[發(fā)明專利]基于峭度的變步長自適應盲源分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210583906.1
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103124245A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 孟宗;蔡龍;潘鳳杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發(fā)明涉及一種信號處理方法，尤其涉及一種基于峭度的變步長自適應盲源分離方法。

背景技術

盲源分離是指在多個源信號混合的復雜環(huán)境中，僅通過傳感器觀測信號將原始信號分離出來的一種信號處理方法。在無線通信、語音、圖像、地震信號處理、生物醫(yī)學等領域具有很大的應用潛力。自適應盲分離(EASI)作為一種典型的最小均方(LMS)算法，具有較快的收斂速度，是盲源分離的一種常用的方法。但是這種算法存在一個步長優(yōu)化問題，步長越大，收斂速度快，穩(wěn)態(tài)誤差大；反之，步長越小，收斂速度慢，但是穩(wěn)態(tài)誤差小。這一矛盾使得算法的收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差不能同時滿足。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決盲源分離算法中存在的收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差的矛盾，旨在通過峭度來判斷算法的解與最優(yōu)解的距離，在線地調整步長，通過不斷優(yōu)化分離矩陣達到自適應的目的，提供一種基于峭度的變步長自適應盲源分離方法，它具體內容包括以下步驟：

步驟一：對觀測信號進行白化預處理；

步驟二：利用白化處理后的信號對分離矩陣W進行迭代；

步驟三：得到最優(yōu)矩陣，實現源信號分離。

上述基于峭度的變步長自適應盲源分離方法，在步驟二中，利用白化處理后的信號對分離矩陣W進行迭代的過程中，以峭度作為調整步長的評判標準，當峭度增大，則說明分離矩陣沒有達到最優(yōu)矩陣，需增大步長；當峭度減小，說明系統(tǒng)出現動蕩，應減小步長；其迭代過程包括以下步驟：

(1)取參數μ(k)用來控制步長，設步長的更新表達式為：

λ(k+1)=μ(k)λ(k)(1)

(2)取y(k),y(k+1),y(k+2)的峭度，分別設為peak(k),peak(k+1),peak(k+2)；為了達到步長平滑變化的目的，使用指數函數來調節(jié)步長：

Δpeak1＝|peak(k+1)-peak(k)|(2)

Δpeak2=|peak(k+2)-peak(k+1)|(3)

得到了μ(k)的更新公式：

μ(k)＝e^{Δpeak2Δpeak1}(4)

(3)根據步長的更新公式與EASI算法的迭代公式，新算法的迭代規(guī)則為：

W_k+1＝W_k+μ(k)λ(k)[I-y(k)y^T(k)-g(y(k))y^T(k)+y(k)g^T(y(k))]W(k)(5)。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、利用峭度的變化來控制步長；

2、通過峭度來判斷算法的解與最優(yōu)解的距離，在線地調整步長，通過不斷優(yōu)化分離矩陣達到自適應的目的；

3、解決了盲源分離過程中收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差之間的矛盾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于峭度的變步長自適應盲源分離流程圖；

圖2為源信號時域波形圖；

圖3為混合信號時域波形圖；

圖4為基于峭度的變步長自適應盲源分離方法得到的分離信號時域波形圖；

圖5為固定步長的EASI方法得到的分離信號時域波形圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：

本發(fā)明利用峭度的變化在線地調整步長，通過不斷優(yōu)化分離矩陣達到自適應的目的，其具體流程如圖1所示。構造以下5個源信號s1=sign(cos(2*π*155*x))、s2＝sin(2*π*800*x)、s3=sin(2*π*300*x+6*cos(2*π*60*x))、s4＝sin(2*π*90*x)、s5＝2*rand(1,4000)-1

將上述5個信號按順序組合成源信號S，源信號如圖2所示，并將S與某一隨機生成的矩陣A相乘，隨機矩陣A為：

得到的混和信號如圖3所示，以此做為觀測信號進行盲源分離。利用傳統(tǒng)的EASI算法進行盲源分離的結果如圖4所示。

下面結合流程圖對基于峭度的變步長自適應盲源分離方法原理進行詳細說明。具體步驟如下：

步驟一：對觀測信號進行白化預處理，得到白化矩陣以及白化后的觀測信號X任)；

步驟二：利用白化處理后的信號對分離矩陣W進行迭代，具體包括以下步驟：

(1)為了達到自適應變步長的目的，以最小互信息為準則，通過設定反映峭度變化的參數μ(k)來控制步長，步長λ(k)的更新表達式：λ(k+1)=μ(k)λ(k)；