中,k表示第k组接收数据,符号←表示赋值;S22、计算第k组接收数据的自相关矩阵对所述自相关矩阵做特征分解其中,Λ=diag(λ1,λ2,…,λM);S23、估计第k组接收数据的噪声方差(σk)2=(λN+1+…+λM)/(M‑N),其中,M表示每组传感器的数目,N表示每组信源的数目;S24、计算第k组接收数据的伪白化矩阵得到伪白化后的混合信号xk=Vkzk,其中,Λs=diag(λ1‑(σk)2,λ2‑(σk)2,…,λN‑(σk)2),Us为U的前N列组成的矩阵;S25、如果k<K,则设置k←k+1,并返回S22,若k=K,则进入S3,其中,K为总共要处理的盲分离的组数;S3、选取N阶的单位矩阵IN作为每组的初始化分离矩阵,初始化n=1,nmax=1000,其中,nmax为最大的迭代次数;S4、对每个组的分离矩阵进行更新,具体如下:S41、设置k←1,i←1;S42、对第k组第i列的分离矩阵按照如下公式进行更新:wik(n+1)=-E{G′(Σm|yim|2)yik*xk}+[IN+(σk)2vk(vk)H]E{G′(Σm|yim|2)+|yik|2G′′(Σm|yim|2)}wik(n),+E[xk(xk)T]E{(yik*)2G′(Σm|yim|2)}wik(n)*]]>其中,n表示更新次数,G为非线性函数,G'和G″分别为G的一阶和二阶导数;S43、当i<N时,则设置i←i+1,返回S42,当i=N时,则进入S44;S44、当k<K,则设置k←k+1,i←1,返回S42,当k=K,则进入S5;S5、对更新后的每个组的分离均值进行正交化处理:Wk←[Wk(Wk)H]‑1/2W(k),其中,k=1,2,3,......,K;S6、判断分离矩阵是否收敛,具体为:如果分离矩阵收敛或者n=nmax,则输出分离矩阵,信号分离结束;如果分离矩阵不收敛且n<nmax,则设置n←n+1返回S4。...

【技术特征摘要】
1. 一种噪声环境下的多维盲分离方法,其特征在于,包括以下步骤: 51、 对系统参数进行初始化; 52、 对每组接收数据进行伪白化处理,得到每一组的噪声方差、伪白化矩阵和伪白化后 的混合信号,具体如下: 521、 设置k - 1,其中,k表示第k组接收数据,符号一表示赋值; 522、 计算第k组接收数据的自相关矩P对所述自相关矩阵做特 征分解其中,Λ = diag( λ λ 2,…,λ M); 523、 估计第1^组接收数据的噪声方差(〇1;)2=(入1-* +入)八|^〇,其中,1表示每 组传感器的数目,Ν表示每组信源的数目; 524、 计算第k组接收数据的伪白化矩阵辱到伪白化后的混合信号xk = Vkzk,其中,As = diag〇「(〇k)2, X2-(〇k)2,…, 525、 如果k < K,则设置k - k+1,并返回S22,若k = K,则进入S3,其中,K为总共要处 理的盲分离的组数; 53、 选取Ν阶的单位矩阵ΙΝ作为每组的初始化分离矩阵,初始化n = l,nmax = ...

【专利技术属性】
技术研发人员:钱国兵李立萍廖红舒刘亮
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:四川;51

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