DE69424394T2

DE69424394T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren eines Systems mittels eines adaptiven Filters

Info

Publication number: DE69424394T2
Application number: DE69424394T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Hirano
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2014-12-24
Also published as: EP0661832B1; JPH07202765A; JP3008763B2; EP0661832A3; EP0661832A2; DE69424394D1; CA2138810A1; CA2138810C; US5608804A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abschätzung von Eigenschaften eines unbekannten Systems unter Anwendung eines adaptiven Filters in einer aktiven Geräusch- bzw. Rauschregelung mittels Echokompensator, Entzerrer, Leitungsverbesserer, adaptiven Anordnung, adaptivem Lautsprecher oder in einem Rauschkompensator.

Beschreibung des Stands der Technik:

US-A-4 998 241 beschreibt einen Echokompensator mit einem adaptiven Filter. Die Adaptionsrate des adaptiven Filters wird mittels einer Steuereinheit gesteuert, welche das geeignete Steuersignal als Antwort auf seine Eingangssignale (x(k), u(k), e(k)) bestimmt. Wenn der beschriebene Echokompensator beispielsweise in den Teilnehmerapparat eines Telefonnetzes eingesetzt wird, muß der Adaptionsvorgang nur ausgeführt werden, wenn der am fernen Ende befindliche Teilnehmer spricht und der am nahen Ende befindliche Teilnehmer schweigt. Wenn eine derartige Entscheidung automatisch mit den zugeordneten Signalen (x(k), u(k)) getroffen wird, kann eine fehlerhafte Entscheidung zumindest kurzzeitig die Qualität der Telefonkommunikation erheblich verschlechtern. Aus diesem Grunde wird die Adaptionsrate des adaptiven Filters so vorgesehen, daß sie in einer gestuften Art mittels der Steuereinheit als Antwort auf geeignet gewählte Mittelwerte seiner drei Eingangssignale (x(k), u(k), e(k)) gesteuert wird, wenn der Teilnehmer am fernen Ende spricht.
Adaptive Transversalfilter auf der Basis eines Verfahrens der lernenden Identifikation, beschrieben in IEEE transactions on automatic control, Vol. AC-12, NO. 3, pp. 282-287, 1967, USA (hierin nachstehend als Literatur 1 bezeichnet) werden verbreitet in Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Eigenschaften eines unbekannten Systems verwendet. Die Prinzipien eines Betriebs eines akustischen Echokompensators, der ein adaptives Transversalfilter auf der Basis des Verfahrens der lernenden Identifikation enthält, wird nachstehend beschrieben.
Fig. 1 von den beigefügten Zeichnungen ist ein Blockschaltbild eines akustischen Echokompensators auf der Basis des Verfahrens der lernenden Identifikation. Eine Systemidentifikationsvorrichtung wird als ein Echokompensator 100 verwendet. Ein Referenzeingangssignal 1 wird von einem Lautsprecher 10 in ein akustisches Signal umgewandelt, welches über einen akustischen Pfad 11 als ein unbekanntes System ausgesendet wird, und als ein akustisches Echo ein Mikrophon 12 erreicht. Das Mikrophon 12 wandelt das akustische Echo mit einem diesem hinzugefügten Geräusch bzw. Rauschen 2 in ein elektrisches Signal als ein beobachtetes Signal 3 um. Ein adaptives Filter 101 führt eine Faltungsberechnung an dem Referenzeingangssignal 1 und Filterkoeffizienten aus, und liefert das Ergebnis als ein Ausgangssignal 5 an einen Subtrahierer 102. Der Subtrahierer 102 subtrahiert das Ausgangssignal 5 von dem beobachteten Signal 3 und erzeugt ein resultierendes Fehlersignal 4 als ein Ausgangssignal aus dem Echokompensator 100, welches dem adaptiven Filter 101 zugeführt wird. Eine Leistungsabschätzungsschaltung 103 schätzt die Leistung des Referenzeingangssignal 1 ab und liefert die abgeschätzte Leistung an einen Teiler 115. Der Teiler 115 teilt eine in einem Register 114 gespeicherte positive Konstante u&sub0; durch die abschätzte Leistung und gibt den Quotienten als eine Stufengröße 105 aus. Das adaptive Filter 101 aktualisiert die Filterkoeffizienten, um das Fehlersignal 4 unter Verwendung der von dem Teiler 115 gelieferten Stufengröße 105, des Referenzeingangssignals 1 und des Fehlersignals 4 zu minimieren.
Der vorstehende Vorgang wird durch Gleichungen wie folgt ausgedrückt: Es wird angenommen, daß das unbekannte System eine Impulsantwort hi (i = 0, ..., N-1) aufweist, das Refe renzeingangssignal 1 zu einem Zeitpunkt "t" durch x(t), das Geräusch 2 zum Zeitpunkt "t" durch n(t), und das beobachtete Signal zum Zeitpunkt "t" durch d(t) dargestellt wird. Die Beziehung zwischen den Referenzeingangssignal x(t), dem Geräusch und dem beobachteten Signal d(t) ist gegeben durch':
d(t) = hix(t - i) + n(t) (1)
Wenn das adaptive Filter 101 eine Abgriffsanzahl N aufweist, und der Filterkoeffizient durch wi(t) (i = 0, ..., N-1) repräsentiert wird, erzeugt dann das adaptive Filter ein Ausgangssignal y(t) ausgedrückt durch:
y(t) = wi(t)x(t - i) (2)
Anhand den Gleichungen (1) und (2) wird das Fehlersignal e(t) dargestellt durch:
e (t) = d(t) - y(t) = {hi - wi(t)}x(t - i) + n(t) (3)
Unter Verwendung der Stufengröße u(t) wird der Filterkoeffizient wi(t) wie folgt aktualisiert:
wi(t + 1) = wi(t) + u(t)e(t)x(t-i) (4)
Die Stufengröße u(t) ist gegeben durch:
u(t) = u&sub0;/px(t) (5)
wobei Px(t) die Leistung des Referenzeingangssignal 1 ist, welche bestimmt ist durch die Gleichung:
Px(t) = x²(t - i) (6)
und u&sub0; eine Konstante ist in dem Bereich von:
0 < u&sub0; < 2 (7)
Das Verfahren der lernenden Identifikation aktualisiert den Filterkoeffizienten unter Verwendung des Fehlersignal e(t).
Aus der Gleichung (3) ist zu ersehen, daß das Fehlersignal e(t) das Geräusch n(t) zusätzlich zu dem Systemidentifikationsfehler hi - wi(t) enthält. Wenn das Geräusch n(t) ausreichend kleiner als das Ausgangssignal des unbekannten Systems ist, kann der Filterkoeffizient einwandfrei aktualisiert und die Eigenschaften des unbekannten Systems gemäß dem Verfahren der lernenden Identifikation identifiziert werden. Wenn jedoch das Geräusch n(t) größer ist, kann der Filterkoeffizient nicht einwandfrei korrigiert werden.
Ferner kann dann, wenn das Referenzeingangssignal x(t) ein nicht stationäres Signal, wie z. B. ein Sprachsignal, ist, der Filterkoeffizient nicht einwandfrei aktualisiert werden, wenn das Geräusch n(t) relativ klein ist. Die Gründe dafür glaubt man, sind wie folgt: Da die Stufengröße u(t) umgekehrt proportional zu der Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals x(t) ist, ist die Stufengröße u(t) sehr groß, wenn das Referenzeingangssignal x(t) sehr klein ist. Das Ausgangssignal aus dem unbekannten System 11 ist sehr klein und das Fehlersignal e(t) enthält ein größeres Geräusch n(t). Daher wird der Filterkoeffizient wi(t) in großem Umfang aktuali siert, indem das Geräusch n(t) anstelle des Identifikationsfehlers h - wi(t) in Bezug auf das unbekannte System verwendet wird. Demzufolge können die Filterkoeffizienten nicht einwandfrei aktualisiert werden.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, kann das adaptive Filter auf der Basis des Verfahrens der lernenden Identifikation den Filterkoeffizient nicht einwandfrei aktualisieren, wenn das Geräusch stark ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifikation eines unbekannten Systems unter Verwendung eines adaptiven Filters bereitzustellen, welches die Filterkoeffizienten auch in einer Umgebung einwandfrei aktualisieren kann, in welcher ein hohes Geräusch vorliegt.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ein erstes Verfahren zur Identifikation eines Systems mit einem adaptiven Filter bereitgestellt mit den Schritten: Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren eines Ausgangssignals, das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal, bestehend aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus einem unbekannten System und Geräusch erzeugt wird, Abschätzen der Eigenschaften des unbekannten Systems durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und einer Stufengröße, und Erzeugen eines Wertes als Stufengröße durch Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals und Verarbeiten der abgeschätzten Leistung des Referenzeingangssignals gemäß einer Funktion, welche einen Maximalwert besitzt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals gleich einem ersten Schwellenwert ist, monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist.
Als ein zweites Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist das erste Verfahren ferner die Schritte auf: Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und zumindest einem von einem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter und dem Referenzeingangssignal, und Steuern des ersten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes.
Als ein drittes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist das erste Verfahren ferner die Schritte auf: Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von einem Ausgangssignal des adaptiven Filters und dem Referenzeingangssignal, Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems unter Verwendung der Koeffizienten des adaptiven Filters, und Steuern des ersten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel und dem Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes.
Als ein viertes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist das erste Verfahren ferner die Schritte auf: Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von einem Ausgangssignal des adaptiven Filters und dem Referenzeingangssignal, und Steuern des ersten Schwellenwertes und eines Maximalwertes der Stufengröße in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes und des Maximalwertes der Stufengröße.
Als ein fünftes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist das erste Verfahren ferner die Schritte auf: Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von einem Ausgangssignal des adaptiven Filters und dem Referenzeingangssignal, Abschätzen des Verstärkungs faktors des unbekannten Systems unter Verwendung der Koeffizienten des adaptiven Filters und Steuern des ersten Schwellenwertes und eines Maximalwertes der Stufengröße in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel und dem Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes und des Maximalwertes der Stufengröße.
Als ein sechstes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, weisen die Verfahren von jeder der zweiten, dritten vierten und fünften Erfindungen ferner die Schritte auf: Aktualisieren eines abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels nur dann, wenn das Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter einen Pegel kleiner als ein zweiter Schwellenwert aufweist, und anderenfalls Beibehalten des vorherigen abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.
Als ein siebentes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, weist das sechste Verfahren ferner den Schritt der Steuerung des zweiten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Pegel des Fehlersignals und dadurch der Bestimmung des Geräuschpegels auf.
Als ein achtes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weisen die Verfahren von jeder der zweiten, dritten, vierten und fünften Erfindungen ferner die Schritte auf: Aktualisieren eines abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels nur dann, wenn das Referenzeingangssignal einen Pegel kleiner als ein dritter Schwellenwert aufweist, und anderenfalls Beibehalten des vorherigen abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.
Als ein neuntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist das achte Verfahren ferner den Schritt der Steuerung des dritten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Pegel des Fehlersignals und dadurch der Abschätzung des Geräuschpegels auf.
Als ein zehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weisen die Verfahren von jeder der zweiten, dritten, vierten und fünften Erfindungen ferner die Schritte auf: Addieren des Produktes eines abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels und eines ersten Koeffizienten und des Produktes des Fehlersignalpegels und eines zweiten Koeffizienten, um dadurch einen neuen abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels zu erzeugen, und Steuern des ersten Koeffizienten und des zweiten Koeffizienten in Abhängigkeit von dem Pegel des Fehlersignals und dem Pegel von mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter und dem Referenzeingangssignal, und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.
Als ein elftes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Systems bereitgestellt, indem ein Fehlersignal durch Subtrahieren eines Ausgangssignals berechnet wird, das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal erzeugt wird, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignal aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und die Eigenschaften des unbekannten Systems durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters auf der Basis des Fehlersignals abgeschätzt werden, mit: einem adaptiven Filter zum Erzeugen eines Ausgangssignals unter Verwendung mindestens des Referenzeingangssignals und eines Filterkoeffizienten davon, einem Subtrahierer zum Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren des Ausgangssignals des adaptiven Filters von einem beobachteten Signal, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und Liefern des Fehlersignals an das adaptive Filter, einer Leistungsabschätzungsschaltung zum Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals, und einer Stufengrößenfestlegungsschaltung zum Berechnen einer Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung und Liefern der berechneten Stufengröße an das adaptive Filter, wobei die Anordnung so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung eine Stufengröße gemäß einer Funktion der Leistung des Referenzeingangssignals erzeugt, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangs signals kleiner als ein erster Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist, und das adaptive Filter seine Filterkoeffizienten zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und der Stufengröße korrigiert, um dadurch die Eigenschaften des unbekannten Systems abzuschätzen.
Als ein zwölftes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Systems bereitgestellt, indem ein Fehlersignal durch Subtrahieren eines Ausgangssignals berechnet wird, das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal erzeugt wird, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignal aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und die Eigenschaften des unbekannten Systems durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters auf der Basis des Fehlersignals abgeschätzt werden, mit: einem adaptiven Filter zum Erzeugen eines Ausgangssignals unter Verwendung mindestens des Referenzeingangssignals und dessen Filterkoeffizienten, einem Subtrahierer zum Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren des Ausgangssignals des adaptiven Filters von einem beobachteten Signal, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und Liefern des Fehlersignals an das adaptive Filter, einer Leistungsabschätzungsschaltung zum Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals, einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter und dem Referenzeingangssignal, einer Schwellenwerteinstellschaltung zum Berechnen eines ersten Schwellenwertes auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung, und einer Stufengrößenfestlegungsschaltung zum Berechnen einer Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung und dem ersten Pegel aus der Schwellenwerteinstellschaltung, und Liefern der berechneten Stufengröße an das adaptive Filter, wobei die Anordnung so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung eine Stufengröße gemäß einer Funktion der Leistung des Referenzeingangssignals erzeugt, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist, und das adaptive Filter seine Filterkoeffizienten zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und der Stufengröße korrigiert, um dadurch die Eigenschaften des unbekannten Systems abzuschätzen.
Als ein dreizehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Systems bereitgestellt, indem ein Fehlersignal durch Subtrahieren eines Ausgangssignals berechnet wird, das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal erzeugt wird, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignal aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und die Eigenschaften des unbekannten Systems durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters auf der Basis des Fehlersignals abgeschätzt werden, mit: einem adaptiven Filter zum Erzeugen eines Ausgangssignals unter Verwendung mindestens des Referenzeingangssignals und dessen Filterkoeffizienten, einem Subtrahierer zum Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren des Ausgangssignals des adaptiven Filters von einem beobachteten Signal, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und Liefern des Fehlersignals an das adaptive Filter, einer Leistungsabschätzungsschaltung zum Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals, einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter und dem Referenzeingangssignal, einer Verstär kungsfaktorberechnungsschaltung zum Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems unter Verwendung der Filterkoeffizienten des adaptiven Filters, einer Schwellenwerteinstellschaltung zum Berechnen eines ersten Schwellenwertes auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung und des abgeschätzten Verstärkungsfaktors aus der Verstärkungsfaktorberechnungsschaltung, und einer Stufengrößenfestlegungsschaltung zum Berechnen einer Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung und des ersten Schwellenwertes aus der Schwellenwerteinstellschaltung, und Liefern der berechneten Stufengröße an das adaptive Filter, wobei die Anordnung so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung eine Stufengröße gemäß einer Funktion der Leistung des Referenzeingangssignals erzeugt, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist, und das adaptive Filter seine Filterkoeffizienten zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und der Stufengröße korrigiert, um dadurch die Eigenschaften des unbekannten Systems abzuschätzen.
Als ein vierzehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Systems bereitgestellt, indem ein Fehlersignal durch Subtrahieren eines Ausgangssignals berechnet wird, das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal erzeugt wird, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignal aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und die Eigenschaften des unbekannten Systems durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters auf der Basis des Fehlersignals abgeschätzt werden, mit: einem adaptiven Filter zum Erzeugen eines Ausgangssignals unter Verwendung mindestens des Referenzeingangssignals und dessen Filterkoeffizienten, einem Subtrahierer zum Berechnen eines Fehlersignals durch Subtra hieren des Ausgangssignals des adaptiven Filters von einem beobachteten Signal, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und Liefern des Fehlersignals an das adaptive Filter, einer Leistungsabschätzungsschaltung zum Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals, einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter und dem Referenzeingangssignal und einer Stufengrößenfestlegungsschaltung, zum Berechnen einer Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung und des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung und Liefern der berechneten Stufengröße an das adaptive Filter, wobei die Anordnung so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung einen ersten Schwellenwert und einen Maximalwert der Stufengröße auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels festlegt, eine Stufengröße gemäß einer Funktion der Leistung des Referenzeingangssignals erzeugt, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist, und das adaptive Filter seine Filterkoeffizienten zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und der Stufengröße korrigiert, um dadurch die Eigenschaften des unbekannten Systems abzuschätzen.
Als ein fünfzehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Systems bereitgestellt, indem ein Fehlersignal durch Subtrahieren eines Ausgangssignals berechnet wird, das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal erzeugt wird, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignal aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und die Eigenschaften des unbekannten Systems durch Korrigieren von Koef fizienten des adaptiven Filters auf der Basis des Fehlersignals abgeschätzt werden, mit: einem adaptiven Filter zum Erzeugen eines Ausgangssignals unter Verwendung mindestens des Referenzeingangssignals und dessen Filterkoeffizienten, einem Subtrahierer zum Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren des Ausgangssignals des adaptiven Filters von einem beobachteten Signal, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System und Geräusch zusammengesetzt ist, und Liefern des Fehlersignals an das adaptive Filter, einer Leistungsabschätzungsschaltung zum Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals, einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter und dem Referenzeingangssignal, einer Verstärkungsfaktorberechnungsschaltung zum Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems unter Verwendung der Filterkoeffizienten des adaptiven Filters, und einer Stufengrößenfestlegungsschaltung zum Berechnen einer Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung, des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung und des abgeschätzten Verstärkungsfaktors aus der Verstärkungsfaktorabschätzungsschaltung, und Liefern der berechneten Stufengröße an das adaptive Filter, wobei die Anordnung so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung einen ersten Schwellenwert und einen Maximalwert der Stufengröße auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels und des abgeschätzten Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems festlegt, eine Stufengröße gemäß einer Funktion der Leistung des Referenzeingangssignals erzeugt, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist, und das adaptive Filter seine Filterkoeffizienten zur Minimierung des Fehler signals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und der Stufengröße korrigiert, um dadurch die Eigenschaften des unbekannten Systems abzuschätzen.
Als ein sechzehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist die Geräuschpegelabschätzungsschaltung in der Vorrichtungen gemäß jeder von der zwölften, dreizehnten, vierzehnten und fünfzehnten Erfindung eine Ausgangspegelabschätzungsschaltung zum Abschätzen des Pegel des Ausgangssignals aus dem adaptiven Filter, ein Register zum Speichern eines zweiten Schwellenwertes, einen Komparator zum Vergleichen des abgeschätzten Pegel des Ausgangssignals aus dem adaptiven Filter mit dem zweiten Schwellenwert und eine Geräuschpegelberechnungsschaltung für die Aktualisierung des abgeschätzten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals nur dann auf, wenn der Komparator feststellt, daß der abgeschätzte Pegel des Ausgangssignals aus dem adaptiven Filter kleiner als der zweite Schwellenwert ist.
Als ein siebzehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird das Register in der Vorrichtung gemäß der sechzehnten Erfindung durch einen Schwellengenerator ersetzt, um einen Schwellenwert zu generieren, der von dem Fehlersignal abhängt, welches als ein Eingangssignal diesem zugeführt wird.
Als ein achtzehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangspegelabschätzungsschaltung in der Vorrichtung gemäß der sechzehnten Erfindung durch eine Referenzeingssignalpegelabschätzungsschaltung ersetzt, um den Pegel des Referenzeingangssignals abzuschätzen, und das Register speichert den zweiten Schwellenwert.
Als ein neunzehntes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird das Register in der Vorrichtung gemäß der achtzehnten Erfindung durch einen Schwellengenerator ersetzt, um einen Schwellenwert zu generieren, der von dem Fehlersignal abhängt, welches als ein Eingangssignal diesem zugeführt wird.
Als ein zwanzigstes Mittel zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung weist die Geräuschpegelabschätzungsschaltung in der Vorrichtungen gemäß jeder von der zwölften, dreizehnten, vierzehnten und fünfzehnten Erfindung ein Register zum Speichern des abgeschätzten Geräuschpegels, einen ersten Multiplizierer zum Multiplizieren des in dem Register gespeicherten abgeschätzten Geräuschpegels mit einem ersten Koeffizienten, einen nichtlinearen Wandler zum nichtlinearen Umwandeln des Fehlersignals in ein umgewandeltes Signal, einen zweiten Multiplizierer zum Multiplizieren des umgewandelten Signals mit einem zweiten Koeffizienten, einen Addierer zum Addieren eines Produktsignals aus dem ersten Multiplizierer und eines Produktsignals aus dem zweiten Multiplizierer, und zum Speichern eines resultierenden Summensignals in dem Register als den abgeschätzten Geräuschpegel, und einem Koeffizientengenerator auf, um den ersten und zweiten Koeffizienten auf der Basis des Fehlersignals und zumindest einem von dem Ergebnis des Ausgangssignals aus dem adaptiven Filter und Referenzsignal festzulegen.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Identifikation eines unbekannten Systems gemäß der vorliegenden Erfindung können die Filterkoeffizienten auch in einer Umgebung, in welcher das Geräusch stark ist, einwandfrei durch Verringerung der Stufengröße aktualisiert werden, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals klein ist. Da ein Parameter abhängig von dem Geräuschpegel und dem Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems verändert wird, kann das Verfahren und die Vorrichtung zur Identifikation eines unbekannten System gemäß der vorliegenden Erfindung Veränderungen des Geräuschpegels und des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems folgen.

Beziehung zum Stand der Technik:

(1) Literaturtitel

Literatur 1: Widrow, et. al., "Adäptive Noise Cancelling: Principles and Application," Proceedings of the IEEE, Vol. 63, No. 12, pp. 1692-1716, 1975 USA;
Literatur 2: Nagumo and Noda, " A Learning Method for System Identification, "IEEE transactions on automatic control, Vol. AC-12, No. 3, 1967 USA;
Literatur 3: Sakai and Amano; "Echo Canceller Control System", Japanese laid-open patent publication No. 02-288428, Nov. 1990;
Literatur 4: Fukumoto, et al., "Effects of Interrupting of Coefficients Update in Learning Identification Method, "Proceedings of the 1994 IEICE Spring Conference, Vol. 1, pp. 246.

(2) Unterschiede in der Anordnung:

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Veränderung der Koeffizientenaktualisierungsgröße eines stochastischen Gradientenalgorithmus in Abhängigkeit von der Referenzsignalleistung, und unterscheidet sich von dem Stand der Technik in Bezug auf das Verfahren zur Veränderung der Koeffizientenaktualisierungsgröße. Bekannte Algorithmen dieses Typs beinhalten einen LMS-Algorithmus (Literatur 2), ein Verfahren der lernenden Identifikation (Literatur 3, 4), und ein Adaptionsstopverfahren (Literatur 3, 4).
Fig. 2 stellt die Beziehung zwischen der Koeffizientenaktualisierungsgröße und Referenzsignalleistung von jedem der Verfahren dar. Die Koeffizientenaktualisierungsgröße des LMS- Algorithmus ist unabhängig von Referenzsignalleistung konstant. In dem Verfahren der lernenden Identifikation ist die Koeffizientenaktualisierungsgröße umgekehrt proportional zu der Referenzsignalleistung. In dem Adaptionsstopverfahren ist die Koeffizientenaktualisierungsgröße 0, wenn die Referenzsignalleistung kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist, und ist umgekehrt proportional zu der Referenzsignalleistung, wenn die Referenzsignalleistung größer als der Schwellenwert ist. Erfindungsgemäß steigt die Koeffizientenaktualisierungsgröße monoton an, wenn die Referenzsignalleistung kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist, und fällt monoton ab, wenn die Referenzsignalleistung größer als der Schwellenwert ist.

(3) Vergleich bezüglich des Betriebs und der Vorteile:

Das Verfahren der lernenden Identifikation, das Adaptionsstopverfahren und die vorliegende Erfindung wurden hinsichtlich ihres Verhaltes anhand einer Computersimulation unter Verwendung von Referenzeingangssignalen und Echos, die in einem Automobil aufgezeichnet wurden, verglichen. Der LMS- Algorithmus wurde von der Computersimulation ausgeschlossen, da es im LMS-Algorithmus erforderlich ist, Parameter in Abhängigkeit von der Referenzsignalleistung festzulegen, und der LMS-Algorithmus für die Handhabung nicht-stationärer Signale, wie Sprache, nicht geeignet ist. Es wurde eine Frauenstimme als Referenzsignal verwendet. Echos und Geräusch wurden in einem Automobil mit einem eingebauten Dieselmotor im Leerlauf aufgezeichnet.
Fig. 3 stellt die gemittelte Leistung der kombinierten Signale von Echos und Geräusch bzw. Rauschen in den Echokompensatorausgangssignalen dar. Die gemittelte Geräusch- bzw. Rauschleistung ist etwa 10&sup9; und bleibt auf einem im wesentlichen konstanten Pegel. In dem in Fig. 3(b) dargestellten Verfahren der lernenden Identifikation stieg die Echoleistung gegenüber der Echoleistung vor der Verarbeitung an. In dem im Fig. 3(c) und 3(d) dargestellten Adaptionsstopverfahren und in dem vorgeschlagenen Verfahren der Erfindung wurde die Echoleistung unterdrückt. Die Restecholeistung in dem vorgeschlagenen Verfahren ist kleiner als die Hälfte der im Adaptionsstopverfahren. Der für die vorliegende Erfindung erforderliche Berechnungsaufwand ist etwa derselbe wie der in herkömmlichen Verfahren.

5. "Reduction to practice":

(3) Hörtest:

Der Betrieb der vorliegenden Erfindung wurde anhand einer Computersimulation und einer Hardwareanordnung unter Verwendung eines Fließkomma-DSP bestätigt. Die Ergebnisse der Computersimulation sind vorstehend unter "4 Beziehung zum Stand der Technik" dargestellt. Die Bewertung auf Hardware-Basis zeigt, daß die vorliegende Erfindung Echos in einer Umgebung, im welcher das Geräusch gemischt ist, ausreichend entfernen kann, bei welchem das Verfahren der lernenden Identifikation überhaupt keine entfernen könnte.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Rahmen eines Beispiels veranschaulichen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Echokompensators als Systemidentifikationsvorrichtung auf der Basis des Verfahrens der lernenden Identifikation;
Fig. 2 die Beziehung zwischen Koeffizientenaktualisierungsgröße und der Referenzsignalleistung von jedem Verfahren;
Fig. 3 die gemittelte Leistung kombinierter Signale aus Echos und Rauschen in Echokompensatorausgangssignalen;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Echokompensators als Systemidentifikationsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 einen Graphen, der eine in der Systemidentifikationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendete Stufengröße darstellt;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines in Fig. 4 dargestellten adaptiven Filters;
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer in Fig. 6 dargestellten Berechnungsschaltung;
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Echokompensators als Systemidentifikationsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 einen Graphen, der eine in der Systemidentifikationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verwendete Stufengröße darstellt;
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer in Fig. 8 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 11 ein Blockschaltbild der in Fig. 10 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer in Fig. 10 dargestellten Signalpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 13 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der in Fig. 8 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 14 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der in Fig. 8 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 15 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform der in Fig. 8 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 16 ein Blockschaltbild einer fünften Ausführungsform der in Fig. 8 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung;
Fig. 17 ein Blockschaltbild eines Echokompensators als Systemidentifikationsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 einen Graphen, der eine in der Systemidentifikationsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform verwendete Stufengröße darstellt;
Fig. 19 ein Blockschaltbild eines Echokompensators als Systemidentifikationsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 einen Graphen, der eine in der Systemidentifikationsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform verwendete Stufengröße darstellt;
Fig. 21 ein Blockschaltbild eines Echokompensators als Systemidentifikationsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 22 einen Graphen, der eine in der Systemidentifikationsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform verwendete Stufengröße darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erfindungsgemäße Echokompensatoren für die Entfernung eines akustischen Echos, welches erzeugt wird, wenn ein empfangenes Signal von einem Lautsprecher über einen räumlichen akustischen Pfad ausgesendet und von einem Mikrophon empfangen wird, werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 22 beschrieben. In jeder von den bevorzugten Ausführungsformen wird eine Systemidentifikationsvorrichtung als Echokompensator verwendet.
Fig. 4 stellt in Blockform einen Echokompensator 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Referenzeingangssignal 1 wird von einem Lautsprecher 10 in ein akustisches Signal umgewandelt, welches über einen akustischen Pfad 11 als ein unbekanntes System ausgesendet wird, und als ein akustisches Echo ein Mikrophon 12 erreicht. Das Mikrophon 12 wandelt das akustische Echo mit einem diesem hinzugefügten redundanten Geräusch 2 in ein elektrisches Signal als ein beobachtetes Signal 3 um. Ein adaptives Filter 101 führt eine Faltungsberechnung an dem Referenzeingangssignal 1 und an Filterkoeffizienten aus und liefert das Ergebnis als ein Ausgangssignal 5 an einem Subtrahierer 102. Der Subtrahierer 102 subtrahiert das Ausgangssignal 5 von dem beobachteten Signal 3 und erzeugt ein Ergebnisfehlersignal 4 als ein Ausgangssignal aus dem Echokompensator 100, welches dem adaptiven Filter 101 zugeführt wird. Eine Leistungsabschätzungsschaltung 103 schätzt die Leistung des Referenzeingangs signals 1 ab und liefert die abgeschätzte Leistung an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 104. Die Stufengrößenfestlegungsschaltung 104 legt auf der Basis der Leistung des Referenzeingangssignals 1 eine Stufengröße 105 fest und liefert die festgelegte Stufengröße 105 an das adaptive Filter 101. Das adaptive Filter 101 korrigiert die Filterkoeffizienten, um das Fehlersignal 4 unter Verwendung des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und der Stufengröße 105 zu minimieren.
Die Stufengrößenfestlegungsschaltung 104 erzeugt eine Stufengröße u(t) gemäß einer Funktion der Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1 kleiner als ein erster Schwellenwert Pth ist, und monoton fällt, wenn die Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1 größer als der erste Schwellenwert Pth ist. Die Stufengröße u(t) kann gegeben sein durch:
u(t)= u&sub0;Px(t)/P²tn + P²x(t) (8)
Alternativ kann die Stufengröße u(t) anhand einer Funktion höherer Ordnung ausgedrückt werden:
Ferner kann die Stufengröße u(t) alternativ unter Verwendung einer monoton ansteigenden Funktion F&sub1;(Px(t)) und einer monoton abfallenden Funktion F&sub2;(Px(t)) wie folgt dargestellt werden:
Beispiele für die Funktionen F&sub1;(Px(t)) und F&sub2;(Px(t)) sind
F&sub1;(Px(t)) = u&sub0;Px(t)/Pth² (11)
F&sub2;(Px(t)) = u&sub0;/Px(t)(12)
Die Funktionen F&sub1;(Px(t)), F&sub2;(Px(t)) können alternativ Funktionen höherer Ordnung sein. Eine spezielle Funktion, wie z. B. eine Exponentialfunktion, kann ebenfalls statt einer Potenzfunktion von Px(t) verwendet werden.
Fig. 5 stellt die Stufengrößen des herkömmlichen Verfahrens der lernenden Identifikation und der erfindungsgemäßen Systemidentifikationsvorrichtung dar. Da die Stufengröße des Verfahrens der lernenden Identifikation umgekehrt proportional zu der Referenzeingangssignalleistung Px(t) ist, weist die Stufengröße einen großen Wert auf, wenn die Referenzeingangssignalleistung Px(t) klein ist. Die Stufengröße gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen kleinen Wert auf, wenn die Referenzeingangssignalleistung Px(t) klein ist. Daher kann man sehen, daß sich die Stufengröße gemäß der vorliegenden Erfindung stark unterschiedlich verhält, wenn die Referenzeingangssignalleistung Px(t) klein ist.
Ein adaptives Transversalfilter als adaptives Filter 101 wird nachstehend beschrieben. Ein Ausgangssignal y(t) aus dem adaptiven Filter ist durch die Gleichung (2) gegeben, und der Filterkoeffizient wi(t) wird gemäß Gleichung (4) aktualisiert. Das vorgenannte Verfahren kann ausgeführt werden, indem Berechnungsschaltungen jeweils für die Ausführung einer Einzelabgriffsberechnung in Reihe geschaltet werden. Eine j-te Berechnungsschaltung (j = 1, ..., N) wird mit einem Ver zögerungselementeingangssignal xj-1(t), einem Addierereingangssignal yj-1(t) und einer Filterkoeffizientenaktualisierungsgröße W(t) versorgt, und führt einen Verzögerungsvorgang gemäß der Gleichung:
xj(t) = xj-1(t-1) (13)
aus, führt eine Faltungsberechnung gemäß der Gleichung:
yj(t) = yj-i(t)wj-1(t)xj-1(t) (14)
aus, aktualisiert den Filterkoeffizienten gemäß der Gleichung:
wj-1(t + 1) = wy-1(t) + W(t) Xy-1(t) (15)
aus und gibt ein Verzögerungselementausgangssignal xj(t) und ein Addiererausgangssignal yj(t), wobei x&sub0;(t) und y&sub0;(t) gegeben sind durch:
x0(t) = x(t) (16)
y0(t) = 0 (17)
und die Filterkoeffizientenaktualisierungsgröße W(t) definiert ist durch:
W(t) = u(t)e(t) (18)
Fig. 6 stellt das adaptive Filter 101 im Detail dar. Das mit 200 in Fig. 6 bezeichnete adaptive Filter wird mit einem Referenzeingangssignal 201 beliefert und berechnet ein Ausgangssignal 202 und aktualisiert die Filterkoeffizienten, um ein Fehlersignal 203 zu reduzieren. Das Referenzeingangssignal 201 wird als ein Verzögerungselementeingangssignal einer ersten Berechnungsschaltung 205&sub1; zugeführt. Unter Verwendung des Referenzeingangssignals 201 als ein Verzögerungselementeingangssignal und einer in einem ersten Konstantenregister 206 gespeicherten Konstante 0 als ein Addierereingangssignal führt die erste Berechnungsschaltung 2051 einen Verzögerungsvorgang und eine Faltungsberechnung aus und aktualisiert den Filterkoeffizienten. Die erste Berechnungsschaltung 205&sub1; liefert ein Verzögerungselementausgangssignal als ein Verzögerungselementeingangssignal an eine zweite Berechnungsschaltung 205&sub2;, und ein Addiererausgangssignal als ein Addierereingangssignal an die zweite Berechnungsschaltung 205&sub2;. Unter Verwendung des Verzögerungselementausgangssignals aus der ersten Berechnungsschaltung 205&sub1; als ein Verzögerungselementeingangssignal und des Addiererausgangssignals aus der ersten Berechnungsschaltung 205&sub1; als ein Addierereingangssignal führt die zweite Berechnungsschaltung 205&sub2; einen Verzögerungsvorgang und eine Faltungsberechnung aus und aktualisiert den Filterkoeffizienten. Die zweite Berechnungsschaltung 205&sub2; liefert ein Verzögerungselementausgangssignal als ein Verzögerungselementeingangssignal an eine dritte Berechnungsschaltung 205&sub3;, und eine Addiererausgangssignal als ein Addierereingangssignal an die dritte Berechnungsschaltung 205&sub3;. Wie bei der zweiten Berechnungsschaltung 205&sub2; verwendet eine j-te Berechnungsschaltung 205j (j = 3, ..., N-1) ein Verzögerungselementausgangssignal aus einer (j-1)-ten Berechnungsschaltung 205j-1 als ein Verzögerungselementeingangssignal und ein Addiererausgangssignal aus der (1-j)-ten Berechnungsschaltung 205j-1 als ein Addierereingangssignal, und führt einen Verzögerungsvorgang und eine Faltungsberechnung durch und aktualisiert den Filterkoeffizienten. Die j-te Berechnungsschaltung 205j liefert ein Verzögerungselementausgangssignal als ein Verzögerungselementeingangssignal an eine (j+1)-te Berechnungsschaltung 205+1 und ein Addiererausgangs signal als ein Addierereingangssignal an die (j+1)-te Berechnungsschaltung 205j+1. Ebenso verwendet eine N-te Berechnungsschaltung 205N ein Verzögerungselementausgangssignal aus einer (N-1)-ten Berechnungsschaltung 205N-1 als ein Verzögerungselementeingangssignal und ein Addiererausgangssignal aus (N-1)-ten Berechnungsschaltung 205N-1 als ein Addierereingangssignal und führt einen Verzögerungsvorgang aus und aktualisiert den Filterkoeffizienten. Die N-te Berechnungsschaltung 205N erzeugt ein Addiererausgangssignal als das Ausgangssignal 202 des adaptiven Filters 200. Eine Verzögerungselementausgangssignal aus der N-ten Berechnungsschaltung 205N wird nicht verwendet. Ein Multiplizierer 207 multipliziert das Fehlersignal 203 mit einer Stufengröße 204 und liefert das sich ergebende Produkt an die N Berechnungsschaltungen 205&sub1;, ... 205N.
Fig. 7 stellt Details jeder Berechnungsschaltung 205&sub1;, ..., 205N dar. Die mit 220 in Fig. 7 bezeichnete Berechnungsschaltung verwendet ein Verzögerungselementeingangssignal 221, ein Addierereingangssignal 222 und eine Filterkoeffizientenaktualisierungsgröße 223, führt einen Verzögerungsvorgang und eine Faltungsberechnung aus, und aktualisiert den Filterkoeffizienten, und erzeugt ein Verzögerungselementausgangssignal 224 und ein Addiererausgangssignal 225.
Das Verzögerungselementeingangssignal 221 wird an ein Verzögerungselement 226 und an einen ersten Multiplizierer 227 geliefert. Das Verzögerungselement 226 verzögert das Verzögerungselementeingangssignal um eine Abtastung, und gibt das verzögerte Signal als das Verzögerungselementausgangssignal 224 aus. Der erste Multiplizierer 227 multipliziert das Verzögerungselementeingangssignal 221 um den Inhalt des Koeffizientenregisters 531 und liefert das sich ergebende Produkt an einen ersten Addierer 228. Der erste Addierer 228 addiert das Produkt aus dem ersten Multiplizierer 227 und das Addierereingangssignal 222 und gibt eine sich ergebende Summe als das Addiererausgangssignal 225 aus.
Ein zweiter Multiplizierer 229 multipliziert das Verzögerungselementeingangssignal 221 mit der Filterkoeffizientenaktualisierungsgröße 223 und liefert ein sich ergebendes Produkt an einen zweiten Addierer 230. Der zweite Addierer 230 addiert das Produkt aus dem zweiten Multiplizierer 229 und den Inhalt des Koeffizientenregisters 231 und speichert eine sich ergebende Summe in dem Koeffizientenregister 231.
Obwohl ein adaptives Transversalfilter vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7 beschrieben wurde, sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf jedes adaptive Filter anwendbar, welches den Filterkoeffizienten unter Verwendung einer Stufengröße aktualisieren kann, wie z. B. auf ein rekursives adaptives Filter oder ein nichtlineares adaptives Filter.
Fig. 8 stellt in Blockform einen Echokompensator 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Referenzeingangssignal 1 wird von einem Lautsprecher 10 in ein akustisches Signal umgewandelt, welches über einen akustischen Pfad 11 als ein unbekanntes System ausgesendet wird, und als ein akustisches Echo ein Mikrophon 12 erreicht. Das Mikrophon 12 wandelt das akustische Echo mit einem diesem hinzugefügten redundanten Geräusch 2 in ein elektrisches Signal als ein beobachtetes Signal 3 um. Ein adaptives Filter 101 führt eine Faltungsberechnung an dem Referenzeingangssignal 1 und an Filterkoeffizienten aus und liefert das Ergebnis als ein Ausgangssignal 5 an einem Subtrahierer 102. Der Subtrahierer 102 subtrahiert das Ausgangssignal 5 von dem beobachteten Signal 3 und erzeugt ein Ergebnisfehlersignal 4 als ein Ausgangssignal aus dem Echokompensator 100, welches dem adaptiven Filter 101 zugeführt wird. Eine Leistungsabschätzungsschaltung 103 schätzt die Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1 ab und liefert die abgeschätzte Leistung an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 108. Eine Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 schätzt den in das beobachtete Signal 3 gemischten Geräuschpegel 2 auf der Basis des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und des Aus gangssignals 5 aus dem adaptiven Filter ab und liefert den abgeschätzten Pegel an eine Schwellenwerteinstellschaltung 107. Die Schwellenwerteinstellschaltung 107 legt einen ersten Schwellenwert Pth auf der Basis des Geräuschpegels fest und liefert den ersten Schwellenwert Pth an die Stufengrößenfestlegungsschaltung 108. Die Stufengrößenfestlegungsschaltung 108 legt auf der Basis der Leistung des Referenzeingangssignals 1 und des ersten Schwellenwertes Pth eine Stufengröße 105 fest und liefert die festgelegte Stufengröße 105 an das adaptive Filter 101. Das adaptive Filter 101 korrigiert die Filterkoeffizienten, um das Fehlersignal 4 unter Verwendung des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und der Stufengröße 105 zu minimieren.
Der erste Schwellenwert Pth kann durch jede Funktion des Geräuschpegels Pn(t) dargestellt werden, welche bevorzugt monoton ansteigen sollte, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt. Beispielsweise ist es am einfachsten, eine Funktion proportional zu dem Geräuschpegel Pn(t) wie folgt zu verwenden:
Pth = α Pn(t) (19)
wobei α eine positive Konstante ist. Der erste Schwellenwert Pth kann alternativ eine Funktion höherer Ordnung sein.
Fig. 9 stellt die Stufengrößen der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Verfahrens der lernenden Identifikation dar. Die Referenzeingangssignalleistung Px(t), bei welcher die Stufengröße u(t) maximal ist, variiert in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel. Ein Beispiel einer solchen Stufengröße u(t) kann dargestellt werden durch:
u(t) = u&sub0;Px(t)/Pth(C + (Px(t) - Pth)²) (20)
In diesem Beispiel ist der Zähler von u(t) eine lineare Funktion von Px(t) und der Nenner ist eine quadratische Funktion von Px(t). Sie können jedoch Funktionen beliebiger Ordnung sein.
Fig. 10 stellt eine erste Ausführungsform der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 in der in Fig. 8 dargestellten Systemidentifikationsvorrichtung dar. Die mit 300 in Fig. 10 bezeichnete Geräuschpegelabschätzungsschaltung wird mit dem Fehlersignal 4 und dem Ausgangssignal 5 aus dem adaptiven Filter als Eingangssignalen beliefert, schätzt den in das Fehlersignal 4 gemischten Geräuschpegel 2 ab und gibt einen abgeschätzten Geräuschpegel 305 aus. Eine Filterausgangspegelabschätzungsschaltung 301 schätzt den Pegel des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter ab und liefert einen abgeschätzten Pegel des Ausgangssignals 5 an ein Komparator 302. Der Komparator 302 vergleicht den abgeschätzten Pegel mit einem in einem Register 303 gespeicherten zweiten Schwellenwert und liefert das Vergleichsergebnis an eine Geräuschpegelberechnungsschaltung 304.
Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Ausgangssignals 5 kleiner als der zweite Schwellenwert ist, aktualisiert die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen abgeschätzten Geräuschpegel unter Verwendung des Fehlersignals 4. Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Ausgangssignals 5 nicht kleiner als der zweite Schwellenwert ist, behält die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen vorherigen abgeschätzten Geräuschpegel bei. Das berechnete Ergebnis aus der Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 wird als ein Ausgangssignal 305 der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 310 erzeugt.
Fig. 11 stellt die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 im Detail dar. Die mit 400 in Fig. 11 bezeichnete Geräuschpegelberechnungsschaltung berechnet den Pegel des in das Fehlersignal 4 gemischten Geräusches auf der Basis des Fehlersignals 4 und eines von dem Komparator 302 gelieferten Steuersignals und gibt den berechneten Pegel als einen Geräuschpe gel 402 aus. Ein nichtlinearer Wandler 403 wandelt das Fehlersignal 4 in einer vorbestimmten Weise um, und liefert das umgewandelte Signal an einen ersten Koeffizientenmultiplizierer 404. Der erste Koeffizientenmultiplizierer 404 multipliziert das umgewandelte Signal aus dem nichtlinearen Wandler 403 mit einer vorbestimmten Konstante α, und liefert ein sich ergebendes Produkt an einen Addierer 405. Der Addierer 405 addiert Produkte aus dem ersten Koeffizientenmultiplizierer 404 und einem zweiten Koeffizientenmultiplizierer 406 und liefert eine sich ergebende Summe an einen Selektor 407. Der Selektor 407 wird mit dem Steuersignal 401, dem Summensignal aus dem Addierer 405 und einem Signal aus einem Register 408 beliefert. Wenn das Steuersignal 401 anzeigt, daß der abgeschätzte Geräuschpegel aktualisiert werden sollte, liefert der Selektor 407 das Summensignal aus dem Addierer 405 an das Register 408. Anderenfalls, liefert der Selektor 407 das Signal aus dem Register 8 an das Register 408 zurück. Das Register 408 speichert den berechneten Geräuschpegel 402, gibt den Geräuschpegel 402 als das berechnete Ergebnis aus der Geräuschpegelberechnungsschaltung aus und liefert den Geräuschpegel 402 an den zweiten Koeffizientenmultiplizierer 406 und den Selektor 407.
Der zweite Multiplizierer 406 multipliziert den Geräuschpegel 402 mit einer vorbestimmten Konstante β und liefert das sich ergebende Produkt an den Addierer 405.
Der nichtlineare Wandler 403 kann jeden nichtlinearen Wandler aufweisen, welcher das Fehlersignal 4 in einen Wert umwandelt, welcher nicht negativ ist. Beispielsweise kann der nichtlineare Wandler 403 eine Quadrierungsschaltung oder eine Absolutwertberechnungsschaltung sein. Die Konstante α kann jede positive Konstante sein, und die Konstante β kann jede positive Zahl kleiner gleich 1 sein. Wenn die Konstante α gleich 1 - β ist, wird dann der Geräuschpegel 402 als ein gewichteter gleitender Mittelwert des nichtlinear umgewandelten Signals dargestellt.
Fig. 12 zeigt eine Signalpegelabschätzungsschaltung 410 als die Filterausgangspegelabschätzungsschaltung 301. Die Signalpegelabschätzungsschaltung 410 schätzt den Pegel eines Eingangssignals 411 ab und gibt einen abgeschätzten Signalpegel 412 aus. Ein nichtlinearer Wandler 413 wandelt das Eingangssignal 412 nichtlinear in einer vorbestimmten Weise um und liefet das umgewandelte Eingangssignal 411 an eine Mittelwertberechnungsschaltung 414. Die Mittelwertberechnungsschaltung 414 berechnet einen Mittelwert umgewandelter Signale aus dem nichtlinearen Wandler 413 und gibt einen berechneten Mittelwert als den Signalpegel 412 aus.
Wie bei dem nichtlinearen Wandler 403 in der Geräuschpegelberechnungsschaltung 400 kann der nichtlineare Wandler 413 jeden nichtlinearen Wandler aufweisen, welcher das Eingangssignal 411 in einen nicht-negativen Wert umwandelt. Die Mittelwertberechnungsschaltung 414 kann jede Mittelwertberechnungsschaltung aufweisen, wie z. B. eine einfache Mittelwertberechnungsschaltung oder eine Berechnungsschaltung für einen gewichteten gleitenden Mittelwert. Alternativ kann auf die Mittelwertberechnungsschaltung verzichtet werden, und ein Momentanwert des nichtlinear umgewandelten Signals verwendet werden.
Fig. 13 stellt eine zweite Ausführungsform der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 in der in Fig. 8 dargestellten Systemidentifikationsvorrichtung dar. Die mit 310 in Fig. 13 bezeichnete Geräuschpegelabschätzungsschaltung variiert den zweiten Schwellenwert in der in Fig. 10 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung 300 in Abhängigkeit von dem Fehlersignal. Die Geräuschpegelabschätzungsschaltung 310 wird mit dem Fehlersignal 4 und dem Ausgangssignal 5 aus den adaptiven Filter als Eingangssignalen beliefert, schätzt den in das Fehlersignal 4 gemischten Geräuschpegel ab und gibt einen abgeschätzten Geräuschpegel 305 aus. Eine Filterausgangspegelabschätzungsschaltung 301 schätzt den Pegel des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter ab und liefert einen abgeschätzten Pegel des Ausgangssignals 5 an einen Komparator 302. Ein Schwellenwertgenerator 311 weist eine Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 und eine Schwellenwerteinstellschaltung 313 auf. Die Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 schätzt den Pegel des Fehlersignals 4 ab und liefert den abgeschätzten Pegel an die Schwellenwerteinstellschaltung 313. Die Schwellenwerteinstellschaltung 313 erzeugt einen Schwellenwert in Abhängigkeit von dem abgeschätzten Pegel des Fehlersignals 4 und liefert den erzeugten Schwellenwert als einen zweiten Schwellenwert an den Komparator 302. Der Komparator 302 vergleicht den abgeschätzten Pegel des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter mit dem zweiten Schwellenwert aus dem Schwellenwertgenerator 311 und liefert ein Vergleichsergebnis an eine Geräuschpegelberechnungsschaltung 304.
Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Ausgangssignals 5 kleiner als der zweite Schwellenwert ist, aktualisiert dann die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen abgeschätzten Geräuschpegel unter Verwendung des Fehlersignals 4. Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Ausgangssignals 5 nicht kleiner als der zweite Schwellenwert ist, behält dann die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen vorherigen abgeschätzten Geräuschpegel bei. Das berechnete Ergebnis aus der Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 wird als ein Ausgangssignal 305 der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 310 erzeugt.
Die Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 kann die in Fig. 12 dargestellte Signalpegelabschätzungsschaltung 400 aufweisen. Der zweite Schwellenwert kann jede Funktion des Geräuschsignalpegels sein, wie z. B. das Produkt des Geräuschsignalpegels und einer Konstante oder die Summe des Geräuschsignalpegels und einer Konstante sein.
Fig. 14 stellt eine dritte Ausführungsform der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 in der in Fig. 8 dargestellten Systemidentifikationsvorrichtung dar. Die mit 320 in Fig. 12 bezeichnete Geräuschpegelabschätzungsschaltung verwendet das Referenzeingangssignal 1 anstelle des Filteraus gangssignals 5 in der in Fig. 10 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung 300 und einen dritten Schwellenwert anstelle des zweiten Schwellenwertes in der in Fig. 10 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung 300. Die Geräuschpegelabschätzungsschaltung 320 wird mit dem Referenzeingangssignal 1 und Fehlersignal 4 als Eingangssignalen beliefert, schätzt den in das Fehlersignal 4 gemischten Geräuschpegel 2 ab und gibt einen abgeschätzten Geräuschpegel 305 aus. Eine Referenzeingangssignalpegelabschätzungsschaltung 321 schätzt den Pegel des Referenzeingangssignals 1 ab und liefert einen abgeschätzten Pegel des Referenzeingangssignals 1 an ein Komparator 302. Der Komparator 302 vergleicht den abgeschätzten Pegel des Referenzeingangssignals 1 mit einem in einem Register 303 gespeicherten dritten Schwellenwert und liefert das Vergleichsergebnis an eine Geräuschpegelberechnungsschaltung 304.
Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Referenzeingangssignals 1 kleiner als der dritte Schwellenwert ist, aktualisiert dann die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen abgeschätzten Geräuschpegel unter Verwendung des Fehlersignals 4. Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Referenzeingangssignals 1 nicht kleiner als der dritte Schwellenwert ist, behält dann die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen vorherigen abgeschätzten Geräuschpegel bei. Das berechnete Ergebnis aus der Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 wird als das Ausgangssignal 305 der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 320 erzeugt.
Fig. 15 stellt eine vierte Ausführungsform der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 in der in Fig. 8 dargestellten Systemidentifikationsvorrichtung dar. Die mit 330 in Fig. 15 bezeichnete Geräuschpegelabschätzungsschaltung verwendet das Referenzeingangssignal 1 anstelle des Filterausgangssignals 5 in der in Fig. 13 dargestellten Geräuschpegelabschätzungsschaltung 310. Die Geräuschpegelabschätzungsschaltung 330 wird mit dem Referenzeingangssignal 1 und dem Fehlersignal 4 als Eingangssignalen beliefert, schätzt den in das Fehlersignal 4 gemischten Geräuschpegel 2 ab und gibt einen abgeschätzten Geräuschpegel 305 aus. Eine Referenzeingangssignalpegelabschätzungsschaltung 321 schätzt den Pegel des Referenzeingangssignals 1 ab und liefert einen abgeschätzten Pegel des Referenzeingangssignals 1 an ein Komparator 302. Ein Schwellenwertgenerator 311 weist eine Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 und eine Schwellenwerteinstellschaltung 313 auf. Die Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 schätzt den Pegel des Fehlersignals 4 ab und liefert den abgeschätzten Wert an die Schwellenwerteinstellschaltung 313. Die Schwellenwerteinstellschaltung 313 erzeugt einen Schwellenwert in Abhängigkeit von dem abgeschätzten Pegel des Fehlersignals 4 und liefert den erzeugten Schwellenwert als einen dritten Schwellenwert an den Komparator 302. Der Komparator 302 vergleicht den abgeschätzten Pegel des Referenzeingangssignals 1 mit dem dritten Schwellenwert aus dem Schwellenwertgenerator 311 und liefert des Vergleichsergebnis an eine Geräuschpegelberechnungsschaltung 304.
Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Referenzeingangssignals 1 kleiner als der dritte Schwellenwert ist, aktualisiert dann die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen abgeschätzten Geräuschpegel unter Verwendung des Fehlersignals 4. Wenn der Komparator 302 feststellt, daß der Pegel des Referenzeingangssignals 1 nicht kleiner als der dritte Schwellenwert ist, behält dann die Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 einen vorherigen abgeschätzten Geräuschpegel bei. Das berechnete Ergebnis aus der Geräuschpegelberechnungsschaltung 304 wird als das Ausgangssignal 305 der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 330 erzeugt.
Fig. 16 stellt eine fünfte Ausführungsform der Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 in der in Fig. 8 dargestellten Systemidentifikationsvorrichtung dar. Die mit 340 in Fig. 16 bezeichnete Geräuschpegelabschätzungsschaltung wird mit dem Fehlersignal 4 und dem Filterausgangssignal 5 aus dem adaptiven Filter als Eingangssignalen beliefert, schätzt den in das Fehlersignal 4 gemischten Geräuschpegel 2 ab und gibt einen abgeschätzten Geräuschpegel 305 aus. Ein nichtlinearer Wandler 341 wandelt das Fehlersignal 4 in einer vorbestimmten Weise um und liefert das umgewandelte Signal an einen ersten Multiplizierer 342. Der erste Multiplizierer 342 multipliziert das umgewandelte Signal aus dem nichtlinearen Wandler 341 mit einem vom dem Koeffizientengenerator 346 erzeugten ersten Koeffizienten und liefert ein sich ergebendes Produkt an einen Addierer 343. Der Addierer 343 addiert Produkte aus dem ersten Multiplizierer 342 und einem zweiten Multiplizierer 344 und gibt ein Summensignal als einen Geräuschpegel 305 aus, welcher einem Register 345 zugeführt wird. Der zweite Multiplizierer 344 multipliziert den Inhalt des Registers 345 mit einem von dem Koeffizientengenerator 346 erzeugten zweiten Koeffizienten und liefert ein sich ergebendes Produkt an den Addierer 343. Der Koeffizientengenerator 346 weist eine Filterausgangspegelabschätzungsschaltung 301, eine Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 und eine Koeffizienteneinstellechaltung 347 auf und erzeugt den ersten und zweiten Koeffizienten auf der Basis des Fehlersignals 4 und des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter. Die Filterausgangspegelabschätzungsschaltung 301 schätzt den Pegel des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter ab und liefert den abgeschätzten Pegel an die Koeffizienteneinstellschaltung 347. Die Fehlersignalpegelabschätzungsschaltung 312 schätzt den Pegel des Fehlersignals 4 ab und liefert den abgeschätzten Pegel an die Koeffizienteneinstellschaltung 347. Die Koeffizienteneinstellschaltung 347 erzeugt den ersten und zweiten Koeffizienten auf der Basis des Filterausgangspegels und des Fehlersignalpegels und liefert den ersten und zweiten Koeffizienten an den ersten und zweiten Multiplizierer 342, 344.
Der mit C&sub1; bezeichnete erste Koeffizient ist eine reelle, Zahl, welche nicht negativ ist, und der mit C&sub2; bezeichnete zweite Koeffizient ist eine reelle Zahl, welche kleiner gleich 1 und nicht negativ ist. Der zweite Koeffizienten wird so festgelegt, daß er klein ist, wenn der Fehlersignalpegel größer als der Filterausgangssignalpegel ist, und groß, wenn der Fehlersignalpegel kleiner als der Filterausgangssignalpegel ist. Ein Beispiel des zweiten Koeffizienten kann ausgedrückt werden durch:
C&sub2; = P&sub0; + (1 - P&sub0;)[Py(t)/Pe(t) + Py(t)]K (21)
wobei Pe(t) der Fehlersignalpegel, Py(t) der Filterausgangssignalpegel, P&sub0; eine reelle Zahl ist, welche kleiner als 1 und nicht negativ ist, und K eine beliebige natürliche Zahl ist. Der erste Koeffizient C&sub1; wird so festgelegt, daß er groß ist, wenn der Fehlersignalpegel größer als der Filterausgangssignalpegel ist, und klein, wenn der Fehlersignalpegel kleiner als der Filterausgangssignalpegel ist. Ein Beispiel des ersten Koeffizienten C&sub1; kann ausgedrückt werden durch:
C&sub1; = 1 - C&sub2; (22)
Der erste Koeffizient kann alternativ eine reelle Zahlenkonstante sein, welche nicht negativ ist.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Pegel des in das Fehlersignal 4 gemischten Geräuschpegel 2 unter Verwendung des Fehlersignals 4 und des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter als Eingangssignalen abgeschätzt. Das Ausgangssignal 5 aus dem adaptiven Filter kann jedoch durch das 1 ersetzt werden.
Fig. 17 stellt in Blockform einen Echokompensator 100 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Referenzeingangssignal 1 wird von einem Lautsprecher 10 in ein akustisches Signal umgewandelt, welches über einen akustischen Pfad 11 als ein unbekanntes System ausgesendet wird, und als ein akustisches Echo ein Mikrophon 12 erreicht. Das Mikrophon 12 wandelt das akustische Echo mit einem diesem hinzugefügten Geräusch 2 in ein elektrisches Signal als ein beobachtetes Signal 3 um. Ein adaptives Filter 101 führt eine Faltungsberechnung an dem Referenzeingangssignal 1 und an einem Filterkoeffizienten aus und liefert das Ergebnis als ein Ausgangssignal 5 an einem Subtrahierer 102. Der Subtrahierer 102 subtrahiert das Ausgangssignal 5 von dem beobachteten Signal 3 und erzeugt ein Ergebnisfehlersignal 4 als ein Ausgangssignal aus dem Echokompensator 100, welches dem adaptiven Filter 101 zugeführt wird. Eine Leistungsabschätzungsschaltung 103 schätzt die Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1 ab und liefert die abgeschätzte Leistung an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 111. Eine Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 schätzt den in das beobachtete Signal 3 gemischten Geräuschpegel 2 auf der Basis des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter ab und liefert den abgeschätzten Pegel an eine Schwellenwerteinstellschaltung 110. Eine Verstärkungsfaktorabschätzungsschaltung 109 schätzt den Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems unter Verwendung des Futerkoeffizienten des adaptiven Filters 101 ab und liefert den abgeschätzten Verstärkungsfaktor an die Schwellenwerteinstellschaltung 110. Die Schwellenwerteinstellschaltung 110 legt einen ersten Schwellenwert Pth auf der Basis des Geräuschpegels und des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems fest und liefert den ersten Schwellenwert Pth an die Stufengrößenfestlegungsschaltung 110. Die Stufengrößenfestlegungsschaltung 110 legt eine Stufengröße 105 auf der Basis der Leistung des Referenzeingangssignals 1 und des ersten Schwellenwertes Pth fest und liefert die festgelegte Stufengröße 105 an das adaptive Filter 101. Das adaptive Filter 101 korrigiert die Filterkoeffizienten, um das Fehlersignal 4 unter Verwendung des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und der Stufengröße 105 zu minimieren.
Der mit Gh(t) bezeichnete abgeschätzte Wert des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems 11 kann die Summe der Quadrate von Filterkoeffizienten sein, dargestellt durch:
Gh(t) = wi²(t) (23)
oder die Absolutsumme der Filterkoeffizienten, dargestellt durch:
Gh(t) = wi²(t) (24)
Alternativ kann der abgeschätzte Wert des Verstärkungsfaktors Gh(t) der maximale Absolutwert wi(t) des Filterkoeffizienten sein.
Der erste Schwellenwert Pth kann durch eine beliebige Funktion des Geräuschpegels Pn(t) und des Verstärkungsfaktors Gh(t) des unbekannten Systems dargestellt werden. Eine solche Funktion sollte bevorzugt monoton ansteigen, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt, und monoton abfallen, wenn der Verstärkungsfaktor Gh(t) ansteigt. Die Funktion kann ausgedrückt werden durch:
Pth = αPn(t)/Gh(t) (25)
wobei α eine positive Konstante ist. Unter Verwendung einer positiven Konstante G&sub0;: kann die Funktion ausgedrückt werden durch:
Pth = αPn(t)/Gh(t) + G&sub0; (25)
Die Stufengröße u(t) kann in derselben Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform festgelegt werden. Fig. 18 stellt derartige Stufengrößen u(t) im Rahmen eines Beispiels dar. Die Referenzeingangssignalleistung Px(t), bei welcher die Stufengröße u(t) maximal ist, steigt mit steigenden Geräuschpegel Pn(t) an, und fällt, wenn der Verstärkungsfaktor Gh(t) des unbekannten Systems 11 ansteigt.
Fig. 19 stellt in Blockform einen Echokompensator 100 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Referenzeingangssignal 1 wird von einem Lautsprecher 10 in ein akustisches Signal umgewandelt, welches über einen akustischen Pfad 11 als ein unbekanntes System ausgesendet wird, und als ein akustisches Echo ein Mikrophon 12 erreicht. Das Mikrophon 12 wandelt das akustische Echo mit einem diesem hinzugefügten Geräusch 2 in ein elektrisches Signal als ein beobachtetes Signal 3 um. Ein adaptives Filter 101 führt eine Faltungsberechnung an dem Referenzeingangssignal 1 und an Filterkoeffizienten aus und liefert das Ergebnis als ein Ausgangssignal 5 an einen Subtrahierer 102. Der Subtrahierer 102 subtrahiert das Ausgangssignal 5 von dem beobachteten Signal 3 und erzeugt ein Ergebnisfehlersignal 4 als ein Ausgangssignal aus dem Echokompensator 100, welches dem adaptiven Filter 101 zugeführt wird. Eine Leistungsabschätzungsschaltung 103 schätzt die Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1 ab und liefert die abgeschätzte Leistung an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 112. Eine Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 schätzt den in das beobachtete Signal 3 gemischten Geräuschpegel 2 auf der Basis des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter 101 ab und liefert den abgeschätzten Pegel an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 112.
Die Stufengrößenfestlegungsschaltung 112 legt eine Stufengröße 105 auf der Basis der Leistung des Referenzeingangssignals 1 und des Geräuschpegels fest und liefert die festgelegte Stufengröße 105 an das adaptive Filter 101. Das adaptive Filter 101 korrigiert die Filterkoeffizienten, um das Feh lersignal 4 unter Verwendung des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und der Stufengröße 105 zu minimieren.
Bei der Festlegung der Stufengröße u(t) variiert die Stufengrößenfestlegungsschaltung 112 einen ersten Schwellenwert Pth und den Maximalwert umax der Stufengröße u(t) in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel Pn (t). Der erste Schwellenwert Pth sollte bevorzugt von einer Funktion dargestellt werden, welche monoton ansteigt, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt, und der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) sollte bevorzugt durch eine Funktion dargestellt werden, welche monoton abfällt, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt. Ein derartiger Vorgang für die Festlegung einer Stufengröße kann auf der Kombination der Stufengröße u(t), ausgedrückt durch die Gleichung (8) und auf dem Schwellenwert Pth, ausgedrückt durch die Gleichung (19) basieren. In einem derartigen Falle wird der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) dargestellt durch:
umax = u&sub0;/2αPn(t) (27)
Die Kombination der Stufengröße u(t), ausgedrückt durch die Gleichungen (10) bis (12) und den Schwellenwert Pth, ausgedrückt durch die Gleichung (19) kann verwendet werden, wobei der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) dargestellt wird durch:
umax = u&sub0;/αPn(t) (28)
Fig. 20 stellt solche Stufengrößen u(t) im Rahmen eines Beispiels dar. Wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt, steigt die Referenzeingangssignalleistung Px(t), bei welcher die Stufengröße u(t) maximal ist, und der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) sinkt.
Fig. 21 stellt in Blockform einen Echokompensator 100 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Referenzeingangssignal 1 wird von einem Lautsprecher 10 in ein akustisches Signal umgewandelt, welches über einen akustischen Pfad 11 als ein unbekanntes System ausgesendet wird, und als ein akustisches Echo ein Mikrophon 12 erreicht. Das Mikrophon 12 wandelt das akustische Echo mit einem diesem hinzugefügten Geräusch 2 in ein elektrisches Signal als ein beobachtetes Signal 3 um. Ein adaptives Filter 101 führt eine Faltungsberechnung an dem Referenzeingangssignal 1 und an Filterkoeffizienten aus und liefert das Ergebnis als ein Ausgangssignal 5 an einen Subtrahierer 102. Der Subtrahierer 102 subtrahiert das Ausgangssignal 5 von dem beobachteten Signal 3 und erzeugt ein Ergebnisfehlersignal 4 als ein Ausgangssignal aus dem Echokompensator 100, welches dem adaptiven Filter 101 zugeführt wird. Eine Leistungsabschätzungsschaltung 103 schätzt die Leistung Px(t) des Referenzeingangssignals 1 ab und liefert die abgeschätzte Leistung an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 113. Eine Geräuschpegelabschätzungsschaltung 106 schätzt den in das beobachtete Signal 3 gemischten Geräuschpegel 2 auf der Basis des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und des Ausgangssignals 5 aus dem adaptiven Filter 101 ab und liefert den abgeschätzten Pegel an eine Stufengrößenfestlegungsschaltung 113.
Eine Verstärkungsfaktorabschätzungsschaltung 109 schätzt den Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems unter Verwendung des Filterkoeffizienten des adaptiven Filter 101 ab, und liefert den abgeschätzten Verstärkungsfaktor an die Stufengrößenfestlegungsschaltung 113. Die Stufengrößenfestlegungsschaltung -113 legt eine Stufengröße 105 auf der Basis der Leistung des Referenzeingangssignals 1, des Geräuschpegels und des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems 11 fest und liefert die festgelegte Stufengröße 105 an das adaptive Filter 101. Das adaptive Filter 101 korrigiert die Filterkoeffizienten, um das Fehlersignal 4 unter Verwendung des Referenzeingangssignals 1, des Fehlersignals 4 und der Stufengröße 105 zu minimieren.
Bei der Festlegung der Stufengröße u(t) variiert die Stufengrößenfestlegungsschaltung 113 einen ersten Schwellenwert Pth und den Maximalwert umax der Stufengröße u (t) in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel Pn(t)und dem Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems 11. Der erste Schwellenwert Pth sollte bevorzugt von einer Funktion dargestellt werden, welche monoton ansteigt, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt, und monoton abfällt, wenn der Verstärkungsfaktor Gh(t) des unbekannten Systems ansteigt, und der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) sollte bevorzugt durch eine Funktion dargestellt werden, welche monoton abfällt, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt und monoton ansteigt, wenn der Verstärkungsfaktor Gh(t) des unbekannten Systems ansteigt. Ein derartiger Vorgang für die Festlegung einer Stufengröße kann auf der Kombination der Stufengröße u(t), ausgedrückt durch die Gleichung (8) und auf dem Schwellenwert Pth, ausgedrückt durch die Gleichung (26) basieren. In einem derartigen Falle wird der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) dargestellt durch:
umax = u&sub0;Gh(t)/2αPn(t) (29)
Die Kombination der Stufengröße u(t), ausgedrückt durch die Gleichungen (10) bis (12) und den Schwellenwert Pth, ausgedrückt durch die Gleichung (19) kann verwendet werden, wobei der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) dargestellt wird durch:
umax = u&sub0;Gh(t)/αPn(t) (30)
Fig. 22 stellt solche Stufengrößen u(t) im Rahmen eines Beispiels dar. Die Referenzeingangssignalleistung Px(t), bei welcher die Stufengröße u(t) maximal ist, steigt, wenn der Geräuschpegel Pn(t) steigt, und fällt, wenn der Verstärkungs faktor Gh(t) des unbekannten Systems steigt. Der Maximalwert umax der Stufengröße u(t) fällt, wenn der Geräuschpegel Pn(t) ansteigt, und steigt an, wenn der Verstärkungsfaktor Gh(t) des Systems 11 ansteigt.
Da das Verfahren und die Vorrichtung zur Identifikation eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben, die Stufengröße in Abhängigkeit von der Leistung des Referenzeingangssignals, des Geräuschpegels, usw., variieren, können die Filterkoeffizienten in einer Umgebung, in welcher Geräusch in das beobachtete Signal gemischt wird, korrekt aktualisiert werden.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben wurden, dürfte es selbstverständlich sein, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen darin ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Identifizieren eines Systems mit einem adaptiven Filter, mit den Schritten:

Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren eines Ausgangssignals (5), das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals (1) mit einem adaptiven Filter (101) aus einem beobachteten Signal, bestehend aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus einem unbekannten System (11) und Geräusch (2) erzeugt wird;

Abschätzen der Eigenschaften des unbekannten Systems (11) durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters (101) zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung zumindest des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und einer Stufengröße; und

Erzeugen eines Wertes als Stufengröße durch Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals (1), gekennzeichnet durch die Festlegung der Stufengröße durch Verarbeiten der abgeschätzten Leistung des Referenzeingangssignals gemäß einer Funktion, welche einen Maximalwert besitzt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals gleich einem ersten Schwellenwert ist, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten:

Abschätzen des Pegels des in das beobachtete Signal gemischten Geräusches unter Verwendung des Fehlersignals und zumindest einem von einem Ausgangssignal (5) aus dem adaptiven Filter (101) und dem Referenzeingangssignal (1), und Steuern des ersten Schwellenwertes in Abhängig keit von dem Geräuschpegel, und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten:

Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von einem Ausgangssignal (5) des adaptiven Filters (101) und dem Referenzeingangssignal (1), Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems (11) unter Verwendung der Koeffizienten des adaptiven Filters (101), und Steuern des ersten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel und dem Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems, und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes.

4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten:

Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von einem Ausgangssignal (5) des adaptiven Filters (101) und dem Referenzeingangssignal (1), und Steuern des ersten Schwellenwertes und eines Maximalwertes der Stufengröße in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel, und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes und des Maximalwertes der Stufengröße.

5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten:

Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens eines von einem Ausgangssignal (5) des adaptiven Filters (101) und dem Referenzeingangssignal (1), Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems (11) unter Verwendung der Koeffizienten des adaptiven Filters (101) und Steuern des ersten Schwellenwertes und eines Maximalwertes der Stufengröße in Abhängigkeit von dem Geräuschpegel und dem Verstärkungsfaktor des unbekannten Systems (11), und dadurch Festlegen des ersten Schwellenwertes und des Maximalwertes der Stufengröße.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner mit den Schritten:

Aktualisieren eines abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels nur dann, wenn das Ausgangssignal (5) aus dem adaptiven Filter (101) einen Pegel kleiner als ein zweiter Schwellenwert aufweist, und anderenfalls Beibehalten des vorherigen abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels, und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.

7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit dem Schritt:

Steuern des zweiten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Pegel des Fehlersignals, und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner mit den Schritten:

Aktualisieren eines abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels nur dann, wenn das Referenzeingangssignal (1) einen Pegel kleiner als ein dritter Schwellenwert aufweist, und anderenfalls Beibehalten eines vorherigen abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels, und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.

9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt:

Steuern des dritten Schwellenwertes in Abhängigkeit von dem Pegel des Fehlersignals, und dadurch Bestimmen des Geräuschpegels.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner mit den Schritten:

Addieren des Produktes eines abgeschätzten Wertes des Geräuschpegels und eines ersten Koeffizienten und des Produktes des Pegels des Fehlersignals und eines zweiten Koeffizienten, um dadurch einen neuen abgeschätzten Wert des Geräuschpegels zu erzeugen, und Steuern des ersten Koeffizienten und des zweiten Koeffizienten in Abhängigkeit von dem Pegel des Fehlersignals und dem Pegel von mindestens einem von dem Ausgangssignal (5) aus dem adap tiven Filter (101) oder dem Referenzeingangssignal (1), und dadurch Abschätzen des Geräuschpegels.

11. Vorrichtung zum Identifizieren eines Systems durch Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren eines Ausgangssignals (5), das durch Verarbeitung eines Referenzeingangssignals (1) mit einem adaptiven Filter aus einem beobachteten Signal (3) erzeugt wird, das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System (11) und Geräusch (2) zusammengesetzt ist, und Abschätzen der Eigenschaften des unbekannten Systems (11) durch Korrigieren von Koeffizienten des adaptiven Filters auf der Basis des Fehlersignals, mit:

einem adaptiven Filter (101) zum Erzeugen eines Ausgangssignals (5) unter Verwendung mindestens des Referenzeingangssignals (1) und dessen Filterkoeffizienten;

einem Subtrahierer (102) zum Berechnen eines Fehlersignals durch Subtrahieren des Ausgangssignals (5) des adaptiven Filters (101) von einem beobachteten Signal (3), das aus einem Gemisch eines Ausgangssignals aus dem unbekannten System und Geräusch (2) zusammengesetzt ist, und Liefern des Fehlersignals an das adaptive Filter (101);

einer Leistungsabschätzungsschaltung (103) zum Abschätzen der Leistung des Referenzeingangssignals (1), und

einer Stufengrößenfestlegungsschaltung (104, 108, 111, 112, 113) zum Berechnen einer Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung (103) und Liefern der berechneten Stufengröße an das adaptive Filter (101);

gekennzeichnet durch den Umstand, daß

die Stufengrößenfestlegungsschaltung (104, 108, 111, 112, 113) eine Stufengröße gemäß einer Funktion der Leistung des Referenzeingangssignals (1) erzeugt, welche einen Maximalwert aufweist, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals(1) gleich einem ersten Schwellenwert ist, welche monoton ansteigt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, und monoton abfällt, wenn die Leistung des Referenzeingangssignals größer als der erste Schwellenwert ist, und das adaptive Filter (101) seine Filterkoeffizienten zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung mindestens des Fehlersignals, des Referenzeingangssignals und der Stufengröße korrigiert, um dadurch die Eigenschaften des unbekannten Systems (11) abzuschätzen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit:

einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter (101) und dem Referenzeingangssignal;

einer Schwellenwerteinstellschaltung (107) zum Berechnen eines ersten Schwellenwertes auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106); wobei

die Stufengrößenfestlegungsschaltung (108) die Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung (103) und dem ersten Pegel aus der Schwellenwerteinstellschaltung (107) berechnet, und die berechnete Stufengröße an das adaptive Filter (101) liefert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit:

einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von den Ausgangssignalen aus dem adaptiven Filter (101) und dem Referenzeingangssignal (1);

einer Verstärkungsfaktorberechnungsschaltung (109) zum Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems (11) unter Verwendung des Filterkoeffizienten des adaptiven Filters (101),

einer Schwellenwerteinstellschaltung (110) zum Berechnen eines ersten Schwellenwertes auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung und des abgeschätzten Verstärkungsfaktors aus der Verstärkungsfaktorberechnungsschaltung (109), wobei

die Stufengrößenfestlegungsschaltung (111) eine Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung (103) und dem ersten Pegel aus der Schwellenwerteinstellschaltung (110) berechnet, und die berechnete Stufengröße an das adaptive Filter (101) liefert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit:

einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter (101) oder dem Referenzeingangssignal (1); wobei

die Stufengrößenfestlegungsschaltung (112) eine Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung (103) und des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) berechnet, und die berechnete Stufengröße an das adaptive Filter (101) liefert; wobei

die Anordnung ferner so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung einen ersten Schwellenwert und einen Maximalwert der Stufengröße auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels festlegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit:

einer Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) zum Abschätzen des in das beobachtete Signal gemischten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal aus dem adaptiven Filter (101) oder dem Referenzeingangssignal (1),

einer Verstärkungsfaktorberechnungsschaltung (109) zum Abschätzen des Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems (11) unter Verwendung der Filterkoeffizienten des adaptiven Filters (101); wobei

die Stufengrößenfestlegungsschaltung (113) eine Stufengröße auf der Basis der abgeschätzten Leistung aus der Leistungsabschätzungsschaltung (103), des abgeschätzten Geräuschpegels aus der Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) und des abgeschätzten Verstärkungsfaktors aus der Verstärkungsfaktorabschätzungsschaltung (109) berechnet, und die berechnete Stufengröße an das adaptive Filter (101) liefert, wobei

die Anordnung ferner so ist, daß die Stufengrößenfestlegungsschaltung (113) einen ersten Schwellenwert und einen Maximalwert der Stufengröße auf der Basis des abgeschätzten Geräuschpegels und des abgeschätzten Verstärkungsfaktors des unbekannten Systems festlegt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Geräuschpegelabschätzungsschaltung (106) aufweist:

eine Ausgangspegelabschätzungsschaltung (301) zum Abschätzen des Pegels des Ausgangssignals (5) aus dem adaptiven Filter (101);

ein Register (303) zum Speichern eines zweiten Schwellenwertes;

einen Komparator (302) zum Vergleichen des abgeschätzten Pegels des Ausgangssignals aus dem adaptiven Filter (101) mit dem zweiten Schwellenwert; und

eine Geräuschpegelberechnungsschaltung (304) für die Aktualisierung des abgeschätzten Geräuschpegels unter Verwendung des Fehlersignals nur dann, wenn der Komparator (302) feststellt, daß der abgeschätzte Pegel des Ausgangssignals aus dem adaptiven Filter (101) kleiner als der zweite Schwellenwert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Register (303) durch einen Schwellenwertgenerator (311) ersetzt ist, um einen von dem Fehlersignal (4), welches diesem als ein Eingangssignal zugeführt wird, abhängigen Schwellenwert zu generieren.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Ausgangspegelabschätzungsschaltung (301) durch eine Referenzeingangssignalpegelabschätzungsschaltung (321) ersetzt ist, um den Pegel des Referenzeingangssignals (1) abzuschätzen, und das Register (303) den dritten Schwellenwert speichert.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Geräuschpegelabschätzungsschaltung aufweist:

ein Register (345) zum Speichern des abgeschätzten Geräuschpegels;

einen ersten Multiplizierer (344) zum Multiplizieren des in dem Register (345) gespeicherten abgeschätzten Geräuschpegels mit einem ersten Koeffizienten;

einen nichtlinearen Wandler (341) zum nichtlinearen Umwandeln des Fehlersignals (4) in ein umgewandeltes Signal;

einen zweiten Multiplizierer (342) zum Multiplizieren des umgewandelten Signals mit einem zweiten Koeffizienten;

einen Addierer (343) zum Addieren eines Produktsignals aus dem ersten Multiplizierer (344) und eines Produktsignals aus dem zweiten Multiplizierer (342), und zum Speichern eines resultierenden Summensignals in dem Register (345) als den abgeschätzten Geräuschpegel; und

einen Koeffizientengenerator (346), um den ersten und zweiten Koeffizienten auf der Basis des Fehlersignals und mindestens einem von dem Ausgangssignal (5) aus dem adaptiven Filter (101) und dem Referenzsignal (1) festzulegen.