JP3001092B2 - 適応アレイの制御方法および適応アレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のセンサを用
いて、信号を空間選択的に受信する適応アレイに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】音声信号取得の分野や、ソーナー、無線
通信などの分野において、複数の信号源の中から特定の
信号のみを受信するために、適応アレイ技術の応用とし
て、適応マイクロホンアレイによる音声強調装置や適応
アンテナアレイによる無線送受信装置などが知られてい
る。

【０００３】センサとしては、マイクロホン、超音波セ
ンサや、ソーナー受音器、アンテナなどを用いることが
できる。ここでは、センサとしてマイクロホンを用いた
場合について説明する。説明を簡単にするため、マイク
ロホンが線分上に等間隔に配置されている場合を考え
る。また、目標音源はマイクロホンが配置されている線
分から十分に離れており、目標音源はその線分に対して
ほぼ直交している方向に存在する状況を考える。

【０００４】マイクロホンアレイは、複数のマイクロホ
ンにおいて収音した信号をフィルタリングした後、加算
することにより空間フィルタを形成する。この空間フィ
ルタにより、周囲雑音を減衰させ、事前に規定した方向
から到来した信号、すなわち目標信号のみを受信する。
適応マイクロホンアレイは、空間フィルタ特性を適応的
に変化させるマイクロホンアレイである。適応マイクロ
ホンアレイの構成としては、文献、「一般化サイドロー
ブキャンセラ」（アイイーイーイー，トランザクション
ズ オン アンテナズ アンド プロパゲーション（Ｉ
ＥＥＥ、Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎ
ｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ），第３０巻
１号，１９８２年，２７〜３４ペ ージ：以下「文献
１」とする），（アイイーイーイー，トランザクション
ズ オン アンテナズ アンド プロパゲーション（Ｉ
ＥＥＥ、Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎ
ｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ），第４０巻
９号，１９９２年，１０９３〜１０９６ページ：以下
「文献２」とする）に示される構成，電子情報通信学会
論文誌Ａ，第７９巻９号，１９９６年，１５１６〜１５
２４ページ：（以下「文献３」とする）に示される構
成，「フロストビームフォーマ」（アイイーイーイー，
プロシーディングス オブ アイイーイーイー（ＩＥＥ
Ｅ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ），第６
０巻８号，１９７２年，９２６〜９３５ページ：以下
「文献４」とする），（アイイーイーイー，プロシーデ
ィングス オブ インターナショナル コンファレンス
オン アコースティクス スピーチ アンド シグナル
プロセッシング ９４（ＩＥＥＥ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ
ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ９
４），１９９４年，ＩＶ−２６９〜２７２ページ：以下
「文献５」とする）に示される構成，（アイイーイーイ
ー，プロシーディングス オブ インターナショナル
コンファレンス オン アコースティクス スピーチ
アンド シグナル プロセッシング ９７（ＩＥＥＥ，
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃ
ｓ，Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓｉｎｇ ９７），１９９７年，Ｉ−３６７〜３７０
ページ：以下「文献６」とする）に示される構成などが
知られている。

【０００５】ここでは、代表として、文献３の構成につ
いて、図を用いながら、その動作を説明する。図６は、
第１の従来法としての文献３に示された適応アレイの信
号処理部をＭ本のマイクロホンを用いて構成した場合の
ブロック図である。マイクロホン群１ｍ（ｍ＝０, １,
．．．, Ｍ−１）の信号は各々、アナログ信号からデ
ィジタル信号に変換される。これらのディジタル信号群
（以下「マイクロホン信号群と呼ぶ）は、信号処理され
ることによって、目標信号が抽出される。

【０００６】この第１の従来法は、固定ビームフォーマ
２、ブロッキング行列４、多入力キャンセラ３から構成
されている。以下、固定ビームフォーマ２、ブロッキン
グ行列４、多入力キャンセラ３のそれぞれを詳細に説明
する。まず、固定ビームフォーマ２について説明する。
図６において、固定ビームフォーマ２はマイクロホン１
からの信号群を受ける。これらのマイクロホン信号群か
ら、目標信号が強調され、かつ、目標信号以外の信号が
減衰された信号を出力する。

【０００７】固定ビームフォーマとして、マイクロホン
群から受けた信号をそれぞれ遅延して加算するディレイ
アンドサムビームフォーマや、マイクロホン群から受け
た信号をそれぞれフィルタリングして加算するフイルタ
アンドサムビームフォーマを用いることが可能である。
これらの固定ビームフォーマについては、文献、Ｄ．
Ｈ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｄ．Ｅ．Ｄｕｄｇｅｏｎ著「Ａｒ
ｒａｙ ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｐｒｅ
ｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ、ＥｎｇｌｅｗｏｏｄＣｌｉｆｆ
ｓ、１９９３年）の４章（以下、「文献７」と呼ぶ）に
説明されている。 ここでは、ディレイアンドサムビー
ムフォーマを用いて動作を説明する。

【０００８】ディレイアンドサムビームフォーマにおけ
る処理は、下記の式（１）で表される。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、ｋは、時間軸におけるサンプル番
号を、ｒｍは、各マイクロホン信号ｘｍ（ｋ）の遅延サ
ンプル数をそれぞれ示す。ｇ（ｋ）は固定ビームフォー
マ２ の出力信号、ｘｍ（ｋ）はマイクロホンｌｍの出
力信号、ｆｍは固定ビームフォーマにおいて、マイクロ
ホン信号に対応する係数である。ディレイアンドサムビ
ームフォーマは、各マイクロホン信号ｘｍ（ｋ）をｒｍ
サンプル数だけ遅延させた値に係数ｆｍを乗じた信号の
総和を計算して出力する。

【００１１】各遅延サンプル数ｒｍは、各マイクロホン
ｌｍの出力を遅延した信号ｘｍ（ｋ−ｒｍ）において、
目標信号の位相が同じになるように設定する。その結
果、ｘｍ（ｋ−ｒｍ）〔ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ−１〕
が加算された際に、目標信号は強調される。一方、妨害
信号は目標信号以外の方向から到来しており、位相が互
いに大きく異なるため、各マイクロホンの出力を遅延し
た信号ｘｍ（ｋ−ｒｍ）を加算した際に、互いに打ち消
し合い、減衰する。従って、固定ビームフォーマの出力
では、目標信号が強調され、妨害信号が減衰する。

【００１２】続いて、ブロッキング行列４について図を
参照しながら説明する。図６において、ブロッキング行
列４は、マイクロホン群１ｍ（ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ
−１）からの信号群を受け、適応信号処理を用いて、目
標信号を減衰させ、目標信号以外の信号、すなわち、妨
害信号を強調した信号群を多入力キャンセラ３に伝達す
る。適応信号処理における係数更新の量は、ステップサ
イズ入力端子８におけるステップサイズ α（ｋ）によ
って決まる。図６に示した第１の従来法においては、α
（ｋ）は常に１であり、時不変である。

【００１３】次に、ブロッキング行列４の詳細な構成お
よびその動作について、図７を用いて説明する。図７に
おいて、ブロッキング行列４は、固定ビームフォーマ１
０３、遅延器群１０４ｍ（ｍ＝０、１、．．．Ｍ−
１）、適応フィルタ群１０５ｍ（ｍ＝０, １, ．．．,
Ｍ−１）、減算器群１０６ｍ（ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ
−１）、乗算器群４９ｍ（ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ−
１）、乗算器７９から構成されている。

【００１４】ブロッキング行列４の適応フィルタ群１０
５ｍのフィルタ構造として、ＦＩＲ（有限長インパルス
応答）フィルタ、ＩＩＲ（無限長インパルス応答）フィ
ルタや、ラティスフィルタなどを用いることが可能であ
る。ここでは、ＦＩＲフィルタを用いた場合について説
明する。ブロッキング行列４は、マイクロホン群１ｍ
（ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ−１）からの信号群を入力端
子１０１ｍ（ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ−１）を通じて受
け、固定ビームフォーマ１０３と、対応する遅延器群１
０４ｍに伝達する。固定ビームフォーマ１０３は、マイ
クロホン群１ｍからの信号群を受けて、図６における固
定ビームフォーマ２と同様の信号処理によって、目標信
号が強調され、かつ、妨害信号が減衰した信号を出力す
る。固定ビームフォーマ１０３と固定ビームフォーマ２
を共用することも可能である。固定ビームフォーマ１
０３の出力信号は、適応フィルタ群１０５ｍに 共通の
入力信号となる。

【００１５】各遅延器群１０４ｍは、入力端子１０１ｍ
から受けた信号を遅延させて、対応する減算器１０６ｍ
に伝達する。各適応フィルタ１０５ｍは、固定ビームフ
ォーマ１０３の出力信号を受けて、それぞれの適応フィ
ルタ１０５ｍが有するタップ係数を畳み込んだ出力信号
を対応する減算器１０６ｍに伝達する。各減算器１０６
ｍは、対応する遅延器１０４ｍの出力信号から、対応す
る適応フィルタ１０５ｍの出力信号を減算する。減算器
１０６ｍの減算結果は、ブロッキング行列１０４の出力
信号として、出力端子１０２ｍを通じて、図６の多入力
キャンセラ３に伝達されると同時に、タップ係数更新の
ため、対応する乗算器４９ｍに伝達される。各乗算器４
９ｍは、対応する減算器１０６ｍの減算結果と乗算器７
９の出力とを受けて乗算を行ない、乗算した結果をタッ
プ係数更新のために、対応する適応フィルタ１０５ｍへ
伝達する。乗算器７９は、ステップサイズ入力端子８を
通じて受けたステップサイズにステップゲインα０を乗
じて、結果を乗算器群４９ｍに伝達する。遅延器１０４
ｍの遅延サンプル数は、遅延器１０４ｍの出力における
目標信号成分と適応フィルタ１０５ｍの出力における目
標信号成分の位相が一致しうるように設定する。

【００１６】このブロッキング行列における処理は、下
記の式（２）で表される。

【００１７】

【数２】

【００１８】ここで、ｙｍ（ｋ）は減算器群１０６ｍの
出力信号、ｘｍ（ｋ−Ｐ）は遅延器１０４ｍの出 力信
号、Ｐは遅延器４ｍの遅延サンプル数である。 また、
Ｈｍ（ｋ）は適応フィルタ１０５ｍのタップ係数ベクト
ル、｛・｝T は転置、Ｄ（ｋ）は固定ビームフォーマ１
０３の出力信号ｄ（ｋ）を遅延させた複数の信号からな
る信号ベクトルであり、タップ数をN として下記の式
（３）、（４）で定義される。

【００１９】

【数３】

【００２０】

【数４】

【００２１】続いて、適応フィルタ１０５ｍについて説
明する。適応フィルタ１０５ｍとして、タップ係数拘束
適応フィルタやリーク適応フィルタなど、様々な適応フ
ィルタを用いることが可能であるが、ここではリーク適
応フィルタを用いた場合について説明する。適応フィル
タ１０５ｍでは、対応する減算器１０６ｍからの信号に
基づいて、減算器１０６ｍ の出力信号電力が最小化さ
れるようにタップ係数の更新を行なう。

【００２２】以下、適応フィルタ１０５ｍにおける係数
更新について説明する。適応フィルタ１０５ｍにおける
タップ係数更新のための適応アルゴリズムとして、ＮＬ
ＭＳアルゴリズム（「学習同定法」とも呼ばれる）、Ｒ
ＬＳアルゴリズム（「逐次最小自乗法」とも呼ばれ
る）、射影アルゴリズム、勾配法、最小自乗法、ブロッ
ク適応アルゴリズム、直交変換を用いた適応アルゴリズ
ムなどがある。ここでは、適応アルゴリズムとしてＮＬ
ＭＳアルゴリズムを用いた場合について説明する。

【００２３】ＮＬＭＳアルゴリズムを用いたリーク適応
フィルタのタップ係数 Ｈｍ（ｋ）（ｍ＝０, １,
．．．, Ｍ−１）は下記の式（５）、（６）で更新さ
れる。

【００２４】

【数５】

【００２５】

【数６】

【００２６】ここで、‖・‖はユークリッドノルム、α
０はステップゲイン、δはリーク係数である。図６に示
した第１の従来法においてはステップサイズα（ｋ）は
常に１であるので、 ステップゲインα０がそのまま乗
じられる。各適応フィルタ１０５ｍのタップ係数更新に
よって、対応する減算器１０６ｍの出力における信号の
電力が最小化される。適応フィルタ１０５ｍの入力信号
である固定ビームフォーマ１０３の出力信号は主に目標
信号を含むので、各減算器１０６ｍの出力信号電力を最
小化した結果、減算器１０６ｍの出力では、目標信号が
大きく減衰されることになる。

【００２７】続いて、多入力キャンセラ３について図を
参照しながら説明する。図６において、多入力キャンセ
ラ３は、固定ビームフォーマ２の出力信号と、ブロッキ
ング行列４の出力信号群とを受け、適応信号処理によ
り、固定ビームフォーマ２の出力を遅延した信号から、
ブロッキング行列４の出力信号群に相関がある成分を除
去する。 適応信号処理における係数更新の量は、ステ
ップサイズ入力端子９におけるステップサイズ β
（ｋ）によって決まる。第１の従来法においては、β
（ｋ）は常に１であり、時不変である。

【００２８】次に、多入力キャンセラ３の構成およびそ
の動作について、図８を用いて説明する。 多入力キャ
ンセラ３は、適応フィルタ群２０７ｍ（ｍ＝０, １,
．．．, Ｍ−１）と、加算器２０８と、遅延器２１１
と、減算器２０９と、 乗算器２１２と、乗算器２１４
とから構成されている。各適応フィルタ２０７ｍは、ブ
ロッキング行列４から、対応する減算器１０６ｍの出力
信号を入力端子２０１ｍ（ｍ＝０, １, ．．．, Ｍ−
１）を通じて受け、フィルタ係数と畳み込みを行なった
結果を出力信号として加算器２０８に伝達する。

【００２９】この適応フィルタ２０７ｍのフィルタ構造
として、ＦＩＲフィルタ、ＩＩＲフィルタや、ラティス
フィルタなどを用いることが可能である。ここでは、Ｆ
ＩＲフィルタを用いた場合について説明する。加算器２
０８は、適応フィルタ群２０７ｍの全ての出力信号群を
受け、受けた信号の総和を計算し、計算結果を出力信号
として、減算器２０９に伝達する。

【００３０】遅延器２１１は、固定ビームフォーマ２の
出力信号を入力端子２０２を通じて受け、遅延させた
後、減算器２０９に伝達する。減算器２０９は、遅延器
２１１の出力信号から、加算器２０８の出力信号を減算
する。減算器２０９の出力信号が多入力キャンセラ３の
出力、 すなわち、適応アレイ装置全体の出力として、
出力端子１０から出力される。

【００３１】また、減算器２０９の出力信号は、係数更
新のために、乗算器２１２へ伝達される。乗算器２１２
は、減算器２０９から受けた信号に、乗算器２１４から
受けた信号を乗じて、適応フィルタ群２０７ｍ（ｍ＝
０, １, ．．．, Ｍ−１）へと送る。乗算器２１４は、
ステップサイズβ（ｋ）をステップサイズ入力端子９を
通じて受け、ステップゲインβ０を乗じて、乗算器２１
２へと送る。各適応フィルタ２０７ｍは、乗算器２１２
から受けた信号によってタップ係数の更新を行なう。

【００３２】遅延器２１１の遅延サンプル数Ｑは、任意
の方向から到来する信号の位相が、適応フィルタ２０７
ｍの出力と遅延器２１１の出力との間で一致し得るよう
に設定する。例えば、適応フィルタ２０７ｍのタップ数
の４分の１から４分の３程度の時間に設定する。この多
入力キャンセラ３における処理は、下記の式（７）で表
される。

【００３３】

【数７】

【００３４】ここで、ｚ（ｋ）は、減算器２０９の出力
信号、すなわち、適応アレイ全体の出力信号である。ま
た、ｇ（ｋ−Ｑ）は遅延器２１１の出力信号、すなわち
固定ビームフォーマ２の出力信号を遅延した信号であ
る。また、Ｗｍ（ｋ）は適応フィルタ２０７ｍのタップ
係数ベクトルであり、Ｙｍ（ｋ）は、適応フィルタ２０
７ｍの入力信号、すなわち、ブロッキング行列４の出力
信号ｙｍ（ｋ）を遅延させた信号から構成される信号ベ
クトルである。Ｗｍ（ｋ）とＹｍ（ｋ）は、タップ数を
L として、下記の式（８）、（９）のように定義され
る。

【００３５】

【数８】

【００３６】

【数９】

【００３７】各適応フィルタ２０７ｍでは、減算器２０
９の出力信号ｚ（ｋ）の電力が最小化されるように、タ
ップ係数Ｗｍ（ｋ）の更新を行なう。以下、適応フィル
タ群２０７ｍについて説明する。適応フィルタ２０７ｍ
として、タップ係数拘束適応フィルタやリーク適応フィ
ルタを用いることが可能であるが、ここではリーク適応
フィルタを用いた場合について説明する。また、適応フ
ィルタ２０７ｍにおけるタップ係数更新のための適応ア
ルゴリズムとして、ＮＬＭＳアルゴリズム、ＲＬＳアル
ゴリズム、射影アルゴリズム、勾配法、最小 自乗法、
ブロック適応アルゴリズム、直交変換を用いた適応アル
ゴリズムなどがある。ここでは、適応アルゴリズムとし
てＮＬＭＳアルゴリズムを用いた場合について説明す
る。さらに、適応アルゴリズムとしてＮＬＭＳアルゴリ
ズムを適用する場合、各適応フィルタ毎にＮＬＭＳアル
ゴリズムを適用する方法と、適応フィルタ群全てまとめ
てＮＬＭＳアルゴリズムの適用する方法がある。ここで
は、全ての適応フィルタに対してＮＬＭＳアルゴリズム
を適用する方法について説明する。

【００３８】適応フィルタ２０７ｍにおけるタップ係数
Ｗｍ（ｋ）の係数更新は、ステップゲインをβ０とし
て、下記の式（１０）で表される。

【００３９】

【数１０】

【００４０】ここで、γはリーク係数である。第１の従
来法においては、ステップサイズβ（ｋ）が常に１であ
るので、ステップゲインβ０が、そのまま乗じられる。
適応フィルタ２０７ｍのタップ係数更新の結果、減算器
２０９の出力における信号の出力が最小化される。各適
応フィルタ２０７ｍへの入力信号である減算器１０６ｍ
の出力信号は主に妨害信号を含むので、減算器２０９の
出力信号電力を最小化した結果、減算器２０９の出力信
号、すなわち、出力端子１０における信号では、妨害信
号が大きく減衰されることになる。この出力端子１０に
おける信号が、適応アレイ全体の出力信号となる。

【００４１】以上、説明してきた第１の従来法によれ
ば、妨害信号が存在する状況において、目標信号を抽出
することができる。第１の従来法では、目標信号のみが
存在し、妨害信号が存在しない場合、多入力キャンセラ
３の適応フィルタ群２０７ｍにおけるタップ係数Ｗｍ
（ｋ）が、目標信号によって乱されるため、最終出力に
おいて目標信号の劣化が生じる。

【００４２】また、タップ係数Ｗｍ（ｋ）が乱された後
に妨害信号が再発生した場合、妨害信号が除去されず、
最終出力において息づき雑音が生じる。これらの劣化や
雑音を防ぐには、多入力キャンセラ３の適応フィルタ群
２０７ｍが乱されないように、適応アルゴリズムのステ
ップゲインβ０を小さくする必要がある。ところが、ス
テップゲインβ０が小さい場合には、妨害信号源の移動
に対する、多入力キャンセラ３における適応フィルタ群
２０７ｍの追従速度が遅くなり、最終出力における妨害
信号除去が不十分となる期間が長くなる。

【００４３】また、妨害信号のみが存在し、目標信号が
存在しない場合、ブロッキング行列４の適応フィルタ群
１０５ｍにおけるタップ係数Ｈｍ（ｋ）が乱されるた
め、最終出力において、息づき雑音が生じる。これを防
ぐには、適応フィルタ１０５ｍが乱されないよ うに、
適応アルゴリズムのステップゲインα０を小さくする必
要がある。ところが、ステップゲインα０が小さい場合
には、目標信号源の移動に対する、ブロッキング行列４
における適応フィルタ群１０５ｍの追従速度が遅くな
り、最終出力における目標信号の品質が劣化する。

【００４４】このような問題に対し、出力信号の品質を
高くしたままで、妨害信号源の移動に対して高速で追従
させることを目的として、適応フィルタにおけるステッ
プサイズを制御した適応アレイ装置が、文献、ジャーナ
ル オブ アコースティカルソサイエティ オブ アメ
リカ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）、第９１巻３
号、１９９２年、１６６２〜１６７６ページ（以下「文
献８」と呼ぶ）に開示されている。

【００４５】以下、文献８に示されるステップサイズを
制御する方法について、図を用いて説明する。図９は、
第２の従来法として、文献８に示されたステップサイズ
制御回路を文献３に示された適応アレイ装置に適用した
場合のブロック図である。図６に示す適応アレイ装置と
図９に示す適応アレイ装置との差異は、図６に示す適応
アレイ装置おいては、ステップサイズα（ｋ）とステッ
プサイズβ（ｋ）が両方とも時不変な定数１であるのに
対し、図９に示す適応アレイ装置においては、ステップ
サイズ制御回路５０によって時変に制御されていること
である。以下、ステップサイズ制御回路５０について説
明する。

【００４６】ステップサイズ制御回路５０は、符号相互
相関計算回路２０と４０、比較回路１７と３７、閾値発
生回路１９と３９、反転回路６９から構成されている。
符号相互相関計算回路２０は、対応するマイクロホン１
_j と１_j+1 からの信号を受け、その符号相互相関を計算
し、計算結果を比較回路１７に伝達する。比較回路１７
は、符号相互相関計算回路２０の出力値と、閾値発生回
路１９からの閾値θｂとを受けて両者を比較する。符号
相互相関計算回路２０の出力値の方が閾値θｂより大き
い場合には１を出力し、小さい場合には０を出力する。
比較回路１７の出力は、ステップサイズα（ｋ）として
ブロッキング行列４に伝達される。

【００４７】同様に、符号相互相関計算回路４０は、対
応するマイクロホン１_j と１_j+1 からの信号を受けて、
その符号相互相関を計算し、計算結果を比較回路３７に
伝達する。比較回路３７は、符号相互相関計算回路４０
の出力値と、閾値発生回路３９からの閾値θｃとを受け
て両者を比較する。符号相互相関計算回路４０の出力値
の方が閾値θｃより大きい場合には１を出力し、小さい
場合には０を出力する。

【００４８】比較回路３７の出力は、反転回路６９に伝
達される。反転回路６９は、比較回路３７の出力を入力
とし、入力が１の場合は０を出力し、入力が０の場合は
１を出力する。反転回路６９の出力は、ステップサイズ
β（ｋ）として、多入力キャンセラ３に伝達される。符
号相互相関計算回路２０は、帯域通過回路１１と１２、
符号判定回路１３と１４、乗算回路１５、低域通過回路
１６から構成されている。帯域通過回路１１と１２は同
一の周波数特性を有し、それぞれ、対応するマイクロホ
ン１_j と１_{j+ 1} から信号を受けて、必要な周波数成分を
通過させ、不要な成分を減衰させる。環境によっては、
全ての周波数成分を通過させる場合もある。この場合に
は帯域通過回路１１と１２は省略可能である。

【００４９】帯域通過回路１１と１２の出力信号は、そ
れぞれ、対応する符号判定回路１３と１４に送られる。
符号判定回路１３と１４は、それぞれ、対応する帯域通
過回路１１と１２の出力信号を受けて、信号の符号が正
である場合には１を出力し、信号の符号が負である場合
には−１を出力する。符号判定回路１３と１４の出力信
号は、乗算回路１５へと送られる。

【００５０】乗算回路１５では、符号判定回路１３と１
４の出力信号を受けて、その積を計算し、計算結果を低
域通過回路１６へと送る。低域通過回路１６では、乗算
回路１５の出力信号を受けて、高周波成分を減衰させ、
低周波成分を通過させた信号を出力する。低域通過回路
１６の出力信号、すなわち、符号相互相関計算回路２０
の出力信号は、マイクロホン１_j と１_j+1 からの信号の
符号相互相関になっている。

【００５１】ここで、符号相互相関計算回路２０の出力
信号、すなわち、低域通過回路１６の出力信号の性質に
ついて説明する。マイクロホン配置直線と目標信号源方
向がほぼ直交する場合、目標信号の成分の位相は、マイ
クロホン１_j と１_j+1 の信号においては、ほぼ一致して
いる。従って、目標信号が存在する場合、低域通過回路
１６の出力信号は大きくなる。逆に、目標信号が存在し
ない場合、低域通過回路１６の出力信号は小さくなる。
従って、この低域通過回路１６の出力信号、すなわち符
号相互相関計算回路２０の出力信号は、目標信号の有無
に関する指標となる。この符号相互相関計算回路２０の
出力信号を、比較回路１７において、閾値θｂと比較す
ることによって、目標信号の有無を検出し、検出結果に
基づいて、ステップサイズα（ｋ）を制御している。

【００５２】符号相互相関計算回路４０の構成は符号相
互相関計算回路２０と全く同じであるので、その説明は
省略する。符号相互相関計算回路２０の出力信号と同様
に、符号相互相関計算回路４０の出力信号は目標信号の
有無に関する指標となる。この符号相互相関計算回路４
０の出力信号を比較回路３７において閾値θｃと比較す
ることによって、目標信号の有無を検出し、検出結果を
反転回路６９で反転した出力に基づいて、ステップサイ
ズβ（ｋ）を制御している。

【００５３】ただし、符号相互相関計算回路４０におけ
る各パラメータは、符号相互相関計算回路２０における
各パラメータと異なっていても良い。特に低域通過回路
３６の時定数は、低域通過回路１６より小さい方が雑音
除去性能が高くなる。以上説明してきたように、ステッ
プサイズ制御回路５０を用いて、ブロッキング行列及び
多入力キャンセラのステップサイズを制御することによ
り、出力信号の品質を高くしたままで、妨害信号源の移
動に高速追従させることができる。

【００５４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、第２の従来
法における符号相互相関計算回路２０の低域通過回路１
６における時定数設定には、出力信号品質の劣化と息づ
き雑音との間において、目標信号検出の精度によるトレ
ードオフが存在した。 息づき雑音は、目標信号がない
ときに、目標信号があると誤って検出した場合（以下
「誤検出」と呼ぶ）に生じる。この誤検出は、符号相互
相関の分散が大きい場合に起きる。従って、誤検出を少
なくするためには、低域通過回路１６の時定数を長くす
ればよい。

【００５５】一方、目標信号の劣化は、目標信号が存在
するときに目標信号が存在しないと判定してしまった場
合（以下、「検出失敗」と呼ぶ）に生じる。この検出失
敗は、符号相互相関の変化が目標信号の有無に追従でき
ないときに生じる。従って、検出失敗を少なくするに
は、低域通過回路１６の時定数を短くすればよい。この
ように低域通過回路１６の時定数設定にはトレードオフ
が存在する。同様のトレードオフは、符号相互相関計算
回路４０の低域通過回路３６における時定数設定にも存
在する。

【００５６】また、閾値発生回路１９が発生する閾値θ
ｂについても、出力信号品質の劣化と息づき雑音との間
において、目標信号検出の精度によるトレードオフが存
在する。息づき雑音を少なくするためには、誤検出の確
率を小さくしなければならない。また、誤検出を少なく
するためには、閾値θｂを大きく設定しなければならな
い。

【００５７】しかし、閾値θｂが大きいと、目標信号の
有無に対する指標の追従が遅れるため、特に目標信号が
発生した時に出力信号の品質が劣化する。同様のトレー
ドオフは、閾値発生回路３９が発生する閾値θｃについ
ても存在する。出力信号の品質を高くするためには、検
出失敗の確率を小さくしなければならない。検出失敗の
確率を小さくするためには、閾値θｃを小さく設定しな
ければならない。しかし、閾値θｃを小さく設定する
と、誤検出の確率が増加するため、収束速度の低下や、
息づき雑音の増加が生じる。

【００５８】本発明は、以上のような従来の適応アレイ
の制御方法における問題点に鑑みてなされたものであ
り、息づき雑音が小さく、かつ、出力信号の品質が高い
適応アレイの制御方法、および、適応アレイ装置を提供
することを目的とする。

【００５９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第１の態様によれば、複数のセンサと適応フ
ィルタを用いて、複数の信号源の中から、ある特定の信
号源のみを目標信号源として受信する適応アレイの制御
方法において、２つのセンサ出力信号における目標信号
の成分の位相を一致させるように位相を調整した信号か
ら第１の時定数で計算した第１の相互相関と第１の閾値
とを比較した結果と、第２の時定数で計算した第２の相
互相関と第２の閾値とを比較した結果とを入力とする状
態回路の出力を、前記適応フィルタにおける適応アルゴ
リズムのステップサイズとすること、を特徴とする適応
アレイの制御方法が提示される。

【００６０】上記課題を解決するために本発明の第２の
態様によれば、複数のセンサと適応フィルタを用いて、
複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
号源として受信する適応アレイの制御方法において、２
つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を一
致させるように位相を調整した信号から第１の時定数で
計算した第１の符号相互相関と第１の閾値とを比較した
結果と、第２の時定数で計算した第２の符号相互相関と
第２の閾値とを比較した結果とを入力とする状態回路の
出力を、前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムの
ステップサイズとすること、を特徴とする適応アレイの
制御方法が提示される。

【００６１】上記課題を解決するために本発明の第３の
態様によれば、複数のセンサと適応フィルタを用いて、
複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
号源として受信する適応アレイの制御方法において、２
つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を一
致させるように位相を調整した信号から第１の時定数で
計算した第１の相互相関係数と第１の閾値とを比較した
結果と、第２の時定数で計算した第２の相互相関係数と
第２の閾値とを比較した結果とを入力とする状態回路の
出力を、前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムの
ステップサイズとすること、を特徴とする適応アレイの
制御方法が提示される。

【００６２】また、前記状態回路の内部状態が、次の状
態遷移が目標信号停止による状態遷移であるか、又は、
目標信号発生による状態遷移であるかを表し、前記状態
回路によるステップサイズの制御が前記内部状態によっ
て異なること、を特徴とする前記の適応アレイの制御方
法も提示される。さらに、前記状態回路の内部状態が、
前記第１の相互相関又は前記第１の符号相互相関又は前
記第１の相互相関係数が前記第１の閾値より大きく、か
つ、前記第２の相互相関又は前記第２の符号相互相関又
は前記第２の相互相関係数が前記第２の閾値より大きい
ときに、次の状態遷移が目標信号停止による状態遷移で
あることを表すように状態遷移し、前記第１の相互相関
又は前記第１の符号相互相関又は前記第１の相互相関係
数が前記第１の閾値より小さく、かつ、前記第２の相互
相関又は前記第２の符号相互相関又は前記第２の相互相
関係数が前記第２の閾値より小さいときに、次の状態遷
移が目標信号発生による状態遷移であることを表すよう
に状態遷移すること、を特徴とする前記の適応アレイの
制御方法も提示される。

【００６３】上記課題を解決するために本発明の第４の
態様によれば、複数のセンサと適応フィルタを備えて、
複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
号源として受信する適応アレイにおいて、２つのセンサ
出力信号における目標信号の成分の位相を一致させるよ
うに位相を調整した信号から第１の時定数で計算した第
１の相互相関と第１の閾値とを比較した結果と、第２の
時定数で計算した第２の相互相関と第２の閾値とを比較
した結果とを入力とする状態回路の出力を、前記適応フ
ィルタにおける適応アルゴリズムのステップサイズとす
ること、を特徴とする適応アレイ装置が提供される。

【００６４】上記課題を解決するために本発明の第５の
態様によれば、複数のセンサと適応フィルタを備えて、
複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
号源として受信する適応アレイにおいて、２つのセンサ
出力信号における前記目標信号の成分の位相を一致させ
るように位相を調整した信号から、第１の時定数で計算
した第１の符号相互相関と第１の閾値とを比較した結果
と、第２の時定数で計算した第２の符号相互相関と第２
の閾値とを比較した結果とを入力とする状態回路の出力
を、前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステ
ップサイズとすること、を特徴とする適応アレイ装置が
提供される。

【００６５】上記課題を解決するために本発明の第６の
態様によれば、複数のセンサと適応フィルタを備えて、
複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
号源として受信する適応アレイにおいて、２つのセンサ
出力信号における目標信号の成分の位相を一致させるよ
うに位相を調整した信号から第１の時定数で計算した第
１の相互相関係数と第１の閾値とを比較した結果と、第
２の時定数で計算した第２の相互相関係数と第２の閾値
とを比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、前
記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップサ
イズとすること、を特徴とする適応アレイ装置が提供さ
れる。

【００６６】また、前記状態回路の内部状態が、次の状
態遷移が目標信号停止による状態遷移であるか、目標信
号発生による状態遷移であるかを表し、前記状態回路に
よるステップサイズの制御が、前記内部状態によって異
なること、を特徴とする前記の適応アレイ装置が提供さ
れる。そして、前記状態回路の内部状態が、前記第１の
相互相関又は前記第１の符号相互相関又は前記第１の相
互相関係数が前記第１の閾値より大きく、かつ、前記第
２の相互相関又は前記第２の符号相互相関又は前記第２
の相互相関係数が前記第２の閾値より大きいときに、次
の状態遷移が目標信号停止による状態遷移であることを
表すように状態遷移し、前記第１の相互相関又は前記第
１の符号相互相関又は前記第１の相互相関係数が前記第
１の閾値より小さく、かつ、前記第２の相互相関又は前
記第２の符号相互相関又は前記第２の相互相関係数が前
記第２の閾値より小さいときに、次の状態遷移が目標信
号発生による状態遷移であることを表すように状態遷移
すること、を特徴とする前記の適応アレイ装置も提供さ
れる。

【００６７】本発明の適応アレイの制御方法および適応
アレイ装置によれば、目標信号の検出が正確になるた
め、ステップサイズ制御がより正確に行えるようにな
り、息づき雑音が減少し、かつ、出力信号の品質劣化が
少なくなる。

【００６８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態に係る適応アレイ装置のブロック図である。本実施形
態は、図９に示された第２の従来法に対して、ステップ
サイズ制御回路５０をステップサイズ制御回路５１で置
換したものである。ステップサイズ制御回路５０とステ
ップサイズ制御回路５１の差異は、 反転回路６９が除
去されていること、および、状態回路６０が付加されて
いることである。図１を参照すると、比較回路１７と３
７の出力信号は、状態回路６０に伝達されている。状態
回路６０は、比較回路１７と３７の出力信号を受けて、
ステップサイズα（ｋ）とβ（ｋ）を出力する。以下、
状態回路６０について説明する。

【００６９】状態回路６０は、１つの内部状態ｉ（ｋ）
を有しており、内部状態ｉ（ｋ）と比較回路１７と３７
の比較結果から、次サンプル（ｋ+ １）における内部状
態ｉ（ｋ+ １）、ステップサイズα（ｋ）および ステ
ップサイズβ（ｋ）を出力する。表１は、状態回路６０
の状態遷移およびステップサイズα（ｋ）とβ（ｋ）の
変化の一例である。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１において、０／１は、０と１のどちら
でもよいこと、すなわち、いわゆるドントケア（Don't
care）項を表している。内部状態ｉ（ｋ）は、次に発生
する状態遷移が目標信号発生によるものか、目標信号停
止によるものかを表している。ここでは、内部状態ｉ
（ｋ）を、次の状態変化が目標信号発生によることを意
味するときに１とし、目標信号停止によることを意味す
るときに０とする。内部状態ｉ（ｋ）は、入力信号であ
る比較回路１７と３７の比較結果によって変化する。比
較回路１７と３７の出力の両方が０である場合は、次サ
ンプル（ｋ+ １）における内部状態ｉ（ｋ+ １）は、１
となる。

【００７２】比較回路１７と３７の出力の両方が１であ
る場合は、次サンプル（ｋ+ １）における内部状態ｉ
（ｋ+ １）は、０となる。この２つの場合以外には、次
サンプル（ｋ+ １）における内部状態ｉ（ｋ+ １）は、
現在のサンプルｋにおける内部状態ｉ（ｋ）を維持す
る。また、表１に示すように、ステップサイズα（ｋ）
が１となる場合は、比較回路１７の出力が１であり、か
つ 比較回路３７の出力が１である場合と、内部状態ｉ
（ｋ）が１である場合である。それ以外の場合には、ス
テップサイズα（ｋ）は０となる。ステップサイズβ
（ｋ）は、比較回路１７の出力が０であり、かつ、比較
回路３７の出力が０である場合に１となる。それ以外の
場合には、ステップサイズβ（ｋ）は０となる。

【００７３】図２は、ステップサイズ制御回路５１の内
部信号、閾値、ステップサイズ、内部状態を模式的に示
すタイムチャートである。次に、図２を参照して、ステ
ップサイズ制御回路５１の動作を説明する。図２は、第
２の従来法のステップサイズ制御回路５０と本発明のス
テップサイズ制御回路５１に共通する内部信号ｐ
（ｋ）、ｑ（ｋ）の波形、閾値θｂ、θｃ、および、ス
テップサイズ制御回路５０が出力するステップサイズα
（ｋ）、β（ｋ）の波形、ならびに、ステップサイズ制
御回路５１の内部状態ｉ（ｋ）、および、出力されるス
テップサイズα（ｋ）、β（ｋ）の波形を 模式的に表
している。理想的には、目標信号発生の瞬間に、ブロッ
キング行列４におけるステップサイズα（ｋ）が１にな
るとともに、多入力キャンセラ３におけるステップサイ
ズβ（ｋ）が０になればよい。逆に目標信号停止の瞬間
には、ステップサイズα（ｋ）が０になるとともに、ス
テップサイズβ（ｋ）が１になればよい。

【００７４】図２において、第２の従来法のステップサ
イズ制御回路５０におけるステップサイズα（ｋ）の波
形は、目標信号が発生した時点から遅延して１になって
いるのに対し、本発明のステップサイズ制御回路５１に
おけるステップサイズα（ｋ）の波形は、目標信号が発
生した直後に１になっている。すなわち、本発明のステ
ップサイズ制御回路５１による目標信号検出結果は、目
標信号発生および停止からの遅延が少ない。すなわち、
本発明のステップサイズ制御回路５１を使用した場合、
第２の従来法のステップサイズ制御回路５０を使用する
場合より、精度の高い目標信号検出を行なうことができ
る。その結果、出力信号における息づき雑音や目標信号
品質の劣化が減少する。

【００７５】本発明における状態回路６０の状態遷移お
よびステップサイズα（ｋ）とβ（ｋ）を 決定する表
として、これまで表１を用いてきたが、表１と異なる表
を用いることも可能である。表２は、状態回路６０にお
ける状態遷移およびステップサイズα（ｋ）とβ（ｋ）
を決定する表の他の例を表している。

【００７６】

【表２】

【００７７】表１と表２の差異は、α（ｋ）の決定方法
のみである。表２でα（ｋ）が１になる場合は、表１の
場合に加え、内部状態ｉ（ｋ）が０であり、かつ、比較
器１７の出力が１である場合、または、内部状態ｉ
（ｋ）が０であり、かつ、比較器３７の出力が１である
場合である。図３は、ステップサイズ制御回路５１の内
部信号、閾値、ステップサイズ、内部状態を模式的に示
す他のタイムチャートである。

【００７８】図３は、本発明のステップサイズ制御回路
５１において表２の状態遷移表を用いた場合について、
内部信号ｐ（ｋ）、ｑ（ｋ）の波形と、閾値θｂ、θ
ｃ、および、ステップサイズα（ｋ）、β（ｋ）の波形
を模式的に表している。図３と、図２との差異は、本発
明におけるα（ｋ）の波形のみである。図３から分かる
ように、 本発明のステップサイズ制御回路５１におい
て 表２による状態遷移を行う場合、第２の従来法のス
テップサイズ制御回路５０を使用する場合より、精度の
高い目標信号検出が行なえる。

【００７９】この表２を用いた場合にも、表１を用いた
場合と同様に、次の状態遷移が目標信号の発生によるも
のか、あるいは目標信号の停止によるものかを表す内部
状態ｉ（ｋ）を用いることによって、精度の高い目標信
号検出が可能であり、表１を用いた場合と同様の効果を
生じる。表３は、状態回路６０における状態遷移および
ステップサイズα（ｋ）とβ（ｋ）を 決定する表の他
の例を表している。

【００８０】

【表３】

【００８１】表１と表３の差異は、β（ｋ）の決定方法
のみである。表３でβ（ｋ）が１になる場合は、表１の
場合に加え、内部状態ｉ（ｋ）が０であり、かつ、比較
器１７の出力が１である場合、または、内部状態ｉ
（ｋ）が０であり、かつ、比較器３７の出力が１である
場合である。図４も、ステップサイズ制御回路５１の内
部信号、閾値、ステップサイズ、内部状態を模式的に示
す他のタイムチャートである。

【００８２】図４は、本発明のステップサイズ制御回路
５１において表３の状態遷移表を用いた場合について、
内部信号ｐ（ｋ）、ｑ（ｋ）の波形と、閾値θｂ、θ
ｃ、および、ステップサイズα（ｋ）、β（ｋ）の波形
を 模式的に表している。 図４と、図２との差異は、
本発明におけるβ（ｋ）の波形のみである。図４から分
かるように、本発明のステップサイズ制御回路５１にお
いて表３による状態遷移を行う場合、第３の従来法のス
テップサイズ制御回路５０を使用する場合より、精度の
高い目標信号検出が行なえる。

【００８３】この表３を用いた場合にも、表１を用いた
場合と同様に、次の状態遷移が目標信号の発生によるも
のか、あるいは目標信号の停止によるものかを表す内部
状態ｉ（ｋ）を用いることによって、精度の高い目標信
号検出が可能であり、表１を用いた場合と同様の効果を
生じる。以上、目標信号の有無に関する指標として、２
個のマイクロホン信号の符号相互相関を用いてきたが、
異なる指標を用いることも可能である。図５は本発明の
第２の実施形態に係る適応アレイ装置のブロック図であ
る。

【００８４】図１に示す本発明の第１の実施形態と本実
施形態との差異は、ステップサイズ制御回路５１が、図
５ではステップサイズ制御回路５３で置換されているこ
とのみである。ステップサイズ制御回路５１とステップ
サイズ制御回路５３との差異は、符号相互相関計算回路
２０が相互相関計算回路２１で置換され、符号相互相関
計算回路４０が相互相関計算回路４１で置換されている
ことである。以下、この差異についてのみ説明する。

【００８５】符号相互相関計算回路２０と相互相関計算
回路２１との差異は、符号相互相関計算回路２０におけ
る符号判定回路１３と１４が取り除かれ、帯域通過回路
１１と１２の出力が乗算回路１５へ直結されていること
のみである。低域通過回路１６の出力、すなわち、相互
相関計算回路２１の出力は、２個のマイクロホン１_jと
１_j+1 からの信号の相互相関になっている。従って、相
互相関が目標信号検出の指標になっている。符号相互相
関計算回路４０と相互相関計算回路４１との差異も同様
に符号判定回路３３と３４が取り除かれていることであ
るので、説明を省略する。

【００８６】相互相関は、目標信号が存在する場合に大
きくなり、目標信号が停止している場合に小さくなる。
この性質は、符号相互相関と同様である。したがって、
本発明第２の実施の形態におけるステップサイズ制御回
路５３は、本発明第１の実施の形態におけるステップサ
イズ制御回路５１と同様の性質を有するため、本発明第
２の実施の形態は、本発明第１の実施の形態と同様に、
出力信号における息づき雑音を減少し、出力信号の品質
が高まるという効果を有する。

【００８７】相互相関の定義には、様々なものがあり、
その定義に応じて、相互相関計算回路には、図５に示す
構成以外に、様々な構成が可能である。以上では、目標
信号検出のための指標として、相互相関の他に符号相互
相関を用いたが、相互相関係数を用いることも可能であ
る。あるいは、この他の目標信号検出のための指標とし
て、目標信号電力と雑音電力の比の推定値を用いること
も可能である。

【００８８】以上では、本発明の方法によって、ブロッ
キング行列４のステップサイズα（ｋ）と多入力キャン
セラ３のステップサイズβ（ｋ）の両方を制御している
が、ブロッキング行列４のステップサイズα（ｋ）の
み、あるいは、多入力キャンセラ３のステップサイズβ
（ｋ）のみを本発明の方法で制御することも可能であ
る。この場合、本発明の方法で制御しないステップサイ
ズの制御を従来法によって制御することも可能である。

【００８９】以上、多入力キャンセラの各適応フィルタ
２０７ｍのタップ係数更新を行うための適応アルゴリズ
ムとして、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いた場合について
説明してきたが、ＮＬＭＳアルゴリズム以外に、ＲＬＳ
アルゴリズム、射影アルゴリズム 、勾配法、最小自乗
法、ブロック適応アルゴリズム、直交変換を用いた適応
アルゴリズムなど、他の適応アルゴリズムを用いた場合
についても同様の手法が可能である。

【００９０】ＮＬＭＳアルゴリズムを用いた場合には、
ステップサイズのみを制御していたが、他の適応アルゴ
リズムを用いた場合には、ステップサイズ以外のパラメ
ータも制御することができる。例えば、ＲＬＳアルゴリ
ズムを用いた場合には、ステップサイズのみならず、忘
却定数と呼ばれる定数も同様の手法で制御することがで
きる。

【００９１】以上、多入力キャンセラの各適応フィルタ
２０７ｍとしてリーク適応フィルタを用いた場合を説明
してきたが、リーク適応フィルタ以外に、タップ係数拘
束適応フィルタ、ノルム拘束適応フィルタなどを用いる
ことが可能である。以上、多入力キャンセラの各適応フ
ィルタ２０７ｍのフィルタ構造として、ＦＩＲフィルタ
を用いた場合について説明してきたが、ＦＩＲ以外に、
ＩＩＲフィルタや、ラティスフィルタなどを用いること
が可能である。

【００９２】また、ブロッキング行列の各適応フィルタ
１０５ｍのタップ係数を更新するための適応アルゴリズ
ムとして、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いた場合について
説明してきたが、ＮＬＭＳアルゴリズム以外に、ＬＭＳ
アルゴリズム、ＲＬＳアルゴリズム、射影アルゴリズ
ム、勾配法、最小自乗法、ブロック適応アルゴリズム、
直交変換を用いた適応アルゴリズムなど、他の適応アル
ゴリズムを用いた場合についても同様の手法が可能であ
る。

【００９３】ＮＬＭＳアルゴリズムを用いた場合には、
ステップサイズのみを制御していたが、他の適応アルゴ
リズムを用いた場合には、ステップサイズ以外のパラメ
ータも制御することができる。例えば、ＲＬＳアルゴリ
ズムを用いた場合には、ステップサイズのみならず、忘
却定数と呼ばれる定数も同様の手法で制御することがで
きる。

【００９４】以上、ブロッキング行列の各適応フィルタ
１０５ｍとしてリーク適応フィルタを用いた場合を説明
してきたが、リーク適応フィルタ以外に、タップ係数拘
束適応フィルタ、ノルム拘束適応フィルタなどを用いる
ことが可能である。以上、ブロッキング行列の各適応フ
ィルタ１０５ｍのフィルタ構造として、ＦＩＲ フィル
タを用いた場合について説明してきたが、ＦＩＲ以外
に、ＩＩＲフィルタや、ラティスフィルタなどを用いる
ことが可能である。

【００９５】以上、固定ビームフォーマ２及び固定ビー
ムフォーマ１０３の構成として、ディレイアンドサムビ
ームフォーマを用いて説明してきたが、この他に、フィ
ルタアンドサムビームフォーマなど様々な構成を用いる
ことができる。以上、適応アレイの構成として、文献３
の構成を例に説明してきたが、この他に、適応アレイと
して、文献１の構成や、文献２の構成、文献４の構成、
文献５の構成、文献６の構成などを用いた場合について
も同様の手法が可能である。

【００９６】本発明の適応アレイの制御方法および適応
アレイ装置は、文献４のフロストビームフォーマについ
ても適用できる。文献４では、タップ係数更新に、線形
拘束付きの適応アルゴリズムが用いられている。この適
応アルゴリズムにおけるステップサイズや忘却定数を、
これまで説明してきたものと同様の性質を有するステッ
プサイズ制御回路、例えば、図１におけるステップサイ
ズ制御回路５１の出力によって制御すればよい。

【００９７】以上、目標信号源がマイクロホンアレイ配
置されている線分に直交する直線の近傍方向に存在する
状況で説明してきたが、目標信号源がマイクロホンアレ
イ配置されている線分に直交する直線の近傍方向に存在
しない場合にも本発明は適用できる。帯域通過回路１１
と１２の入力信号において、目標信号成分の位相がほぼ
一致するように、各マイクロホン１ｍの出力に位相を調
整する手段を挿入してやればよい。

【００９８】以上、マイクロホンアレイが線分上に等間
隔に配置されている場合について説明してきたが、マイ
クロホン配置が等間隔でない場合や、曲線上に配置され
ている場合や、平面上、曲面上、あるいは立体的に配置
されている場合でも、同様の原理による構成が可能であ
る。また、固定ビームフォーマとしてセンサアレイを用
いた場合について説明してきたが、マイクロホン自身が
指向性を持っている場合についても同様の手法が可能で
ある。さらに、センサとしてマイクロホンを用いて説明
してきたが、マイクロホン以外に、超音波センサや、ソ
ーナー受音器、アンテナなどのセンサを用いることが可
能である。

【００９９】

【発明の効果】前述のように、本発明の適応アレイの制
御方法および適応アレイ装置によれば、目標信号の検出
が正確になり、ステップサイズの制御がより正確にな
る。このため、最終出力における息づき雑音が減少する
効果、及び、目標信号の品質が高まるという効果が生じ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る適応アレイ装置
のブロック図である。

【図２】ステップサイズ制御回路の内部信号、閾値、ス
テップサイズ、内部状態を模式的に示すタイムチャート
である。

【図３】ステップサイズ制御回路の内部信号、閾値、ス
テップサイズ、内部状態を模式的に示す他のタイムチャ
ートである。

【図４】ステップサイズ制御回路の内部信号、閾値、ス
テップサイズ、内部状態を模式的に示す他のタイムチャ
ートである。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る適応アレイ装置
のブロック図である。

【図６】第１の従来法の構成を示す図である。

【図７】ブロッキング行列の構成の一例を示すブロック
図である。

【図８】多入力キャンセラの構成の一例を示すブロック
図である。

【図９】第２の従来法の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０〜１Ｍ−１ マイクロホン ２ 固定ビームフォーマ ３ 多入力キャンセラ ４ ブロッキング行列 ８ ステップサイズ入力端子 ９ ステップサイズ入力端子 １０ 出力端子 １１，１２，３１，３２ 帯域通過回路 １３，１４，３３，３４ 符号判定回路 １５，３５ 乗算器 １６，３６ 低域通過回路 １７，３７ 比較器 １９，３９ 閾値発生回路 ２０，４０ 符号相互相関計算回路 ２１，４１ 相互相関計算回路 ５０，５１，５３ ステップサイズ制御回路 ６０ 状態回路 ４９０〜４９Ｍ−１ 乗算器 ６９ 反転回路 ７９ 乗算器 １０１０〜１０１Ｍ−１ 入力端子 １０２０〜１０２Ｍ−１ 出力端子 １０３ 固定ビームフォーマ １０４０〜１０４Ｍ−１ 遅延器 １０５０〜１０５Ｍ−１ 適応フィルタ １０６０〜１０６Ｍ−１ 減算器 ２０１０〜２０１Ｍ−１ 入力端子 ２０２ 入力端子 ２０７０〜２０７Ｍ−１ 適応フィルタ ２０８ 加算器 ２０９ 減算器 ２１１ 遅延器 ２１２ 乗算器 ２１４ 乗算器

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセンサと適応フィルタを用いて、
   複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
   号源として受信する適応アレイの制御方法において、 ２つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を
   一致させるように位相を調整した信号から第１の時定数
   で計算した第１の相互相関と第１の閾値とを比較した結
   果と、 第２の時定数で計算した第２の相互相関と第２の閾値と
   を比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
   サイズとすること、 を特徴とする適応アレイの制御方法。
2. 【請求項２】 複数のセンサと適応フィルタを用いて、
   複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
   号源として受信する適応アレイの制御方法において、 ２つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を
   一致させるように位相を調整した信号から第１の時定数
   で計算した第１の符号相互相関と第１の閾値とを比較し
   た結果と、 第２の時定数で計算した第２の符号相互相関と第２の閾
   値とを比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
   サイズとすること、を特徴とする適応アレイの制御方
   法。
3. 【請求項３】 複数のセンサと適応フィルタを用いて、
   複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
   号源として受信する適応アレイの制御方法において、 ２つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を
   一致させるように位相を調整した信号から、第１の時定
   数で計算した第１の相互相関係数と第１の閾値とを比較
   した結果と、 第２の時定数で計算した第２の相互相関係数と第２の閾
   値とを比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
   サイズとすること、 を特徴とする適応アレイの制御方法。
4. 【請求項４】 前記状態回路の内部状態が、 次の状態遷移が目標信号停止による状態遷移であるか、
   又は、目標信号発生による状態遷移であるかを表し、前
   記状態回路によるステップサイズの制御が前記内部状態
   によって異なること、 を特徴とする請求項１，２又は３記載の適応アレイの制
   御方法。
5. 【請求項５】 前記状態回路の内部状態が、 前記第１の相互相関又は前記第１の符号相互相関又は前
   記第１の相互相関係数が前記第１の閾値より大きく、か
   つ、前記第２の相互相関又は前記第２の符号相互相関又
   は前記第２の相互相関係数が前記第２の閾値より大きい
   ときに、次の状態遷移が目標信号停止による状態遷移で
   あることを表すように状態遷移し、 前記第１の相互相関又は前記第１の符号相互相関又は前
   記第１の相互相関係数が前記第１の閾値より小さく、か
   つ、前記第２の相互相関又は前記第２の符号相互相関又
   は前記第２の相互相関係数が前記第２の閾値より小さい
   ときに、次の状態遷移が目標信号発生による状態遷移で
   あることを表すように状態遷移すること、 を特徴とする請求項４記載の適応アレイの制御方法。
6. 【請求項６】 複数のセンサと適応フィルタを備えて、
   複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
   号源として受信する適応アレイにおいて、 ２つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を
   一致させるように位相を調整した信号から第１の時定数
   で計算した第１の相互相関と第１の閾値とを比較した結
   果と、 第２の時定数で計算した第２の相互相関と第２の閾値と
   を比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
   サイズとすること、 を特徴とする適応アレイ装置。
7. 【請求項７】 複数のセンサと適応フィルタを備えて、
   複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
   号源として受信する適応アレイにおいて、 ２つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を
   一致させるように位相を調整した信号から第１の時定数
   で計算した第１の符号相互相関と第１の閾値とを比較し
   た結果と、 第２の時定数で計算した第２の符号相互相関と第２の閾
   値とを比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、
   前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
   サイズとすること、 を特徴とする適応アレイ装置。
8. 【請求項８】 複数のセンサと適応フィルタを備えて、
   複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信
   号源として受信する適応アレイにおいて、 ２つのセンサ出力信号における目標信号の成分の位相を
   一致させるように位相を調整した信号から第１の時定数
   で計算した第１の相互相関係数と第１の閾値とを比較し
   た結果と、 第２の時定数で計算した第２の相互相関係数と第２の閾
   値とを比較した結果とを入力とする状態回路の出力を、 前記適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップ
   サイズとすること、 を特徴とする適応アレイ装置。
9. 【請求項９】 前記状態回路の内部状態が、次の状態遷
   移が目標信号停止による状態遷移であるか、又は、目標
   信号発生による状態遷移であるかを表し、前記状態回路
   によるステップサイズの制御が、前記内部状態によって
   異なること、 を特徴とする請求項６，７又は８記載の適応アレイ装
   置。
10. 【請求項１０】 前記状態回路の内部状態が、 前記第１の相互相関又は前記第１の符号相互相関又は前
    記第１の相互相関係数が前記第１の閾値より大きく、か
    つ、前記第２の相互相関又は前記第２の符号相互相関又
    は前記第２の相互相関係数が前記第２の閾値より大きい
    ときに、次の状態遷移が目標信号停止による状態遷移で
    あることを表すように状態遷移し、 前記第１の相互相関又は前記第１の符号相互相関又は前
    記第１の相互相関係数が前記第１の閾値より小さく、か
    つ、前記第２の相互相関又は前記第２の符号相互相関又
    は前記第２の相互相関係数が前記第２の閾値より小さい
    ときに、次の状態遷移が目標信号発生による状態遷移で
    あることを表すように状態遷移すること、 を特徴とする請求項９記載の適応アレイ装置。