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本文提出了一种重叠语音信号分离的方法，该方法分为重叠语音信号分析和波形合成两个部分。在重叠语音信号分析阶段，通过频域的SHS算法和小波变换两种方法来提取源信号的基音频率轨迹，这一阶段充分利用了声门激励和声道特性参数在频率和幅度两个方向上的缓变规律。为了有效地利用这一规律，提出了基音概率密度函数的概念。在波形合成阶段，将基音频率轨迹做为依据，获取相应的各次谐波的频率、幅度以及相位信息，利用这些参数送入SIN模型来合成分离的语音信号。为了使帧与帧间信号平滑，提出了峰值匹配的概念，通过对频率、幅度、相位三者的匹配，达到最优平滑的目的。实验结果表明，本文提出的重叠语音分离方法是有效的。