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DEVICE FOR SEPARATING AND EXTRACTING MIXED SIGNAL

Patent code P10A015401
Posted date Apr 23, 2010
Application number P2004-373580
Publication number P2006-178314A
Patent number P4237699
Date of filing Dec 24, 2004
Date of publication of application Jul 6, 2006
Date of registration Dec 26, 2008
Inventor
  • (In Japanese)大久保 裕
  • (In Japanese)園田 利明
  • (In Japanese)手島 哲郎
  • (In Japanese)鈴木 久仁男
Applicant
  • (In Japanese)防衛装備庁長官
  • (In Japanese)株式会社東芝
Title DEVICE FOR SEPARATING AND EXTRACTING MIXED SIGNAL
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for separating/extracting a mixed signal capable of reproducing an original signal continuously and faithfully.
SOLUTION: The device for separating/extracting a mixed signal obtains signal separation outputs XA (XA1, ..., XAi) and XB (XB1, ..., XBi) by performing separation/extraction processing by an independent component analysis of each two continuous sampling periods Δt1, Δt2. Further, the device produces a signal separation output XC (XC1, ..., XCi) in Δt1+Δt2, and divides XC into a component (XA') corresponding to the period Δt1 and a component (XB') corresponding to Δt2. Then, the device calculates combinations to couple each component of (XA1, ..., XAi) to any of the components (XB1, ..., XBi) based on a correlation value between XA and XA', and that between XB and XB'.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


複数の原信号を含む混合信号からそれぞれの原信号を分離・抽出するために、ブラインド信号分離法(BBS:Blind Source Separation)が用いられる(例えば、特許文献1を参照)。ブラインド信号分離法に独立成分分析を組み合わせることにより、到来信号に対する予備知識が無くとも複数の信号を分離できる。混合信号を受信するセンサをN個用いれば、最大でN個の信号成分を分離することができる。ブラインド信号分離法では、各センサに到達する混合信号を所定の時間間隔でサンプリングすることにより得られるデジタルデータが使用される。



ところで、独立成分分析により原信号を分離・抽出するには、受信した混合信号の独立性のみに頼らざるを得ない。このことから、分離・抽出された信号にはサンプリング周期ごとの順番の入れ違いと、大きさの任意性とが残ることになる。分離・抽出する期間が決まっている場合には、このような現象は波形自体に影響を与えるものではないために、信号の分離・抽出という側面では深刻な問題を生じることはない。



しかしながら分離・抽出処理を連続的に実施する場合や、原信号の数や状態が時々刻々と変化する場合には、受信信号の分離・抽出結果を一定の時間間隔ごとに出力する必要がある。このような処理において分離・抽出された信号の入れ違いの任意性が生じると、信号の連続性が損なわれることになる。
【特許文献1】
特開2003-92557号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、混合信号分離・抽出装置に関する。特に本発明は、複数のセンサにおいて個別に観測される混合信号から原信号を分離・抽出する技術の改良に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
複数の原信号を含む混合信号をそれぞれ受信する複数のセンサと、この複数のセンサごとの受信信号から独立成分分析により前記原信号を分離・抽出する独立成分分析部とを具備する混合信号分離・抽出装置において、
前記独立成分分析部は、
連続するサンプリング期間ごとに前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングしてサンプルデータを取得するサンプリング手段と、
前記サンプルデータを用いた独立成分分析により前記サンプリング期間ごとに複数の原信号データを生成する分離手段と、
連続する2つのサンプリング期間のうち先行する第1サンプリング期間において生成された複数の第1原信号データと、前記第1サンプリング期間に続く第2サンプリング期間において生成された複数の第2原信号データとの、相互に連結すべき組み合わせを算出する算出手段と、
この算出手段により算出された組み合わせで前記複数の第1原信号データの各々を前記複数の第2原信号データのいずれかに連結して、連続する原信号を再生する連結手段とを備え、
さらに、前記サンプリング手段は、前記第1および第2サンプリング期間を連結した連結期間における前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングして長期間サンプルデータを取得し、
さらに、前記分離手段は、前記長期間サンプルデータを用いた独立成分分析により前記連結期間における複数の第3原信号データを生成し、
さらに、前記算出手段は、前記複数の第1および第2原信号データと前記第3原信号データとの互いの相関値を算出し、その結果に基づいて前記組み合わせを算出することを特徴とする混合信号分離・抽出装置。

【請求項2】
 
複数の原信号を含む混合信号をそれぞれ受信する複数のセンサと、この複数のセンサごとの受信信号から独立成分分析により前記原信号を分離・抽出する独立成分分析部とを具備する混合信号分離・抽出装置において、
前記独立成分分析部は、
連続するサンプリング期間ごとに前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングしてサンプルデータを取得するサンプリング手段と、
前記サンプルデータを用いた独立成分分析により前記サンプリング期間ごとに複数の原信号データを生成する分離手段と、
連続する2つのサンプリング期間のうち先行する第1サンプリング期間において生成された複数の第1原信号データと、前記第1サンプリング期間に続く第2サンプリング期間において生成された複数の第2原信号データとの、相互に連結すべき組み合わせを算出する算出手段と、
この算出手段により算出された組み合わせで前記複数の第1原信号データの各々を前記複数の第2原信号データのいずれかに連結して、連続する原信号を再生する連結手段とを備え、
さらに、前記サンプリング手段は、前記第1および第2サンプリング期間を連結した連結期間における前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングして長期間サンプルデータを取得し、
さらに、前記分離手段は、前記長期間サンプルデータを用いた独立成分分析により前記連結期間における複数の第3原信号データを生成し、
さらに、前記算出手段は、前記複数の第1および第2原信号データと前記第3原信号データとの互いの周波数を比較し、その結果に基づいて前記組み合わせを算出することを特徴とする混合信号分離・抽出装置。

【請求項3】
 
複数の原信号を含む混合信号をそれぞれ受信する複数のセンサと、この複数のセンサごとの受信信号から独立成分分析により前記原信号を分離・抽出する独立成分分析部とを具備する混合信号分離・抽出装置において、
前記独立成分分析部は、
連続するサンプリング期間ごとに前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングしてサンプルデータを取得するサンプリング手段と、
前記サンプルデータを用いた独立成分分析により前記サンプリング期間ごとに複数の原信号データを生成する分離手段と、
連続する2つのサンプリング期間のうち先行する第1サンプリング期間において生成された複数の第1原信号データと、前記第1サンプリング期間に続く第2サンプリング期間において生成された複数の第2原信号データとの、相互に連結すべき組み合わせを算出する算出手段と、
この算出手段により算出された組み合わせで前記複数の第1原信号データの各々を前記複数の第2原信号データのいずれかに連結して、連続する原信号を再生する連結手段とを備え、
さらに、前記サンプリング手段は、前記第1および第2サンプリング期間を連結した連結期間における前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングして長期間サンプルデータを取得し、
さらに、前記分離手段は、前記長期間サンプルデータを用いた独立成分分析により前記連結期間における複数の第3原信号データを生成し、
さらに、前記算出手段は、前記複数の第1および第2原信号データと前記第3原信号データとの4次統計量を算出し、その結果に基づいて前記組み合わせを算出することを特徴とする混合信号分離・抽出装置。

【請求項4】
 
複数の原信号を含む混合信号をそれぞれ受信する複数のセンサと、この複数のセンサごとの受信信号から独立成分分析により前記原信号を分離・抽出する独立成分分析部とを具備する混合信号分離・抽出装置において、
前記独立成分分析部は、
連続するサンプリング期間ごとに前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングしてサンプルデータを取得するサンプリング手段と、
前記サンプルデータを用いた独立成分分析により前記サンプリング期間ごとに複数の原信号データを生成する分離手段と、
連続する2つのサンプリング期間のうち先行する第1サンプリング期間において生成された複数の第1原信号データと、前記第1サンプリング期間に続く第2サンプリング期間において生成された複数の第2原信号データとの、相互に連結すべき組み合わせを算出する算出手段と、
この算出手段により算出された組み合わせで前記複数の第1原信号データの各々を前記複数の第2原信号データのいずれかに連結して、連続する原信号を再生する連結手段とを備え、
さらに、前記サンプリング手段は、前記第1および第2サンプリング期間を連結した連結期間における前記複数のセンサごとの受信信号をサンプリングして長期間サンプルデータを取得し、
さらに、前記分離手段は、前記長期間サンプルデータを用いた独立成分分析により前記連結期間における複数の第3原信号データを生成し、
さらに、前記算出手段は、前記複数の第1および第2原信号データと前記第3原信号データとの混合成分における2倍高調波成分のスペクトラムに基づいて前記組み合わせを算出することを特徴とする混合信号分離・抽出装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004373580thum.jpg
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