自适应均衡器、声学回波消除器装置以及有源噪声控制装置制造方法
【专利摘要】与如下信号的大小之比或者大小之差成比例地确定可变更新步长：第1残差信号，使用通过自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列得到；以及第2残差信号，使用先行更新自适应滤波器系数序列得到，其中所述先行更新自适应滤波器系数序列是使用任意的先行更新步长对通过自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列进行系数更新而得到。
【专利说明】自适应均衡器、声学回波消除器装置以及有源噪声控制装
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于未知系统的学习识别(identification)的自适应均衡器以及利用了该自适应均衡器的声学回波消除器装置以及有源噪声控制装置。
【背景技术】
[0002]自适应均衡器或者自适应滤波器具有根据向作为对象的未知系统输入的输入信号以及其响应信号通过自适应算法来识别未知系统的传递函数的功能，广泛用于各种信号处理系统中。
[0003]例如在回波消除器中，用于通过识别回波路径的传递函数而根据成为回波源的信号来预测回波信号并消除回波信号。另外在有源噪声控制装置中，用于通过识别噪声路径的传递函数而根据噪声源的声学信号预测来到的噪声并通过生成成为其反相的声学信号来抵消噪声。
[0004]作为妨碍利用这种自适应均衡器的未知系统的识别的主要原因，有混入被观测的未知系统的响应信号中的干扰的存在。例如，在回波消除器的情况下，重叠在回波上的背景噪声、近端说话人的声音对于自适应均衡器而言成为进行回波路径的识别时的干扰，使回波消除器的性能降低(特别是将近端说话人的声音与回波重叠在信号上的现象称为双向通话)。
[0005]另外在将这种自适应均衡器提供到有源噪声控制装置的情况下，目标噪声以外的声音成为干扰。例如在送风管道中抵消送风风扇的噪声的情况下，被设置在管道内的误差检测麦克风拾取的送风风扇以外的声音(其它机械装置的动作声音、位于近处的人的声音等)对于自适应均衡器而言成为在进行噪声路径的识别时的干扰，成为使噪声降低效果下降的主要原因。
[0006]一般，作为对这种干扰的对策，采取设置规定的更新步长来识别自适应均衡器的滤波器系数的更新速度的方法。在这种情况下，自适应滤波器的滤波器系数的更新式能够用如下面的式(I)那样表示。
[0007]h(? +1) = h(w) + μ ε(/?)雄..( I )
[0008]这里，是自适应均衡器的滤波器系数，用下面的式(2)表示。
[0009]h(?) = [h0 (/?)，h} (η),…，———s (n)J...( 2 )
[0010]式(2)中的N是滤波器阶数。另外η是表示时间序列的下标，在初始时刻的n=0时，对式(2)的系数序列提供任意的初始值。而且μ表示更新步长，ε (η)表示由规定的自适应算法所提供的滤波器系数的更新量。作为ε (η)的例子，当使用了通常熟知的NLMS(学习识别法)算法的情况下，用下面的式(3)表示。[0011 ]
【权利要求】
1.一种自适应均衡器，利用使用可变更新步长进行了系数更新处理的自适应滤波器系数序列，对输入信号进行滤波处理而生成输出信号，该自适应均衡器的特征在于，与如下信号的大小之比或者大小之差成比例地确定所述可变更新步长:第I残差信号，使用通过所述自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列得到；以及第2残差信号，使用先行更新自适应滤波器系数序列得到，其中，所述先行更新自适应滤波器系数序列是使用任意的先行更新步长对通过所述自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列进行了系数更新而得到。
2.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述第2残差信号是使用多个先行更新自适应滤波器系数序列得到的多个残差信号，其中所述多个先行更新自适应滤波器系数序列是使用各自不同的多个任意的先行更新步长对通过前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列进行了系数更新而得到，与从所述第I残差信号以及多个所述第2残差信号中选择的至少两个残差信号的大小之比或者大小之差成比例地确定所述可变更新步长。
3.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，在所述可变更新步长的确 定中，将所述先行更新步长用作附加信息。
4.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述输入信号是输入到作为学习识别对象的未知系统的信号，在所述可变更新步长的确定中，将该输入信号用作附加信息。
5.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述可变更新步长被确定为根据所述第I残差信号以及/或者所述第2残差信号以及所述先行更新步长所确定的规定范围内的某一值。
6.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，使用以规定的信号块长度单位执行所述系数更新的块自适应算法，以所述规定的信号块长度单位求出所述第I残差信号以及/或者所述第2残差信号各自的方差或者平均功率，在所述可变更新步长的确定中，将所述方差或者平均功率用作附加信息。
7.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述先行更新步长是通过前次为止的动作所得到的可变更新步长。
8.根据权利要求3所述的自适应均衡器，其特征在于，针对被频率变换的所述第I残差信号以及/或者所述第2残差信号以及所述先行更新步长的每个频率分量，确定所述可变更新步长。
9.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，具备:减法滤波器，使用通过前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列对所述输入信号进行滤波处理而生成第I估计响应信号，从在所述未知系统针对所述输入信号的响应信号中加了干扰的观测响应信号中减去所生成的所述第I估计响应信号而生成所述第I残差信号;更新滤波器，使用由所述减法滤波器生成的第I残差信号以及所述任意的先行更新步长，进行通过所述自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列的系数更新，计算先行更新滤波器系数序列，使用计算出的先行更新滤波器系数序列对所述输入信号进行滤波处理而生成第2估计响应信号，从所述观测响应信号中减去所述第2估计响应信号而生成所述第2残差信号；以及步长控制部，至少根据所述减法滤波器所生成的第I残差信号、所述更新滤波器所生成的第2残差信号以及所述先行更新步长，确定所述可变更新步长。
10.根据权利要求9所述的自适应均衡器，其特征在于，所述更新滤波器利用使用多个所述任意的先行更新步长计算出的多个先行更新滤波器系数序列，对所述输入信号进行滤波处理而生成多个所述第2估计响应信号，从所述观测响应信号减去多个所述第2估计响应信号而生成多个第2残差信号，所述步长控制部至少根据从所述第I残差信号以及多个所述第2残差信号选择的至少两个残差信号、和所述先行更新步长，确定所述可变更新步长。
11.根据权利要求9所述的自适应均衡器，其特征在于，具备系数更新滤波器，该系数更新滤波器使用所述可变更新步长进行所述自适应滤波器系数序列的系数更新。
12.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，具备:第I减法滤波器，使用通过前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列对所述输入信号进行滤波处理而生成第I估计响应信号，从在所述未知系统针对所述输入信号的响应信号中加了干扰的观测响应信号减去所生成的所述第I估计响应信号而生成所述第I残差?目号;第2减法滤波器，使用通过前次为止的 动作所得到的先行更新滤波器系数序列对所述输入信号进行滤波处理而生成第2估计响应信号，从所述观测响应信号减去所生成的所述第2估计响应信号而生成所述第2残差信号；步长控制部，至少根据所述第I残差信号、所述第2残差信号以及所述先行更新步长，确定所述可变更新步长；系数更新滤波器，基于通过前次为止的动作所得到的系数更新量和所述步长控制部所确定的可变更新步长，更新所述自适应滤波器系数序列，通过更新了的自适应滤波器系数序列对所述输入信号进行滤波处理而生成输出估计响应信号，从所述观测响应信号减去所生成的输出估计响应信号而求出输出残差信号；系数更新量计算部，根据所述输入信号以及所述系数更新滤波器所求出的输出残差信号计算所述系数更新量；以及先行系数更新部，基于所述系数更新滤波器所更新的自适应滤波器系数序列，根据所述系数更新量计算部所计算出的系数更新量、以及所述先行更新步长得到所述先行更新滤波器系数序列。
13.根据权利要求9所述的自适应均衡器，其特征在于，具备时间频率变换部，该时间频率变换部对时间变化的所述输入信号、所述第I残差信号以及所述第2残差信号进行频率变换而得到频率分量，所述步长控制部基于在所述时间频率变换部中被频率变换的至少所述第I残差信号以及/或者所述第2残差信号以及所述先行更新步长的频率分量，针对每个频率分量确定可变更新步长。
14.根据权利要求12所述的自适应均衡器，其特征在于，具备时间频率变换部，该时间频率变换部对时间变化的所述输入信号、所述第I残差信号以及所述第2残差信号进行频率变换而得到频率分量，所述步长控制部基于在所述时间频率变换部中被频率变换的至少所述第I残差信号以及/或者所述第2残差信号以及所述先行更新步长的频率分量，针对每个频率分量确定可变更新步长。
15.一种自适应均衡器，利用使用可变更新步长进行了系数更新处理的自适应滤波器系数序列，对输入信号进行滤波处理而生成输出信号，该自适应均衡器的特征在于，具备:子带分解部，将输入信号和在未知系统针对该输入信号的响应信号中加了干扰的观测响应信号分解为子带，其中，所述输入信号是输入到作为学习识别对象的所述未知系统的信号;自适应均衡部，与如下信号的大小之比或者大小之差成比例地确定所述可变更新步长:第I残差信号，使用通过所述自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列得到；以及第2残差信号，使用先行更新自适应滤波器系数序列得到，其中所述先行更新自适应滤波器系数序列是使用任意的先行更新步长对通过所述自适应均衡器的前次为止的动作所得到的自适应滤波器系数序列进行了系数更新而得到，所述自适应均衡部基于所确定的可变更新步长更新所述自适应滤波器系数序列，使用被更新的自适应滤波器系数序列对通过所述子带分解部分解出的输入信号进行滤波处理而生成输出估计信号，从所述观测响应信号减去所生成的输出估计信号而求出输出残差信号；以及子带合成部，将所述自适应均衡部针对每个子带所求出的所述输出残差信号进行子带合成。
16.一种声学回波消除器装置，其特征在于，具备:权利要求1所述的自适应均衡器，基于所述输入信号以及所述观测响应信号，识别被输入所述输入信号的作为学习识别对象的未知系统的传递函数，输出估计了所述未知系统的响应信号的输出估计响应信号；以及减法器，从所述观测响应信号减去所述自适应均衡器所输出的输出估计响应信号，输出发送信号。
17.一种声学回波消除器装置，其特征在于，具备:权利要求15所述的自适应均衡器，基于所述输入信号以及所述观测响应信号，识别被输入所述输入信号的作为学习识别对象的未知系统的传递函数，输出估计了所述未知系统的响应信号的输出估计响应信号；以及减法器，从所述观测响应信号减去所述自适应均衡器所输出的输出估计响应信号，输出发送信号。
18.一种有源噪声控制装置，其特征在于，具备:权利要求1所述的自适应均衡器，基于对收集噪声而得到的参照信号进行了滤波处理以及相位反转处理而得到的所述输入信号以及所述观测响应信号，识别被输入所述输入信号的作为学习识别对象的未知系统的传递函数；控制音滤波器，使用所述自适应均衡器所识别的表示所述未知系统的传递函数的滤波器系数序列，对所述参照信号进行滤波处理，生成控制音信号；以及扬声器，输出所述控制音滤波器所生成的控制音信号，用从所述扬声器输出的所述控制音信号抵消所述噪声。
19.一种有源噪声控制装置，其特征在于，具备:权利要求15所述的自适应均衡器，基于对收集噪声而得到的参照信号进行了滤波处理以及相位反转处理而得到的所述输入信号以及所述观测响应信号，识别被输入所述输入信号的作为学习识别对象的未知系统的传递函数；控制音滤波器，使用所述自适应均衡器所识别的表示所述未知系统的传递函数的滤波器系数序列，对所述参照信号进行滤波处理，生成控制音信号；以及扬声器，输出所述控制音滤波器所生成的控制音信号，用从所述扬声器输出的所述控制`音信号抵消所述噪声。
【文档编号】H04B3/23GK103444094SQ201280013679
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月29日 优先权日:2011年5月10日
【发明者】矢野敦仁, 粟野智治 申请人:三菱电机株式会社