頻域卷積混合盲分離研究.pdf

1、卷積混合盲分離是信號處理的研究熱點(diǎn)之一，在數(shù)據(jù)傳輸、無線通信、圖像恢復(fù)、語音增強(qiáng)、生物醫(yī)學(xué)信號檢測等領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。卷積混合的分離既能在時(shí)域執(zhí)行也能在頻域執(zhí)行，其中頻域方法利用短時(shí)傅立葉變換將卷積混合轉(zhuǎn)換為多個(gè)頻率片上的瞬時(shí)混合，顯著的降低了分離的難度，吸引了研究者們越來越多的關(guān)注。 目前，頻域方法仍存在大量問題有待深入研究，分離性能需要進(jìn)一步提高。首先，“循環(huán)—部分卷積誤差”導(dǎo)致短時(shí)傅立葉變換系數(shù)和源信號頻譜瞬時(shí)混合

2、間存在差異，影響了各頻率片分離矩陣的估計(jì)精度和分離性能。其次，各頻率片上瞬時(shí)盲分離中順序不確定性的差異形成了“擾動不確定性”，使所合成的分離濾波器陣列不再為真實(shí)混合濾波器陣列的逆系統(tǒng)，嚴(yán)重?fù)p害了卷積混合的分離性能。最后，現(xiàn)有的代價(jià)函數(shù)設(shè)計(jì)方法完全忽視了“跨頻率片獨(dú)立性”，這導(dǎo)致其對分離矩陣的特征描述不夠全面，影響了迭代的收斂速度和分離性能。為此，本文對抑制“循環(huán)—部分卷積誤差”、消除“擾動不確定性”和“跨頻率片獨(dú)立性”的應(yīng)用這三方面開展

3、研究以提高頻域方法的分離性能。 論文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： 1)提出了兩種抑制“循環(huán)—部分卷積誤差”的預(yù)處理手段：時(shí)域?yàn)V波器和加權(quán)修正離散傅立葉變換。時(shí)域?yàn)V波器將短時(shí)傅立葉變換系數(shù)視為“帶噪瞬時(shí)混合”，采用“非連續(xù)多幀平滑"的濾波形式來抑制“循環(huán)—部分卷積誤差”帶來的“噪聲”，能提高后續(xù)頻域方法對各頻率片上混合矩陣的估計(jì)精度并提高分離性能。加權(quán)修正離散傅立葉變換則是一種基于幅度譜分布特征的最優(yōu)變換，其變換系

4、數(shù)在加權(quán)最小均方誤差意義下最接近所希望提取的源信號頻譜的瞬時(shí)混合，等效完成了“循環(huán)—部分卷積誤差”抑制，可代替短時(shí)傅立葉變換中的離散傅立葉變換從而提高現(xiàn)有頻域方法的分離性能。 2)依據(jù)不同頻率片上不同維頻域源信號間“跨頻率片獨(dú)立性”，我們提出了一種基于跨頻率片去相關(guān)的“跨頻頻域方法”，利用相鄰多個(gè)頻率片的信息估計(jì)每個(gè)頻率片上分離矩陣。該方法利用了現(xiàn)有頻域方法所忽視的“跨頻率片獨(dú)立性”，使其代價(jià)函數(shù)對各頻率片上分離矩陣所具有特征的

5、描述更為全面，從而能獲得更快的迭代收斂速度和更高的分離性能。 3)依據(jù)所提出的基于單頻點(diǎn)稠密短時(shí)譜的信號重構(gòu)方法，我們提出了一種單頻點(diǎn)頻域方法，僅利用一個(gè)頻率片的信息來完成卷積混合盲分離。由于從根本上消除了擾動不確定性發(fā)生的可能，單頻點(diǎn)頻域方法能獲得更高的分離性能。 4)提出了“頻域獨(dú)立準(zhǔn)則的時(shí)域優(yōu)化”的通用公式，可將任何頻域算法在各頻率片上分離矩陣的迭代公式合成時(shí)域分離濾波器迭代梯度，直接獲得時(shí)域分離濾波器的最優(yōu)解。該