ブラインド音源分離のハイブリッド最小平均２乗誤差の行列ペンシル分離の重み用のシステム及び方法
ブラインド分離を実行するために、信号部分空間のスペクトル推定と共にキュムラントを使用して、狭帯域の仮定で低信号対雑音＋干渉比を有する統計的に独立した信号のブラインド音源分離（“BSS”）用の技術が開示される。BSS技術は、行列ペンシルの一般化固有分析で高次の統計方法（特に４次キュムラント）を使用し、空間的及び／又は時間的相関のガウス雑音で信号を分離する機能を有する低信号対雑音＋干渉比で、未知の統計的に独立した定常狭帯域信号の線形混合をブラインド的に分離する。開示されたBSS技術は、任意の非校正センサアレイを使用した観測用の低SNR同一チャネル音源を分離する。開示されたBSS技術は、干渉エミッタ及びガウス雑音による平均２乗誤差を最小化するハイブリッド行列ペンシルの適応的アレイ重みを備えた分離行列を作る。ハイブリッド重みは、信号対干渉＋雑音比を最大化する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Mの音源により提供されてNのエレメントを有するアレイにより受信されたMの信号を分離する方法であって、
前記Nのエレメントによる前記Mの信号の受信間の時間差と、空間４次キュムラント行列ペンシル、空間相関行列と、前記Mの信号のステアリングベクトルとの関数として、ハイブリッド分離行列を生成し、
前記Mの信号の時系列行列表示で前記分離行列を乗算することを有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ハイブリッド分離行列は、
（外１）
ただし、vjは第jの信号のステアリングベクトルであり、Kjは、第jの信号の雑音空間共分散行列である式に従う方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記空間４次キュムラント行列ペンシルは、空間４次キュムラント行列の関数である方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記空間４次キュムラント行列は、
（外２）
ただし、Cx4(τ1,τ2,τ3)は、第１の時間遅延τ1と第２の時間遅延τ2と第３の時間遅延τ3とを有し、それぞれの時間遅延が前記Mの音源のうち１つから前記Nのエレメントのうち１つまでの時間遅延を示す前記空間４次キュムラント行列であり、
Nは前記アレイのエレメントの数であり、
（外３）
は引数
（外４）
のキュムラント演算子であり、
tは時間を表す変数であり、
xi*(t-τ1)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つの複素共役を示し、
xi(t-τ2)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つを示し、
（外５）
は前記Mの信号のベクトル表示であり、
（外６）
は
（外７）
のエルミート転置を示す式に従う方法。
【請求項５】
Mの音源により提供されたMの信号を分離するシステムであって、
前記Mの信号を受信して受信信号を提供する受信機と、
前記受信信号を受信し、ハイブリッド分離行列を生成し、前記受信信号の時系列行列表示で前記分離行列を乗算する信号プロセッサと
を有し、
前記ハイブリッド分離行列は、前記受信機による前記Mの信号の受信間の時間差と、空間相関行列と、前記Mの信号のステアリングベクトルと、空間４次キュムラント行列ペンシルとの関数であるシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、
前記ハイブリッド分離行列は、
（外８）
ただし、vjは第jの信号のステアリングベクトルであり、Kjは、第jの信号の雑音空間共分散行列である式に従うシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、
前記空間４次キュムラント行列ペンシルは、個々の音源信号の４次キュムラントによりスケーリングされたステアリングベクトルの外積の和である空間４次キュムラント行列の関数であり、
前記ステアリングベクトルは、前記Nのエレメントのうち１つずつの間のそれぞれの位相遅延を示すシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、
前記空間４次キュムラント行列は、
（外９）
ただし、Cx4(τ1,τ2,τ3)は、第１の時間遅延τ1と第２の時間遅延τ2と第３の時間遅延τ3とを有し、それぞれの時間遅延が前記Mの音源のうち１つから前記Nのエレメントのうち１つまでの時間遅延を示す前記空間４次キュムラント行列であり、
Nは前記アレイのエレメントの数であり、
（外１０）
は引数
（外１１）
のキュムラント演算子であり、
tは時間を表す変数であり、
xi*(t-τ1)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つの複素共役を示し、
xi(t-τ2)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つを示し、
（外１２）
は前記Mの信号のベクトル表示であり、
（外１３）
は
（外１４）
のエルミート転置を示す式に従うシステム。
【請求項９】
複数センサのアレイでの複数信号及び雑音環境において、低SNR信号を回復する方法であって、
分離行列が前記複数センサのアレイのデータに適用され、
ハイブリッド最小平均２乗誤差の重みで前記分離行列を作る改善を行い、
前記重みは、空間相関行列と、前記複数信号のステアリングベクトルと、空間４次キュムラント行列ペンシルとの関数として生成される方法。
【請求項１０】
未知の信号と少なくとも１つの干渉信号と雑音とを有する混合信号から未知の信号を回復する方法であって、
前記少なくとも１つの干渉信号と前記雑音とを抑制する分離行列を生成するステップを有し、
前記分離行列は、前記未知の信号の空間相関行列と、ステアリングベクトルと、前記未知の信号及び前記少なくとも１つの干渉信号の空間４次キュムラント行列ペンシルとの関数である方法。
【請求項１】
Mの音源により提供されてNのエレメントを有するアレイにより受信されたMの信号を分離する方法であって、
前記Nのエレメントによる前記Mの信号の受信間の時間差と、空間４次キュムラント行列ペンシル、空間相関行列と、前記Mの信号のステアリングベクトルとの関数として、ハイブリッド分離行列を生成し、
前記Mの信号の時系列行列表示で前記分離行列を乗算することを有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ハイブリッド分離行列は、
（外１）
ただし、vjは第jの信号のステアリングベクトルであり、Kjは、第jの信号の雑音空間共分散行列である式に従う方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記空間４次キュムラント行列ペンシルは、空間４次キュムラント行列の関数である方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記空間４次キュムラント行列は、
（外２）
ただし、Cx4(τ1,τ2,τ3)は、第１の時間遅延τ1と第２の時間遅延τ2と第３の時間遅延τ3とを有し、それぞれの時間遅延が前記Mの音源のうち１つから前記Nのエレメントのうち１つまでの時間遅延を示す前記空間４次キュムラント行列であり、
Nは前記アレイのエレメントの数であり、
（外３）
は引数
（外４）
のキュムラント演算子であり、
tは時間を表す変数であり、
xi*(t-τ1)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つの複素共役を示し、
xi(t-τ2)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つを示し、
（外５）
は前記Mの信号のベクトル表示であり、
（外６）
は
（外７）
のエルミート転置を示す式に従う方法。
【請求項５】
Mの音源により提供されたMの信号を分離するシステムであって、
前記Mの信号を受信して受信信号を提供する受信機と、
前記受信信号を受信し、ハイブリッド分離行列を生成し、前記受信信号の時系列行列表示で前記分離行列を乗算する信号プロセッサと
を有し、
前記ハイブリッド分離行列は、前記受信機による前記Mの信号の受信間の時間差と、空間相関行列と、前記Mの信号のステアリングベクトルと、空間４次キュムラント行列ペンシルとの関数であるシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、
前記ハイブリッド分離行列は、
（外８）
ただし、vjは第jの信号のステアリングベクトルであり、Kjは、第jの信号の雑音空間共分散行列である式に従うシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、
前記空間４次キュムラント行列ペンシルは、個々の音源信号の４次キュムラントによりスケーリングされたステアリングベクトルの外積の和である空間４次キュムラント行列の関数であり、
前記ステアリングベクトルは、前記Nのエレメントのうち１つずつの間のそれぞれの位相遅延を示すシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、
前記空間４次キュムラント行列は、
（外９）
ただし、Cx4(τ1,τ2,τ3)は、第１の時間遅延τ1と第２の時間遅延τ2と第３の時間遅延τ3とを有し、それぞれの時間遅延が前記Mの音源のうち１つから前記Nのエレメントのうち１つまでの時間遅延を示す前記空間４次キュムラント行列であり、
Nは前記アレイのエレメントの数であり、
（外１０）
は引数
（外１１）
のキュムラント演算子であり、
tは時間を表す変数であり、
xi*(t-τ1)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つの複素共役を示し、
xi(t-τ2)は時間t-τ1での第iの音源からの前記Mの信号のうちの１つを示し、
（外１２）
は前記Mの信号のベクトル表示であり、
（外１３）
は
（外１４）
のエルミート転置を示す式に従うシステム。
【請求項９】
複数センサのアレイでの複数信号及び雑音環境において、低SNR信号を回復する方法であって、
分離行列が前記複数センサのアレイのデータに適用され、
ハイブリッド最小平均２乗誤差の重みで前記分離行列を作る改善を行い、
前記重みは、空間相関行列と、前記複数信号のステアリングベクトルと、空間４次キュムラント行列ペンシルとの関数として生成される方法。
【請求項１０】
未知の信号と少なくとも１つの干渉信号と雑音とを有する混合信号から未知の信号を回復する方法であって、
前記少なくとも１つの干渉信号と前記雑音とを抑制する分離行列を生成するステップを有し、
前記分離行列は、前記未知の信号の空間相関行列と、ステアリングベクトルと、前記未知の信号及び前記少なくとも１つの干渉信号の空間４次キュムラント行列ペンシルとの関数である方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００７−５２４８６０（Ｐ２００７−５２４８６０Ａ）
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０７５１５（Ｐ２００６−５０７５１５）
【出願日】平成１６年３月２３日（２００４．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００８９４６
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８８９９９
【国際公開日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（５９４０７１６７５）ハリス コーポレイション (287)
【氏名又は名称原語表記】Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月２３日（２００４．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００８９４６
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８８９９９
【国際公開日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（５９４０７１６７５）ハリス コーポレイション (287)
【氏名又は名称原語表記】Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
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