JP3089082B2 - 適応型ディジタルフィルタ - Google Patents

適応型ディジタルフィルタ

Info

Publication number
JP3089082B2
JP3089082B2 JP04033783A JP3378392A JP3089082B2 JP 3089082 B2 JP3089082 B2 JP 3089082B2 JP 04033783 A JP04033783 A JP 04033783A JP 3378392 A JP3378392 A JP 3378392A JP 3089082 B2 JP3089082 B2 JP 3089082B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
digital filter
adaptive digital
signal
auxiliary
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04033783A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0567948A (ja
Inventor
政樹 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP04033783A priority Critical patent/JP3089082B2/ja
Priority to US07/911,026 priority patent/US5278780A/en
Publication of JPH0567948A publication Critical patent/JPH0567948A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3089082B2 publication Critical patent/JP3089082B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00Adaptive networks
    • H03H21/0012Digital adaptive filters
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17813Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the acoustic paths, e.g. estimating, calibrating or testing of transfer functions or cross-terms
    • G10K11/17819Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the acoustic paths, e.g. estimating, calibrating or testing of transfer functions or cross-terms between the output signals and the reference signals, e.g. to prevent howling
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G10K11/17854Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter the filter being an adaptive filter
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857Geometric disposition, e.g. placement of microphones
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787General system configurations
    • G10K11/17879General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/112Ducts
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3017Copy, i.e. whereby an estimated transfer function in one functional block is copied to another block
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3028Filtering, e.g. Kalman filters or special analogue or digital filters
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3039Nonlinear, e.g. clipping, numerical truncation, thresholding or variable input and output gain
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3042Parallel processing
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3045Multiple acoustic inputs, single acoustic output
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00Adaptive networks
    • H03H21/0012Digital adaptive filters
    • H03H2021/007Computation saving measures; Accelerating measures
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00Adaptive networks
    • H03H21/0012Digital adaptive filters
    • H03H2021/007Computation saving measures; Accelerating measures
    • H03H2021/0072Measures relating to the coefficients
    • H03H2021/0074Reduction of the update frequency

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、適応型デジタルフィル
タに関し、例えばアクティブ消音装置の信号制御回路、
アクティブ振動制御装置の信号制御回路、また通信装置
の適応等価器、エコーキャンセラ、また種々のデジタル
信号処理におけるノイズキャンセラ、適応型線スペクト
ル強調器等に利用される。
【0002】
【従来の技術】係数列が適宜制御されて可変である有限
インパルス応答デジタルフィルタ(以下、FIRデジタ
ルフィルタという)を適応型デジタルフィルタといい、
FIRデジタルフィルタ部と係数制御部とから構成され
ている。
【0003】この適応型ディジタルフィルタの代表的な
構成には図9に示すようなものがある。これはFIRデ
ジタルフィルタを構成する単位遅延素子18,フィルタ係
数となる係数列h(i)を有する乗算器19及び加算器20
と係数列h(i)を更新制御する係数制御部21とから構
成されている。
【0004】この適応型ディジタルフィルタへ信号u
(n)が入力されると,FIRデジタルフィルタ部では次式
(1)に基づいて信号u(n)が変換され信号y(n)
が出力される。尚、Nはディジタルフィルタのタップ数
を示す。
【0005】
【数1】
【0006】そして、上記係数列h(i)が係数制御部
21により更新されることで、出力の信号y(n)が所
望の信号となるように適宜変化する。この係数制御部2
1の係数制御のアルゴリズムには種々のものがあり、そ
の代表的なものに次式(2)に従って係数が制御される
LMSアルゴリズムがある。
【0007】 h(i,n+1)=h(i,n)+αu(n-i)e(n) ・・・(2) 式中e(n) は所望の信号d(n) と出力の信号y(n) との
誤差d(n)−y(n)を示し、αは収束係数を示す。尚、α
は発散を防ぐために通常、正の小さな値をとる。このア
ルゴリズムによれば、誤差信号e(n)が0となるまで
係数列h(i)が更新され続け、最終的に適応型デジタ
ルフィルタからは入力信号に応じた所望の信号が出力さ
れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図10は、騒音源1か
らの騒音と 180°位相のずれた同振幅の音波を消音用ス
ピーカ5から放射し音波干渉により騒音を抑制する、ア
クティブ消音装置の信号処理部に上記の適応型ディジタ
ルフィルタを利用する場合の一例を示した構成図であ
る。この適応型デジタルフィルタはFIRデジタルフィ
ルタ部6、係数制御部8及びFIRデジタルフィルタ部
6の出力部から係数制御部8の入力部までの信号の遅延
修正及び周波数修正のためのデジタルフィルタ7とから
構成されている。
【0009】この装置では、騒音源1から発せられた騒
音が騒音検出マイク3で検出されて入力信号u(n) とな
る。この入力信号u(n)はFIRデジタルフィルタ部
6に入力され、上記式(1)に基づいた畳み込み演算の
結果、信号y(n) が消音信号として出力され、これが消
音用スピーカ5に出力されて音波干渉が起こされる。そ
して、音波干渉の結果が消音誤差検出マイク4で検出さ
れ、これが消音の誤差信号e0 としてLMSアルゴリズ
ムにより動作する係数制御部8に入力される。ここで−
0は、上記式(2)中の所望の信号d(n) と出力の信
号y(n) との誤差d(n)−y(n)に対応するものであり、
上記式(2)と同様の下記式(3)に基づきFIRデジ
タルフィルタ部6の係数列h(i)が更新制御され、消
音誤差が最小と成るように消音用スピーカ5からの出力
が調整され騒音が消される。
【0010】 h(i,n+1)=h(i,n)ーαu0(n-i)e0(n) ・・・(3) 式中、u0(n)は入力信号u(n) にFIRディジタルフィ
ルタ部6の出力から消音誤差検出マイク4の出力までの
伝達特性の補正をデジタルフィルタ7で加えて得られる
信号である。尚、h(i,n)は入力信号u(n)に対
応して与えられる係数を表す。
【0011】ところが、上記の適応型デジタルフィルタ
を用いた場合には、入力信号u(n)や誤差信号e
0(n)に適応型ディジタルフィルタのサンプリング周
波数fsの1/6以上の周波数を有する信号が混入して
いると、制御時の位相のズレにより消音精度が低下する
ばかりでなく、その周波数域の騒音をかえって増大し、
ハウリングをおこすこともあるという問題がある。すな
わち、アクティブ消音では騒音と逆位相、同振幅の付加
音によって騒音を打ち消すため、振幅を完全に制御して
も位相が 60゜ずれると消音効果はなくなり、それ以上
位相がずれると騒音はより大きくなる。また、騒音の周
波数が高くなるにつれ、1周期分の波形に対するサンプ
ル数が減少し付加音の精度が低下し、特にサンプリング
周波数fs の1/6以上の周波数に対しては制御が不安
定と成り易い。具体的には、例えばダクト2内を高次の
モードで伝播する高い周波数の騒音を有効に消音できな
くなる。
【0012】また、あらかじめ測定して求めたデジタル
フィルタ7の伝達特性に遅延誤差がある場合や、またそ
の特性自体が消音用スピーカ5等の経年変化により変化
した場合においても同様の問題が生じる。
【0013】高周波信号に対応するには、サンプリング
周波数fsを大きくする方法が考えられるが、サンプリ
ング周波数fsを大きくすると計算速度が遅くなり入力
信号に対する出力信号のタイミングが遅くなり有効な制
御が出来ない。また、適応型デジタルフィルタの入力部
前段に高周波成分を除去する帯域除去フィルタを接続
し、入力信号から高周波成分を除去する方法も考えられ
るが、帯域除去フィルタ部がアナログフィルタとなり、
信号処理に時間がかかり、スピーカに達するまでの時間
がかかり、これを補うために装置が大きくなるという問
題がある。
【0014】このような高周波成分の混入に起因する問
題は、アクティブ振動制御に適応型デジタルフィルタを
用いた場合にも生じる。振動制御では、一般に制御対象
物の高次振動モードを省略して低次元化してコントロー
ラを設計するが、この場合、省略した高次モードで発振
を起こすスピルオーバーと呼ばれる現象を生じることが
ある。このスピルオーバーの原因は、コントローラにフ
ィードバックされる信号に混入した高次振動モード成分
である。このため、コントローラに上記のような適応型
ディジタルフィルタを用いた場合、同様に高次モード成
分による精度劣化、制御の不安定性といった問題が生じ
る。
【0015】以上に鑑み、本発明は、適応型デジタルフ
ィルタへの入力信号に不必要な高周波信号が混入した場
合にも、該適応型デジタルフィルタの出力信号から該高
周波信号の周波数領域の信号成分を除去することによ
り、該高周波信号に影響される事なく所望の出力信号を
発生することのできる適応型デジタルフィルタを提供す
ることを目的とする。さらには、不必要な周波数領域の
信号成分を含まない出力信号を発生する適応型デジタル
フィルタを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、係数列を制御する係数制御部がLMSアルゴリズム
により動作する適応型デジタルフィルタである主適応型
デジタルフィルタ部と、該主適応型デジタルフィルタ部
の係数列を共有するように接続された適応型デジタルフ
ィルタである補助適応型デジタルフィルタ部とからな
り、該補助適応型デジタルフィルタ部はその出力信号が
直接該補助適応型デジタルフィルタ部の係数制御部に入
力される構成となっていることを特徴とする適応型ディ
ジタルフィルタを提供する。
【0017】また、上記適応型デジタルフィルタの補助
適応型デジタルフィルタ部の外部信号入力部に、所定の
周波数信号に対する信号通過特性を有するフィルタが接
続され、該フィルタを介して外部信号が補助適応型デジ
タルフィルタ部に入力されることを特徴とする適応型デ
ジタルフィルタを提供する。
【0018】上記外部信号としては、主適応型デジタル
フィルタ部への入力信号を用いても良く、主適応型デジ
タルフィルタ部からの出力信号を用いても良く、どちら
の信号を用いるかに応じて主適応型デジタルフィルタ部
と補助適応型デジタルフィルタ部とが接続される。
【0019】
【作用】本発明の適応型ディジタルフィルタは以下のよ
うに動作する。まず、適応型デジタルフィルタの出力信
号から除去したい特定周波数信号と同じ周波数帯域に信
号成分を有する補助入力信号を補助適応型デジタルフィ
ルタ部に入力する。この補助入力信号は補助適応型デジ
タルフィルタ部のFIRデジタルフィルタにより変換さ
れて補助出力信号となり、補助適応型デジタルフィルタ
部内の係数制御部に入力される。該係数制御部では補助
出力信号が誤差信号としてそのまま入力されるので、補
助出力信号が0となるように補助適応型デジタルフィル
タ部のFIRデジタルフィルタ内の係数列が更新され
る。該係数列は主適応型デジタルフィルタ部のFIRデ
ジタルフィルタの係数列と同じものである。
【0020】一方、主適応型デジタルフィルタ部に入力
された入力信号は、主適応型デジタルフィルタ部のFI
Rデジタルフィルタにより変換されて適応型デジタルフ
ィルタの出力信号として出力される。そして、この出力
信号は所望の信号と比較されてその誤差が誤差信号とし
て主適応型デジタルフィルタ部の係数制御部に入力さ
れ、LMSアルゴリズムによってこの誤差信号が0とな
るように係数列が更新制御され、これにより出力信号は
所望の信号となる。この際、該係数列が上記の補助適応
型デジタルフィルタ部の働きにより除去したい周波数帯
域の信号が0となるように同時に更新制御されている
為、上記出力信号からは該周波数帯域の成分が除去され
ることになる。すなわち、除去したい周波数帯域での適
応型デジタルフィルタのゲインが抑制される。また、主
適応型ディジタルフィルタ部側と補助適応型ディジタル
フィルタ部側の共有係数列更新動作回数の割合を制御す
ると、補助適応型ディジタルフィルタ部による係数列更
新の影響に確率的な重み付けがなされ、補助適応型ディ
ジタルフィルタ部に入力された信号が持つ周波数域の遮
断の度合いが制御される。
【0021】例えば高域通過型の重み付けを補助適応型
ディジタルフィルタ部の入力信号に施した場合の係数列
の特性は、阻止域である低域では主適応型ディジタルフ
ィルタ部の適応動作による特性が支配的になり、通過域
である高域は補助ディジタルフィルタ部の適応動作の影
響により、高い周波数の信号を通さないように調整され
る。
【0022】ところで、補助入力信号は、専用の独立し
た回路により発生されても良いが、適宜他の外部信号を
処理して用いても良い。補助適応型デジタルフィルタ部
の外部信号入力部に、所定の周波数信号に対する信号通
過特性を有するフィルタが接続され、該フィルタを介し
て外部信号が補助適応型デジタルフィルタ部に入力され
る構成を有する適応型デジタルフィルタは、他の外部信
号を利用する場合に用いられ、所定の周波数信号に対す
る信号通過特性を有するフィルタにより外部信号に重み
付け処理がされて補助入力信号となる。
【0023】外部信号として主適応型デジタルフィルタ
部への入力信号を用いる場合には、該入力信号の内の主
適応型デジタルフィルタ部の動作に悪影響を及ぼす周波
数成分を有する信号が積極的にフィルタを通過し、これ
が補助入力信号となる。
【0024】また、主適応型デジタルフィルタ部からの
出力信号を用いる場合には、該出力信号の内の主適応型
デジタルフィルタ部の動作に悪影響を及ぼす周波数成分
を有する信号が積極的にフィルタを通過し、これが補助
入力信号となる。
【0025】このように、本発明の適応型ディジタルフ
ィルタでは、従来の適応型ディジタルフィルタの係数更
新動作の結果得られる係数列の周波数特性に対し、補助
適応型ディジタルフィルタ部の適応動作によって周波数
特性上の制約が与えられる。
【0026】
【実施例1】図1は本発明の適応型ディジタルフィルタ
のアクティブ消音装置への応用例を示す概略構成図であ
る。本装置では、片端に開口部を有する容器2内に騒音
源1があり、これから離れて順に騒音検出マイク3,消
音用スピーカ5及び消音誤差検出マイク4が設置されて
いる。そしてこれに適応型デジタルフィルタを用いた制
御回路が設けられている。該適応型デジタルフィルタは
FIRデジタルフィルタ10とLMSアルゴリズムによ
り制御される係数制御部11により構成される補助適応
型デジタルフィルタ部とFIRデジタルフィルタ6とL
MSアルゴリズムにより制御される係数制御部8により
構成される主適応型デジタルフィルタ部とから構成され
ている。そして、二つのFIRデジタルフィルタ6,1
0は係数列ha(i)を共有している。さらに、FIR
デジタルフィルタ10の信号入力部にはフィルタ9が接
続され、係数制御部8にはデジタルフィルタ7が接続さ
れて構成されている。
【0027】本装置では、騒音検出用マイク3で検出さ
れた騒音がプリアンプ12を介してA/D変換器15でディ
ジタル信号に変換されて騒音信号u(n) が生成される。
そして、該騒音信号u(n)がデジタルフィルタ7,フ
ィルタ9及びFIRデジタルフィルタ6に入力される。
【0028】FIRディジタルフィルタ6では所定の係
数列ha(i)と次式(4)に基づく畳み込み演算がなさ
れ、その演算結果が適応型デジタルフィルタの出力であ
る消音信号y(n) としてD/A変換器16に出力される。
【0029】
【数4】
【0030】D/A変換器16でアナログ信号に変換され
た消音信号はパワーアンプ13を介して消音用スピーカ5
に入力される。そして騒音源1からの音波と消音用スピ
ーカ5からの音波とが干渉を起こすことにより騒音源1
からの騒音が消される。この消音結果は消音誤差検出マ
イク4で検出され、プリアンプ14,A/D変換器17を介
して誤差信号e0(n)として出力され係数制御部8に入力
される。
【0031】係数制御部8では、下記式(5)に基づき
この誤差信号e0(n)が最小となるように係数列ha
(i)が更新制御される。
【0032】 ha(i,n+1)=ha(i,n)−α00(n-i)e0(n) ・・・(5) ここでα0 は収束係数で、正の小さな値である。また、
0(n)は騒音信号u(n) をFIRディジタルフィル
タ6の出力から消音誤差検出マイク4による消音誤差信
号の出力までの伝達特性の補正を行うデジタルフィルタ
7で処理して出力される信号であり、係数制御をより正
確に行うために挿入しているものである。
【0033】一方、騒音信号u(n) はディジタルのフィ
ルタ9に入力され、その出力u1(n)がFIRディジタル
フィルタ10に入力される。尚、制御不可能な高周波の音
を出力しないという周波数特性上の制約を消音信号y
(n)に持たせるために、フィルタ9には図2に示すよ
うな高域通過型の周波数特性を持たせている。u1(n)は
FIRディジタルフィルタ10において共有の係数列ha
(i)と畳み込み演算され、その出力e1(n)が出力され、
これが係数制御部11に入力される。係数制御部11では次
式(6)に基づいて系数列ha(i)の更新を行なう。即
ち、これにより係数列ha(i)は、FIRデジタルフ
ィルタ10に上記通過するような高周波信号が入力され
ると、これを0にするように更新制御される。
【0034】 ha(i,n+1)=ha(i,n)−α11(n-i)e1(n) ・・・(6) ここでα1 は収束係数で、正の小さな値である。
【0035】以上の動作が行われることにより、邪魔に
なる高周波信号は切り捨てられ、安定に適応動作制御可
能な周波帯域において、適応型デジタルフィルタによる
消音制御が行われる。
【0036】図3に補助適応型ディジタルフィルタによ
る係数列更新動作を行わなかった場合の係数列ha(i)に
よる適応型デジタルフィルタのゲインの周波数特性を示
す。これは、フーリエ変換による計算で求められる。周
波数の高いところに異常なピークAがあり、ハウリング
の原因となっている。
【0037】図4に補助適応型ディジタルフィルタによ
る係数列更新を行った場合の係数列ha(i)による適応型
デジタルフィルタのゲインの周波数特性を示す。この場
合、図3に見られた異常なピークがなくなり,安定な制
御が可能になっているのが分かる。
【0038】尚、本実施例において、補助適応型ディジ
タルフィルタ部の入力u1(n)に騒音信号u(n)とは関
係のない帯域制限したホワイトノイズを用いても同様の
効果が得られる。ホワイトノイズとしては例えばM系列
信号(2値の疑似ホワイトノイズ)を利用出来る。
【0039】尚、FIRディジタルフィルタ6側とFI
Rディジタルフィルタ10側での係数列更新動作回数の割
合を制御するようにすると、補助適応型ディジタルフィ
ルタ部による係数列更新の影響度を調整できる。また、
主適応型ディジタルフィルタ部の収束係数をα0 とする
と、α0 とα1 の大きさの割合を調整することによって
も影響度の調整を行うことができる。
【0040】
【実施例2】図5は本発明の適応型ディジタルフィルタ
のアクティブ消音装置への第2の応用例を示す概略構成
図である。実施例に示したものと比べると、フィルタ9
への信号入力部の接続方法が異なっており、本実施例で
はフィルタ9に消音信号y(n)が入力されるように成
っている。
【0041】このようにフィルタ9を接続することによ
り、補助適応型デジタルフィルタ部での係数制御が消音
信号y(n)に基づいて行われるようになるので、実施
例1に比べてより正確に消音信号y(n)から不要な高
周波成分を除去できる。
【0042】以上に示した実施例では、いずれも適応型
デジタルフィルタへの入力信号をフィルタ9に入力し
て、所望の高周波出力信号を得、これをFIRデジタル
フィルタ10に入力する構成を取っているが、所望の高
周波出力信号は独立した専用の回路により発生させても
良い。しかしながら、他部の外部信号を利用して所定の
フィルタを介することにより所望の高周波出力信号を得
るようにした方が、回路構成を簡略化できる。さらに、
本実施例のように主適応型デジタルフィルタ部への入力
信号、またはこれからの出力信号を外部信号として用い
た方が、不必要な周波数成分を除去し易くなる。
【0043】さらに、上記実施例では高周波領域での適
応型デジタルフィルタのゲイン抑制について示したが、
本発明の適応型デジタルフィルタでは、ゲイン抑制した
い周波数帯域に成分を有する信号を補助適応型デジタル
フィルタ部への入力信号とすれば、ゲイン抑制したい周
波数帯域のゲインの小さい適応型デジタルフィルタが得
られる。従って、補助適応型デジタルフィルタ部への入
力信号の選択により様々なゲイン特性を有する適応型デ
ジタルフィルタを構成出来る。この場合、フィルタを介
することにより補助適応型デジタルフィルタ部への入力
信号を得る構成にすると、このフィルタの周波数通過特
性を適宜選択することにより容易に適応型デジタルフィ
ルタのゲイン特性を変化させることが出来る。
【0044】一例として、図6に示すような帯域阻止特
性を有するフィルタを用いると、高い周波数域と低い周
波数域でのゲインが同時に抑制されて、高い周波数での
ハウリングとともにDCゲイン上昇も抑制出来るように
なり、A/DコンバータのオフセットずれによるDCゲ
インの抑制が可能な適応型デジタルフィルタを構成出来
る。
【0045】また、上記実施例の場合、制御対象とする
騒音の周波数成分の帯域が、図7に示すように限定され
ている場合、フィルタ9の周波数特性を図8のような帯
域通過特性に設定すれば、騒音周波数以外の外乱に対す
る安定性の向上が図られた適応型デジタルフィルタを構
成することができ、安定なアクティブ騒音制御装置とな
る。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、適応型ディジタルフィ
ルタのゲインに対し特定周波数での抑制が図られ、適応
型デジタルフィルタへの入力信号に不必要な高周波信号
が混入した場合にも、該適応型デジタルフィルタの出力
信号から該高周波信号の周波数領域の信号成分を除去す
ることができるようになり、該高周波信号に影響される
事なく所望の出力信号を発生することのできる適応型デ
ジタルフィルタが構成される。さらに、不必要な周波数
領域の信号成分を含まない出力信号を発生する適応型デ
ジタルフィルタを構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に示すアクティブ消音装置
の構成を示す概略構成図である。
【図2】第1実施例のフィルタ9の周波数特性を示す図
である。
【図3】実施例における補助適応ディジタルフィルタ1
0で共有係数列更新動作を行わない場合の共有係数列h
a(i)によるゲインの周波数特性を示す図である。
【図4】実施例における補助適応ディジタルフィルタ1
0による共有係数列更新を付加した場合の係数列ha(i)
によるゲインの周波数特性を示す図である。
【図5】本発明の第2実施例に示すアクティブ消音装置
の構成を示す概略構成図である。
【図6】フィルタ9の周波数特性の一例を示す図であ
る。
【図7】騒音のパワースペクトルの一例を示す図であ
る。
【図8】フィルタ9の周波数特性の一例を示す図であ
る。
【図9】従来の適応型ディジタルフィルタの構成図であ
る。
【図10】従来の適応型ディジタルフィルタを応用した
アクティブ消音装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 騒音源 12 プリアンプ 2 容器 13 パワーアン
プ 3 騒音検出マイク 14 プリアンプ 4 消音誤差検出マイク 15 A/D変換
器 5 消音用スピーカ 16 D/A変換
器 6 FIRディジタルフィルタ 17 A/D変換
器 7 ディジタルフィルタ 18 単位遅延素
子 8 係数制御部 19 乗算器 9 フィルタ 20 加算器 10 FIRディジタルフィルタ 21 係数制御部 11 係数制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−314500(JP,A) 特開 平3−42999(JP,A) 特開 平3−36897(JP,A) 特開 平2−237214(JP,A) 特開 平2−70195(JP,A) 特開 昭64−58112(JP,A) 特表 平2−501103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 15/00 - 21/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 係数列を制御する係数制御部がLMSア
    ルゴリズムにより動作する適応型デジタルフィルタであ
    る主適応型デジタルフィルタ部と、 該主適応型デジタルフィルタ部の係数列を共有するよう
    に接続された適応型デジタルフィルタである補助適応型
    デジタルフィルタ部とからなり、 該補助適応型デジタルフィルタ部はその出力信号が直接
    該補助適応型デジタルフィルタ部の係数制御部に入力さ
    れ、該係数列は、該主適応型デジタルフィルタ部によってL
    MSアルゴリズムに従って適応制御される一方、該補助
    適応型デジタルフィルタ部によって該出力信号が最小に
    なるように適応制御されることにより逐次更新される
    成となっていることを特徴とする適応型ディジタルフィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】 補助適応型デジタルフィルタ部の外部信
    号入力部に所定の周波数信号に対する信号通過特性を有
    するフィルタが接続され、該フィルタを介して外部信号
    が補助適応型デジタルフィルタ部に入力されることを特
    徴とする請求項1記載の適応型ディジタルフィルタ。
  3. 【請求項3】 主適応型デジタルフィルタ部への入力信
    号が上記フィルタを介して補助適応型デジタルフィルタ
    部へ入力されるように主適応型デジタルフィルタ部と補
    助適応型デジタルフィルタ部とが接続されていることを
    特徴とする請求項2記載の適応型ディジタルフィルタ。
  4. 【請求項4】 主適応型デジタルフィルタ部からの出力
    信号が上記フィルタを介して補助適応型デジタルフィル
    タ部へ入力されるように主適応型デジタルフィルタ部と
    補助適応型デジタルフィルタ部とが接続されていること
    を特徴とする請求項2記載の適応型ディジタルフィル
    タ。
  5. 【請求項5】 補助適応型デジタルフィルタ部は除去し
    たい周波数帯域が最小になるように係数列を適応制御す
    ることを特徴とする請求項1記載の適応型ディジタルフ
    ィルタ。
JP04033783A 1991-07-10 1992-02-21 適応型ディジタルフィルタ Expired - Fee Related JP3089082B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04033783A JP3089082B2 (ja) 1991-07-10 1992-02-21 適応型ディジタルフィルタ
US07/911,026 US5278780A (en) 1991-07-10 1992-07-09 System using plurality of adaptive digital filters

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-169545 1991-07-10
JP16954591 1991-07-10
JP04033783A JP3089082B2 (ja) 1991-07-10 1992-02-21 適応型ディジタルフィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0567948A JPH0567948A (ja) 1993-03-19
JP3089082B2 true JP3089082B2 (ja) 2000-09-18

Family

ID=26372547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04033783A Expired - Fee Related JP3089082B2 (ja) 1991-07-10 1992-02-21 適応型ディジタルフィルタ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5278780A (ja)
JP (1) JP3089082B2 (ja)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4326487C2 (de) * 1992-09-16 1995-02-09 Konrad Michael Dipl Ing Weigl Adaptives Filter
JPH06202669A (ja) * 1992-12-28 1994-07-22 Toshiba Corp 能動消音装置
US20050259833A1 (en) * 1993-02-23 2005-11-24 Scarpino Frank A Frequency responses, apparatus and methods for the harmonic enhancement of audio signals
WO1995008155A1 (en) * 1993-09-17 1995-03-23 Noise Cancellation Technologies, Inc. Causal modeling of predictable impulse noise
US5689572A (en) * 1993-12-08 1997-11-18 Hitachi, Ltd. Method of actively controlling noise, and apparatus thereof
JPH07162979A (ja) * 1993-12-10 1995-06-23 Fujitsu Ltd マイクロホン取付け構造
US5586189A (en) * 1993-12-14 1996-12-17 Digisonix, Inc. Active adaptive control system with spectral leak
JPH07248778A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Fujitsu Ltd 適応フィルタの係数更新方法
CA2148962C (en) * 1994-05-23 2000-03-28 Douglas G. Pedersen Coherence optimized active adaptive control system
JP2620050B2 (ja) * 1994-06-07 1997-06-11 ダイダン株式会社 能動騒音制御システムのスピーカ装置
JP2610393B2 (ja) * 1994-06-07 1997-05-14 ダイダン株式会社 能動騒音制御システム
JPH07334168A (ja) * 1994-06-07 1995-12-22 Daidan Kk 能動騒音制御システム
US5586190A (en) * 1994-06-23 1996-12-17 Digisonix, Inc. Active adaptive control system with weight update selective leakage
JPH08125593A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Fujitsu Ltd フィルタ係数の推定装置
US5553014A (en) * 1994-10-31 1996-09-03 Lucent Technologies Inc. Adaptive finite impulse response filtering method and apparatus
DE19506324C1 (de) * 1995-02-23 1995-10-12 Siemens Ag Adaptives Balancefilter
JPH08250982A (ja) * 1995-03-10 1996-09-27 Fujitsu Ltd フィルタ係数の推定装置
US5636272A (en) * 1995-05-30 1997-06-03 Ericsson Inc. Apparatus amd method for increasing the intelligibility of a loudspeaker output and for echo cancellation in telephones
US5715320A (en) * 1995-08-21 1998-02-03 Digisonix, Inc. Active adaptive selective control system
US5710822A (en) * 1995-11-07 1998-01-20 Digisonix, Inc. Frequency selective active adaptive control system
US5978473A (en) * 1995-12-27 1999-11-02 Ericsson Inc. Gauging convergence of adaptive filters
JPH09270672A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Sharp Corp 適応型ディジタルフィルタ装置
JP2930101B2 (ja) * 1997-01-29 1999-08-03 日本電気株式会社 雑音消去装置
JP2000099038A (ja) * 1998-09-18 2000-04-07 Fujitsu Ltd フィードバック型能動騒音制御装置
US6055318A (en) * 1998-05-07 2000-04-25 Ford Motor Company Adaptive noise reduction filter with low modulation disabling
US6154547A (en) * 1998-05-07 2000-11-28 Visteon Global Technologies, Inc. Adaptive noise reduction filter with continuously variable sliding bandwidth
DE69939796D1 (de) * 1998-07-16 2008-12-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lärmkontrolleanordnung
US6232994B1 (en) 1998-09-29 2001-05-15 Intermec Ip Corp. Noise cancellation system for a thermal printer
US7072392B2 (en) 2000-11-13 2006-07-04 Micronas Semiconductors, Inc. Equalizer for time domain signal processing
US6829297B2 (en) * 2001-06-06 2004-12-07 Micronas Semiconductors, Inc. Adaptive equalizer having a variable step size influenced by output from a trellis decoder
US7190744B2 (en) * 2001-06-07 2007-03-13 Micronas Semiconductors, Inc. Error generation for adaptive equalizer
US7418034B2 (en) * 2001-06-19 2008-08-26 Micronas Semiconductors. Inc. Combined trellis decoder and decision feedback equalizer
US20030016833A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-23 Siemens Vdo Automotive, Inc. Active noise cancellation system utilizing a signal delay to accommodate noise phase change
US6768607B2 (en) 2001-08-22 2004-07-27 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Adaptive dual-frequency notch filter
US7321642B2 (en) * 2002-04-05 2008-01-22 Micronas Semiconductors, Inc. Synchronization symbol re-insertion for a decision feedback equalizer combined with a trellis decoder
US6995617B2 (en) * 2002-04-05 2006-02-07 Micronas Semiconductors, Inc. Data-directed frequency-and-phase lock loop
US7272203B2 (en) * 2002-04-05 2007-09-18 Micronas Semiconductors, Inc. Data-directed frequency-and-phase lock loop for decoding an offset-QAM modulated signal having a pilot
US7376181B2 (en) 2002-04-05 2008-05-20 Micronas Semiconductors, Inc. Transposed structure for a decision feedback equalizer combined with a trellis decoder
JP4077383B2 (ja) * 2003-09-10 2008-04-16 松下電器産業株式会社 能動型振動騒音制御装置
EP1703878A4 (en) * 2003-11-26 2009-08-26 Univ California ACTIVE NOISE CONTROL METHOD AND APPARATUS COMPRISING PRE-COMPENSATION AND RE-REACTION CONTROLLERS
US7340218B2 (en) * 2004-06-30 2008-03-04 Agilent Technologies, Inc. Pulsed signal device characterization employing adaptive nulling and IF gating
US8306821B2 (en) * 2004-10-26 2012-11-06 Qnx Software Systems Limited Sub-band periodic signal enhancement system
US7610196B2 (en) * 2004-10-26 2009-10-27 Qnx Software Systems (Wavemakers), Inc. Periodic signal enhancement system
US8543390B2 (en) * 2004-10-26 2013-09-24 Qnx Software Systems Limited Multi-channel periodic signal enhancement system
US7680652B2 (en) * 2004-10-26 2010-03-16 Qnx Software Systems (Wavemakers), Inc. Periodic signal enhancement system
US8170879B2 (en) * 2004-10-26 2012-05-01 Qnx Software Systems Limited Periodic signal enhancement system
US7949520B2 (en) * 2004-10-26 2011-05-24 QNX Software Sytems Co. Adaptive filter pitch extraction
US7716046B2 (en) * 2004-10-26 2010-05-11 Qnx Software Systems (Wavemakers), Inc. Advanced periodic signal enhancement
WO2007013281A1 (ja) * 2005-07-27 2007-02-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 能動型振動騒音制御装置
US20080231557A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Leadis Technology, Inc. Emission control in aged active matrix oled display using voltage ratio or current ratio
US8904400B2 (en) * 2007-09-11 2014-12-02 2236008 Ontario Inc. Processing system having a partitioning component for resource partitioning
US8850154B2 (en) 2007-09-11 2014-09-30 2236008 Ontario Inc. Processing system having memory partitioning
US8694310B2 (en) 2007-09-17 2014-04-08 Qnx Software Systems Limited Remote control server protocol system
KR100885252B1 (ko) * 2007-09-28 2009-02-24 주식회사 케이티프리텔 듀얼 엘엠에스 필터를 구비하는 무선 채널 추정용 적응필터 장치 및 이에 사용되는 스텝 사이즈 제어 방법
US8209514B2 (en) * 2008-02-04 2012-06-26 Qnx Software Systems Limited Media processing system having resource partitioning
US8331577B2 (en) * 2008-07-03 2012-12-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electronic device having active noise control with an external sensor
JP5439118B2 (ja) 2008-11-14 2014-03-12 パナソニック株式会社 騒音制御装置
US8165311B2 (en) * 2009-04-06 2012-04-24 International Business Machines Corporation Airflow optimization and noise reduction in computer systems
EP3709675B1 (en) * 2016-03-31 2022-03-02 Harman Becker Automotive Systems GmbH Automatic noise control for a vehicle seat
US11094310B2 (en) * 2017-08-29 2021-08-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Signal processor, noise canceling system, signal processing method, and program
JP7207247B2 (ja) * 2019-09-24 2023-01-18 カシオ計算機株式会社 スピーカ装置、音響制御方法およびプログラム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4038536A (en) * 1976-03-29 1977-07-26 Rockwell International Corporation Adaptive recursive least mean square error filter
JP2598483B2 (ja) * 1988-09-05 1997-04-09 日立プラント建設株式会社 電子消音システム

Also Published As

Publication number Publication date
US5278780A (en) 1994-01-11
JPH0567948A (ja) 1993-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3089082B2 (ja) 適応型ディジタルフィルタ
EP0578212B1 (en) Active control apparatus with an adaptive digital filter
JP4681163B2 (ja) ハウリング検出抑圧装置、これを備えた音響装置、及び、ハウリング検出抑圧方法
JPH0720884A (ja) 車室内騒音低減装置
JPH07199959A (ja) 騒音低減装置
JP3973929B2 (ja) ハウリング検出装置
EP0525456B1 (en) System using plurality of adaptive digital filters
JP3549120B2 (ja) 車両用能動振動制御装置
WO2009151062A1 (ja) 音響エコーキャンセラおよび音響エコーキャンセル方法
JPH06195091A (ja) 車室内騒音低減装置
JPH06332470A (ja) 車室内騒音低減装置
JP2996770B2 (ja) 適応制御装置および適応形能動消音装置
JP3359301B2 (ja) 騒音制御装置
JP3508150B2 (ja) アクティブ制御装置
JP3414426B2 (ja) 騒音制御装置
JP3273051B2 (ja) 能動型騒音制御装置及び適応的騒音制御方法
JP2989379B2 (ja) 適応型iirディジタルフィルタを用いた能動制御装置
JPH07199971A (ja) 騒音低減装置
JP4516774B2 (ja) 振動制御システム
CN108366331B (zh) 音频处理装置与音频处理方法
JPH0973295A (ja) 能動制御装置
JP2791510B2 (ja) アクティブ消音装置
JP2934928B2 (ja) 適応型デジタルフィルタを用いた能動制御装置
JPH0934470A (ja) 適応フィルタ
JP2962602B2 (ja) 騒音制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070714

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080714

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080714

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees