JPH11500285A - 伝送システムのエラー区間の等化のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アクティブなノイズ低減のためのシステムでとりわけ有利に使用されるような、伝送システム、例えば電気的音響的に混合された伝送システムのエラー区間の等化のための装置は、トランスバーサルフィルタから構成される等化器を含む。このトランスバーサルフィルタの設計は線形予測器に基づく。有利にはシステムにおいて線形予測器が使用される。このシステムは伝送ブロックから構成され、該伝送ブロックは、例えばディジタルフィルタの形式で、有利にはＦＩＲ構成で記述される。

Description

【発明の詳細な説明】 伝送システムのエラー区間の等化のための装置 従来技術 本発明は、請求項１の上位概念記載の、アクティブなノイズ低減のためのシス テムでとりわけ有利に使用されるような、伝送システム、例えば電気的音響的に 混合された伝送システムのエラー区間の等化のための装置に関する。 伝送システムでは、例えば電気的構成要素及び音響的構成要素から構成される ような伝送システムでは、歪みを有する区間がある。この区間では、この区間の 周波数選択特性のために、この区間を介して伝送される信号の減衰が異なる。こ れは次のことを意味する。すなわち、信号の異なる周波数成分は、たとえ伝送区 間の入力側では同じ振幅を有していても、受信箇所には非常に異なる振幅を有し て到着することを意味する。このことは、とりわけ適応フィルタを介して信号が 伝送される場合には極めて不利である。というのも、この場合、区間の周波数選 択特性が、このフィルタに非常に遅いコンバージェンスのみを持たせるからであ る。これは、信号の強く減衰される周波数成分が非常に遅い時点でようやく考慮 されるからである。これは他方でまた次のような不利な点を含む。すなわち、こ の適応フィルタは信号のスペクトル成分の迅速な変化に対して非常に緩慢に反応 するか又はおよそ全く反応しない、という不利な点を含む。 本発明の利点 請求項１の特徴部分記載の構成を有する、伝送システムのエラー区間の等化の ための本発明の装置は、従来技術に対して、付加的な大きな遅延を付け加えるこ となしにエラー区間の完全な等化を行うという利点を有する。このために最小位 相システムが使用される。この等化によって、信号の周波数成分は、他の等化方 法よりもはるかに減衰されずに目標箇所に到着する。 本発明の基本となる技術思想は、等化器はトランスバーサルフィルタから構成 されており、このトランスバーサルフィルタの設計は線形予測に基づく、という 点に存する。 線形予測器の適用は、これまでは信号とりわけ音響信号への適用に関連して知 られているだけである。これに対して線形周波数選択性伝送システムへの適用は 新しいものであり、この適用は驚くべき効果を有する。すなわち、伝送システム の周波数選択性区間を効果的に容易なやり方で等化し、しかもいわゆる「インバ ースモデリング（Inverse Modellierung）」の場合のように区間遅延を極端に大 きくすることはしない。 従属請求項に記載の手段によって請求項１記載の装 置の有利な改良及び応用実施形態が可能である。 本発明の基本的なアイデアの有利な改良実施形態によれば、エラー区間の識別 される区間インパルス応答ｈ_Err(ｋ)の所定のＮＥ個の係数から、これに所属す る自己相関関数ρ(κ)が次の定義式 によって算出される。 本発明の別の有利な実施形態では、Durbin-Levinsonの漸化式を用いて、Yule- Walker方程式が、所定の次数（Ｎ）の線形予測器の係数ａ₁…ａ_Nについて解かれ る。この方程式は次式 であたえられる。 等化器インパルス応答の係数に対して最終的には数列｛１、−ａ₁、−ａ₂…、 −ａ_N｝が上の方程式から求められる。減衰を無くすためには、これらの係数を 、Durbin-Levinsonの漸化式から同様に導出されるＮ次の予測エラー出力の根に よって正規化する。 本発明特有の成果は、システムにおける線形予測器 の使用である。この場合、このシステムは伝送ブロックから構成され、この伝送 ブロックは、例えばディジタルフィルタの形式で記述される。 さらにとりわけ有利な点は、伝送システム、例えば電気的構成要素及び音響的 構成要素から構成される伝送システムにおける等化装置として線形予測器を使用 する点である。 本発明を以下の記述によって詳しく説明し、本発明の使用法を図面に図示され た実施例によって詳しく説明する。 唯一の図である図１は、制御工学的に描かれたブロック図である。この図によ ってアクティブにノイズを減衰させるためのシステムにおける本発明の線形予測 器の適用実施形態を説明する。 実施例の説明 本発明の有利な構成においては、等化器はトランスバーサルフィルタとして実 現される。このフィルタの設計は線形予測の原理に基づく。この場合、識別され る区間インパルス応答ｈ_Err(ｋ)の所定のＮＥ個の、例えば１００個の係数から 、これに所属する自己相関関数ρ(κ)を求める。この自己相関関数ρ(κ)の定義 式は次式で与えられる。 これによって、Durbin-Levinsonの漸化式を用いて、所定の次数（Ｎ）の線形 予測器の係数ａ₁…ａ_NについてYule-Walker方程式を解く、すなわち次の方程式 を解く。 等化器インパルス応答の係数に対して最終的には数列｛１、−ａ₁、−ａ₂…、 −ａ_N｝が上記の方程式から求められる。減衰を無くすためには、これらの係数 を、Durbin-Levinsonの漸化式から同様に導出されるＮ次の予測エラー出力の根 によって正規化する。 上述したような線形予測器はシステムに使用乃至は適用される。このシステム は、有利には伝送ブロックから構成される。この伝送ブロック自体は有利にはＦ ＩＲフィルタによって記述される。ＦＩＲフィルタ（有限インパルス応答フィル タ）は、インパルスに対する限定された応答を有するフィルタである。 ＦＩＲフィルタは、伝送システム、例えば電気的構成要素及び音響的構成要素 から構成される伝送システ ムのエラー区間の等化装置を構成する。 図１では、制御工学的に描かれたブロック図において、アクティブにノイズを 減衰させるための装置に本発明の線形予測器を使用している。この装置は閉ルー プ構造乃至はフィードバック構造の形式で構成されている。このようなアクティ ブにノイズを減衰させるためのシステムのフィードバック構造においては、基準 センサとエラーセンサとが一致している。すなわち、唯一使用されるマイクロフ ォン信号が適応制御器１０の制御にもこの制御器１０の適応の監視にも使用され る。このシステムに等化器が組み込まれている。音響サイドＡには、ブロック４ ０が示されている。このブロック４０は、エラー区間を伝達関数Ｈ_Err(ｚ)によ って示している。このエラー区間の出力側から補償信号ｙ（ｋ）が送出され、こ の補償信号ｙ（ｋ）に妨害ノイズｄ（ｋ）が重畳される。ここではくわしく図示 されていない唯一のマイクロフォンの位置である地点５でこの重畳の結果がエラ ー信号ｅ（ｋ）として求められる。このエラー信号ｅ（ｋ）は、音響サイドＡと は破線Ｄによってシンボリックに分離されて図示されている電気サイドＥにおい て地点１２及びブロック１０の適応入力側に供給される。このブロック１０は関 数Ｇ（ｚ）を有する適応制御器１０を表す。この制御器１０の出力側はブロック ３１の入力側に接続されており、このブロック３１は等化伝達関数Ｈ_Entz(ｚ)を 有する等化器である。さらに、制御器１０の出力側はブロック２０の入力側に接 続されており、このブロック２０は伝達関数Ｈ_Ges(ｚ)を有するエラー区間全体 の区間モデルを表す。 電気サイドＥ、すなわちブロック３１と音響サイドＡ、すなわちブロック４０ との全エラー区間は、屈曲した破線矢印３４によって示されている。この全エラ ー区間も伝達関数Ｈ_Ges(ｚ)によって示される。区間モデル２０は同一の伝達関 数を有する。この区間モデル２０は制御器１０に対して逆並列に接続されている 。この区間モデル２０の入力側には制御器１０の出力が供給される。この区間モ デル２０の出力は負の符号を有し加算地点１２に供給される。このことによって 信号ｄ（ｋ）が生成される。この信号ｄ（ｋ）を処理済みの妨害ノイズと呼ぶこ とができる。この処理済みの妨害ノイズにおいて「できるだけ純粋な」妨害ノイ ズが再現されており、この「できるだけ純粋な」妨害ノイズは適当な補償信号ｙ （ｋ）を生成するために制御器１０に供給される。こうして、このように構成さ れたフィードバック構造を用いて、妨害ノイズｄ（ｋ）をできるだけ精確に求め ることができることによって、等価な制御フィードフォワード装置乃至はコント ローラーフィードフォワード装置が得られる。 本発明による線形予測器はデジタルシステムに使用されて大きな効果をあげ、 線形歪化を有する区間を値 に応じて等化する。従って、異なる周波数の個々の信号成分は様々に大きく減衰 することはなく、実質的には本来の振幅を有して出力される。これによって、こ うして得られる信号はとりわけ接続される適応制御器において良好に使用され、 この結果、この適応制御器では小さな遅延によって制御パラメータのスペクトル 成分の変化にできるだけ迅速に応答することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１月１０日 【補正内容】 明細書 伝送システムのエラー区間の等化のための装置 従来技術 本発明は、請求項１の上位概念記載の、アクティブなノイズ低減のためのシス テムでとりわけ有利に使用されるような、伝送システム、例えば電気的音響的に 混合された伝送システムのエラー区間の等化のための装置に関する。 伝送システムでは、例えば電気的構成要素及び音響的構成要素から構成される ような伝送システムでは、歪みを有する区間がある。この区間では、この区間の 周波数選択特性のために、この区間を介して伝送される信号の減衰が異なる。こ れは次のことを意味する。すなわち、信号の異なる周波数成分は、たとえ伝送区 間の入力側では同じ振幅を有していても、受信箇所には非常に異なる振幅を有し て到着することを意味する。このことは、とりわけ適応フィルタを介して信号が 伝送される場合には極めて不利である。というのも、この場合、区間の周波数選 択特性が、このフィルタに非常に遅いコンバージェンスのみを持たせるからであ る。これは、信号の強く減衰される周波数成分が非常に遅い時点でようやく考慮 されるからである。これは他方でまた次のような不利な点を含む。すなわち、こ の適応フィルタは信号のスペクトル成分の迅速な変化に対して非常に緩慢に反応 するか又はおよそ全く反応しない、という不利な点を含む。 1994 IEEE MTT-S Intern.Symp.Digest,San Diego(US),23-25 May 1994,p.701- 704.vol.2,C.Eswarappa et al.：“Autoregressive（AR）Spectral Estimation Technique for Faster TML Analysis of Microwave Structures”という文書に は、スペクトル推定技術が記述されている。このスペクトル推定技術は、AR法（ 自己回帰法）に基づいており、伝送路法（TML法）の効力の改善のために使用さ れる。この技術は、早期のTLM応答の比較的短いセグメントに基づいて全時間領 域の応答を計算するために利用される。３つの区間を有する導波路から構成され ているバンドパスフィルタにこの方法を適用すると、３５GHzの周波数の場合、 この技術は計算コストを５分の１に節約して非常に正確な散乱パラメータを与え ることが示される。米国特許第５２４３６８６号明細書には多段線形予測器に基 づいた音響信号のパラメータ算定方法が記述されている。この方法では、例えば 音響信号源を解析し既知のパターンとの比較を介してこの音響信号源を識別する ために、１次及び２次の情報が求められて相互に結合される。これは例えばエン ジンノイズの解析を介して様々な車両を識別するために使用できる。 これら２つの文書のいずれも伝送システムのエラー 区間、このエラー区間のための等化器、等化器としてのトランスバーサルフィル タに言及していないし、さらにこのトランスバーサルフィルタを線形予測器を基 礎にして設計することについての示唆も、このトランスバーサルフィルタを線形 予測器を基礎にして設計することも含んではいない。 本発明の利点 請求項１の特徴部分記載の構成を有する、伝送システムのエラー区間の等化の ための本発明の装置は、従来技術に対して、付加的な大きな遅延を付け加えるこ となしにエラー区間の完全な等化を行うという利点を有する。このために最小位 相システムが使用される。この等化によって、信号の周波数成分は、他の等化方 法よりもはるかに減衰されずに目標箇所に到着する。 本発明の基本となる技術思想は、等化器はトランスバーサルフィルタから構成 されており、このトランスバーサルフィルタの設計は線形予測に基づく、という 点に存する。 線形予測器の適用は、これまでは信号とりわけ音声信号への適用に関連して知 られているだけである。これに対して線形周波数選択性伝送システムへの適用は 新しいものであり、この適用は驚くべき効果を有する。すなわち、伝送システム の周波数選択性区間を効果的に容易なやり方で等化し、しかもいわゆる「インバ ースモデリング（Inverse Modellierung）」の場合のように区間遅延を極端に大 きくすることはしない、という驚くべき効果を有する。 従属請求項に記載の手段によって請求項１記載の装置の有利な改良及び応用実 施形態が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフ ヒラー ドイツ連邦共和国 73728 エスリンゲン マルティンシュトラーセ 26

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アクティブなノイズ低減のためのシステムにおいてとりわけ有利に使用され るような、伝送システム、例えば電気的音響的に混合された伝送システムのエラ ー区間の等化のための装置において、 等化器はトランスバーサルフィルタから構成されており、 このトランスバーサルフィルタの設計は線形予測に基づくことを特徴とする 、伝送システム、例えば電気的音響的に混合された伝送システムのエラー区間の 等化のための装置。 ２．エラー区間の識別される区間インパルス応答ｈ_Err(ｋ)の所定のＮＥ個の係 数から、これに所属する自己相関関数ρ(κ)が次の定義式 によって算出されることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．Durbin-Levinsonの漸化式を用いて、Yule-Walker方程式が、所定の次数（Ｎ ）の線形予測器の係数ａ₁…ａ_Nについて解かれ、 前記方程式は次式 であたえられ、 等化器インパルス応答の係数に対して最終的には数列｛１、−ａ_l、−ａ₂… 、−ａ_N｝が前記方程式から求められることを特徴とする請求項１又は２記載の 装置。 ４．システムは伝送ブロックから構成され、該伝送ブロックは、例えばディジタ ルフィルタの形式で記述可能であることを特徴とする、前記システムにおける例 えば請求項１〜３のうちの１項記載の実施形態の線形予測器の使用法。 ５．伝送システム、例えば電気的構成要素及び音響的構成要素から構成される伝 送システムにおける等化装置としての請求項３又は４記載の線形予測器の使用法 。 ６．伝送ブロックのフィルタはＦＩＲフィルタであり、即ち有限インパルス応答 フィルタとして、インパルスに対する限定された応答を有するフィルタであるこ とを特徴とする、請求項３〜５までの１項記載の線形予測器の使用法。