JPH1127099A - 適応フィルタおよびこれを用いた信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目的信号を歪ませたり、背景雑音に対して適応
してしまうことなく、確実な適応動作を可能とした適応
フィルタを提供する。 【解決手段】参照信号ｘにフィルタ演算を行うフィルタ
部１１と、希望応答ｄからフィルタ部１１の出力信号ｙ
を差し引いて適応フィルタの出力信号ｅを得る減算器１
２と、参照信号ｘと出力信号ｅに基づいてフィルタ部１
１のフィルタ係数を更新するフィルタ更新部１３を有
し、フィルタ更新部１３は出力信号ｅのパワーがしきい
値以下のときはフィルタ係数の更新速度を決めるステッ
プサイズを非零の一定値とし、出力信号ｅのパワーがし
きい値を越えたときはステップサイズを出力信号パワー
の増加に対して減少させる適応モード制御部１４と、こ
のモード制御部１４により制御されたステップサイズを
含む更新演算式に従って更新演算を行うフィルタ更新演
算部１５からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、適応フィルタおよ
びこれを用いた信号処理装置に係り、特に音声認識装置
やテレビ会議装置などで音声入力のためにマイクロホン
アレイを用いて妨害雑音を抑圧し目的信号の音声を抽出
するマイクロホンアレイ処理装置に適した適応フィルタ
およびこれを用いた信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】配列された複数のマイクロホンからなる
マイクロホンアレイを用い、このマイクロホンアレイの
出力信号を処理することにより、雑音を抑圧して目的音
源からの目的信号のみを抽出するマイクロホンアレイ処
理装置は、音声認識装置やテレビ会議装置などにおける
音声入力を目的として開発が進められている。中でも、
少ない数のマイクロホンで大きな雑音抑圧効果が得られ
る適応ビームフォーマを利用したマイクロホンアレイ処
理装置については、例えば文献１：電子情報通信学会編
「音響システムとデジタル処理」、文献２：Heykin：
“Adaptive FilterTheory (Plentice Hall)”に述べら
れているように、一般化サイドローブキャンセラ、フロ
スト型ビームフォーマおよび参照信号法など、種々の方
法が知られている。

【０００３】適応ビームフォーマ処理は、基本的には妨
害雑音の到来方向に死角を有する指向性ビームを形成し
たフィルタにより妨害雑音を抑圧する処理である。この
適応ビームフォーマ処理では、目的信号が入力した際に
目的信号の一部が除去されて歪んだり、目的信号と妨害
雑音が同時に入力した際に目的信号が歪んだりするとい
う問題を避けるため、目的信号が入力した際に適応速度
を小さくすることが行われている。一般には、適応ビー
ムフォーマの出力信号パワーが大きい場合に、目的信号
が入力したものとみなして適応を停止する処理が行われ
る。ところが、出力信号パワーは目的信号が入力した場
合だけでなく、妨害雑音などの状況が変化した場合にも
増大するため、このように出力信号パワーが大きいとき
に完全に適応を停止することには問題がある。

【０００４】一方、文献３： Julie E.Greenburg et.a
l.:“Evaluation of an adaptive beamforming method
for hearing aids ”，pp.1662-1676,Jarnul of Acous.
Soc.of Am.91(3),1992 に開示されている補聴器用のマ
イクロホンアレイでは、適応フィルタの適応アルゴリズ
ムとして一般的なＮＬＭＳ（Normalized Least Mean Sq
uare）法によるフィルタ更新演算の式（１）を改良し、
式（２）のように参照信号パワーと出力信号パワーの和
に基づいて適応速度を正規化することにより、出力信号
パワーの増大時に適応を完全に停止せず、目的信号の歪
みを抑えるようにしている。

【０００５】 Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n ／Ｐ_r （１） Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n ／（Ｐ_r ＋Ｐ_o ） （２） ここで、ｎは時刻、Ｗ_n はフィルタ係数、μはステップ
サイズ、ｅ_n （＝ｄ_n−Ｗ_n ^T Ｘ_n ）は誤差信号、ｄ_n
は希望応答、Ｘ_n は参照信号ｘの最新のサンプルから過
去のサンプルをフィルタのタップ点数分だけ並べてベク
トルとした参照信号ベクトル、Ｐ_r は参照信号パワー、
Ｐ_o は出力信号パワーである。参照信号ｘは、一般に妨
害雑音と目的信号の一部および背景雑音が重畳した信号
となっている。式（１）（２）のいずれの場合も、適応
フィルタの適応速度は右辺第２項の大きさで決まる。

【０００６】図１４に、従来の適応フィルタの構成を示
す。この適応フィルタは、参照信号ｘにフィルタ演算を
施すフィルタ部１０１と、希望応答ｄからフィルタ部１
０１の出力信号ｙを減算する減算器１０２と、フィルタ
部１０１のフィルタ係数について式（１）または（２）
に示した更新演算を行うフィルタ更新部１０３からなっ
ている。

【０００７】通常のＮＬＭＳ法や、文献３に記載の改良
されたＮＬＭＳ法においては、妨害雑音も目的信号も存
在しない状況では、参照信号パワーＰ_r が非常に小さく
なることから、式（１）（２）より理解されるように適
応速度が非常に大きくなるため、適応フィルタが背景雑
音に適応してしまうという問題がある。背景雑音に対し
て適応が進んだ場合、フィルタ係数は本来除去したい信
号を除去するのに適したフィルタ係数から遠ざかってし
まう。すなわち、妨害雑音が例えば音声のような非定常
な信号である場合には、妨害雑音パワーの小さい部分で
フィルタ係数が本来の値から遠ざかり、妨害雑音パワー
の大きい部分でフィルタ係数が収束するという動作の繰
り返しとなり、この繰り返しの過程でフィルタ係数の収
束までの間、高いレベルの妨害雑音が出力されてしま
う。

【０００８】この問題に対し、例えばエコーキャンセラ
では参照信号のレベルに基づいて適応を制御している。
すなわち、参照信号レベルがしきい値以下の場合には適
応を停止し、参照信号レベルがしきい値より大きい場合
にのみ適応を行うことによって、雑音の影響を低減して
いる。しかし、適応ビームフォーマでは、上述したよう
に妨害雑音と目的信号の一部および背景雑音が重畳した
ものが参照信号となっているため、単に参照信号レベル
が大きいときだけ適応するようにした場合、しきい値レ
ベル以下の妨害雑音があるときはこれを除去できないこ
とになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、適応
フィルタにおいて目的信号の入力時に目的信号が歪むと
いう現象を抑えるために、出力信号パワーが大きいとき
に適応を停止する処理を行う従来の方法では、目的信号
が入力した場合だけでなく状況が変化した場合にも出力
パワーが増大して適応を停止してしまうため、正しい適
応動作を行うことができないという問題がある。

【００１０】また、従来のＮＬＭＳ法や改善されたＮＬ
ＭＳ法においては、妨害雑音も目的信号もなく参照信号
パワーが小さくなる状況での適応速度が非常に大きくな
るため、適応フィルタが背景雑音に対して適応してしま
うという問題があり、この問題を避けるためにエコーキ
ャンセラのように参照信号のレベルがしきい値以下の場
合には適応を停止し、しきい値より大きい場合にのみ適
応を行う方法では、適応ビームフォーマにおいてしきい
値レベル以下の妨害雑音があるときはこれを除去できな
いという問題が発生する。

【００１１】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
決するためになされたもので、目的信号を歪ませたり、
背景雑音に対して適応してしまうことなく、確実な適応
動作を可能とした適応フィルタおよびこれを用いた信号
処理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る適応フィルタは、出力信号パワーが予
め定めたしきい値以下のときには適応フィルタの更新速
度を決める係数であるステップサイズが非零のほぼ一定
値であり、出力信号パワーがしきい値を越えた場合には
ステップサイズが出力信号パワーの増加に対して減少す
るように適応モードが制御されることを基本的な特徴と
し、目的信号の歪み防止と背景雑音への適応防止の両立
を可能としている。

【００１３】すなわち、適応フィルタに目的信号が入力
した場合は、出力信号パワーがしきい値より大きくな
り、ステップサイズが出力信号パワーの増加に対して減
少することで適応速度が小さくなるため、目的信号が歪
んでしまうことはない。一方、適応フィルタに妨害雑音
のみ入力した場合と背景雑音のみが入力した場合は、出
力信号パワーがしきい値以下となり、ステップサイズ固
定の適応フィルタとして動作する。この場合、ステップ
サイズが非零のほぼ一定値であるために、適応速度は入
力レベルに比例することになり、レベルの高い妨害雑音
に対しては速く適応できると共に、レベルの低い背景雑
音に適応してしまうことが防止される。

【００１４】より具体的には、本発明に係る適応フィル
タは、少なくとも１チャネルの参照信号にフィルタ演算
を行って１チャネルの信号を出力するフィルタ手段と、
希望応答からフィルタ手段の出力信号を差し引いて適応
フィルタの出力信号を得る減算手段と、参照信号と減算
手段の出力信号に基づいてフィルタ手段を更新するフィ
ルタ更新手段とを有し、フィルタ更新手段において減算
手段の出力信号パワーを予め定められたしきい値と比較
し、出力信号パワーがしきい値以下のときはフィルタ手
段の更新速度を決める係数を非零のほぼ一定値とし、出
力信号パワーがしきい値を越えたときは該係数を出力信
号パワーの増加に対して減少させることを特徴とする。

【００１５】本発明に係る他の適応フィルタは、複数チ
ャネルの入力信号を処理して１チャネルの信号を出力す
るフィルタ手段と、このフィルタ手段の特性変化範囲に
関して予め定めた拘束条件の下で該フィルタ手段を更新
するフィルタ更新手段とを有し、フィルタ更新手段にお
いてフィルタ手段の出力信号パワーを予め定められたし
きい値と比較し、出力信号パワーがしきい値以下のとき
はフィルタ手段の更新速度を決める係数を非零のほぼ一
定値とし、出力信号パワーがしきい値を越えたときは該
係数を出力信号パワーの増加に対して減少させることを
特徴とする。

【００１６】本発明に係る適応フィルタにおけるフィル
タ更新手段は、より具体的には適応フィルタの出力信号
パワーを予め定められたしきい値と比較し、出力信号パ
ワーがしきい値以下のときはフィルタ手段の更新速度を
決める係数を非零のほぼ一定値とし、出力信号パワーが
しきい値を越えたときは該係数を出力信号パワーの増加
に対して減少させる制御を行う制御手段と、この制御手
段により制御された係数を含む更新演算式に従ってフィ
ルタ手段の更新演算を行う更新演算手段とにより構成さ
れる。

【００１７】本発明に係る信号処理装置は、上述した適
応フィルタの前に複数チャネルの信号から目的信号に関
する成分を除去するブロッキングフィルタを配置し、こ
のブロッキングフィルタの出力信号を適応フィルタに参
照信号として入力する。

【００１８】本発明に係る他の信号処理装置は、第１の
適応フィルタと、この第１の適応フィルタより適応速度
の大きい第２の適応フィルタとを具備し、第１の適応フ
ィルタは第２の適応フィルタの出力信号に基づいてフィ
ルタの更新が制御されることを特徴とする。このように
すると、収束速度がさらに改善される。

【００１９】ここで、第１の適応フィルタにおいては、
その出力信号パワーを予め定められたしきい値と比較
し、出力信号パワーがしきい値以下のときは適応速度が
ほぼ一定値となり、出力信号パワーがしきい値を越えた
ときは第１および第２の適応フィルタの出力信号パワー
に応じて適応速度が変化するように、フィルタの更新が
制御される。さらに具体的には、第１の適応フィルタは
その出力信号パワーを予め定められたしきい値と比較
し、出力信号パワーがしきい値以下のときはフィルタの
更新速度を決める係数を非零のほぼ一定値とし、出力信
号パワーがしきい値を越えたときは該係数を第１および
第２の適応フィルタの出力信号パワーの比の増加に対し
て減少させるようにする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１を参照して、本発明による適応
フィルタを適応ノイズキャンセラに適用した場合の実施
形態について説明する。この適応フィルタは、参照信号
ｘに対しフィルタ演算を行って出力信号ｙを得る遅延線
タップフィルタにより構成されるフィルタ部１１と、希
望応答ｄからフィルタ部１１の出力信号ｙを減算して適
応フィルタの出力信号である誤差信号ｅを得る減算器１
２と、参照信号ｘと誤差信号ｅに基づいてフィルタ部１
１のフィルタ特性（フィルタ係数）を更新するフィルタ
更新部１３からなる。以下、フィルタ部１１のフィルタ
係数を更新する処理を単にフィルタ更新という。

【００２１】ここで、フィルタ更新部１３が図１４に示
した従来の適応フィルタと異なっている。すなわち、こ
のフィルタ更新部１３は、誤差信号ｅのパワーによって
適応モードを切り換え制御する適応モード制御部１４
と、この適応モード制御部１４によって制御される適応
モードに従って実際にフィルタ更新演算を行うフィルタ
更新演算部１５とにより構成される。フィルタ更新演算
の詳細については、後述する。

【００２２】本実施形態では、適応フィルタの適応アル
ゴリズムとして最も一般的なＬＭＳ（Least Mean Squr
e）法を例として説明するが、適応速度を制御できるア
ルゴリズムであれば、射影ＬＭＳ法でもＲＬＳ（Recurs
ive Least Squre ）法でも、これら以外のアルゴリズム
でもよい。

【００２３】適応ノイズキャンセラでは、例えば図２に
示すようにマイクロホンＭ１を目的信号源の近傍に置
き、このマイクロホンＭ１の出力信号を希望応答ｄと
し、もう一つのマイクロホンＭ２を妨害雑音源の近傍に
置き、このマイクロホンＭ２の出力信号を参照信号ｘと
して使用する。この場合、マイクロホンＭ１には目的信
号と背景雑音が入力し、マイクロホンＭ２には妨害雑音
と背景雑音が入力する。マイクロホンＭ２には目的信号
がなるべく入力しないようにマイクロホン配置などの設
定を行うが、完全に目的信号が入力しないようにするこ
とは困難である。すなわち、マイクロホンＭ２には実際
には妨害雑音と背景雑音のほか、目的信号の成分も一部
入力する。

【００２４】一般に、このような適応ノイズキャンセラ
では参照信号ｘと相関のある成分を希望応答ｄの中から
除去するため、マイクロホンＭ１，Ｍ２間で相関の大き
い妨害雑音が除去される。実際には、上述のように参照
信号ｘ中に目的信号成分が混入した場合、妨害雑音だけ
でなく目的信号が除去されて目的信号が歪むことがある
ため、目的信号が入力した際に適応を遅くする必要があ
る。

【００２５】ＬＭＳ法による適応フィルタのフィルタ更
新演算は、従来では先の式（１）または（２）に基づい
て行われるが、本実施形態では適応フィルタの出力信号
である誤差信号ｅのパワー（以下、出力信号パワーとい
う）Ｐ_o に応じて適応モードを切り換え、次式に基づい
てフィルタ更新演算を行う。 ｅ_n ＝ｄ_n −Ｗ_n ^T Ｘ_n （３） Ｐ_o ≦Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n Ｐ_a （４） Ｐ_o ＞Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n Ｐ_a ／Ｐ_o （５） ここで、Ｐ_a は予め定められた適応モード切換えのしき
い値、Ｗ_n はフィルタ部１１のｎ回の更新後のフィルタ
係数、μはステップサイズ、ｅ_n は適応フィルタの出力
信号（誤差信号）、ｄ_n は希望応答、Ｘ_n は参照信号ｘ
の最新のサンプルから過去のサンプルをフィルタ部１１
のタップ点数分だけ並べてベクトルとした参照信号ベク
トルである。予め設定される各種定数の値は、例えばフ
ィルタ部１１のタップ数を１００、ステップサイズμを
０．００１、しきい値Ｐ_a を平均出力信号パワーの０．
００１倍とするが、状況に応じて実験的に決めることが
望ましい。

【００２６】次に、本実施形態におけるフィルタ更新動
作について図３を用いて説明する。図３は、フィルタ更
新演算式（２）（４）（５）における更新量を表す右辺
第２項において、誤差信号ｅ_n と参照信号Ｘ_n の積ｅ_n
Ｘ_n に掛かる係数（フィルタ係数の更新速度を決める係
数）の大きさの変化を図示したもので、この係数の大き
さをステップサイズμと区別して便宜上、実効ステップ
サイズと呼ぶことにする。図３（ａ）は、従来の改良さ
れたＮＬＭＳ法におけるフィルタ更新演算式である式
（２）において、しきい値Ｐ_a 以下で適応停止を行った
場合の実効ステップサイズを参照信号パワーＰ_r と出力
信号パワーＰ_o の和に対して示したものであり、（ｂ）
は本実施形態に基づくフィルタ更新演算式（４）（５）
の場合の実効ステップサイズを出力信号パワーＰ_o に対
して示している。

【００２７】ＮＬＭＳ法では、従来の技術でも述べたよ
うに、妨害雑音も目的信号もなく参照信号パワーＰ_r 、
または参照信号パワーＰ_r と出力信号パワーＰ_o の和が
低い場合には、背景雑音に対して適応が進み、フィルタ
係数が本来除去したい妨害雑音を除去するための値から
遠ざかってしまうことを防ぐために、Ｐ_r またはＰ_r+P_o
がしきい値Ｐ_a 以下になったときに適応を停止してい
る。この場合、図３（ａ）に示すように実効ステップサ
イズは０になるので、Ｐ_r またはＰ_r ＋Ｐ_oがしきい値
Ｐ_a 以下となるような妨害雑音に対しては、全く適応で
きないことになる。

【００２８】これに対し、本実施形態では出力信号パワ
ーＰ_o がしきい値Ｐ_a 以下の場合は式（４）によりフィ
ルタ更新を行い、出力信号パワーＰ_o がしきい値Ｐ_a よ
り大きい場合は式（５）によりフィルタ更新を行うよう
に適応モードを切り換えている。式（４）はステップサ
イズ固定のＬＭＳ法に基づくフィルタ更新演算式、式
（５）はＮＬＭＳ法に基づくフィルタ更新演算式であ
り、実効ステップサイズは出力信号パワーＰ_o に対して
図３（ｂ）に示したように変化する。

【００２９】すなわち、本実施形態ではＰ_o ≦Ｐ_a の場
合は実効ステップサイズはμなる非零の一定値であり、
Ｐ_o ＞Ｐ_a の場合は実効ステップサイズはμ＊Ｐ_a ／Ｐ
_o となってＰ_o に反比例する。なお、Ｐ_o ≦Ｐ_a の場合
の実効ステップサイズは厳密に非零の一定値である必要
はなく、ほぼ一定地であればよい。

【００３０】従って、出力信号パワーＰ_o がしきい値Ｐ
_a 以下の場合の式（４）によるフィルタ更新でも、完全
に適応を停止しないので、妨害雑音に適応することがで
き、しかも式（４）はステップサイズ固定のフィルタ更
新であるため、レベルの低い背景雑音に適応してしまう
ことは少ない。一方、出力信号パワーＰ_o がしきい値Ｐ
_a より大きい場合の式（５）によるフィルタ更新では、
図３（ｂ）において出力信号パワーＰ_o がしきい値Ｐ_a
以上の部分に示されるように、実効ステップサイズが出
力信号パワーＰ_o に反比例し適応が遅くなってくるの
で、目的信号の歪みを低減できる。

【００３１】次に、図４に示すフローチャートを参照し
て上述した適応フィルタ処理の流れを説明する。まず、
初期設定でステップサイズμ、適応モード切り換えのし
きい値Ｐ_a 、フィルタ長Ｋを設定し、フィルタ係数を例
えば全て０、フィルタ更新回数ｎを０とおく（ステップ
Ｓ１１）。

【００３２】次に、参照信号ｘの複数のサンプルから参
照信号ベクトルＸ_n を構成した後、式（３）により適応
フィルタ出力信号（誤差信号）ｅ_n を計算し、この出力
信号ｅ_n のパワーＰ_o を計算する。出力信号パワーＰ_o
の計算は、例えば信号ｅ_n の最新の値からフィルタ部１
１のタップ数分までの過去の値の平均値を用いるように
する（ステップＳ１２）。

【００３３】次に、ステップＳ１３において出力信号パ
ワーＰ_o としきい値Ｐ_a を比較し、Ｐ_o ≦Ｐ_a の場合は
ステップＳ１４に進み、Ｐ_o ＞Ｐ_a の場合はステップＳ
１５に進む。ステップＳ１４では、式（４）に従ってフ
ィルタ更新を行い、ステップＳ１６に進む。ステップＳ
１５では、式（５）に従ってフィルタ更新を行い、ステ
ップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ｎをインクリ
メントし、ステップＳ１２に戻る。そして、以上の処理
を入力データの数だけ繰り返す。

【００３４】このように本実施形態では、出力信号パワ
ーＰ_o に応じて適応フィルタの適応モードをステップサ
イズ固定のＬＭＳ法とＮＬＭＳ法との間で切り換え制御
することにより、目的信号の歪み低減と背景雑音への適
応防止の両立を図ることができる。

【００３５】本実施形態では、Ｐ_o ＞Ｐ_a の場合の実効
ステップサイズを式（５）に示されるようにμ＊Ｐ_a ／
Ｐ_o として出力信号パワーＰ_o に反比例するようにした
が、必ずしも正確に反比例するようにする必要はなく、
出力信号パワーＰ_o の増加に対して減少させるようにす
ればよい。また、このようにＰ_o ＞Ｐ_a の場合の実効ス
テップサイズを出力信号パワーＰ_o の増加のみに依存し
て減少させる代りに、従来技術におけるフィルタ特性の
更新演算式である式（２）に示されるように、参照信号
パワーＰ_r と出力信号パワーＰ_o との和の増加に対して
減少させるようにしてもよい。

【００３６】（第２の実施形態）本実施形態では、本発
明による適応フィルタを多チャネルに拡張した場合につ
しいて説明する。

【００３７】この適応フィルタは、図５に示すように複
数チャネル（Ｍチャネル）の参照信号ｘに単位フィルタ
部２１−１〜２１−Ｍでフィルタ演算を施した後、それ
らの出力信号の和ｙを加算器２６で求めて出力するフィ
ルタ部２１と、希望応答ｄからフィルタ部２１の出力信
号ｙを減算して適応フィルタの出力信号である誤差信号
ｅを得る減算器２２と、参照信号ｘと誤差信号ｅに基づ
いてフィルタ部２１の特性（フィルタ係数）を更新する
フィルタ更新部２３からなる。

【００３８】フィルタ更新部２３は、誤差信号ｅのパワ
ーに応じて適応モードを切り換え制御する適応モード制
御部２４と、この適応モード制御部２４によって制御さ
れる適応モードに従って実際にフィルタ更新演算を行う
フィルタ更新演算部２５とにより構成される。

【００３９】次に、本実施形態の適応フィルタの動作を
説明する。チャネル数をＭ、１チャネル当たりの単位フ
ィルタ部２１−１〜２１−Ｍの各々のタップ数をＫとす
る。適応フィルタの適応アルゴリズムとしては、最も一
般的なＬＭＳ法を例として説明するが、適応速度を制御
できるアルゴリズムならば射影ＬＭＳ法でもＲＬＳ法で
も何でもよいことは第１の実施形態と同様である。

【００４０】多チャネルのフィルタ部２１は、図６に示
すようなタップ付き遅延線とその各タップ出力に係数を
乗じる係数乗算器とからなる遅延線タップフィルタをＭ
個並べて単位フィルタ部２１−１〜２１−Ｍが構成され
る。この多チャネルフィルタ部２１のフィルタ特性は、
ｍチャネル目の遅延線タップフィルタのｋ番目の係数ｗ
_m,k を並べたベクトル Ｗ_n ＝（ｗ_1,1 ，ｗ_1,2 ，…，ｗ_1,K ， …，ｗ_M-1,1 ，…，ｗ_M-1,K ）^T （６） により表し、参照信号ｘは図５においてｍチャネル目の
参照信号の最新のサンプルｘ_m,n からフィルタタップ数
分過去までのサンプルを並べた次式により表すことにす
る。

【００４１】 Ｘ_n ＝（ｘ_1,n ，ｘ_1,n-1 ，…，ｘ_1,n-K+1 ， …，ｘ_M,n ，ｘ_M,n-1 ，…，ｘ_M,n-K+1 ）^T （７） フィルタ更新演算は上のＷ_n ，Ｘ_n を用いると、式
（３）（４）（５）と全く同様に、次式に基づいて行わ
れる。

【００４２】 ｅ_n ＝ｄ_n −Ｗ_n ^T Ｘ_n （８） Ｐ_o ≦Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n Ｐ_a （９） Ｐ_o ＞Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n Ｐ_a ／Ｐ_o （１０） ここで、Ｐ_a は予め定められた適応モード切換えのしき
い値、ｅ_n は適応フィルタの出力信号（誤差信号）、Ｐ
_o は出力信号パワー、μはステップサイズである。予め
設定される各種定数の値は、例えば単位フィルタ部１１
−１〜１１−Ｍの各々のタップ数を１００、ステップサ
イズμを０．００１、しきい値Ｐ_a を平均出力信号パワ
ーの０．００１倍とするが、状況に応じて実験的に決め
るのが望ましい。

【００４３】本実施形態においても、第１の実施形態の
場合と同様に、適応フィルタの出力信号パワーＰ_o によ
り適応モードをステップサイズ固定のＬＭＳとＮＬＭＳ
との間で切り換えており、式（９）のステップサイズ固
定のＬＭＳ法では雑音への適応を防止し、式（１０）の
ＮＬＭＳ法では目的信号の歪みを低減している。

【００４４】本実施形態の適応フィルタの処理の流れは
第１の実施形態と同様であるので、改めて述べない。こ
のように本実施形態では、多チャネル入力の適応フィル
タにおいて出力信号パワーＰ_o に応じて適応フィルタの
適応モードをステップサイズ固定のＬＭＳ法とＮＬＭＳ
法との間で切り換え制御することにより、目的信号の歪
み低減と背景雑音への適応防止の両立を図ることができ
る。

【００４５】本実施形態では、Ｐ_o ＞Ｐ_a の場合の実効
ステップサイズを式（１０）に示されるようにμ＊Ｐ_a
／Ｐ_o として出力信号パワーＰ_o に反比例するようにし
たが、必ずしも正確に反比例するようにする必要はな
く、出力信号パワーＰ_o の増加に対して減少させるよう
にすればよい。また、このようにＰ_o ＞Ｐ_a の場合の実
効ステップサイズを出力信号パワーＰ_o の増加のみに依
存して減少させる代りに、従来技術におけるフィルタ特
性の更新演算式である式（２）に示されるように、参照
信号パワーＰ_r と出力信号パワーＰ_o との和の増加に対
して減少させるようにしてもよい。

【００４６】（第３の実施形態）次に、第１または第２
の実施形態で述べた適応フィルタを、妨害雑音を抑圧し
て特定の方向から到来する目的信号のみを抽出する適応
ビームフォーマに適用した実施形態について図７を用い
て説明する。

【００４７】図７は、適応ビームフォーマの中でも一般
的な一般化サイドローブキャンセル（ＧＳＣ）と呼ばれ
る構成を示しており、複数チャネル（Ｍチャネル）の入
力信号ｓから目的信号を除去してＭ−１チャネルの信号
を出力するブロッキングフィルタ４１と、第１または第
２の実施形態で説明した適応フィルタ４２と、Ｍチャネ
ルの入力信号ｓの加算を行う加算器４３からなる。

【００４８】Ｍ＝２の場合はＭ−１＝１であるので、適
応フィルタ４１として第１の実施形態で説明した１チャ
ネル入力の適応フィルタを用い、Ｍ＞２の場合は適応フ
ィルタ４１として第２の実施形態で説明した多チャネル
入力の適応フィルタを用いることになる。ここでは、Ｍ
＞２として説明するが、Ｍ＝２の場合は単にチャネル数
を減らして同様の処理を行うだけである。

【００４９】ＧＳＣは、目的信号を除去するブロッキン
グフィルタの構成により種々のものがあるが、ここでは
最も簡単なGriffith-Jim型ＧＳＣを例にとって説明す
る。本発明の適応フィルタはブロッキングフィルタの方
式に依存していないので、このGriffith-Jim型以外のＧ
ＳＣでも適用可能である。

【００５０】Griffith-Jim型ＧＳＣのブロッキングフィ
ルタは、図８に示すようにＭチャネルの入力信号の隣り
合ったチャネル間の差分をとるフィルタであり、全ての
チャネルに目的信号が同位相で入力した場合、目的信号
が消去された信号がＭ−１チャネル分出力される。ｍチ
ャネル目のブロッキングフィルタの出力信号は、時刻を
ｎとし、ｍチャネル目の入力信号をｓ_m,n として、 ｘ_m,n ＝ｓ_m+1,n −ｓ_m,n （ｍ＝１，…，Ｍ−１） （１１） である。

【００５１】このブロッキングフィルタ４１の出力信号
を第２の実施形態で述べた適応フィルタ４２に参照信号
ｘとして入力してフィルタ更新を行う場合、更新演算式
は、適応フィルタ４２のフィルタ係数をＷ_n ＝（ｗ
_1,1 ，ｗ_1,2 ，…，ｗ_1,K ，…，ｗ_M-1,1 ，…，ｗ
_M-1,K ）^T 、参照信号ベクトルをＸ_n ＝（ｘ_1,n ，ｘ
_1,n-1 ，…，ｘ_1,n-K+1 ，…，ｘ_M,n ，ｘ_M,n-1 ，…，
ｘ_M,n-K+1 ）^T として、 ｙ_n ＝Σｘ_M,n （１２） ｅ_n ＝ｙ_n −Ｗ_n ^T Ｘ_n （１３） Ｐ_o ≦Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n Ｐ_a （１４） Ｐ_o ＞Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n −２μｅ_n Ｘ_n Ｐ_a ／Ｐ_o （１５） と表わされる。

【００５２】このような適応ビームフォーマを例えば前
述したマイクロホンアレイ処理装置に適用して、音声を
目的信号として抽出する場合、音声の伝播揺らぎや音源
が完全な点音源でないことなどの原因により、ブロッキ
ングフィルタ４１のみでは目的信号を完全に除去するこ
とは困難である。

【００５３】これに対し、第１または第２の実施形態で
説明した適応フィルタをブロッキングフィルタ４１の後
段に適応フィルタ４２として配置すれば、この適応フィ
ルタは前述したように目的信号が入力した場合の目的信
号の歪み低減と、妨害雑音と目的信号がない場合の適応
フィルタの背景雑音への適応防止が可能であるため、よ
り性能を向上できる。

【００５４】すなわち、本実施形態では適応フィルタ４
２において出力信号パワーＰ_o がしきい値Ｐ_a 以下の場
合は式（１４）によりフィルタ更新を行い、出力信号Ｐ
_o がしきい値Ｐ_a より大きい場合は式（１５）によりフ
ィルタ更新を行うように適応モードを切り換える。式
（１４）はステップサイズ固定のＬＭＳ法なので、パワ
ーの低い背景雑音への適応が少なく、また完全に適応を
停止しないので、しきい値Ｐ_a 以下の妨害雑音に対して
は適応ができる。

【００５５】一方、出力信号パワーが大きい場合の式
（１５）による更新では、ステップサイズが出力信号パ
ワーに反比例するので目的信号の歪みを低減できる。次
に、図９に示すフローチャートを参照して本実施形態に
よる適応ビームフォーマの処理の流れを説明する。

【００５６】まず、初期設定でステップサイズμ、適応
モード切り換えのしきい値Ｐ_a 、チャネル数Ｍ、フィル
タ長Ｋを設定し、フィルタの係数を例えば全て０、フィ
ルタ更新の回数ｎを０とおく（ステップＳ２１）。

【００５７】次に、入力チャネル間の差分信号ｘ_m,n を
式（１１）により計算する（ステップＳ２２）。次に、
入力信号の和ｙ_n を式（１２）により計算する（ステッ
プＳ２３）。

【００５８】次に、差分信号ｘ_m,n から参照信号ベクト
ルＸ_n を構成し、誤差信号ｅ_n を式（１３）により計算
する（ステップＳ２４）。次に、誤差信号ｅ_n のパワー
Ｐ_o を計算して、ステップＳ２５でＰ_o としきい値Ｐ_a
を比較し、Ｐ_o ≦Ｐ_a の場合はステップＳ２６に進み、
Ｐ_o ＞Ｐ_a の場合はステップＳ２７に進む。

【００５９】ステップＳ２６では、式（１２）に従って
フィルタを更新し、ステップＳ２８に進む。ステップＳ
２７では、式（１３）に従ってフィルタを更新し、ステ
ップＳ２８に進む。次にステップＳ２８では、ｎをイン
クリメントし、ステップＳ２２に戻る。そして、以上の
処理を入力データの数だけ繰り返す。

【００６０】このように本実施形態では適応ビームフォ
ーマ、特にＧＳＣに本発明の適応フィルタを適用するこ
とにより、音声などの非定常な信号が入力する場合の雑
音抑圧性能を大幅に向上することが可能となる。

【００６１】本実施形態では、Ｐ_o ＞Ｐ_a の場合の実効
ステップサイズを式（１５）に示されるように、μ＊Ｐ
_a ／Ｐ_o として出力信号パワーＰ_o に反比例させたが、
必ずしも正確に反比例するようにする必要はなく、出力
信号パワーＰ_o の増加に対して減少させるようにすれば
よい。また、このようにＰ_o ＞Ｐ_a の場合の実効ステッ
プサイズを出力信号パワーＰ_o の増加のみに依存して減
少させる代りに、従来技術におけるフィルタ特性の更新
演算式である式（２）に示されるように、参照信号パワ
ーＰ_r と出力信号パワーＰ_o との和の増加に対して減少
させるようにしてもよい。

【００６２】（第４の実施形態）次に、拘束条件の下で
パワーを最小化するフロスト型ビームフォーマに本発明
の適応フィルタを適用した場合の実施形態について述べ
る。

【００６３】本実施形態のフロスト型ビームフォーマは
図１０に示す構成であり、複数チャネル（Ｍチャネル）
の入力信号ｘに単位フィルタ部５１−１〜５１−Ｍでフ
ィルタ演算を施した後、それらの出力信号の和ｙを加算
器５６で求めて出力するフィルタ部５１と、出力信号ｙ
に基づいてフィルタ部５１の特性（フィルタ係数）を更
新するフィルタ更新部５３からなる。フィルタ部５１
は、例えば図６に示した多チャネルの遅延線タップフィ
ルタによって構成される。チャネル数はＭ、タップ数は
Ｋとする。フィルタ更新部５３は、適応モード制御部５
４とフィルタ更新演算部５５および拘束条件設定部５７
からなる。

【００６４】フィルタ更新部５３では、処理に先立って
拘束条件設定部５５においてフィルタ部５１の特性変化
範囲を拘束するための拘束条件を設定し、この拘束条件
設定部５７で設定された条件の下で、入力信号ｘに基づ
いてフィルタ更新演算部５５でフィルタ部５１の更新演
算を行う。このフィルタ更新演算の際、出力信号ｙのパ
ワーに基づき、適応モード制御部５４により適応速度の
制御を行う。

【００６５】ここで、フロスト型ビームフォーマの処理
に関して説明する。フロスト型ビームフォーマは、例え
ば、文献４：O.L.Frost,III,“An Algorithm for Linea
rlyConstrained Adaptive Array Processing ”，Proce
eding of The IEEE,Vol.60,No.8,pp.926-935(1972) に
詳述されているように、ＬＭＳアルゴリズムにより次式
に従ってフィルタ更新を行う。

【００６６】 ｙ_n ＝Ｗ_n ^T Ｘ_n （１６） Ｗ_n+1 ＝Ｐ［Ｗ_n −μｙ_n ］＋Ｆ （１７） ここでｎは時刻、Ｗ_n ＝（ｗ_1,1 ，ｗ_1,2 ，…，ｗ
_1,K ，…，ｗ_M-1,1 ，…，ｗ_M-1,K ）^T はフィルタ係
数、Ｘ_n ＝（ｘ_1,n ，ｘ_1,n-1 ，…，ｘ_1,n-K+1 ，…，
ｘ_M,n ，ｘ_M,n-1 ，…，ｘ_M,n-K+1 ）^T は参照信号ベク
トル、Ｐは拘束条件により定まる部分空間への射影行
列、Ｆは該部分空間から拘束条件を満たす空間への平行
移動ベクトル、μはステップサイズ、ｙ_n はフィルタ出
力である。

【００６７】射影行列Ｐと平行移動ベクトルＦは、 Ｐ＝Ｉ−Ａ（Ａ^T Ａ）^-1Ａ^T （１８） Ｆ＝Ａ（Ａ^T Ａ）^-1Ｇ （１９） により、適応処理の前に求めておく。ここで、ＡとＧは
フィルタの拘束条件を定める行列であり、例えば、拘束
条件の数をＪとし、ＡはＡ＝［ａ₁ ，ａ₂ ，…，ａ_j ，
…，ａ_J ］、ＧはＪ／２＋１番めのみ値が１で、他の要
素は０のベクトルとする。ａ_j は例えば、 ｉ＝Ｋ＊（ｍ−1)＋（Ｋ/2＋1)−（Ｊ／２＋1)＋ｊ （２０） （ｍ＝１，２，…，Ｍ） で計算される番号ｉの要素の値が１で、他は０のベクト
ルを用いる。なお、上式において割り算は切り下げとす
る。

【００６８】本実施形態においては、このフロスト型ビ
ームフォーマの更新演算式（１６）（１７）を変更し、
次式に基づいてフィルタ更新を行う。 ｙ_n ＝Ｗ_n ^T Ｘ_n （２１） Ｐ_o ≦Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｐ［Ｗ_n −μｙ_n Ｐ_a ］＋Ｆ （２２） Ｐ_o ＞Ｐ_a のとき Ｗ_n+1 ＝Ｐ［Ｗ_n −μｙ_n Ｐ_a ／Ｐ_o ］＋Ｆ （２３） ここで、Ｐ_o は出力信号ｙ_n のパワー、Ｐ_a は予め定め
たしきい値である。先の実施形態と同様、出力信号パワ
ーＰ_o に応じて適応速度を切り換え制御するようにして
おり、出力信号パワーＰ_o がしきい値以下の場合はステ
ップサイズ固定のＬＭＳ法、大きければＮＬＭＳ法に切
り換える。

【００６９】これによりＧＳＣの場合と同様に、目的信
号が入力した場合には式（２１）のＮＬＭＳ法により適
応速度を遅くして目的信号の歪みを抑え、目的信号も妨
害雑音も入力していない場合には式（２１）によるステ
ップサイズ固定のＬＭＳ法により、背景雑音への適応を
少なくしている。

【００７０】次に、図１１を参照して本実施形態の処理
の流れを説明する。まず、初期設定でステップサイズ
μ、適応モード切り換えしきい値Ｐ_a 、チャネル数Ｍ、
フィルタ長Ｋを設定し、フィルタの値を例えば全て０、
フィルタ更新の回数ｎを０とおく（ステップＳ３１）。

【００７１】次に、拘束条件を定める行列Ａ，Ｇを構成
し、式（１８）（１９）により行列Ｐ，Ｆを求める（ス
テップＳ３２）。次に、参照信号ベクトルＸ_n を構成
し、フィルタ出力ｙ_n を式（２１）により計算する（ス
テップＳ３３）。

【００７２】次に、フィルタ出力信号ｙ_n のパワーＰ_o
を計算して、ステップＳ３４でＰ_oとしきい値Ｐ_a とを
比較し、Ｐ_o ≦Ｐ_a の場合はステップＳ３５に進み、Ｐ
_o ＞Ｐ_a の場合はステップＳ３６に進む。

【００７３】ステップＳ３５では、式（２２）に従って
フィルタを更新し、ステップＳ３７に進む。ステップＳ
３６では、式（２３）に従ってフィルタを更新し、ステ
ップＳ３７に進む。次にステップＳ３７では、ｎをイン
クリメントし、ステップＳ３３に戻る。そして、以上の
処理を入力データの数だけ繰り返す。

【００７４】以上に述べたように、フロスト型ビームフ
ォーマに本発明の適応フィルタを適用することにより、
音声などの非定常な信号を入力する場合の雑音抑圧性能
を大幅に向上することが可能となった。

【００７５】（第５の実施形態）次に、第５の実施形態
として、本発明による適応フィルタを第１の適応フィル
タとし、これと適応速度がより大きい第２の適応フィル
タを組み合わせて、第２の適応フィルタの出力信号を利
用して第１の適応フィルタの適応速度を制御することに
より、第１の適応フィルタの性能をさらに向上させた信
号処理装置の実施形態について説明する。これは第１〜
第４の実施形態で説明した本発明の適応フィルタの収束
速度をさらに改善するものであり、特に定常的な信号が
妨害雑音となっている場合のノイズキャンセラやビーム
フォーマにおいて、目的信号の歪みの低減と収束速度向
上を両立することができる。

【００７６】図１２に、本実施形態による信号処理装置
の構成を示す。この信号処理装置は第１の適応フィルタ
１と第２の適応フィルタ２により構成され、両者に同じ
入力信号が与えられる。

【００７７】第１の適応フィルタ１は第１〜第４の実施
形態のいずれかの適応フィルタと同じ構成であり、参照
信号ｘに対してフィルタ演算を行って出力信号ｙ１を得
るフィルタ部１１−１と、希望応答ｄからフィルタ部１
１−１の出力信号を減算して誤差信号ｅ１を得る減算器
１２−１と、参照信号ｘと誤差信号ｅ１に基づいてフィ
ルタ部１１−１のフィルタ係数を更新する適応モード制
御部１４−１およびフィルタ更新演算部１５−１とから
なる。この第１の適応フィルタ１の出力信号が信号処理
装置の出力となる。

【００７８】第２の適応フィルタ２は、一般的なＮＬＭ
Ｓアルゴリズムによる適応フィルタの構成であり、参照
信号ｘに対してフィルタ演算を行って出力信号ｙ２を得
るフィルタ部１１−２と、希望応答ｄからフィルタ部１
１−２の出力信号ｙ２を減算して誤差信号ｅ２を得る減
算器１２−２と、参照信号ｘと誤差信号ｅに基づいてフ
ィルタ更新の演算を行うフィルタ更新演算部１５−２と
からなる。

【００７９】ここで、第２の適応フィルタ２は第１の適
応フィルタ１よりも適応速度が高く設定されており、第
２の適応フィルタ２の出力信号パワーに基づき、適応制
御部１４−１において第１の適応フィルタ１の適応速度
を制御するようにする。適応速度は、例えばステップサ
イズの値を大きくしたり、フィルタのタップ数を少なく
することにより大きい値に設定できる。全体の処理は、
時刻をｎ、第１の適応フィルタ１のフィルタ係数をＷ
１、第２の適応フィルタ２のフィルタ係数をＷ２とお
き、次式により行う。

【００８０】 ｅ１_n ＝ｄ_n −Ｗ１_n ^T Ｘ_n （２４） ｅ２_n ＝ｄ_n −Ｗ２_n ^T Ｘ_n （２５） Ｗ２_n+1 ＝Ｗ２_n −２μ₂ ｅ２_n Ｘ_n ／Ｐ_r （２６） Ｐ１_o ≦Ｐ_a のとき Ｗ１_n+1 ＝Ｗ１_n −２μ₁ ｅ１_n Ｘ_n Ｐ_a （２７） Ｐ１_o ＞Ｐ_a のとき Ｗ１_n+1 ＝Ｗ１_n −２μ₁ ｅ１_n Ｘ_n Ｐ_a ／Ｐ１_o ＊（Ｐ１_o ／Ｐ２_o ） （２８） ここで、ｅ１_n ，ｅ２_n はそれぞれ適応フィルタ１，２
の出力信号、Ｐ_r は参照信号パワー、ｄは希望応答、μ
₁ ，μ₂ はそれぞれ適応フィルタ１，２のステップサイ
ズである。μ₂ の値はＰ_a ＊μ₁ よりも大きい値とし、
例えば、Ｐ_a ＊μ₁ ＝０．０００００３、μ₂ ＝０．２
とする。式（２８）におけるαは、適応速度の加速係数
であり、例えば、１．５とする。

【００８１】式（２６）の適応フィルタ２の処理は一般
的なＮＬＭＳ法におけるフィルタ更新演算式であり、ス
テップサイズμ₂ を適応フィルタ１のステップサイズμ
₁ よりも大きくしているため適応が速い。従って、第２
の適応フィルタ２では目的信号の歪みが大きいが、素早
く妨害雑音を除去することができる。

【００８２】一方、第１の適応フィルタ１は逆に適応速
度を比較的遅くしているため、妨害雑音が入力した場
合、初期収束する前の時点で除去されずに出力された妨
害雑音のパワーによって適応速度が遅くなる。

【００８３】そこで、式（２８）に示すように、第１の
適応フィルタ１と第２の適応フィルタ２の出力信号パワ
ーの比Ｐ１_o ／Ｐ２_o に応じて、第１の適応フィルタ１
のフィルタ更新の際の変化を大きくするようにする。妨
害雑音が入力した際、収束が速い第２の適応フィルタ２
の出力信号パワーＰ２_o は、第１の適応フィルタ１の出
力信号パワーＰ１_o よりも小さいので、パワー比Ｐ１_o
／Ｐ２_o は１より大きくなり、第１の低既往フィルタ１
の適応が速くなる。一方、目的信号が入力した場合、パ
ワー比Ｐ１_o ／Ｐ２_o は１に近い値となるため、第１の
適応フィルタ１の適応速度は遅いままであり、入力信号
の歪み低減は保持される。

【００８４】次に、図１３を参照して本実施形態の処理
の流れを説明する。まず、初期設定でステップサイズμ
₁ ，μ₂ 、適応モード切り換えのしきい値Ｐ_a 、適応速
度の加速係数α、フィルタ長Ｋを設定し、フィルタ係数
の値を例えば全て０、時刻ｎを０とおく（ステップＳ４
１）。

【００８５】次に、参照信号ｘ_n から参照信号ベクトル
Ｘ_n を構成して、誤差信号ｅ１_n ，ｅ２_n を式（２４）
（２５）により計算し、さらに誤差信号ｅ１_n ，ｅ２_n
のパワーＰ１_o ，Ｐ２_o を計算する（ステップＳ４
２）。

【００８６】次に、参照信号ベクトルＸ_n から参照信号
パワーＰ_r を求め、式（２６）に従い、適応フィルタ２
の更新を行う（ステップＳ４３）。次に、ステップＳ４
４において誤差信号ｅ１_n のパワーＰ１_o としきい値Ｐ
_aを比較し、Ｐ１_o ≦Ｐ_a の場合はステップＳ４５に進
み、Ｐ１_o ＞Ｐ_a の場合はステップＳ４６に進む。

【００８７】ステップＳ４５では、式（２７）に従って
フィルタを更新し、ステップＳ４７に進む。ステップＳ
４６では、式（２８）に従ってフィルタを更新し、ステ
ップＳ４７に進む。ステップＳ４７では、ｎをインクリ
メントし、ステップＳ４２に戻る。そして、以上の処理
を入力データの数だけ繰り返す。

【００８８】このように本実施形態では、出力信号パワ
ーに基づいて適応速度を切換え制御するようにした本発
明の適応フィルタを第１の適応フィルタ１として用い、
これより適応速度を速くした第２の適応フィルタ２の出
力信号に応じて第１の適応フィルタ１の適応速度を変化
させることにより、目的信号の歪みを低減したまま収束
速度を向上させることが可能となる。

【００８９】これにより、適応ノイズキャンセラや適応
ビームフォーマにおいて、特に定常的な妨害雑音が入力
した場合の妨害雑音抑圧性能を大幅に向上させることが
できる。本実施形態における適応ビームフォーマは、第
３の実施形態で述べたＧＳＣ型、第４の実施形態で述べ
たフロスト型いずれにも適用可能である。

【００９０】なお、本実施形態では参照信号が１チャネ
ルの場合について述べたが、第２の実施形態と同様に複
数チャネルの参照信号を扱うように構成することも可能
である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば出
力信号パワーが予め定めたしきい値以下のときにはステ
ップサイズを非零のほぼ一定値とし、出力信号パワーが
しきい値を越えた場合にはステップサイズが出力信号パ
ワーの増加に対して減少するように適応モードを制御す
ることによって、目的信号の歪み防止と雑音への適応防
止の両立を可能とした適応フィルタおよびこれを用いた
信号処理装置を提供することができる。

【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フィルタの
構成を示すブロック図

【図２】適応ノイズキャンセラの原理を説明するための
図

【図３】本発明と従来のフィルタ更新動作を比較して説
明するための図

【図４】第１の実施形態における適応フィルタ処理の流
れを示すフローチャート

【図５】本発明の第２の実施形態に係る多チャネル化し
た適応フィルタの構成を示すブロック図

【図６】第２の実施形態における多チャネルフィルタ部
の説明図

【図７】本発明の第３の実施形態に係る信号処理装置で
ある適応ビームフォーマの構成を示すブロック図

【図８】第３の実施形態で用いるブロッキングフィルタ
の一例の構成を示す図

【図９】第３の実施形態における処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図１０】本発明の第４の実施形態に係る信号処理装置
であるフロスト型ビームフォーマの構成を示すブロック
図

【図１１】第４の実施形態における処理の流れを示すフ
ローチャート

【図１２】本発明の第５の実施形態に係る信号処理装置
の構成を示すブロック図

【図１３】第５の実施形態における処理の流れを示すフ
ローチャート

【図１４】従来の適応フィルタの構成を示すブロック図

【符号の説明】 １…第１の適応フィルタ ２…第２の適応フィルタ １１，１１−１，１１−２…フィルタ部 １２，１２−１，１２−２…減算器 １３…フィルタ更新部 １４，１４−１…適応モード制御部 １５，１５−１，１５−２…フィルタ更新演算部 ２１…フィルタ部 ２１−１〜２１−Ｍ…単位フィルタ部 ２２…減算器 ２３…フィルタ更新部 ２４…適応モード制御部 ２５…フィルタ更新演算部 ２６…加算器 ４１…ブロッキングフィルタ ４２…適応フィルタ ５１…フィルタ部 ５１−１〜５１−Ｍ…単位フィルタ部 ５２…減算器 ５３…フィルタ更新部 ５４…適応モード制御部 ５５…フィルタ更新演算部 ５６…加算器 ５７…拘束条件設定部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力信号パワーが予め定めたしきい値以下
   のときには適応フィルタの更新速度を決める係数が非零
   のほぼ一定値であり、出力信号パワーがしきい値を越え
   た場合には該係数が出力信号パワーの増加に対して減少
   するように適応モードが制御されることを特徴とする適
   応フィルタ。
2. 【請求項２】少なくとも１チャネルの参照信号にフィル
   タ演算を行って１チャネルの信号を出力するフィルタ手
   段と、 希望応答から前記フィルタ手段の出力信号を差し引いて
   適応フィルタの出力信号を得る減算手段と、 前記参照信号と前記減算手段の出力信号に基づいて前記
   フィルタ手段を更新するフィルタ更新手段とを具備し、 前記フィルタ更新手段は、前記減算手段の出力信号パワ
   ーを予め定められたしきい値と比較し、出力信号パワー
   がしきい値以下のときは前記フィルタ手段の更新速度を
   決める係数を非零のほぼ一定値とし、出力信号パワーが
   しきい値を越えたときは該係数を出力信号パワーの増加
   に対して減少させることを特徴とする適応フィルタ。
3. 【請求項３】複数チャネルの入力信号を処理して１チャ
   ネルの信号を出力するフィルタ手段と、 前記フィルタ手段の特性変化範囲に関して予め定めた拘
   束条件の下で該フィルタ手段を更新するフィルタ更新手
   段とを具備し、 前記フィルタ更新手段は、前記フィルタ手段の出力信号
   パワーを予め定められたしきい値と比較し、出力信号パ
   ワーがしきい値以下のときは前記フィルタ手段の更新速
   度を決める係数を非零のほぼ一定値とし、出力信号パワ
   ーがしきい値を越えたときは該係数を出力信号パワーの
   増加に対して減少させることを特徴とする適応フィル
   タ。
4. 【請求項４】前記フィルタ更新手段は、 前記出力信号パワーを予め定められたしきい値と比較
   し、出力信号パワーがしきい値以下のときは前記フィル
   タ手段の更新速度を決める係数を非零のほぼ一定値と
   し、出力信号パワーがしきい値を越えたときは該係数を
   出力信号パワーの増加に対して減少させる制御を行う制
   御手段と、 この制御手段により制御された係数を含む更新演算式に
   従って前記フィルタ手段の更新演算を行う更新演算手段
   とからなることを特徴とする請求項２または３に記載の
   適応フィルタ。
5. 【請求項５】複数チャネルの信号から目的信号に関する
   成分を除去するブロッキングフィルタと、 このブロッキングフィルタの出力信号を前記参照信号と
   して入力する請求項２または３に記載の適応フィルタと
   からなることを特徴する信号処理装置。
6. 【請求項６】第１の適応フィルタと、この第１の適応フ
   ィルタより適応速度の大きい第２の適応フィルタとを具
   備し、第１の適応フィルタは第２の適応フィルタの出力
   信号に基づいてフィルタの更新が制御されることを特徴
   とする信号処理装置。
7. 【請求項７】前記第１の適応フィルタは、その出力信号
   パワーを予め定められたしきい値と比較し、出力信号パ
   ワーがしきい値以下のときは適応速度が非零のほぼ一定
   値となり、出力信号パワーがしきい値を越えたときは該
   適応速度が第１および第２の適応フィルタの出力信号パ
   ワーに応じて変化するように、フィルタの更新が制御さ
   れることを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
8. 【請求項８】前記第１の適応フィルタは、その出力信号
   パワーを予め定められたしきい値と比較し、出力信号パ
   ワーがしきい値以下のときはフィルタの更新速度を決め
   る係数を非零のほぼ一定値とし、出力信号パワーがしき
   い値を越えたときは該係数を第１および第２の適応フィ
   ルタの出力信号パワーの比の増加に対して減少させるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の信号処理装置。