JP4332789B2 - 適応ノイズ低減方法及び適応ノイズ低減装置 - Google Patents
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Description
(2)前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにすることを特徴とする(1)に記載の適応ノイズ低減方法。
(3)前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにすることを特徴とする(1)に記載の適応ノイズ低減方法。
(4)前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを特徴とする(1)に記載の適応ノイズ低減方法。
(5)前記低減対象周期性ノイズ信号の周期変化に応じて前記適応フィルタで行う適応処理におけるステップゲイン及び忘却係数を可変することを特徴とする(1)に記載の適応ノイズ低減方法。
(6)前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにする、若しくは
前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにする、若しくは
前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを周期Tの変化に応じて、適宜切替えることを特徴とする(1)に記載の適応ノイズ低減方法。
(8)前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにすることを特徴とする(7)に記載の適応ノイズ低減装置。
(9)前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにすることを特徴とする(7)に記載の適応ノイズ低減装置。
(10)前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを特徴とする(7)に記載の適応ノイズ低減装置。
(11)前記低減対象周期性ノイズ信号の周期変化に応じて前記適応フィルタで行う適応処理におけるステップゲイン及び忘却係数を可変することを特徴とする(7)に記載の適応ノイズ低減装置。
(12)前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにする、若しくは
前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにする、若しくは
前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを周期Tの変化に応じて、適宜切替えることを特徴とする(7)に記載の適応ノイズ低減装置。
端子1からの主要入力信号Sと端子2からのノイズ信号Nが模式的に加算器8で単純加算され、減算手段に相当する加算器9の+端子に入力される。また端子3よりノイズ信号Nに相関性の高い参照入力信号Xが入力し、適応フィルタ6とLMS演算5に入力される。LMS演算5は前記適応フィルタ6の内部係数をLMS(Least Mean Square;最小二乗平均)アルゴリズムにしたがって適宜更新して疑似ノイズ信号を生成し、適応フィルタ出力信号Yとして前記加算器9の−端子に入力して+端子の信号から減算し、主要入力信号Sの推定値である推定値出力信号S^を端子10より出力するとともに、ステップゲイン7を介して、残差信号Eとして前記LMS演算5に帰還する((1)式参照)。
更に、LMS演算5はこの残差信号Eと参照入力信号XからLMSアルゴリズムにより適応フィルタ6の係数を適宜更新し、前記残差信号E成分が最小となるように帰還ループが構成されている。
更に、LMS演算5では、前述の参照入力信号Xと残差信号Eから以下に示す(3)式にしたがってそれぞれの適応フィルタ係数W0〜Wmを単位サンプリング毎に更新していく。
先ず、図1同様に端子1からの主要入力信号Sと端子2からのノイズ信号Nが模式的に加算器8で単純加算され、減算手段に相当する加算器9の+端子に入力し、−側端子の破線で囲まれる適応信号処理20からの疑似ノイズ信号Ykを減算して、主要入力信号のみが端子10より出力されると共に、前述のステップゲイン7を介してエラー信号が適応信号処理20に入力される。また端子3から参照入力信号として周期パルス信号が、端子21からサンプリングクロック信号が適応信号処理20に入力される。またサンプリングクロック信号は、主要入力信号S及びノイズ信号Nのサンプリング周波数と一致している。
そして図3においては、端子21よりのサンプリングクロック信号と、端子3よりの周期パルス信号をカウンタ手段22に入力して、入力周期をサンプリングクロック信号でカウントし、そのカウント値をタイミング発生手段24に入力して所定のタイミングパルス信号を生成する。そしてこのタイミングパルス信号からリードアドレス生成手段23にてインパルス信号Xkを0〜mまで順に生成し、ライトアドレス生成手段25にてインパルス信号Xk−1を0〜mまで順に生成し、夫々をSRAM等で構成されるアキュムレータ26のリードアドレス及びライトアドレスとして入力する。このアキュムレータ26は最大m+1ワード(m+1タップ)の所定ビット長のレジスタをもっている。
そして、m+1タップのアキュムレータ26には1周期内の所定タイミングにリードアドレスXkもしくはライトアドレスXk−1にしたがって指定のアドレスに適応係数Wがリード/ライトされるように成されている。また加算器28の一方の端子には、前記エラー信号Ekにステップゲインμを乗じた2μEkが、加算器28の他方の端子にはアキュムレータ26のアドレスXkからリードされたデータWkに忘却係数乗算部29で忘却係数λを乗じた信号が入力し、両者を加算した加算器28の出力に単位サンプル時間遅延27を施して、先のアキュムレータ26のWk−1アドレスにライトされる。また同様にWkアドレスから1周期前の疑似ノイズ信号Ykがリードされる。これにより図3は、適応フィルタ係数Wを、エラー信号Eに含まれるドラム基準信号Xに相関の高い信号であるノイズ成分を常に最小にするように上記示した(3)式で更新し、端子10からは常にノイズ低減が成された主要信号出力が得られる。
又、図8の例ではタイミング発生手段にてサンプリング周波数Sに対してS/2としたが、これに限るものではなく、S/3やS/4のように、さらに整数分の1にしてもよく、この場合にはTCもTmの整数倍の周期パルスまで対応できる。またこのようにサンプリング周波数が間引き(デシメート)変換された場合には、図3のアキュムレータ26から擬似ノイズ信号Ykをリードするときに、整数倍の補間(インターポレート)変換する(図示せず)ことで、複雑なPLL回路等を必要とせずに、容易にサンプリング周波数を一致させることができ、整数倍の利点がある。
又、クロック生成33からはサンプリングクロックが前記ADC32及びノイズ低減処理50に入力されて信号処理に使用される。さらに前記ノイズ低減処理50に入力した信号は、加算器51の+側端子に入力し、−側端子からの擬似ノイズ信号を減算して出力端子34より出力されるとともに、リミッタ処理54と、ステップゲイン処理53を介して図3の適応信号処理20と同様に構成される適応信号処理52に入力されて擬似ノイズ信号が生成され、オンオフSW55を介して先の加算器51に入力される。また適応信号処理52には制御マイコン40より周期パルス信号41が入力し、オンオフSW55には同様にキャンセルオン/オフ制御信号42が入力している。さらに前記制御マイコン40はディスク型記録再生装置の制御を行っており、ここではHDD(ハードディスク装置)で説明する。
従って、図9に示すように、回転数によりパラメータ値を変化させることにより、最適な収束特性を維持するようにしている。つまり、ステップゲインμと忘却係数λは、どちらも1よりも小さい値に設定されるために、回転数が高くなり、パラメータの乗算頻度が増加した場合には、1に近づけるように値を大きくして、収束特性の変化の傾きを小さくしてやり、逆に回転数が低くなり、パラメータの乗算頻度が低下した場合には、値を小さくして、収束特性の変化の傾きを大きくして、収束特性の傾きが常に一定になるようにしている。
尚、図9ではパラメータを段階的操作しているが、段階をさらに細かく操作すれば、一層最適な収束特性が維持できる。
Claims (12)
- 主要入力信号に含まれている低減対象周期性ノイズ信号と同期した参照入力パルス信号から、前記低減対象周期性ノイズ信号に近似する擬似ノイズ信号を得る適応フィルタと、前記主要入力信号から、前記適応フィルタから出力する擬似ノイズ信号を減算する減算手段とを備え、
前記減算手段の出力信号が前記適応フィルタにフィードバックされて、前記減算手段の出力信号のノイズパワーが最小となるように前記適応フィルタで適応処理が行われる適応ノイズ低減方法であって、
前記参照入力パルス信号の周期Tの期間を所定クロック周波数Sでカウントするカウンタ手段と、前記カウンタ手段よりのカウント値から前記適応フィルタの動作タイミングを生成するタイミング生成手段とを有し、
前記適応フィルタの有する最大タップ数をNmとし、前記低減対象周期性ノイズ信号の周期変化に応じて前記参照入力パルス信号の周期Tが変化し、さらに前記周期Tのとり得る最大周期をTmax(但しTmax≧Tである)とすれば[最大タップ数Nm<クロック周波数S・最大周期Tmax]の関係にあり、さらに[最大タップ数Nm≧クロック周波数S・周期T]の場合と[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合とで前記適応フィルタでの適応処理を異ならせて、前記擬似ノイズ信号を出力することを特徴とする適応ノイズ低減方法。 - 前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにすることを特徴とする請求項1に記載の適応ノイズ低減方法。
- 前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにすることを特徴とする請求項1に記載の適応ノイズ低減方法。
- 前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを特徴とする請求項1に記載の適応ノイズ低減方法。
- 前記低減対象周期性ノイズ信号の周期変化に応じて前記適応フィルタで行う適応処理におけるステップゲイン及び忘却係数を可変することを特徴とする請求項1に記載の適応ノイズ低減方法。
- 前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにする、若しくは
前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにする、若しくは
前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを周期Tの変化に応じて、適宜切替えることを特徴とする請求項1に記載の適応ノイズ低減方法。 - 主要入力信号に含まれている低減対象周期性ノイズ信号と同期した参照入力パルス信号から、前記低減対象周期性ノイズ信号に近似する擬似ノイズ信号を得る適応フィルタと、
前記主要入力信号から、前記適応フィルタから出力する擬似ノイズ信号を減算する減算手段と、
前記減算手段の出力信号が前記適応フィルタにフィードバックされて、前記減算手段の出力信号のノイズパワーが最小となるように前記適応フィルタで適応処理が行われる適応処理手段と、
を備えた適応ノイズ低減装置であって、
前記適応処理手段は、前記参照入力パルス信号の周期Tの期間を所定クロック周波数Sでカウントするカウンタ手段と、前記カウンタ手段よりのカウント値から前記適応フィルタの動作タイミングを生成するタイミング生成手段とを有し、
前記適応フィルタの有する最大タップ数をNmとし、前記低減対象周期性ノイズ信号の周期変化に応じて前記参照入力パルス信号の周期Tが変化し、更に前記周期Tのとり得る最大周期をTmax(但しTmax≧Tである)とすれば[最大タップ数Nm<クロック周波数S・最大周期Tmax]の関係にあり、さらに[最大タップ数Nm≧クロック周波数S・周期T]の場合と[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合とで前記適応フィルタでの適応処理を異ならせて、前記擬似ノイズ信号を出力することを特徴とする適応ノイズ低減装置。 - 前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにすることを特徴とする請求項7に記載の適応ノイズ低減装置。
- 前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにすることを特徴とする請求項7に記載の適応ノイズ低減装置。
- 前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを特徴とする請求項7に記載の適応ノイズ低減装置。
- 前記低減対象周期性ノイズ信号の周期変化に応じて前記適応フィルタで行う適応処理におけるステップゲイン及び忘却係数を可変することを特徴とする請求項7に記載の適応ノイズ低減装置。
- 前記適応処理手段において、前記[最大タップ数Nm<クロック周波数S・周期T]の場合には、前記適応フィルタからの出力信号である擬似ノイズ信号をゼロにして適応処理を行わないようにする、若しくは
前記適応フィルタの動作タイミング以外において前記適応フィルタからの出力信号をゼロにする、若しくは
前記クロック周波数Sを所定比で分周して前記適応フィルタの動作タイミングを変更することを周期Tの変化に応じて、適宜切替えることを特徴とする請求項7に記載の適応ノイズ低減装置。
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