基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法技术

本发明专利技术提出了一种基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法，属于信号处理领域，旨在保证分离收敛速度的同时有效降低分离的稳态误差，实现步骤为：构造分离指标并获取分离指标的自适应更新公式；获取分离矩阵的迭代步长；获取自适应动量因子；获取分离矩阵的迭代公式；获取源信号的估计值。本发明专利技术在分离矩阵的迭代中引入了自适应动量因子，在保证不降低分离收敛速度的条件下，降低了分离的稳态误差，提高源信号估计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法
本专利技术属于信号处理领域，涉及一种时变信道下的盲源分离方法，具体涉及一种基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法。
技术介绍
盲源分离BSS是在源信号和传输信道均未知的情况下，仅根据源信号的统计独立性假设，从观测信号中恢复出源信号的过程。按照信道频率是否随时间而发生变化的特性，将信道分为非时变信道和时变信道，BSS即可分为非时变信道下的BSS以及时变信道下的BSS。根据对数据处理的方式的不同，盲源分离算法分为批处理算法和在线算法。批处理算法如FastICA算法、JADE算法。在线算法是指随着数据的不断输入作递归式迭代处理，具有实时处理的特点，因而对时变信道具有一定的跟踪能力，但算法的收敛性和稳定性受到步长的影响，如EASI算法，自然梯度算法。传统的在线算法中采用固定步长对分离矩阵进行迭代，会限制收敛速度或者导致较高的稳态误差。目前的技术在传统的在线算法的基础上采用自适应步长，引入自适应动量因子等方法来提高收敛速度，降低稳态误差，如邓大鹏，李骏，丁德强，贺翥祯于2016年在计算机工程与应用的第3期第52卷中公开的适用于时变系统的在线盲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取分离指标S的自适应更新公式：(1a)构造以常数为底数的指数函数Γ，同时利用EASI收敛条件构造分离指标S；(1b)采用带有指数函数Γ的在线更新方式对分离指标S进行自适应更新，得到分离指标S的自适应更新公式；(2)获取分离矩阵的迭代步长μ(k)：(2a)以分离指标S为变量构造非线性单调递增函数

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取分离指标S的自适应更新公式：(1a)构造以常数为底数的指数函数Γ，同时利用EASI收敛条件构造分离指标S；(1b)采用带有指数函数Γ的在线更新方式对分离指标S进行自适应更新，得到分离指标S的自适应更新公式；(2)获取分离矩阵的迭代步长μ(k)：(2a)以分离指标S为变量构造非线性单调递增函数k表示观测信号的采样点，k≥1；(2b)设分离矩阵的当前步长μ1(k)，以μ1(k-1)和为变量构造线性函数μ(k)，并将该线性函数作为迭代步长；(3)定义混合矩阵A(k)、分离矩阵W(k)、全局矩阵G(k)和串音误差PI(k)：定义阶数为m×n的混合矩阵A(k)，阶数为n×m分离矩阵W(k)，并将A(k)和W(k)的乘积作为全局矩阵G(k)，G(k)串音误差为PI(k)，其中，m表示观测信号的个数，m≥2，n表示源信号的个数，n≥2；(4)获取自适应动量因子ψ(k)：(4a)采用最小均方误差准则构造A(k)的估计矩阵的目标函数，并通过梯度下降算法求解该目标函数，得到A(k)的估计矩阵然后通过迭代步长μ(k)代替中的固定步长，得到估计矩阵的迭代公式；(4b)将和W(k)的乘积作为G(k)的估计矩阵并通过计算串音误差PI(k)的估计值(4c)构造以为变量的函数，该函数即为自适应动量因子ψ(k)；(5)获取分离矩阵W(k)的迭代公式：(5a)以W(k)的KL散度为目标函数，并采用自然梯度算法对该目标函数进行求解，得到W(k)的更新公式；(5b)将W(k)的更新公式与动量项ψ(k)[W(k)-W(k-1)]进行拼接，并通过迭代步长μ(k)代替W(k)中的固定步长，得到W(k)的迭代公式；(6)获取源信号的估计值：判断当前观测信号的采样点数k是否小于观测信号长度，若是，则令k＝k+1，并执行步骤(1)，否则，计算观测信号x(k)与分离矩阵W(k)的乘积y(k)，得到源信号的估计值。2.根据权利要求1所述的基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法，其特征在于，步骤(1)中所述的指数函数Γ和分离指标S，其表达式分别为：S＝max(||E[I-y(k)y(k)T]||,||E[y(k)f[y(k)]T]-f[y(k)]yT(k)||)其中，k表示观测信号的采样点，η表示一个常数，表示第k-1个采样点处的Γ，表示第k个采样点处的Γ，y(k)表示第k个采样点处的分离信号，I表示一个n×n阶的单位矩阵，n表示源信号的个数，E[·]表示均值，f[·]是非线性奇函数，T表示转置运算符，||·||表示F范数。3.根据权利要求1所述的基于自适应动量因子的时变信道下的盲源分离方法，其特征在于，步骤(1b)中分离指标S的自适应更新公式按如下步骤获得：(1b1)对步骤(1a)中分离指标S的表达式进行简单的标记，令(1b2)对按如下公式进行自适应更新：其中，k表示观测信号的采样点，表示在第k个采样点处的更新，表示在第k个采样点处的更新，y(k)表示第k个采样点处的分离信号，η表示一个常数，表示第k-1个采样点处的遗忘因子，表示第k...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃安，张珂，荀振超，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61