JP3411611B2 - 騒音キャンセル方式 - Google Patents
騒音キャンセル方式Info
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- JP3411611B2 JP3411611B2 JP05701993A JP5701993A JP3411611B2 JP 3411611 B2 JP3411611 B2 JP 3411611B2 JP 05701993 A JP05701993 A JP 05701993A JP 5701993 A JP5701993 A JP 5701993A JP 3411611 B2 JP3411611 B2 JP 3411611B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は騒音キャンセル方式に係
わり、特に、適応フィルタの係数に含まれる振動分を除
去して騒音キャンセル効果を向上する騒音キャンセル方
式に関する。 【０００２】 【従来の技術】騒音対策としては、従来より吸音材を用
いる方法（パッシブ制御）が知られている。しかし、吸
音材を用いる方法では、騒音が小さい静音エリアを形成
するのが面倒であると共に、低音を効果的に消せない問
題がある。特に、自動車の車室内の騒音を防止するに
は、自動車の重量が増大すると共に、騒音を効果的に消
せない問題がある。このため、騒音と逆位相の騒音キャ
ンセル音をスピ−カから放射して騒音を低減する方法
（アクティブ制御）が脚光を浴び、工場やオフィスなど
の室内空間の一部に実用化されつつある。又、自動車の
車室内においてもアクティブ制御により騒音を低減する
方式が提案されている。 【０００３】図３はエンジン音をキャンセルする従来の
騒音キャンセル装置の構成図である。１１は騒音源であ
るエンジン、１２はエンジン回転数Ｒを検出する回転数
センサ、１３はエンジン回転数Ｒに応じた周波数を有す
る一定振幅の正弦波信号を参照信号ｘnとして発生する
参照信号発生部である。騒音源がエンジンの場合、エン
ジン回転により発生するノイズは周期性を有し、その周
波数はエンジン回転数に依存する。例えば、４気筒エン
ジンの場合、車室内に発生する周期性ノイズはエンジン
回転数の２次高調波が支配的であり、回転数が６００ｒ
ｐｍ（１０ｒｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周
波数は２０Ｈｚ、回転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒｐ
ｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００Ｈ
ｚである。参照信号発生部１３は、２次高調波の正弦波
データをＲＯＭに記憶しておき、そのデータを必要に応
じて読み出して出力することにより参照信号ｘnを生成
する。尚、このデータの読み出し／出力タイミングはエ
ンジン回転数Ｒに応じてコントロールされ、これにより
エンジン回転数Ｒに応じて発生する周期性ノイズの周波
数を有する参照信号が出力されるようになっている。 【０００４】１４は騒音キャンセルコントローラであ
り、参照信号発生部１３から発生する参照信号ｘnを入
力されると共に、車室内の騒音キャンセル位置（観測点
であり例えば運転者の耳元近傍）における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅnとして入力
され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処理を
行って騒音キャンセル信号ｙnを出力する。騒音キャン
セルコントローラ１４は、適応信号処理部１４ａと、デ
ジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂと、参照信号
ｘnにスピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル
音伝搬系の伝搬特性（伝達関数）を畳み込んでフィルタ
ードＸ信号（信号処理用参照信号）ｒnを作成するフィ
ルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃを有している。１
５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙn）をア
ナログの騒音キャンセル信号に変換するＤＡコンバー
タ、１６は騒音キャンセル信号を増幅するパワ−アン
プ、１７は騒音キャンセル音Ｓcを放射するキャンセル
スピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配置され、騒音Ｓ
nとキャンセル音Ｓcの合成音を検出し、合成音信号をエ
ラ−信号ｅnとして出力するエラ−マイク、１９はエラ
ー信号ｅnを増幅するアンプ、２０は周期性ノイズの帯
域外の騒音信号を除去するローパスフィルタ、２１はロ
ーパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤコンバー
タである。 【０００５】適応信号処理部１４ａは騒音キャンセル点
におけるエラー信号ｅnとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号(フィルタードＸ信号)ｒnを
入力され、これら信号を用いて騒音キャンセル点におけ
る騒音をキャンセルするように適応信号処理を行って適
応フィルタ１４ｂの係数を決定する。例えば適応信号処
理部１４ａは周知のフィルタードＸ ＬＭＳ(Least Mean
Square)適応アルゴリズムに従って、エラ−マイク１８
から入力されたエラ−信号ｅnが最小となるように適応
フィルタ１４ｂの係数を決定する。適応フィルタ１４ｂ
は適応信号処理部１４ａにより決定された係数に従って
参照信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キャ
ンセル信号ｙnを出力し、騒音をキャンセルする。尚、
参照信号ｘnは、消去したい騒音Ｓnと相関の高い信号で
なくてはならず、参照信号と相関のない音は消去されな
い。 【０００６】適応フィルタ１４ｂは図４に示すように、
ＮタップのＦＩＲ型デジタルフィルタで構成され、例え
ば、入力信号を順次１サンプリング時間遅延する（Ｎ−
１）個の遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力
に係数ｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)を乗算する
Ｎ個の乗算部ＭＬ，ＭＬ，・・・と、各乗算部出力を順
次加算する加算部ＡＤ，ＡＤ・・・で実現される。すな
わち、現時刻ｎ・Ｔsにおける参照信号をｘn、その時の
各乗算器の係数をｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗ
N(n)、出力(騒音キャンセル信号)をｙnとすれば、適応
フィルタ１４ｂは次式 【０００７】 【数１】の演算を実行し、騒音キャンセル信号ｙnを出力する。 【０００８】フィルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃ
は図５に示すように、ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成
され、例えば、入力信号を順次１サンプリング時間遅延
する（Ｍ−１）個の遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅
延要素出力に係数c1，c2，c3・・・cMを乗算するＭ個の
乗算部ＭＬ，ＭＬ，・・・と、各乗算部出力を順次加算
する加算部ＡＤ，ＡＤ・・・で実現される。係数c1，
c2，c3・・・cMは二次音伝搬系（スピーカから観測点ま
での系）の伝搬特性を模擬するように決定されている。
時刻ｎ・Ｔsにおける参照信号をｘn、出力(フィルター
ドX信号)をｒ(n)とすれば、フィルタ１４cは次式 【０００９】 【数２】 の演算を実行してフィルタードX信号ｒ(n)を出力する。 【００１０】適応信号処理部１４ａは、１サンプリング
時刻Ｔs後の次の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィルタ
１４ｂの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗ
N(n+1)を、現時刻ｎ・Ｔにおける係数とエラー信号ｅn
とフィルタードX信号ｒnを用いて次式（係数更新式）に
より決定する。 【００１１】 【数３】【００１２】ただし、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｒ(n-j+1)・ｅn (4) で与えられる。(3)式において、(n)は現サンプリング時
刻の値、(n+1)は１サンプリング時刻後の値、(n-1)は１
サンプリング時刻前の値、(n-2)は２サンプリング時刻
前の値、・・・を意味している。又、μは適応フィルタの
係数を更新するステップを決める１以下の定数（ステッ
プサイズパラメータ）であり、騒音キャンセルシステム
に応じて適当な値に設定される。以上は、フィルタード
Ｘ ＬＭＳ適応アルゴリズムにより適応信号処理した場
合であるが、フィルタードＸ信号を使用しないＬＭＳ適
応アルゴリズムによる場合には、(3)式は、 【００１３】 【数４】 【００１４】となり、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn (4a) で与えられる。フィルタードＸ ＬＭＳ適応アルゴリズ
ムによる騒音キャンセルにおいては、上記(1)〜(3)式の
演算を１サンプリング時間内に行って、騒音キャンセル
信号ｙnを出力する。又、ＬＭＳ適応アルゴリズムによ
る場合には、(1),(3a)式の演算を１サンプリング時間内
に行って、騒音キャンセル信号ｙnを出力する。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】騒音キャンセル点には
キャンセルしたい騒音信号の他に、外乱信号が存在す
る。外乱信号はキャンセルしたい周波数成分（＝参照信
号ｘnの周波数成分）以外の周波数成分を有し、エラー
信号ｅnに混入する。外乱信号がエラー信号ｅnに含まれ
ると適応アルゴリズム内における積和演算により騒音信
号とは全く別の周波数成分を持つ信号が発生し、又、適
応フィルタよりキャンセルしたい周波数成分以外の信号
が出力される。例えば、キャンセルしたい騒音信号の周
波数をｆ1(ω1=2πｆ1)、外乱信号の周波数をf2(ω2=2
πｆ2)とし、また、説明を簡単にするために、振幅を
１、位相を０とすると、信号処理用参照信号ｒnとエラ
ー信号ｅnは ｒn＝sinω1ｔ ｅn＝sinω1ｔ＋sinω2ｔ となる。 【００１６】従って、係数更新式における右辺第２項は sinω1ｔ・(sinω1ｔ＋sinω2ｔ) ＝(sinω1ｔ)2＋(1/2)・｛cos(ω1-ω2)t−cos(ω1＋ω2)t｝ (5) となり、周波数ｆ1、（ｆ1−ｆ2）、（ｆ1＋ｆ2）の成
分を含む。適応フィルタ１４ｂの係数が略一定値に収束
した状態では、エラー信号ｅnに含まれるsinω1ｔ成分
は小さくなるから、適応フィルタにおける各係数中の周
波数成分は（ｆ1−ｆ2）、（ｆ1＋ｆ2）が支配的とな
り、第ｊタップの係数ｗjは図６に示すように時間と共
に振動する。すなわち、適応フィルタの係数は周波数
（ｆ1−ｆ2）でゆっくりと振動する成分と、周波数（ｆ
1＋ｆ2）で細かく振動する成分を有している。適応フィ
ルタ１４ｂは(5)式に参照信号ｘn（＝sinω1t）を乗算
するため、騒音キャンセル信号ｙnには更に多くの周波
数成分が加わり、消音効果を減殺する。すなわち、適応
フィルタの係数が外乱に起因して変動すると騒音を正し
くキャンセルできなくなり、消音効果が小さくなる。以
上から本発明の目的は、適応フィルタの係数が外乱によ
り振動するのを防止できる騒音キャンセル方式を提供す
ることである。 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記目的は本発明によれ
ば、各タップ毎に、係数更新式により得られた最新の複
数個の係数の平均値を演算し、該平均値を今回の各タッ
プの真の係数とすることにより達成される。 【００１８】 【作用】各タップ毎に、係数更新式により得られた最新
の複数個の係数の平均値を演算し、該平均値を今回の各
タップの真の係数とする。このようにすれば，適応フィ
ルタの係数が外乱により振動するのを防止できる。 【００１９】 【実施例】図１は本発明の全体の例構成図であり、３１
はエンジン回転数Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘn
を発生する参照信号発生部、３２は適応信号処理（例え
ば、フィルタードＸ ＬＭＳアルゴリズム）により騒音
キャンセル信号ｙnを出力する騒音キャンセルコントロ
ーラ、３３は騒音キャンセル位置における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅnとして出力
するエラーマイクである。騒音キャンセルコントローラ
３２は、適応信号処理部３２ａと、Ｎタップのデジタル
フィルタ構成の適応フィルタ３２ｂと、参照信号ｘnに
スピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬
系の伝搬特性を畳み込んでフィルタードＸ信号(信号処
理用参照信号）ｒnを作成するフィルタードＸ信号作成
用フィルタ３２ｃを有している。適応フィルタ３２ｂ、
フィルタードＸ信号作成用フィルタ３２ｃはそれぞれ従
来と同様に図４，図５に示す構成を備えている。 【００２０】適応信号処理部３２ａは、フィルタードＸ
信号ｒnやエラー信号ｅnを所定サンプリング周期Ｔsで
取り込むための信号取込み部４１と、(3)式の係数更新
式の演算を実行する係数演算部４２と、係数より振動成
分を除去する振動除去部４３を有している。振動除去部
４３は図２に示すように、係数保存部４３ａと、平均値
演算部４３ｂを有している。係数保存部４３ａは適応フ
ィルタ３２ｂの各タップについて、係数演算部４２で求
められた最新の(Ｍ+1)個の係数 ｗj(n+1)，ｗj(n)，ｗj(n-1)，・・・ｗj(n-M+1) (j=1,
2,3,・・・N) を記憶する。この係数保存部４３ａはリングバッファの
構成を有し、最新の（Ｍ＋１）個の係数を順次保存する
ようになっている。尚、ｗj(n+1)は今回演算された係数
である。平均値演算部４３ｂは各タップの最新の(Ｍ+1)
個の係数の平均値ｗjmを次式 【数５】 により演算し、ｗjm→ｗj(n+1)として適応フィルタ３２
ｂに入力する。このように、最新の(Ｍ＋１)個の係数値
の平均値を演算して今回の係数値ｗj(n+1)とすれば、振
動分のプラス、マイナスが相殺して振動分の影響をなく
すことができる。 【００２１】適応信号処理に際して、フィルタードＸ信
号作成用フィルタ３２ｃはサンプリング周期Ｔs毎に(2)
式の演算を行なってフィルタードＸ信号ｒnを作成す
る。適応信号処理部３２ａの信号取り込み部４１は該フ
ィルタードＸ信号ｒn及びエラー信号ｅnを取り込み、係
数演算部４２は(3)式の係数更新式に基づいて各タップ
の係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算する。振動除去
部４３の係数保存部４３ａは各タップについて、係数演
算部４２で得られた最新の(Ｍ+1)個の係数 ｗj(n+1)，ｗj(n)，ｗj(n-1)，・・・ｗj(n-M+1) (j=1,
2,3,・・・N) を記憶する。 【００２２】平均値演算部４３ｂはタップ毎に、最新の
(Ｍ+1)個の係数の平均値ｗjm(j=1,2,3,・・・,N)を(6)式に
より演算し、ｗjm→ｗj(n+1)として適応フィルタ３２ｂ
に入力する。適応フィルタ３２ｂは振動分が除去された
係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を用いて参照信号ｘnにデ
ジタルフィルタ処理を施し、これにより騒音キャンセル
信号ｙnを出力して騒音をキャンセルする。以後、上記
動作をサンプリング周期毎に繰返す。以上により、サン
プリング周期毎に振動分を除去した係数値ｗj(n+1)に基
づいて適応フィルタ処理を行うから、騒音を正しくキャ
ンセルでき、消音効果を向上できる。尚、以上はフィル
タードＸ ＬＭＳアルゴリズムに従って係数を更新する
場合であるが、フィルタードＸ信号を用いないＬＭＳア
ルゴリズム等に従って係数を更新する場合にも適用でき
るものである。以上、本発明を実施例により説明した
が、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い
種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するも
のではない。 【００２３】 【発明の効果】以上本発明によれば、係数更新式より得
られた所定タップの最新の複数個の係数の平均値を演算
し、該平均値を今回の所定タップの真の係数とするよう
に構成したから、振動分のプラス、マイナスで振動成分
を相殺し、係数より振動分の影響をなくすことができ、
消音効果を向上できる。
わり、特に、適応フィルタの係数に含まれる振動分を除
去して騒音キャンセル効果を向上する騒音キャンセル方
式に関する。 【０００２】 【従来の技術】騒音対策としては、従来より吸音材を用
いる方法（パッシブ制御）が知られている。しかし、吸
音材を用いる方法では、騒音が小さい静音エリアを形成
するのが面倒であると共に、低音を効果的に消せない問
題がある。特に、自動車の車室内の騒音を防止するに
は、自動車の重量が増大すると共に、騒音を効果的に消
せない問題がある。このため、騒音と逆位相の騒音キャ
ンセル音をスピ−カから放射して騒音を低減する方法
（アクティブ制御）が脚光を浴び、工場やオフィスなど
の室内空間の一部に実用化されつつある。又、自動車の
車室内においてもアクティブ制御により騒音を低減する
方式が提案されている。 【０００３】図３はエンジン音をキャンセルする従来の
騒音キャンセル装置の構成図である。１１は騒音源であ
るエンジン、１２はエンジン回転数Ｒを検出する回転数
センサ、１３はエンジン回転数Ｒに応じた周波数を有す
る一定振幅の正弦波信号を参照信号ｘnとして発生する
参照信号発生部である。騒音源がエンジンの場合、エン
ジン回転により発生するノイズは周期性を有し、その周
波数はエンジン回転数に依存する。例えば、４気筒エン
ジンの場合、車室内に発生する周期性ノイズはエンジン
回転数の２次高調波が支配的であり、回転数が６００ｒ
ｐｍ（１０ｒｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周
波数は２０Ｈｚ、回転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒｐ
ｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００Ｈ
ｚである。参照信号発生部１３は、２次高調波の正弦波
データをＲＯＭに記憶しておき、そのデータを必要に応
じて読み出して出力することにより参照信号ｘnを生成
する。尚、このデータの読み出し／出力タイミングはエ
ンジン回転数Ｒに応じてコントロールされ、これにより
エンジン回転数Ｒに応じて発生する周期性ノイズの周波
数を有する参照信号が出力されるようになっている。 【０００４】１４は騒音キャンセルコントローラであ
り、参照信号発生部１３から発生する参照信号ｘnを入
力されると共に、車室内の騒音キャンセル位置（観測点
であり例えば運転者の耳元近傍）における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅnとして入力
され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処理を
行って騒音キャンセル信号ｙnを出力する。騒音キャン
セルコントローラ１４は、適応信号処理部１４ａと、デ
ジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂと、参照信号
ｘnにスピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル
音伝搬系の伝搬特性（伝達関数）を畳み込んでフィルタ
ードＸ信号（信号処理用参照信号）ｒnを作成するフィ
ルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃを有している。１
５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙn）をア
ナログの騒音キャンセル信号に変換するＤＡコンバー
タ、１６は騒音キャンセル信号を増幅するパワ−アン
プ、１７は騒音キャンセル音Ｓcを放射するキャンセル
スピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配置され、騒音Ｓ
nとキャンセル音Ｓcの合成音を検出し、合成音信号をエ
ラ−信号ｅnとして出力するエラ−マイク、１９はエラ
ー信号ｅnを増幅するアンプ、２０は周期性ノイズの帯
域外の騒音信号を除去するローパスフィルタ、２１はロ
ーパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤコンバー
タである。 【０００５】適応信号処理部１４ａは騒音キャンセル点
におけるエラー信号ｅnとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号(フィルタードＸ信号)ｒnを
入力され、これら信号を用いて騒音キャンセル点におけ
る騒音をキャンセルするように適応信号処理を行って適
応フィルタ１４ｂの係数を決定する。例えば適応信号処
理部１４ａは周知のフィルタードＸ ＬＭＳ(Least Mean
Square)適応アルゴリズムに従って、エラ−マイク１８
から入力されたエラ−信号ｅnが最小となるように適応
フィルタ１４ｂの係数を決定する。適応フィルタ１４ｂ
は適応信号処理部１４ａにより決定された係数に従って
参照信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キャ
ンセル信号ｙnを出力し、騒音をキャンセルする。尚、
参照信号ｘnは、消去したい騒音Ｓnと相関の高い信号で
なくてはならず、参照信号と相関のない音は消去されな
い。 【０００６】適応フィルタ１４ｂは図４に示すように、
ＮタップのＦＩＲ型デジタルフィルタで構成され、例え
ば、入力信号を順次１サンプリング時間遅延する（Ｎ−
１）個の遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力
に係数ｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)を乗算する
Ｎ個の乗算部ＭＬ，ＭＬ，・・・と、各乗算部出力を順
次加算する加算部ＡＤ，ＡＤ・・・で実現される。すな
わち、現時刻ｎ・Ｔsにおける参照信号をｘn、その時の
各乗算器の係数をｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗ
N(n)、出力(騒音キャンセル信号)をｙnとすれば、適応
フィルタ１４ｂは次式 【０００７】 【数１】の演算を実行し、騒音キャンセル信号ｙnを出力する。 【０００８】フィルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃ
は図５に示すように、ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成
され、例えば、入力信号を順次１サンプリング時間遅延
する（Ｍ−１）個の遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅
延要素出力に係数c1，c2，c3・・・cMを乗算するＭ個の
乗算部ＭＬ，ＭＬ，・・・と、各乗算部出力を順次加算
する加算部ＡＤ，ＡＤ・・・で実現される。係数c1，
c2，c3・・・cMは二次音伝搬系（スピーカから観測点ま
での系）の伝搬特性を模擬するように決定されている。
時刻ｎ・Ｔsにおける参照信号をｘn、出力(フィルター
ドX信号)をｒ(n)とすれば、フィルタ１４cは次式 【０００９】 【数２】 の演算を実行してフィルタードX信号ｒ(n)を出力する。 【００１０】適応信号処理部１４ａは、１サンプリング
時刻Ｔs後の次の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィルタ
１４ｂの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗ
N(n+1)を、現時刻ｎ・Ｔにおける係数とエラー信号ｅn
とフィルタードX信号ｒnを用いて次式（係数更新式）に
より決定する。 【００１１】 【数３】【００１２】ただし、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｒ(n-j+1)・ｅn (4) で与えられる。(3)式において、(n)は現サンプリング時
刻の値、(n+1)は１サンプリング時刻後の値、(n-1)は１
サンプリング時刻前の値、(n-2)は２サンプリング時刻
前の値、・・・を意味している。又、μは適応フィルタの
係数を更新するステップを決める１以下の定数（ステッ
プサイズパラメータ）であり、騒音キャンセルシステム
に応じて適当な値に設定される。以上は、フィルタード
Ｘ ＬＭＳ適応アルゴリズムにより適応信号処理した場
合であるが、フィルタードＸ信号を使用しないＬＭＳ適
応アルゴリズムによる場合には、(3)式は、 【００１３】 【数４】 【００１４】となり、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn (4a) で与えられる。フィルタードＸ ＬＭＳ適応アルゴリズ
ムによる騒音キャンセルにおいては、上記(1)〜(3)式の
演算を１サンプリング時間内に行って、騒音キャンセル
信号ｙnを出力する。又、ＬＭＳ適応アルゴリズムによ
る場合には、(1),(3a)式の演算を１サンプリング時間内
に行って、騒音キャンセル信号ｙnを出力する。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】騒音キャンセル点には
キャンセルしたい騒音信号の他に、外乱信号が存在す
る。外乱信号はキャンセルしたい周波数成分（＝参照信
号ｘnの周波数成分）以外の周波数成分を有し、エラー
信号ｅnに混入する。外乱信号がエラー信号ｅnに含まれ
ると適応アルゴリズム内における積和演算により騒音信
号とは全く別の周波数成分を持つ信号が発生し、又、適
応フィルタよりキャンセルしたい周波数成分以外の信号
が出力される。例えば、キャンセルしたい騒音信号の周
波数をｆ1(ω1=2πｆ1)、外乱信号の周波数をf2(ω2=2
πｆ2)とし、また、説明を簡単にするために、振幅を
１、位相を０とすると、信号処理用参照信号ｒnとエラ
ー信号ｅnは ｒn＝sinω1ｔ ｅn＝sinω1ｔ＋sinω2ｔ となる。 【００１６】従って、係数更新式における右辺第２項は sinω1ｔ・(sinω1ｔ＋sinω2ｔ) ＝(sinω1ｔ)2＋(1/2)・｛cos(ω1-ω2)t−cos(ω1＋ω2)t｝ (5) となり、周波数ｆ1、（ｆ1−ｆ2）、（ｆ1＋ｆ2）の成
分を含む。適応フィルタ１４ｂの係数が略一定値に収束
した状態では、エラー信号ｅnに含まれるsinω1ｔ成分
は小さくなるから、適応フィルタにおける各係数中の周
波数成分は（ｆ1−ｆ2）、（ｆ1＋ｆ2）が支配的とな
り、第ｊタップの係数ｗjは図６に示すように時間と共
に振動する。すなわち、適応フィルタの係数は周波数
（ｆ1−ｆ2）でゆっくりと振動する成分と、周波数（ｆ
1＋ｆ2）で細かく振動する成分を有している。適応フィ
ルタ１４ｂは(5)式に参照信号ｘn（＝sinω1t）を乗算
するため、騒音キャンセル信号ｙnには更に多くの周波
数成分が加わり、消音効果を減殺する。すなわち、適応
フィルタの係数が外乱に起因して変動すると騒音を正し
くキャンセルできなくなり、消音効果が小さくなる。以
上から本発明の目的は、適応フィルタの係数が外乱によ
り振動するのを防止できる騒音キャンセル方式を提供す
ることである。 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記目的は本発明によれ
ば、各タップ毎に、係数更新式により得られた最新の複
数個の係数の平均値を演算し、該平均値を今回の各タッ
プの真の係数とすることにより達成される。 【００１８】 【作用】各タップ毎に、係数更新式により得られた最新
の複数個の係数の平均値を演算し、該平均値を今回の各
タップの真の係数とする。このようにすれば，適応フィ
ルタの係数が外乱により振動するのを防止できる。 【００１９】 【実施例】図１は本発明の全体の例構成図であり、３１
はエンジン回転数Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘn
を発生する参照信号発生部、３２は適応信号処理（例え
ば、フィルタードＸ ＬＭＳアルゴリズム）により騒音
キャンセル信号ｙnを出力する騒音キャンセルコントロ
ーラ、３３は騒音キャンセル位置における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅnとして出力
するエラーマイクである。騒音キャンセルコントローラ
３２は、適応信号処理部３２ａと、Ｎタップのデジタル
フィルタ構成の適応フィルタ３２ｂと、参照信号ｘnに
スピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬
系の伝搬特性を畳み込んでフィルタードＸ信号(信号処
理用参照信号）ｒnを作成するフィルタードＸ信号作成
用フィルタ３２ｃを有している。適応フィルタ３２ｂ、
フィルタードＸ信号作成用フィルタ３２ｃはそれぞれ従
来と同様に図４，図５に示す構成を備えている。 【００２０】適応信号処理部３２ａは、フィルタードＸ
信号ｒnやエラー信号ｅnを所定サンプリング周期Ｔsで
取り込むための信号取込み部４１と、(3)式の係数更新
式の演算を実行する係数演算部４２と、係数より振動成
分を除去する振動除去部４３を有している。振動除去部
４３は図２に示すように、係数保存部４３ａと、平均値
演算部４３ｂを有している。係数保存部４３ａは適応フ
ィルタ３２ｂの各タップについて、係数演算部４２で求
められた最新の(Ｍ+1)個の係数 ｗj(n+1)，ｗj(n)，ｗj(n-1)，・・・ｗj(n-M+1) (j=1,
2,3,・・・N) を記憶する。この係数保存部４３ａはリングバッファの
構成を有し、最新の（Ｍ＋１）個の係数を順次保存する
ようになっている。尚、ｗj(n+1)は今回演算された係数
である。平均値演算部４３ｂは各タップの最新の(Ｍ+1)
個の係数の平均値ｗjmを次式 【数５】 により演算し、ｗjm→ｗj(n+1)として適応フィルタ３２
ｂに入力する。このように、最新の(Ｍ＋１)個の係数値
の平均値を演算して今回の係数値ｗj(n+1)とすれば、振
動分のプラス、マイナスが相殺して振動分の影響をなく
すことができる。 【００２１】適応信号処理に際して、フィルタードＸ信
号作成用フィルタ３２ｃはサンプリング周期Ｔs毎に(2)
式の演算を行なってフィルタードＸ信号ｒnを作成す
る。適応信号処理部３２ａの信号取り込み部４１は該フ
ィルタードＸ信号ｒn及びエラー信号ｅnを取り込み、係
数演算部４２は(3)式の係数更新式に基づいて各タップ
の係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算する。振動除去
部４３の係数保存部４３ａは各タップについて、係数演
算部４２で得られた最新の(Ｍ+1)個の係数 ｗj(n+1)，ｗj(n)，ｗj(n-1)，・・・ｗj(n-M+1) (j=1,
2,3,・・・N) を記憶する。 【００２２】平均値演算部４３ｂはタップ毎に、最新の
(Ｍ+1)個の係数の平均値ｗjm(j=1,2,3,・・・,N)を(6)式に
より演算し、ｗjm→ｗj(n+1)として適応フィルタ３２ｂ
に入力する。適応フィルタ３２ｂは振動分が除去された
係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を用いて参照信号ｘnにデ
ジタルフィルタ処理を施し、これにより騒音キャンセル
信号ｙnを出力して騒音をキャンセルする。以後、上記
動作をサンプリング周期毎に繰返す。以上により、サン
プリング周期毎に振動分を除去した係数値ｗj(n+1)に基
づいて適応フィルタ処理を行うから、騒音を正しくキャ
ンセルでき、消音効果を向上できる。尚、以上はフィル
タードＸ ＬＭＳアルゴリズムに従って係数を更新する
場合であるが、フィルタードＸ信号を用いないＬＭＳア
ルゴリズム等に従って係数を更新する場合にも適用でき
るものである。以上、本発明を実施例により説明した
が、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い
種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するも
のではない。 【００２３】 【発明の効果】以上本発明によれば、係数更新式より得
られた所定タップの最新の複数個の係数の平均値を演算
し、該平均値を今回の所定タップの真の係数とするよう
に構成したから、振動分のプラス、マイナスで振動成分
を相殺し、係数より振動分の影響をなくすことができ、
消音効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体の構成図である。
【図２】本発明の振動除去部の構成図である。
【図３】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。
【図４】適応フィルタの構成図である。
【図５】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図で
ある。 【図６】係数の振動説明図である。 【符号の説明】 ３１・・参照信号発生部 ３２・・騒音キャンセルコントローラ ３２ａ・・適応信号処理部 ３２ｂ・・適応フィルタ ４１・・信号取込み部 ４２・・係数演算部 ４３・・振動除去部
ある。 【図６】係数の振動説明図である。 【符号の説明】 ３１・・参照信号発生部 ３２・・騒音キャンセルコントローラ ３２ａ・・適応信号処理部 ３２ｂ・・適応フィルタ ４１・・信号取込み部 ４２・・係数演算部 ４３・・振動除去部
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−203494（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−36211（ＪＰ，Ａ)
実開 平３−70490（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G10K 11/178
F01N 1/00
H03H 17/00 601
H03H 17/02 601
H03H 21/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするためのキャンセル音を出力するスピーカと、騒
音キャンセル点における騒音とキャンセル音との合成音
をエラー信号として検出するセンサと、エラー信号とキ
ャンセルすべき騒音に応じた参照信号を入力され、これ
ら信号とステップサイズパラメータを用いて所定の係数
更新式に従って前記騒音キャンセル点における騒音をキ
ャンセルするように適応フィルタの全タップの係数を更
新し、参照信号を適応フィルタに入力して騒音キャンセ
ル信号を発生し、該騒音キャンセル信号をスピーカに入
力する騒音キャンセルコントローラを備えた騒音キャン
セル装置の騒音キャンセル方式において、 適応フィルタの各タップ毎に、前記係数更新式により得
られた最新の複数個の係数の平均値を演算し、 該平均値を今回の各タップの真の係数とすることを特徴
とする騒音キャンセル方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05701993A JP3411611B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 騒音キャンセル方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05701993A JP3411611B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 騒音キャンセル方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06266373A JPH06266373A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3411611B2 true JP3411611B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=13043730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05701993A Expired - Lifetime JP3411611B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 騒音キャンセル方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3411611B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4665453B2 (ja) * | 2003-09-11 | 2011-04-06 | 日本精工株式会社 | 回転速度検出装置及び転がり軸受ユニットの荷重測定装置 |
| US9768793B2 (en) * | 2015-12-17 | 2017-09-19 | Analog Devices Global | Adaptive digital quantization noise cancellation filters for mash ADCs |
| JP7213280B2 (ja) * | 2020-03-31 | 2023-01-26 | 本田技研工業株式会社 | 能動騒音制御装置 |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP05701993A patent/JP3411611B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06266373A (ja) | 1994-09-22 |
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