一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法技術

本發明專利技術公開了一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法，包括步驟：采集足夠長時間的單通道多周期混疊信號，并將其存儲為數字信號；對所述混疊信號建模；遍歷所有信號的可能的周期組合，在每一種周期組合條件下，重構多周期混疊信號；在所有周期組合中找出目標函數值最小的一組信號的周期組合，該組信號周期組合即為各信號的周期。本發明專利技術的有益效果在于，與現有技術相比，具有容易實現，操作簡單的特點，利用本發明專利技術方法預先估計混疊周期信號的周期，為下一階段的盲信號分離提供了周期信息，有利于提高盲分離效率。

Signal period estimation method for single channel multi period signal aliasing

The invention discloses a single channel multi cycle signal aliasing under signal period estimation method comprises the steps of: collecting enough single channel multi cycle long time aliasing signal, and stores it into digital signal; the aliasing signal modeling; traversing all possible periodic signal combinations in each condition a period of combination, reconstruction of multi cycle superimposed signal; find out the objective function value is a combination of the minimum cycle signal in all cycle combination, the group is the combination of the signal cycle cycle signal. The invention has the advantages that, compared with the existing technology, it is easy to be realized, the characteristics of simple operation, by the method of the invention is to pre estimate the cycle aliasing of periodic signals, provide periodic information for blind signal separation in the next stage, help to improve the efficiency of blind separation.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電子信息計數領域，尤其涉及一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法。
技術介紹
盲分離(BlindSourceSeparation，BSS)是信號處理領域一個極富挑戰性的研究課題。由于盲分離在語音識別、信號去噪、無線通訊、聲納問題、生物醫學信號處理、光纖通信等眾多應用領域有著廣泛而誘人的應用前景，盲分離從一開始就成了信號處理領域和神經網絡領域的研究熱點。單通道盲分離是盲分離的一種極端的情況，是根據單路混合信號，實現多個時頻混疊信號的分離。在現實中，單通道接收到的信號中含有多個信號是一個非常普遍的現象：在生物醫學信號處理中，生物醫學信號通常包含著多個電生理信號成分，如腦電圖中除腦電信號外往往還包含有心電動，眼動偽跡，肌點信號，以及其他干擾源所產生的干擾信號；在通信系統中，存在共道干擾等；在雷達，聲吶系統中，接收到的信號是多個具有不同傳播延遲和衰退的回波及的疊加。由于通道數目小于信號個數，致使可獲得信息量不足，單通道信號分離變得尤為困難。挖掘和利用所針對問題的先驗知識是當前解決單通道盲分離問題的一個重要方法。在現實世界中，很多物理信號本身就具有周期性或者可以由周期信號逼近。利用單通道混疊信號中信號的周期性這一性質有利于后續多個信號的分離。
技術實現思路
為克服現有技術的不足，本專利技術提出一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法。本專利技術的技術方案是這樣實現的：一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法，包括步驟S1：采集足夠長時間的單通道多周期混疊信號，并將其存儲為數字信號；S2：對所述混疊信號建模；S3：遍歷所有信號的可能的周期組合，在每一種周期組合條件下，重構多周期混疊信號；S4：在所有周期組合中找出目標函數值最小的一組信號的周期組合，該組信號周期組合即為各信號的周期。進一步地，步驟S2中所述混疊信號建模的方法為：設N為信號采樣點數，F為采樣頻率，t為采樣時間，用采樣點數N表示單通道混疊信號x的采樣時間，用各信號s1,s2...,sn在一個周期內的采樣點數T1,T2,...,Tn表示信號的周期，其中，n為信號的個數，則混疊信號x可表示為：其中，為信號si的單周期信號，A＝[A1A2...An]，Ii為維數為Ti(i＝1,2,...,n)的單位陣。進一步地，步驟S3中重構多周期混疊信號的方法為最小平方誤差法，其目標函數為：本專利技術的有益效果在于，與現有技術相比，具有容易實現，操作簡單的特點，利用本專利技術方法預先估計混疊周期信號的周期，為下一階段的盲信號分離提供了周期信息，有利于提高盲分離效率。附圖說明圖1是本專利技術單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法流程圖。圖2是本專利技術一個實施例兩路周期混疊信號示意圖。圖3是圖2中的混疊信號經本專利技術重構后的一個單通道周期信號。圖4是圖2中的混疊信號經本專利技術重構后的另一個單通道周期信號。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。請參見圖1，本專利技術的周期估計方法包括以下幾個步驟：S1：采集足夠長時間的混疊信號，并將其存儲為數字信號，如果混疊信號已經是數字信號，則跳過這一步驟；S2：對混疊信號建模。本專利技術假設單通道混疊信號x是由n個周期信號s1,s2...,sn線性疊加而成，共有N個采樣點x(t)，t＝1,...,N。周期信號s1,s2...,sn在一個周期內的采樣點數分別為T1,T2,...,Tn，為周期信號si的單周期信號，則混疊信號可以表示為其中，A＝[A1A2...An]，Ii為維數為Ti(i＝1,2,...,n)的單位陣。S3：遍歷所有信號的可能的周期組合，在每一種周期組合條件下，通過求解如下優化問題重構混疊信號：式中矩陣為A的偽逆矩陣，混疊信號的重構S4：在所有周期組合中找出目標函數值最小的一組信號的周期組合，即為各信號的周期。目標函數定義如下：仿真采用的兩路周期信號如圖2所示，s1是周期為7個采樣點的周期信號，s2是周期為5個采樣點的周期信號，x＝s1+s2為混疊信號，信號的采樣點數N＝100。假設已知信號s1，s2可能的周期范圍為2～50個采樣點每個周期，且信號s1的周期T1大于信號s2的周期T2，即T1＞T2。遍歷所有可能的周期的組合，共1176種可能的組合。對應每一種周期組合(T1,T2)，我們通過求解如下優化問題來進行混疊信號的重構，其中，A＝[A1A2]，I1為維數為T1的單位陣，I2為維數為T2的單位陣。易求得上述目標函數的最優解為矩陣為A的偽逆矩陣。因此混疊信號的重構圖2中的混疊信號經本專利技術重構后兩個單通道周期信號如圖2和圖3所示。在步驟S3已求得重構信號的基礎上，求解如下優化問題：其中，為混疊信號x在周期組合(T1,T2)時的重構信號。上述目標函數不僅衡量混疊信號的重構誤差，而且要求各信號的周期為最小正周期。當周期組合(T1,T2)＝(7,5)或其倍數時，重構信號都能很好的擬合混疊信號，但當T1＝7,T2＝5時，T1+T2＝12；而當T1＝14,T2＝5時，T1+T2＝19，12＜19，所以上述目標函數最終選擇T1＝7,T2＝5作為信號的周期。以上所述是本專利技術的優選實施方式，應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法，其特征在于，包括步驟S1：采集足夠長時間的單通道多周期混疊信號，并將其存儲為數字信號；S2：對所述混疊信號建模；S3：遍歷所有信號的可能的周期組合，在每一種周期組合條件下，重構多周期混疊信號；S4：在所有周期組合中找出目標函數值最小的一組信號的周期組合，該組信號周期組合即為各信號的周期。

【技術特征摘要】
1.一種單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法，其特征在于，包括步驟S1：采集足夠長時間的單通道多周期混疊信號，并將其存儲為數字信號；S2：對所述混疊信號建模；S3：遍歷所有信號的可能的周期組合，在每一種周期組合條件下，重構多周期混疊信號；S4：在所有周期組合中找出目標函數值最小的一組信號的周期組合，該組信號周期組合即為各信號的周期。2.如權利要求1所述的單通道多周期信號混疊情形下信號周期估計方法，其特征在于，步驟S2中所述混疊信號建模的方法為：設N為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何昭水，王沛濤，謝勝利，黃鴻勝，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44