JP2016058845A - 信号処理方法及び信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実に不要信号を除去することができる信号処理方法等を提供する。
【解決手段】複数のセンサ素子からなる、指向性を有するセンサアレイにより得られる信号であって、検出対象の信号と不要信号とが混在した信号である受信信号から不要信号が除去された信号を得る信号処理方法において、検出対象の信号がセンサアレイに到達する所定のタイミングよりも前にセンサアレイにより受信された信号である事前信号の到来方向に基づいて不要信号の到来方向を推定し、推定された不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定し、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号が除去された信号を得る。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数のセンサ素子からなる、指向性を有するセンサアレイにより受信される信号の信号処理方法及び信号処理装置に関するものである。

センサアレイで信号を受信する場合、意図しない不要な信号（不要信号）がノイズとして信号に混入することがある。このようなノイズを除去するための方法として、一般的に、検出対象の信号に対応する周波数帯のみを抽出するためのバンドパスフィルタを用いる方法が知られている。また、別の方法として、検出対象の信号の到来方向により強い利得を持たせるよう制御する方法が知られている。また、別の方法として、アレイ出力における利得（Signal Interference plus Noise Ratio）の変化量最小という規範に基づき、センサアレイのウェイトの最適化を行う方法がある（例えば特許文献１）。

特許第４２８０６５７号公報

しかしながら、バンドパスフィルタは、検出対象の信号と周波数帯が重複するノイズを除去することができない。また、検出対象の信号の到来方向により強い利得を持たせる場合、検出対象の信号の到来方向と不要な信号の到来方向の区別ができないときに対応することができない。また、特許文献１に記載の方法は、不要信号の発信源である移動局の移動前後でビーム利得変化量等が当該移動局とセンサアレイとの間の距離によらず一定となるように制御する方法であるため、不要信号や背景雑音（観測雑音）の電力が変化した場合にセンサアレイのウェイトを適正に制御することができないことがある。このように、特許文献１に記載の方法を含む従来の方法では、不要信号を除去することが困難な場合があった。

そこで、本発明は、より確実に不要信号を除去することができる信号処理方法及び信号処理装置を提供することを課題とする。

本発明の信号処理方法は、複数のセンサ素子からなる、指向性を有するセンサアレイにより得られる信号であって、検出対象の信号と不要信号とが混在した信号である受信信号から前記不要信号が除去された信号を得る信号処理方法において、前記検出対象の信号が前記センサアレイに到達する所定のタイミングよりも前に前記センサアレイにより受信された信号である事前信号の到来方向に基づいて前記不要信号の到来方向を推定し、推定された前記不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定し、前記受信信号に前記不要信号除去ウェイトを適用して前記不要信号が除去された信号を得る。

また、本発明の信号処理装置は、指向性を有するセンサアレイにより得られる信号であって、検出対象の信号と不要信号とが混在した信号である受信信号から前記不要信号が除去された信号を得る信号処理装置において、前記検出対象の信号が前記センサアレイに到達する所定のタイミングよりも前に前記センサアレイにより受信された信号である事前信号の到来方向に基づいて前記不要信号の到来方向を推定する推定部と、推定された前記不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定する決定部と、前記受信信号に前記不要信号除去ウェイトを適用して前記不要信号が除去された信号を得る除去部とを備える。

これらの構成によれば、検出対象の信号がセンサアレイに到達する所定のタイミングよりも前からセンサアレイにより受信されている事前信号に関して、この信号に検出対象の信号は含まれていないとして扱う。すなわち、事前信号は全て不要信号であるとする。この事前信号の到来方向に基づいて不要信号の到来方向を推定することで、容易に不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定することができ、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号が除去された信号を得ることができる。このように、これらの構成によれば、より確実に不要信号を除去することができる。

また、前記事前信号の到来方向を基準とした到来方向の候補を複数設定し、複数の前記候補のうち一つの候補に対応する到来方向に対してヌルを向けるウェイトを設定した場合に得られる信号の出力を複数の前記候補の各々について特定し、前記出力の大小関係に基づいて、前記不要信号の到来方向を推定するのが好ましい。

この構成によれば、事前信号に基づいて一度推定された不要信号の到来方向を手掛かりとして、当該推定タイミング以降にセンサアレイにより受信される不要信号の到来方向を推定することができる。すなわち、当該推定タイミング以降に受信信号に検出対象の信号が混在したとしても、事前信号の到来方向を基準として不要信号の到来方向を推定することができる。よって、このように推定された不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定し、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号が除去された信号を得ることで、検出対象の信号が混在する受信信号から不要信号を除去することができる。

また、複数の前記到来方向の候補のうち前記出力が最小になる場合のウェイトに対応する到来方向の候補を前記不要信号の到来方向とし、このウェイトを前記不要信号除去ウェイトとして決定するのが好ましい。

この構成によれば、信号の出力が最小になる場合のウェイトに対応する到来方向の候補が不要信号の到来方向としてより尤もらしいと推定される。このため、係る到来方向の候補を不要信号の到来方向とし、当該到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを用いることで、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号が除去された信号を得ることができる。

また、前記不要信号の前記到来方向を示す方向ベクトルは、前記不要信号の周波数に関する情報を含むのが好ましい。

この構成によれば、不要信号除去ウェイトにより不要信号の到来方向と周波数又は周波数帯とを指定して不要信号を受信信号から除去することができる。

本発明によれば、より確実に不要信号を除去することができる。

図１は、本に係る実施例に係る信号処理方法を実行する信号処理装置と、センサアレイ及びセンサアレイが受信する信号との関係を示す模式図である。 図２は、信号処理装置の主要構成の一例を示すブロック図である。 図３は、時間の推移に伴う要請信号の発信タイミング、センサアレイによる信号の受信開始タイミング及び検出対象の信号の受信タイミングの一例を示す図である。 図４は、不要信号除去ウェイトが適用されたセンサアレイの指向性の一例を示す図である。 図５は、受信信号の一例を示す図である。 図６は、検出対象の信号の受信に係る処理の流れの一例を概略的に示すフローチャートである。 図７は、事前信号の到来方向に対応する角度を基準として設定された到来方向の複数の候補に対応する角度の一例を示す図である。 図８は、不要信号の周波数帯の下限及び上限を示す図である。 図９は、不要信号の到来方向の推定に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明に係る実施例に係る信号処理方法を実行する信号処理装置１と、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍからなるセンサアレイ２及びそのセンサアレイ２が受信する信号との関係を示す模式図である。信号処理装置１は、指向性を有するセンサアレイ（例えばＭ個のセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍ）により受信される信号を処理する。具体的には、例えば図１に示すように、信号処理装置１は、複数のセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍからなるセンサアレイ２と接続される。センサアレイ２は、例えばアレイアンテナとして機能する。センサアレイ２と信号処理装置１とは、例えばＡ／Ｄ変換器３を介して接続される。Ａ／Ｄ変換器３は、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍにより得られる信号（アナログ信号ｘ（ｔ））をデジタル信号ｘ（ｋ）に変換する。以下、本実施例では、このデジタル信号を「受信信号」とする。すなわち、受信信号は、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍにより得られる信号である。このデジタル信号ｘ（ｋ）には、検出対象の信号Ｓｉｇのベースバンド信号と、不要信号Ｎｏｉがデジタル化された信号とが混在する。検出対象の信号Ｓｉｇのベースバンド信号は、検出対象の信号Ｓｉｇの搬送波（アナログ信号）から復元された、この検出対象の信号Ｓｉｇが搬送波に変換される前の信号（デジタル信号）である。

センサアレイ２は、そのセンサアレイを構成するものに応じた信号を受信する。具体的には、例えばアレイアンテナを構成する複数のセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍは、所定の帯域（可聴域）の電波を受信する。図１に示すように、センサアレイ２により受信される電波には、受信することが意図された信号（検出対象の信号Ｓｉｇ）と、意図に反して受信されるノイズとしての信号（不要信号Ｎｏｉ）とが混在している。図１では、検出対象の信号Ｓｉｇの発信源Ｐ１及び不要信号Ｎｏｉの発信源Ｐ２がそれぞれ一つであるが、一例であってこれに限られるものでなく、一方又は両方が二つ以上であり得る。本実施例では、検出対象の信号Ｓｉｇの発信源Ｐ１は、信号処理装置１からの要請信号に応じて検出対象の信号Ｓｉｇの搬送波を出力する装置である。不要信号Ｎｏｉの発信源Ｐ２は、例えば信号処理装置１とは無関係のものであって電波等を発生または反射させるものである。図１では、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍに対する検出対象の信号Ｓｉｇの到来方向をθ_ｄ（ｔ）としている。また、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍに対する不要信号Ｎｏｉの到来方向をθ_ｉ（ｔ）としている。なお、これらの到来方向は、例えばセンサアレイ２等に設けられたセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの角度により定められた基準軸Ｆに対する角度で表される。図１では、θ_ｄ（ｔ），θ_ｉ（ｔ）は２次元的な角度であるが、実際には３次元的角度であっても良い。θ_ｄ（ｔ），θ_ｉ（ｔ）はともに不変でなく、時間（ｔ）の経過に伴うセンサアレイ２若しくは各々の信号の発信源又はその両方の移動により変化し得る。時間（ｔ）の単位は、例えばＡ／Ｄ変換機３による信号の変換出力周期又は信号処理装置１の処理周期（動作クロック）のうちいずれか低い方により定められる。これらの周期は任意に決定することができる。すなわち、決定された周期に応じたＡ／Ｄ変換機３及び信号処理装置１を用いることで任意の時間（ｔ）の単位での処理を行うことができる。以下、時間（ｔ）の最小単位に対応する時間を、１サンプリング時間と記載することがある。

信号処理装置１は、センサアレイ２を構成するセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの各々により得られる信号を個別に取り扱うことができる。図１では、Ｍ個のセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍからなるセンサアレイ２により得られる信号（アナログ信号）をｘ_１（ｔ），ｘ_２（ｔ），…，ｘ_Ｍ（ｔ）としている。ここで、Ｍは２以上の整数である。また、本実施例では、これらのアナログ信号がＡ／Ｄ変換器３により変換された後の信号（デジタル信号）をｘ_１（ｋ），ｘ_２（ｋ），…，ｘ_Ｍ（ｋ）としている。ｘ（ｔ）は、ｘ_１（ｔ），ｘ_２（ｔ），…，ｘ_Ｍ（ｔ）を全て含む。ｘ（ｋ）は、ｘ_１（ｋ），ｘ_２（ｋ），…，ｘ_Ｍ（ｋ）を全て含む（他の関数についても同様である）。信号処理装置１は、図１に示すように、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの各々にウェイト（例えば図１に示すウェイトｗ_１ ^＊，ｗ_２ ^＊，…，ｗ_Ｍ ^＊）を設定することができる。ウェイトｗ_１ ^＊，ｗ_２ ^＊，…，ｗ_Ｍ ^＊を設定することで、センサアレイ２の指向性を任意に設定することができる。すなわち、信号処理装置１は、センサアレイ２に指向性を設定することで、センサアレイ２により受信される信号に対して空間的なフィルタリングを施すことができる（図４参照）。具体的には、ウェイトは、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍによる受信信号の振幅及び位相を調節する。受信信号に対してウェイトを適用すると、受信信号の振幅及び位相が調節されることで、ウェイトに対応した角度に対する信号の重み付けが得られる。このように、ウェイトは、センサアレイ２による信号の受信角度の調節要素として機能する。

信号処理装置１は、センサアレイ２により得られる信号に基づいた出力を行う。具体的には、信号処理装置１は、例えば図１に示すように、アレイ出力信号ｙ（ｋ）を出力する。このアレイ出力信号ｙ（ｋ）は、センサアレイ２により得られる信号から不要信号Ｎｏｉが除去された信号である。すなわち、信号処理装置１は、検出対象の信号Ｓｉｇと不要信号Ｎｏｉが混在した信号である受信信号から不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得る機能を有する。

図２は、信号処理装置１の主要構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、信号処理装置１は、入力部１１と、記憶部１２と、演算部１３と、出力部１４と、要請信号発信部１５とを備える。入力部１１は、外部から受信信号が入力されるインタフェースである。具体的には、入力部１１は、例えばＡ／Ｄ変換機３と接続される。入力部１１には、Ａ／Ｄ変換機３によりデジタル信号化されたセンサアレイ２の受信信号が入力される。記憶部１２は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリー等の記憶装置を有し、演算部１３により処理されるソフトウェア・プログラム及びこのソフトウェア・プログラムにより参照されるデータ等を記憶する。図２では、便宜上、これらのソフトウェア・プログラム及びこのソフトウェア・プログラムにより参照されるデータ等をまとめて「プログラムＰｒｏ」と図示している。また、記憶部１２は、演算部１３が処理結果等を一時的に記憶する記憶領域としても機能する。演算部１３は、記憶部１２からソフトウェア・プログラム等を読み出して処理することで、ソフトウェア・プログラムの内容に応じた機能を発揮する。具体的には、演算部１３は、信号要請処理部１３ａ、推定部１３ｂ、決定部１３ｃ及び除去部１３ｄ等として機能する。信号要請処理部１３ａは、検出対象の信号Ｓｉｇの送信原Ｐ１に対して検出対象の信号Ｓｉｇの送信を要請するための処理を行う。具体的には、信号要請処理部１３ａは、検出対象の信号Ｓｉｇの送信を要請することを示す要請信号を要請信号発信部１５から発信させる。推定部１３ｂは、検出対象の信号Ｓｉｇがセンサアレイ２に到達する所定のタイミングよりも前にセンサアレイ２により受信された信号である事前信号の到来方向に基づいて不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定する。決定部１３ｃは、推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定する。除去部１３ｄは、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得る。出力部１４は、演算部１３による処理後の信号、すなわち、受信信号から不要信号Ｎｏｉが除去された信号を出力するインタフェースである。具体的には、出力部１４は、例えばアレイ出力信号ｙ（ｋ）を出力する。要請信号発信部１５は、要請信号を発信する。具体的には、要請信号発信部１５は、例えば発信用のアンテナであり、信号要請処理部１３ａによる処理に応じて要請信号を発信する。

次に、センサアレイ２による信号の受信開始タイミングと検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳとの関係について説明する。図３は、時間の推移に伴う要請信号の発信タイミングＴ１、センサアレイ２による信号の受信開始タイミングＴ２及び検出対象の信号Ｓｉｇの受信タイミングＴ３の一例を示す図である。図４は、不要信号除去ウェイトが適用されたセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの指向性の一例を示す図である。図４では、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍが受信可能な角度の範囲（横軸）における感度の高低（縦軸）を以てセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの指向性を示している。図５は、受信信号の一例を示す図である。図５における処理前信号Ｂｅｆは、不要信号除去ウェイトが適用されていない場合の受信信号の一例である。処理後信号Ａｆｔは、不要信号除去ウェイトが適用された場合の受信信号の一例である。図６は、検出対象の信号Ｓｉｇの受信に係る処理の流れの一例を概略的に示すフローチャートである。

本実施例では、信号処理装置１から発信された要請信号を検出対象の信号Ｓｉｇの発信源Ｐ１が受信した後に、当該発信源Ｐ１が検出対象の信号Ｓｉｇを発信する。センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍは、当該検出対象の信号Ｓｉｇを含む受信信号を受信する。このため、図３に示すように、信号処理装置１による要請信号の発信タイミングＴ１から検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳまでに時間の経過が生じる。言い換えれば、要請信号の発信タイミングＴ１から検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳまでに、検出対象の信号Ｓｉｇがセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍにより受信されることがない時間がある。ここで、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳの開始タイミングＴ３が、検出対象の信号Ｓｉｇがセンサアレイ２（センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍのうち、少なくともいずれか一つ以上のセンサ素子）に到達する所定のタイミングとなる。よって、図３に示すように、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍは、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳよりも前のタイミングＴ２から受信を開始することで、当該時間内において検出対象の信号Ｓｉｇを含まない不要信号Ｎｏｉのみを受信することができる。検出対象の信号Ｓｉｇと不要信号Ｎｏｉとが混在した信号のみを用いて検出対象の信号Ｓｉｇと不要信号Ｎｏｉとを区別して各々の到来方向を個別に推定することは困難であるが、不要信号Ｎｏｉのみからなる信号の到来方向を推定することは容易である。すなわち、不要信号Ｎｏｉのみを受信することで、当該不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定することができる。そして、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳまでに、不要信号Ｎｏｉの到来方向に対する感度を最低にし、他の方向に対する感度を相対的に高くするようにすることで、図５の処理後信号Ａｆｔが示すように、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳにおいて当該不要信号Ｎｏｉを良好に除去することができる。

具体的には、まず、信号要請処理部１３ａが要請信号を発信させる（ステップＳ１）。次に、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳよりも前のタイミング（例えばタイミングＴ２）に得られた受信信号、すなわち、事前信号に基づいて、推定部１３ｂが、不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定する（ステップＳ２）。次に、決定部１３ｃが、推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定する（ステップＳ３）。そして、除去部１３ｄが、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳにおける受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得る（ステップＳ４）。ここで、「不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイト」とは、「不要信号Ｎｏｉの到来方向に対する感度を最低の感度にし、他のベクトルに対する感度を当該最低の感度よりも高い感度にするウェイト」をさす。仮に、不要信号除去ウェイトが適用されなかった場合、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳ前から当該受信時間帯の開始タイミングＴ３後まで不要信号Ｎｏｉが混在し続ける。このため、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯における信号レベルと当該受信タイミングの前後の信号レベルとに特段の差がない処理前信号Ｂｅｆが得られることになり、検出対象の信号Ｓｉｇの抽出が困難になる。一方、不要信号除去ウェイトを適用することで、不要信号Ｎｏｉが除去される。このため、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳにおける信号レベルと当該受信時間帯の開始タイミングＴ３の前後の信号レベルとに顕著な差が生じる処理後信号Ａｆｔが得られることになり、より容易に検出対象の信号Ｓｉｇを得られる。このように、信号処理装置１は、受信信号から不要信号Ｎｏｉを除去することができる。

なお、上記の工程で不要信号Ｎｏｉを除去するために検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳを厳密に特定する必要はない。例えば、要請信号の発信と同時にセンサアレイ２による信号の受信を開始するようにすることで、上記の工程を実施することができる。また、実験等により要請信号の発信と検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳとの間の時間を求め、要請信号の発信から当該時間が経過するより前にセンサアレイ２による信号の受信を開始するようにすることで、上記の工程を実施することができる。また、例えば検出対象の信号Ｓｉｇの発信源Ｐ１から検出対象の信号Ｓｉｇが発信されるタイミングがあらかじめ判明している場合等、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳをある程度以上定めることができる場合、要請信号の発信工程を省略することができる。この場合、定められた検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳよりも前のタイミングからセンサアレイ２による信号の受信を開始するようにすることで、不要信号Ｎｏｉの到来方向の推定、不要信号除去ウェイトの決定及び適用の各工程を行うことができることから、受信信号から不要信号Ｎｏｉを除去することができる。

図１に示す不要信号Ｎｏｉの到来方向θ_ｉ（ｔ）のうちある時点の到来方向（θ_ｉとする）に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトとして機能するウェイトをウェイトｗ_ｉとすると、当該時点の受信信号（デジタル信号ｘ（ｋ））に対してウェイトｗ_ｉを適用したアレイ出力信号ｙ（ｋ）は、以下の式（１）のように表すことができる。式（１）におけるＨは、行列・ベクトルのエルミート転置（複素共役と転置の両方を行う演算子）を示す。

以下、信号処理装置１による処理について、式（２）〜式（１７）を用いて説明する。デジタル信号ｘ（ｋ）は、以下の式（２）のように表すことができる。式（２）におけるａ（θ）は、検出対象の信号Ｓｉｇ又は不要信号Ｎｏｉの到来方向に対応する位相変化量を示す。θ_ｌは、ｌ番目の発信原からの信号の到来方向を示す。ｓ_ｌ（ｋ）は、ｌ番目の発信原の信号波形を示す。ｎ（ｋ）は、加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Additive White Gaussian Noise）を示す。加法性白色ガウス雑音とは、時間的・空間的に白色なガウス雑音である。また、Ｌは発信源の数を示す。また、Ｍはセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの数を示す。すなわち、Ｍは、センサアレイ２のチャネル数を示す。

式（２）により表されるデジタル信号ｘ（ｋ）は、複数の発信源の各々から到来した信号の集合でありうる。式（２）により表されるデジタル信号ｘ（ｋ）を構成する全ての信号の到来方向に対してヌルを向けるウェイトは、以下の式（３）に示す制約付き最適化問題を解くことにより求めることができる。式（３）に示す制約付き最適化問題は、ラグランジュの未定乗数法（method of Lagrange multiplier）を用いることにより、最適解を陽に解くことができ、その解は式（４）〜式（６）のように表すことができる。ここで、式（５）のＩは単位行列を示す。σに上付き文字として「２」が付され、下付き文字として「ｎ」が付された関数は、雑音電力を示す。Ｓは、波源相関行列を示す。波源相関行列とは、対角要素が各発信源の信号電力となる対角行列である。式（４）により求められるウェイトｗが、式（２）により表されるデジタル信号ｘ（ｋ）を構成する全ての信号の到来方向に対してヌルを向けるウェイトになる。式（４）で用いられているＲ_ｘが式（５）により求められ、式（５）で用いられているＡが式（６）により求められる。

式（２）に基づいた各式により求められるウェイトは、仮にＭ≦Ｌが成立する場合、すなわち、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの数（Ｍ）が発信源の数（Ｌ）以下である場合、相対的に信号電力が小さい信号の到来方向に対してヌルを向けるウェイトを特定することができない場合がある（より信号電力が大きい信号の到来方向に対する処理が優先される）。一方、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの数を、想定され得る発信源の数より十分に多くする（Ｍ＞Ｌ）ことで、受信信号を構成する全ての到来波（不要信号）にヌルを向けることができるようになる。

また、式（４）〜式（６）に基づいて、任意の角度θに対してヌルを向けるウェイトｗ_θは、以下の式（７）のように表すことができる。また、式（７）のＲ_θは、以下の式（８）のように求めることができる。式（８）に示すＲ_θは、受信信号の理論相関行列である。式（７）、式（８）を用いて任意の方向θに対してヌルを向けるウェイトｗ_θを決定することができる。すなわち、式（７）、式（８）を用いて、任意の不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向けるウェイト（ウェイトｗ_θ）を決定することができる。

なお、デジタル信号ｘ（ｋ）の到来方向を推定する方法として、例えばＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）等の到来方向推定手法がある。これらのいずれか又は複数を採用してデジタル信号ｘ（ｋ）の到来方向を推定することができる。このため、事前信号、すなわち、当該事前信号を構成する不要信号Ｎｏｉを上記の式（２）におけるｘ（ｋ）とした場合、上記のような到来方向推定手法により、不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定することができる。推定部１３ｂは、事前信号の到来方向を不要信号Ｎｏｉの到来方向とみなし、上記のような到来方向推定手法を採用した演算により不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定する。

本実施例では、推定部１３ｂは、事前信号の到来方向を基準とした到来方向の候補を複数設定し、複数の候補のうち一つの候補に対応する到来方向に対してヌルを向けるウェイトを設定した場合に得られる信号の出力を複数の候補の各々について特定し、特定された出力の大小関係に基づいて、不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定する。

まず、以下の式（９）、式（１０）のようなシステムモデルが設定される。式（９）におけるθ_ｉ（ｋ）は未知であるとする。一方、θ_ｉ（ｋ−１）は、１サンプリング時間前に推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向であり、既知であるとする。Δ_θ（Ｋ）は、１サンプリング時間前に到来方向θ_ｉ（ｋ−１）が推定されたタイミングと次の周期のタイミング（到来方向θ_ｉ（ｋ）から不要信号Ｎｏｉが到来するタイミング）との間における不要信号Ｎｏｉの到来方向の変化量を示す。このように、式（９）は、推定された「直前の不要信号Ｎｏｉの到来方向」に不要信号Ｎｏｉの到来方向の変化量を加算することで、最新の不要信号Ｎｏｉの到来方向を求めることを示す式である。式（１０）は、式（１）と同様の式である。

不要信号Ｎｏｉの到来方向の変化量は、発信源Ｐ２とセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍとの相対位置関係の変化量に応じる。しかしながら、１サンプリング時間での変化量（Δ_θ（Ｋ））は、経験的に非常に小さい。すなわち、不要信号Ｎｏｉの到来方向θ_ｉ（ｋ）は、１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））に近似する到来方向になると推定される。そこで、１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））を基準として、これに近似する到来方向の候補を複数設定し、この複数の候補に基づいて不要信号Ｎｏｉの到来方向θ_ｉ（ｋ）を推定することができる。言い換えれば、事前信号を用いて推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向を１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））とすることで、事前信号の受信タイミング以降の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ））を推定することができる。また、このように推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ））を１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））として、さらにそれ以降の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ））を推定することができる。このようにして推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ））にヌルを向けるウェイトｗ_ｉを設定することで、式（１０）を用いて不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得ることができる。

図７は、事前信号の到来方向に対応する角度を基準として設定された到来方向の複数の候補に対応する角度の一例を示す図である。推定部１３ｂは、推定された１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））を基準として、複数の到来方向の候補を設定する。図７に示す例の場合、５つの到来方向の候補θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５が設定されている。候補θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５は、それぞれ基準軸Ｆに対する角度が異なる。候補θ_３は、推定された１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））と同一である。候補θ_１は、候補θ_３と比して基準軸Ｆに対する角度が所定の一方側（例えばプラス側）に所定角度だけ傾いている方向である。候補θ_５は、候補θ_３と比して基準軸Ｆに対する角度が他方側（例えばマイナス側）に所定角度だけ傾いている方向である。候補θ_２，θ_４はそれぞれ、候補θ_１，θ_５に比して候補θ_３に対する傾きが半分である方向である。すなわち、５つの到来方向の候補θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５は、候補が設定される角度の範囲Ｚにおいて、隣接する候補に対する角度の差が等しい候補である。図７に示す例では、５つの到来方向の候補θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５が示されているが、これは候補の数の一例であってこれに限られるものでない。推定部１３ｂは、任意の数の候補を設定することができる。

上記のような到来方向の複数の候補の各々を粒子とみなし、粒子の数をＰで表した場合、Ｐ個だけ設定された粒子のうち第ｐ番目の粒子に対応する到来方向（角度）を示す状態方程式は、以下の式（１１）のように表すことができる。また、第ｐ番目の粒子によるアレイ出力を算出するための出力方程式は、以下の式（１２）のように表すことができる。式（１２）におけるウェイトｗ_ｐは、式（７）及び式（８）において、以下の式（１３）のように到来方向（θ）を定義したものである。なお、式（１１）においてΔに上付き文字として「（ｐ）」が付され、下付き文字として「ｋ」が付された関数（以下、変化量関数とする）は、１サンプリング時間前に到来方向θ_ｉ（ｋ−１）が推定されたタイミングと次の周期のタイミング（到来方向θ_ｉ（ｋ）から不要信号Ｎｏｉが到来するタイミング）との間における不要信号Ｎｏｉの到来方向の変化量の候補として機能する関数である。変化量関数には、任意の値（例えばランダム値）を与えることができる。具体的には、変化量関数には、例えば図７における１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））に対する各候補の角度の差に対応する値が設定される。式（１１）〜式（１３）を用いて、推定部１３ｂは複数の候補（例えばＰ個の粒子）を設定するサンプリング処理を行う。

式（１２）を用いてＰ個の粒子の各々のアレイ出力を算出することで、各粒子のアレイ出力の大小関係を特定することができる。式（１２）を用いて算出されるサンプリング処理で設定されたＰ個の粒子の各々のアレイ出力のうち、より出力が小さいアレイ出力が尤もらしいアレイ出力となる。なぜなら、不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向けるウェイトが設定されたアレイ出力は、不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向けていないアレイ出力よりも出力が小さくなるからである（図５参照）。このため、式（１２）におけるウェイトｗ_ｐが不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向けるウェイトであるならば、出力がより小さくなる。よって、本実施例では、より出力が小さいアレイ出力を、不要信号Ｎｏｉの到来方向により近い方向に対してヌルが向いていると推定される場合のアレイ出力（尤もらしいアレイ出力）として扱う。より具体的には、推定部１３ｂは、設定されたＰ個の粒子の各々に対する重みを以下の式（１４）のように設定する。式（１４）においてｙに上付き文字として「（ｐ）」が付され、下付き文字として「ｋ」が付された関数は、式（１２）を用いて算出される各粒子のアレイ出力である。式（１４）においてπに上付き文字として「（ｐ）」が付され、下付き文字として「ｋ」が付された関数を各粒子の重みとすると、係る重みが取り得る値の範囲は、式（１５）に示すように、０以上１以下である。式（１４）を解くことで求められる重みの値が大きい（１に近い）ほど、この重みの値が算出されたアレイ出力が、不要信号Ｎｏｉの到来方向に対応する粒子のアレイ出力として尤もらしいアレイ出力になる。推定部１３ｂは、以下の式（１６）を用いて、Ｐ個の粒子を再設定するリサンプリング処理を行う。例えば、図７に示す場合、Ｐ＝５である。ここで、候補θ_１の重みの値が０．８であり、候補θ_２の重みの値が０．２であり、他の候補θ_３，θ_４，θ_５の重みの値が０であった場合、推定部１３ｂは、リサンプリング処理により、候補θ_１を４個（０．８×５）、候補θ_２を１個（０．２×５）再設定し、他の候補θ_３，θ_４，θ_５を全て棄却する。推定部１３ｂは、以下の式（１７）を用いて、リサンプリング処理により再設定されたＰ個の粒子の算術平均を算出することにより、不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ））を決定する。推定部１３ｂは、この決定された不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ））を、１サンプリング時間前の不要信号Ｎｏｉの到来方向（θ_ｉ（ｋ−１））を基準として推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向とする。不要信号Ｎｏｉの発信源Ｐ２が複数存する場合、推定部１３ｂは、各発信源Ｐ２の各々の事前信号の到来方向について個別に式（９）〜式（１７）を用いた不要信号Ｎｏｉの到来方向の推定を行う。

上記の式（１１）〜式（１６）を用いた手順の呼称は、「Sampling Importance Resampling」である。係る手順は、推定された不要信号Ｎｏｉの発信源Ｐ２の各々に対応する到来方向に対して個別に行われる。なお、不要信号Ｎｏｉの到来方向が１つである場合、到来方向の推定対称の状態が１〜２次元になるため、当該到来方向が複数である場合に比して、粒子数（Ｐ）はより少なくて済む。また、上記の式（９）、式（１０）及び式（１１）〜式（１７）を用いた手法は粒子フィルタに基づいた手法である。ただし、既知の粒子フィルタは、アレイ出力信号ｙ（ｋ）が既知である（推定によらず計測可能である）ことが前提である。既知の粒子フィルタは、現在時刻（ｋ）における推定値の候補を粒子として設定し、それぞれの候補を出力方程式に代入して推定値を算出することで、既知の計測値（計測されたアレイ出力信号ｙ（ｋ））をあえて推定する。そして、計測値と推定値との誤差を求め、誤差が小さい推定値に対応する候補を尤もらしい候補とする。しかしながら、本実施例の場合、不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定しなければならないことから、推定前のアレイ出力信号ｙ（ｋ）は未知である。言い換えれば、本実施例において、不要信号Ｎｏｉの到来方向の推定前の計測値は存在しない。そこで、計測値と推定値との誤差でなく、各候補のアレイ出力の絶対値がより小さくなるような候補ほどより尤もらしい候補であるとみなす。候補として設定された到来方向が真に不要信号Ｎｏｉが到来している方向に近いほど的確に不要信号Ｎｏｉが除去されたアレイ出力になることから、その候補のアレイ出力はより小さくなるためである。本実施例のように、到来方向に基づいて候補（粒子）を設定することで、既知の粒子フィルタに比してより少ない粒子数でも十分な精度が得られる。

なお、上記のリサンプリング処理に代えて、複数の候補のうち出力が最小になる場合のウェイトに対応する到来方向の候補を不要信号Ｎｏｉの到来方向とし、このウェイトを不要信号除去ウェイトとして決定するようにしてもよい。例えば、サンプリング処理において重みが最大である候補に対応する到来方向を不要信号Ｎｏｉの到来方向とし、この到来方向に対してヌルを向けるウェイトを不要信号除去ウェイトとして決定するようにしてもよい。

上記では、不要信号Ｎｏｉの方向ベクトルが不要信号Ｎｏｉの到来方向を示す場合について説明したが、これまで説明した仕組みを、広帯域不要信号に拡張することもできる。以下、不要信号Ｎｏｉの方向ベクトルが、不要信号Ｎｏｉの到来方向と、不要信号Ｎｏｉの周波数に関する情報とを示す場合において用いられる仕組みについて説明する。

これまでの式で用いられた、方向ベクトル（到来方向）を示す関数（ａ（θ））を、不要信号Ｎｏｉの到来方向を示す角度（θ）と不要信号Ｎｏｉの周波数（ｆ）の両方を明確に示す関数（ａ（θ，ｆ））に置換する。これにより、不要信号の前記到来方向を示す方向ベクトルは、不要信号の周波数に関する情報を含む。ここで、センサアレイ２におけるセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの配置が直線状であり、直線状に存するセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍ同士の間隔が等間隔（ｄ）である場合の方向ベクトルは、以下の式（１８）のように表すことができる。式（１８）におけるｊは、虚数単位を示す。式（１８）におけるｃは、信号（媒体）の速度である。例えば、センサアレイ２により受信される信号が電波である場合、ｃは光速（約３．０×１０^８ｍ／ｓ）に等しい。なお、式（１８）では、センサアレイ２を構成する全てのセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍが直線状である場合を考慮しているが、これは一例であってこれに限られるものでない。式（１８）は、センサアレイ２を構成する一部のセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍであって、２以上のセンサ素子に対して適用可能である。当該一部のセンサ素子の数をＱとした場合、式（１８）のＭはＱに置換される。なお、式（１８）は、信号の発信源（例えば発信源Ｐ１，Ｐ２等）からセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの各々への信号の到来方向及び到来タイミングが厳密には個別に異なることに基づいて設定されている。これは、センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍが直線状（又は面状）等の配置で設けられることにより、センサアレイ２を構成するセンサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍの各々が設けられる位置がそれぞれ異なることによる。

図８は、不要信号Ｎｏｉの周波数帯の下限及び上限を示す図である。周波数が変われば指向性パターンも変化する。そこで、式（４）、式（５）、式（６）を以下の式（１９）、式（２０）、式（２１）のように拡張することで、不要信号Ｎｏｉの到来方向に加えて、不要信号Ｎｏｉの周波数帯に対してより確実にヌルを向けるウェイト（ウェイトｗ_θ）を設定することができる。式（２１）におけるＢ_Ｌ，Ｂ_Ｕはそれぞれ、不要信号Ｎｏｉの周波数帯の下限と上限に対応する。

決定部１３ｃは、推定部１３ｂにより推定された不要信号Ｎｏｉの方向ベクトルをａ（θ）として式（８）にあてはめて式（７）を解くことにより、推定された周波数（ｆ）の不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイト（ウェイトｗ_ｉ）を決定することができる。また、不要信号Ｎｏｉの発信源（図１に示す発信源Ｐ２）が複数ある場合等、不要信号Ｎｏｉの到来方向が複数である場合、決定部１３ｃは、上記の式（６）を用いて、複数の方向ベクトルに対応するＡを設定し、式（５）及び式（４）を用いてウェイトｗを算出することで、全ての不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向けるウェイト（ウェイトｗ）を決定することができる。また、決定部１３ｃは、上記の式（１９）〜式（２１）を用いてウェイトｗ_θを算出することで、不要信号Ｎｏｉの到来方向に加えて、不要信号Ｎｏｉの周波数帯に対してより確実にヌルを向けるウェイト（ウェイトｗ_θ）を決定することができる。

除去部１３ｄは、受信信号（デジタル信号ｘ（ｋ））に不要信号除去ウェイト（ウェイトｗ_ｉ）を適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号（アレイ出力信号ｙ（ｋ））を得る。

図９は、不要信号Ｎｏｉの到来方向θ_ｉの推定に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９を参照した説明では、検出対象の信号Ｓｉｇの受信時間帯ＴＳよりも前のタイミングＴ２からセンサアレイ２による信号の受信が開始されているものとする。まず、推定部１３ｂは入力部１１から入力された最初の受信信号を受信信号ｘとし、この受信信号ｘを全て不要信号Ｎｏｉであるとみなす（ステップＳ１１）。ステップＳ１１における受信信号ｘは、デジタル信号ｘ（ｋ）の形式で表した場合、ｋ＝１であると考えることができる。推定部１３ｂは、ステップＳ１１の処理における最初の受信信号ｘの到来方向θ_ｉを推定する（ステップＳ１２）。決定部１３ｃは、推定された到来方向θ_ｉに対してヌルを向ける不要信号除去ウェイト（ウェイトｗ_ｉ）を決定する（ステップＳ１３）。除去部１３ｄは、受信信号ｘに不要信号除去ウェイト（ウェイトｗ_ｉ）を適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号（アレイ出力信号ｙ）を得る（ステップＳ１４）。

推定部１３ｂは、ステップＳ１４の処理における受信信号ｘの次の周期の受信信号を受信信号ｘとする（ステップＳ１５）。ステップＳ１５における受信信号ｘは、デジタル信号ｘ（ｋ）の形式で表した場合、ｋ≧２であると考えることができる。推定部１３ｂは、ステップＳ１２で推定された到来方向θ_ｉを基準とした到来方向の複数の候補θ_ｐ（図７参照）を設定する（ステップＳ１６）。推定部１３ｂは、ステップＳ１６の処理で設定された複数の候補θ_ｐのいずれか一つが不要信号Ｎｏｉの到来方向であるとしてヌルを向けた場合のアレイ出力信号（ｙ_ｐ）を複数の候補θ_ｐの各々に対して個別に算出する（ステップＳ１７）。推定部１３ｂは、ステップＳ１７の処理で算出されたアレイ出力信号（ｙ_ｐ）の大小関係に基づいて、不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定し、推定された到来方向を到来方向θ_ｉとする（ステップＳ１８）。

ステップＳ１３〜ステップＳ１８の処理は、受信信号の入力が継続している限り繰り返される（ステップＳ１９；Ｎｏ）。受信信号の入力が終了すると（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、演算部１３は、処理を終了する。信号処理装置１による不要信号Ｎｏｉの除去の終了タイミングは、任意に定められるものである。例えば検出対象の信号Ｓｉｇを所定回数得ることができた場合に終了するようにしてもよい。

図９に示すフローチャートは、一つの発信源Ｐ２からの不要信号Ｎｏｉの到来方向θ_ｉの推定に関する処理の流れの一例を示すものであり、発信源Ｐ２が複数である場合、ステップＳ１２〜ステップＳ１９の処理が発信源Ｐ２の数に応じて並行処理（又は１サンプリング時間内の逐次処理）で行われる。

以上のように、本実施例によれば、検出対象の信号Ｓｉｇがセンサアレイ２に到達する所定のタイミングよりも前からセンサアレイ２により受信されている事前信号に関して、この信号に検出対象の信号Ｓｉｇは含まれていないとして扱う。すなわち、事前信号は全て不要信号Ｎｏｉであるとする。この事前信号の到来方向に基づいて不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定することで、容易に不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定することができ、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得ることができる。このように、本実施例によれば、より確実に不要信号Ｎｏｉを除去することができる。

また、事前信号に基づいて一度推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向を手掛かりとして、当該推定タイミング以降にセンサアレイ２により受信される不要信号Ｎｏｉの到来方向 を推定することができる。すなわち、当該推定タイミング以降に受信信号に検出対象の信号Ｓｉｇが混在したとしても、事前信号の到来方向を基準として不要信号Ｎｏｉの到来方向を推定することができる。よって、このように推定された不要信号Ｎｏｉの到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定し、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得ることで、検出対象の信号Ｓｉｇが混在する受信信号から不要信号Ｎｏｉを除去することができる。

また、信号の出力が最小になる場合のウェイトに対応する到来方向の候補が不要信号Ｎｏｉの到来方向としてより尤もらしいと推定される。このため、係る到来方向の候補を不要信号Ｎｏｉの到来方向とし、当該到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを用いることで、受信信号に不要信号除去ウェイトを適用して不要信号Ｎｏｉが除去された信号を得ることができる。

また、推定された到来方向からの不要信号Ｎｏｉを受信信号から除去することができる。また、不要信号除去ウェイトにより不要信号Ｎｏｉの到来方向と周波数又は周波数帯とを指定して不要信号Ｎｏｉを受信信号から除去することができる。

上記の実施例はあくまで一例であり、その具体的内容について適宜変更可能である。例えば、上記の実施例では、ソフトウェア・プログラムを利用した処理により信号要請処理部１３ａ、推定部１３ｂ、決定部１３ｃ及び除去部１３ｄ等の機能を実現しているが、これらの機能の一部又は全部を専用のハードウェアによって実現してもよい。

センサ素子Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍが構成するものは、アレイアンテナに限られない。例えば、ハイドロフォンアレイ、マイクロフォンアレイ等であってもよい。センサアレイは、そのセンサアレイを構成するセンサ素子に応じた信号を受信する。

なお、上記の実施例では、受信信号がデジタル信号であるが、アナログ信号でもよい。例えば、信号処理装置がＡ／Ｄ変換機３に対応する機能を備えていてもよい。また、アナログ信号を直接処理することができるハードウェアを信号処理装置に設けて、本発明による信号処理方法を実施するようにしてもよい。

１ 信号処理装置
１１ 入力部
１２ 記憶部
１３ 演算部
１４ 出力部
１３ｂ 推定部
１３ｃ 決定部
１３ｄ 除去部
Ａ_１，Ａ_２，…，Ａ_Ｍ センサ素子
２ センサアレイ

Claims (5)

1. 複数のセンサ素子からなる、指向性を有するセンサアレイにより得られる信号であって、検出対象の信号と不要信号とが混在した信号である受信信号から前記不要信号が除去された信号を得る信号処理方法において、
   前記検出対象の信号が前記センサアレイに到達する所定のタイミングよりも前に前記センサアレイにより受信された信号である事前信号の到来方向に基づいて前記不要信号の到来方向を推定し、
   推定された前記不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定し、
   前記受信信号に前記不要信号除去ウェイトを適用して前記不要信号が除去された信号を得る
   信号処理方法。
2. 前記事前信号の到来方向を基準とした到来方向の候補を複数設定し、
   複数の前記候補のうち一つの候補に対応する到来方向に対してヌルを向けるウェイトを設定した場合に得られる信号の出力を複数の前記候補の各々について特定し、
   前記出力の大小関係に基づいて、前記不要信号の到来方向を推定する
   請求項１に記載の信号処理方法。
3. 複数の前記到来方向の候補のうち前記出力が最小になる場合のウェイトに対応する到来方向の候補を前記不要信号の到来方向とし、このウェイトを前記不要信号除去ウェイトとして決定する
   請求項２に記載の信号処理方法。
4. 前記不要信号の前記到来方向を示す方向ベクトルは、前記不要信号の周波数に関する情報を含む
   請求項１から３に記載の信号処理方法。
5. 指向性を有するセンサアレイにより得られる信号であって、検出対象の信号と不要信号とが混在した信号である受信信号から前記不要信号が除去された信号を得る信号処理装置において、
   前記検出対象の信号が前記センサアレイに到達する所定のタイミングよりも前に前記センサアレイにより受信された信号である事前信号の到来方向に基づいて前記不要信号の到来方向を推定する推定部と、
   推定された前記不要信号の到来方向に対してヌルを向ける不要信号除去ウェイトを決定する決定部と、
   前記受信信号に前記不要信号除去ウェイトを適用して前記不要信号が除去された信号を得る除去部と
   を備える信号処理装置。

Images