JP2003092531A - 適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法 - Google Patents
適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法Info
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- JP2003092531A JP2003092531A JP2001282390A JP2001282390A JP2003092531A JP 2003092531 A JP2003092531 A JP 2003092531A JP 2001282390 A JP2001282390 A JP 2001282390A JP 2001282390 A JP2001282390 A JP 2001282390A JP 2003092531 A JP2003092531 A JP 2003092531A
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- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 確率勾配サインアルゴリズムを用いた適応ス
テップサイズ制御適応フィルタにおいて、非定常時変の
未知システム応答の同定に際し、残留二乗平均誤差を改
善する適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適
応スケール係数制御方法を提供する。 【解決手段】 非巡回型フィルタを有し確率勾配サイン
アルゴリズムを用いた適応フィルタにおいて、誤差信号
と相加雑音との和信号の極性と、該和信号を一単位時間
遅延させた信号との積を入力とする漏洩累和器により更
新される信号の絶対値にスケール係数を乗じて得られる
値をステップサイズとなす適応ステップサイズ制御を行
う。この際、前記誤差信号の前記スケール係数に関する
勾配を用いて前記スケール係数も適応制御する。
テップサイズ制御適応フィルタにおいて、非定常時変の
未知システム応答の同定に際し、残留二乗平均誤差を改
善する適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適
応スケール係数制御方法を提供する。 【解決手段】 非巡回型フィルタを有し確率勾配サイン
アルゴリズムを用いた適応フィルタにおいて、誤差信号
と相加雑音との和信号の極性と、該和信号を一単位時間
遅延させた信号との積を入力とする漏洩累和器により更
新される信号の絶対値にスケール係数を乗じて得られる
値をステップサイズとなす適応ステップサイズ制御を行
う。この際、前記誤差信号の前記スケール係数に関する
勾配を用いて前記スケール係数も適応制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データ伝送や音響
システムに用いられるエコーキャンセラ、ディジタルデ
ータ伝送用自動等化器、また一般に未知システムの同定
に用いられる適応ステップサイズ制御適応フィルタ、お
よび適応スケール係数制御方法に関する。
システムに用いられるエコーキャンセラ、ディジタルデ
ータ伝送用自動等化器、また一般に未知システムの同定
に用いられる適応ステップサイズ制御適応フィルタ、お
よび適応スケール係数制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】はじめに適応フィルタの原理について述
べる。図４に適応フィルタの原理図を示す。適応フィル
タは、既知のフィルタ入力信号系列から未知信号系列の
推定値を作成し、未知信号系列とこの推定値系列との誤
差の信号系列をもとに、フィルタの有するパラメータを
更新し、未知システムを正しく同定するものである。未
知信号系列には、通常観測時の雑音が相加される。適応
フィルタは、未学習の初期状態から最終状態に収束す
る。また、未知信号系列は未知システムの、前述した入
力信号系列に対する応答として与えられる場合が多い。
エコーキャンセラや自動等化器がこの場合に相当する。
べる。図４に適応フィルタの原理図を示す。適応フィル
タは、既知のフィルタ入力信号系列から未知信号系列の
推定値を作成し、未知信号系列とこの推定値系列との誤
差の信号系列をもとに、フィルタの有するパラメータを
更新し、未知システムを正しく同定するものである。未
知信号系列には、通常観測時の雑音が相加される。適応
フィルタは、未学習の初期状態から最終状態に収束す
る。また、未知信号系列は未知システムの、前述した入
力信号系列に対する応答として与えられる場合が多い。
エコーキャンセラや自動等化器がこの場合に相当する。
【０００３】適応フィルタは、非巡回型（ＦＩＲ）とし
て実現することが多く、図５に示す構成となる。本図
は、k番目のタップ重みの制御回路を示している。ここ
で誤差信号系列ｅnと雑音系列νnとの和を用いてＮ個の
タップ重みｃ0、ｃ1、・・・、 cN-1を制御する。本図で
ｎは時刻、ａnは入力信号系列、αC (n)は時刻ｎにおけ
るステップサイズである。この図で示したタップ重みの
制御アルゴリズムは、次式で与えられる確率勾配サイン
アルゴリズムである。以下、本明細書中において、
は、ベクトルを表すものとする。
て実現することが多く、図５に示す構成となる。本図
は、k番目のタップ重みの制御回路を示している。ここ
で誤差信号系列ｅnと雑音系列νnとの和を用いてＮ個の
タップ重みｃ0、ｃ1、・・・、 cN-1を制御する。本図で
ｎは時刻、ａnは入力信号系列、αC (n)は時刻ｎにおけ
るステップサイズである。この図で示したタップ重みの
制御アルゴリズムは、次式で与えられる確率勾配サイン
アルゴリズムである。以下、本明細書中において、
は、ベクトルを表すものとする。
【０００４】ｃ (n+1)
＝ｃ (n)＋αc (n)ｓｇｎ（ｅn＋νn）ａ (n) ・・・式１
【０００５】ここで、ｃ (n)＝[ｃ0 (n)、ｃ1 (n)、・・
・、ｃN-1 (n)]Tおよびａ (n)＝[ａn、ａN-1、・・・、ａ
n-N+1]Tは、それぞれタップ重みおよび入力信号系列を
ベクトルとして表したものである。また、ｓｇｎ（・）
は極性関数を、[・]Tはベクトルまたは行列の転置を示
す。
・、ｃN-1 (n)]Tおよびａ (n)＝[ａn、ａN-1、・・・、ａ
n-N+1]Tは、それぞれタップ重みおよび入力信号系列を
ベクトルとして表したものである。また、ｓｇｎ（・）
は極性関数を、[・]Tはベクトルまたは行列の転置を示
す。
【０００６】次にステップサイズの選び方について説明
する。ステップサイズの値を固定とした場合、フィルタ
の収束が安定となる範囲で大きく選べば収束は速いが、
相加雑音が存在するとき収束後の残留誤差の電力は大き
くなってしまう。逆にステップサイズを小さく選ぶと、
収束後の残留誤差は小さく抑えられるが、収束速度は遅
くなる。
する。ステップサイズの値を固定とした場合、フィルタ
の収束が安定となる範囲で大きく選べば収束は速いが、
相加雑音が存在するとき収束後の残留誤差の電力は大き
くなってしまう。逆にステップサイズを小さく選ぶと、
収束後の残留誤差は小さく抑えられるが、収束速度は遅
くなる。
【０００７】そこで、フィルタの収束の初期にはステッ
プサイズを大きく、また収束が進むにつれて小さくなる
ように適応制御すれば、収束が速く収束後の残留誤差の
小さい適応フィルタが実現できる。
プサイズを大きく、また収束が進むにつれて小さくなる
ように適応制御すれば、収束が速く収束後の残留誤差の
小さい適応フィルタが実現できる。
【０００８】特許第３１４７８６４号公報は、このよう
なステップサイズ制御法の実施例を与える。この公報に
開示した発明によれば、ステップサイズは次式のように
制御される。
なステップサイズ制御法の実施例を与える。この公報に
開示した発明によれば、ステップサイズは次式のように
制御される。
【０００９】
αc (n)＝γ｜ｑ(n)｜ ・・・式２
【００１０】
ｑ(n+1)＝（１−ρ）ｑ(n)＋ρｓｇｎ（ｅn＋νn）（ｅn-1＋νn-1）・・・式３
【００１１】ここで、ｑ(n)はスカラー変数、γはスケ
ール係数、およびρは漏洩係数である。
ール係数、およびρは漏洩係数である。
【００１２】さて、スケール係数γは固定値としている
が、その値は漏洩係数ρとともにフィルタ収束後の二乗
平均誤差（ＭＳＥ）の要求値を実現するように決定され
る。
が、その値は漏洩係数ρとともにフィルタ収束後の二乗
平均誤差（ＭＳＥ）の要求値を実現するように決定され
る。
【００１３】適応フィルタを未知システムの応答を同定
する目的で使用する場合、その応答が定常でなく時変で
あると、上記スケール係数は定常時不変の場合と異なる
値に選ぶ必要がある。
する目的で使用する場合、その応答が定常でなく時変で
あると、上記スケール係数は定常時不変の場合と異なる
値に選ぶ必要がある。
【００１４】確率勾配サインアルゴリズムでは、一般に
未知システム応答が時変のとき最適なステップサイズ、
従って最適なスケール係数が存在する。その場合ＭＳＥ
は最小となるが、上記スケール係数の最適値は予め知ら
れていない。最適でないスケール係数に対しては収束後
のＭＳＥは上記最小値より増大する。
未知システム応答が時変のとき最適なステップサイズ、
従って最適なスケール係数が存在する。その場合ＭＳＥ
は最小となるが、上記スケール係数の最適値は予め知ら
れていない。最適でないスケール係数に対しては収束後
のＭＳＥは上記最小値より増大する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】そこで上記事情に鑑
み、時変システムの同定において、スケール係数γを適
応的に制御して、最適なステップサイズが得られるよう
にしたい。
み、時変システムの同定において、スケール係数γを適
応的に制御して、最適なステップサイズが得られるよう
にしたい。
【００１６】したがって、本発明は、特許第３１４７８
６４号に開示した、実現が容易で収束速度が速く且つ収
束後の残留誤差を小さくする適応ステップサイズ制御適
応フィルタ、および適応ステップサイズ制御方法を基礎
に、非定常時変の未知システムの同定に際し、上述のス
ケール係数を最適に適応制御する適応ステップサイズ制
御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法を提
供することを目的とする。
６４号に開示した、実現が容易で収束速度が速く且つ収
束後の残留誤差を小さくする適応ステップサイズ制御適
応フィルタ、および適応ステップサイズ制御方法を基礎
に、非定常時変の未知システムの同定に際し、上述のス
ケール係数を最適に適応制御する適応ステップサイズ制
御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法を提
供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、誤差信号の値と相加雑音
値との和の極性を検出する極性検出手段と、誤差信号の
値と相加雑音との和を表す信号を一単位時間遅延させる
第１の一単位時間遅延手段と、極性検出手段の出力と第
１の一単位時間遅延手段の出力とを乗算する第１の乗算
手段と、第１の乗算手段からの出力に対して漏洩累和を
行って出力する漏洩累和手段と、漏洩累和手段からの出
力の絶対値を出力する絶対値計算手段と、誤差信号の勾
配に基づきスケール係数γ(n)を適応制御するスケール
係数適応制御手段と、絶対値計算手段から出力された絶
対値に、スケール係数適応制御手段の出力を乗じる第２
の乗算手段と、を有し、第２の乗算手段の出力をステッ
プサイズとすることを特徴としている。
めに、請求項１記載の発明は、誤差信号の値と相加雑音
値との和の極性を検出する極性検出手段と、誤差信号の
値と相加雑音との和を表す信号を一単位時間遅延させる
第１の一単位時間遅延手段と、極性検出手段の出力と第
１の一単位時間遅延手段の出力とを乗算する第１の乗算
手段と、第１の乗算手段からの出力に対して漏洩累和を
行って出力する漏洩累和手段と、漏洩累和手段からの出
力の絶対値を出力する絶対値計算手段と、誤差信号の勾
配に基づきスケール係数γ(n)を適応制御するスケール
係数適応制御手段と、絶対値計算手段から出力された絶
対値に、スケール係数適応制御手段の出力を乗じる第２
の乗算手段と、を有し、第２の乗算手段の出力をステッ
プサイズとすることを特徴としている。
【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、スケール係数適応制御手段は、絶対値計算
手段の出力を一単位時間遅延させる第２の一単位時間遅
延手段と、漏洩累和手段に入力される入力信号の値と、
第２の一単位時間遅延手段からの出力とを乗算する第３
の乗算手段と、所定時刻における入力信号系列ベクトル
と、入力信号系列ベクトルを一単位時間遅延させた入力
信号系列ベクトルとの内積を算出する内積計算手段と、
第３の乗算手段の出力と内積計算手段の出力とを乗算す
る第４の乗算手段と、第４の乗算手段の出力に、適応ス
ケール係数制御用修正係数ργを乗算する第５の乗算手
段と、第５の乗算手段の出力を基にスケール係数γ(n)
を算出する第１の加算手段と、第１の加算手段から出力
されたスケール係数γ(n)を一単位時間遅延させる第３
の一単位時間遅延手段と、を有し、第１の加算手段は、
第５の乗算手段からの出力と、第３の一単位時間遅延手
段の出力とを加算して、スケール係数γ(n)を算出する
ことを特徴としている。
明において、スケール係数適応制御手段は、絶対値計算
手段の出力を一単位時間遅延させる第２の一単位時間遅
延手段と、漏洩累和手段に入力される入力信号の値と、
第２の一単位時間遅延手段からの出力とを乗算する第３
の乗算手段と、所定時刻における入力信号系列ベクトル
と、入力信号系列ベクトルを一単位時間遅延させた入力
信号系列ベクトルとの内積を算出する内積計算手段と、
第３の乗算手段の出力と内積計算手段の出力とを乗算す
る第４の乗算手段と、第４の乗算手段の出力に、適応ス
ケール係数制御用修正係数ργを乗算する第５の乗算手
段と、第５の乗算手段の出力を基にスケール係数γ(n)
を算出する第１の加算手段と、第１の加算手段から出力
されたスケール係数γ(n)を一単位時間遅延させる第３
の一単位時間遅延手段と、を有し、第１の加算手段は、
第５の乗算手段からの出力と、第３の一単位時間遅延手
段の出力とを加算して、スケール係数γ(n)を算出する
ことを特徴としている。
【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、漏洩累和手段は、第１の乗算手段
からの出力に、漏洩係数ρを乗算する第６の乗算手段
と、第６の乗算手段からの出力を基に漏洩累和出力ｑ
(n)を算出する第２の加算手段と、第２の加算手段から
出力された漏洩累和出力ｑ(n)を一単位時間遅延させる
第４の一単位時間遅延手段と、第４の一単位時間遅延手
段の出力に、１から漏洩係数ρを減算した値を乗じる第
７の乗算手段と、を有し、第２の加算手段は、第６の乗
算手段からの出力と、第７の乗算手段からの出力とを加
算して、漏洩累和出力ｑ(n)を算出することを特徴とし
ている。
記載の発明において、漏洩累和手段は、第１の乗算手段
からの出力に、漏洩係数ρを乗算する第６の乗算手段
と、第６の乗算手段からの出力を基に漏洩累和出力ｑ
(n)を算出する第２の加算手段と、第２の加算手段から
出力された漏洩累和出力ｑ(n)を一単位時間遅延させる
第４の一単位時間遅延手段と、第４の一単位時間遅延手
段の出力に、１から漏洩係数ρを減算した値を乗じる第
７の乗算手段と、を有し、第２の加算手段は、第６の乗
算手段からの出力と、第７の乗算手段からの出力とを加
算して、漏洩累和出力ｑ(n)を算出することを特徴とし
ている。
【００２０】請求項４記載の発明は、誤差信号の値と相
加雑音値との和の極性を検出する極性検出工程と、誤差
信号の値と相加雑音との和を表す信号を一単位時間遅延
させる第１の一単位時間遅延工程と、極性検出工程の出
力と第１の一単位時間遅延工程の出力とを乗算する第１
の乗算工程と、第１の乗算工程の出力に対して漏洩累和
を行って出力する漏洩累和工程と、漏洩累和工程の出力
の絶対値を出力する絶対値計算工程と、誤差信号の勾配
に基づきスケール係数γ(n)を適応制御するスケール係
数適応制御工程と、絶対値計算工程により出力された絶
対値に、スケール係数適応制御工程の出力を乗じる第２
の乗算手段と、を有し、第２の乗算工程の出力をステッ
プサイズとすることを特徴としている。
加雑音値との和の極性を検出する極性検出工程と、誤差
信号の値と相加雑音との和を表す信号を一単位時間遅延
させる第１の一単位時間遅延工程と、極性検出工程の出
力と第１の一単位時間遅延工程の出力とを乗算する第１
の乗算工程と、第１の乗算工程の出力に対して漏洩累和
を行って出力する漏洩累和工程と、漏洩累和工程の出力
の絶対値を出力する絶対値計算工程と、誤差信号の勾配
に基づきスケール係数γ(n)を適応制御するスケール係
数適応制御工程と、絶対値計算工程により出力された絶
対値に、スケール係数適応制御工程の出力を乗じる第２
の乗算手段と、を有し、第２の乗算工程の出力をステッ
プサイズとすることを特徴としている。
【００２１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、スケール係数適応制御工程は、絶対値計算
工程の出力を一単位時間遅延させる第２の一単位時間遅
延工程と、漏洩累和工程に入力される入力信号の値と、
第２の一単位時間遅延工程の出力とを乗算する第３の乗
算工程と、所定時刻における入力信号系列ベクトルと、
入力信号系列ベクトルを一単位時間遅延させた入力信号
系列ベクトルとの内積を算出する内積計算工程と、第３
の乗算工程の出力と内積計算工程の出力とを乗算する第
４の乗算工程と、第４の乗算工程の出力に、適応スケー
ル係数制御用修正係数ργを乗算する第５の乗算工程
と、第５の乗算工程の出力を基にスケール係数γ(n)を
算出する第１の加算工程と、第１の加算工程により出力
されたスケール係数γ(n)を一単位時間遅延させる第３
の一単位時間遅延工程と、を有し、第１の加算工程は、
第５の乗算工程からの出力と、第３の一単位時間遅延工
程の出力とを加算して、スケール係数γ(n)を算出する
ことを特徴としている。
明において、スケール係数適応制御工程は、絶対値計算
工程の出力を一単位時間遅延させる第２の一単位時間遅
延工程と、漏洩累和工程に入力される入力信号の値と、
第２の一単位時間遅延工程の出力とを乗算する第３の乗
算工程と、所定時刻における入力信号系列ベクトルと、
入力信号系列ベクトルを一単位時間遅延させた入力信号
系列ベクトルとの内積を算出する内積計算工程と、第３
の乗算工程の出力と内積計算工程の出力とを乗算する第
４の乗算工程と、第４の乗算工程の出力に、適応スケー
ル係数制御用修正係数ργを乗算する第５の乗算工程
と、第５の乗算工程の出力を基にスケール係数γ(n)を
算出する第１の加算工程と、第１の加算工程により出力
されたスケール係数γ(n)を一単位時間遅延させる第３
の一単位時間遅延工程と、を有し、第１の加算工程は、
第５の乗算工程からの出力と、第３の一単位時間遅延工
程の出力とを加算して、スケール係数γ(n)を算出する
ことを特徴としている。
【００２２】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載の発明において、漏洩累和工程は、第１の乗算工程
の出力に、漏洩係数ρを乗算する第６の乗算工程と、第
６の乗算工程の出力を基に漏洩累和出力ｑ(n)を算出す
る第２の加算工程と、第２の加算工程により算出された
漏洩累和出力ｑ(n)を一単位時間遅延させる第４の一単
位時間遅延手段と、第４の一単位時間遅延工程の出力
に、１から漏洩係数ρを減算した値を乗じる第７の乗算
工程と、を有し、第２の加算工程は、第６の乗算工程の
出力と、第７の乗算工程の出力とを加算して、漏洩累和
出力ｑ(n)を算出することを特徴としている。
記載の発明において、漏洩累和工程は、第１の乗算工程
の出力に、漏洩係数ρを乗算する第６の乗算工程と、第
６の乗算工程の出力を基に漏洩累和出力ｑ(n)を算出す
る第２の加算工程と、第２の加算工程により算出された
漏洩累和出力ｑ(n)を一単位時間遅延させる第４の一単
位時間遅延手段と、第４の一単位時間遅延工程の出力
に、１から漏洩係数ρを減算した値を乗じる第７の乗算
工程と、を有し、第２の加算工程は、第６の乗算工程の
出力と、第７の乗算工程の出力とを加算して、漏洩累和
出力ｑ(n)を算出することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。
図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】（本発明の一実施形態）図２に、本発明に
係る適応フィルタが具備するステップサイズ算出回路の
一実施形態のブロック図を示す。当該ステップサイズ算
出回路は、誤差信号ｅnと、相加雑音νnとの和の極性を
検出する極性検出器３１と、信号ｅn＋νnを一単位時間
遅延させて出力する一単位時間遅延回路３３と、極性検
出器３１からの出力と一単位時間遅延回路３３からの出
力とを乗算する乗算器３５と、を有する。
係る適応フィルタが具備するステップサイズ算出回路の
一実施形態のブロック図を示す。当該ステップサイズ算
出回路は、誤差信号ｅnと、相加雑音νnとの和の極性を
検出する極性検出器３１と、信号ｅn＋νnを一単位時間
遅延させて出力する一単位時間遅延回路３３と、極性検
出器３１からの出力と一単位時間遅延回路３３からの出
力とを乗算する乗算器３５と、を有する。
【００２５】また、当該適応ステップサイズ算出回路
は、漏洩累和器３７を有している。漏洩累和器３７は、
乗算器３５からの出力に漏洩係数ρを乗算する乗算器４
３と、乗算器４３からの出力と乗算器４９からの出力と
を加算する加算器４５と、加算器４５から出力された信
号を一単位時間遅延させて出力する一単位時間遅延回路
４７と、一単位時間遅延回路４７から出力された信号に
（１−ρ）を乗算して出力する乗算器４９と、を有す
る。
は、漏洩累和器３７を有している。漏洩累和器３７は、
乗算器３５からの出力に漏洩係数ρを乗算する乗算器４
３と、乗算器４３からの出力と乗算器４９からの出力と
を加算する加算器４５と、加算器４５から出力された信
号を一単位時間遅延させて出力する一単位時間遅延回路
４７と、一単位時間遅延回路４７から出力された信号に
（１−ρ）を乗算して出力する乗算器４９と、を有す
る。
【００２６】さらに、当該適応ステップサイズ算出回路
は、漏洩累和器３７から出力された信号ｑ(n)の絶対値
を計算する絶対値計算器３９と、絶対値計算器３９から
出力された信号にスケール係数γを乗算する乗算器４１
と、を有して構成される。
は、漏洩累和器３７から出力された信号ｑ(n)の絶対値
を計算する絶対値計算器３９と、絶対値計算器３９から
出力された信号にスケール係数γを乗算する乗算器４１
と、を有して構成される。
【００２７】次に、当該適応ステップサイズ算出回路の
動作（適応ステップサイズ制御方法）について説明す
る。当該ステップサイズ算出回路には、信号ｅn＋νnが
入力され、その極性信号と一単位時間遅延した信号との
「積」は、漏洩係数をρとする漏洩累和器３７に与えら
れる。
動作（適応ステップサイズ制御方法）について説明す
る。当該ステップサイズ算出回路には、信号ｅn＋νnが
入力され、その極性信号と一単位時間遅延した信号との
「積」は、漏洩係数をρとする漏洩累和器３７に与えら
れる。
【００２８】漏洩累和器３７の出力ｑ(n)の絶対値とス
ケール係数γとの「積」は、ステップサイズαc (n)であ
る。漏洩累和器３７では、入力信号と漏洩係数ρとの
「積」が、出力信号と係数１−ρとの「積」に加算さ
れ、一単位時間遅延を受け出力となる。
ケール係数γとの「積」は、ステップサイズαc (n)であ
る。漏洩累和器３７では、入力信号と漏洩係数ρとの
「積」が、出力信号と係数１−ρとの「積」に加算さ
れ、一単位時間遅延を受け出力となる。
【００２９】当該適応ステップサイズ算出回路は、特許
第３１４７８６４号公報の図１と同一であり、上記式２
および式３の一実施形態を示したものである。図２にお
いて、スケール係数γは、乗算器４１により｜ｑ(n)｜
に乗ぜられる。
第３１４７８６４号公報の図１と同一であり、上記式２
および式３の一実施形態を示したものである。図２にお
いて、スケール係数γは、乗算器４１により｜ｑ(n)｜
に乗ぜられる。
【００３０】本発明の一実施形態によれば、上記スケー
ル係数γは次式のように制御される。
ル係数γは次式のように制御される。
【００３１】
γ(n)＝γ(n-1)＋ργｓｇｎ（ｅn＋νn）（ｅn-1＋νn-1）｜ｑ(n-1)｜ａ (n)T ａ (n-1)
・・・式４
【００３２】式４は、時刻ｎにおける二乗誤差の時刻ｎ
−１におけるスケール係数に関する勾配（または偏微
分）を用いて導かれる。ここでργは修正係数である。
ａ (n)およびａ (n-1)はそれぞれ時刻ｎおよびｎ−１にお
ける入力信号系列ベクトルである。ａ (n)T ａ (n-1)はそ
れらベクトルの内積を表す。
−１におけるスケール係数に関する勾配（または偏微
分）を用いて導かれる。ここでργは修正係数である。
ａ (n)およびａ (n-1)はそれぞれ時刻ｎおよびｎ−１にお
ける入力信号系列ベクトルである。ａ (n)T ａ (n-1)はそ
れらベクトルの内積を表す。
【００３３】図１に、本発明に係る適応フィルタが具備
するスケール係数制御回路の一実施形態のブロック図を
示す。図２に示す漏洩累和器３７の入力信号であるｓｇ
ｎ（ｅn＋νn）（ｅn-1＋νn-1）と、図２に示す絶対値
計算器３９の出力を一単位時間遅延器６１によって一単
位時間遅延させて得られる信号｜ｑ(n-1)｜とを乗算器
６５で乗ずる。
するスケール係数制御回路の一実施形態のブロック図を
示す。図２に示す漏洩累和器３７の入力信号であるｓｇ
ｎ（ｅn＋νn）（ｅn-1＋νn-1）と、図２に示す絶対値
計算器３９の出力を一単位時間遅延器６１によって一単
位時間遅延させて得られる信号｜ｑ(n-1)｜とを乗算器
６５で乗ずる。
【００３４】一方、時刻ｎおよびｎ−１における入力信
号系列ベクトルａ (n)およびａ (n-1)の内積ａ (n)T ａ
(n-1)が内積計算器６３によって計算される。次に、乗
算器６７は、乗算器６５の出力と内積計算器６３の出力
とを乗算する。さらに、乗算器６９は、乗算器６７の出
力に修正係数ργを乗ずる。加算器７１は、乗算器６９
の出力と一単位時間遅延器７３の出力γ(n-1)とを加算
する。加算器７１は、スケール係数γ(n)を出力すると
同時に一単位時間遅延器７３に入力する。
号系列ベクトルａ (n)およびａ (n-1)の内積ａ (n)T ａ
(n-1)が内積計算器６３によって計算される。次に、乗
算器６７は、乗算器６５の出力と内積計算器６３の出力
とを乗算する。さらに、乗算器６９は、乗算器６７の出
力に修正係数ργを乗ずる。加算器７１は、乗算器６９
の出力と一単位時間遅延器７３の出力γ(n-1)とを加算
する。加算器７１は、スケール係数γ(n)を出力すると
同時に一単位時間遅延器７３に入力する。
【００３５】（本発明の一実施例）本発明の一実施例
を、適応フィルタの収束過程のシミュレーション結果に
よって示す。信号系列は白色ガウス過程、相加雑音はガ
ウス雑音と仮定する。典型的なパラメータ値として、 タップ数 Ｎ＝４ 未知システム応答ベクトル（定常時不変の場合） ｈ＝[０５、．９９４、． ０１、−．１]T 非定常時変の場合における応答のふらつき（酔歩）の分散値 １０-4 入力信号系列の電力 １（０ ｄＢ） 相加雑音の電力 ．０１（−２０ ｄＢ） 漏洩係数 ρ＝２-8 固定値のスケール係数 γ＝２-6 適応制御スケール係数の場合の修正係数 ργ＝２-4 を使用した。
を、適応フィルタの収束過程のシミュレーション結果に
よって示す。信号系列は白色ガウス過程、相加雑音はガ
ウス雑音と仮定する。典型的なパラメータ値として、 タップ数 Ｎ＝４ 未知システム応答ベクトル（定常時不変の場合） ｈ＝[０５、．９９４、． ０１、−．１]T 非定常時変の場合における応答のふらつき（酔歩）の分散値 １０-4 入力信号系列の電力 １（０ ｄＢ） 相加雑音の電力 ．０１（−２０ ｄＢ） 漏洩係数 ρ＝２-8 固定値のスケール係数 γ＝２-6 適応制御スケール係数の場合の修正係数 ργ＝２-4 を使用した。
【００３６】図３に、上記のシミュレーション結果を示
す。時刻ｎ＝８０００まではスケール係数を固定とす
る。ｎ＝８０００からスケール係数の適応制御を開始す
る。スケール係数が固定のときは、ＭＳＥは−９．５ｄ
Ｂに収束する。これに対し、スケール係数を本発明に係
る手法により制御すると、ＭＳＥは−２１ｄＢまで減少
し、１０ｄＢ以上の改善が実現できる。
す。時刻ｎ＝８０００まではスケール係数を固定とす
る。ｎ＝８０００からスケール係数の適応制御を開始す
る。スケール係数が固定のときは、ＭＳＥは−９．５ｄ
Ｂに収束する。これに対し、スケール係数を本発明に係
る手法により制御すると、ＭＳＥは−２１ｄＢまで減少
し、１０ｄＢ以上の改善が実現できる。
【００３７】なお、上述した実施形態は、本発明の好適
な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限
定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々変形実施が可能である。
な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限
定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々変形実施が可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適
応スケール係数制御方法を適用すれば、非定常時変のシ
ステムを確率勾配サインアルゴリズムを用いた適応フィ
ルタによって同定する場合、著しいＭＳＥの改善が図ら
れる。
に係る適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適
応スケール係数制御方法を適用すれば、非定常時変のシ
ステムを確率勾配サインアルゴリズムを用いた適応フィ
ルタによって同定する場合、著しいＭＳＥの改善が図ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるスケール係数制御方法を説明す
るためのブロック図である。
るためのブロック図である。
【図２】ステップサイズ制御方法を説明するためのブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】本発明の一実施例を示す適応フィルタのシミュ
レーション結果である。
レーション結果である。
【図４】適応フィルタの原理図である。
【図５】非巡回型適応フィルタのタップ重み制御のため
の確率勾配サインアルゴリズムの説明図である。
の確率勾配サインアルゴリズムの説明図である。
【符号の説明】
３１、５０５ 極性検出器
３９ 絶対値計算器
３３、４７、６１、７３、５０１、５０３、５１３ 一
単位時間遅延器 ３５、４１、４３、４９、６５、６７、６９、５０７、
５０９、５１５ 乗算器 ４５、７１、４０７、５１１ 加算器 ６３ ベクトルの内積計算器 ４０５ 減算器
単位時間遅延器 ３５、４１、４３、４９、６５、６７、６９、５０７、
５０９、５１５ 乗算器 ４５、７１、４０７、５１１ 加算器 ６３ ベクトルの内積計算器 ４０５ 減算器
Claims (6)
- 【請求項１】 誤差信号の値と相加雑音値との和の極性
を検出する極性検出手段と、 前記誤差信号の値と相加雑音との和を表す信号を一単位
時間遅延させる第１の一単位時間遅延手段と、 前記極性検出手段の出力と前記第１の一単位時間遅延手
段の出力とを乗算する第１の乗算手段と、 前記第１の乗算手段からの出力に対して漏洩累和を行っ
て出力する漏洩累和手段と、 前記漏洩累和手段からの出力の絶対値を出力する絶対値
計算手段と、 前記誤差信号の勾配に基づきスケール係数γ(n)を適応
制御するスケール係数適応制御手段と、 前記絶対値計算手段から出力された絶対値に、前記スケ
ール係数適応制御手段の出力を乗じる第２の乗算手段
と、を有し、 前記第２の乗算手段の出力をステップサイズとすること
を特徴とする適応ステップサイズ制御適応フィルタ。 - 【請求項２】 前記スケール係数適応制御手段は、 前記絶対値計算手段の出力を一単位時間遅延させる第２
の一単位時間遅延手段と、 前記漏洩累和手段に入力される入力信号の値と、前記第
２の一単位時間遅延手段からの出力とを乗算する第３の
乗算手段と、 所定時刻における入力信号系列ベクトルと、該入力信号
系列ベクトルを一単位時間遅延させた入力信号系列ベク
トルとの内積を算出する内積計算手段と、 前記第３の乗算手段の出力と前記内積計算手段の出力と
を乗算する第４の乗算手段と、 前記第４の乗算手段の出力に、適応スケール係数制御用
修正係数ργを乗算する第５の乗算手段と、 前記第５の乗算手段の出力を基に前記スケール係数γ
(n)を算出する第１の加算手段と、 前記第１の加算手段から出力されたスケール係数γ(n)
を一単位時間遅延させる第３の一単位時間遅延手段と、
を有し、 前記第１の加算手段は、前記第５の乗算手段からの出力
と、前記第３の一単位時間遅延手段の出力とを加算し
て、前記スケール係数γ(n)を算出することを特徴とす
る請求項１記載の適応ステップサイズ制御適応フィル
タ。 - 【請求項３】 前記漏洩累和手段は、 前記第１の乗算手段からの出力に、漏洩係数ρを乗算す
る第６の乗算手段と、 前記第６の乗算手段からの出力を基に漏洩累和出力ｑ
(n)を算出する第２の加算手段と、 前記第２の加算手段から出力された漏洩累和出力ｑ(n)
を一単位時間遅延させる第４の一単位時間遅延手段と、 前記第４の一単位時間遅延手段の出力に、１から前記漏
洩係数ρを減算した値を乗じる第７の乗算手段と、を有
し、 前記第２の加算手段は、前記第６の乗算手段からの出力
と、前記第７の乗算手段からの出力とを加算して、前記
漏洩累和出力ｑ(n)を算出することを特徴とする請求項
１または２記載の適応ステップサイズ制御適応フィル
タ。 - 【請求項４】 誤差信号の値と相加雑音値との和の極性
を検出する極性検出工程と、 前記誤差信号の値と相加雑音との和を表す信号を一単位
時間遅延させる第１の一単位時間遅延工程と、 前記極性検出工程の出力と前記第１の一単位時間遅延工
程の出力とを乗算する第１の乗算工程と、 前記第１の乗算工程の出力に対して漏洩累和を行って出
力する漏洩累和工程と、 前記漏洩累和工程の出力の絶対値を出力する絶対値計算
工程と、 前記誤差信号の勾配に基づきスケール係数γ(n)を適応
制御するスケール係数適応制御工程と、 前記絶対値計算工程により出力された絶対値に、前記ス
ケール係数適応制御工程の出力を乗じる第２の乗算手段
と、を有し、 前記第２の乗算工程の出力をステップサイズとすること
を特徴とする適応スケール係数制御方法。 - 【請求項５】 前記スケール係数適応制御工程は、 前記絶対値計算工程の出力を一単位時間遅延させる第２
の一単位時間遅延工程と、 前記漏洩累和工程に入力される入力信号の値と、前記第
２の一単位時間遅延工程の出力とを乗算する第３の乗算
工程と、 所定時刻における入力信号系列ベクトルと、該入力信号
系列ベクトルを一単位時間遅延させた入力信号系列ベク
トルとの内積を算出する内積計算工程と、 前記第３の乗算工程の出力と前記内積計算工程の出力と
を乗算する第４の乗算工程と、 前記第４の乗算工程の出力に、適応スケール係数制御用
修正係数ργを乗算する第５の乗算工程と、 前記第５の乗算工程の出力を基に前記スケール係数γ
(n)を算出する第１の加算工程と、 前記第１の加算工程により出力されたスケール係数γ
(n)を一単位時間遅延させる第３の一単位時間遅延工程
と、を有し、 前記第１の加算工程は、前記第５の乗算工程からの出力
と、前記第３の一単位時間遅延工程の出力とを加算し
て、前記スケール係数γ(n)を算出することを特徴とす
る請求項４記載の適応スケール係数制御方法。 - 【請求項６】 前記漏洩累和工程は、 前記第１の乗算工程の出力に、漏洩係数ρを乗算する第
６の乗算工程と、 前記第６の乗算工程の出力を基に漏洩累和出力ｑ(n)を
算出する第２の加算工程と、 前記第２の加算工程により算出された漏洩累和出力ｑ
(n)を一単位時間遅延させる第４の一単位時間遅延手段
と、 前記第４の一単位時間遅延工程の出力に、１から前記漏
洩係数ρを減算した値を乗じる第７の乗算工程と、を有
し、 前記第２の加算工程は、前記第６の乗算工程の出力と、
前記第７の乗算工程の出力とを加算して、前記漏洩累和
出力ｑ(n)を算出することを特徴とする請求項４または
５記載の適応スケール係数制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001282390A JP3804496B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001282390A JP3804496B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003092531A true JP2003092531A (ja) | 2003-03-28 |
| JP3804496B2 JP3804496B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=19106047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001282390A Expired - Fee Related JP3804496B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 適応ステップサイズ制御適応フィルタ、および適応スケール係数制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3804496B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116861219A (zh) * | 2023-09-01 | 2023-10-10 | 华能新能源股份有限公司山西分公司 | 一种风电机组变桨故障诊断方法 |
| CN117278034A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-22 | 成都电科星拓科技有限公司 | 一种时间数字转换器步长的测量方法及系统 |
-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001282390A patent/JP3804496B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116861219A (zh) * | 2023-09-01 | 2023-10-10 | 华能新能源股份有限公司山西分公司 | 一种风电机组变桨故障诊断方法 |
| CN116861219B (zh) * | 2023-09-01 | 2023-12-15 | 华能新能源股份有限公司山西分公司 | 一种风电机组变桨故障诊断方法 |
| CN117278034A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-22 | 成都电科星拓科技有限公司 | 一种时间数字转换器步长的测量方法及系统 |
| CN117278034B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-01-30 | 成都电科星拓科技有限公司 | 一种时间数字转换器步长的测量方法及系统 |
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|---|---|
| JP3804496B2 (ja) | 2006-08-02 |
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