JP4650891B2 - 信号分離方法およびその方法を使用した信号分離装置 - Google Patents

Description

この発明は、互いに独立している複数の発信源からの源信号を混合して受信して得られた観測値から源信号を独立成分分析により分離する信号分離方法およびその方法を使用した信号分離装置に関する。

独立成分分析（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、略称するときはＩＣＡとする。）は、複数の源信号が線形混合された観測値から源信号を、互いに独立であるという確率的性質だけを用いて、分離抽出する方法である。
基準時刻ｔ_１から始まるＫ個の時刻ｔ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋの整数）の各時刻ｔ_ｋでＪ個の発信機から送信される源信号ｓ_ｊ（ｋ）（ｊ＝１〜Ｊの整数）を用いて源信号行列Ｓ（下線）は、式（１）に示されるように、定義される。また、基準時刻ｔ_１から始まるＫ個の時刻ｔ_ｋの各時刻ｔ_ｋでＩ個の受信機で受信される観測値χ_ｉ（ｉ＝１〜Ｉの整数）を用いて観測値行列Ｘ（下線）は、式（２）に示されるように、定義される。
そして、観測値行列Ｘ（下線）と源信号行列Ｓ（下線）との間で式（３）の関係式が成り立つと定義する。なお、行列Ａは、源信号行列Ｓ（下線）の線形和を表す式（４）で表される混合行列である。

ゆえに、独立成分分析は、混合行列Ａの推定値である推定混合行列Ａ（ハット）を算出し、観測値行列Ｘ（下線）と推定混合行列Ａ（ハット）とから式（５）に基づいて、源信号行列Ｓ（下線）の推定値である分離信号行列Ｙ（下線）を算出することを意味する。

しかし、分離信号行列Ｙ（下線）には、振幅、位相、信号源の識別（以下、ＩＤと称す。）の不確定性が残っている。これは以下の性質に起因している。観測値行列Ｘ（下線）は、ある未知の複素係数α_ｊを介して、式（６）のように書き換えることができる。すなわち、複素係数α_ｊがどのような値をとっても、観測値行列Ｘ（下線）は変化しないので、観測値行列Ｘ（下線）からは複素係数α_ｊの情報を知ることができない。よって、独立成分分析により、複素係数α_ｊを知ることはできない。これが、位相および振幅の不確定性の理由である。

さらに、源信号ｓ_ｊの順番を入れ替えても、すなわち、混合行列Ａの列を入れ替えても観測値行列Ｘ（下線）は変化しないため、源信号ｓ_ｊの順番も知ることができない。これが、ＩＤの不確定性の理由である。
そして、ＩＤの不確定性とは、例えば、発信機の数Ｊ＝２の場合、得られた分離信号行列Ｙ（下線）が、源信号推定値ｓ（ハット）_１及び源信号推定値ｓ（ハット）_２を要素として持つが、それが、式（７）なのか式（８）なのか分からないことを意味する。

この性質から、観測値を観測値ブロック毎に分割してそれぞれ独立成分分析を行う場合、それぞれの観測値ブロックで得られた分離信号をＩＤ付けする必要がある。そして、ＩＤ付けを誤ると各観測値ブロックの分離信号をでたらめにつなぐことになり，電波の通信情報がわからなくなる。

そこで、各分離信号の到来方向推定値を計算し、似通った方向からの分離信号に同一ＩＤを付加する方法が提案されている。なお、この提案では、同一直線上に等間隔配置されたアンテナ素子を用いた場合の方法を説明しているが、任意のアンテナ素子の配置でも本質に違いはないので、円周上にアンテナ素子を配置する円形アレーの例を用いて説明する。

このＩＤ付けの考え方は、各観測値ブロックｐにおける推定混合行列Ａ（ハット）_ｐの各列Ａ（ハット）_ｐ，ｊから到来方向推定値θ_ｐの各成分θ_ｐ，ｊを計算し、同方向と判定されるならば、それに対応する分離信号ｙ_ｐ，ｊに同一ＩＤを付加することである。
観測値ブロックｐにおける到来方向推定値θ（下線）_ｐを式（９）のようにベクトル表記する。
そして、観測値ブロックｐにおける到来方向推定値θ（下線）_ｐの計算方法を説明する。まず、独立成分分析から得られた観測値ブロックｐにおける推定混合行列Ａ（ハット）_ｐは式（１０）、式（１１）で表される。ここで、α_ｐ、ｊは複素数の未知定数であり振幅及び位相の不確定性を意味し、Ａ（ハット）_ｐの各列Ａ（ハット）_ｐ，ｊは、各分離信号ｙ_ｐ，ｊに対応するが、ＩＤの不確定性があるので、ｙ_ｐ，ｊは必ずしも源信号ｓ_ｐ，ｊの推定値ｓ（ハット）_ｐ，ｊに対応しない。

式（１１）に示した列Ａ（ハット）_ｐ，ｊの任意の二つの行番号ｉｊ、ｉ’ｊの要素Ａ（ハット）_{ｐ，ｉ’ｊ}及び要素Ａ（ハット）_ｐ，ｉｊとし、それらの比を式（１２）により計算する。
式（１２）から、観測値ブロックｐにおける到来方向推定値θ（下線）_ｐの各成分θ_ｐ，ｊを算出すると、式（１３）となる。そして、各信号源、すなわちｊ＝１〜Ｊについて計算し、観測値ブロックｐにおける到来方向推定値θ（下線）_ｐを推定する。

そして、観測値ブロックｐの１からＰまでの到来方向推定値θ（下線）_１〜θ（下線）_Ｐを求めて、行列式Θ（下線）として式（１４）のように表す。
すべての観測値ブロックｐ（ｐ＝１、・・・、Ｐ）について、行列式Θ（下線）の各列θ（下線）_ｐの要素θ_ｐ，１、・・・、θ_ｐ、Ｊの似通ったものを、同じ行に並べ直し、Θ（下線）’と呼び、式（１５）で定義する。
例えば、源信号数Ｊ＝３、観測値ブロック数Ｐ＝２の場合で、観測値ブロックｐ＝２のときの到来方向推定値θ（下線）_２の成分θ_２，１、θ_２，２、θ_２，３が観測値ブロックｐ＝１のときの到来方向推定値θ（下線）_１の成分θ_１，２、θ_１，３、θ_１，１に似通っているとすると、Θ（下線）’は式（１６）となる。そして、Θ（下線）’の各行は同一ＩＤを持っていることを意味する。

なお、ここでは、説明を簡単にするために観測値ブロック数Ｐ＝２としているが、実際には、到来方向推定値の平均や分散値などの確率情報を計算し、各到来方向の平均値からの散ばり、すなわち到来方向推定値の信頼度を加味してＩＤ付けを行うべく、高精度な確率情報が必要なため、十分な観測値ブロック数Ｐを必要とする。

次に、Θ（下線）’の情報を用い、分離信号行列Ｙ（下線）_ｐの行をΘ（下線）’に対応するように並べ替えを行う。分離信号行列Ｙ（下線）_ｐの並び替え後の行列をＹ（下線）’_ｐとし、これらをｐ＝１、・・・、Ｐまで並べたものを、式（１７）で定義する。例えば、源信号数Ｊ＝３、観測値ブロック数Ｐ＝２の場合で、Θ（下線）’が式（１６）のとき、Ｓ（ハット、下線）は式（１８）となり、Ｓ（ハット、下線）の各行は同一ＩＤを持っていることを意味する。最後に、Ｓ（ハット、下線）の各列のｙ_ｐ，ｊをつなぎ合わせることにより最終的な分離信号Ｓ（ハット、下線）を得る。

Ｓａｗａｄａ、他３名、「Ａ Ｒｏｂｕｓｔ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｍａｉｎ Ｂｌｉｎｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、２００４年１１月、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．５、ｐ．５３０−ｐ．５３８

しかし、この提案されているＩＤ付けの方法では、到来方向推定値を抽出するため、アンテナパターン、センサ配置、周波数などのパラメータ情報を正確に入手する必要がある。しかし、実際、アンテナパターンなどの情報には誤差が加わり、到来方向推定値を正確に抽出することができないという問題がある。
また、ある時刻におけるパラメータ情報が既知であっても、何らかの理由で時間経過とともにパラメータ情報が変化した場合、その変化したパラメータ情報を継続的に正確に知る必要があるという問題がある。
また、発信機は移動せず、発信源の到来方向が不変であるとの仮定を置いているため、万一発信機が移動する場合、正確なＩＤ付けが困難になるという問題がある。
また、独立成分分析の結果である分離信号および到来方向推定値を、長時間に渡り多数保存し、バッチ処理的にＩＤ付けを実施するため、大きな記憶容量を有する記憶装置を必要とするという問題がある。
また、データを一旦溜め込んで処理を行うため、リアルタイム表示ができないという問題がある。

この発明の目的は、パラメータ情報を必要とせず、パラメータ情報や到来方向が変化した場合でも正確にＩＤ付けし、大きな記憶容量の記憶装置を必要とせず、リアルタイム表示可能な信号分離方法およびその方法を使用した信号分離装置を提供することである。

この発明に係わる信号分離方法は、互いに独立している複数の発信源からの源信号を混合して受信した観測値から源信号を独立成分分析により分離する信号分離方法において、上記独立成分分析により得られた推定混合行列の各列を規格化して規格化列ベクトルを算出する工程を有する。

この発明に係わる信号分離方法は、１つ前までの観測値ブロックにより得られた追尾航跡と、現観測値ブロックで独立成分分析から得られる規格化列ベクトル間の相関処理を施すことにより、相関の成立した規格化列ベクトルに同一ＩＤを付け、それに基づいて分離信号行列を並び替えるので、独立成分分析から得られる混合行列の推定値だけを用いており、アンテナパターン、センサ配置、周波数などのパラメータ情報を必要としない。また、追尾処理を用いるので、分離信号をリアルタイム表示可能である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係わる信号分離方法を適用する信号送受信システムの概念図である。図２は、この発明に係わる観測装置の構成図である。図３は、この発明の実施の形態１に係わる信号分離装置のブロック図である。図４は、受信アンテナの配置図である。図５は、実施の形態１に係わる信号分離方法の工程を表すフローチャートである。図６は、実施の形態１に係わる追尾処理の手順を示すフローチャートである。
この発明の実施の形態１に係わる信号送受信システムは、図１に示すように、Ｊ個の互いに独立する発信機２から源信号ｓ_ｊ（ｊは１〜Ｊの整数）が発信され、Ｉ個の受信機３を備える観測装置４で受信され観測値χ_ｉ（ｉは１〜Ｉの整数）が得られる。なお、源信号ｓ_ｊは、互いに独立しているという確率的性質がある。そして、信号分離装置５により観測値χ_ｉから源信号ｓ_ｊに対応する分離信号ｙ_ｊを分離する。さらに、分離信号ｙ_ｉに正しくＩＤを付加し、同一ＩＤの信号をつなぎ合わせた結果が分離信号表示装置６において表示される。

この発明の実施の形態１に係わる観測装置４のアンテナ７は、図２に示すように、入射波の到来方向θ_ｊにおける複素ゲインパターンｇ_ｉ（θ_ｊ）を有し、受信機３は雑音ｎ_ｉを含めて受信した信号をＡ／Ｄ変換し、観測値χ_ｉを出力する。

この発明の実施の形態１に係わる信号分離装置５は、図３に示すように、観測値ブロックｐでの観測値行列Ｘ（下線）_Ｐを独立成分分析（ＩＣＡ）を行い、分離信号行列Ｙ（下線）_ｐと推定混合行列Ａ（ハット）_ｐを出力するＩＣＡ処理部１０、推定混合行列Ａ（ハット）_ｐを規格化して規格化列ベクトルＤ_ｐ、ｊを列ベクトルとしてもつ規格化混合行列Ｄ_ｐを出力する規格化列ベクトル算出部１１、規格化列ベクトルＤ_ｐ，ｊを追尾処理して、規格化混合行列Ｄ_ｐ内の規格化列ベクトルＤ_ｐ，ｊを並び替えられることにより得られた規格化混合行列Ｄ’_ｐを出力する追尾処理部１２、並べ替えられた規格化混合行列Ｄ’_ｐを参照して分離信号行列Ｙ（下線）_ｐを並べ替え、同じ行の要素を逐次つなぎ合わせて最終分離信号行列Ｓ（ハット、下線）_ｐを出力する逐次つなぎ合わせ部１３を有する。
そして、信号分離装置５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路を有するコンピュータから構成されている。

この実施の形態１に係わる追尾処理部１２は、図３に示すように、仮定した目標の運動式により、１つまえの観測値ブロック（ｐ−１）における目標の位置及び速度の平滑値から現観測値ブロックｐにおける目標の位置及び速度の予測値を計算する予測処理部１５、複数の目標が存在し、それぞれの目標に対応する追尾フィルタ入力値のＩＤが不明の場合に、それぞれの目標に尤もらしい追尾フィルタ入力値との対応付けを行う相関処理部１６、各目標の予測値と、それに対応付けされた追尾フィルタ入力値と、フィルタゲインと呼ばれる係数により重み付け平均を行い、平滑値を計算する平滑処理部１７を有する。

信号分離装置における信号分離処理の説明に先立って観測装置４から入力される観測値について説明する。
通信波として一般的な信号モデルを用い、Ｍ_ｊ（ｔ）を複素包絡線、ｆ_ｊをキャリア周波数とすると、源信号ｓ_ｊ（ｔ）は式（１９）で与えられる。そして、到来方向θ_ｊから入射する源信号ｓ_ｊを、Ｉ個の受信機で受信した場合、時刻ｔ_ｋにおける観測値χ_ｉ（ｋ）は式（２０）で与えられる。
ここで、λ_ｊ＝ｃ／ｆ_ｊ、ｇ_ｉ（θ_ｊ）は受信機ｉの受信アンテナの到来方向θ_ｊにおける複素ゲインパターン（指向性パターン）、ｐ_ｉは受信アンテナの位相基準点からの位置ベクトル、ｑ（θ_ｊ）は源信号ｓ_ｊの到来方向単位ベクトル、ｎ_ｉ（ｋ）は受信機雑音である。

次に、図４に示すように、受信アンテナとして円周上にアンテナ素子がアレー状に配置された場合を例にして説明する。なお、他のアンテナ配置を用いても良い。
アンテナ素子の配置されている円の半径をｒ、位置角をφ_ｉ、十分遠方の発信源からの源信号ｓ_ｊの到来方向をθ_ｊとすると、時刻ｔ_ｋにおける受信機の観測値χ_ｉ（ｋ）は式（２１）で表される。
この式（２１）をベクトル表記すると、式（２２）となる。なお、ｓ（下線）（ｋ）、χ（下線）（ｋ）、Ａ、ｎ（下線）（ｋ）は、それぞれ式（２３）、式（２４）、式（２５）、式（２６）である。

次に、信号分離装置の動作について図５を参照して説明する。
ステップＳ１では、式（２７）に示すような、長さＬの観測値ブロックｐは、時間ブロック毎の観測値χ_ｉ（（ｐ−１）Ｌ＋ｈ）（ｈは１〜Ｌの整数）を観測値行列Ｘ（下線）_ｐとして表され、入力される。
ステップＳ２のＩＣＡ処理では、観測値行列Ｘ（下線）_ｐに対し独立成分分析を行い、式（２８）で表される観測値ブロックｐの分離信号行列Ｙ（下線）_ｐおよび式（２９）で表される観測値ブロックｐの推定混合行列Ａ（ハット）_ｐを出力する。

ステップＳ３の規格化列ベクトル算出では、観測値ブロックｐの推定混合行列Ａ（ハット）_ｐの各列Ａ（ハット）_ｐ，ｊに対し、各列の第１行の値で全ての行の値をそれぞれ除算することにより式（３０）、式（３１）のように規格化する。そして、観測値ブロックｐの規格化混合行列Ｄ_ｐの各列Ｄ_ｐ，ｊには複素数の未知定数α_ｊが存在しない。
規格化列ベクトル算出で、規格化列ベクトルを各列にもつ規格化混合行列Ｄ_ｐは、追尾処理へ送られる。

ステップＳ４の追尾処理では、運動を行う追尾対象（目標、ターゲットなど呼ばれる）の時系列入力情報を逐次処理しながら、目標の位置や速度などの運動諸元を推定する。
また、複数の目標が存在し、それぞれの目標に対応する入力値のＩＤが不明の場合には、尤もらしい入力値との対応付けを行う処理（相関処理）も含まれる。

追尾処理は、追尾フィルタと呼ばれる計算アルゴリズムによって行われる。一般に様々な種類の追尾フィルタが知られており、１例として、規格化列ベクトルＤ_ｐ、ｊを追尾目標（追尾対象）と見立てて、また、規格化列ベクトルＤ_ｐ、ｊを追尾フィルタ入力値と見立てて、ｐ方向に追尾処理する場合を説明する。もちろん、他の派生情報を追尾しても問題ない。この場合、各観測値ブロックｐでＪ個の列ベクトルが得られるので、Ｊ個の目標を追尾処理することになる。追尾処理は、図６に示すように各ｐにおいて、予測処理、相関処理、平滑処理と呼ばれる３種類の処理を順番に行う。
図６は、この追尾処理の手順を示すフローチャートである。また、図７は、この追尾処理の様子を図示したものである。

予測処理とは、仮定した目標の運動式により、１つまえの観測値ブロック（ｐ−１）における目標の位置及び速度の平滑値から現観測値ブロックｐにおける目標の位置及び速度の予測値を計算する処理である。

相関処理とは、複数の目標が存在し、それぞれの目標に対応する追尾フィルタ入力値のＩＤが不明であるので、それぞれの目標に尤もらしい追尾フィルタ入力値の対応付けを行う処理である。図８は、３目標の場合の相関処理概念図である。
まず、それぞれの目標の予測値から、仮定した観測式により追尾フィルタ入力値予測値を計算し、追尾フィルタ入力値の予測値を中心として、確率的に存在しうる領域内に追尾フィルタ入力値が存在するか否かを調べる。そして、存在しうる領域に入った追尾フィルタ入力値の候補の中から、追尾フィルタ入力値の予測値から最も近い（残差二次形式と呼ばれる規格化距離の小さい）追尾フィルタ入力値が尤もらしいと判断し、目標との対応を決定し、ＩＤ付けを行う。図８の例では、目標３と追尾フィルタ入力値２、目標１と追尾フィルタ入力値３、目標２と追尾フィルタ入力値１が対応付けされている。

平滑処理とは、各目標と、それに対応付けされた追尾フィルタ入力値と、フィルタゲインと呼ばれる係数により重み付け平均を行い、平滑値を計算する処理である。
相関処理により得られた結果より、各目標に対して相関の成立した規格化混合行列Ｄ_ｐの列ベクトルを並び替え、式（３２）のように並べ替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐとして定義する。各観測値ブロックｐにおける並べ替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐの各列は同一ＩＤを持っていることを意味する。
最後に、追尾処理の相関結果により得られた並び替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐが、逐次つなぎ合わせに送られる。

ステップＳ５の逐次つなぎ合わせでは、並び替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐに従い分離信号行列Ｙ（下線）_ｐを並び替えてからつなぎ合わせを行い、最終分離信号行列Ｓ（（ハット、下線）_ｐを出力する。このために、まず、信号の並び替えを行う。観測値ブロック（ｐ−１）までに得られている行列Ｓ（ハット、下線）_ｐ−１を式（３３）とし、並べ替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐに従い分離信号行列Ｙ（下線）_ｐの行を並び変えた結果をＹ’（下線）ｐとする。Ｓ（ハット、下線）_ｐ−１の各列とＹ’（下線）_ｐの各列をつなぎ合わせることにより最終分離信号行列Ｓ（ハット、下線）_ｐが式（３４）のようにして得る。最終分離信号行列Ｓ（ハット、下線）_ｐの各行は同一ＩＤを持っていることを意味する。
ステップＳ６では、得られた最終分離信号行列Ｓ（ハット、下線）_ｐは分離信号表示装置６に送られ、表示が行われる。
ステップＳ７では、観測が完了したか否かを判断し、観測が未了のときにはステップＳ８へ進み、観測が完了したときには信号分離処理を終了する。
ステップＳ８では、次の観測値ブロック（ｐ＋１）における観測値行列Ｘ（下線）_ｐ＋１が観測装置４から送られ、処理が継続する。

なお、実施の形態１においては規格化混合行列Ｄ_ｐそのものを用いてＩＤ付けを行っているが、ノルム、振幅値、位相値、実部、虚部など、規格化混合行列Ｄ_ｐを加工することにより得られる派生情報でＩＤ付けを行ってもよい。

このような信号分離方法では、分離信号のＩＤ付けに使用する混合行列を規格化することにより、未知な複素数の定数が存在しないので、不確定な位相および振幅が分離信号のＩＤ付けに影響することを防げる。

また、１つ前までの観測値ブロックから計算された現観測値ブロックでの規格化列ベクトルの予測値と現観測値ブロックで独立成分分析から得られる規格化列ベクトルとの間の相関処理を施すことにより、相関の成立した規格化列ベクトル、すなわち分離信号に同一ＩＤを付けるので、独立成分分析から得られる混合行列の推定値だけを用いており、アンテナパターン、センサ配置、周波数などのパラメータ情報を必要としない。

パラメータ情報や源信号の到来方向が変化しても、規格化列ベクトルの追尾処理を行っているので、正確にＩＤ付けを行うことができる。
また、観測値ブロック毎に逐次規格化列ベクトルを追尾処理しているので、過去の観測値行列などを記憶しておく必要がないので、大きな記憶容量を有する記憶装置を必要としない。さらに、逐次的に分離信号を出力できる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係わる信号分離方法は、実施の形態１とＩＤ付けの方法だけが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わる信号分離方法では、追尾処理を行わずに、規格化混合行列Ｄ_ｐを用いてバッチ処理的、すなわち、ｐ＝１,‥,ＰのＩＣＡ処理結果を溜め込んでから、一括でＩＤ付けを行う。規格化混合行列Ｄ_ｐに含まれる各規格化列ベクトルが同じ方向を向いているものに同一ＩＤを付加する。もちろん、規格化列ベクトルを加工して得られる派生情報を用いても良い。以下、規格化列ベクトルを用いる場合の一例を示す。
まず、各観測値ブロックｐの規格化混合行列Ｄ_ｐに含まれる各規格化列ベクトルＤ_ｐ，ｊを、所定の基準に従い並び替える。例えば、所定のベクトルを基準とした内積値を並び替えの基準にする。複素数における内積を式（３５）で定義する。ただし、ここで●は内積、Ｔは転置、＊は複素供役である。
この定義より、基準とした所定のベクトルＤ_{ｂａｓｉｓ}となす角度値Ω_ｐ，ｊは式（３６）で与えられる。同様に、角度値Ω_ｐ，ｊの並び替えに従い、対応するＤ_ｐ，ｊも並び替える。並び替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐが得られる。

次に、予め定められた信頼度よりも高い信頼性のものにのみＩＤ付けを行うため、角度値Ω_ｐ，ｊの平均値と分散値を計算し、角度値Ω_ｐ，ｊのうち平均値からの偏差が大きいもの、すなわち角度値Ω_ｐ，ｊの信頼度の高いもののみにＩＤ付けを行う。
この場合、まず、並び替え済規格化混合行列Ｄ’_ｐの同じ列にあるものの時間平均値Ｄ（バー）_ｊを式（３７）に従って計算する。そして、式（３９）に示すように、Ｄ（バー）_ｊと同じ列にあるベクトルＤ’_ｐ，ｊと向く方向が十分近いもの（内積値の十分高いもの）のみに対し、ＩＤを付加する。
ここで、角度値Ω’_ｐ，ｊは、式（３８）のように複素ベクトルＤ（バー）_ｊとＤ’_ｐ，ｊの成す角度、Ω_{ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ}は、信頼性の許容範囲を示す設計パラメータであり、例えば、角度値Ω_ｐ，ｊの分散値を目安にして設定する。

このような信号分離方法は、規格化列ベクトルやそれを加工して得られる派生情報を用いて分離信号結果にＩＤを付加するので、アンテナパターン、センサ配置、周波数などのパラメータ情報を必要としない。
また、バッチ処理的にも、アンテナパターンなどの種々のパラメータ情報を用いずにＩＤの決定を行うことができる。
なお、この信号分離方法は、周波数領域で独立成分分析を行う場合の周波数ビン間におけるＩＤ付けにも適用できる。

この発明に係わる信号分離方法を適用する信号送受信システムの概念図である。 この発明に係わる観測装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係わる信号分離装置のブロック図である。 受信アンテナの配置図である。 実施の形態１に係わる信号分離方法の工程を表すフローチャートである。 実施の形態１に係わる追尾処理の手順を示すフローチャートである。 追尾処理の様子を説明するための図である。 相関処理の様子を説明するための図である。

符号の説明

２ 発信機、３ 受信機、４ 観測装置、５ 信号分離装置、６ 分離信号表示装置、７ アンテナ、１０ ＩＣＡ処理部、１１ 規格化列ベクトル算出部、１２ 追尾処理部、１３ 逐次つなぎ合わせ部、１５ 予測処理部、１６ 相関処理部、１７ 平滑処理部。

Claims (5)

1. 互いに独立している複数の発信源からの源信号を混合して受信した観測値から源信号を独立成分分析により分離する信号分離方法において、
   上記独立成分分析により得られた推定混合行列の各列を規格化して規格化列ベクトルを算出する工程を有することを特徴とする信号分離方法。
2. 時間ブロック毎または周波数ビン毎に算出された上記規格化列ベクトルに、バッチ処理や逐次処理である追尾処理により相関の成立した他の時間ブロックまたは周波数ビンにおいて算出された上記規格化列ベクトルと同一ＩＤを付加する工程を有することを特徴とする請求項１に記載する信号分離方法。
3. 時間ブロック毎または周波数ビン毎に算出された上記規格化列ベクトルに、上記規格化列ベクトルから派生されるノルム、実部、虚部、振幅または位相情報を用い、バッチ処理や逐次処理である追尾処理により相関の成立した他の時間ブロックまたは周波数ビンにおいて算出された上記規格化列ベクトルと同一ＩＤを付加する工程を有することを特徴とする請求項１に記載する信号分離方法。
4. 上記規格化列ベクトルに付けられたＩＤに基づいて上記独立成分分析により分離された分離信号にＩＤを付加することを特徴とする請求項２または３に記載する信号分離方法。
5. 観測値を独立成分分析を行い、分離信号行列と推定混合行列を出力するＩＣＡ処理部と、
   推定混合行列を規格化して規格化列ベクトルを列要素としてもつ規格化混合行列を出力する規格化列ベクトル算出部と、
   規格化列ベクトルを追尾処理してそれぞれの列にＩＤ付加された規格化混合行列を出力する追尾処理部と、
   それぞれの列にID付加された規格化混合行列を参照して分離信号にＩＤを付加し、同じＩＤを持つ分離信号を逐次つなぎ合わせて最終分離信号を出力する逐次つなぎ合わせ部と、
   を有することを特徴とする信号分離装置。

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