JP4649437B2 - Signal separation and extraction device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の原信号が混合されて受信される信号をブラインド分離して原信号のそれぞれを抽出する信号分離抽出装置に関する。 The present invention relates to a signal separation and extraction device for blindly separating a signal received by mixing a plurality of original signals and extracting each of the original signals.
異なる信号源からの複数の信号が混合されて受信される信号から原信号を分離抽出する手法としてブラインド分離が知られている。ブラインド分離では、複数の異なる信号源から発生し互いに重畳しあった信号を複数のセンサで受信し、これら受信した複数の信号をそれぞれの原信号の有する統計的な独立性に基づいて分析を行なうことによって原信号を分離・抽出している。 Blind separation is known as a technique for separating and extracting an original signal from a signal received by mixing a plurality of signals from different signal sources. In blind separation, signals generated from a plurality of different signal sources and superimposed on each other are received by a plurality of sensors, and the received signals are analyzed based on the statistical independence of each original signal. In this way, the original signal is separated and extracted.
このブラインド分離の手法においては、所定の期間中にサンプリングされた一連のデータを1つのブロックとし、このブロック単位で順次、連続的に分離処理がなされる。そしてブロック単位での分離処理が完了するたびごとに、複数設けられた出力側のポートから分離後の信号が並列に出力される。原信号を抽出するには、さらにブロック単位で出力される分離後の信号をそれぞれに順次連結した連続信号とする必要があるが、ブラインド分離では、分離後の信号とこれらの信号が出力される出力ポートの番号との関係が、ブロック間で連続的に維持されず、特定の出力ポートから同一の原信号が継続して出力されるとは限らない。このため、このような出力ポート側における信号出現順序の入れ替わりに対処しつつ、原信号を抽出する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 In this blind separation method, a series of data sampled during a predetermined period is regarded as one block, and separation processing is sequentially performed in units of the block. Each time the separation processing in units of blocks is completed, the separated signals are output in parallel from a plurality of output ports. In order to extract the original signal, it is necessary to further convert the separated signals output in units of blocks into continuous signals that are sequentially connected to each other. However, in the blind separation, the separated signals and these signals are output. The relationship with the output port number is not continuously maintained between the blocks, and the same original signal is not always continuously output from a specific output port. For this reason, a technique for extracting an original signal while dealing with such a change in the order of appearance of signals on the output port side is disclosed (for example, see Patent Document 1).
この特許文献1に開示された事例では、直前のブロックにおいて分離された信号との相関性の度合いに基づいて分離直後の信号の連結先を特定しながら、原信号を連続信号としてそれぞれに抽出している。
しかしながら、実環境下において受信される信号は、常に安定した状態で観測されるとは限らない。すなわち、多くの波形歪みを含んだり、信号処理に必要となる十分な信号対雑音比が得られないまま受信される。また、信号が一時的に消失したり、あるいは原信号が連続信号ではなく断続信号の場合等には、時間的に途切れて受信されることになる。 However, signals received in a real environment are not always observed in a stable state. That is, the signal is received without including a large amount of waveform distortion or obtaining a sufficient signal-to-noise ratio necessary for signal processing. Further, when the signal is temporarily lost or the original signal is not a continuous signal but an intermittent signal, the reception is interrupted in time.
このため、このような環境下で受信した信号にブラインド分離を適用し、上述のように直前の分離で得られた波形や混合ベクトルとの相関を利用した信号の連結を行なった場合には、相関値に有意な差が見られないために区別ができず、連結が困難となることがあった。また、特に複数の原信号の中に時間的に途切れる信号が含まれる場合には、連結に失敗することが多く、良好な分離抽出結果を得られないことがあった。 For this reason, when blind separation is applied to a signal received under such an environment and the signal is connected using the correlation with the waveform or mixed vector obtained in the previous separation as described above, Since there is no significant difference in the correlation value, the correlation cannot be made and connection may be difficult. In particular, when a plurality of original signals include signals that are temporally interrupted, connection often fails, and a good separation and extraction result may not be obtained.
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、受信環境の変化に適応しながら、異なる信号源からの複数の信号が混合されて受信される信号から良好な信頼度で原信号を連続して分離抽出する信号分離抽出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and adapts to changes in the reception environment, while original signals with good reliability from signals received by mixing a plurality of signals from different signal sources. An object of the present invention is to provide a signal separation and extraction device that continuously separates and extracts a signal.
上記目的を達成するために、本発明の信号分離抽出装置は、複数の原信号が混合された信号を受信する複数のセンサと、これら複数のセンサで受信した前記信号をそれぞれに所定の間隔でサンプリングしサンプルデータを取得するサンプリング手段と、所定の期間毎にこの期間内の前記サンプルデータにブラインド分離を施し、前記原信号に対応した分離信号波形及び混合ベクトルならびに分離信号数を継続して取得する信号分離手段と、複数の前記所定の期間分にわたり前記信号分離手段で取得した混合ベクトルを前記複数のセンサの配列により形成される指向パターンを表すステアリングベクトルとの相関に基づきそれぞれ到来方位情報に対応付けながら蓄積し、これら蓄積した到来方位情報をその方位の値に基づき前記分離信号数の最大値に対応した数にグループ分けした方位クラスタを生成するとともに、前記信号分離手段で分離直後の混合ベクトルを該当するこれら方位クラスタに対応付けする方位クラスタリング手段と、直前までの複数の前記所定の期間分にわたり前記信号分離手段で取得した分離信号波形の中から実存する信号に対応した分離信号波形を取り出しこれら分離信号波形間の相互相関性に基づき波形クラスタにグループ分けして順次記憶するとともに、前記信号分離手段で分離直後の分離信号波形をこれら波形クラスタに対応付けする波形クラスタリング手段と、前記方位クラスタリング手段及び前記波形クラスタリング手段の結果に基づき、前記信号分離手段で分離直後の分離信号波形のそれぞれを、直前までに連結済みの前記分離信号波形のいずれに連結先するかを判定する判定手段と、この判定結果に基づき前記分離信号波形をそれぞれに順次連結し前記複数の原信号を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a signal separation and extraction apparatus according to the present invention includes a plurality of sensors that receive a signal obtained by mixing a plurality of original signals, and the signals received by the plurality of sensors at predetermined intervals. Sampling means for sampling and obtaining sample data, and subjecting the sample data within this period to blind separation every predetermined period, and continuously obtaining the separated signal waveform and mixed vector corresponding to the original signal and the number of separated signals Based on the correlation between the signal separation means that performs the above and the mixed vector acquired by the signal separation means for a plurality of the predetermined periods based on the steering vector representing the directivity pattern formed by the arrangement of the plurality of sensors, respectively. The accumulated arrival direction information is stored in association with each other, and the maximum number of separated signals is calculated based on the direction value. Direction clustering means for generating the orientation clusters grouped into numbers corresponding to the values and associating the mixed vector immediately after separation by the signal separation means with the corresponding orientation clusters, and a plurality of the predetermined periods until immediately before The separated signal waveforms corresponding to the existing signals are extracted from the separated signal waveforms obtained by the signal separating unit over a minute, grouped into waveform clusters based on the cross-correlation between the separated signal waveforms, and sequentially stored. Waveform clustering means for associating the separated signal waveform immediately after separation by the signal separation means with these waveform clusters, and each of the separated signal waveforms immediately after separation by the signal separation means based on the results of the orientation clustering means and the waveform clustering means. For any one of the separated signal waveforms already connected Determining means for determining coupling destination, wherein the judgment result to the separation signal waveform based successively coupled to each have an extraction unit for extracting the plurality of original signals.
本発明によれば、受信環境の変化に適応しながら、異なる信号源からの複数の信号が混合されて受信される信号から良好な信頼度で原信号を連続して分離抽出することのできる信号分離抽出装置を得ることができる。 According to the present invention, a signal capable of continuously separating and extracting an original signal with good reliability from a signal received by mixing a plurality of signals from different signal sources while adapting to changes in the reception environment. A separation and extraction device can be obtained.
以下に、本発明に係る信号分離抽出装置を実施するための最良の形態について、図1乃至図6を参照して説明する。 The best mode for carrying out the signal separation and extraction apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、本発明に係る信号分離抽出装置の一実施例を示すブロック図である。この信号分離抽出装置は、図1に例示したように、センサ部10、サンプリング部20、信号分離部30、方位クラスタリング部40、波形クラスタリング部50、連結先判定部60、及び原信号抽出部70から構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a signal separation and extraction apparatus according to the present invention. As illustrated in FIG. 1, the signal separation and extraction apparatus includes a
センサ部10は、n個の複数のセンサ11〜1nからなる。これらの各センサは、例えば入射する信号を受信するアンテナであり、円形や直線状など、所定の形状に配列されてセンサ部10を構成している。そして、到来する複数の原信号を受信し、それぞれにサンプリング部20に送出する。サンプリング部20は、センサ部10の各センサ11〜1nからの受信信号をそれぞれに所定のサンプリング間隔でサンプリングしてサンプルデータを取得し、信号分離部30に送出する。このサンプリング部20には、センサ部10からの信号をサンプリングするに際して、これら信号の有する情報を失わない範囲で行なうフィルタリングや周波数変換及び増幅等の信号処理を含めることもできる。
The
信号分離部30は、サンプリング部20からのサンプルデータにブラインド分離を施す。ブラインド分離の手法としては、例えば独立成分分析と呼ばれる手法を適用することができる。また、ブラインド分離の実行に際しては、データブロックごとに、すなわち所定の期間内の連続するサンプルデータをひとつのデータブロックとし、このデータブロックを分離対象の単位として順次処理を進める。従って、例えばデータブロック内のサンプルデータの個数を所期の値に固定した場合には、データブロック長に対応した定周期でブラインド分離の処理を繰り返す。そして処理のたびごとに、その結果として、複数の原信号のそれぞれに対応し、かつセンサ数nを超えない数の分離信号波形及び混合ベクトル、ならびに分離信号数を得ている。
The
方位クラスタリング部40は、信号分離部30からブラインド分離のたびごとに送られてくる各混合ベクトルを、ステアリングベクトルとの相関に基づき到来方位情報に対応付けながら蓄積し、これら蓄積した到来方位情報をその方位の値に基づき信号分離部30からの分離信号数の最大値に対応した数のグループに仕分けした方位クラスタを生成するとともに、信号分離部30から送出された分離直後の各混合ベクトルを該当する方位クラスタに対応付ける。なお、到来方位情報には、方位角方向の到来角度情報に加え、仰角方向の到来角度情報も含めることができる。方位クラスタリング部40の詳細な構成の一例を図2に示す。
The
図2は、図1における方位クラスタリング部40の構成の一例をより詳細に示すブロック図である。図2に例示したように、この方位クラスタリング部40は、方位情報相関部41、方位情報統計処理部42、及び方位クラスタ識別部43から構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
方位情報相関部41は、各混合ベクトルとステアリングベクトルとの相関処理を行なって、各混合ベクトルを到来方位情報に関連づける。すなわち、混合ベクトルは、信号分離部30からブラインド分離の処理結果として、毎回分離した複数の原信号に対応して送られてくる。一方、ステアリングベクトルは、複数のセンサ11〜1nの配列により形成されるセンサ部10の指向性パターンを表しており、振幅及び位相情報を含みセンサの配列に対応して一義的に決まる特有のものである。従って、方位情報相関部41では、これらの相関処理を行なうことによって、複数の原信号に対応したそれぞれの混合ベクトルをそれぞれの原信号の到来方位情報に置き換えている。
The azimuth
方位情報統計処理部42は、これら到来方位情報を蓄積するとともに、蓄積した到来方位情報を分離信号数の最大値に対応した数のグループに仕分けした方位クラスタを生成する。方位クラスタとは、到来方位情報をその発生頻度に応じて分離信号数の最大値に対応した数のグループに仕分けしたそれぞれのグループであり、その一例を図3に示す。この図3に示した事例では、分離信号数の最大値が3の場合を示しており、ヒストグラムにして蓄積した到来方位情報をさらに統計処理し、3つの方位クラスタA、B、及びCを生成している。これらの方位クラスタは、複数の原信号に対応したそれぞれの混合ベクトルに基づき生成しているので、それぞれにいずれかの原信号の到来方位に対応していると見ることができる。また、生成した方位クラスタのそれぞれの到来方位情報の範囲θA、θB、及びθCは、この図3中のθAとθBのように、オーバーラップすることもある。
The azimuth information
方位クラスタ識別部43は、方位情報相関部41からの到来方位情報が、方位情報統計処理部42で生成した方位クラスタのいずれに対応するかを識別する。そしてその結果として、対応する方位クラスタ、及びその方位クラスタ内の到来方位情報の平均値からの偏差を含む方位クラスタリング結果を連結先判定部60に通知する。
The azimuth
波形クラスタリング部50は、信号分離部30でのブラインド分離のたびごとに毎回送られてくる分離信号波形の中から直前までの複数回にわたる分離信号波形を対象に、さらにこの中から無信号として分離されたものを除き、その時間帯に実際に存在する信号として分離された分離信号波形のみを、これら波形間の相互相関性に基づき波形クラスタにグループ分けして順次記憶するとともに、信号分離部30から送出された分離直後の分離信号波形のそれぞれを該当する波形クラスタに対応づける。波形クラスタリング部50の詳細な構成の一例を図4に示す。
The
図4は、図1における波形クラスタリング部50の構成の一例をより詳細に示すブロック図である。図4に例示したように、この波形クラスタリング部50は、分離信号波形記憶部51、及び波形クラスタ識別部52から構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the
分離信号波形記憶部51は、過去複数回のブラインド分離で取得した実存する信号の分離信号波形間で、有意な相互相関を有する分離信号波形どおしをグルーピングしてひとつの波形クラスタとし、これら波形クラスタ毎にグルーピングされた分離信号波形を時系列に記憶する。分離信号波形を時系列にそれぞれの波形クラスタに記憶した様子を図5の概念図に例示する。図5の事例では、相互相関の結果、3つの波形クラスタWA、WB、及びWCが生成され、各波形クラスタ毎に、最新までのn個の分離信号波形が時系列に記憶された場合を示している。これらの波形クラスタは、複数の原信号の分離波形に基づき生成しているので、それぞれに複数の原信号のいずれかに対応していると見ることができる。 The separated signal waveform storage unit 51 groups separated signal waveforms having a significant cross-correlation between separated signal waveforms of existing signals acquired by a plurality of past blind separations into one waveform cluster. The separated signal waveforms grouped for each waveform cluster are stored in time series. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating how the separated signal waveforms are stored in respective waveform clusters in time series. In the example shown in FIG. 5, three waveform clusters WA, WB, and WC are generated as a result of cross-correlation, and n separated signal waveforms up to the latest are stored in time series for each waveform cluster. ing. Since these waveform clusters are generated based on the separated waveforms of a plurality of original signals, it can be seen that each corresponds to one of the plurality of original signals.
波形クラスタ識別部52は、信号分離部30からの分離直後の分離信号波形のそれぞれが、分離信号波形記憶部51で生成・記憶している波形クラスタのいずれに対応するかを、各波形クラスタ内の分離信号波形との相互相関によって識別する。そしてその結果として、対応する波形クラスタ、及び各波形クラスタ毎の相互相関の最大値を含む波形クラスタリング結果を連結先判定部60に通知する。
The waveform cluster identifying unit 52 determines which of the waveform clusters generated and stored in the separated signal waveform storage unit 51 each of the separated signal waveforms immediately after separation from the
連結先判定部60は、方位クラスタリング部40からの方位クラスタリング結果、及び波形クラスタリング部50からの波形クラスタリング結果に基づいて、信号分離部30で分離した直後の分離信号波形のそれぞれを、連続した原信号として抽出するための連結先として、直前までに連結済みの分離信号波形のいずれにするかを判定し、その判定結果を原信号抽出部70に送出する。原信号抽出部70は、例えば入出力間の信号経路の設定を制御可能なマトリクス状のスイッチであり、連結先判定部60からの判定結果に基づいて、信号分離部30で分離した直後の分離信号波形を順次連結し、原信号を抽出する。
Based on the azimuth clustering result from the
次に、前出の図1乃至図5、ならびに図6のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例の信号分離抽出装置の動作について説明する。図6は、本発明に係る信号分離抽出装置の動作を説明するためのフローチャートである。 Next, the operation of the signal separation and extraction apparatus of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1 to 5 and FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the signal separation and extraction apparatus according to the present invention.
複数の原信号が混合されてセンサ部10のセンサ11〜1nで受信されると(ST301)、受信されたn本の信号はサンプリング部20に送られ、必要な信号処理が施された後に、それぞれに所定の間隔でサンプリングされ、順次信号分離部30に送出される(ST302)。信号分離部30では、これらの受信信号から、例えば独立成分分析の手法により複数の原信号をブラインド分離するが、分離処理にあたっては、所定の期間内の連続する、例えば数十〜数千個程度の所定の数のサンプルデータからなるデータブロックを分離対象の単位とする。従って所定の期間が経過してサンプルデータが所定数に達すると(ST303のY)、このデータブロックを対象にしてブラインド分離処理が行なわれ、原信号に対応した分離信号波形及び混合ベクトル、ならびに分離信号数が取得される(ST304)。
When a plurality of original signals are mixed and received by the sensors 11 to 1n of the sensor unit 10 (ST301), the received n signals are sent to the
原信号を抽出するには、これらデータブロック毎に分離された複数の分離信号波形を順次連結していくが、ブラインド分離処理では、分離後に出力される信号と原信号との順序関係がデータブロック間で同一ではない。このため、以下の方位クラスタリング、及び波形クラスタリングの結果に基づいて、分離直後の分離信号波形の連結先を判定する。 In order to extract the original signal, a plurality of separated signal waveforms separated for each data block are sequentially connected. In blind separation processing, the order relationship between the signal output after separation and the original signal is the data block. Not the same. For this reason, the connection destination of the separated signal waveform immediately after separation is determined based on the results of the following orientation clustering and waveform clustering.
まず、方位クラスタリングの動作について説明する。信号分離部30で混合ベクトルが取得されるたびごとに、これら混合ベクトルは、方位情報相関部41にてステアリングベクトルとの相関処理によってそれぞれに到来方位情報に関連付けられ、方位情報統計処理部42内に、例えば図3に例示したように、横軸を到来方位情報の方位値、縦軸をその値の頻度としたヒストグラムにして蓄積されていく。そしてこれら蓄積された到来方位情報が、分離信号数の最大値に対応した数のグループに仕分けされ、方位クラスタA、B、及びCが生成される。
First, the operation of orientation clustering will be described. Each time mixed vectors are acquired by the
仕分けにあたっては、例えば次のような統計的手法を適用できる。すなわち、ヒストグラム上で分離信号数の最大値に対応した数の頻度の極大点を探索する。図3の事例では、Pa、Pb、及びPcが極大値として抽出される。次に、極大値間にある最小頻度の値を仮の境界とし、それぞれの極大点の両側にある仮の境界までの範囲のヒストグラムに対する標準偏差σを算出後、例えば極大点を中心に±2σ程度の範囲を設定する。図3の事例では、設定された範囲はθA、θB、及びθCである。そして、蓄積された到来方位情報をこれら設定された範囲に仕分ける。なお、各方位クラスタの範囲であるθA、θB、及びθCは、必ずしも互いに離散しているとは限らず、例えば図3中のθAとθBのようにオーバーラップすることもあり、このような場合には、対象の到来方位情報は2つの方位クラスタに仕分けされることになる。 For sorting, for example, the following statistical method can be applied. That is, a frequency maximum corresponding to the maximum value of the number of separated signals is searched on the histogram. In the case of FIG. 3, Pa, Pb, and Pc are extracted as maximum values. Next, the value of the minimum frequency between the maximum values is set as a temporary boundary, and after calculating the standard deviation σ for the histogram up to the temporary boundary on both sides of each maximum point, for example, ± 2σ around the maximum point Set the range of degree. In the example of FIG. 3, the set ranges are θA, θB, and θC. Then, the accumulated arrival direction information is sorted into these set ranges. Note that θA, θB, and θC that are the ranges of each orientation cluster are not necessarily discrete from each other, and may overlap, for example, θA and θB in FIG. In this case, the arrival direction information of the object is sorted into two direction clusters.
このようにして、直前までに分離された混合ベクトルから方位クラスタが生成されている中で、信号分離部30から分離直後の新たな混合ベクトルが送出されると、これらの混合ベクトルは、上述のように方位情報相関部41で到来方位情報に関連づけられた後、方位クラスタ識別部43において、方位情報統計処理部42で生成された方位クラスタの範囲に基づいて、いずれの方位クラスタに対応するか識別される。そして、対応する方位クラスタ、及びその方位クラスタ内の到来方位情報の平均値からの偏差を含む方位クラスタリング結果が連結先判定部60に送出される(ST305)。
In this way, when a direction cluster is generated from the mixture vectors separated immediately before, when a new mixture vector immediately after separation is sent from the
次に、波形クラスタリングの動作について説明する。信号分離部30で分離信号波形が取得されるたびごとに、分離信号波形部51において、これら分離信号波形の中からその時間帯に実存する信号として分離された分離信号波形のみが取り出され、これら分離信号波形が過去複数回分にわたり一時保持される。そして、これら保持されている分離信号波形間の相互相関が算出され、有意な相互相関を有する分離信号波形どおしがひとつにグルーピングされて波形クラスタが生成されるとともに、図5に例示したように、これら分離信号波形は、それぞれの波形クラスタ毎に時系列に記憶される。
Next, the operation of waveform clustering will be described. Each time the separated signal waveform is acquired by the
このようにして、過去複数回分を含み直前までに分離された分離信号波形が波形クラスタとして記憶されている中で、信号処理部30から分離直後の新たな分離信号波形が送出されると、これらの分離信号波形は、上記したように分離信号波形記憶部51での処理に加え、波形クラスタ識別部52において、分離信号波形記憶部51で生成された各波形クラスタ内の分離信号波形との相互相関に基づいて、いずれの波形クラスタに対応するか識別される。そして、対応する波形クラスタ、及び各波形クラスタ毎の相互相関の最大値を含む波形クラスタリング結果が連結先判定部60に送出される(ST306)。
In this way, when the separated signal waveforms separated immediately before including a plurality of past times are stored as waveform clusters, when a new separated signal waveform immediately after separation is sent from the
連結先判定部60では、上記したステップでの方位クラスタリング結果、及び波形クラスタリング結果に基づいて、信号分離部30からの分離直後の分離信号波形のそれぞれの連結先を判定する。方位クラスタ及び波形クラスタは、それぞれに複数の原信号のいずれかに対応していると考えられる。従って判定にあたっては、分離直後の分離信号波形ごとに、方位クラスタリング結果及び波形クラスタリング結果において共に高い一致度を有するクラスタを選択し、この選択結果に対応する原信号、すなわち直前までに連結済みの分離信号波形を連結先としている。この連結先の判定結果は、原信号抽出部70に送出される(S307)。
The connection destination determination unit 60 determines each connection destination of the separated signal waveform immediately after the separation from the
原信号抽出部70では、この連結先判定部60からの判定結果に基づき、信号分離部30から分離信号波形が送出されるタイミングに連動して、入出力間の信号経路の設定が行なわれる。そして、入力側に印加されている信号分離部30からの分離直後の複数の分離信号波形が、それぞれ対象の連結先となる出力側端子に接続されることによって順次連結され、連続した原信号として抽出される(S308)。この後は、動作終了が指示されるまで、上記したS301〜S308のステップを繰り返す(S309)。
In the original signal extraction unit 70, based on the determination result from the connection destination determination unit 60, the signal path between the input and output is set in conjunction with the timing at which the separated signal waveform is transmitted from the
以上説明したように、本実施例においては、複数の原信号が混合されて受信される信号をブラインド分離して原信号のそれぞれを抽出するにあたって、方位クラスタリングにより連結直前までのブラインド分離の結果を到来方位情報に関連づけてグルーピングして蓄積するとともに、波形クラスタリングにより連結直前までのブラインド分離の結果を波形間の相互相関によりグルーピングして記憶している。そして、分離直後の信号を順次連結する際は、方位クラスタリング及び波形クラスタリングの2つの結果に基づきその連結先を判定しているので、良好な信頼度で、原信号を連続して抽出することができる。 As described above, in the present embodiment, when the signals received by mixing a plurality of original signals are subjected to blind separation and each of the original signals is extracted, the result of blind separation until just before connection is obtained by orientation clustering. In addition to grouping and accumulating in association with arrival direction information, the result of blind separation until just before connection is grouped and stored by cross-correlation between waveforms by waveform clustering. When the signals immediately after separation are sequentially connected, the connection destination is determined based on the two results of orientation clustering and waveform clustering, so that the original signal can be extracted continuously with good reliability. it can.
また、方位クラスタリングにより生成された方位クラスタ、及び波形クラスタリングにより生成された波形クラスタには、連結直前までの経過時間に対応した過去のブラインド分離の結果が蓄積・記憶されているので、例えば受信状況の変動によって原信号が消失・再現を繰返しながら受信される場合、あるいは原信号が連続信号ではなく断続する信号である場合のように、直前のブラインド分離結果との間では有意な相関を見いだせない場合においても、それぞれのクラスタに蓄積・記憶された過去の分離結果に基づき順次連結先を判定することができる。従って、様々な受信環境の変化にも適応しながら、異なる信号源からの複数の信号が混合されて受信される信号から、良好な信頼度で原信号を連続して分離抽出することができる。 In addition, the azimuth cluster generated by azimuth clustering and the waveform cluster generated by waveform clustering store and store past blind separation results corresponding to the elapsed time immediately before the connection. When the original signal is received with repeated disappearance and reproduction due to fluctuations in the signal, or when the original signal is an intermittent signal rather than a continuous signal, no significant correlation can be found with the previous blind separation result. Even in this case, it is possible to sequentially determine the connection destination based on the past separation results accumulated and stored in each cluster. Therefore, it is possible to continuously separate and extract the original signal with good reliability from a signal received by mixing a plurality of signals from different signal sources while adapting to changes in various reception environments.
(変形例1)
変形例1では、分離直後の分離信号波形の連結先を判定する際に、信号の到来方位情報、すなわち方位クラスタリング結果を優先させている。上述の実施例1では、連結先判定部60において分離直後の分離信号波形の連結先を判定する際に、S307のステップのように分離直後の分離信号波形ごとに毎回、方位クラスタリング結果及び波形クラスタリング結果の両方を用い、共に高い一致度を有する信号を連結先として選択している。
(Modification 1)
In
これに対して変形例1では、方位クラスタリングの結果、分離直後の混合ベクトルが単一の方位クラスタに対応付けられた場合には、S307のステップにおいて、分離直後の分離信号波形をこの方位クラスタに対応付けされた信号に連結するように判定している。方位クラスタは、上述したようにそれぞれにいずれかの原信号の到来方位に対応していると見ることができる。また、受信環境等の時間的な変動は常にあるものの、例えばブラインド分離の実行周期に相当するような短時間のうちに信号の到来方位が急変することは少ないものと考えられる。 On the other hand, in the first modification, when the mixed vector immediately after separation is associated with a single orientation cluster as a result of orientation clustering, the separation signal waveform immediately after separation is converted to this orientation cluster in step S307. It is determined to connect to the associated signal. As described above, each of the orientation clusters can be regarded as corresponding to the arrival direction of one of the original signals. In addition, although there are always fluctuations in the reception environment and the like, it is considered that the arrival direction of the signal hardly changes in a short time corresponding to, for example, the blind separation execution cycle.
従って、直前までに生成された方位クラスタへの影響も少ないと考えられ、ブラインド分離されたそれぞれの信号がその到来方位においてオーバーラップすることなく単一の方位クラスタに対応付けられた場合には、上記したS307のステップではこの結果をもとにして連結先を判定することにより、原信号の消失・再出現や断続信号等にも適応しながら原信号を分離抽出することができる。あわせて、ブラインド分離のたびごとに繰り返される連結先の判定のための信号処理の負荷を軽減する効果も得ることができる。 Therefore, it is considered that there is little influence on the azimuth cluster generated immediately before, and when each signal separated by blinds is associated with a single azimuth cluster without overlapping in its arrival azimuth, In step S307 described above, by determining the connection destination based on this result, the original signal can be separated and extracted while adapting to the disappearance / reappearance of the original signal, the intermittent signal, and the like. In addition, it is possible to obtain an effect of reducing the load of signal processing for determining the connection destination that is repeated every time the blind separation is performed.
(変形例2)
変形例2では、分離直後の分離信号波形の連結先を判定する際に、方位クラスタリング結果を第1優先とし、波形クラスタリング結果を第2優先として判定を行なっている。上述の変形例1では分離直後の混合ベクトルが単一の方位クラスタに対応付けられた場合であるが、変形例2ではこれに加え、混合ベクトルが単一の方位クラスタに対応付けされなかった場合には、S307のステップにおいて、波形クラスタリング結果に基づいて最も強い相互相関を有する波形クラスタに対応する信号に連結するように判定している。
(Modification 2)
In the second modification, when determining the connection destination of the separated signal waveform immediately after separation, the direction clustering result is determined as the first priority, and the waveform clustering result is determined as the second priority. In the first modification described above, the mixed vector immediately after separation is associated with a single orientation cluster. In addition, in the second modification, the mixed vector is not associated with a single orientation cluster. In step S307, based on the waveform clustering result, it is determined to connect to the signal corresponding to the waveform cluster having the strongest cross correlation.
すなわち、到来方位が類似した複数の原信号や、新たに出現した直後の原信号等、様々な受信環境の中においては、分離直後の混合ベクトルを単一の方位クラスタに対応付けられないこともある。一方、波形クラスタには直前までの複数回分にわたる分離信号波形が時系列に記憶されている。従って、このような受信環境にある場合には、方位クラスタリング結果を先見情報として波形クラスタリング結果を併用することによって、連結先判定のための信号処理負荷を軽減しつつ、また受信環境の変化にも適応しながら、良好な信頼度で原信号を分離抽出することができる。 That is, in various receiving environments such as multiple original signals with similar arrival directions and original signals just after newly appearing, the mixed vector immediately after separation may not be associated with a single direction cluster. is there. On the other hand, the separated signal waveforms for a plurality of times until immediately before are stored in time series in the waveform cluster. Therefore, in such a reception environment, by using the waveform clustering result together with the azimuth clustering result as foresight information, the signal processing load for determining the connection destination is reduced, and the change of the reception environment is also achieved. While adapting, the original signal can be separated and extracted with good reliability.
なお、本発明は、上記した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
10 センサ部
20 サンプリング部
30 信号分離部
40 方位クラスタリング部
41 方位情報相関部
42 方位情報統計処理部
43 方位クラスタ識別部
50 波形クラスタリング部
51 分離信号波形記憶部
52 波形クラスタ識別部
60 連結先判定部
70 原信号抽出部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
これら複数のセンサで受信した前記信号をそれぞれに所定の間隔でサンプリングしサンプルデータを取得するサンプリング手段と、
所定の期間毎にこの期間内の前記サンプルデータにブラインド分離を施し、前記原信号に対応した分離信号波形及び混合ベクトルならびに分離信号数を継続して取得する信号分離手段と、
複数の前記所定の期間分にわたり前記信号分離手段で取得した混合ベクトルを前記複数のセンサの配列により形成される指向パターンを表すステアリングベクトルとの相関に基づきそれぞれ到来方位情報に対応付けながら蓄積し、これら蓄積した到来方位情報をその方位の値に基づき前記分離信号数の最大値に対応した数にグループ分けした方位クラスタを生成するとともに、前記信号分離手段で分離直後の混合ベクトルを該当するこれら方位クラスタに対応付けする方位クラスタリング手段と、
直前までの複数の前記所定の期間分にわたり前記信号分離手段で取得した分離信号波形の中から実存する信号に対応した分離信号波形を取り出しこれら分離信号波形間の相互相関性に基づき波形クラスタにグループ分けして順次記憶するとともに、前記信号分離手段で分離直後の分離信号波形をこれら波形クラスタに対応付けする波形クラスタリング手段と、
前記方位クラスタリング手段及び前記波形クラスタリング手段の結果に基づき、前記信号分離手段で分離直後の分離信号波形のそれぞれを、直前までに連結済みの前記分離信号波形のいずれに連結するかを判定する判定手段と、
この判定結果に基づき前記分離信号波形をそれぞれに順次連結し前記複数の原信号を抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする信号分離抽出装置。 A plurality of sensors for receiving a mixed signal of a plurality of original signals;
Sampling means for sampling each of the signals received by the plurality of sensors at a predetermined interval to obtain sample data;
Signal separation means for performing blind separation on the sample data within this period every predetermined period, and continuously obtaining the separation signal waveform and the mixing vector and the number of separation signals corresponding to the original signal;
A plurality of mixed vectors acquired by the signal separating means over a predetermined period of time are accumulated while being associated with arrival direction information based on a correlation with a steering vector representing a directivity pattern formed by an array of the plurality of sensors, The accumulated arrival direction information is grouped into a number corresponding to the maximum value of the number of separated signals based on the value of the direction, and the orientation vector corresponding to the mixed vector immediately after separation by the signal separation unit is generated. Orientation clustering means for associating with a cluster;
A separated signal waveform corresponding to an existing signal is extracted from the separated signal waveforms acquired by the signal separating means for a plurality of predetermined periods until immediately before, and is grouped into waveform clusters based on the cross-correlation between the separated signal waveforms. A waveform clustering means for storing the divided signal waveforms immediately after separation by the signal separation means, and for correlating them with these waveform clusters;
Based on the results of the azimuth clustering means and the waveform clustering means, a determination means for determining which of the separated signal waveforms connected immediately before by the signal separation means to be connected to each of the separated signal waveforms. When,
An apparatus for extracting and separating signals, comprising: extracting means for sequentially connecting the separated signal waveforms to each other based on the determination result to extract the plurality of original signals.
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