(57)【要約】【課題】混合信号の雑音を低減するための方法及び装置が開示される。【解決手段】当該方法は、第1の信号及び第2の信号を取得するために収集された混合信号を分離するステップと、第1の信号及び第2の信号のうち一方を現在の基準信号として選択し、他方を現在の期待信号として選択するステップと、選択された現在の基準信号及び選択された現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングを実行するステップとを含む。当該方法及び当該装置により、雑音が有意に低減できるか、或いは基準信号がハードウェアから直接取得できない場合にも除去できる。【選択図】図１
2019200419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合信号の雑音を低減するための方法であって、
第1の信号及び第2の信号を取得するために前記混合信号を分離するステップと、
前記第1の信号及び前記第2の信号のうち一方を現在の基準信号として選択し、対応して前記第1の信号及び前記第2の信号のうち他方を現在の期待信号として選択するステップと、
前記現在の基準信号及び前記現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングを実行するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記選択するステップは、
前記第1の信号の第1の現在のフレームの第1の現在のエネルギーを計算するステップと、
前記第1の現在のフレームに関する前記第1の信号の第1の現在の長期エネルギーを計算するステップと、
前記第1の現在のエネルギー及び前記第1の現在の長期エネルギーに従って第1の現在のエネルギー比を計算するステップと、
前記第2の信号の第2の現在のフレームの第2の現在のエネルギーを計算するステップと、
前記第2の現在のフレームに関する前記第2の信号の第2の現在の長期エネルギーを計算するステップと、
前記第2の現在のエネルギー及び前記第2の現在の長期エネルギーに従って第2の現在のエネルギー比を計算するステップと、
前記第1の現在のエネルギー比及び前記第2の現在のエネルギー比に従って前記第1の信号又は前記第2の信号を前記現在の基準信号として設定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第1の現在のエネルギーは、前記第1の現在のフレームにおける全てのサンプリング点の振幅の二乗和であり、前記第2の現在のエネルギーは、前記第2の現在のフレームにおける全てのサンプリング点の振幅の二乗和であるか、或いは
前記第1の現在の長期エネルギーは、前記第1の現在のエネルギーと第1の以前の長期エネルギーとの加重和であり、前記第1の以前の長期エネルギーは、前記第1の現在のフレームの以前のフレームに対応する前記第1の信号の以前の長期エネルギーであり、前記第2の現在の長期エネルギーは、前記第2の現在のエネルギーと第2の以前の長期エネルギーとの加重和であり、前記第2の以前の長期エネルギーは、前記第2の現在のフレームの以前のフレームに対応する前記第2の信号の以前の長期エネルギーであるか、或いは
前記第1の現在のエネルギー比は、第1の値との前記第1の現在のエネルギーの比であり、前記第1の値は、前記第1の現在の長期エネルギーの値を含み、前記第2の現在のエネルギー比は、第2の値との前記第2の現在のエネルギーの比であり、前記第2の値は、前記第2の現在の長期エネルギーの値を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記設定するステップは、
前記第1の現在のエネルギー比及び前記第2の現在のエネルギー比のうち少なくとも1つが閾値以上である場合、
前記第1の現在のエネルギー比が前記第2の現在のエネルギー比未満である場合には、前記第1の信号を前記現在の基準信号として設定し、
前記第1の現在のエネルギー比が前記第2の現在のエネルギー比より大きい場合には、前記第2の信号を前記現在の基準信号として設定するステップ
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第1の信号が前記第1の現在のフレームの以前のフレームの時点において前記基準信号として選択された場合、前記第１の信号を前記現在の基準信号として最初に設定し、そうでない場合、前記第2の信号を前記現在の基準信号として最初に設定するステップ、又は
前記第1の現在のフレーム及び前記第2の現在のフレームがそれぞれ前記第1の信号の初期フレーム及び前記第2の信号の初期フレームである場合、前記第1の信号及び前記第2の信号のうちどちらかを前記現在の基準信号として最初に設定するステップ
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記分離するステップは、
少なくとも2つの分離信号を生成するために、独立成分分析に基づいて前記混合信号に対してブラインド信号源分離を実行するステップと、
前記少なくとも2つの分離信号に基づいて前記第1の信号及び前記第2の信号を取得するステップと
を含む、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
プログラム命令を記憶した非一時的な記憶媒体であって、
前記プログラム命令は、実行されたときに請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の方法を実行する、非一時的な記憶媒体。
【請求項８】
混合信号の雑音を低減するための方法であって、
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の方法を実行するように構成された1つ以上のプロセッサを含む装置。
【請求項９】
混合信号の雑音を低減するための装置であって、
第1の信号及び第2の信号を取得するために前記混合信号に対してブラインド信号源分離を実行するように構成された信号セパレータと、
前記第1の信号及び前記第2の信号のうち一方を現在の基準信号として選択し、対応して他方を現在の期待信号として選択するように構成された信号セレクタと、
前記現在の基準信号及び前記現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングを実行するように構成された適応フィルタと
を含む装置。
【請求項１０】
前記信号セパレータは、
前記第1の信号の第1の現在のフレームの第1の現在のエネルギーを計算し、
前記第1の現在のフレームに関する前記第1の信号の第1の現在の長期エネルギーを計算し、
前記第1の現在のエネルギー及び前記第1の現在の長期エネルギーに従って第1の現在のエネルギー比を計算し、
前記第2の信号の第2の現在のフレームの第2の現在のエネルギーを計算し、
前記第2の現在のフレームに関する前記第2の信号の第2の現在の長期エネルギーを計算し、
前記第2の現在のエネルギー及び前記第2の現在の長期エネルギーに従って第2の現在のエネルギー比を計算し、
前記第1の現在のエネルギー比及び前記第2の現在のエネルギー比に従って前記第1の信号又は前記第2の信号を前記現在の基準信号として設定する
ように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第1の現在のエネルギーは、前記第1の現在のフレームにおける全てのサンプリング点の振幅の二乗和であり、前記第2の現在のエネルギーは、前記第2の現在のフレームにおける全てのサンプリング点の振幅の二乗和であるか、或いは
前記第1の現在の長期エネルギーは、前記第1の現在のエネルギーと第1の以前の長期エネルギーとの加重和であり、前記第1の以前の長期エネルギーは、前記第1の現在のフレームの以前のフレームに対応する前記第1の信号の以前の長期エネルギーであり、前記第2の現在の長期エネルギーは、前記第2の現在のエネルギーと第2の以前の長期エネルギーとの加重和であり、前記第2の以前の長期エネルギーは、前記第2の現在のフレームの以前のフレームに対応する前記第2の信号の以前の長期エネルギーであるか、或いは
前記第1の現在のエネルギー比は、第1の値との前記第1の現在のエネルギーの比であり、前記第1の値は、前記第1の現在の長期エネルギーの値を含み、前記第2の現在のエネルギー比は、第2の値との前記第2の現在のエネルギーの比であり、前記第2の値は、前記第2の現在の長期エネルギーの値を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記信号セレクタは、
前記第1の現在のエネルギー比及び前記第2の現在のエネルギー比のうち少なくとも1つが閾値以上である場合、
前記第1の現在のエネルギー比が前記第2の現在のエネルギー比未満である場合には、前記第1の信号を前記現在の基準信号として設定し、
前記第1の現在のエネルギー比が前記第2の現在のエネルギー比より大きい場合には、前記第2の信号を前記現在の基準信号として設定する
ように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記信号セレクタは、前記第1の信号が前記第1の現在のフレームの以前のフレームの時点において以前に前記基準信号として選択された場合、前記第１の信号を前記現在の基準信号として最初に設定し、そうでない場合、前記第2の信号を前記現在の基準信号として最初に設定するように更に構成されるか、或いは
前記信号セレクタは、前記第1の現在のフレーム及び前記第2の現在のフレームがそれぞれ前記第1の信号の初期フレーム及び前記第2の信号の初期フレームである場合、前記第1の信号及び前記第2の信号のうちどちらかを前記現在の基準信号として最初に設定するように更に構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記信号セパレータは、少なくとも2つの分離信号を生成するために、独立成分分析に基づいて前記混合信号に対してブラインド信号源分離を実行し、前記少なくとも2つの分離信号に基づいて前記第1の信号及び前記第2の信号を取得するように構成される、請求項８乃至１３のうちいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、概して信号処理の分野に関し、特に、混合信号の雑音を低減するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、信号の信号対雑音比は、単一チャネル上の定常状態雑音を低減すること、ビームフォーミングを実行すること等によって改善できる。しかし、これらの方式により取得される信号対雑音比の改善は、依然として非常に限られることがあり、例えば、依然として多くの雑音残留物が存在することがあり、雑音を低減するためのフィルタリング処理(例えば、適応フィルタリング)でさえ、基準信号が取得できないために実行されないことがある。
【発明の概要】
【０００３】
この開示の一態様によれば、混合信号の雑音を低減するための方法が提供される。当該方法は、第1の信号及び第2の信号を取得するために混合信号を分離するステップと、第1の信号及び第2の信号のうち一方を現在の基準信号として選択し、他方を現在の期待信号として選択するステップと、選択された現在の基準信号及び現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングを実行するステップとを含む。
【０００４】
この開示の他の態様によれば、プログラム命令を記憶した非一時的な記憶媒体が提供され、プログラム命令は、実行されたときに上記の方法を実行する。
【０００５】
この開示の他の態様によれば、混合信号の雑音を低減するための装置が提供される。装置は、上記の方法を実行するように構成された1つ以上のプロセッサを含む。
【０００６】
この開示の他の態様によれば、混合信号の雑音を低減するための装置が提供される。当該装置は、第1の信号及び第2の信号を取得するために混合信号を分離するように構成された信号セパレータと、第1の信号及び第2の信号のうち一方を現在の基準信号として選択し、他方を現在の期待信号として選択するように構成された信号セレクタと、選択された現在の基準信号及び現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングを実行するように構成された適応フィルタとを含む。
【０００７】
この開示の実施形態に係る方法及び装置によって、有効な基準信号がハードウェアから直接取得できない場合であっても、残留雑音が効果的に除去でき、信号対雑音比が有意に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この開示の実施形態による、混合信号の雑音を低減するための方法のフローチャートを示す。
【図２】この開示の実施形態による、混合信号の雑音を低減するための装置の構造図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この開示の実施形態による方法及び装置の原理について、音声信号を処理することを例として挙げることにより説明する。しかし、この開示の実施形態による方法及び装置は、生物医学的信号、アレイ信号(array  signal)、画像信号、移動通信信号等のような他の種類の信号を処理するために更に適用できる。
【００１０】
例えば、音収集デバイス(例えば、1つ以上のマイクロホンを含むマイクロホンアレイ、1つ以上のアナログ・デジタル変換器等)により収集された信号は、1人以上のユーザの音声及び環境内の雑音を含み得る混合信号でもよい。
【００１１】
例えば、環境内にテレビ雑音、空調雑音等のような指向性を有する雑音が存在する場合、単一チャネル上の定常状態雑音の低減、ビームフォーミングの実行、信号ブラインド処理等のような一般的な信号処理方式により取得できる信号対雑音比の改善は非常に限られており、また、有効な基準信号がないため、適応フィルタリングのようなシステム識別、チャネル等化、信号強調及び予測に使用可能な技術的手段が使用できない。
【００１２】
この開示の実施形態による方法及び装置において、収集された混合信号が分離され、現在の基準信号及び現在の期待信号が分離信号から選択され、次いで、選択された現在の基準信号及び選択された現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングが実行される。したがって、有効な基準信号がハードウェアから直接取得できない場合であっても、残留雑音が効果的に除去でき、信号対雑音比が有意に改善できる。
【００１３】
図１に示すように、この開示の実施形態による混合信号の雑音を低減するための方法は、ステップS10〜S30を含んでもよい。
【００１４】
ステップS10において、第1の信号及び第2の信号を取得するために混合信号を分離する。次いで、ステップS20において、取得された第1の信号及び第2の信号から現在の基準信号及び現在の期待信号を選択する。次いで、ステップS30において、選択された現在の基準信号及び選択された現在の期待信号に基づいて適応フィルタリングを実行する。
【００１５】
異なる実施形態によれば、ステップS10において、混合信号は、異なるアルゴリズム又は方法を使用することにより分離できる。例えば、混合信号は、独立成分分析に基づいてブラインド信号源分離を実行できる。一般的に、独立成分分析は、特定数の信号源を事前に知ることを必要とし得る。対応して、一実施形態では、例えば、信号源の数は、マイクロホンアレイ内の動作マイクロホンの数に従って決定できる。他の実施形態では、ブラインド信号源分離又は他の方式を使用することにより混合信号を分離する手順において、混合信号はまた、実際の信号源の数にかかわらず、固定数の信号(例えば、2つ以上のいずれか他の固定数)に分離されてもよい。
【００１６】
一実施形態では、1つ以上のフレームを含む1つの混合信号について、ステップS10において、全体の混合信号は、少なくとも2つの分離信号に分離できる。他の実施形態では、ステップS10は、混合信号の各フレームについてそれぞれ実行でき、例えば、ステップS10は、各フレームが受信されたときにリアルタイムで受信フレームについて実行され、それにより、混合信号の一部のみが一度に分離される。他の実施形態では、ステップS10は、混合信号の一部(例えば、1つ以上の連続フレーム)について実行できる。
【００１７】
一実施形態では、混合信号は、一対の分離信号に分離されてもよく、或いは混合信号は、例えば、ステップS30においてその後に実行される適応フィルタリングの数に従って、或いは信号源の数又は信号源の数に関する適応フィルタリングの数に対応する数の複数の対の分離信号に分離されてもよい。次いで、ステップS20において、現在の基準信号及び現在の期待信号が各対の分離信号からそれぞれ選択でき、ステップS30において、対応する適応フィルタリングが、選択された現在の基準信号及び現在の期待信号に基づいて実行される。
【００１８】
他の実施形態において、混合信号は、必要に応じて、少なくとも2つの分離信号に分離されてもよい。次いで、第1の信号は、取得された1つ以上の分離信号に従って取得又は生成され、それにより、第1の信号は、1つ以上の分離信号の集合に対応するか、或いは1つ以上の分離信号の複合信号に対応するか、或いは上記の信号の集合又は複合信号を更に処理することにより取得された信号に対応する。同様に、第2の信号は、取得された1つ以上の分離信号に従って取得又は生成され、それにより、第2の信号は、1つ以上の分離信号の集合に対応するか、或いは1つ以上の分離信号の複合信号に対応するか、或いは上記の信号の集合又は複合信号を更に処理することにより取得された信号に対応する。
【００１９】
異なる実施形態によれば、第1の信号及び第2の信号を生成するために使用される1つ以上の分離信号は、それぞれ完全に同一でなくてもよく、分離信号の共通部分を有してもよく、或いは有さなくてもよい。
【００２０】
すなわち、異なる実施形態によれば、ステップS30における適応フィルタリングに対応する各対の信号の各信号は、混合信号から分離された複数の信号のうち1つ以上の信号を含んでもよく、或いは混合信号から分離された複数の信号のうち1つ以上の信号から発生してもよく、全体として、ステップS10における第1の信号の数は1つ以上でもよく、第2の信号の数も1つ以上でもよい。
【００２１】
例えば、混合信号が3つのマイクロホンを含むマイクロホンアレイにより取得され、基準信号がハードウェアにより直接取得できないと仮定すると、各マイクロホンによりそれぞれ収集された信号(又は各信号源からの信号)が雑音を除去又は低減されることを所望する場合、取得された混合信号は、複数の信号、例えば2つ、3つ以上に分離できる。
【００２２】
次いで、各マイクロホンについて、第1の信号は、1つの信号又は信号セット(例えば、マイクロホンに関する1つ以上の信号として決定される複合信号、又は1つ以上の信号の集合)に従って取得又は形成でき、第2の信号は、更なる1つの信号又は信号セット(例えば、第1の信号として使用される信号又は第1の信号を形成するために使用される信号以外の全ての他の信号の集合又は複合信号)に従って取得又は形成でき、それにより、各マイクロホンから一対の対応する第1の信号及び第2の信号を取得し、全体として1つ以上の第1の信号及び1つ以上の第2の信号を取得する。
【００２３】
以下、説明の便宜上、この開示の実施形態による方法の原理について、混合信号が2つの信号s1(n)及びs2(n)に分離されることを例として挙げることにより説明する。
【００２４】
ステップS10の後、ステップS20及びS30は、信号の各フレームに基づいて実行でき、すなわち、例えば、2つの信号s1(n)及びs2(n)は、ステップS10におけるブラインド信号源分離により取得されると仮定する。ここで、1≦n≦KNであり、Kは信号s1(n)及びs2(n)のそれぞれにおけるフレームの数であり(ステップS10においてブラインド信号源分離が混合信号の各フレームについて実行される場合、K=1である)、Nは各フレームにおけるサンプリング点の数である。次いで、ステップS20及びS30は、各対の信号s1(nk)及びs2(nk)(ここで、(k-1)N+1≦nk≦kN)は、1からKまでの各k(すなわち、それぞれの現在のフレーム)について実行できる。
【００２５】
この開示の実施形態によれば、ステップS20において、信号s1(n)及びs2(n)のうちどちらが適応フィルタリングのための基準信号として現在選択できるかは、信号s1(nk)及びs2(nk)に関連するエネルギー情報に従って決定される。
【００２６】
一実施形態では、現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)の現在のエネルギーは、信号s1(n)又はs2(n)の現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)における全てのサンプリング点の振幅の二乗和に従って決定できる。
【００２７】
例えば、信号s1(n)又はs2(n)の現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)の現在のエネルギーE1(k)又はE2(k)は、以下の対応する式に従って計算できる。
【００２８】
【数１】
2019200419.tif 000003
【００２９】
【数２】
2019200419.tif 000004
ここで、sa1(i)又はsa2(i)は、信号s1(n)又はs2(n)の現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)におけるサンプリング点iの振幅を表す。
【００３０】
次いで、現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)に関する信号s1(n)又はs2(n)の現在の長期エネルギーは、現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)の現在のエネルギーE1(k)又はE2(k)と、信号s1(n)又はs2(n)の現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)の前の所定の期間における以前の長期エネルギーとの加重和に従って決定できる。一実施形態では、現在のエネルギーE1(k)又はE2(k)ついての重み及び以前の長期エネルギーについての重みと和は、1でもよい。
【００３１】
一実施形態では、以前の長期エネルギーは、信号s1(n)又はs2(n)の現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)の前の所定の期間における平均エネルギーでもよい。
【００３２】
他の実施形態では、現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)に関する信号s1(n)又はs2(n)の現在の長期エネルギーEL1(k)又はEL2(k)は、以下の対応する式に従って再帰的に計算できる。
【００３３】
EL1(k)=a1EL1(k-1)+b1E1(k)    (3)
EL2(k)=a2EL2(k-1)+b2E2(k)    (4)
ここで、EL1(k-1)又はEL2(k-1)は、現在のフレームs1(nk)又はs2(nk)の前の以前の長期エネルギーであり、EL1(0)及びEL2(0)は、事前に初期値(例えば、0又は特定の経験値)として設定されてもよい。EL1(k)について、a1及びb1はそれぞれEL1(k-1)及びE1(k)の重みである。一実施形態では、a1及びb1は0以上でもよい。一実施形態では、a1とb1との和は1に等しくてもよい。異なる実施形態によれば、異なるフレーム(すなわち、kの異なる値)のEL1(k)に関して、選択された重みa1及びb1は、同じでもよく或いは異なってもよい。同様に、EL2(k)について、a2及びb2はそれぞれEL2(k-1)及びE2(k)の重みである。一実施形態では、a2及びb2は0以上でもよい。一実施形態では、a2とb2との和は1に等しくてもよい。異なる実施形態によれば、異なるフレーム(すなわち、kの異なる値)のEL2(k)について、選択された重みa2及びb2は、同じでもよく或いは異なってもよい。
【００３４】
次いで、信号s1(n)又はs2(n)の現在のエネルギー比は、現在のエネルギーE1(k)又はE2(k)及び現在の長期エネルギーEL1(k)又はEL2(k)に従って計算できる。一実施形態では、信号s1(n)又はs2(n)の現在のエネルギー比R1(k)又はR2(k)は、対応する以下の式に従って計算できる。
【００３５】
R1(k)=E1(k)/(EL1(k)+Δ1)    (5)
R2(k)=E2(k)/(EL2(k)+Δ2)    (6)
ここで、Δ1又はΔ2は、除算演算が実行されたときにゼロによる除算のエラーが発生しない限り、任意の定数(0を含む)、例えば、任意の小さい正の数(例えば、10-6)でもよい対応する調整量である。異なる実施形態によれば、Δ1及びΔ2は、同じもよく或いは異なってもよい。
【００３６】
次いで、s1(n)及びs2(n)のうちどちらが第kのフレームの時点における現在の基準信号として選択されるかは、信号s1(n)の取得された現在のエネルギー比R1(k)及び信号s2(n)の現在のエネルギー比R2(k)に従って決定される。
【００３７】
一実施形態では、s1(n)及びs2(n)のうちどちらが第kのフレームの時点における現在の基準信号として選択されるかは、以下の表１に従って決定される。
【００３８】
【表１】
2019200419.tif 000005
表１によれば、現在のエネルギー比R1(k)及びR2(k)は、それぞれ閾値THと比較される(条件1)。異なる実施形態では、閾値THは、処理される信号のタイプ及び実際の要件に従って事前に設定できる。例えば、正規化された聴覚信号について、閾値THは9*10-6でもよい。
【００３９】
R1(k)≧TH且つR2(k)≧THの場合、R1(k)及びR2(k)が更に比較でき(条件2)、それにより、現在の基準信号としてs1(n)及びs2(n)のうちどちらかを更なる比較結果に従って選択する。
【００４０】
「R1(k)≧TH且つR2(k)≧TH」の条件が満たされない場合、信号s1(n)及びs2(n)のいずれかが現在の基準信号として選択でき、或いは現在の基準信号が以前のフレーム(すなわち第k-1のフレーム)の時点における選択に従って決定できる。例えば、信号s1(n)が以前のフレームの時点において基準信号として選択された場合、現在のフレームについて、信号s1(n)が現在の基準信号として続いて使用され、そうでない場合、信号s2(n)が現在の期待信号として使用できる。他の例では、信号s1(n)が以前のフレームの時点で基準信号として選択された場合、現在のフレームについて、信号s2(n)が必要に応じて現在の基準信号として使用でき、信号s1(n)が現在の期待信号として使用される。
【００４１】
信号s1(n)及びs2(n)のうちどちらが現在のフレームの時点における現在の基準信号として選択されるかが、以前のフレームの時点における選択に従って決定される場合、信号s1(n)の現在のフレーム及び信号s2(n)の現在のフレームがそれぞれ信号s1(n)の初期フレーム及び信号s2(n)の初期フレームである場合には、すなわち、現在のフレームのインデックス値kが1である場合には、信号s1(n)及びs2(n)のいずれかが現在の基準信号として最初に設定できる。一実施形態では、このような初期設定は、信号s1(n)の初期フレーム(k=1)及び信号s2(n)の初期フレーム(k=1)について表１に定義される検査の前に(例えば、システム初期化時に)完了されてもよい。
【００４２】
他の実施形態では、信号s1(n)及びs2(n)のうち1つは、信号s1(n)の初期フレーム及び信号s2(n)の初期フレーム又はシステム初期化を処理する時点で、現在の基準信号として固定的に選択できる。例えば、信号s1(n)は、現在の基準信号として固定的に選択される。
【００４３】
信号s1(n)及びs2(n)のうち一方が現在の基準信号として選択されたとき、他方は対応して現在の期待信号となる。
【００４４】
第kのフレーム(現在のフレーム)の時点における現在の基準信号及び現在の期待信号を選択した後、当該方法はステップS30に進んでもよく、それにより、選択された現在の基準信号及び現在の期待信号に従って適応フィルタリングを実行する。
【００４５】
例えば、時間領域における適応フィルタリングは、M次元適応フィルタを使用することにより実行でき、フィルタの係数はW(j)=[w1,w2,...,wM]Tでもよく、対応する初期値はW(0)=[0,0,...,0]Tであり、Tは転置演算である。
【００４６】
この例では、それぞれの現在のフレーム(すなわち、第kのフレーム)における各サンプリング点p(1≦n≦N)について、適応フィルタリングにより取得された対応する誤差値は、e(p)=d(p)-W(p-1)TX(p)であり、X(p)=[x(p),x(p-1),....,x(p-M+1)]であり、d(・)及びx(・)は、それぞれ現在の基準信号及び現在の期待信号におけるサンプリング点を表す。X(p)における或るx(・)のインデックス値が0以下である場合、x(・)の値は0でもよい。例えば、M=4,  p=2の場合、X(2)=[x(2),x(1),x(0),x(-1)]=[x(2),x(1),0,0]である。適応フィルタの係数はW(p)=W(p-1)+μe(p)X(p-1)に調整でき、ここで、μは調整係数、例えば、単一調整のストライドである。
【００４７】
したがって、第kのフレームの時点において、第kのフレームの時点における誤差信号は、現在の基準信号及び現在の期待信号(及び潜在的に、全ての以前の基準信号)に従って決定でき、更なる雑音低減が取得された誤差信号に従って実施できる。
【００４８】
上記の例では、時間領域における適応フィルタリングは、ステップS30において採用される。しかし、この開示は、適応フィルタリングのタイプ及び実施モードに限定されない。例えば、他の実施形態では、周波数領域における適応フィルタリングが採用でき、線形又は非線形適応フィルタリングが採用できる。さに、この開示は、採用された適応フィルタの係数の次元及び調整モードに限定されない。
【００４９】
この開示の実施形態による方法によって、有効な基準信号がハードウェアから直接取得できない場合であっても、残留雑音が効果的に除去できる。実験データは、この開示の実施形態による方法が、信号対雑音比を有意に改善できることを示す。
【００５０】
図２は、この開示の実施形態による上記の方法を実施できる装置の構造図を示す。図２に示すように、この開示による装置は、信号セパレータSSと、信号セレクタSELと、適応フィルタAFとを含んでもよい。
【００５１】
信号セパレータSSは、信号s1(n)及びs2(n)を取得するために、受信した混合信号y(n)を分離するように、すなわち、上記の方法のステップS10を実行するように構成できる。一実施形態では、信号セパレータSSは、独立成分分析に基づいて混合信号に対してブラインド信号源分離を実行するように構成でき、対応して、ハイブリッドマトリクス回路と、学習ネットワークと、学習アルゴリズムを実行するように構成されたアルゴリズムプロセッサとを含んでもよい。他の実施形態では、信号セパレータSSは、上記の方法のステップS10を実行するための1つ以上のプロセッサ(例えば、汎用プロセッサ)を含んでもよい。
【００５２】
信号セレクタSELは、例えば、フレームの単位で、信号s1(n)及びs2(n)のうち一方を現在の基準信号x(n)として選択し、対応して、信号s1(n)及びs2(n)のうち他方を現在の期待信号d(n)として選択するように、すなわち、上記の方法のステップS20を実行するように構成されてもよい。一実施形態では、信号セレクタSELは、各サンプリング点のエネルギーを検出し、ステップS20において必要とされるエネルギー情報を計算するように構成されたエネルギー検出器(図示せず)と、エネルギー検出器からのエネルギー比情報を比較するように構成された比較器(図示せず)と、比較器の出力結果に従って、信号s1(n)及びs2(n)と、基準信号の入力端及び適応フィルタAFの期待信号の入力端との間の接続を確立して切り替えるように構成された信号スイッチとを含んでもよい。他の実施形態では、信号セレクタSELは、上記の方法のステップS20を実行するための1つ以上のプロセッサ(例えば、汎用プロセッサ)を含んでもよい。
【００５３】
適応フィルタAFの数は、1つ以上でもよく、各適応フィルタAFは、基準信号の入力端からの現在の基準信号x(n)、期待信号の入力端からの現在の期待信号d(n)、及び誤差信号出力端自体から戻る誤差信号e(n)に従って、適応フィルタリングを実行するように構成できる。他の実施形態では、適応フィルタAFは、1つ以上のプロセッサ(例えば、汎用プロセッサ)を含んでもよく、そのような1つ以上のプロセッサにより仮想適応フィルタリングを実施できるか、或いは適応フィルタリングアルゴリズムを実行できる。
【００５４】
他の実施形態によれば、この開示の実施形態による方法を実施できる装置は、1つ以上のプロセッサ(例えば、汎用プロセッサ)を含んでもよく、この開示の実施形態による方法のステップを実行するように、そのような1つ以上のプロセッサを構成できる。
【００５５】
一実施形態では、当該装置はまた、メモリを含んでもよい。メモリは、様々な種類のコンピュータ読み取り可能及び書き込み可能記憶媒体、例えば、揮発性メモリ及び/又は不揮発性メモリを含んでもよい。揮発性メモリは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び/又はキャッシュメモリ(cache)等を含んでもよい。不揮発性メモリは、例えば、読み取り専用メモリ(ROM)、ハードディスク、フラッシュメモリ等を含んでもよい。読み取り可能及び書き込み可能記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体システム、装置若しくはデバイス、又は上記のいずれか適切な組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。メモリは、実行されたときこの開示の実施形態による方法を実行できるプログラム命令を含んでもよい。
【００５６】
さらに、当該装置はまた、入力/出力インターフェースと、マイクロホンアレイ又はアナログ・デジタル変換器のような信号収集デバイス又はコンポーネントとを含んでもよい。
【００５７】
この開示のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示されているに過ぎず、この開示の保護範囲を限定することを意図するものではない。実際に、上記の方法及び装置は、実施するために様々な種類の他の形式を採用できる。さらに、上記の方法及び装置は、この開示の範囲から逸脱しない場合、形式において様々な種類の省略、置換及び変更を行うことができる。
【図１】
2019200419.tif 000006
【図２】
2019200419.tif 000007
【外国語明細書】
2019200419000001.pdf