JPH06318846A - 適応フィルタ装置における係数更新方法 - Google Patents

適応フィルタ装置における係数更新方法

Info

Publication number
JPH06318846A
JPH06318846A JP34817793A JP34817793A JPH06318846A JP H06318846 A JPH06318846 A JP H06318846A JP 34817793 A JP34817793 A JP 34817793A JP 34817793 A JP34817793 A JP 34817793A JP H06318846 A JPH06318846 A JP H06318846A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
input signal
input
coefficient
reference signal
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.)
Granted
Application number
JP34817793A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3092647B2 (ja
Inventor
Shinsaku Mori
真作 森
Kiyoshi Takahashi
潔 高橋
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.)
Teac Corp
Original Assignee
Teac 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 Teac Corp filed Critical Teac Corp
Priority to JP05348177A priority Critical patent/JP3092647B2/ja
Publication of JPH06318846A publication Critical patent/JPH06318846A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3092647B2 publication Critical patent/JP3092647B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 係数更新の演算量が少ないのにも拘らず収束
性が良く、且つ適応誤差が小さい適応フィルタを提供す
る。 【構成】 適応フィルタの係数更新の演算のために、正
規化LMS(学習同定法)の変形である符号法を更に変
形した方法を採用する。新しい方法では、サンプリング
時点の異なる複数の入力信号の絶対値の平均値を求め
る。入力信号が平均値よりも小さい時には符号法に従う
符号関数をゼロとする。入力信号が平均値以上の時には
従来の符号法と同様に処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ノイズキャンセリング
やシステムの同定等に使用されるディジタルフィルタの
1種である適応フィルタ装置における係数更新方法に関
する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】トラン
スバーサル型適応フィルタはサンプリング時点の異なる
複数の入力信号に対して係数をそれぞれ乗算する手段を
有する。各係数は所定のアルゴリズムに従って更新され
る。係数更新のための代表的なアルゴリズムとしてLM
S(Least Mean Square)アルゴリズムがある。この
典型的なLMSアルゴリズムの変形として正規化LMS
(NLMS)又は学習同定法と呼ばれているアルコリズ
ムが例えば昭和43年9月の「計測と制御」第7巻第9
号又は「IEEE トランザクション・オートマチック
・コントロール」Vol.AC−12 1967年6月の野
田、南雲の論文で知られている。この正規化LMSアル
ゴリズムは収束速度の向上をはかることができるという
特長を有する反面、係数を求めるための計算量が多いと
いう欠点を有する。また、正規化LMSの変形として、
上記論文に“符号法”による正規化LMSが記載されて
いる。この符号法においては、サンプリング時点の異な
る複数の入力信号が0より大きい値の時には+1の符
号、0より小さい値の時には−1の符号、0の時には0
の符号に置き換える処理を含むので、係数更新の計算量
が大幅に少なくなる。しかし、収束速度が遅くなり且つ
収束誤差も大きくなる。
【0003】そこで、本発明は、係数更新のための計算
量を符号法と同様に少なくし、収束速度を正規化LMS
と同様に速くし、収束誤差を正規化LMSと符号法の中
間程度にすることができる適応フィルタ装置における係
数更新方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、所定のサンプリング周期で基準信号d(t)
を供給するための基準信号供給手段と、前記基準信号に
関係を有する入力信号x(t) を所定のサンプリング周期
で供給するための入力信号供給手段と、前記基準信号供
給手段と前記入力信号供給手段に接続され、1サンプリ
ング周期を単位遅延時間として前記入力信号を順次に遅
延することによってサンプリング時点の異なる0番目か
らL−1番目までのL個(但し、Lは2よりも大きい正
の整数)の入力信号x(t)、x(t−1)、…x(t
−L+1)を同時に得、前記0番目からL番目の入力信
号に0番目からL−1番目の係数w0 (t) 、w1(t) 、
…wL-1 (t) を夫々乗算し、これによって得られたL個
の乗算出力を加算した出力y(t) を得、前記出力y(t)
と前記基準信号d(t) との誤差信号e(t)を求め、前記
入力信号x(t) と前記誤差信号e(t) とに基づいて前記
0番目からL−1番目の係数の更新値w0 (t+1)、
w1 (t+1)…wL-1 (t+1)を決定するためのデ
ィジタルフィルタ信号処理回路とを有する適応フィルタ
装置における係数更新方法であって、前記更新係数w0
(t+1)、w1 (t+1) 、…wL-1 (t+1)を、 wi (t+1)=wi (t) +β[e(t) /{Σj=0 L-1
x ′(t−j)x(t−j)]x′(t−i) [ここで、各記号は次のものを示す。i及びjは0から
L−1までの正の整数;tはサンプリング時刻を示す記
号;wi (t+1)はL個の更新係数w0 (t+1)、
w1 (t+1)、…wL-1(t+1);wi (t) はL個
の更新前の係数w0 (t) 、w1 (t) 、…wL-1 (t) ;β
は任意の定数;e(t) はサンプリング時刻tにおける誤
差信号;x(t−j)はサンプリング時点の異なるL個
の入力信号x(t)、x(t−1)、…x(t−L+
1);x′(t−i)及びx′(t−j)はサンプリン
グ時点の異なるL個の入力信号x(t)、x(t−
1)、…x(t−L+1)に対応した変形入力信号x′
(t)、x′(t−1)、…x′(t−L+1)、{但
し、このx′(t−i)及びx′(t−j)は、 |x(t−i)|≧(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
j)| (cは1又はこれ以外の定数)が成立する時にsgn
[x(t−i)](ここで、sgn[x(t−i)]は
x(t−i)>0の時に+1、x(t−i)<0の時は
−1、x(t−i)=0の時は0を示す。)であり、 |x(t−i)|<(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
j)| が成立する時にゼロである。]に従って決定することを
特徴とする適応フィルタ装置における係数更新方法に係
わるものである。また、請求項2の発明は、所定のサン
プリング周期で基準信号d(t) を供給するための基準信
号供給手段と、前記基準信号に関係を有する入力信号x
(t) を所定のサンプリング周期で供給するための入力信
号供給手段と、前記基準信号供給手段と前記入力信号供
給手段に接続され、1サンプリング周期を単位遅延時間
として前記入力信号を順次に遅延することによってサン
プリング時点の異なる0番目からL−1番目までのL個
(但し、Lは2よりも大きい正の整数)の入力信号x
(t)、x(t−1)、…x(t−L+1)を同時に
得、前記0番目からL番目の入力信号に0番目からL−
1番目の係数w0 (t) 、w1(t) 、…wL-1 (t) を夫々
乗算し、これによって得られたL個の乗算出力を加算し
た出力y(t) を得、前記出力y(t) と前記基準信号d
(t) との誤差信号e(t)を求め、前記入力信号x(t) と
前記誤差信号e(t) とに基づいて前記0番目からL−1
番目の係数の更新値w0 (t+1)、w1 (t+1)…
wL-1 (t+1)を決定するためのディジタルフィルタ
信号処理回路とを有する適応フィルタ装置における係数
更新方法であって、前記更新係数w0 (t+1)、w1
(t+1) 、…wL-1 (t+1)を、 wi (t+1)=wi (t)+βe(t)x ′(t−
i)x [ここで、各記号は次のものを示す。iは0からL−1
までの正の整数;tはサンプリング時刻を示す記号;w
i (t+1)はL個の更新係数w0 (t+1)、w1
(t+1)、…wL-1(t+1);wi (t) はL個の更
新前の係数w0 (t) 、w1 (t) 、…wL-1 (t) ;βは任
意の定数;e(t) はサンプリング時刻tにおける誤差信
号;x′(t−i)はサンプリング時点の異なるL個の
入力信号x(t)、x(t−1)、…x(t−L+1)
に対応した変形入力信号x′(t)、x′(t−1)、
…x′(t−L+1)、{但し、このx′(t−i)
は、 |x′(t−i)|≧(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
j)| (cは定数、jは0からL−1までの正の整数)が成立
する時にsgn[x(t−i)](ここで、sgn[x
(t−i)]はx(t−i)>0の時に+1、x(t−
i)<0の時は−1、x(t−i)=0の時は0を示
す。)であり、 |x′(t−i)|<(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
j)| が成立する時にゼロである。]に従って決定することを
特徴とする適応フィルタ装置における係数更新方法に係
わるものである。なお、本願において、Σj=0 L-1
x′(t−j)x(t−j)のを0からL−1まで変
化させたL個の値の総和を求めることを示し、またΣ
j=0 L-1 |x(t−j)|は|x(t−j)|のjを0
からL−1まで変化させたL個の値の総和を求めること
を示す。
【0005】
【発明の作用及び効果】本発明における基本的な演算方
法は符号法と同一であり、符号法と同様にsgn[x
(t−i)]の符号関数を使用する。しかし、すべての
入力信号に対してsgn[x(t−i)]を使用しな
い。上記の(1/L)Σj=0 L-1 |x(t−j)|はサ
ンプリング時点の異なるL個の入力信号x(t)、x
(t−1)、…x(t−L+1)の絶対値の平均値を示
す。この平均値をしきい値としてこれよりも小さい入力
信号の時にはx'(t−i)の値を符号関数Sg+[x(t
−i)]を使用して決定しないでゼロとする。このよう
に処理すると、収束速度が従来の符号法よりも速くな
る。また、収束誤差(適応誤差)は従来の正規化LMS
よりは大きいが、従来の符号法よりも小さくなる。な
お、計算量は従来の符号法とほぼ同じである。従って、
本発明に従う方法は、収束誤差が従来の正規化LMSと
従来の符号法の中間程度であってもかまわないが、少な
い計算量と速い収束速度を要求する適応フィルタ装置に
好適であり、例えば低価格であるにも拘らず性能の良い
ノイズキャンセラー等を提供することができる。また、
請求項2の発明は、請求項1の発明と同様な技術思想を
LMS(LeastMean Square :最小2乗平均アルゴリズ
ム)に応用したものであり、請求項1の発明よりも更に
演算を簡略化することができる。
【0006】
【第1の実施例】次に、図1〜図6を参照して本発明の
第1の実施例に係わる適応フィルタ装置を説明する。図
1は未知のシステムのモデリングを行うための対応フィ
ルタ装置であって、入力信号x(t) を所定のサンプリン
グ周期で供給するための入力端子1に未知の動的システ
ム2が接続されている。未知の動的システム2は等価的
に2次の遅延素子3と、ノイズ源4と、遅延素子3の出
力とノイズ源4のノイズを加算する加算器5とを有す
る。この未知の動的システム2は所定サンプリング周期
で望みの応答即ち基準信号d(t) を出力する。
【0007】入力端子1はトランスバーサル型適応フィ
ルタ6にも接続されている。トランスバーサル型適応フ
ィルタ6は、1サンプリング周期を単位遅延時間として
入力信号x(t) を順次に遅延させるための遅延手段とし
てのL−1個(3個)の遅延素子7、8、9と、入力端
子1に接続されたタップライン10及び遅延素子7、
8、9の出力端子に接続されたタップライン11、1
2、13と、各タップライン10〜13に接続されたL
個(4個)の係数乗算器14、15、16、17と、各
乗算器14、15、16、17の出力を順次に加算する
加算器18、19、20と、係数更新手段21とから成
る。
【0008】最初のタップライン10にはサンプリング
時刻tにおける入力信号x(t) がそのまま送られる。遅
延素子7、8、9の出力端子には1つ前のサンプリング
時刻(t−1)の入力信号x(t−1)、2つ前のサン
プリング時刻(t−2)の入力信号x(t−2)、3つ
前のサンプリング時刻(t−3)の入力信号x(t−
3)が得られる。タップラインが全部でL個の場合に
は、L番目のラインにx(t−L+1)の信号が得られ
る。
【0009】乗算器14、15、16、17は係数更新
手段21に接続されており、ここから与えられた係数w
0(t)、w1(t)、w2(t)、w3(t)をサンプリング時刻の異
なる4つの入力信号x(t)、x(t−1)、x(t−
2)、x(t−3)にそれぞれ乗算し、w0(t)x(t) 、
w1(t)x(t−1)、w2(t)x(t−2)、w3(t)x
(t−3)を送出する。
【0010】3つの加算器18、19、20は4つの乗
算器14、15、16、17の出力の総和を求め、フィ
ルタ出力として y(t) =w0(t)x(t)+w1(t)x(t−1)+w2(t)x(t−2)+w3(t) x(t−3) 式(1) を出力する。
【0011】未知の動的システム2と加算器20に接続
された誤差演算回路22はd(t) −y(t) の演算を実行
して誤差(エラー)信号e(t) を出力する。
【0012】係数更新手段21は、係数決定に使用する
情報を得るために誤差演算回路22と入力端子1と各遅
延素子7、8、9の出力端子に接続されている。
【0013】図1ではトランスバーサル型適応フィルタ
6の理解を容易にするために、これを個別回路によって
機能的(等価的)に示したが、実際にはフィルタ6及び
誤差演算回路22はディジタル信号処理回路又はマイク
ロプロセッサ(マイクロコンピュータ)で構成されてい
る。
【0014】係数更新手段は、タップライン10〜13
及び乗算器14〜17を一般的L個とした場合におい
て、次式を演算するように構成されている。 wi (t+1)=wi (t) +β[e(t) /{Σj=0 L-1 x ′(t−j)x( t−j)]x′(t−j)]x′(t−i) 式(2) この式(2)の各記号は特許請求の範囲及び課題を解決
する手段の欄において定義した通りである。なお、実施
例ではi及びjは0、1、2、3の値をとる。
【0015】式(2)を適応フィルタの分野で通常使用
されているベクトル形式で示すと次式になる。 W(t+1)=W(t) +β[e(t) /{X′T (t) X(t) }]X′(t) 式(3) ここで、tはサンプリング時刻を示す記号、W(t) はサ
ンプリング時刻tにおけるL個の係数を示す係数ベクト
ル、W(t+1)はサンプリング時刻t+1におけるL
個の係数を示す係数ベクトル、βは任意の定数、e(t)
はサンプリング時刻tにおける前記誤差信号、X(t) は
サンプリング時点の異なるL個の入力信号を示すベクト
ル、X′(t) はサンプリング時点の異なるL個の入力信
号{x(t)、x(t−1)…x(t−L+1)}に対
応したL個の変形入力信号{x′(t)、x′(t−
1)…x′(t−L+1)}を示すベクトル{但し、前
記L個の変形入力信号から選ばれた任意の変形入力信号
をx′(t−i)(但し、iは0からL−1までの正の
整数である。)で表わした場合において、 |x(t−i)|≧(1/L)Σj=0 L-1 |x(t−
j)| (但し、ここでjは0からL−1までの数値である。)
が成立する時には、 x′(t−i)=sgn[x(t−i)] (ここで、sgn[x(t−i)]は、x(t−i)>
0の時に+1、x(t−i)<0の時に−1、x(t−
i)=0の時に0の符号を示す。)であり、 |x(t−i)|<(1/L)Σj=0 L-1 |x(t−
j)| が成立する時にはx′(t−i)=0である。}X′T
(t) はベクトルX′(t) の転置ベクトルである。
【0016】図1の4個の係数 w0 (t) 、w1 (t) 、
w2 (t) 、w3 (t) の更新係数を式(2)に従って示す
と次の通りである。 w0 (t+1)=w0 (t) +β[e(t) /A]x0 (t) w1 (t+1)=w1 (t) +β[e(t) /A]x1 (t−1) w2 (t+1)=w2 (t) +β[e(t) /A]x2 (t−2) w3 (t+1)=w3 (t) +β[e(t) /A]x3 (t−3) 式(4) 但し、式(4)におけるAは{Σj=0 L-1 x′(t−
j)x(t−j)}を示す。
【0017】図2は式(4)の演算を実行するための図
1の係数更新手段21を機能的(等価的)に示すブロッ
ク図である。この係数更新手段21は、図1の入力端子
1及び遅延素子7、8、9の出力端子に接続される4つ
の入力端子31、32、33、34と誤差演算回路22
に接続されるエラー信号入力端子35とを有する。4つ
の入力端子31、32、33、34に接続された平均値
算出回路36は、入力端子31〜34の信号x(t)、
x(t−1)、x(t−2)、x(t−3)を入力とし
てこれ等の絶対値の平均値を算出する。即ち、(1/
L)Σj=0 L-1 |x(t−j)|=xa (t) 演算を実行
する。なお、1/Lの代わりにc/Lを使用し、cを任
意の定数とすることもできる。
【0018】入力端子31、32、33、34と平均値
算出回路36とに接続された4つの判定回路37、3
8、39、40は入力信号x(t)、x(t−1)、x
(t−2)、x(t−3)が平均値xa (t)以上か、
又は小さいかを判定し、更に、入力信号が平均値以上の
場合には入力信号が正の値か、又は負の値か又はゼロか
を判定し、+1又は−1又は0の符号を発生する。即
ち、判定回路37〜40は、x0 ′(t) 、x1 ′(t) 、
x2 ′(t) 、x3 '(t) を決定する回路であり、 x(t)≧xa (t) x(t−1)≧xa (t) x(t−2)≧xa (t) x(t−3)≧xa (t) であり、且つx(t−i)が正の値の時には+1を発生
し、x(t−i)が負の値の時には−1を発生し、x
(t−i)がゼロの時にはゼロを発生する。また、x
(t−i)<xa (t) の時にはゼロを発生する。
【0019】入力端子31、32、33、34と判定回
路37、38、39、40にそれぞれ接続された4つの
乗算器41、42、43、44は式(2)のx′(t−
i)x(t−i)の演算を実行するものであり、x′
(t) x(t) 、x′(t−1)x(t−1)、x′(t−
2)x(t−2)、x′(t−3)x(t−3)を出力
する。なお、x′(t)、x′(t−1)、x′(t−
2)、x′(t−3)は+1又は−1又は0であるの
で、この乗算は簡単に行うことができる。
【0020】乗算器41〜44に接続された3つの加算
器45、46、47は式(4)のAを求めるものであ
り、Aとしてx′(t) x(t) +x′(t−1)(t−
1)+x′(t−2)x(t−2)+x′(t−3)x
(t−3)を除算器48に送る。
【0021】エラー信号入力端子35に接続されたβ乗
算器49はエラー信号e(t) に定数βを乗算して除算器
48に送る。βは例えば0.5である。
【0022】除算器48は式(2)のβ[e(t) /A]
を求めて乗算器50、51、52、53に送る。
【0023】乗算器50、51、52、53は判定回路
37、38、39、40に接続されていると共に除算器
48に接続され、式(2)の右辺の第2項のx′(t−
i)の乗算を行って、 {βe(t) /A}x′(t) {βe(t) /A}x′(t−1) {βe(t) /A}x′(t−2) {βe(t) /A}x′(t−3) を出力する。
【0024】4個のメモリ54、55、56、57は現
在時点tの係数を記憶するものである。即ち、式(2)
のwi (t) に対応するw0 (t) 、w1 (t) 、w2 (t) 、
w3(t) を記憶するものである。
【0025】4つの加算器58、59、60、61は乗
算器50、51、52、53の出力とメモリ54、5
5、56、57の出力とに接続され、これ等の出力の加
算値を出力端子62、63、64、65に送出するもの
である。4つの出力端子62、63、64、65には式
(2)の更新係数wi (t+1)に対応するw0 (t+
1)、w1 (t+1)、w2 (t+2)、w3 (t+
3)が得られ、これ等が図1の乗算器14、15、1
6、17に次のサンプリング時点(t+1)の係数とし
て送られる。
【0026】図3は係数更新手段21における係数更新
処理の所定のプログラムに従って実行する手順を示す。
まず、ブロック70でスタートすると、ブロック71で
入力信号x(t)、x(t−1)、x(t−2)、x
(t−3)を得る。次に、ブロック72で各入力信号の
絶対値の平均値xa (t)を求める。。
【0027】次に、ブロック73に示すように入力信号
の絶対値|x(t) |が平均値xa (t) 以上か否かを判
定する。この値が平均値xa (t) よりも大きい時にはブ
ロック74に示すようにx(t) がゼロよりも大きいか小
さいかを判断する。x(t) >0の時にはブロック75に
示すようにx′(t) として+1を出力し、x(t) <0の
時にはブロック76に示すようにx′(t) として−1を
出力する。一方、ブロック73において|x(t) |が平
均値xa (t)未満であることが判定された時にはブロッ
ク77に示すようにx′(t) としてゼロを出力する。な
お、x′(t) の値はメモリで一時保持する。
【0028】ブロック78、79、80に示すように、
x′(t−1)、x′(t−2)、x′(t−3)の値
をブロック73〜77と同一の方法で順次に求める。
【0029】次に、図4のブロック81に示すように
x′(t) =1か否かを判定する。x′(t) =1の時には
x′(t) x(t) の値としてブロック82に示すようにx
(t) を得る。一方、x′(t) =1でない場合にはブロッ
ク83においてx′(t) =−1か否かを判定し、YES
の場合にはブロック84に示すようにx′(t) x(t) と
して−x(t) を得る。また、ブロック83の出力がNO
の場合はブロック85に示すようにx′(t) x(t) とし
てゼロを得る。
【0030】次に、ブロック86、87、88に示すよ
うに、x′(t−1)x(t−1)の値、x′(t−
2)x(t−2)の値、x′(t−3)x(t−3)の
値を、ブロック81〜85と同様な方法で求める。
【0031】次に、ブロック81〜85で求めたx′
(t) x(t) の値とブロック86、87、88で求めた値
とをブロック89に示すように加算して値Aを求める。
【0032】次に、ブロック90に示すようにβe(t)
/Aを求める。次に、ブロック91に示すようにβe
(t) /Aに対してx′(t)、x′(t−1)、x′
(t−2)、x′(t−3)の値(+1、又は−1又は
0)を乗算してβe(t) /A{x′(t) }、βe(t) /
A{x′(t−1)}、βe(t) /A{x′(t−
2)}、βe(t) /A{x′(t−3)}求める。
【0033】次に、ブロック92に示すようにブロック
91で求めた値にw0 (t)、w0(t−1)、w0
(t−2)、w0 (t−3)を加算して更新係数w0
(t+1)、w1 (t+1)、w2 (t+1)、w3
(t+1)を求め、ブロック93に示すようにメモリに
格納し、図1の乗算器14〜17におけるt+1時点の
新しい係数として使用する。その後、図3のブロック7
1に戻り、次のサンプリング周期の動作を繰返す。
【0034】上述から明らかなように、本実施例ではサ
ンプリング時点の異なる入力信号の絶対値の平均値xa
(t) を求めるが、この平均値xa (t)の計算は比較的簡
単に達成される。即ち、平均値を計算する場合には4つ
の入力端子31、32、33、34の合計を求めること
が必要になるが、1サンプリング時点毎に4つの入力信
号x(t)、x(t−1)、x(t−2)、x(t−
3)の内の最も古い1つの入力信号x(t−3)が次の
新しい入力信号に入れ替わるのみであるから、この平均
値計算は簡単に達成される。また、x′(t)、x′
(t−1)、x′(t−2)、x′(t−3)は+1又
は−1又は0であるので、式(2)の右辺の演算を容易
に達成することができる。即ち、本発明に従う方法の係
数更新の演算量は従来の符号法におけるそれとほぼ同等
である。
【0035】次に、本発明の方法と従来の正規化LMS
及び符号法との関係を更に詳しく説明する。式(3)に
対応させて従来の正規化LMSの係数更新のための演算
式を示すと次の通りになる。 W(t+1)=W(t) +β[e(t) /{‖X(t) ‖2
X(t) この演算式では‖X(t) ‖2 の演算があるので、演算量
が本発明の方法よりも多い。また、従来の符号法の係数
更新のための演算式を示すと次の通りになる。 W(t+1)=W(t) +β[e(t) /{X′T (t) X
(t) }X′(t) ] 但し、ここで、X′(t) =sgnx(t−i)であり、
x(t−i)>0の時に+1、x(t−i)<0の時に
−1、x(t−i)=0の時に0である。符号法と本発
明の方法とを比べると、本発明では平均値xa (t)を求
め、この平均値xa (t) よりも入力信号が小さい時には
X′(t) をゼロとするステップを新たに導入した点で両
者は異なる。従って、演算量においては前述したように
本発明と符号法とで大差ない。
【0036】本発明に従う適応フィルタの効果を確認す
るために、図1の装置の入力端子1に白色雑音を加え、
ノイズ源4からも白色雑音を加えて収束特性を調べたと
ころ、図5に示す結果が得られた。図5において、C1
が本発明に従う方法の特性、C2 が従来の正規化LMS
の特性、C3 が従来の符号法の特性を示す。この結果か
ら明らかなように、本発明によれば収束性即ち推定エラ
ー(収束誤差)が正規化LMSとほぼ同等となり、従来
の符号法よりは僅かに改善される。なお、図5において
横軸はサンプル番号を示し、縦軸はE={‖H−w(t)
2 }/‖H‖2 で示される推定エラーを示す。但し、
上式におけるHは未知パラメータを表わし、Wはその推
定値を表わし、推定値の初期値はゼロである。また、図
1の入力端子1に白色ノイズを1/(1−0.95
-1)で示されるIIR型ディジタルフィルタを通した
得た有色ノイズを加えて図5と同様に収束性を調べたと
ころ、図6に示す結果が得られた。図6から明らかなよ
うに、本発明の方法は入力信号が有色雑音の場合に従来
の符号法よりも収束性が優れている。
【0037】本発明に従う方法、従来の正規化LMS、
従来の符号法のそれぞれについて、32回の測定におけ
る収束後に適応誤差の2乗平均値を求めたところ、白色
ノイズの場合は、0.013、 0.010、 0.0
22であり、有色ノイズの場合は0.012、 0.0
11、 0.018であった。この結果から明らかなよ
うに適応誤差においては、本発明の方法は従来の正規化
LMSとほぼ同等であり、従来の符号法よりは優れてい
る。
【0038】
【第2の実施例】次に、図7を参照して、本発明の第2
の実施例に係わる係数更新手段及び方法を説明する。第
2の実施例の適応フィルタ装置の基本的構成は図1と同
一であり、係数更新手段21が図7に示すように変形さ
れている。図7の係数更新手段において、図2と共通す
る部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図
2と図7との比較から明らかなように、図7の回路は、
図2の回路から乗算器41、42、43、44、加算器
45、46、47、除算器48を省いたものに相当す
る。
【0039】図7の係数更新手段は、 Wi (t+1 )=Wi(t)+βe(t)x′(t−i) を求めるように構成されている。この式における各記号
は特許請求の範囲で定義されている。上記を求めるため
に係数演算手段にはx(t−i)として端子31〜34
にx(t)、x(t−1)、x(t−2)、x(t−
3)が入力し、端子35にe(t)が入力している。
【0040】第2の実施例の係数更新は、LMS(最小
2乗平均アルゴリズム)に基づくものであり、第1の実
施例よりも演算が更に簡略化されている。従って、第1
の実施例と同様に低価格であるにも係わらず性能の良い
ノイズキャンセラ−等を提供することができる。
【0041】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 適応フィルタを図1に示す個別回路の組み合せ
で構成することができる。 (2) 未知の動的システム2を入力信号1に接続しな
い構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に従う適応フィルタ装置
を機能的に示すブロック図である。
【図2】図1の係数更新手段を機能的に示すブロック図
である。
【図3】係数更新動作を示す流れ図である。
【図4】図3に続く係数更新動作を示す流れ図である。
【図5】白色雑音を入力させた時の収束性を示す図であ
る。
【図6】有色雑音を入力させた時の収束性を示す図であ
る。
【図7】第2の実施例の係数更新手段を機能的に示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 入力端子 7〜9 遅延素子 22 誤差演算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のサンプリング周期で基準信号d
    (t) を供給するための基準信号供給手段と、 前記基準信号に関係を有する入力信号x(t) を所定のサ
    ンプリング周期で供給するための入力信号供給手段と、 前記基準信号供給手段と前記入力信号供給手段に接続さ
    れ、1サンプリング周期を単位遅延時間として前記入力
    信号を順次に遅延することによってサンプリング時点の
    異なる0番目からL−1番目までのL個(但し、Lは2
    よりも大きい正の整数)の入力信号x(t)、x(t−
    1)、…x(t−L+1)を同時に得、前記0番目から
    L番目の入力信号に0番目からL−1番目の係数w0
    (t) 、w1(t) 、…wL-1 (t) を夫々乗算し、これによ
    って得られたL個の乗算出力を加算した出力y(t) を
    得、前記出力y(t) と前記基準信号d(t) との誤差信号
    e(t)を求め、前記入力信号x(t) と前記誤差信号e(t)
    とに基づいて前記0番目からL−1番目の係数の更新
    値w0 (t+1)、w1 (t+1)…wL-1 (t+1)
    を決定するためのディジタルフィルタ信号処理回路とを
    有する適応フィルタ装置における係数更新方法であっ
    て、 前記更新係数w0 (t+1)、w1 (t+1) 、…wL-
    1 (t+1)を、 wi (t+1)=wi (t)+β[e(t)/{Σj=0
    L-1 x ′(t−j)x(t−j)]x′(t−i) [ここで、各記号は次のものを示す。i及びjは0から
    L−1までの正の整数;tはサンプリング時刻を示す記
    号;wi (t+1)はL個の更新係数w0 (t+1)、
    w1 (t+1)、…wL-1(t+1);wi (t) はL個
    の更新前の係数w0 (t) 、w1 (t) 、…wL-1 (t) ;β
    は任意の定数;e(t) はサンプリング時刻tにおける誤
    差信号;x(t−j)はサンプリング時点の異なるL個
    の入力信号x(t)、x(t−1)、…x(t−L+
    1);x′(t−i)及びx′(t−j)はサンプリン
    グ時点の異なるL個の入力信号x(t)、x(t−
    1)、…x(t−L+1)に対応した変形入力信号x′
    (t)、x′(t−1)、…x′(t−L+1)、{但
    し、このx′(t−i)及びx′(t−j)は、 |x(t−i)|≧(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
    j)| (cは定数)が成立する時にsgn[x(t−i)]
    (ここで、sgn[x(t−i)]はx(t−i)>0
    の時に+1、x(t−i)<0の時は−1、x(t−
    i)=0の時は0を示す。)であり、 |x(t−i)|<(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
    j)| が成立する時にゼロである。]に従って決定することを
    特徴とする適応フィルタ装置における係数更新方法。
  2. 【請求項2】 所定のサンプリング周期で基準信号d
    (t) を供給するための基準信号供給手段と、 前記基準信号に関係を有する入力信号x(t) を所定のサ
    ンプリング周期で供給するための入力信号供給手段と、 前記基準信号供給手段と前記入力信号供給手段に接続さ
    れ、1サンプリング周期を単位遅延時間として前記入力
    信号を順次に遅延することによってサンプリング時点の
    異なる0番目からL−1番目までのL個(但し、Lは2
    よりも大きい正の整数)の入力信号x(t)、x(t−
    1)、…x(t−L+1)を同時に得、前記0番目から
    L番目の入力信号に0番目からL−1番目の係数w0
    (t) 、w1(t) 、…wL-1 (t) を夫々乗算し、これによ
    って得られたL個の乗算出力を加算した出力y(t) を
    得、前記出力y(t) と前記基準信号d(t) との誤差信号
    e(t)を求め、前記入力信号x(t) と前記誤差信号e(t)
    とに基づいて前記0番目からL−1番目の係数の更新
    値w0 (t+1)、w1 (t+1)…wL-1 (t+1)
    を決定するためのディジタルフィルタ信号処理回路とを
    有する適応フィルタ装置における係数更新方法であっ
    て、 前記更新係数w0 (t+1)、w1 (t+1) 、…wL-
    1 (t+1)を、 wi (t+1)=wi (t)+βe(t)x ′(t−
    i)x [ここで、各記号は次のものを示す。iは0からL−1
    までの正の整数;tはサンプリング時刻を示す記号;w
    i (t+1)はL個の更新係数w0 (t+1)、w1
    (t+1)、…wL-1(t+1);wi (t) はL個の更
    新前の係数w0 (t) 、w1 (t) 、…wL-1 (t) ;βは任
    意の定数;e(t) はサンプリング時刻tにおける誤差信
    号;x′(t−i)はサンプリング時点の異なるL個の
    入力信号x(t)、x(t−1)、…x(t−L+1)
    に対応した変形入力信号x′(t)、x′(t−1)、
    …x′(t−L+1)、{但し、このx′(t−i)
    は、 |x′(t−i)|≧(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
    j)| (cは定数、jは0からL−1までの正の整数)が成立
    する時にsgn[x(t−i)](ここで、sgn[x
    (t−i)]はx(t−i)>0の時に+1、x(t−
    i)<0の時は−1、x(t−i)=0の時は0を示
    す。)であり、 |x′(t−i)|<(c/L)Σj=0 L-1 |x(t−
    j)| が成立する時にゼロである。]に従って決定することを
    特徴とする適応フィルタ装置における係数更新方法。
JP05348177A 1992-12-30 1993-12-24 適応フィルタ装置 Expired - Fee Related JP3092647B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05348177A JP3092647B2 (ja) 1992-12-30 1993-12-24 適応フィルタ装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-360631 1992-12-30
JP36063192 1992-12-30
JP05348177A JP3092647B2 (ja) 1992-12-30 1993-12-24 適応フィルタ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06318846A true JPH06318846A (ja) 1994-11-15
JP3092647B2 JP3092647B2 (ja) 2000-09-25

Family

ID=26578691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05348177A Expired - Fee Related JP3092647B2 (ja) 1992-12-30 1993-12-24 適応フィルタ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3092647B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100937379B1 (ko) * 2001-04-26 2010-01-20 톰슨 라이센싱 고선명 텔레비전 신호와 같은 수신된 동기 데이터 신호를 처리하기 위한 적응 등화기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005229312A (ja) 2004-02-12 2005-08-25 Daihen Corp 適応型ディジタルフィルタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100937379B1 (ko) * 2001-04-26 2010-01-20 톰슨 라이센싱 고선명 텔레비전 신호와 같은 수신된 동기 데이터 신호를 처리하기 위한 적응 등화기

Also Published As

Publication number Publication date
JP3092647B2 (ja) 2000-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3008763B2 (ja) 適応フィルタによるシステム同定の方法および装置
JP2885269B2 (ja) 適応制御ろ波器
JP3068996B2 (ja) 適応フィルタ装置及びそのステップゲインの発生方法
JP2947093B2 (ja) 適応フィルタによるシステム同定の方法および装置
JPH04259111A (ja) 適応等化器
EP0878920A2 (en) Echo canceler employing segment-based reinitialization
US6223194B1 (en) Adaptive filter, step size control method thereof, and record medium therefor
JPH06318846A (ja) 適応フィルタ装置における係数更新方法
US5260896A (en) Adaptive filter and a method of preventing divergent behavior of the adaptive filter
JP3707443B2 (ja) 適応忘却係数制御適応フィルタ、および忘却係数適応制御方法
JP2541044B2 (ja) 適応フィルタ装置
Gannot et al. On the application of the unscented Kalman filter to speech processing
JP3180739B2 (ja) 適応フィルタによる未知システム同定の方法及び装置
JPH03266516A (ja) アダプティブ・フィルタ適応化方法及び装置
Aboulnasr et al. Efficient implementation of echo cancellers for ISDN applications
JP3236226B2 (ja) エコーキャンセラ
JP3708040B2 (ja) エコーキャンセラ
JP3147864B2 (ja) 適応ステップサイズ制御適応フィルタ、及び適応ステップサイズ制御方法
JPH1168518A (ja) 係数更新回路
JP3121998B2 (ja) 音響反響除去装置
JPS61273008A (ja) 適応形トランスバ−サルフイルタ
JP3217619B2 (ja) 音響反響除去装置
JPH05252000A (ja) 信号処理装置
JP2541040B2 (ja) 適応フィルタ装置における係数更新方法
JP2001217685A (ja) 適応フィルタ、その制御方法及びプログラムを記憶した記憶媒体

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees