JPH1152988A - 適応アレイの制御方法および適応アレイ装置 - Google Patents
適応アレイの制御方法および適応アレイ装置Info
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- JPH1152988A JPH1152988A JP9207990A JP20799097A JPH1152988A JP H1152988 A JPH1152988 A JP H1152988A JP 9207990 A JP9207990 A JP 9207990A JP 20799097 A JP20799097 A JP 20799097A JP H1152988 A JPH1152988 A JP H1152988A
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
くしたままで、妨害信号源の移動に高速追従させる。 【解決手段】 目標信号源に対する感度が他の信号源に
対する感度より高いビームフォーマ2の出力信号振幅に
関する指標と、目標信号源に対する感度が他の信号源に
対する感度より低いビームフォーマ3の出力信号振幅に
関する指標とを用いて、適応フィルタ70〜7M-1におけ
る適応アルゴリズムのステップサイズを決定する。した
がって、妨害信号源の移動に対する追従速度を速くする
ために、ステップサイズを決定する定数を大きく設定し
ても、最終出力における信号の劣化や息づき雑音は少な
くなる。
Description
て、信号を空間選択的に受信する適応アレイ装置に関す
るものである。
どの分野において、複数の信号源のなかから特定の信号
のみを受信するために、適応アレイ技術の応用として、
適応マイクロホンアレイによる音声強調装置、適応アン
テナアレイによる無線送受信装置などが知られている。
や、ソーナー受音器、アンテナなどのセンサを用いるこ
とができる。ここでは、センサとしてマイクロホンを用
いた場合について説明する。
ロホンが線分上に等間隔に配置されている場合を考え
る。また、目標音源はマイクロホンが配置されている線
分から十分に離れている状況を考える。また、目標音源
はマイクロホンが配置されている線分に対して直交して
いる状況を考える。
ンにおいて収音した信号をフィルタリングした後、加算
することにより空間フィルタを形成する。この空間フィ
ルタにより、周囲騒音を減衰させ、事前に規定した方向
から到来した信号すなわち目標信号のみを受信する。適
応マイクロホンアレイは、空間フィルタ特性を適応的に
変化させるマイクロホンアレイである。
「一般化サイドローブキャンセラ」(アイイーイーイ
ー、トランザクションズ オン アンテナズ アンド
プロパゲーション、(IEEE,Transactio
ns on Antennasand Propaga
tion)、第30巻1号、1982年、27〜34ペ
ージ:以下「文献1」)に示される構成や、(アイイー
イーイー、トランザクションズ オン アンテナズ ア
ンド プロパゲーション、(IEEE,Transac
tions on Antennas and Pro
pagation)、第40巻9号、1992年、10
93〜1096ページ:以下「文献2」)に示される構
成や、(電子情報通信学会論文誌A、第79巻9号、1
966年、1516〜1524ページ:以下「文献
3」)に示される構成や「フロスト ビームフォーマ」
(アイイーイーイー、プロセッシングス オブ アイイ
ーイーイー、(IEEE,Processings o
f IEEE),第60巻8号、1972年、926〜
935ページ:以下「文献4」)(アイイーイーイー、
プロセッシングス オブ インターナショナル コンフ
ァレンス オン アコースティクス スピーチ アンド
シグナルプロセッシングス 94(IEEE,Pro
cessings of International
Conference on Acoustics,
Speech and Signal Process
ing 94)、1994年、IV−269〜272ペ
ージ:以下「文献5」)などが知られている。
いて、図を用いながら、その動作を説明する。
部を、M本のマイクロホンを用いた場合について表して
いる。マイクロホン群1m(m=0,1,...,M−
1)の信号は各々、アナログ信号からディジタル信号に
変換される。これらのディジタル信号群(以下マイクロ
ホン信号群)は、信号処理され、目標信号が抽出され
る。
フォーマ2、ブロッキング行列20、多入力キャンセラ
30から構成されている。以下、固定ビームフォーマ
2、ブロッキング行列20、多入力キャンセラ31のそ
れぞれを詳細に説明する。
1からの信号群を受ける。これらマイクロホン信号群か
ら、目標信号が強調され、目標信号以外の信号が減衰さ
れた信号を出力する。
群から受けた信号をそれぞれ遅延して加算するディレイ
アンドサムビームフォーマや、マイクロホン群から受け
た信号をそれぞれフィルタリングして加算するフイルタ
アンドサムビームフォーマが可能である。これらの固定
ビームフォーマについては、D.H.Johnson,
D.E.Dudgeon著「Array Signal
Processing」(Prentice Hal
l,Englewood Cliffs,1993年)
の4章(以下、文献6)に説明されている。ここでは、
ディレイアンドサムビームフォーマを用いて動作を説明
する。ディレイアンドサムビームフォーマは、下記の式
(1)のように表される。
mは、各マイクロホン信号xm(k)の遅延サンプル数を
それぞれ示す。g(k)は固定ビームフォーマ2の出力
信号、xm(k)はマイクロホンlmの出力信号、fmは
固定ビームフォーマにおいて、マイクロホン信号に対応
する係数である。
マイクロホン信号xm(k)をrmサンプルだけ遅延して
係数fmをかけた信号の総和を計算して出力する。各遅
延時間rmは、各マイクロホンlmの出力信号を遅延した
信号xm(k−rm)において、目標信号の位相が同じに
なるように設定する。その結果、xm(k−rm)(m=
0,1,...M−1)が加算された際に、目標信号は
強調される。一方、妨害信号は、目標信号以外の方向か
ら到来しており、各マイクロホンの出力信号を遅延した
信号xm(k−rm)において、位相が大きく異なるた
め、加算された際に、互いに打ち消し合い、減衰する。
したがって、固定ビームフォーマの出力では、目標信号
が強調され、妨害信号が減衰している。
3を用いて説明する。
ーマ3、遅延器群4m(m=0,1,...M−1)、
適応フィルタ群5m(m=0,1,...,M−1)、
減算器群6m(m=0,1,...,M−1)から構成
されている。このブロッキング行列20は、適応信号処
理を用いて、目標信号が減衰され、目標信号以外の信
号、すなわち、妨害信号が強調された信号群を多入力キ
ャンセラ30に伝達する。
mのフィルタ構造として、FIR(有限長インパルス応
答)フィルタ、IIR(無限長インパルス応答)フィル
タや、ラティスフィルタなどを用いることが可能であ
る。ここでは、FIRフィルタを用いた場合について説
明する。
からの信号群を受けて、固定ビームフォーマ2と同様の
信号処理によって、目標信号が強調され、妨害信号が減
衰した信号を出力する。固定ビームフォーマ3の出力信
号は、適応フィルタ群5mに共通の入力信号となる。各
遅延器群4mは、対応するマイクロホン1mの出力信号を
受けて、遅延させた信号を対応する減算器6mに伝達す
る。各適応フィルタ5mは、固定ビームフォーマ3の出
力信号を受けて、それぞれの適応フィルタ5mが有する
タップ係数を畳み込んだ出力信号を対応する減算器6m
に伝達する。各減算器6mは、対応する遅延器4mの出力
信号から、対応する適応フィルタ5mの出力信号を減算
する。減算器6mの減算結果は、ブロッキング行列20
の出力信号として、多入力キャンセラ30の対応する適
応フィルタ7mに伝達されると同時に、タップ係数更新
のため、対応する適応フィルタ5mに伝達される。
における目標信号成分と適応フィルタ5mの出力におけ
る目標信号成分の位相が一致し得るように設定する。例
えば、固定ビームフォーマ3の郡遅延時間と、適応フィ
ルタ5mのタップ数に相当する時間の4分の1から2分
の1程度の時間とを加えた時間に設定すればよい。
記の式(2)で表される。
−P)は遅延器4mの出力信号、Pは遅延器4mの遅延時
間である。また、{・}Tは転置を表す。Hm(k)は適
応フィルタ5mのタップ係数ベクトル、D(k)は固定
ビームフォーマ3の出力信号d(k)を遅延させた複数
の信号からなる信号ベクトルであり、タップ数をNとし
て下記の式(3)、(4)のように定義される。
適応フィルタやリーク適応フィルタなど、様々な適応フ
ィルタを用いることが可能であるが、ここではリーク適
応フィルタを用いた場合について説明する。
からの信号に基づいて、減算器6mの出力信号電力が最
小化されるようにタップ係数の更新を行なう。以下、適
応フィルタ5mにおける係数更新について詳細に説明す
る。
のための適応アルゴリズムとして、NLMSアルゴリズ
ム(学習同定法とも呼ばれる)、RLSアルゴリズム
(逐次最小自乗法とも呼ばれる)、射影アルゴリズム、
勾配法、最小自乗法、ブロック適応アルゴリズム、直交
変換を用いた適応アルゴリズムなどがある。ここでは、
適応アルゴリズムとしてNLMSアルゴリズムを用いた
場合について説明する。
フィルタのタップ係数Hm(k)(m=0,
1,...,M−1)の更新は、下記の式(5)、
(6)のように表される。
係数である。このタップ係数更新では、ステップサイズ
を決める定数βが、そのままステップサイズとなる。
は、対応する減算器6mの出力における信号の電力が最
小化されるように行なわれる。適応フィルタ5mの入力
信号である固定ビームフォーマ3の出力信号は主に目標
信号を含むので、各減算器6mの出力信号電力を最小化
した結果、減算器6mの出力では、目標信号が大きく減
衰されることになる。
明する。
ーマ2の出力信号と、ブロッキング行列20の出力信号
群とを受け、固定ビームフォーマ2の出力を遅延した信
号から、ブロッキング行列20の出力信号群に相関があ
る成分を除去する。
の出力信号に対応した適応フィルタ群7m(m=0,
1,...,M−1)と、加算器8と、遅延器11と、
減算器9から構成されている。
の出力信号を受けて、フィルタ係数と畳み込みを行なっ
た結果を出力信号として加算器8に伝達する。この適応
フィルタ7mのフィルタ構造として、FIRフィルタ、
IIRフィルタや、ラティスフィルタなどを用いること
が可能である。ここでは、FIRフィルタを用いた場合
について説明する。
出力信号群を受けて、受けた信号の総和を計算した結果
を出力信号として、減算器9に伝達する。
信号を受けて、遅延した信号を減算器9に伝達する。
加算器8の出力信号を減衰する。減算器9の出力信号が
多入力キャンセラ30の出力、すなわち、適応アレイ装
置全体の出力となる。
向について、信号の位相が、適応フィルタ7mの出力
と、遅延器11の出力とで、一致し得るように設定す
る。例えば、適応フィルタ7mのタップ数の4分の1か
ら4分の3程度の時間に設定する。
は、下記の式(7)で表される。
ち固定ビームフォーマ2の出力信号を遅延した信号であ
る。また、z(k)は、減算器9の出力信号、すなわ
ち、適応アレイ全体の出力信号である。また、W
m(k)は適応フィルタ7mのタップ係数ベクトルであ
り、Ym(k)は、適応フィルタ7mの入力信号すなわ
ち、ブロッキング行列の出力信号ym(k)を遅延させ
た信号から構成される信号ベクトルである。Wm(k)
とYm(k)は、タップ数をLとして、下記の式
(8)、(9)のように定義される。
て、減算器9の出力信号z(k)の電力が最小化される
ように、タップ係数Wm(k)の更新を行なう。以下、
適応フィルタ群7mについて詳細に説明する。
適応フィルタやリーク適応フィルタを用いることが可能
であるが、ここではリーク適応フィルタを用いた場合に
ついて説明する。
のための適応アルゴリズムとして、NLMSアルゴリズ
ム、RLSアルゴリズム、射影アルゴリズム、勾配法、
最小自乗法、ブロック適応アルゴリズム、直交変換を用
いた適応アルゴリズムなどがある。ここでは、適応アル
ゴリズムとしてNLMSアルゴリズムを用いた場合につ
いて説明する。
ズムを適用する場合、各適応フィルタ毎にNLMSアル
ゴリズムを適用する方法と、適応フィルタ群全てまとめ
てNLMSアルゴリズムの適用する方法がる。ここで
は、全ての適応フィルタでまとめてNLMSアルゴリズ
ムを適用する方法について説明する。
(k)の係数更新は、ステップサイズを決める定数をα
として、下記の式(10)のように表される。
である。この係数更新では、ステップサイズを決める定
数αが、そのままステップサイズとなる。
は、減算器9の出力における信号の出力が最小化される
ように行なわれる。各適応フィルタ7mの入力信号であ
る減算器6mの出力信号は主に妨害信号を含むので、減
算器9の出力信号電力を最小化した結果、減算器9の出
力では、妨害信号が大きく減衰されることになる。
は、妨害信号が存在する状況において、目標信号を抽出
することができる。
が存在し、妨害信号が存在しない場合、多入力キャンセ
ラ30の適応フィルタ群7mにおけるタップ係数W
m(k)が、目標信号によって乱されるため、最終出力
において目標信号の劣化が生じる。また、フィルタ係数
Wm(k)が乱された後に妨害信号が再発生した場合、
妨害信号が除去されず、最終出力において息づき雑音が
生じる。
ャンセラ30の適応フィルタ群7mが乱されないよう
に、適応アルゴリズムのステップサイズを決める定数α
を小さくする必要がある。ところが、αが小さい場合に
は、妨害信号源の移動に対する、多入力キャンセラ30
における適応フィルタ群7mの追従速度が遅くなり、最
終出力における妨害信号除去が不十分となる期間が長く
なる。
存在しない場合、ブロッキング行列20の適応フィルタ
群5mにおけるフィルタ係数Hm(k)が乱されるため、
最終出力において、息づき雑音が生じる。これを防ぐに
は、適応フィルタ5mが乱されないように、適応アルゴ
リズムのステップサイズを決める定数βを小さくする必
要がある。ところが、βが小さい場合には、目標信号源
の移動に対する、ブロッキング行列20における適応フ
ィルタ群5mの追従が遅くなり、最終出力における目標
信号の品質が劣化する。
においては、息づき雑音を小さくするためや、出力信号
の品質を高くするために、多入力キャンセラの適応フィ
ルタにおけるステップサイズを決める定数を小さくする
必要がある。一方、妨害信号源の移動に高速追従させる
ためには、その定数を大きくする必要がある。このよう
に、従来の適応アレイ装置においては、多入力キャンセ
ラの適応フィルタにおけるステップサイズを決める定数
の設定においては、息づき雑音を小さくし、出力信号の
品質を高くすることと、妨害信号源の移動に高速追従さ
せることとはトレードオフの関係がある。
息づき雑音を小さくするために、ブロッキング行列の適
応フィルタにおけるステップサイズを決める定数を小さ
くする必要がある。一方、目標信号源の移動に高速追従
させるためには、その定数を大きくする必要がある。こ
のように、従来の適応アレイ装置においては、ブロッキ
ング行列の適応フィルタにおけるステップサイズを決め
る定数の設定においては、息づき雑音を小さくすること
と目標信号源の移動に高速追従させることとはトレード
オフの関係がある。
号の品質を高くしたままで、妨害信号源の移動に高速追
従させることのできる適応アレイ装置を提供することを
目的とする。
に、本発明の適応アレイの制御方法は、複数の信号源の
中から、ある特定の信号源のみを目標信号源として受信
するために適応フィルタを用いる適応アレイの制御方法
において、前記目標信号源に対する感度が他の信号源に
対する感度より高いビームフォーマの出力信号振幅に関
する指標と、前記目標信号源に対する感度が他の信号源
に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振幅に
関する指標とを用いて、前記適応フィルタにおける適応
アルゴリズムのステップサイズを決定することを特徴と
する。
信号源に対する感度より高いビームフォーマの出力信号
振幅に関する指標と、目標信号源に対する感度が他の信
号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振
幅に関する指標とを用いて、適応フィルタにおける適応
アルゴリズムのステップサイズを決定するようにしたも
のである。
ズを決定する定数αを大きく設定しても、最終出力にお
ける信号の劣化や息づき雑音は少なくなるとともに、定
数αが大きいことにより妨害信号源の移動に対する追従
速度が速くなり妨害信号源の移動による息づき雑音も少
なくなる。
信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信号源と
して受信するための適応フィルタを有する適応アレイ装
置において、前記目標信号源に対する感度が他の信号源
に対する感度より高いビームフォーマの出力信号振幅に
関する指標と、前記目標信号源に対する感度が他の信号
源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振幅
に関する指標の比を用いて、前記適応フィルタにおける
適応アルゴリズムのステップサイズを決定することを特
徴とする。
信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信号源と
して受信するための適応フィルタを有する適応アレイ装
置において、前記目標信号源に対する感度が他の信号源
に対する感度より高いビームフォーマの出力信号振幅に
関する指標と、前記目標信号源に対する感度が他の信号
源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振幅
に関する指標の定数倍とを比較した結果を用いて、前記
適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップサイ
ズを決定することを特徴とする。
信号源に対する感度より高いビームフォーマの出力信号
振幅に関する指標と、目標信号源に対する感度が他の信
号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振
幅に関する指標の定数倍とを比較した結果を用いて、適
応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップサイズ
を決定するようにしたものである。
の信号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信
号振幅に関する指標を定数倍する定数を設定することに
より、フィルタ係数の更新を行うか行わないかを決定す
るしきい値を設定することができる。
信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信号源と
して受信するための適応フィルタを有するとともに一般
化サイドローブキャンセラ型構成を有する適応アレイ装
置において、前記目標信号源に対する感度が他の信号源
に対する感度より高いビームフォーマの出力信号振幅に
関する指標を、前記目標信号源に対する感度が他の信号
源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振幅
に関する指標で割った商を非線形関数によって変換した
値に比例した値を、多入力キャンセラに設けられた前記
適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップサイ
ズとして用いることを特徴とする。
信号源に対する感度より高いビームフォーマの出力信号
振幅に関する指標を、目標信号源に対する感度が他の信
号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振
幅に関する指標で割った商を非線形関数によって変換し
た値に比例した値を多入力キャンセラに設けられた前記
適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップサイ
ズとして用いるようにしたものである。
号が十分小さい場合には、目標信号源に対する感度が他
の信号源に対する感度より高いビームフォーマの出力信
号振幅に関する指標を、目標信号源に対する感度が他の
信号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号
振幅に関する指標で割った商が0に近い正数となること
によりタップ係数の更新が行われる期間が増えるため、
適応フィルタの収束速度が速くなる。
線形関数が、階段関数である。
記非線形関数が、折れ線関数である。
記非線形関数が、多項式関数である。
記信号振幅に関する指標として、信号の2乗平均値を用
いる。
記信号振幅に関する指標として、信号の絶対値の平均値
を用いる。
記信号振幅に関する指標として、信号の巾乗の平均値を
用いる。
複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
号源として受信するために適応フィルタを用いるととも
に逐次最小自乗アルゴリズムを用いた適応アレイの制御
方法において、前記目標信号源に対する感度が他の信号
源に対する感度より高いビームフォーマの出力信号振幅
に関する指標と、前記目標信号源に対する感度が他の信
号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振
幅に関する指標とを用いて、前記適応フィルタにおける
適応アルゴリズムのステップサイズおよび忘却定数を決
定することを特徴とする。
ムとして逐次最小自乗アルゴリズムを用いた場合に、目
標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度より高
いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標と、目標
信号源に対する感度が他の信号源に対する感度より低い
ビームフォーマの出力信号振幅に関する指標とを用い
て、適応アルゴリズムのステップサイズおよび忘却定数
を決定するようにしたものである。
乗アルゴリズムを有した適応フィルタにも適用すること
ができるようにしたものである。
図面を用いて詳細に説明する。
の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
応アレイ装置に対して、多入力キャンセラ30を、ステ
ップサイズ制御回路51が付加された多入力キャンセラ
31で置き換え、減算器9から各適応フィルタ7mに至
る経路に乗算器12が挿入されてたものである。以下、
このステップサイズ制御回路51と乗算器12の動作、
および、その結果について説明する。
ームフォーマ3の出力信号を受けて、その振幅あるいは
それに関する指標(以下、振幅指標)を計算し、ブロッ
キング行列20の出力信号群を受けて、その振幅指標を
計算し、これら2つの指標を比較することによって、ス
テップサイズ制御係数を計算して出力し、乗算器12に
伝達する。
1より受けたステップサイズ制御係数を、対応する減算
器9から受けた信号に乗じて、各適応フィルタ7mへと
伝達する。
係数更新量はステップサイズ制御回路51が出力するス
テップサイズ制御係数に比例する。つまり、ステップサ
イズを決める定数αにステップサイズ制御係数を乗じた
値がステップサイズとなる。
サイズ制御回路51の構成の一例を表している。以下、
この図2を用いて、ステップサイズ制御回路51の動作
を説明する。
信号は入力端子101より、振幅指標計算回路104に
伝達される。振幅指標計算回路104は、入力端子10
1から受けた信号の振幅指標を計算し、計算結果を比較
器108に伝達する。また、図1におけるブロッキング
行列20の出力信号群はそれぞれ、対応する入力端子1
03mより、対応する電力指標計算回路105mに伝達さ
れる。それぞれの振幅指標計算回路105mは、対応す
る信号を受けて、振幅指標を計算し、計算結果を加算器
106に伝達する。加算器106は、振幅指標計算回路
105mから受けた信号の総和を計算し、計算結果を乗
算器107に伝達する。乗算器107は、加算器106
から受けた信号に定数νを乗じて、その計算結果を比較
器108に伝達する。比較器108では、振幅指標計算
回路104から受けた値と、乗算器107から受けた値
とを比較し、振幅指標計算回路104から受けた値の方
が、乗算器107から受けた値より大きい場合には0を
出力し、そうでない場合には1を出力する。比較器10
8の出力は、ステップサイズ制御回路51の出力とな
る。
力信号の振幅に対して単調増加する量を計算し、出力す
る。振幅指標としては、瞬時自乗値の時間平均、瞬時絶
対値の時間平均、瞬時3乗値の絶対値の時間平均、瞬時
4乗値の時間平均などを用いることができる。ここで
は、振幅指標として、瞬時自乗値の時間平均、すなわ
ち、電力推定値を用いた場合を例として、振幅指標計算
回路の動作を説明する。
示している。この図は、振幅指標として、瞬時自乗値の
時間平均、すなわち、電力推定値を用いた場合の図であ
る。入力信号は入力端子301を経由して乗算器303
の2つの入力に伝達される。乗算器303では、2つの
入力を乗じて、結果を平滑回路304に伝達する。平滑
回路304では、乗算器303からの出力値を受けて、
その出力値の過去から現在までの値の重み付き平均を計
算する。平滑回路304は低域通過フィルタである。
値の性質について、図4を用いて説明する。
ブロッキング行列20の出力の指向性を模式的に表した
図である。横軸は信号の到来方向を、縦軸は感度をそれ
ぞれ表している。目標信号の到来方向は横軸における中
央付近としている。すでに示したように、固定ビームフ
ォーマ3の出力は、目標信号到来方向近傍において、高
い感度を有し、それ以外の方向に対しては、低い感度を
有している。一方、ブロッキング行列20の出力は、目
標信号が減衰している。すなわち目標信号到来方向近傍
において、低い感度を有し、それ以外の方向に対して
は、高い感度を有している。
信号が十分小さい場合、固定ビームフォーマ3の出力は
大きく、ブロッキング行列20の出力は小さい。この場
合、図2において、振幅指標計算回路104の出力は、
乗算器107の出力より大きい。したがって、ステップ
サイズ制御回路51の出力には0が出力される。逆に、
目標信号が十分小さく、妨害信号が十分大きい場合、固
定ビームフォーマ3の出力は小さく、ブロッキング行列
20の出力は大きい。この場合、図2において、振幅指
標計算回路104の出力は、乗算器107の出力より小
さく、ステップサイズ制御回路51の出力には1が出力
される。
の比(以下、目標対妨害比)によって、ステップサイズ
制御回路51の出力は切り替わる。この出力が切り替わ
る時の、目標対妨害比の閾値は、定数νによって調整す
ることができる。定数νを大きくすると、ステップサイ
ズ制御回路51の出力が切り替わる時点における目標対
妨害比の閾値が大きくなる。反対に、定数νを小さくす
ると、出力が切り替わる時点の目標対妨害比の閾値が小
さくなる。
力値によって、図1における各適応フィルタ7mのタッ
プ係数更新が制御されることの効果について説明する。
ィルタ7mは、ステップサイズ制御回路51が出力する
ステップサイズ制御係数によってフィルタ係数の更新を
行なう。
イズ制御回路51の出力値は、目標対妨害比が大きい場
合に0となり、目標対妨害比が小さい場合に1となる。
したがって、目標信号のみが存在し、妨害信号が存在し
ない場合には、フィルタ係数の更新は行なわれない。こ
れは、目標信号によって適応フィルタのフィルタ係数が
乱される現象が防止されることを意味する。したがっ
て、最終出力における信号の劣化や息づき雑音が減少す
るという効果が生じる。
7m内においてステップサイズを決める定数αは大きく
設定しても最終出力における信号の劣化や息づき雑音は
少ない。定数αが大きい場合には、タップ係数更新は高
速に行なわれる。したがって、妨害信号源の移動に対す
る追従速度は速いため、妨害信号源の移動による息づき
雑音は減少する。
の出力に基づいてステップサイズを制御し、ステップサ
イズのための定数αを大きく設定することによって、最
終出力における信号の劣化や息づき雑音を減少させ、か
つ、妨害信号源の移動による息づき雑音を減少させると
いう効果が生じる。
の構成として、図2に示すもの以外に、図5に示すよう
な構成をとることもできる。以下、図5に示す構成のス
テップサイズ制御回路51の動作を説明する。
構成と、図2に示すステップサイズ制御回路51の構成
との差異は、図2における比較器108が図5では非線
形回路109で置き換えられていることのみである。以
下、この差異についてのみ詳細に説明する。
104からの信号と乗算器107からの信号を受けて、
除算器110に伝達する。除算器110では、振幅指標
計算回路104から受けた信号を乗算器107から受け
た信号の商を求め、商を非線形関数回路111に伝達す
る。非線形関数回路111では、除算器110から受け
た値に対して、その値が大きい場合には0に近い値を出
力し、受けた値が小さい場合には1に近い正数を出力す
る。この非線形関数回路111の出力は、ステップサイ
ズ制御回路51の出力となる。
1の入出力関係の例を示している。横軸は入力値、縦軸
は出力値をそれぞれ表している。非線形関数としては、
入力値が大きい場合には0に近い値を出力し、入力値が
小さい場合に1に近い正数を出力する関数であれば、折
れ線関数(点線)、階段関数(一点鎖線)、連続な滑ら
かな関数(実線)など、様々な関数を用いることが可能
である。非線形関数に限らず、線形関数を用いることも
可能である。
が十分大きく、妨害信号が十分小さい場合には、図1に
おけるステップサイズ制御回路51の出力には0に近い
正数が出力される。そのため、図1における適応フィル
タのタップ係数の更新はほとんど行なわれない。これ
は、目標信号によって適応フィルタのタップ係数が乱さ
れる現象が防止されるということを意味する。したがっ
て、最終出力における信号の劣化や息づき雑音が減少す
る。このように、図1におけるステップサイズ制御回路
として、図5に示す構成を用いた場合でも、図2に示す
構成を用いた場合と同様の効果が生じる。さらに、ステ
ップサイズ制御回路の出力が0でない期間、すなわち、
タップ係数の更新が行われる期間が増えるため、適応フ
ィルタの収束速度が速まる効果もある。
示した構成以外の構成をとることも可能である。例え
ば、2つの入力をもつ表参照回路によって構成すること
が可能である。
の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
応アレイ装置に対して、ステップサイズ制御回路群52
m(m=0,1,...,M−1)が設けられ、減算器
9から各適応フィルタ7mに至る経路に乗算器群59
m(m=0,1,...,M−1)が挿入されたもので
ある。以下、このステップサイズ制御回路群52mと乗
算器群59mの動作、および、その効果について説明す
る。
定ビームフォーマ3の出力信号を受けて、その振幅指標
を計算し、対応する減算器6mの出力信号を受けて、そ
の振幅指標を計算し、これら2つの振幅指標を比較する
ことによって、ステップサイズ制御係数を計算して出力
し、対応する乗算器59mに伝達する。各乗算器59mで
は、対応するステップサイズ制御回路52mより受けた
ステップサイズ制御係数を、減算器9から受けた信号に
乗じて、対応する適応フィルタ7mへと伝達する。
イズ制御回路52mの構成の一例を表している。以下、
この図8を用いて、ステップサイズ制御回路52mの動
作を説明する。
力端子121を通じて振幅指標計算回路124に伝達さ
れる。振幅指標計算回路124は、入力端子121から
受けた信号の振幅指標を計算し、計算結果を比較器12
8に伝達する。また、図7におけるブロッキング行列2
0の各出力信号は、入力端子123より、振幅指標計算
回路125に伝達される。振幅指標計算回路125は、
入力端子123から受けた信号の振幅指標を計算し、計
算結果を乗算器127に伝達する。乗算器127は、振
幅指標計算回路125から受けた信号に定数νを乗じ
て、その計算結果を比較器128に伝達する。比較器1
28では、振幅指標計算回路124から受けた値と、乗
算器127から受けた値とを比較し、振幅指標計算回路
124から受けた値の方が、振幅指標計算回路124か
ら受けた値より大きい場合には0を出力端子122に出
力し、そうでない場合には出力端子122に1を出力す
る。比較器128の出力は、ステップサイズ制御回路の
出力となる。振幅指標計算回路124、125の構成と
して、例えば第1の実施形態の説明において用いた図3
の構成を用いることができる。
出力値の性質について、説明する。
したように、固定ビームフォーマ3は、目標信号到来方
向近傍において、高い感度を有し、それ以外の方向に対
しては、低い感度を有している。一方、各減算器6mの
出力は、目標信号到来方向近傍において、低い感度を有
し、それ以外の方向に対しては、高い感度を有するビー
ムフォーマの出力と考えることが可能である。
信号が十分小さい場合、固定ビームフォーマ3の出力信
号振幅は、減算器6mの出力信号振幅より大きい。この
場合、各ステップサイズ制御回路52mの出力端子12
2には0が出力される。逆に、目標信号が小さく、妨害
信号が大きい場合、減算器6mの出力信号振幅は、固定
ビームフォーマ3の出力信号振幅より大きい。この場
合、各ステップサイズ制御回路52mの出力端子122
には1が出力される。
の性質は、第1の実施形態におけるステップサイズ制御
回路51の性質と同じである。本実施形態では、多入力
キャンセラ32における各適応フィルタ7mのステップ
サイズが、対応するステップサイズ制御回路52mの出
力値に比例した値となる。したがって、本実施形態にお
いても、第1の実施形態と同様に、最終出力における信
号の劣化や息づき雑音が減少し、かつ、妨害信号源の移
動による息づき雑音が減少するという効果が生じる。
mの構成として、図8に示す以外に、図9に示すような
構成をとることもできる。以下、図9に示す構成のステ
ップサイズ制御回路52mの動作を説明する。
の構成と、図8に示すステップサイズ制御回路52mの
構成との差異は、図8における比較器128が、図9で
は非線形回路129で置き換えられていることのみであ
る。この差異は、第1の実施形態におけるステップサイ
ズ制御回路51の構成例として示した、図2の構成と図
5の構成の差異と同様であり、効果も等しい。したがっ
て、ステップサイズ制御回路52mとして図9に示す構
成を用いた場合でも、図8に示す構成を用いた場合と同
様の効果が生じる。
2の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
応アレイ装置に対して、ブロッキング行列20がブロッ
キング行列21に置き換えられたものである。以下この
差異についてのみ説明する。
列21の差異は、ステップサイズ制御回路41が付加さ
れている点、および、各減算器6mから対応する適応フ
ィルタ5mに至る経路に乗算器49mが挿入されている点
である。以下、このステップサイズ制御回路41と乗算
器49mの動作、および、その効果について説明する。
ームフォーマ3の出力信号を受けてその振幅指標を計算
し、ブロッキング行列21の出力信号群を受けてその振
幅指標を計算し、これら2つの振幅指標を比較すること
によって、ステップサイズ制御係数を計算して出力し、
各乗算器49mに伝達する。各乗算器49mでは、対応す
る減算器6mから受けた信号に、ステップサイズ制御回
路41より受けたステップサイズ制御係数を乗じて、対
応する適応フィルタ5mへと伝達する。各減算器6mから
適応フィルタ5mに伝達される信号は、適応フィルタ5m
のタップ係数更新に用いられる。したがって、適応フィ
ルタ5mのタップ係数更新は、ステップサイズ制御回路
41によって制御される。
イズ制御回路41の構成の一例を表している。以下、こ
の図11を用いて、ステップサイズ制御回路41の動作
を説明する。
力信号は、入力端子202を通じて振幅指標計算回路2
05に伝達される。振幅指標計算回路205は、入力端
子202から受けた信号の振幅指標を計算し、計算結果
を比較器208に伝達する。また、図10における各減
算器6mの出力信号は、入力端子201mより、対応する
電力指標計算回路204mに伝達される。各振幅指標計
算回路204mは、対応する端子201mから受けた信号
の振幅指標を計算し、計算結果を加算器206に伝達す
る。加算器206は、振幅指標計算回路群204mから
受けた信号の総和を計算し、計算結果を乗算器207に
伝達する。乗算器207は、加算器206から受けた信
号に定数ηを乗じて、その計算結果を比較器208に伝
達する。比較器208では、振幅指標計算回路205か
ら受けた値と、乗算器207から受けた値とを比較し、
振幅指標計算回路205から受けた値の方が、乗算器2
07から受けた値より大きい場合には出力端子203に
1を出力し、そうでない場合には出力端子203に0を
出力する。比較器208の出力は、ステップサイズ制御
回路41の出力となる。
値の性質について説明する。
したように、固定ビームフォーマ3は、目標信号到来方
向近傍において、高い感度を有し、それ以外の方向に対
しては、低い感度を有している。一方、ブロッキング行
列21の出力は、目標信号到来方向近傍において、低い
感度を有し、それ以外の方向に対しては、高い感度を有
するビームフォーマの出力と考えることが可能である。
信号が十分小さい場合、固定ビームフォーマ3の出力振
幅は、ブロッキング行列21の出力振幅より大きい。こ
の場合、ステップサイズ制御回路の出力には1が出力さ
れる。逆に、目標信号が十分小さく、妨害信号が十分大
きい場合、固定ビームフォーマ3の出力振幅は、ブロッ
キング行列21の出力振幅より大きい。この場合、ステ
ップサイズ制御回路41の出力には0が出力される。
プサイズ制御回路41の出力は切り替わる。この出力が
切り替わる時の、目標対妨害比の閾値は、定数ηによっ
て調整することができる。定数ηを大きくすると、出力
が切り替わるときの目標対妨害比の閾値が大きくなる。
反対に、定数ηを小さくすると、出力が切り替わるとき
の目標対妨害比の閾値が小さくなる。
力値によって、図10における適応フィルタ群5mのタ
ップ係数更新が制御されることの効果について説明す
る。
イズ制御回路41の出力値は、目標対妨害比が大きい場
合に1となり、目標対妨害比が小さい場合に0となる。
したがって、目標信号が存在せず、妨害信号のみが存在
する場合には、フィルタ係数の更新は行なわれない。こ
れは、妨害信号によって適応フィルタのフィルタ係数が
乱される現象が防止されるということを意味する。した
がって、最終出力における信号の息づき雑音が減少する
という効果が生じる。
のステップサイズを決める定数βを大きくしても、最終
出力における信号の息づき雑音は大きくならない。βを
大きくした場合、タップ係数の更新は高速に行なわれ
る。したがって、目標信号源の移動に対する追従速度は
速くなり、目標信号源の移動による息づき雑音は減少す
る。
の出力に基づいてタップ係数の更新を制御し、定数βを
大きく設定することによって、最終出力における息づき
雑音を減少させ、かつ、目標信号源の移動による息づき
雑音を減少させるという効果が生じる。
1の構成として、図11に示す以外に、図12に示すよ
うな構成をとることもできる。以下、図12に示す構成
の動作を説明する。
成と、図11に示すステップサイズ制御回路の構成との
差異は、図11における比較器208が、図12では非
線形回路209で置き換えられていることのみである。
以下、この差異についてのみ説明する。
205から受けた信号と乗算器207から受けた信号
は、除算器210に伝達される。除算器210では、振
幅指標計算回路205から受けた信号を乗算器207か
ら受けた信号で割り、(???)割った結果を非線形関
数回路211に伝達する。非線形関数回路211では、
除算器210から受けた値に対して、受けた値が大きい
場合には1に近い値を出力し、受けた値が小さい場合に
は0に近い非負の値を出力する。この非線形関数回路2
11の出力は、ステップサイズ制御回路41の出力とな
る。
係の例を示している。横軸は入力値、縦軸は出力値をそ
れぞれ表している。この図13の関数は、図6を左右対
称にしたような関数である。非線形関数としては、受け
た値が大きい場合には1に近い値を出力し、受けた値が
小さい場合に0に近い非負の値を出力する関数であれ
ば、折れ線関数(点線)、階段関数(一点鎖線)、連続
な滑らかな関数(実線)など、様々な関数を用いること
が可能である。また、非線形関数に限らず、線形関数を
用いることも可能である。
のみが存在し、目標信号が存在しない場合には、ステッ
プサイズ制御回路41の出力には0に近い値が出力され
る。そのため、図10における適応フィルタ5mのフィ
ルタ係数の更新はほとんど行なわれない。これは、妨害
信号によって適応フィルタ5mのフィルタ係数が乱され
る現象が防止されるということを意味する。したがっ
て、最終出力における信号の劣化や息づき雑音が減少す
る。このように、図10におけるステップサイズ制御回
路41として、図12に示す構成を用いた場合でも、図
11に示す構成を用いた場合と同様の効果が生じる。さ
らにステップサイズ制御回路41の出力が0でない期
間、すなわち、タップ係数の更新が行われる期間が増え
るため、適応フィルタの収束速度が速まる効果もある。
2に示した構成以外の構成をとることも可能である。例
えば、2つの入力をもつ表参照回路によって構成するこ
とが可能である。
2の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
応アレイ装置に対して、ブロッキング行列20が図14
ではブロッキング行列22に置き換えられたものであ
る。以下、この差異について説明する。
図14におけるブロッキング行列22との差異は、各適
応フィルタ5mに、対応するステップサイズ制御回路4
2mが付加されている点、および、減算器6mから適応フ
ィルタ5mに至る経路に乗算器49mが挿入されている点
である。以下、この各ステップサイズ制御回路42mと
乗算器49mの動作、および、その効果について説明す
る。
定ビームフォーマ3の出力信号を受けて、その信号の振
幅指標を計算し、対応する減算器6mの出力信号を受け
て、その信号の振幅指標を計算し、これら2つの振幅指
標を比較することによって、ステップサイズ制御係数を
計算して出力し、対応する乗算器49mに伝達する。各
乗算器49mでは、対応する減算器6mから受けた誤差信
号に、対応するステップサイズ制御回路42mより受け
たステップサイズ制御係数を乗じた値を対応する適応フ
ィルタ5mへと伝達する。つまり、ステップサイズを決
める定数βにステップサイズ制御係数を乗じた値がステ
ップサイズとなる。
イズ制御回路42mの構成の一例を表している。以下、
この図15を用いて、ステップサイズ制御回路42mの
動作を説明する。
力信号は入力端子222より振幅指標計算回路225に
伝達される。振幅指標計算回路225は、入力端子22
2から受けた信号の振幅指標を計算し、計算結果を比較
器228に伝達する。また、図14における各減算器6
mの出力信号は、入力端子221より対応する振幅指標
計算回路224に伝達される。各振幅指標計算回路22
4は、対応する減算器6mの出力信号を受けて、その振
幅指標を計算し、計算結果を乗算器226に伝達する。
乗算器226は、振幅指標計算回路224から受けた信
号に定数ηを乗じて、その計算結果を比較器228に伝
達する。比較器228では、振幅指標計算回路225か
ら受けた値と、乗算器226から受けた値とを比較し、
振幅指標計算回路225から受けた値の方が、乗算器2
26から受けた値より大きい場合には出力端子223に
1を出力し、そうでない場合には出力端子223に0を
出力する。比較器228の出力は、ステップサイズ制御
回路42mの出力となる。
出力値の性質について、説明する。
したように、固定ビームフォーマ3の出力は、目標信号
到来方向近傍において高い感度を有し、それ以外の方向
に対して低い感度を有している。一方、各減算器6mの
出力は、目標信号到来方向近傍において低い感度を有
し、それ以外の方向に対しては、高い感度を有するビー
ムフォーマの出力と考えることが可能である。
信号が十分小さい場合、固定ビームフォーマ3の出力振
幅は大きく、各減算器6mの出力振幅は小さい。この場
合、図15において、振幅指標計算回路225の出力
は、乗算器226の出力より大きい。したがって、各ス
テップサイズ制御回路42mの出力端子223には1が
出力される。逆に、目標信号が十分小さく、妨害信号が
十分大きい場合、各ステップサイズ制御回路42mの出
力端子223には0が出力される。
の性質は、第3の実施形態におけるステップサイズ制御
回路41の性質と同じである。第4の実施形態では、第
3の実施形態と同様に、各適応フィルタ5mのタップ係
数更新の量が、対応するステップサイズ制御回路42m
の出力値に比例する。したがって、本実施形態において
も、第3の実施形態と同様に、最終出力における息づき
雑音を減少させ、かつ、目標信号源の移動による息づき
雑音を減少させるという効果が生じる。
2mの構成として、図15に示す以外に、図16に示す
ような構成をとることもできる。以下、図16に示す構
成のステップサイズ制御回路42mの動作を説明する。
成と、図15に示すステップサイズ制御回路の構成との
差異は、図15における比較器228が、図16では非
線形回路229で置き換えられていることのみである。
この差異は、第1の実施形態におけるステップサイズ制
御回路41の構成例として示した図2の構成と図5の構
成との差異と同様である。したがって、ステップサイズ
制御回路42mとして図16に示す構成を用いた場合で
も、図15に示す構成を用いた場合と同様の効果が生じ
る。
2の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
形態に対して、ブロッキング行列20がブロッキング行
列21に置き換えられたものである。
アレイ装置と、図10に示された第3の実施形態との差
異と同じである。したがって、本実施形態は、第1の実
施形態の効果に加えて、第3の実施形態の効果も有す
る。すなわち、本実施形態においては、最終出力におけ
る信号の劣化や息づき雑音が減少し、かつ、妨害信号源
や目標信号源の移動による息づき雑音が減少するという
効果が生じる。
6の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
形態に対して、ブロッキング行列20が、ブロッキング
行列22に置き換えられたものである。この差異は、図
33に示された従来の適応アレイ装置と、図14に示さ
れた本発明の第4の実施形態との差異と同じである。し
たがって、本実施形態は、第1の実施形態の効果に加え
て、第4の実施形態の効果も有する。すなわち、本実施
形態においても、最終出力における信号の劣化や息づき
雑音が減少し、かつ、妨害信号源や目標信号源の移動に
よる息づき雑音が減少するという効果が生じる。
7の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
実施形態に対して、ブロッキング行列20がブロッキン
グ行列21に置き換えられたものである。この差異は、
図33に示す従来の適応アレイ装置と、図10に示す本
発明の第3の実施形態との差異と同じである。したがっ
て、本実施形態は、第1の実施形態の効果に加えて、第
3の実施形態の効果も有する。すなわち、本実施形態に
おいても、最終出力における信号の劣化や息づき雑音が
減少し、かつ、妨害信号源や目標信号源の移動による息
づき雑音が減少するという効果が生じる。
8の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
実施形態に対して、ブロッキング行列20が、ブロッキ
ング行列22に置き換えられたものである。この差異
は、図33に示す従来例と、図14に示す本発明の第4
の実施形態との差異と同じである。したがって、本実施
形態は、第2の実施形態の効果に加えて、第4の実施形
態の効果も有する。すなわち、本実施形態においても、
最終出力における信号の劣化や息づき雑音が減少し、か
つ、妨害信号源や目標信号源の移動による息づき雑音が
減少するという効果が生じる。
9の実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
の実施形態に対して、多入力キャンセラ31が、多入力
キャンセラ33に置き換えられたものである。
33の差異は、ステップサイズ制御回路51の入力信号
の1つが、多入力キャンセラ31では固定ビームフォー
マ3の出力信号であったのに対し、多入力キャンセラ3
3では遅延器11の出力信号に変更されていることであ
る。以下、この差異について説明する。
31におけるステップサイズ制御回路51の入力の1つ
が、遅延器11の出力を受けている。遅延器11の入力
信号は、固定ビームフォーマ2の出力信号であるので、
遅延器11の出力が有する指向性は、固定ビームフォー
マ2の出力の指向性と同じである。固定ビームフォーマ
2の指向性は、目標信号に対する感度が高く、妨害信号
に対する感度が低く設定されている。したがって、遅延
器11の出力の指向性は、固定ビームフォーマ3の出力
の指向性と同様である。したがって、本実施形態におけ
るステップサイズ制御回路51の出力の性質は、第5の
実施形態におけるステップサイズ制御回路51の出力の
性質と同様である。したがって、第9の実施形態は第5
の実施形態と同様の効果を有する。
第10の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
の実施形態に対して、多入力キャンセラ31が、多入力
キャンセラ33に置き換えられたものである。
33の差異は、ステップサイズ制御回路51の入力信号
の1つが、第5の実施形態では固定ビームフォーマ3の
出力信号であったのに対し、第9の実施形態では遅延器
11の出力信号に変更されていることである。この差異
は、第5の実施形態に対する第9の実施形態の差異と同
様である。したがって、本実施形態は、第6の実施形態
と同様の効果を有する。
第11の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
の実施形態に対して、多入力キャンセラ32が、多入力
キャンセラ34に置き換えられたものである。
34の差異は、各ステップサイズ制御回路52mの入力
信号の1つが、多入力キャンセラ32では固定ビームフ
ォーマ3の出力信号であったのに対し、多入力キャンセ
ラ34では遅延器11の出力信号に変更されていること
である。すでに、第9の実施形態において説明したよう
に、固定ビームフォーマ3の出力と遅延器11の出力は
同様の指向性を示している。したがって、本実施形態
は、第7の実施形態と同様の効果を有する。
第12の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
の実施形態に対して、多入力キャンセラ32が、多入力
キャンセラ34に置き換えられたものである。
施形態に対する差異と同じである。したがって、本実施
形態は、第8の実施形態と同様の効果を有する。
本実施形態の適応アレイ装置のブロック図である。
の実施形態に対して、ブロッキング行列21が、ブロッ
キング行列23に置換されたものである。以下、このブ
ロッキング行列の差異について説明する。
と、第5の実施形態におけるブロッキング行列21との
差異は、第5の実施形態では、各乗算器49mへの2つ
の入力の一方が、ステップサイズ制御回路41の出力を
受けているのに対し、本実施形態では、ステップサイズ
制御回路42の出力を受けている点である。ステップサ
イズ制御回路42は、図14に示す第4の実施形態にお
けるステップサイズ制御回路421と同様に、減算器61
の出力信号と固定ビームフォーマ3の出力信号を受けて
いる。したがって、図25におけるステップサイズ制御
回路42の出力は、図14に示す第4の実施形態におけ
るステップサイズ制御回路421の出力と同様の性質を
有している。この性質は、図17に示す第5の実施形態
におけるステップサイズ制御回路41の出力の性質と同
様である。したがって、図25に示す本実施形態は、図
17に示す第5の実施形態と同様の効果を有する。
2は減算器61の出力信号と固定ビームフォーマ3の出
力信号を受けているが、減算器61の出力信号の代り
に、任意の減算器6m(m=0,1,...M−1)の
出力信号を受けることができる。
形態におけるブロッキング行列21をブロッキング行列
23で置き換えているが、他の実施形態におけるブロッ
キング行列をブロッキング23で置き換えることも可能
である。
第14の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
3の実施形態に対して、多入力キャンセラ31が、多入
力キャンセラ35に置換されたものである。以下、この
多入力キャンセラの差異について説明する。
と、第13の実施形態における多入力キャンセラ31と
の差異は、第13の実施形態では、各乗算器12への2
つの入力の一方が、ステップサイズ制御回路51の出力
を受けているのに対し、本実施形態では、ステップサイ
ズ制御回路52の出力を受けている点である。ステップ
サイズ制御回路52は、図7に示す第2の実施形態にお
けるステップサイズ制御回路521と同様に、減算器61
の出力信号と固定ビームフォーマ3の出力信号を受けて
いる。したがって、図26におけるステップサイズ制御
回路52の出力は、図7に示す第2の実施形態における
ステップサイズ制御回路521の出力と同様の性質を有
している。この性質は、図25に示す第13の実施形態
におけるステップサイズ制御回路51の出力の性質と同
様である。したがって、図26に示す本実施形態は、図
25に示す第13の実施形態と同様の効果を有する。
2は減算器61の出力信号と固定ビームフォーマ3の出
力信号を受けているが、減算器61の出力信号の代り
に、任意の減算器6m(m=0,1,...M−1)の
出力信号を受けることができる。
施形態における多入力キャンセラ31を多入力キャンセ
ラ35で置き換えているが、他の実施形態におけるブロ
ッキング行列を多入力キャンセラ35で置き換えること
も可能である。
制御回路と、多入力キャンセラのステップサイズ制御回
路における入力となる信号として、ブロキッング行列に
おける減算器群6mの出力信号群を用いてきたが、この
信号群を、目標信号に対する感度が妨害信号に対する感
度より低いビームフォーマの出力信号で置き換えること
もできる。
第15の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
実施形態に対して、ブロッキング行列23がブロッキン
グ行列24で置き換えられたものである。
23に対する差異は、ブロッキング行列24において、
固定ビームフォーマ88が付加されている点、およびス
テップサイズ制御回路42の入力の一方が受ける信号
が、減算器61の出力から、固定ビームフォーマ88の
出力信号に変更されている点である。
ら構成されている。減算器66は、マイクロホン10と
11の出力信号を受けて、その2つの信号の差を計算し
て、固定ビームフォーマ88の出力信号とする。目標信
号は、マイクロホン10と11に対して、ほぼ同一振幅、
同位相で到達するので、固定ビームフォーマ88の出力
信号において、打ち消し合う。一方、妨害信号は、マイ
クロホン10と11に対して、異なる位相で到達するの
で、固定ビームフォーマ88の出力信号において、打ち
消し合わず残留する。したがって、固定ビームフォーマ
88は、目標信号に対して低い感度を有し、妨害信号に
対して高い感度を有している。この性質は、図25に示
す第13の実施形態における減算器61の出力と同様で
ある。したがって、本実施形態は、第13の実施形態と
同様の効果を有する。
第16の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
実施形態に対して、ブロッキング行列23がブロッキン
グ行列24に置き換えら、多入力キャンセラ35が多入
力キャンセラ36に置き換えられたものである。
態において説明したように、ブロッキング行列24の効
果は、ブロッキング行列23の効果と同様である。
35に対する差異は、ステップサイズ制御回路42の入
力の一方が受ける信号が、減算器61の出力信号から、
固定ビームフォーマ88の出力信号に変更されている点
である。第15の実施形態において説明したように、固
定ビームフォーマ88の出力は、減算器01の出力と同
様の性質を有しているため、多入力キャンセラ36の効
果は多入力キャンセラ35の効果と同様である。したが
って、本実施形態は、第14の実施形態と同様の効果を
有する。
7mのタップ係数更新を行うための適応アルゴリズムと
して、NLMSアルゴリズムを用いた場合について説明
してきたが、NLMSアルゴリズム以外に、RLSアル
ゴリズム、射影アルゴリズム、勾配法、最小自乗法、ブ
ロック適応アルゴリズム、直交変換を用いた適応アルゴ
リズムなど、他の適応アルゴリズムを用いた場合につい
ても同様の手法が可能である。
ステップサイズのみを制御していたが、他の適応アルゴ
リズムを用いた場合には、ステップサイズ以外のパラメ
ータも制御することができる。例えば、RLSアルゴリ
ズムを用いた場合には、ステップサイズのみならず、忘
却定数と呼ばれる定数も制御することができる。
7mとしてリーク適応フィルタを用いた場合で説明して
きたが、リーク適応フィルタ以外に、タップ係数拘束適
応フィルタ、ノルム拘束適応フィルタなどを用いること
が可能である。
7mのフィルタ構造として、FIRフィルタを用いた場
合について説明してきたが、FIR以外に、IIRフィ
ルタや、ラティスフィルタなどを用いることが可能であ
る。
5mのタップ係数を更新するための適応アルゴリズムと
して、NLMSアルゴリズムを用いた場合について説明
してきたが、NLMSアルゴリズム以外に、LMSアル
ゴリズム、RLSアルゴリズム、射影アルゴリズム、勾
配法、最小自乗法、ブロック適応アルゴリズム、直交変
換を用いた適応アルゴリズムなど、他の適応アルゴリズ
ムを用いた場合についても同様の手法が可能である。
ステップサイズのみを制御していたが、他の適応アルゴ
リズムを用いた場合には、ステップサイズ以外のパラメ
ータも制御することができる。例えば、RLSアルゴリ
ズムを用いた場合には、ステップサイズのみならず、忘
却定数と呼ばれる定数も制御することができる。
5mとしてリーク適応フィルタを用いた場合で説明して
きたが、リーク適応フィルタ以外に、タップ係数拘束適
応フィルタ、ノルム拘束適応フィルタなどを用いること
が可能である。
5mのフィルタ構造として、FIRフィルタを用いた場
合について説明してきたが、FIR以外に、IIRフィ
ルタや、ラティスフィルタなどを用いることが可能であ
る。
定ビームフォーマ3の構成として、ディレイアンドサム
ビームフォーマを用いて説明してきたが、このほか、フ
ィルタアンドサムビームフォーマなど、様々な構成を用
いることができる。
定ビームフォーマ3の指向性が同じでよい場合には、固
定ビームフォーマ2と固定ビームフォーマ3を共用する
ことも可能である。
構成を例に説明してきたが、この他に、適応アレイとし
て、文献1の構成や、文献2の構成、文献4の構成、文
献5の構成などを用いた場合についても同様の手法が可
能である。
第17の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
発明を適用した場合の構成を表している。
21におけるブロキッング行列21が、ブロッキング行
列25によって置き換えられている点のみである。この
ブロッキング行列25について説明する。
減算器群29mから構成されている。減算器群29mは、
隣り合うマイクロホンの出力信号を2つ受けて、減算し
た信号を出力し、多入力キャンセラ33内にある対応す
る適応フィルタ7mに伝達する。目標信号は、各マイク
ロホン1mの出力において同一位相、同一振幅で得られ
るため、減算器29mの出力において、目標信号は含ま
れない。この性質は、図21におけるブロッキング行列
出力信号と同じである。したがって、図29全体の動作
は、図21全体の動作と同様であり、出力端子10にお
いて、目標信号が抽出され、妨害信号が抑圧された信号
が得られる。したがって、図29における本発明の効果
は、図21における効果と同様である。
マについても適用できる。文献4では、タップ係数更新
に、線形拘束付きの適応アルゴリズムが用いられてい
る。この適応アルゴリズムにおけるステップサイズや忘
却定数を、これまで説明してきたものと同様の性質を有
するステップサイズ制御回路、(例えば、図1における
ステップサイズ制御回路51)の出力によって制御すれ
ばよい。
均を用いた場合で説明してきたが、振幅推定値として、
瞬時自乗値の時間平均以外に、瞬時絶対値の時間平均
や、瞬時絶対値の3乗値の絶対値の時間平均や、瞬時4
乗値の時間平均などを用いることができる。
間平均を用いた場合の振幅指標計算回路の構成を表して
いる。図3との差異は、また、図31は振幅指標とし
て、瞬時べき乗の時間平均を用いた場合の振幅指標計算
回路の構成例を表している。いずれの構成でも、信号の
振幅の大きさに対して単調増加であるので、振幅指標と
して、瞬時自乗値の時間平均の代りに用いることができ
る。
源が、マイクロホンが配置されている線分から十分に離
れている状況で説明してきたが、目標信号源と妨害信号
その他の信号源が、マイクロホンが配置されている線分
から遠くない場合でも、目標音源に対する感度が、他の
音源に対する感度より高くなるように、固定ビームフォ
ーマ2、3、88を設計することにより、同様の効果を
得ることができる。
隔に配置されている場合について説明してきたが、マイ
クロホン配置が等間隔でない場合や、曲線上に配置され
ている場合や、平面上、局面上、あるいは立体的に配置
されているでも、同様の原理で構成が可能である。
レイを用いた場合について説明してきたが、マイクロホ
ン自身が指向性を持っている場合についても同様の手法
が可能である。
第18の実施形態の適応アレイ装置のブロック図であ
る。
号、およびブロッキング行列出力信号に相当する信号を
得るために、単一指向性マイクロホンを用いた場合の構
成を示す。
7の実施形態における固定ビームフォーマ2の出力信号
が、単一指向性マイクロホン401の出力信号で置き換
えられ、減算器群29mの出力信号群が、単一指向性マ
イクロホン群404mの出力信号で置き換えられてい
る。図32に示す構成と図29に示す構成との差異は、
この2点のみであるので、この2点の差異についてのみ
説明する。
向性において特に感度の高い方向を、目標信号の到来方
向に向けている。単一指向性マイクロホン401の出力
信号において、目標信号は強調されている。この出力信
号は、図29に示す第17の実施形態における固定ビー
ムフォーマ2の出力信号と同じ性質を有している。
の指向性において特に感度の低い方向を、目標信号の到
来方向に向けている。単一指向性マイクロホン2の出力
信号において、目標信号は含まれないが、目標信号以外
の信号は含まれている。この出力信号は、図29に示す
第17の実施形態における減算器群29mの出力信号を
同じ性質を有している。
説明してきたが、マイクロホン以外に、超音波センサ
や、ソーナー受音器、アンテナなどのセンサを用いるこ
とができる。
力における信号の劣化や息づき雑音が減少する効果、お
よび、妨害信号源の移動による息づき雑音が減少すると
いう効果が生じる。
装置の構成を示したブロック図である。本発明の第1の
実施形態の適応アレイ装置の構成を示したブロック図で
ある。
示したブロック図である。
一例を表す図である。
列20の出力の指向性の模式的に示した図である。
成を示したブロック図である。
例を示した図である。
成を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
係の例を示した図である。
構成を示したブロック図である。
成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
ある。
の構成を示したブロック図である。
ク図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するために適応フィルタ
を用いる適応アレイの制御方法において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標と
を用いて、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズを決定することを特徴とする適応アレイの制御方
法。 - 【請求項2】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標と
を用いて、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズを決定することを特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項3】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標の
比を用いて、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズを決定することを特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項4】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標の
定数倍とを比較した結果を用いて、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズを決定することを特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項5】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有するとともに一般化サイドローブキャンセラ型構成
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標の
定数倍とを比較した結果を用いて、 多入力キャンセラに設けられた前記適応フィルタにおけ
る適応アルゴリズムのステップサイズを決定することを
特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項6】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有するとともに一般化サイドローブキャンセラ型構成
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標の
定数倍とを比較した結果を用いて、 ブロッキング行列に設けられた前記適応フィルタにおけ
る適応アルゴリズムのステップサイズを決定することを
特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項7】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有するとともに一般化サイドローブキャンセラ型構成
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標の
定数倍とを比較した結果を用いて、 ブロッキング行列および多入力キャンセラに設けられた
前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズを決定することを特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項8】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有するとともに一般化サイドローブキャンセラ型構成
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
を、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標で
割った商を非線形関数によって変換した値に比例した値
を、 多入力キャンセラに設けられた前記適応フィルタにおけ
る適応アルゴリズムのステップサイズとして用いること
を特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項9】 複数の信号源の中から、ある特定の信号
源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタ
を有するとともに一般化サイドローブキャンセラ型構成
を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
を、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標で
割った商を非線形関数によって変換した値に比例した値
を、 ブロッキング行列に設けられた前記適応フィルタにおけ
る適応アルゴリズムのステップサイズとして用いること
を特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項10】 複数の信号源の中から、ある特定の信
号源のみを目標信号源として受信するための適応フィル
タを有するとともに一般化サイドローブキャンセラ型構
成を有する適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
を、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標で
割った商を非線形関数によって変換した値に比例した値
を、 ブロッキング行列および多入力キャンセラに設けられた
前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズとして用いることを特徴とする適応アレイ装置。 - 【請求項11】 前記非線形関数が、階段関数である請
求項8、9、10のいずれか1項に記載の適応アレイ装
置。 - 【請求項12】 前記非線形関数が、折れ線関数である
請求項8、9、10のいずれか1項に記載の適応アレイ
装置。 - 【請求項13】 前記非線形関数が、多項式関数である
請求項8、9、10のいずれか1項に記載の適応アレイ
装置。 - 【請求項14】 前記信号振幅に関する指標として、信
号の2乗平均値を用いる請求項2から13のいずれか1
項に記載の適応アレイ装置。 - 【請求項15】 前記信号振幅に関する指標として、信
号の絶対値の平均値を用いる請求項2から13のいずれ
か1項に記載の適応アレイ装置。 - 【請求項16】 前記信号振幅に関する指標として、信
号の巾乗の平均値を用いる請求項2から13のいずれか
1項に記載の適応アレイ装置。 - 【請求項17】 複数の信号源の中から、ある特定の信
号源のみを目標信号源として受信するために適応フィル
タを用いるとともに逐次最小自乗アルゴリズムを用いた
適応アレイの制御方法において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標と
を用いて、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズおよび忘却定数を決定することを特徴とする適応
アレイの制御方法。 - 【請求項18】 複数の信号源の中から、ある特定の信
号源のみを目標信号源として受信するための適応フィル
タを有するとともに逐次最小自乗アルゴリズムを用いた
適応アレイ装置において、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標
と、 前記目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度
より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する指標と
を用いて、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
サイズおよび忘却定数を決定することを特徴とする適応
アレイ装置。
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