单通道混合信号中周期信号的盲分离摘要:在定义信号周期性的基础上,针对多个周期信号、多个周期信号和其他信号单通道混合的情况,提出了基于特征值分析的周期信号盲分离方法,并对算法的可行性、分离误差及分离效果进行了理论分析.仿真结果表明:该方法能适应较低的信噪比,且具有计算量小、易于实现等优点.关键词:信号分析;信息处理技术;单通道盲信号分离;特征值分析;周期信号:TN911.7文献标识码:ABlindPeriodicSignalSeparationofSingleChannelCompositeSignalPENGGeng????1,2?k??,WANGFeng??hua??1,HUANGZhi??tao??1,激ANGWen??li??1(1.SchoolofElectronicScienceandEngineering,NationalUnivofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China;2.InstituteofInformationEngineeringandTechnology,NavalAcademyofArmament,Bei激ng102249,China)Abstract:Firstly,periodiccharacterofsignalwasdefined.Then,asinglechannelblindsignalseparationalgorithmofperiodicsignalswaspresented,whichisbasedoneigenvalueanalysisofmixedsignalconsistingofmultipleperiodicsignalsorperiodicsignalsandothersignals.Lastly,separationperformancewasanalyzedtheoretically.SimulationresultsindicatethatthealgorithmcanadapttolowerSNR(SignalNoiseRatio)andiseasytoimplementwithsmallcomputationalcomplexity.Keywords:signalanalysis;informationprocessingtechnology;singlechannelblindsignalseparation;eigenvalueanalysis;periodicsignal当前国际信号处理领域刚刚兴起的一个重要研究方向是仅利用一个传感器观测数据的盲信号分离,即单通道盲信号分离(singlechannelblindsignalseparation,SCBSS).由于单通道接收到的信号中含有多个时频重叠分量的现象非常普遍????[1]??,在现代复杂电磁环境下,接收到的信号只有一个而源信号有多个,则需用较少的量去估计较多的量,这通常是一个病态问题,要解决这个问题非常困难.因为混合矩阵即使已知,此时混合系统也不可逆,不能简单地通过混合矩阵求逆而得到源信号.而SCBSS只需要一个信道接收,系统简单,成本低,具有诱人的应用前景.因此,研究SCBSS具有重要意义.JamesR等人????[2]??从理论上论证了单通道盲信号分离的可能性,得出了可分离的条件,即各个信号分量在某个域上必须是可分的,并在已知调制滤波器响应的前提下实现了信号分离,但在实际应用中这些响应函数是很难事先获得的.研究者们通过挖掘和利用所针对问题的先验知识,无论是统计性的还是确定性的、系统的还是信号的,提出了一些SCBSS算法????[3-11]??.针对周期信号,Zou等人????[9]??利用信号分量的周期性和代数技巧,实现了对2个周期信号单通道混合的分离;Cheng等人????[10]??利用此方法实现了多个固定脉冲重复周期的雷达混合信号和多个可变脉冲重复周期的雷达混合信号的盲分离;ParthaPK等人????[11]??利用奇异值分解提取出具有周期性的胎儿心电图.上述关于周期信号的SCBSS算法,要求每个周期信号波形间不能存在相位差异,而非相差的LFM雷达脉冲信号、直接序列扩频(DSSS)却可能存在相位差异.为此,本文研究了不受相位差异影响的周期信号SCBSS算法,且能估计出每个周期内的信号初始相位.1信号模型和周期性定义1??1信号模型在现代复杂电磁环境下,单个传感器的输入可能是来自多个信源而交织在一起的信号流.????st=∑M??i=1??s??it.(1)式中:M为信源个数;s????i??(t)为来自第i个信源的信号形式.由于s????i??(t),i=1,2,…,M来自不同信源的信号,一般可认为它们之间是不相关的.假设由于信道的影响而在传输过程中引入加性高斯白噪声(??AWGN??),则接收信号可表示为:r(t)=s(t)+w(t).(2)对接收信号进行无失真采样,则其离散形式为:r(n)=s(n)+w(n).(3)式中:w(n)是均值为0,方差为σ????2??的高斯白噪声,且信号与噪声是不相关的.1??2周期性定义文献[9-11]关于信号周期性的定义是:若信号s????i??具有周期性,则其满足下式:s??in=s??in+kN??i.(4)式中N????i??为基本周期(??fundamental?Aperiod??),且N????i??与N????j??互质(i,j∈1,2,…,M).在实际应用中,有一类信号虽不满足式(4),但满足如下关系:s??in=s??in+kN??i??e????jΔ??...