JP4582680B2 - Coefficient calculation support device, coefficient calculation device, program for realizing the coefficient calculation support device or coefficient calculation device, and recording medium storing the program - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適応フィルタの応答あるいは状態に応じてその適応フィルタの係数を更新する係数算出支援装置および係数算出装置と、これらの係数算出支援装置または係数算出装置を実現するプログラムと、そのプログラムが格納された記録媒体とに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ディジタル領域において高度の信号処理を実現するDSPその他のハードウエアの低廉化が図られ、このようなハードウエアは、伝送歪みを軽減する適応等化器やエコーキャンセラ等を構成する主要なデバイスとして、移動通信システムその他の多様な伝送系に多く適用されている。
【0003】
図9は、適応フィルタが適用されたシステム同定系の構成例を示す図である。
図において、未知系51および適応フィルタ52の入力と係数更新部53の一方の入力とには、時系列kの順に離散的な値をとる瞬時値uk の列として入力信号が与えられ、その未知系51の出力は減算器54の一方の入力に接続される。減算器54の出力は係数更新部53の他方の入力に接続され、その係数更新部53の出力は適応フィルタ52の係数入力に接続される。適応フィルタ52の出力には出力信号が得られ、その出力信号は減算器54の他方の入力に与えられる。
【0004】
なお、適応フィルタ52の構成については、以下では、簡単のため、N(≧2)段のFIRフィルタとして構成されると仮定する。
このような構成のシステム同定系では、時系列kの順に未知系51の出力に得られる未知系出力信号dk は、以下に列記する緒元に対して下式(1) で示されるベクトルd^kとして与えられる。
【0005】
d^k=U^t kh^*+n^k ・・・(1)
・ 既述の入力信号の時系列の順に連続するN個の瞬時値の列uk-i、uk-i-1、… 、uk-i-N+1として定義されるベクトルu^k-i
・ そのベクトルu^k-iが所定のr(≠0)個並べられてなる(サイズr×Nの)入力信号行列U^k(=[u^k-r+1、…、u^k])
・ 未知系51が適応フィルタ52と同様のN段のFIRフィルタと見なされる場合におけるその未知系のインパルス応答を示すベクトルh^*(=[h* 0、…、h* N-1])
・ 出力信号に含まれる雑音(外乱)の瞬時値nk が時系列kの順にr(≠0)個並べられてなる雑音ベクトルn^k(=[nk、…、nk-r+1]t)
・ 雑音が重畳されて観測される未知系51の出力信号の瞬時値dk が時系列kの順にr(≠0)個並べられてなるその未知系51の出力ベクトルd^k(=[dk、…、dk-r+1]t)
ここに、記号「^」 はベクトル(あるいは行列)を意味し、以下では、スカラー量との峻別を図るために、全てのベクトル(あるいは行列)にこの記号「^」を付する。
【0006】
また、上述した雑音については、以下(後述する全ての実施形態を含む。)では、簡単のため、システム同定の対象となる(理想的な)未知系51の出力端において一括して重畳されると仮定する。
ここに、上述した時系列kおよびベクトルd^kと、入力信号行列U^kと、任意の係数ベクトルh^(=[h0、…、hN-1])に応じて適応フィルタ52が出力する出力信号を示すベクトル(=U^t kh^k)とに対して下式(2) で示される誤差ベクトルe^k( h^)を定義する。
【0007】
e^k(h^)=U^t kh^−d^k ・・・(2)
係数更新部53は、時系列kの周期で下記の一連の処理を反復する。
・ 「ベクトル空間上でこのような誤差ベクトルe^k(h^)の長さ(ノルム)(=‖U^t kh^−d^k‖) が最小となる係数ベクトルh^ の集合として定義される線形多様体Vk」を特定する。
【0008】
なお、線形多様体Vk は、入力信号行列U^kとベクトルd^kとから決定されるため、未知系のr個 の出力瞬時値の情報を反映している。また、通常、Nはrに比べて十分に大き な値に設定されるので、e^k(h^)の最小値は「0」であると見なされ得る。
・ 「線形多様体Vk の中で時系列kの順に先行して得られた直近の係数ベクトルh^kから最も近い距離にあるベクトル」を「係数ベクトルh^kのこの線形多様体Vk への距離射影(凸射影)」と称し、P^vk(h^k) と表記する。
【0009】
・ 時系列kに応じて設定される緩和係数λk(0≦λk≦2)と、上述した係数ベクトルh^kと、射影ベクトルP^vk(h^k) とに対して、下記の漸化式で示されるベクトル演算を行うことによって、後続して適応フィルタ52に与えられるべき係数を示す係数ベクトルを更新する。
h^k+1=h^k+λk(P^vk(h^k)−h^k) ・・・(3)
なお、以下、上述した距離射影を実現する処理の手順を「アフィン射影法」という。
【0010】
また、上述した距離射影を求めるために行われるべき演算の詳細な手順については、公知であり、かつ本発明の特徴ではないので、ここではその説明を省略する。
このような係数ベクトルh^kの方向および長さは、既述の線形多様体Vk(未知系のr個の出力瞬時値に基づいて決定される。)に対する距離射影に基づいて、適正に更新される。
【0011】
したがって、係数更新部53によって係数ベクトルh^kが「アフィン射影法」に基づいて更新される従来例(以下、「第一の従来例」という。)では、時系列kの順に先行して複数回に亘って観測された未知系51の応答が適応フィルタ52の係数の効率的な更新に有効に適用され、システム同定の確度が高く維持される。
【0012】
また、係数更新部53は、既述の処理を上述した複数rに代えて「1」が適用された場合にも行うことによって、「アフィン射影法」の下位概念のアルゴリズムであるNLMS(Normalized LMS)法(学習同定法)に基づいて係数ベクトルh^kを更新することができる。
このようなNLMS法が適用されたシステム同定系(以下、「第二の従来例」という。)では、「アフィン射影法」が適用された場合に比べて所要する処理量が大幅に少なく、かつLMS法が適用された場合に比べて収束速度が高いので、始動時や未知系51の伝達特性の変動に対する高速の応答が安価に達成される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した第一の従来例では、一般に、始動時の初期の段階において係数ベクトルは高速に収束するが、出力信号に雑音が含まれる場合には、上式(3) で示されるベクトル演算に基づいて得られる係数ベクトルh^kは、以下に列記する理由により、必ずしも所望の速度および精度で好適な速度に収束するとは限らなかった。
【0014】
・ 既述の線形多様体Vk は、出力信号に含まれる雑音が何ら考慮されることなく求められた「ベクトル空間における閉凸集合」である。したがって、係数ベクトルh^kとして求められるべき好適なあるいは真の係数ベクトルh^* k は、ベクトル空間においてこの線形多様体Vk(閉凸集合)の内部に常に位置するとは限らない。
【0015】
したがって、上式(3) に基づいて係数ベクトルが更新される従来例では、下式で示される誤差の単調性が保証されず、不安定であって収束速度が劣化する場合が多かった。
‖h^k+1−h^* k‖≦‖h^k−h^* k‖
・ 既述の緩和係数λk の値は必ずしも好適な値には設定されず、かつこの緩和係数λk の値を適正な値に逐次更新するために必要な系統的な基準および演算の手順は確立されていない。
【0016】
ここに、べクトル空間上で所定の数ρ(≧0)に対して下記の不等式(4) を満足する(既述の線形多様体Vk が内包されることを意味する。)係数ベクトルh^ の集合をCk(ρ) と定義する。
‖d^k−U^t kh^‖2−ρ≦0 ・・・(4)
『このような集合Ck(ρ) に「適応フィルタ52に与えられるべき好適な係数を示す係数ベクトルh^* k」が含まれる確率』を与える確率密度関数は、一般に、雑音ベクトルn^kの長さの2乗値(=‖n^k‖2)として定義される確率変数に対してχ2 分布で与えられ、かつ図10に示すように、既述の数rに応じて異なる値となる。すなわち、集合Ck(ρ) に係数ベクトルh^* kが含まれる確率は、図10に示す確率密度関数を「0」〜「ρ」まで積分した値となる。
【0017】
なお、線形多様体Vk については、e^k(h^)の最小値が既述の通りに「0」であると見なされ得るので、Ck(0)に相当する。
また、上記の雑音nk については、平均値が「0」であるガウス雑音であると仮定し、かつ上述した集合Ck(ρ) については、以下では、単に「実行可能集合」と称する。
【0018】
したがって、値rの値が「3」以上の値に設定された場合には、好適な係数ベクトルh^* kの算出に要する処理量が著しく増加する(線形多様体Vk が既述の数rに等しい本数のスカラ量の連立方程式の解の集合であることに起因する。)にもかかわらず、h^* k∈Vk がほとんど成立しない(係数ベクトルh^* kが線形多様体Vk に含まれる確率がほぼ「0」となる。)ために、第一の従来例における収束の速度が向上するとは限らなかった。
【0019】
また、第二の従来例では、係数ベクトルの算出に要する処理量は第一の従来例に比べて大幅に少ないが、入力信号の相関性が高い場合には、その係数ベクトルの値が好適な値に収束する速度が著しく低下し、必ずしも十分な応答性は得られなかった。
本発明は、SN比が著しく小さい状態でも、入力信号の統計的な性質の如何にかかわらず高速に精度よく好適な係数を得ることができる係数算出支援装置および係数算出装置と、これらの係数算出支援装置および係数算出装置を実現するプログラムと、そのプログラムが格納された記録媒体とを提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明にかかわる係数算出支援装置の原理ブロック図である。
請求項1に記載の係数算出支援装置では、凸集合特定手段12は、時系列kの順に未知系10に入力される入力信号uk のN個の瞬時値からなる列ベクトルがr(≠0)個並べられてなる入力信号行列U^ιと、前記未知系10によって出力される出力信号dι のr個の瞬時値の列を示すベクトルd^kと、所定の数ρ(≧0)とに対してこの入力信号uk を濾波するFIRフィルタ11に係数として与えられるべき係数ベクトルh^ を示すベクトル空間において、不等式‖d^ι−U^ιt h^‖2−ρ≦0が成立する係数ベクトルh^ の集合である凸集合を特定する。係数算出手段13は、上述したベクトル空間において、時系列kの順にFIRフィルタ11の各段に先行して係数として与えられた係数ベクトルh^kから、その係数ベクトルh^kと凸集合特定手段12によって特定された凸集合との間に介在する分離超平面への距離射影を求め、その距離射影をこのFIRフィルタ11に後続して与えられるべき係数ベクトルh^k+1とする。
【0021】
すなわち、出力信号dι に含まれる雑音のレベルが大きい場合であっても、上述した数ρがその雑音の統計的な性質に適合する限り、係数ベクトルh^kは、処理量が大幅に増加することなく、ベクトル空間において適正な方向および距離に亘って順次確度高く、かつ速やかに更新される。
したがって、NLMS法やアフィン射影法が適用された従来例に比べて、多様な機器やシステムに対する適合が可能となり、かつ安価に応答性と性能とが高められる。
【0022】
請求項2に記載の係数算出支援装置では、請求項1に記載の係数算出支援装置において、凸集合特定手段12は、FIRフィルタ11の段数Nに対して、列ベクトルu^k-ι1、…、u^k-ιrが並べられてなる入力信号行列U^ιを上述した凸集合の特定に適用する。
すなわち、凸集合特定手段12によって特定される凸集合は、必ずしも時系列kの単位時間毎には更新されない。
【0023】
したがって、出力信号dι に含まれる雑音の統計的な性質に対して所望の精度による係数ベクトルh^kの更新が達成される限り、処理量の削減が図られる。
請求項3に記載の係数算出支援装置では、請求項1または請求項2に記載の係数算出支援装置において、凸集合特定手段12は、時系列kを与える単位時間の逆数以下の頻度で前記凸集合を特定する。
【0024】
すなわち、凸集合特定手段12によって特定される凸集合は、必ずしも時系列kの単位時間毎には更新されない。
したがって、出力信号dι に含まれる雑音の統計的な性質に対して所望の精度による係数ベクトルh^kの更新が達成される限り、処理量の削減が図られる。
図2は、本発明にかかわる係数算出装置の原理ブロック図である。
【0025】
請求項4に記載の係数算出装置では、信号分離手段21は、時系列kの順に異なる複数pの時刻に、未知系10にそれぞれ入力される入力信号行列U^k1〜U^kpと、その未知系10によって出力される出力信号d^ι1〜d^ιpとを並行して取得する。係数算出支援装置22-1〜22-pは、このようにして取得された入力信号行列U^k1〜U^kpと出力信号d^ι1〜d^ιpとに応じて請求項1ないし請求項3に記載の発明と同じ演算を行うことによって、FIRフィルタ11に個別に後続する係数として与えることが可能な複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpを並行して求める。係数適正化手段23は、これらの複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpと複数pの所定の重みW1〜Wpとの積和と、時系列kの順にFIRフィルタ11に先行して係数として与えられた係数ベクトルh^kとの差を減少させる適応アルゴリズムに基づいて、そのFIRフィルタ11に後続する係数として与えられるべき係数ベクトルh^k+1を求める。
【0026】
すなわち、既述のベクトル空間において単一の凸集合と、先行して求められた係数ベクトルh^kとの間に介在する分離超平面に対するこの係数ベクトルh^kの距離射影として、その係数ベクトルh^kが順次更新される場合に比べて、好適な係数ベクトルh^* k に対する収束の確度と速度とが平均的に高められる。
したがって、係数算出支援装置22-1〜22-pによる分散処理の下で性能および応答性が向上し、さらに、多様な機器やシステムに対する適用が可能となる。
【0027】
請求項5に記載の係数算出装置では、請求項4に記載の係数算出装置において、係数適正化手段23は、複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpの個別の重み付けに供される重みW1 〜Wp として、これらの重みW1〜Wpを示す添え番号「1」〜「p」の昇順に小さな値を適用する。
すなわち、複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpは、それぞれ求められた時点から経過した時間が短いほど大きく重み付けられる。
【0028】
したがって、未知系10の特性と、出力信号dk に含まれる雑音のレベルや性質との何れかが急激に変化し得る場合であっても、FIRフィルタ11の濾波特性は安定に好適な特性に維持される。
請求項6に記載の係数算出装置では、請求項4に記載の係数算出装置において、外乱監視手段24は、出力信号dk1〜dkpに個別に含まれる雑音のレベルnk1〜nkpを求める。係数適正化手段23は、複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpの個別の重み付けに供される重みW1 〜Wp として、このようにして求められたレベルnk1〜nkpの降順に大きな値を適用する。
【0029】
すなわち、複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpは、それぞれ出力信号dk1〜dkpの内、個別に含まれる雑音のレベルnk1〜nkpが低い(SN比が高い)出力信号に応じて求められた係数ベクトルほど大きく重み付けられる。
したがって、未知系10の特性と、出力信号dk1〜dkpに含まれる雑音のレベルや性質との何れかが急激に変化し得る場合であっても、FIRフィルタ11の濾波特性は安定に好適な特性に維持される。
【0030】
請求項7に記載の係数算出装置では、請求項4ないし請求項6の何れか1項に記載の係数算出装置において、包含凸集合特定手段25は、FIRフィルタ11に係数として与えられるべき係数ベクトルh^ を示すベクトル空間において、複数pの係数算出支援装置22-1〜22-pに個別に含まれる凸集合特定手段12-1〜12-pによって特定された第一ないし第pの凸集合を個別に内包し、かつ係数適正化手段23によって先行して求められた係数ベクトルh^kが含まれない包含凸集合Sk1〜Skpを特定する。係数適正化手段23は、このようにして特定された包含凸集合Sk1〜Skpの何れにもFIRフィルタ11に先行して係数として与えられた係数ベクトルh^kが含まれるか否かを判別する。さらに、係数適正化手段23は、この判別の結果が偽である場合には、FIRフィルタ11に先行して与えられた係数を示す係数ベクトルh^kに対する係数算出支援装置22-1〜22-pによって求められた複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpの分散に応じて増加する値(≧1)と、規定の定数m(0≦m≦2)との積を既述の適応アルゴリズムのステップサイズとして適用し、その判別の結果が真である場合には、この定数mをステップサイズとして適用する。
【0031】
このようなステップサイズは、係数算出支援装置22-1〜22-pによって求められた複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpに実績として含まれる誤差が大きいほど、大きな値に設定可能となる。
したがって、ステップサイズが単に「2」以下の定数に設定される場合に比べて、性能が劣化することなく上述した誤差の速やかな圧縮が図られ、かつ応答性がさらに高められる。
【0032】
請求項8に記載のプログラムは、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の係数算出支援装置を構成する凸集合特定手段12と係数算出手段13との双方もしくは何れか一方として、コンピュータを機能させる。
【0033】
したがって、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の係数算出支援装置の構成要素となる。
請求項9に記載のプログラムは、請求項4ないし請求項7の何れか1項に記載の係数算出装置を構成する信号分離手段21、複数pの係数算出支援装置22-1〜22-p、係数適正化手段23、外乱監視手段24、包含凸集合特定手段25の全てまたは一部として、コンピュータを機能させる。
【0034】
したがって、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項4ないし請求項7の何れか1項に記載の係数算出装置の構成要素となる。
請求項10に記載の記録媒体は、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の係数算出支援装置を構成する凸集合特定手段12と係数算出手段13との双方もしくは何れか一方として、コンピュータを機能させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能である。
【0035】
このようなプログラムは、上述したコンピュータによって実行されるべきソフトウエアまたはそのコンピュータに組み込まれたマイクロプログラムとして構成され、このようなコンピュータとは別体の着脱可能な記録媒体に記録されることによって流通し得る。
したがって、本発明にかかわる記録媒体からこのようなプログラムを読み取って実行するコンピュータは、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の係数算出支援装置の構成要素となる。
【0036】
請求項11に記載の記録媒体は、請求項4ないし請求項7の何れか1項に記載の係数算出装置を構成する信号分離手段21、複数pの係数算出支援装置22-1〜22-p、係数適正化手段23、外乱監視手段24、包含凸集合特定手段25の全てまたは一部として、コンピュータを機能させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能である。
【0037】
このようなプログラムは、上述したコンピュータによって実行されるべきソフトウエアまたはそのコンピュータに組み込まれたマイクロプログラムとして構成され、このようなコンピュータとは別体の着脱可能な記録媒体に記録されることによって流通し得る。
したがって、本発明にかかわる記録媒体からこのようなプログラムを読み取って実行するコンピュータは、請求項4ないし請求項7の何れか1項に記載の係数算出装置の構成要素となる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図3は、本発明の第一の実施形態を示す図である。
本実施形態と図9に示す従来例との構成の主な相違点は、減算器54が備えられず、かつ係数更新部53に代えて係数更新部31が備えられると共に、未知系51の出力がその係数更新部31の対応する入力に直結された点にある。
【0039】
図4は、本発明の第一の実施形態の動作を説明する図である。
図5は、本発明の第一の実施形態の動作フローチャートである。
以下、図3〜図5を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
本実施形態の特徴は、係数更新部31によって行われる下記の演算の手順にある。
【0040】
既述の線形多様体Vk は、図4に太い点線で示すように、ベクトル空間において上述した実行可能集合Ck(ρ) に内包される。
また、時系列kの順に先行して得られたベクトルd^、入力信号行列U^および係数ベクトルh^ の内、単一または複数の共通の時系列ι(ここでは、簡単のため、既述の時系列kの集合に含まれると仮定する。)にそれぞれ対応するベクトルd^ι、U^ιおよび係数ベクトルh^ιに対して、ベクトル空間上で上述した実行可能集合Ck(ρ) を示す実行可能集合Cι(ρ) の外縁部は、例えば、下式で示される凸関数gι(h^) が「0」となるh^ の集合として定義される。
【0041】
gι(h^)=‖d^ι−U^tιh^‖2−ρ ・・・(5)
さらに、このような凸関数gι(h^) は全ての領域で微分可能であるので、時系列kにおけるその凸関数gι(h^k)の勾配(法線ベクトル)sι(h^k)は、下式で与えられる。
sι(h^k)=∇gι(h^k)=−2U^t(d^ι−U^tιh^k) ・・・(6)
また、ベクトル空間上で、時系列kにおける実行可能集合Ck(ρ) と係数ベクトルh^kとの間に介在する仮想的な平面(以下、単に「分離超平面」という。)を境界として形成される2つ領域の内、この実行可能集合Ck(ρ) を含む一方の領域(以下、「閉半空間」という。)Hι- は、下記の不等式が成立する領域として定義される。
【0042】
(h^−h^k)tsι(h^k)+gι(h^k)≦0 ・・・(7)
したがって、ベクトル空間においてこのような閉半空間に対する係数ベクトルh^kの距離射影PHι-(h^) は、下記の式で示される。
【数1】
ところで、上記の不等式(7) は、その不等式(7) に含まれる係数ベクトルh^ が時系列kにおいて先行して適応フィルタ52に係数として与えられた係数ベクトルh^kに等しい場合には、下記の不等式(10)で代替される。
【0043】
gι(h^k)≦0 ・・・(10)
さらに、上述した距離射影PHι-(h^) が時系列kに後続する時系列(k+1)において適応フィルタ52に係数として与えられるべき係数ベクトルh^k+1に該当する場合には、上式(8)、(9)はそれぞれ下記の漸化式(11)、(12)に変形可能である。
【数2】
係数更新部31は、適応フィルタ52の係数が更新されるべき所定の周期(時系列kの昇順に与えられる。)で下記の処理(1)〜(4)を反復する。
(1) 係数ベクトルh^k(始動時には所定の初期値として与えられる。)に応じて上式(5) で示される算術演算を行うことによって、凸関数gι(h^k) の値を求める(図5(1))。
【0044】
(2) その値に基づいて上記の不等式(10)が成立するか否かの判別を行う(図5(2 ))。
(3) この判別の結果が真である場合には、「先行して求められた係数ベクトルh ^kがベクトル空間上において既述の閉半空間に位置すること」を意味するので、上式(11)に基づいてその係数ベクトルh^kを何ら更新することなく後続して適応フィルタ52に与えられるべき係数を示す係数ベクトルh^k+1として確定する(図5(3))。
【0045】
(4) しかし、上述した判別の結果が偽である場合には、「先行して求められた係数ベクトルh^kがベクトル空間上において既述の閉半空間に位置しないこと」を意味するので、下記の一連の処理を行う。
・ 上式(5) に示す算術演算を行うことによって、必要に応じて係数ベクトルh ^kに対する凸関数gι(h^k)の値を算出する(図5(4))。
【0046】
・ 上式(6) に示す算術演算を行うことによって、係数ベクトルh^kに対する法線ベクトルsι(h^k)を算出する(図5(5))。
・ 上式(12)に示す算術演算を行うことによって、後続して適応フィルタ52に与えられるべき係数を示す係数ベクトルh^k+1を算出する(図5(6))。
・ その係数ベクトルh^k+1で示される新たな係数を適応フィルタ52に与える(図5(7))。
【0047】
すなわち、既述の線形多様体Vk に代えて、その線形多様体Vk を内包する実行可能集合Ck(ρ) が適用され、かつこのような係数ベクトルh^k+1は、 ベクトル空間上においてこの実行可能集合Ck(ρ) と、先行して得られた係数ベクトルh^kとの間に介在する分離超平面に対するその係数ベクトルh^kの距離射影として順次更新される。
【0048】
このように本実施形態によれば、出力信号に含まれる雑音のレベルが大きい場合であっても、係数ベクトルh^kは、既述の数ρがその雑音の統計的な性質に整合する値に設定される限り、線形連立方程式の解法が行われることなく時系列kの順に精度よくかつ速やかに求められ、さらに、無用に変動することなく好適な値に収束する。
【0049】
図6は、本発明の第二および第三の実施形態を示す図である。
図において、図3に示す実施形態との構成の主要な相違点は、係数更新部31に代えて係数更新部40が備えられた点にある。
係数更新部40は、下記の要素から構成される。
・ 未知系51および適応フィルタ52の入力と共に、既述の入力信号uk が与えられるq(≧2)段のシフトレジスタ41
・ 入力に未知系51の出力が直結されたq(≧2)段のシフトレジスタ42
・ 一方の入力に上述した入力信号uk が与えられ、かつ他方の入力が未知系51の出力に直結された分散演算部43-0
・ シフトレジスタ41、42の初段ないし第q(≧2)段の出力にそれぞれ直結された2つの入力を有する分散演算部43-1〜43-q
・ これらの分散演算部43-0〜43-qの出力にそれぞれ直結された(q+1) 個の入力を有し、かつ出力が適応フィルタ52の係数入力に直結された係数算出部44
以下、図6を参照して本発明の第二の実施形態の動作を説明する。
【0050】
シフトレジスタ41は、既述の入力信号ukに所定の周期の整数i(1≦i≦q)倍の時間に亘る遅延を時系列kの順に与えることによって、q個の入力信号ukiを並行して出力する。
シフトレジスタ42は、既述の未知系出力信号dk に所定の周期の整数i(1≦i≦q)倍の時間に亘る遅延を時系列kの順に与えることによって、q個の未知系出力信号dkiを並行して出力する。
【0051】
なお、以下では、分散演算部43-0〜43-qに共通の事項については、添え番号「0」〜「q」に代えて、これらの添え番号「0」〜「q」の何れにも該当し得ることを示す添え文字「i」を用いて記述する。
また、シフトレジスタ41、42の入力端にそれぞれ与えられる入力信号および未知系出力信号については、以下では、上述した整数iの値が「0」であることを前提してそれぞれ入力信号Ukiおよび未知系出力信号dkiと表記する。
【0052】
分散演算部43-iは、上述した入力信号ukiおよび未知系出力信号dkiとに応じて既述の第一の実施形態に備えられた係数更新部31によって行われる演算と同じ演算を並行して行うことによって、添え文字「i」が末尾に付加された係数ベクトルh^ki を時系列の順に並行して求める。
係数算出部44は、このようにして並行して求められた係数ベクトルh^k0 〜h^kq と、先行して適応フィルタ52に係数として与えられた係数ベクトルh^kと、総和が「1」である(q+1)個の重みw0〜wqと、規定の緩和係数μk(ここでは、簡単のため、「0」以上であり、かつ「2」以下である定数に予め設定されると仮定する。)とに対して下記の漸化式(13)で示される算術演算を行うことによって、その係数ベクトルh^kを更新する。
【数3】
さらに、係数算出部44は、このように更新された最新の係数ベクトルh^k+1で示される係数を適応フィルタ52に設定する。
すなわち、「ベクトル空間上において好適な係数ベクトルh^* k を含む実行可能集合Cki(ρ)と、先行して求められた係数ベクトルh^kとの間に介在する分離超平面」に対する係数ベクトルh^ki の距離射影が分散演算部43-0〜43-qによって並行して求められ、かつ係数ベクトルh^kはこれらの距離射影の重み付きベクトル和の誤差の単調な減少を図る適応アルゴリズムに基づいて順次更新される。
【0053】
したがって、本実施形態によれば、「ベクトル空間上において単一の実行可能集合Ck(ρ) と、先行して求められた係数ベクトルh^kとの間に介在する分離超平面」に対するこの係数ベクトルh^kの距離射影として、その係数ベクトルh^kが順次更新される既述の第一の実施形態に比べて、好適な係数ベクトルh^* k に対する収束の確度と速度とが平均的に高められる。
【0054】
したがって、本実施形態にかかわるシステム同定系では、例えば、既述の値ρが大きい場合には、始動時における係数ベクトルh^kの収束に時間を要する(図7(a)(1)) が、その値ρが適正な値に設定される限り、既述の好適な係数ベクトルh^* k に対する相対的な誤差(同定誤差)は、入力信号の相関性と値rとの如何にかかわらず、未知系51で入力信号に重畳される雑音のレベルが大きい場合であっても、第一および第二の従来例に比べて大幅に改善され(図7(a)(2)、(3)、(b)(1)〜(3)、図8(a)(1)〜(3)、(b)(1)〜(3))、かつ応答性が高められる。
【0055】
なお、本実施形態では、重みw0〜wqの値が具体的に示されていないが、これらの重みw0〜wqの値は、例えば、下記の何れの値に設定されてもよい。
・ 共通の値(=1/(q+1))…未知系51の伝送特性や出力信号に含まれる雑音のレベルの変動に起因する精度や応答性の低下が許容される場合には好適である。
【0056】
・ 下記の不等式で示されるように時系列の降順に小さな値…未知系51の伝送特性の変化に起因する精度や応答性の低下が軽減されるべき場合に好適である。
w0≧w1≧…≧wq ・・・(14)
・ 出力信号に含まれる雑音のレベル(例えば、既述の式(2) に基づいて分算演算部43-iによって個別に求められた誤差ベクトルe^ki の絶対値)の降順に大きな値…雑音のレベルの変動に起因する精度や応答性の低下が軽減されるべき場合に好適である。
【0057】
以下、図6を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。
本実施形態と既述の第二の実施形態との構成の相違点は、図6に点線で示すように、係数算出部44の出力が分散演算部43-0〜43-qの対応する入力に接続された点にある。
以下、本実施形態の動作を説明する。
【0058】
本実施形態の特徴は、既述の緩和係数μk が下記の手順に基づいて適宜更新される点にある。
分散演算部43-iは、ベクトル空間において既述の実行可能集合Cki(ρ)を内包し、かつ先行して係数算出部44によって適応フィルタ52に係数として与えられた係数ベクトルh^kが含まれない仮想的な集合(以下、「包含凸集合」という。)Skiを適宜特定し、かつ係数算出部44にその包含凸集合Skiを通知する。
【0059】
係数算出部44は、このようにして通知された(q+1)個の包含凸集合Sk0〜Skqの何れにも、適応フィルタ52に先行して係数として与えられた係数ベクトルh^kが含まれないか否かの判別を行う。
また、係数算出部44は、その判別の結果に応じて下式(15)で示される変数Mk の値を求める。
【数4】
上述した判別の結果が真である場合における上式(15)の分子は、「先行して求められた係数ベクトルh^kに対する既述の距離射影h^k0〜h^kq(分散演算部43-0〜43-qによって並行して求められる。)の誤差のエネルギーの重み付き総和」に該当し、かつ同式の分母は「その係数ベクトルh^kに対するこれらの距離射影h^k0〜h^kqの誤差のエネルギーの加重平均」に該当する。
【0060】
すなわち、変数Mk は、既述の「先行して求められた係数ベクトルh^kに対する距離射影h^k0〜h^kqの誤差のエネルギーの重み付き総和」に対して単調に増加し、かつ既述の緩和係数μk が「2」を上回ることが許容されるべる限度に相当する「1」以上の値となる。
【0061】
係数算出部44は、規定の定数m(0≦m≦2)と上述した変数Mk とに対して下式(16)で示される緩和係数μk を求め、その緩和係数μk が適用される点を除いて既述の第二の実施形態と同じ演算を行うことによって、係数ベクトルh^kを順次更新する。
μk =m・Mk ・・・(16)
したがって、本実施形態によれば、既述の第二の実施形態に比べて精度が低下することなく係数ベクトルh^kが高速に更新される。
【0062】
なお、本実施形態では、上式(15)に示す算術演算は、既述の係数ベクトルh^kに対する距離射影h^k0〜h^kqの分散(偏差の分布)に応じて増加する適正な値として変数Mk が算出される限り、如何なる算術演算で代替されてもよい。
また、上述した各実施形態では、値ρの値が具体的に示されていない。
このような値ρは、例えば、出力信号に含まれる雑音(ここでは、簡単のため「白色雑音」であると仮定する。)の電力σ2 が既知である場合には、図10に示すχ2 分布の平均mξ(=rσ2)、分散σξ2(=2rσ4)、極大値ξ(=(r−2)σ2) に対して、下記の通りに一義的に定まる値ρ1〜ρ4の何れに設定されてもよい。
【0063】
・ ρ1=mξ+σξ=(r+√2)σ2
・ ρ2=mξ=rσξ2
・ ρ3=max[(r−2)σ2,0]
・ ρ4=ρ3+ασξ (α>0)
さらに、上述した各実施形態では、図3および図6に示すシステム同定系に本発明が適用されている。
【0064】
しかし、本発明は、このようなシステム同定系に限定されず、例えば、下記の多様な装置に適用可能であり、これらの装置の性能および信頼性は、従来例が適用された場合に比べてコストの増加や信頼性の低下を伴うことなく大幅に、かつ確度高く高められる。
【0065】
・ 伝送路や通信路の伝送特性の変動に高速に、かつ柔軟に適応し、その伝送路や通信路で生じた伝送歪みの影響を抑圧する適応等化器
・ 伝送路や通信路の伝送特性の変動に高速に、かつ柔軟に適応し、その伝送路や通信路で生じたエコーを除去するエコーキャンセラ
・ スピーカからマイクロフォンに至る帰還路を介して音響領域で行われる正帰還に起因するハウリングを回避するハウリングキャンセラ
・ エンジン(車両、航空機、船舶等に搭載される。)、空調装置その他の装置によって発生した騒音を能動的に音響領域で抑圧するアクティブノイズキャンセラ
また、上述した各実施形態では、各部が専用のハードウエアとして構成されている。
【0066】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、構成要素の全てが単一のプロセッサやDSPによって実行されるソフトウエア(蓄積論理)として実現され、あるいは構成要素の全てまたは一部が如何なる形態で負荷分散や機能分散が図られてもよい。
さらに、上述した各実施形態では、更新された係数ベクトルh^k+1で示される係数が適応フィルタ52に直接与えられている。
【0067】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、更新された係数ベクトルh^k+1に何らかの付加処理を施すことによって新たな係数を求め、さらにその係数を適応フィルタ52に与える手段が別途備えられてもよい。
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において、多様な形態による実施形態の実現が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。
【0068】
【発明の効果】
上述したように請求項1に記載の発明では、好適なあるいは真の係数ベクトルh^* kを高い確率で含む凸集合Ck(ρ) が時系列の順に特定され、その凸集合Ck(ρ) を包含する包含凸集合に対する距離射影として係数ベクトルh^kが更新されることによって、この係数ベクトルh^kに含まれる誤差の単調性が確度高く保証される。
【0069】
したがって、NLMS法やアフィン射影法が適用された従来例に比べて、多様な機器やシステムに対する適合が可能となり、かつ安価に応答性と性能との双方が高められる。
また、請求項2および請求項3に記載の発明では、処理量の削減が図られる。
さらに、請求項4に記載の発明では、性能および応答性が向上し、かつ多様な機器やシステムに対する適用が可能となる。
【0070】
また、請求項5および請求項6に記載の発明では、未知系の特性と、出力信号に含まれる雑音のレベルや性質との何れかが急激に変化し得る場合であっても、FIRフィルタの濾波特性が安定に好適な特性に維持される。
さらに、請求項7に記載の発明では、ステップサイズが単に「2」以下の定数に設定される場合に比べて、性能が劣化することなく応答性が高められる。
【0071】
また、請求項8に記載の発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の係数算出支援装置の構成要素となる。
さらに、請求項9に記載の発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項4ないし請求項7の何れか1項に記載の係数算出装置の構成要素となる。
【0072】
また、請求項10に記載の記録媒体からプログラムを読み取って実行するコンピュータは、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の係数算出支援装置の構成要素となる。
【0073】
さらに、請求項11に記載の記録媒体からプログラムを読み取って実行するコンピュータは、請求項4ないし請求項7の何れか1項に記載の係数算出装置の構成要素となる。
すなわち、上述したFIRフィルタに係数として与えられるべき係数ベクトルは、コストが増加し、あるいは構成が著しく複雑化することなく、入力信号の統計的な性質の如何にかかわらず的確な基準に基づいて安定に、かつ速やかに更新される。
【0074】
したがって、これらの発明が適用された機器や信号処理系では、例えば、入力信号の相関性が高く、あるいはその入力信号の統計的な性質が刻々と変化し得る場合にも、柔軟に、かつ精度よく所望の伝達特性や濾波特性が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかわる係数算出支援装置の原理ブロック図である。
【図2】本発明にかかわる係数算出装置の原理ブロック図である。
【図3】本発明の第一の実施形態を示す図である。
【図4】本発明の第一の実施形態の動作を説明する図である。
【図5】本発明の第一の実施形態の動作フローチャートである。
【図6】本発明の第二および第三の実施形態を示す図である。
【図7】本発明の第二の実施形態における同定誤差を示す図(1) である。
【図8】本発明の第二の実施形態における同定誤差を示す図(2) である。
【図9】適応フィルタが適用されたシステム同定系の構成例を示す図である。
【図10】従来例の課題を説明する図である。
【符号の説明】
10,51 未知系
11 FIRフィルタ
12 凸集合特定手段
13 係数算出手段
21 信号分離手段
22 係数算出支援装置
23 係数適正化手段
24 外乱監視手段
25 包含凸集合特定手段
31,40,53 係数更新部
41,42 シフトレジスタ
43 分散演算部
44 係数算出部
52 適応フィルタ
54 減算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coefficient calculation support device and a coefficient calculation device that update the coefficient of the adaptive filter according to the response or state of the adaptive filter, a program that implements these coefficient calculation support device or coefficient calculation device, and And a stored recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, DSPs and other hardware that realize advanced signal processing in the digital domain have been reduced in price, and such hardware is a major device that constitutes an adaptive equalizer, an echo canceller, and the like that reduce transmission distortion. As described above, it is often applied to mobile communication systems and other various transmission systems.
[0003]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a system identification system to which an adaptive filter is applied.
In the figure, the input of the unknown system 51 and the adaptive filter 52Person in chargeOne input of the number updating unit 53 is an instantaneous value u that takes discrete values in the order of time series k.k An input signal is given as a sequence of the output of the unknown system 51 and the output of the unknown system 51 is connected to one input of the subtractor 54. The output of the subtractor 54 is connected to the other input of the coefficient updating unit 53, and the output of the coefficient updating unit 53 is connected to the coefficient input of the adaptive filter 52. An output signal is obtained at the output of the adaptive filter 52, and the output signal is given to the other input of the subtractor 54.
[0004]
In the following description, it is assumed that the configuration of the adaptive filter 52 is configured as an N (≧ 2) stage FIR filter for simplicity.
In the system identification system having such a configuration, the unknown system output signal d obtained at the output of the unknown system 51 in the order of the time series k.k Is a vector d ^ shown in the following equation (1) for the specifications listed below.kAs given.
[0005]
d ^k= U ^t kh ^*+ N ^k ... (1)
A sequence u of N instantaneous values that are consecutive in the time-series order of the input signal described above.ki, Uki-1, ..., uki-N + 1The vector u ^ defined aski
・ The vector u ^kiAre arranged with a predetermined number r (≠ 0) of input signals (size r × N) U ^k(= [U ^k-r + 1, ..., u ^k])
A vector h ^ indicating the impulse response of the unknown system 51 when the unknown system 51 is regarded as an N-stage FIR filter similar to the adaptive filter 52*(= [H* 0... h* N-1])
-Instantaneous value n of noise (disturbance) included in the output signalk Is a noise vector n ^ in which r (≠ 0) are arranged in the order of time series kk(= [Nk..., nk-r + 1]t)
The instantaneous value d of the output signal of the unknown system 51 observed with noise superimposedk Output vector d ^ of the unknown system 51 in which r (≠ 0) are arranged in the order of time series k.k(= [Dk, ..., dk-r + 1]t)
Here, the symbol “^” means a vector (or matrix), and in the following, this symbol “^” is attached to all vectors (or matrices) in order to distinguish them from scalar quantities.
[0006]
In the following (including all embodiments described later), the noise described above is collectively superimposed at the output end of the (ideal) unknown system 51 that is the target of system identification for the sake of simplicity. Assume that
Here, the time series k and the vector d ^ described abovekAnd the input signal matrix U ^kAnd an arbitrary coefficient vector h ^ (= [h0... hN-1] Indicating the output signal output from the adaptive filter 52 in accordance witht kh ^k) And the error vector e ^ shown in the following equation (2)kDefine (h ^).
[0007]
e ^k(h ^) = U ^t kh ^ -d ^k ... (2)
The coefficient updating unit 53 repeats the following series of processes with a period of time series k.
・ "Error vector e ^ in vector spacek(h ^) length (norm) (= ‖U ^t kh ^ -d ^kLinear manifold V defined as a set of coefficient vectors h ^kIs specified.
[0008]
Linear manifold Vk Is the input signal matrix U ^kAnd the vector d ^kTherefore, the information of r output instantaneous values of unknown system is reflected. In general, N is set to a value sufficiently larger than r, so e ^kThe minimum value of (h ^) can be considered to be “0”.
"Linear manifold Vk The latest coefficient vector h ^ obtained in advance in the order of time series kkThe vector closest to the "coefficient vector h ^"kThis linear manifold Vk Is called "distance projection (convex projection)" to P ^ vk(h ^k).
[0009]
・ Relaxation coefficient λ set according to time series kk(0 ≦ λk≦ 2) and the coefficient vector h ^kAnd the projection vector P ^ vk(h ^kThe coefficient vector indicating the coefficient to be given to the adaptive filter 52 is subsequently updated by performing a vector operation represented by the following recurrence formula.
h ^k + 1= H ^k+ Λk(P ^ vk(h ^k) −h ^k(3)
Hereinafter, the processing procedure for realizing the above-described distance projection is referred to as “affine projection method”.
[0010]
Further, the detailed procedure of the calculation to be performed for obtaining the above-described distance projection is well known and is not a feature of the present invention, and therefore the description thereof is omitted here.
Such a coefficient vector h ^kThe direction and length of is the linear manifold V described abovekIt is updated appropriately based on the distance projection for (determined based on r output instantaneous values of the unknown system).
[0011]
Accordingly, the coefficient updating unit 53 performs coefficient vector h ^kIs updated based on the “affine projection method” (hereinafter, referred to as “first conventional example”), the response of the unknown system 51 observed multiple times in the order of the time series k. Is effectively applied to the efficient update of the coefficients of the adaptive filter 52, and the accuracy of system identification is kept high.
[0012]
Further, the coefficient updating unit 53 performs the above-described processing even when “1” is applied instead of the above-described plurality of r, so that an NLMS (Normalized LMS) which is a subordinate algorithm of the “affine projection method” ) Method (learning identification method) coefficient vector h ^kCan be updated.
In such a system identification system to which the NLMS method is applied (hereinafter referred to as “second conventional example”), the required processing amount is significantly smaller than in the case where the “affine projection method” is applied, and Since the convergence speed is higher than when the LMS method is applied, a high-speed response to a change in transfer characteristics of the unknown system 51 can be achieved at a low cost.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the first conventional example described above, the coefficient vector generally converges at a high speed in the initial stage at the time of starting, but when the output signal contains noise, the vector calculation represented by the above equation (3) is performed. Coefficient vector h ^kHave not necessarily converged to a suitable speed with a desired speed and accuracy for the reasons listed below.
[0014]
・ The previously described linear manifold Vk Is a “closed convex set in vector space” obtained without taking into account any noise included in the output signal. Therefore, the coefficient vector h ^kPreferred or true coefficient vector h ^* k Is this linear manifold V in vector spacekIt is not always located inside the (closed convex set).
[0015]
Therefore, in the conventional example in which the coefficient vector is updated based on the above equation (3), the monotonicity of the error expressed by the following equation is not guaranteed, and the convergence speed is often deteriorated.
‖H ^k + 1-H ^* k‖ ≦ ‖h ^k-H ^* k‖
・ The relaxation factor λ described abovek Is not necessarily set to a suitable value, and the relaxation coefficient λk A systematic standard and calculation procedure necessary for sequentially updating the value of to an appropriate value has not been established.
[0016]
Here, the following inequality (4) is satisfied for a predetermined number ρ (≧ 0) on the vector space (the linear manifold V described above).k Is included. ) Set the coefficient vector h ^ to CkIt is defined as (ρ).
‖D ^k-U ^t kh ^ ‖2−ρ ≦ 0 (4)
“Such a set Ck(ρ) is a coefficient vector h ^ indicating a suitable coefficient to be given to the adaptive filter 52.* kThe probability density function that gives the probability of "include" is generally the noise vector n ^kThe square value of the length of (= ‖n ^k‖2) For a random variable defined as2 As shown in FIG. 10, the distribution is different, and the value varies depending on the number r described above. That is, the set Ck(ρ) is the coefficient vector h ^* kIs a value obtained by integrating the probability density function shown in FIG. 10 from “0” to “ρ”.
[0017]
Linear manifold Vk For e ^kSince the minimum value of (h ^) can be regarded as “0” as described above, CkCorresponds to (0).
In addition, the above noise nk Is assumed to be Gaussian noise with an average value of “0” and the set C described abovekHereinafter, (ρ) is simply referred to as an “executable set”.
[0018]
Therefore, when the value r is set to a value of “3” or more, a suitable coefficient vector h ^* kThe amount of processing required to calculate is significantly increased (linear manifold Vk Is a set of solutions of simultaneous equations with the number of scalars equal to the number r described above. )* k∈Vk Hardly holds (coefficient vector h ^* kIs a linear manifold Vk The probability of being included in is substantially “0”. Therefore, the convergence speed in the first conventional example is not always improved.
[0019]
In the second conventional example, the processing amount required for calculating the coefficient vector is significantly smaller than that in the first conventional example. However, when the correlation of the input signal is high, the value of the coefficient vector is preferable. The speed of convergence to the value was remarkably reduced, and sufficient response was not always obtained.
The present invention provides a coefficient calculation support apparatus and coefficient calculation apparatus capable of obtaining a suitable coefficient at high speed and with high accuracy regardless of the statistical properties of the input signal even when the SN ratio is extremely small, and calculation of these coefficients. It is an object of the present invention to provide a program for realizing a support device and a coefficient calculation device, and a recording medium storing the program.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of a coefficient calculation support apparatus according to the present invention.
In the coefficient calculation support apparatus according to
[0021]
That is, even if the level of the noise included in the output signal dι is large, the coefficient vector h ^ as long as the above-mentioned number ρ matches the statistical properties of the noise.kAre successively updated with high accuracy over an appropriate direction and distance in the vector space without a significant increase in the processing amount.
Therefore, compared to the conventional example to which the NLMS method or the affine projection method is applied, it is possible to adapt to various devices and systems, and the responsiveness and performance can be improved at a low cost.
[0022]
In the coefficient calculation support apparatus according to
That is, the convex set specified by the convex
[0023]
Therefore, a coefficient vector h ^ with a desired accuracy for the statistical properties of the noise contained in the output signal dι.kAs long as this update is achieved, the amount of processing can be reduced.
In the coefficient calculation support apparatus according to
[0024]
That is, the convex set specified by the convex
Therefore, a coefficient vector h ^ with a desired accuracy for the statistical properties of the noise contained in the output signal dι.kAs long as this update is achieved, the amount of processing can be reduced.
FIG. 2 is a block diagram showing the principle of the coefficient calculation apparatus according to the present invention.
[0025]
In the coefficient calculating apparatus according to
[0026]
That is, a single convex set in the vector space described above and the coefficient vector h ^ obtained in advance.kThis coefficient vector h ^ for the separating hyperplane interposed betweenkAs the distance projection of the coefficient vector h ^kCompared to the case where is sequentially updated, the preferred coefficient vector h ^* k The accuracy and speed of convergence with respect to is increased on average.
Therefore, performance and responsiveness are improved under distributed processing by the coefficient calculation support devices 22-1 to 22-p, and further, application to various devices and systems is possible.
[0027]
In the coefficient calculation apparatus according to
That is, a coefficient vector h ^ of plural pk1~ H ^kpIs weighted more as the time elapsed from the time point at which it is obtained is shorter.
[0028]
Therefore, the characteristics of the
In the coefficient calculation apparatus according to claim 6,4In the coefficient calculation device described in the above, the disturbance monitoring unit 24 is configured to output the output signal d.k1~ DkpLevel n of noise individually contained ink1~ NkpAsk for. The coefficient optimizing means 23 uses a plurality of p coefficient vectors h ^k1~ H ^kpThe weight W used for the individual weighting of1 ~ Wp Level n determined in this wayk1~ NkpApply large values in descending order.
[0029]
That is, a coefficient vector h ^ of plural pk1~ H ^kpAre respectively output signals dk1~ DkpNoise level n individually includedk1~ NkpThe coefficient vector obtained according to the output signal having a low (high SN ratio) is weighted more.
Therefore, the characteristics of the
[0030]
In the coefficient calculation apparatus according to claim 7, in the coefficient calculation apparatus according to any one of
[0031]
Such a step size is obtained by calculating a coefficient vector h ^ of plural p obtained by the coefficient calculation support devices 22-1 to 22-p.k1~ H ^kpThe larger the error included in the record is, the larger the value can be set.
Therefore, as compared with the case where the step size is simply set to a constant equal to or smaller than “2”, the above-described error can be quickly compressed without deterioration in performance, and the responsiveness can be further improved.
[0032]
The program according to claim 8 is provided as the convex
[0033]
Therefore, the computer that executes the program according to the present invention is a component of the coefficient calculation support apparatus according to any one of
A program according to a ninth aspect includes a
[0034]
Therefore, the computer that executes the program according to the present invention is a component of the coefficient calculation apparatus according to any one of
A recording medium according to a tenth aspect of the present invention is a recording medium according to any one of the first to third aspects, wherein the convex
[0035]
Such a program is configured as software to be executed by the above-described computer or a microprogram incorporated in the computer, and is distributed by being recorded on a removable recording medium separate from such a computer. Can do.
Therefore, a computer that reads and executes such a program from the recording medium according to the present invention is a component of the coefficient calculation support apparatus according to any one of
[0036]
A recording medium according to an eleventh aspect includes a
[0037]
Such a program is configured as software to be executed by the above-described computer or a microprogram incorporated in the computer, and is distributed by being recorded on a removable recording medium separate from such a computer. Can do.
Therefore, a computer that reads and executes such a program from the recording medium according to the present invention is a component of the coefficient calculation apparatus according to any one of
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
The main difference between the present embodiment and the conventional example shown in FIG. 9 is that the subtracter 54 is not provided, the
[0039]
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation flowchart of the first embodiment of the present invention.
The operation of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The feature of this embodiment is the following calculation procedure performed by the
[0040]
The linear manifold V described abovek Is the executable set C described above in vector space, as shown by the thick dotted line in FIG.kincluded in (ρ).
In addition, the vector d ^, the input signal matrix U ^, and the coefficient vector h ^ obtained in advance in the order of the time series k are single or plural common time series ι For the vectors d ^ ι, U ^ ι and the coefficient vector h ^ ι respectively corresponding to the set of time series k ofkThe outer edge of the feasible set Cι (ρ) representing (ρ) is defined as a set of h ^ in which the convex function gι (h ^) represented by the following expression is “0”, for example.
[0041]
gι (h ^) = ‖d ^ ι−U ^tιh ^ ‖2−ρ (5)
Furthermore, since such a convex function gι (h ^) is differentiable in all regions, the convex function gι (h ^) in time series kk) Gradient (normal vector) sι (h ^k) Is given by:
sι (h ^k) = ∇gι (h ^k) =-2U ^t(d ^ ι-U ^tιh ^k(6)
Also, an executable set C in time series k on the vector spacek(ρ) and coefficient vector h ^kThis feasible set C out of two regions formed with a virtual plane (hereinafter simply referred to as “separation hyperplane”) interposed betweenkOne region including (ρ) (hereinafter referred to as “closed half space”) Hι- Is defined as a region where the following inequality holds.
[0042]
(h ^ −h ^k)tsι (h ^k) + gι (h ^k) ≦ 0 (7)
Therefore, the coefficient vector h ^ for such a closed half space in vector spacekDistance projection PHι-(h ^) is expressed by the following equation.
[Expression 1]
By the way, the above inequality (7) is obtained when the coefficient vector h ^ included in the inequality (7) is given in advance to the adaptive filter 52 as a coefficient in the time series k.kIs replaced by the following inequality (10).
[0043]
gι (h ^k) ≦ 0 (10)
Furthermore, the distance projection PHι mentioned above-A coefficient vector h ^ to be given as a coefficient to the adaptive filter 52 in the time series (k + 1) where (h ^) follows the time series kk + 1When this is true, the above equations (8) and (9) can be transformed into the following recurrence equations (11) and (12), respectively.
[Expression 2]
The
(1) Coefficient vector h ^k(It is given as a predetermined initial value at the time of start-up), and the convex function gι (h ^k) Is obtained (FIG. 5 (1)).
[0044]
(2) Based on the value, it is determined whether or not the inequality (10) is established (FIG. 5 (2)).
(3) If the result of this discrimination is true, “coefficient vector h ^kMeans that the coefficient vector h ^ is based on the above equation (11).kIs a coefficient vector h ^ indicating the coefficient to be subsequently applied to the adaptive filter 52 without updating anyk + 1(Fig. 5 (3)).
[0045]
(4) However, if the result of the above discrimination is false, “coefficient vector h ^ obtained in advance”kIs not located in the above-described closed half space on the vector space ", the following series of processing is performed.
・ By performing the arithmetic operation shown in the above equation (5), the coefficient vector h ^kConvex function gι (h ^k) Is calculated (FIG. 5 (4)).
[0046]
・ By performing the arithmetic operation shown in equation (6) above, the coefficient vector h ^kNormal vector to sι (h ^k) Is calculated (FIG. 5 (5)).
A coefficient vector h ^ indicating a coefficient to be subsequently given to the adaptive filter 52 by performing the arithmetic operation shown in the above equation (12)k + 1Is calculated (FIG. 5 (6)).
・ The coefficient vector h ^k + 1Is given to the adaptive filter 52 (FIG. 5 (7)).
[0047]
That is, the linear manifold V described abovek Instead of its linear manifold Vk An executable set C containingk(ρ) is applied, and such a coefficient vector h ^k + 1Is the feasible set C in vector spacek(ρ) and the previously obtained coefficient vector h ^kIts coefficient vector h ^ for the separating hyperplane interposed betweenkIt is updated sequentially as the distance projection.
[0048]
As described above, according to the present embodiment, even when the level of noise included in the output signal is large, the coefficient vector h ^kIs determined accurately and promptly in the order of time series k without solving the linear simultaneous equations, as long as the above-mentioned number ρ is set to a value that matches the statistical properties of the noise. It converges to a suitable value without unnecessarily fluctuating.
[0049]
FIG. 6 is a diagram showing the second and third embodiments of the present invention.
In the figure, the main difference from the configuration shown in FIG. 3 is that a coefficient updating unit 40 is provided instead of the
The coefficient update unit 40 includes the following elements.
Along with the input of the unknown system 51 and the adaptive filter 52, the input signal u described abovek Q (≧ 2) stages of shift register 41
A q (≧ 2) stage shift register 42 in which the output of the unknown system 51 is directly connected to the input
・ Input signal u mentioned above at one inputk And the other input is directly connected to the output of the unknown system 51.
The distributed arithmetic units 43-1 to 43-q each having two inputs directly connected to the outputs of the first to qth (≧ 2) stages of the shift registers 41 and 42, respectively.
A coefficient calculation unit 44 having (q + 1) inputs that are directly connected to the outputs of the variance calculation units 43-0 to 43-q and whose output is directly connected to the coefficient input of the adaptive filter 52.
The operation of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0050]
The shift register 41 receives the input signal u described above.kBy giving a delay over an integer i (1 ≦ i ≦ q) times of a predetermined period in the order of time series k to q input signals ukiAre output in parallel.
The shift register 42 outputs the above-mentioned unknown output signal d.k By giving a delay over an integer i (1 ≦ i ≦ q) times of a predetermined period in the order of time series k, q unknown output signals dkiAre output in parallel.
[0051]
In the following, items common to the distributed arithmetic units 43-0 to 43-q are replaced with any of these suffix numbers “0” to “q” instead of suffix numbers “0” to “q”. It is described using a subscript “i” indicating that it is applicable.
In addition, regarding the input signal and the unknown system output signal respectively applied to the input terminals of the shift registers 41 and 42, the input signal U is assumed on the assumption that the value of the integer i described above is “0”.kiAnd unknown system output signal dkiIs written.
[0052]
The variance calculation unit 43-i receives the input signal u described above.kiAnd unknown system output signal dkiIn accordance with the above, by performing the same operation as the operation performed by the
The coefficient calculator 44 calculates the coefficient vector h ^ obtained in parallel in this way.k0 ~ H ^kq And a coefficient vector h ^ given as a coefficient to the adaptive filter 52 in advance.kAnd (q + 1) weights w of which the sum is “1”0~ WqAnd the specified relaxation coefficient μk(Here, for the sake of simplicity, it is assumed that a constant that is greater than or equal to “0” and less than or equal to “2” is preset.) The arithmetic operation represented by the following recurrence formula (13) The coefficient vector h ^kUpdate.
[Equation 3]
Further, the coefficient calculation unit 44 updates the latest coefficient vector h ^ updated in this way.k + 1Are set in the adaptive filter 52.
That is, “a suitable coefficient vector h ^ on the vector space.* k An executable set C containingki(ρ) and the previously obtained coefficient vector h ^kThe coefficient vector for the separated hyperplane betweenki Is calculated in parallel by the variance calculation units 43-0 to 43-q, and the coefficient vector h ^kAre updated sequentially based on an adaptive algorithm that monotonically reduces the error of the weighted vector sum of these distance projections.
[0053]
Therefore, according to the present embodiment, “a single executable set C in the vector space”k(ρ) and the previously obtained coefficient vector h ^kThis coefficient vector h ^ for the separated hyperplane betweenkAs the distance projection of the coefficient vector h ^kCompared with the first embodiment described above in which the values are sequentially updated, a suitable coefficient vector h ^* k The accuracy and speed of convergence with respect to is increased on average.
[0054]
Therefore, in the system identification system according to the present embodiment, for example, when the aforementioned value ρ is large, the coefficient vector h ^kTakes time to converge (FIG. 7 (a) (1)), but as long as the value ρ is set to an appropriate value, the preferred coefficient vector h ^* k The relative error (identification error) with respect to the first and the second even if the level of noise superimposed on the input signal in the unknown system 51 is large, regardless of the correlation of the input signal and the value r. Compared to the second conventional example, it is greatly improved (FIGS. 7 (a) (2), (3), (b) (1) to (3), FIGS. 8 (a) (1) to (3), (b) (1) to (3)) and responsiveness is improved.
[0055]
In this embodiment, the weight w0~ WqAlthough the value of is not specifically shown, these weights w0~ WqThe value of may be set to any of the following values, for example.
Common value (= 1 / (q + 1))... This is suitable when a decrease in accuracy and response due to fluctuations in the transmission characteristics of the unknown system 51 and the level of noise included in the output signal is allowed.
[0056]
A small value in descending order of time series as indicated by the following inequality: suitable for a case where a decrease in accuracy and responsiveness due to a change in transmission characteristics of the unknown system 51 should be reduced.
w0≧ w1≧… ≧ wq ···(14)
The level of noise included in the output signal (for example, the error vector e ^ obtained individually by the division operation unit 43-i based on the above-described equation (2)ki Large value in descending order of (absolute value of...)... Suitable for a case where a decrease in accuracy and responsiveness due to fluctuations in noise level should be reduced
[0057]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The difference between the present embodiment and the second embodiment described above is that the output of the coefficient calculation unit 44 is distributed as shown by the dotted line in FIG.CalculationThe points 43-0 to 43-q are connected to the corresponding inputs.
The operation of this embodiment will be described below.
[0058]
The feature of the present embodiment is that the above-described relaxation coefficient μk Is updated as appropriate based on the following procedure.
The distributed arithmetic unit 43-i is the executable set C described above in the vector space.ki(ρ) and a coefficient vector h ^ given as a coefficient to the adaptive filter 52 by the coefficient calculation unit 44 in advance.kA virtual set (hereinafter referred to as an “inclusive convex set”) SkiIs appropriately specified, and the coefficient calculation unit 44 includes the inclusive convex set S.kiTo be notified.
[0059]
The coefficient calculation unit 44 (q + 1) inclusive convex sets S notified in this way.k0~ SkqIn either case, a coefficient vector h ^ given as a coefficient in advance of the adaptive filter 52kWhether or not is included is determined.
Further, the coefficient calculation unit 44 determines the variable M represented by the following equation (15) according to the determination result.k Find the value of.
[Expression 4]
The numerator of the above equation (15) when the above-described discrimination result is true is “coefficient vector h ^kThe distance projection h ^k0~ H ^kq(Determined in parallel by the variance computing units 43-0 to 43-q) and the denominator of the equation is “the coefficient vector h ^”.kThese distance projections for h ^k0~ H ^kqCorresponds to the "weighted average of the error energy".
[0060]
That is, the variable Mk Is the previously described coefficient vector h ^kDistance projection for h ^k0~ H ^kq, And the above-mentioned relaxation coefficient μk Is a value equal to or greater than “1” corresponding to a limit that should be allowed to exceed “2”.
[0061]
The coefficient calculation unit 44 uses the specified constant m (0 ≦ m ≦ 2) and the variable M described abovek And the relaxation coefficient μ shown by the following equation (16)k And its relaxation coefficient μk By performing the same operation as in the second embodiment described above except that is applied, the coefficient vector h ^kAre updated sequentially.
μk = M ・ Mk ... (16)
Therefore, according to the present embodiment, the coefficient vector h ^ without reducing the accuracy as compared with the second embodiment described above.kIs updated at high speed.
[0062]
In the present embodiment, the arithmetic operation shown in the above equation (15) is the coefficient vector h ^ described above.kDistance projection for h ^k0~ H ^kqVariable M as an appropriate value that increases according to the variance (deviation distribution) ofk As long as is calculated, any arithmetic operation may be substituted.
Further, in each of the above-described embodiments, the value ρ is not specifically shown.
Such a value ρ is, for example, power σ of noise included in the output signal (here, it is assumed that it is “white noise” for simplicity).2 Is known, χ shown in FIG.2 Mean of distribution mξ (= rσ2), Variance σξ2(= 2rσFour), Maximum value ξ (= (r−2) σ2) For a value ρ that is uniquely determined as follows:1~ ΡFourEither of these may be set.
[0063]
・ Ρ1= Mξ + σξ = (r + √2) σ2
・ Ρ2= Mξ = rσξ2
・ ΡThree= Max [(r-2) σ2, 0]
・ ΡFour= ΡThree+ Ασξ (α> 0)
Furthermore, in each embodiment mentioned above, this invention is applied to the system identification system shown in FIG. 3 and FIG.
[0064]
However, the present invention is not limited to such a system identification system, and can be applied to, for example, the following various devices. The performance and reliability of these devices are compared to the case where the conventional example is applied. It is greatly and highly accurate without increasing costs or reducing reliability.
[0065]
・ An adaptive equalizer that adapts to changes in the transmission characteristics of a transmission line or communication path at high speed and flexibly and suppresses the effects of transmission distortion that occurs in the transmission line or communication path.
・ Echo canceller that adapts to transmission path and communication path fluctuation characteristics at high speed and flexibly and removes echo generated in the transmission path and communication path.
・ Howling canceller that avoids howling due to positive feedback in the acoustic domain via a feedback path from the speaker to the microphone.
Active noise canceller that actively suppresses noise generated by engines (mounted on vehicles, aircraft, ships, etc.), air conditioners and other devices in the acoustic range.
In each embodiment described above, each unit is configured as dedicated hardware.
[0066]
However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, all of the constituent elements are realized as software (storage logic) executed by a single processor or DSP, or all or a part of the constituent elements are realized. Load distribution and function distribution may be achieved in any form.
Further, in each of the above-described embodiments, the updated coefficient vector h ^k + 1The coefficient indicated by is directly given to the adaptive filter 52.
[0067]
However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, the updated coefficient vector h ^k + 1A means for obtaining a new coefficient by performing some kind of additional processing and further supplying the coefficient to the adaptive filter 52 may be provided.
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various embodiments can be realized within the scope of the present invention, and any improvements can be made to some or all of the constituent devices. May be.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, in the first aspect of the invention, the preferred or true coefficient vector h ^* kConvex set C with high probabilityk(ρ) is specified in order of time series, and its convex set CkCoefficient vector h ^ as a distance projection for the inclusive convex set containing (ρ)kIs updated so that this coefficient vector h ^kThe accuracy of the monotonicity of the error contained in is guaranteed.
[0069]
Therefore, as compared with the conventional example to which the NLMS method or the affine projection method is applied, it is possible to adapt to various devices and systems, and both responsiveness and performance can be improved at low cost.
In the inventions according to
Furthermore, the invention according to
[0070]
In the inventions according to
Furthermore, in the invention according to claim 7, the responsiveness is improved without degrading the performance as compared with the case where the step size is simply set to a constant equal to or smaller than “2”.
[0071]
A computer that executes a program according to the invention described in claim 8 is a constituent element of the coefficient calculation support apparatus according to any one of
Furthermore, a computer that executes a program according to the invention described in claim 9 is a component of the coefficient calculation apparatus according to any one of
[0072]
A computer that reads and executes a program from the recording medium according to
[0073]
Furthermore, a computer that reads and executes a program from the recording medium according to
That is, the coefficient vector to be given as a coefficient to the FIR filter described above is stable on the basis of an accurate standard regardless of the statistical properties of the input signal without increasing the cost or making the configuration significantly complicated. And will be updated promptly.
[0074]
Therefore, in the devices and signal processing systems to which these inventions are applied, for example, even when the correlation of the input signal is high or the statistical properties of the input signal can change from moment to moment, it is flexible and accurate. Well desired transfer characteristics and filtering characteristics are achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of a coefficient calculation support apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a principle block diagram of a coefficient calculation apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation flowchart of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing second and third embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a diagram (1) showing an identification error in the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram (2) showing an identification error in the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a system identification system to which an adaptive filter is applied.
FIG. 10 is a diagram illustrating a problem of a conventional example.
[Explanation of symbols]
10,51 Unknown system
11 FIR filter
12 Convex set identification means
13 Coefficient calculation means
21 Signal separation means
22 Coefficient calculation support device
23 Coefficient optimization means
24 Disturbance monitoring means
25 Inclusive convex set identification means
31, 40, 53 Coefficient update unit
41, 42 shift register
43 Distributed computing unit
44 Coefficient calculator
52 Adaptive filter
54 Subtractor
Claims (11)
前記ベクトル空間において、前記時系列kの順に前記FIRフィルタの各段に先行して前記係数として与えられた係数ベクトルh^kから、その係数ベクトルh^k と前記凸集合特定手段によって特定された凸集合との間に介在する分離超平面への距離射影を求め、その距離射影をこのFIRフィルタに後続して与えられるべき係数ベクトルh^k+1とする係数算出手段と
を備えたことを特徴とする係数算出支援装置。N column vector of the instantaneous value of the input signal u k is the r (≠ 0) pieces aligned and becomes the input signal matrix U ^ iota input to the unknown system in the order of time sequence k, outputted by the unknown system that the vector d ^ iota showing the sequence of the r instantaneous value of the output signal d k, the coefficient to be given as a coefficient to the FIR filter for filtering the input signal u k with respect to a predetermined number ρ (≧ 0) A convex set specifying means for specifying a convex set that is a set of coefficient vectors h ^ for which the inequality ‖d ^ ι-U ^ ι t h ^ ‖ 2 −ρ ≦ 0 holds in the vector space representing the vector h ^;
In the vector space, the coefficient vector h ^ k given as the coefficient preceding each stage of the FIR filter in the order of the time series k is specified by the coefficient vector h ^ k and the convex set specifying means. Coefficient calculation means for obtaining a distance projection to a separation hyperplane interposed between the convex set and setting the distance projection to a coefficient vector h ^ k + 1 to be given subsequent to the FIR filter. A characteristic coefficient calculation support device.
前記凸集合特定手段は、
前記FIRフィルタの段数Nに対して、前記r個の異なる列ベクトルu^k-ι1、…、u^k-ιrが並べられてなる入力信号行列U^ιを前記凸集合の特定に適用する
ことを特徴とする係数算出支援装置。The coefficient calculation support device according to claim 1,
The convex set specifying means includes:
To the FIR filter stages N, the r number of different column vectors u ^ k- ι 1, ..., u ^ k- ι r is the input signal matrix U ^ iota comprising arranged in particular the convex sets A coefficient calculation support apparatus characterized by being applied.
前記凸集合特定手段は、
前記時系列kを与える単位時間の逆数以下の頻度で前記凸集合を特定する
ことを特徴とする係数算出支援装置。In the coefficient calculation support device according to claim 1 or 2,
The convex set specifying means includes:
The coefficient calculation support apparatus, wherein the convex set is specified at a frequency equal to or less than a reciprocal of a unit time giving the time series k.
請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載され、かつ前記信号分離手段によって取得された入力信号行列U^k1〜U^kpと出力信号d^ι1〜d^ιpとに応じて、FIRフィルタに個別に後続する係数として与えることが可能な複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpを並行して求める複数pの係数算出支援装置と、
前記係数算出支援装置によって求められた複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpと複数pの所定の重みW1〜Wpとの積和と、前記時系列kの順に前記FIRフィルタに先行して係数として与えられた係数ベクトルh^kとの差を減少させる適応アルゴリズムに基づいて、そのFIRフィルタに前記後続する係数として与えられるべき係数ベクトルh^k+1を求める係数適正化手段と
を備えたことを特徴とする係数算出装置。The time of the plurality p of different order of time sequence k, an input signal matrix U ^ k1 ~U ^ kp respectively input to the unknown system, the output signal d ^ ι 1 ~d ^ ι p output by the unknown system A signal separation means for acquiring in parallel,
Described in any one of claims 1 to 3, and according to the acquired input signal matrix U ^ k1 ~U ^ kp output signal d ^ ι 1 ~d ^ ι p by the signal separating means A plurality of p coefficient calculation support devices for obtaining in parallel a plurality of p coefficient vectors h ^ k1 to h ^ kp that can be given as individual subsequent coefficients to the FIR filter;
Preceding the FIR filter and the product sum of the predetermined weight W 1 to W-p of the coefficient vector h ^ k1 ~h ^ kp and a plurality p of a plurality p obtained by the coefficient calculation support apparatus, in order of the time sequence k Coefficient optimization means for obtaining a coefficient vector h ^ k + 1 to be given to the FIR filter as the subsequent coefficient based on an adaptive algorithm for reducing the difference from the coefficient vector h ^ k given as a coefficient. A coefficient calculation apparatus comprising:
前記係数適正化手段は、
前記複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpの個別の重み付けに供される重みW1 〜Wp として、これらの重みW1〜Wpを示す添え番号「1」〜「p」の昇順に小さな値を適用する
ことを特徴とする係数算出装置。In the coefficient calculation apparatus according to claim 4,
The coefficient optimization means is:
As the weights W 1 to W p used for individually weighting the coefficient vectors h ^ k1 to h ^ kp of the plurality p, ascending order of the suffix numbers “1” to “p” indicating these weights W 1 to W p A coefficient calculation device characterized by applying a small value to the value.
前記出力信号dk1〜dkpに個別に含まれる雑音のレベルnk1〜nkpを求める外乱監視手段を備え、
前記係数適正化手段は、
前記複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpの個別の重み付けに供される重みW1〜Wp として、前記外乱監視手段によって求められたレベルnk1〜nkpの降順に大きな値を適用する
ことを特徴とする係数算出装置。In the coefficient calculation apparatus according to claim 4 ,
Disturbance monitoring means for obtaining noise levels n k1 to n kp individually included in the output signals d k1 to d kp ;
The coefficient optimization means is:
As weights W 1 to W p used for individually weighting the coefficient vectors h ^ k1 to h ^ kp of the plurality p, large values are applied in descending order of the levels n k1 to n kp obtained by the disturbance monitoring means. A coefficient calculation device characterized by:
前記FIRフィルタに係数として与えられるべき係数ベクトルh^ を示すベクトル空間において、複数pの係数算出支援装置に個別に含まれる凸集合特定手段によって特定された第一ないし第pの凸集合を個別に内包し、かつ前記係数適正化手段によって先行して求められた係数ベクトルh^kが含まれない包含凸集合Sk1〜Skpを特定する包含凸集合特定手段を備え、
前記係数適正化手段は、
前記包含凸集合特定手段によって特定された包含凸集合Sk1〜Skpの何れにも前記FIRフィルタに先行して係数として与えられた係数ベクトルh^kが含まれるか否かを判別し、その判別の結果が偽である場合には、この係数ベクトルh^kに対する前記係数算出支援装置によって求められた複数pの係数ベクトルh^k1〜h^kpの分散に応じて増加する値(≧1)と、規定の定数m(0≦m≦2)との積を前記適応アルゴリズムのステップサイズとして適用し、この判別の結果が真である場合には、その定数mをこのステップサイズとして適用する
ことを特徴とする係数算出装置。In the coefficient calculation device according to any one of claims 4 to 6,
In a vector space indicating a coefficient vector h ^ to be given as a coefficient to the FIR filter, the first to pth convex sets specified by the convex set specifying means individually included in the plurality of p coefficient calculation support devices are individually set. An inclusive convex set specifying means for specifying an inclusive convex set S k1 to S kp that is included and does not include the coefficient vector h ^ k obtained in advance by the coefficient optimizing means;
The coefficient optimization means is:
It is determined whether any of the inclusion convex sets S k1 to S kp specified by the inclusion convex set specifying means includes a coefficient vector h ^ k given as a coefficient prior to the FIR filter. If the result of the determination is false, the value (≧ 1, which increases with the variance of the coefficient vector h ^ k1 ~h ^ kp plurality p obtained by the coefficient calculation support device for the coefficient vector h ^ k ) And a predetermined constant m (0 ≦ m ≦ 2) is applied as the step size of the adaptive algorithm, and when the result of this determination is true, the constant m is applied as the step size. The coefficient calculation apparatus characterized by the above-mentioned.
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