(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信信号を別個に入力して擬似干渉信号を生成する複数の標本化逆行列アルゴリズムに基づいてフィルタ係数更新を行う適応フィルタと、受信信号から前記擬似干渉信号の総和を差し引く減算手段とを備えたエコーキャンセラにおいて、前記適応フィルタは入力信号相関行列の非対角部の部分行列である互いに異なる前記送信信号間の相互相関行列を零行列として前記フィルタ係数更新を行うことを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項２】
複数の送信信号を別個に入力して擬似干渉信号を生成する複数の逐次最小二乗適応アルゴリズムに基づいてフィルタ係数更新を行う適応フィルタと、受信信号から前記擬似干渉信号の総和を差し引く減算手段とを備えたエコーキャンセラにおいて、前記適応フィルタは入力信号相関行列の非対角部の部分行列である互いに異なる前記送信信号間の相互相関行列を零行列とした行列の逆行列を係数誤差相関行列として前記フィルタ係数更新を行うことを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項３】
前記送信信号の各々が互いに無相関である場合に、前記相互相関行列を零行列とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載のエコーキャンセラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は無線／音響機器に適用し送信側から受信側への回り込み干渉信号（エコー）を抑圧するエコーキャンセラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば文献（藤井ほか：多チャンネルエコーキャンセラの一構成法、信学技報、ＣＳ８４−１７８、ｐｐ．７−１４、１９８４）に示す従来の複数送信信号源エコーキャンセラは図１のように、この発明の実施の一形態を示す複数送信信号源エコーキャンセラの構成と同じであり、適応フィルタ５で適用するフィルタ係数更新手順の適応アルゴリズムだけを異にする。＃１〜＃Ｌの送信信号源１と送信素子２は、＃１〜＃Ｌの送信信号ｘ1 （ｎ）〜ｘL （ｎ）を発生し空間に放射する。＃１〜＃Ｌの未知伝搬系３と受信素子４は、＃１〜＃Ｌの送信素子２からの放射送信信号ｘ1 （ｎ）〜ｘL （ｎ）の一部を当該伝播特性による干渉信号とし受信信号ｄ（ｎ）に含み入力する。＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５と総和加算器６は、＃１〜＃Ｌの送信信号源１からの発生送信信号ｘ1 （ｎ）〜ｘL （ｎ）に対し、減算器７からの出力信号ｅ（ｎ）を最小２乗化するように当該適応アルゴリズムで更新するフィルタ係数に畳み込み演算処理を施し、当該未知伝搬系３の等価伝搬特性を付与する疑似干渉信号としその総和ｙ（ｎ）を求める。減算器７は、受信素子４からの受信信号ｄ（ｎ）と総和加算器６からの総和疑似干渉信号ｙ（ｎ）との減算を施し、当該干渉信号を抑圧した出力信号ｅ（ｎ）を生成する。
【０００３】
上記従来の複数送信信号源エコーキャンセラは、逐次処理型で最高の収束速度と干渉信号抑圧性能とを示すＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ，逐次最小２乗）適応アルゴリズムまたは非逐次処理型で最高の干渉信号抑圧機能を示すＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ，標本化逆行列）適応アルゴリズムを用いる方式（従来ＲＬＳ／ＳＭＩ適応アルゴリズム方式）を採る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の複数送信信号源エコーキャンセラでは、ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズムを用いる方式を採るから、フィルタ係数更新手順に行列または逆行列演算を含み送信信号源数の約２乗または３乗に比例し１回のフィルタ係数更新当り演算量が増加することになり、送信信号源数が増加すると演算量が膨大になってしまう問題点があった。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、複数送信信号源エコーキャンセラで従来ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズム方式の性能を生かしかつ演算量を低減する改良ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズムを用いる方式を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のエコーキャンセラは、複数の送信信号を別個に入力して擬似干渉信号を生成する複数の標本化逆行列アルゴリズムに基づいてフィルタ係数更新を行う適応フィルタと、受信信号から擬似干渉信号の総和を差し引く減算手段とを備えたエコーキャンセラにおいて、適応フィルタは入力信号相関行列の非対角部の部分行列である互いに異なる前記送信信号間の相互相関行列を零行列として前記フィルタ係数更新を行うようにしたものである。
【０００７】
また、複数の送信信号を別個に入力して擬似干渉信号を生成する複数の逐次最小二乗適応アルゴリズムに基づいてフィルタ係数更新を行う適応フィルタと、受信信号から擬似干渉信号の総和を差し引く減算手段とを備えたエコーキャンセラにおいて、適応フィルタは入力信号相関行列の非対角部の部分行列である互いに異なる前記送信信号間の相互相関行列を零行列とした行列の逆行列を係数誤差相関行列として前記フィルタ係数更新を行うようにしたものである。
また、送信信号の各々が互いに無相関である場合に、相互相関行列を零行列とするようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の一形態を示す複数送信信号源エコーキャンセラは図１のように、上記従来例の構成と同じであり、適応フィルタ５で適用するフィルタ係数更新手順に対し改良ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズムを用いる点だけ異にする。複数信号源の送信信号間に相関がないとき、改良ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズムで従来ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズムと同等の収束速度と干渉信号抑圧性能または同等の干渉信号抑圧性能を保ち、かつ演算量を１／送信信号源数または１／（送信信号源数）2 に低減でき、低コストの複数信号源エコーキャンセラが得られる。
【０００９】
上記実施の形態の複数送信信号源エコーキャンセラは、係数誤差相関行列または入力信号相関行列に対し送信信号ごとの部分行列に分け当該非対角部の部分行列演算を省略する改良ＲＬＳまたはＳＭＩ適応アルゴリズムを用いる方式を採る。
【００１０】
＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５は、フィルタ係数更新手順の適応アルゴリズムとして、公知文献（Ｓ．Ｈａｙｋｉｎ：適応フィルタ入門、現代工学社刊、１９８７）に示す従来ＲＬＳ（逐次最小２乗）またはＳＭＩ（標本化逆行列）アルゴリズムで係数誤差相関行列Ｐ（ｎ）または入力信号相関行列Ｒ（ｎ）に対し、＃１〜＃Ｌの各適応フィルタ５の入力信号ベクトルｘ1 （ｎ）〜ｘL （ｎ）、すなわち信号源の異なる送信信号ごとの部分行列に分け、互いに各送信信号間が無相関であると０になる当該非対角部の部分行列の演算を省略することにより行列演算量を低減させる改良ＲＬＳまたはＳＭＩアルゴリズムを用いる。
【００１１】
図１に示す複数送信信号源エコーキャンセラに改良ＲＬＳアルゴリズムを適用する場合、下記〔数１〕のように入力信号ベクトルとフィルタ係数ベクトルｘ（ｎ）とｗ（ｎ）は、＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５の各入力信号ベクトルとフィルタ係数ベクトルである部分ベクトルｘi （ｎ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）とｗi （ｎ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）とに分けられる（〔数１〕の式（１）〜（４）参照）。また係数誤差相関行列Ｐ（ｎ）の逆行列である入力信号相関行列Ｒ（ｎ）は、＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５入力信号間の自己相関部分行列Ｒii（ｎ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）および＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５入力信号間の相互相関部分行列Ｒij（ｎ）（ｉ≠ｊ，ｉ＝１，２，・・・，Ｌ，ｊ＝１，２，・・・，Ｌ）に分けられる（〔数１〕の式（５）と（６）参照）。複数の適応フィルタの入力信号、すなわち信号源の異なる送信信号間が互いに無相関であるとすると、十分な時間経過後、当該相互相関部分行列Ｒij（ｎ）の全要素は０に収束し、当該自己相関部分行列Ｒii（ｎ）の全要素は、当該対角要素が入力信号の２乗絶対値の時間総和になるから、大きくなり続け少なくとも０に近づくことはない。すなわち入力信号相関行列Ｒ（ｎ）は、信号源の異なる送信信号間に相関がない条件下では対角部の部分行列だけになるから、係数誤差相関行列Ｐ（ｎ）は、簡略化されて非対角部の部分行列演算を省略できることになる（〔数１〕の式（７）と（８）参照）。
【００１２】
【数１】
0003648860.tif 000002
【００１３】
図１に示す複数送信信号源エコーキャンセラに改良ＳＭＩアルゴリズムを適用する場合、下記〔数２〕のように入力信号と受信信号の相互相関ベクトルｑとフィルタ係数ベクトルｗは、＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５の各入力信号と受信信号の相互相関ベクトルとフィルタ係数ベクトルである部分ベクトルｑi （ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）とｗi （ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）とに分けられる（〔数２〕の式（１）〜（４）参照）。また入力信号相互相関行列Ｒは、＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５入力信号の自己相関行列である部分行列Ｒii（ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）および＃１〜＃Ｌの適応フィルタ５入力信号の相互相関行列である部分行列Ｒij（ｉ≠ｊ，ｉ＝１，２，・・・，Ｌ，ｊ＝１，２，・・・，Ｌ）に分けられる（〔数２〕の式（５）と（６）参照）。複数の適応フィルタの入力信号、すなわち信号源の異なる送信信号間が互いに無相関であるとすると、上記改良ＲＬＳアルゴリズムの場合と同じに入力信号相関行列Ｒは、簡略化されて非対角部の部分行列演算を省略できることになる（〔数２〕の式（７）参照）。従って、ｉ番目の適応フィルタ５のフィルタ係数ベクトルｗi は下記〔数２〕の式（８）と（９）のように、非逐次的に求めるｉ番目の適応フィルタ５の入力信号と受信信号の相互相関ベクトルｑi とｉ番目の適応フィルタ５の入力信号自己相関行列の逆行列Ｒii-1とから求めることができる。たとえば各適応フィルタ５のタップ数をＭ、送信信号源をＬとすると、下記〔数２〕の式（７）によるＭ×Ｍ要素の逆行列演算をＬ回施すことにより求められる。当該逆行列演算は行列要素数の約３乗に比例するから、ＭＬ×ＭＬ要素の逆行列演算を要する従来ＳＭＩアルゴリズムに比べ、演算量は約１／Ｌ2 に低減する。
【００１４】
【数２】
0003648860.tif 000003
【００１５】
改良ＲＬＳアルゴリズムによるフィルタ係数更新手順は図２のように、従来ＲＬＳアルゴリズムによる場合に比べステップ０と２と３は同じで、ステップ１と４は送信信号ごとの係数誤差相関行列だけに関する演算に置換する点が相違する。
全適応フィルタ５のタップ数をＭ、送信信号源をＬとすると、フィルタ係数更新１回あたりの積和演算回数は図３（ａ）のように、従来と改良ＲＬＳアルゴリズムによればＬ2 とＬに比例することになり、演算量は約１／Ｌに低減する。たとえばＭ＝１５、Ｌ＝３とすると、従来と改良ＲＬＳアルゴリズムによる積和演算回数は３２４０回と１２１５回とになり、約１／３の演算量になる。
また規格化中心周波数を０．１と０．３、規格化帯域幅を共に０．１に帯域制限をした互いに独立なガウス分布白色雑音をもち周波数帯域が異なる互いに完全無相関の送信信号ｘ1 （ｎ）とｘ2 （ｎ）の２つに対し、３サンプルと１サンプル遅延の等価未知伝搬系のとき、従来と改良ＲＬＳアルゴリズムによる２乗誤差（出力信号ｅ（ｎ）の電力）の収束状況は図３（ｂ）のようになり、信号源の異なる送信信号間が互いに無相関のとき、改良ＲＬＳアルゴリズムの収束速度と干渉信号抑圧性能は、従来ＲＬＳアルゴリズムと同等である。
【００１６】
【発明の効果】
上記のようなこの発明のエコーキャンセラでは、従来方式に比べ複数信号源の送信信号間に相関がないときは同等の収束速度または同等の干渉信号抑圧性能を保ち、かつ演算量を低減でき、低コストのエコーキャンセラを得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の一形態および従来の技術を示す複数送信信号源エコーキャンセラの機能ブロック図。
【図２】  従来と改良ＲＬＳアルゴリズムによるフィルタ係数更新手順の比較を示す図。
【図３】  従来と改良ＲＬＳアルゴリズムによるフィルタ係数更新１回あたりの積和演算回数と２乗誤差収束状況との比較を示す図。
【符号の説明】
１  送信信号源、２  送信素子、３  未知伝搬系、４  受信素子、５  適応フィルタ、６  総和加算器、７  減算器。
なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【図１】
0003648860.tif 000004
【図２】
0003648860.tif 000005
【図３】
0003648860.tif 000006