JPH01238326A - 適応フィルタ装置 - Google Patents

適応フィルタ装置

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JPH01238326A
JPH01238326A JP6619988A JP6619988A JPH01238326A JP H01238326 A JPH01238326 A JP H01238326A JP 6619988 A JP6619988 A JP 6619988A JP 6619988 A JP6619988 A JP 6619988A JP H01238326 A JPH01238326 A JP H01238326A
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JP
Japan
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block length
signal
autocorrelation
input signal
tap
Prior art date
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Pending
Application number
JP6619988A
Other languages
English (en)
Inventor
Rezaa Ashiyarifu Mohamatsudo
モハマッド・レザー・アシャリフ
Fumio Amano
文雄 天野
Yoshihiro Sakai
坂井 良広
Shigeyuki Umigami
重之 海上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概  要〕 基準信号とフィルタからの予測信号との誤差信号に基づ
いて入力信号に対する該フィルタの各タップ係数をブロ
ックLMSアルゴリズムを用いて更新する適応フィルタ
装置に関し、 LMSアルゴリズムとBLMSアルゴリズムの両者の利
点を組み合わせることにより最適なブロック長を得てタ
ップ係数の更新を行うことを目的とし、 入力信号の自己相関値が所定値になる最小ブロック長を
検出するブロック長検出手段と、該最小ブロック長を用
いて該誤差信号と各タップ出力との相互相関値を計算し
て該フィルタの各タップに与えるとともに各最小ブロッ
ク長検出毎に該検出手段をリフレッシュするブロックL
MS計算手段とで構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は適応フィルタ装置に関し、特に基準信号とフィ
ルタからの予測信号との誤差信号に基づいて入力信号に
対する該フィルタの各タップ係数をブロックLMS (
以下、BLMSという)アルゴリズムを用いて更新する
適応フィルタ装置に関するものである。
適応フィルタ装置は、TV会議システムにおけるエコー
キャンセラーを始めとして種々のシステムに用いられて
おり、その長距離に及ぶエコーパスで生じるエコーを打
ち消すために、第4図に示ス如く、エコーパスへの入力
信号x(n)からフィルタ(予測器)1が予測信号y 
(n)を生成し、更にその予測信号y (n)とエコー
パスから出力される信号d(n) (望みの応答として
の基準信号)との誤差信号e(n)によってフィルタ1
の各タップ係数を制御して予測信号y(n)を生成する
適応フィルタ装置が用いられている。
この場合、フィルタのタップ係数に最適なウィーチー解
に収束させるためのより適切なアルゴリズムが必要とさ
れる。
〔従来の技術] 第5図は、第4図に示した適応フィルタ装置におけるL
MSアルゴリズムによるフィルタ1の構成を示したもの
で、Tは入力信号x (n)のサンプリング数nに対応
して遅延させるタップ遅延線(以下、タップという)で
、この内のi番目のタップから得た入力信号x(n−i
)には、タップ係数としてのai(n)が乗算器21で
乗算され、各遅延線からの入力信号x (n)も同様に
して求め、これらの総和を加算器22で取ることにより
畳み込みを行って予測(推定)信号y(k)=Σa、(
n)・x(n−i) (但し、i・0〜N−1)を生成
している。
上記のタップ係数az(n)は、2つのメモリ23.2
4がそれぞれ1サンプル分(Z−1で示す)記憶して前
の値を出力することにより減算器25の一方の入力とも
なっており、他方の入力になっている誤差信号e(n)
とi番目のタップ出力x (n−i)との相互相関値2
μ5(n)x(n−i) (μはステップサイズ定数)
と減算されることにより、 a ! (n+1)= a r (nL 2 u e(
n)x(n−i)の関係が成り立ち、これに基づいてタ
ップ係数の更新が行われる。
一方、これをブロック長りについてのB LMSアルゴ
リズムで行うとすると、タップ係数はブロックL毎に更
新されるので、減算器25への相互相関値2 μ5(n
)x(n−i)は、BLMS計算により、Σe (k)
 ・x (k−i)           (1)k冑
 (j−+1L◆1 となるので、i番目のタップ係数の3番目の更新は、 の適応アルゴリズムに従って行われる。μ8は、BLM
Sアルゴリズムのステップサイズである。
このようにして、タップ係数が誤差信号e (n)と入
力信号x(n−i)により制御され、最終的に誤差信号
e(n)の値を最小にするものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように、BLMSアルゴリズムが用いられるのは
、各サンプリング毎にタップ係数の更新を行うLMSア
ルゴリズムの場合より、実行速度が速くなるからである
このようなりLMSアルゴリズムでは、入力データは一
つづつ適応フィルタ装置に取り込まれるが、各り入力サ
ンプルについては、タップ係数は一度しか更新されず、
各タップ係数は、データの各ブロック中、固定されたま
まである。
ここで、L M Sアルゴリズムでは、入力信号に自己
相関があると最適なウィーチー解に収束しないのに対し
、BLMSアルゴリズムでは、入力信号に自己相関があ
っても滑らかに収束を行うことができることに一つの特
徴がある。例えば、エコーキャンセラ・−では、入力信
号が音声のとき、自己相関が強いためBLMSアルゴリ
ズムでは、LMSアルゴリズムより良好に収束動作を行
うことができる。この関係が第6図に示されている。
しかしながら、従来のBLMSアルゴリズムでは、ブロ
ック長は固定されていたので、音声のようにデータの相
関が強いと、ブロック長を大きく設定しなければならず
、このように大きなブロック長に一旦設定すると、これ
を変更することはないので、自己相関の無い雑音等の信
号に対しても最適ウィーチー解への収束に時間がかかっ
てしまい、フィルタのタップ係数の更新に最適な演算を
行うことができないという問題点があった。
従って、本発明は、基準信号とフィルタからの予測信号
との誤差信号に基づいて入力信号に対する該フィルタの
各タップ係数をBLMSアルゴリズムを用いて更新する
適応フィルタ装置において、LMSアルゴリズムとBL
MSアルゴリズムの両者の利点を組み合わせることによ
り最適なブロック長を得てタップ係数の更新を行うこと
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、第1図に概念的に示した本
発明に係る適応フィルタ装置においては、入力信号x 
(n)の自己相関値が所定値になる最小ブロック長を検
出するブロック長検出手段2と、該最小ブロック長を用
いて該誤差信号e (n)と各タップ出力x (k−i
)との相互相関値を計算して該フィルタ1の各タップに
与えるとともに各最小ブロック長検出毎に該検出手段2
をリフレッシュするBLMS計算手段3とを備えている
〔作   用〕
第1図に示した本発明に係る適応フィルタ装置では、ブ
ロック長が可変になっており、このブロック長は、各タ
ップ係数の更新時に変更される。
この場合のアルゴリズムは、 となる。但し、jはタップの更新回数、nはサンプル数
であり、固定BLMSアルゴリズムの場合は、1−1)
  1.であるが、可変BLMSアルゴリズムの場合は
、n=Σ2つ(k=0〜j−1)となる。即ち、j番目
のタップ係数更新時には、ブロック長は、fjとなる。
このブロック長lJは、入力信号の自己相関による各タ
ップ更新動作においての最適な値である。
ここで、この最適なブロック長ljを以下に求める。
まず、入力信号の自己相関は、次のように定義される。
R[x (n)・x (n−M)] =E [x (n
)・x (n−M)] (4)但し、R[・・司は相関
行列を示し、E[・・弓は平均値を示す。
この式(4)をグラフで示すと第2図のように、自己相
関の無い雑音は距離(遅延量)Mに対して速く所定値、
例えばゼロになるが、自己相関の強い音声信号はゼロに
なるのが遅い。
従って、自己相関値が例えばゼロになる距離M=M18
、を次式、 R[x (n) ・x (n−Li、l)] = O(
5)により求める。
従って、このM * i aより大きい範囲では自己相
関が無く、M m i *より小さい範囲では自己相関
が強いことになる。即ち、Mlfiより小さい範囲では
、入力信号は自己相関が強いことを示している。
従って、可変ブロック長としては2,2M @ t n
、即ち、M m i nを検出すればよいことが分かる
このようにして求めたブロック長!JをBLMS計算手
段3に与え、BLMS計算手段3は式(3)のように相
互相関を求めてフィルタlの各タップ係数をブロック!
、毎に更新する。
これにより、タップ係数は、自己相関の無い信号に対し
てのみ更新が行われるので、収束を速く行うことができ
る。
〔実 施 例〕
以下、本願発明に係る適応フィルタ装置の実施例を説明
する。
第3図は第1図に示した本発明の適応フィルタ装置に用
いられるブロック長検出手段2の一実施例を示したもの
で、この実施例では入力信号x(n)と遅延タップ30
I、30□・・・304・・・による入力信号x (n
)の遅延filD毎の各サンプルとをそれぞれ乗算器3
1..31□・・・314・・・で乗算して自己相関の
演算を行う乗算部10と、この乗算部10の各自己相関
出力を遅延器32..32□・・・32.・・・で1サ
ンプル分遅延して加算器33..33□・・・334・
・・で加算することによりその平均値を算出する平均値
算出部11と、この平均値算出部11の各出力を所定値
としてのゼロレベルと比較して“′0”のとき出力をそ
れぞれが発生する比較器12..12□・・・124・
・・から成る比較部12と、各比較器出力によりM、t
アを検出して最小ブロック長信号を発生する検出器13
.、IL・・・134・・・から成る検出部13とで構
成されている。尚、この実施例では、図示の都合上、4
つのタップだけを示した。
この実施例において、4番目の自己相関出力の平均値が
パ0”になったとすると、検出部13からは出力■がブ
ロック長ffj =M、!fi=4として発生されてB
LMS計算手段3に送られることとなる。但し、この場
合は、4番目以降も“0”になっているので、出力■以
降のうち、最小のブロック長としてfj =M、i、 
−4が選択されることとなる。
このようにして最小ブロック長1Jが求められた後は、
各タップ出力をリフレッシュ(リセット)する必要があ
るので、BLMS計算手段3は最小ブロック長f!、1
の信号を受けてBLMS演算を行うとともに、ブロック
長検出手段2の乗算部10の各遅延タップにリセット信
号を与えてリセットし、次のブロック長fjについての
演算に備えることになる。
尚、上記の実施例では、所定値として“0“°を用いた
が、音声の場合には、第2図に示すように自己相関が°
0″になるのに時間がかかってしまうので、必ずしも“
0”でなくとも、“0″に近い一定の値であれば構わな
い。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の適応フィルタ装置によれば、入
力信号の自己相関値が所定値になる最小ブロック長を検
出して可変BLMSアルゴリズムとしたので、入力信号
に自己相関が無いときには、速い収束が行われ、自己相
関が強いときには、滑らかな良好な収束が行われること
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る適応フィルタ装置を概念的に示し
た図、 第2図は本発明に係る適応フィルタ装置の原理動作を説
明するためのグラフ図、 第3図は本発明に係る適応フィルタ装置のブロック長検
出手段の一実施例を示すブロック図、第4図は従来の適
応フィルタの概念構成を示すブロック図、 第5図はLMSアルゴリズムを用いたフィルタの内部構
成を示すブロック図、 第6図は従来例の収束動作の問題点を説明するためのグ
ラフ図、である。 第1図において、 ■・・・フィルタ、 2・・・ブロック長検出手段、 3・・・BLMS計算手段、 10・・・乗算部、 11・・・平均値算出部、 12・・・比較部、 13・・・検出部。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第3図 工(n) 第4図 繰すで(し回数 収束動作の説明口 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基準信号(d(n))とフィルタ(1)からの予測信号
    (y(n))との誤差信号(e(n))に基づいて入力
    信号(x(n))に対する該フィルタ(1)の各タップ
    係数をブロックLMSアルゴリズムを用いて更新する適
    応フィルタ装置において、 入力信号(x(n))の自己相関値が所定値になる最小
    ブロック長を検出するブロック長検出手段(2)と、 該最小ブロック長を用いて該誤差信号(e(n))と各
    タップ出力(x(k−i))との相互相関値を計算して
    該フィルタ(1)の各タップに与えるとともに各最小ブ
    ロック長検出毎に該検出手段(2)をリフレッシュする
    ブロックLMS計算手段(3)と、を備えたことを特徴
    とする適応フィルタ装置。
JP6619988A 1988-03-18 1988-03-18 適応フィルタ装置 Pending JPH01238326A (ja)

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JP6619988A JPH01238326A (ja) 1988-03-18 1988-03-18 適応フィルタ装置

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JPH01238326A true JPH01238326A (ja) 1989-09-22

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ID=13308938

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JP6619988A Pending JPH01238326A (ja) 1988-03-18 1988-03-18 適応フィルタ装置

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JP (1) JPH01238326A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005530393A (ja) * 2002-06-14 2005-10-06 ザイリンクス インコーポレイテッド デジタルエコーキャンセラー
JP2013110510A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005530393A (ja) * 2002-06-14 2005-10-06 ザイリンクス インコーポレイテッド デジタルエコーキャンセラー
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