適応フィルタ
【課題】入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数の更新量を制御することが可能な適応フィルタを提供する。
【解決手段】
適応フィルタは、入力信号に対して設定されたフィルタ係数でフィルタ処理を施して出力信号として出力するフィルタと、出力信号の振幅と基準振幅との誤差を示す値を算出する算出部と、出力信号の振幅が所定振幅より大きい場合、第１定数をフィルタ係数を更新する際のパラメータとして出力し、出力信号の振幅が所定振幅より小さい場合、第２定数をパラメータとして出力する出力部と、誤差が小さくなるように、誤差を示す値及びパラメータに応じた更新量でフィルタ係数を更新する更新部と、を備える。
【解決手段】
適応フィルタは、入力信号に対して設定されたフィルタ係数でフィルタ処理を施して出力信号として出力するフィルタと、出力信号の振幅と基準振幅との誤差を示す値を算出する算出部と、出力信号の振幅が所定振幅より大きい場合、第１定数をフィルタ係数を更新する際のパラメータとして出力し、出力信号の振幅が所定振幅より小さい場合、第２定数をパラメータとして出力する出力部と、誤差が小さくなるように、誤差を示す値及びパラメータに応じた更新量でフィルタ係数を更新する更新部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
適応フィルタにおいて、フィルタ係数を最適値に収束させるまでの収束時間を短くするために、大きな値のステップサイズパラメータμが用いられることがある。しかしながら、ステップサイズパラメータμの値を必要以上に大きくすると、結果的にフィルタ係数の値は収束せず、最適値から大きくずれてしまうことがある。このため、フィルタ係数の値が収束するか否かと収束時間とのバランスを考慮して、ステップサイズパラメータμの値は決定される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６１５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）に基づいて動作する適応フィルタでは、フィルタ係数の更新量はステップサイズパラメータμだけでなく、例えば適応フィルタから出力される出力信号の振幅によっても変化する。そして、適応フィルタから出力される出力信号の振幅は、適応フィルタへの入力信号の振幅によって変化する。このため、適応フィルタへの入力信号の振幅が大きく変化する場合、適切にフィルタ係数の更新量を制御することが難しかった。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数の更新量を制御することができる適応フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る適応フィルタは、入力信号に対して設定されたフィルタ係数でフィルタ処理を施して出力信号として出力するフィルタと、前記出力信号の振幅と基準振幅との誤差を示す値を算出する算出部と、前記出力信号の振幅が所定振幅より大きい場合、第１定数を前記フィルタ係数を更新する際のパラメータとして出力し、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さい場合、第２定数を前記パラメータとして出力する出力部と、前記誤差が小さくなるように、前記誤差を示す値及び前記パラメータに応じた更新量で前記フィルタ係数を更新する更新部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数の更新量を制御することが可能な適応フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態である適応フィルタ１０の構成を示す図である。
【図２】ＦＩＲフィルタ２０の構成を示す図である。
【図３】係数出力部２３の構成を示す図である。
【図４】μ２がμ１より大きい場合のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について説明するための図である。
【図５】μ１がμ２より大きい場合のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について説明するための図である。
【図６】適応フィルタ１０を等化器として用いたＦＭラジオ受信装置１００の構成を示す図である。
【図７】マルチパスが発生した場合の適応フィルタ１０（等化器）の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態である適応フィルタ１５の構成を示す図である。
【図９】マルチパスが発生した場合の適応フィルタ１５（等化器）の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＜＜適応フィルタ１０（第１の実施形態）について＞＞
図１は、本発明の第１の実施形態である適応フィルタ１０の構成を示す図である。適応フィルタ１０は、ＣＭＡに基づいて動作し、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさが目標となる基準振幅Ａの大きさと一致するようにフィルタ係数を更新する。適応フィルタ１０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）に実現され、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ２０、レベル検出部２１、誤差算出部２２、変数出力部２３、及び係数更新部２４を含んで構成される。
【００１１】
ＦＩＲフィルタ２０は、図２に示すように、入力信号ｘ（ｎ）と、フィルタ係数Ｗ（ｎ）（Ｗ＝[ｗ１，ｗ２，・・・，ｗｋ]Ｔ）との畳み込み演算を行うフィルタであり、遅延器Ｄ１〜Ｄｋ、乗算器Ｍ１〜Ｍｋ、及び加算器３０を含んで構成される。
【００１２】
遅延器Ｄ１は、入力信号ｘ（ｎ）を１サンプリング時間だけ遅延させた信号ｘ（ｎ−１）を出力し、乗算器Ｍ１は、信号ｘ（ｎ−１）にフィルタ係数ｗ１を乗算して出力する。なお、遅延器Ｄ２〜Ｄｋは、遅延器Ｄ１と同様であり、乗算器Ｍ２〜Ｍｋは、乗算器Ｍ１と同様である。
【００１３】
加算器３０は、乗算器Ｍ１〜Ｍｋから出力される信号を加算し、出力信号ｙ（ｎ）として出力する。このため、出力信号ｙ（ｎ）は、以下の式（１）で表される。
レベル検出部２１は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさを示す値（例えば、｜ｙ（ｎ）｜２）を算出する。
【００１４】
誤差算出部２２（算出部）は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅と、基準振幅Ａとの誤差を示す値を評価関数Ｅ（ｎ）として算出する。具体的には、誤差算出部２２は、式（２）に基づいて評価関数Ｅ（ｎ）を算出する。
なお、本実施形態では、式（２）におけるｐ，ｑのそれぞれを“２”とする。
変数出力部２３（出力部）は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅に応じたステップサイズパラメータμ（ｎ）を出力する。
【００１５】
係数更新部２４（更新部）は、評価関数Ｅ（ｎ）、ステップサイズパラメータμ（ｎ）に基づいて、フィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新する。具体的には、係数更新部２４は、評価関数Ｅ（ｎ）の値が最小となるように、例えば最急降下法のアルゴリズムに基づいてフィルタ係数Ｗを更新する。この際、係数更新部２４は、例えば式（３）に基づいて、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）を算出する。
ここで、式（３）に、ｐ＝２、ｑ＝２とした式（２）を代入すると、式（４）が得られる。
【００１６】
なお、式（４）において、ｙ＊（ｎ）は、ｙ（ｎ）の共役複素数である。式（４）から明らかなように、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量（Ｗ（ｎ＋１）−Ｗ（ｎ））は、ステップサイズパラメータμ（ｎ）が大きいほど大きくなる。また、前述のように、出力信号ｙ（ｎ）と入力信号ｘ（ｎ）との間には、式（１）の関係が成立する。したがって、仮に、ステップサイズパラメータμ（ｎ）の値が一定であったとしても、例えば、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が大きくなり、誤差を示す値（｜ｙ（ｎ）｜２−Ａ２）が大きくなると、フィルタ係数の更新量も増加する。
【００１７】
＝＝変数出力部２３の詳細＝＝
ここで、変数出力部２３の詳細について、図３を参照しつつ説明する。変数出力部２３は、検出部４０、タイマー４１、記憶部４２，４３、及び選択部４４を含んで構成される。なお、タイマー４１、記憶部４２，４３、及び選択部４４は、パラメータ出力部に相当する。
【００１８】
検出部４０は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさを示す値｜ｙ（ｎ）｜２に基づいて、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂ（＞基準振幅Ａ）より大きいか否かを検出する。
【００１９】
タイマー４１は、所定振幅Ｂより大きかった出力信号ｙ（ｎ）の振幅が小さくなり、所定振幅Ｂより小さくなったことを検出部４０が検出してから所定時間ＴＡ経過したか否かを判定する。タイマー４１は、カウント部５０、及び判定部５１を含んで構成される。
【００２０】
カウント部５０は、設定されたカウント値ＣＮＴを１サンプリング時間毎に更新（例えば、デクリメント）する。カウント部５０は、カウント値記憶部６０、選択部６１、更新部６２、加算器６３、及び遅延器６４を含んで構成される。
【００２１】
カウント値記憶部６０は、所定のカウント値Ｃ１を記憶する。選択部６１は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きいことが検出されている場合、カウント値記憶部６０に記憶されたカウント値Ｃ１を選択して加算器６３に出力する。また、選択部６１は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さいが検出されている場合、遅延器６４に格納されたカウント値ＣＮＴを加算器６３に出力する。
【００２２】
更新部６２及び加算器６３は、１サンプリング時間毎に、選択部６１から出力されるカウント値から“１”だけ減算（デクリメント）し、遅延器６４に格納する。
【００２３】
このため、カウント部５０には、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きいことが検出される度にカウント値ＣＮＴとしてカウント値Ｃ１−１（第１の所定値）が設定されることになる。
【００２４】
判定部５１は、カウント値ＣＮＴがカウント値Ｃ１−１からデクリメントされ、所定のカウント値Ｃ２（第２の所定値）となったか否かを判定する。なお、カウント値ＣＮＴが、カウント値Ｃ１−１から１ずつデクリメントされ、カウント値Ｃ２になるまでの時間は、前述の所定時間ＴＡであることとする。
【００２５】
記憶部４２，４３のそれぞれには、ステップサイズパラメータμ１，μ２が記憶されている。なお、ステップサイズパラメータμ１（第１定数）の値と、ステップサイズパラメータμ２（第２定数）の値との関係は後述する。
【００２６】
選択部４４は、カウント値ＣＮＴがカウント値Ｃ２より大きいカウント値Ｃ１より小さい場合、つまり、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が小さくなり、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過するまではステップサイズパラメータμ１を選択して出力する。また、選択部４４は、カウント値ＣＮＴがカウント値Ｃ２以下の場合、つまり、例えば出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過すると、ステップサイズパラメータμ２を選択して出力する。また、本実施形態では、カウント値ＣＮＴの初期値はカウント値Ｃ２であることとする。このため、適応フィルタ１０は起動されると、ステップサイズパラメータμ２が選択して出力される。
【００２７】
＝＝フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について（μ１＜μ２の場合）＝＝
ここで、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値がある程度大きく、かつ、ステップサイズパラメータμ１よりも大きい条件下で、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が大きくなった際のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量について説明する。
【００２８】
なお、ここでは、便宜上、ｐ＝１、ｑ＝２とした際の評価関数Ｅ（ｎ）を用いて説明する。また、ｐ＝１、ｑ＝２とした際の評価関数Ｅ（ｎ）は、式（１）、（２）の関係から明らかなように、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の２次関数となる。このため、評価関数Ｅ（ｎ）とフィルタ係数Ｗ（ｎ）との関係は、例えば、図４に示すように、下に凸の２次曲線として表される。さらに図４においては、便宜所、原点を評価関数Ｅ（ｎ）が最小となる点（最適点）としている。
【００２９】
例えば、現在のフィルタ係数Ｗ（ｎ）がＡ点で定まる係数である場合、つまり、Ａ点が正の領域に存在する場合、式（３）から明らかなように、Ａ点における評価関数Ｅ（ｎ）の傾きは正である。したがって、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量は負の値となり、フィルタ係数Ｗ（ｎ）は、最適点（原点）に向かって更新されることになる。
【００３０】
ここで、フィルタ係数Ｗ（ｎ）がＡ点で定まる係数である際に、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、前述のように、式（４）における誤差を示す値（｜ｙ（ｎ）｜−Ａ）も大きくなる。この際に、仮にステップパラメータμ（ｎ）として、値の大きいμ２（＞μ１）が用いられ続けると更新量は大きくなり、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、Ａ点から原点を越えて例えばＢ点へと移動してしまうことがある。つまり、フィルタ係数Ｗ（ｎ）は収束しにくくなる。
【００３１】
しかしながら、ここでは、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、ステップパラメータμ（ｎ）として値の小さいμ１を用いている。このため、この場合には、必要以上に更新量が大きくなることが抑制される。したがって、図４に示すように、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、例えばＡ点からＣ点へと移動することになり、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）をより安定に最適点である原点に近づけることが可能となる。
【００３２】
＝＝フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について（μ１＞μ２の場合）＝＝
つぎに、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値がある程度小さく、かつ、ステップサイズパラメータμ１よりも小さい条件下で、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が大きくなった際のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量について説明する。
【００３３】
フィルタ係数Ｗ（ｎ）が、図５のＸ点で定まる係数である際に、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、前述のように、誤差を示す値（｜ｙ（ｎ）｜−Ａ）も大きくなる。ところで、仮にステップパラメータμ（ｎ）として値の小さいμ２（＜μ１）が用いられ続けると、更新量は小さいままである。このため、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、Ｘ点から、例えばＸ点に近いＹ点までしか移動しないことがある。つまり、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の収束時間が非常に長くなってしまうことがある。
【００３４】
しかしながら、ここでは、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、ステップパラメータμ（ｎ）として値の大きいμ１を用いている。このため、この場合には、更新量を大きくすることができる。したがって、図５に示すように、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、例えばＸ点からＺ点へと移動することになり、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）をより速く最適点である原点に近づけることが可能となる。
なお、ここでは、便宜上、ｐ＝１、ｑ＝２とした際の評価関数Ｅ（ｎ）を用いて説明したが、ｐ＝２、ｑ＝２とした場合も同様である。
【００３５】
＜＜＜適応フィルタ１０の適用例について＞＞＞
図６は、図１の適応フィルタ１０を等化器として適用したＦＭラジオ受信機１００の構成を示す図である。
ＦＭラジオ受信機１００は、適応フィルタ１０、チューナ１１０、ＡＤコンバータ１１１、ＩＦフィルタ１１２、及びＦＭ復調器１１３を含んで構成される。
【００３６】
チューナ１１０は、アンテナを介して受信される放送信号から中間周波数のＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成する。
【００３７】
ＡＤコンバータ（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）１１１は、ＩＦ信号をデジタル化し、ＩＦフィルタ１１２は、ＡＤコンバータ１１１から出力される信号から所望の周波数帯域の信号（チャネル）を選択して出力する。
【００３８】
適応フィルタ１０は、ＩＦフィルタ１１１から出力される信号（以下、入力信号Ｘ（ｎ）とする）を等化して出力する。具体的には、適応フィルタ１０は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が一定となるようにフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新する。ＦＭ復調器１１３は、出力信号ｙ（ｎ）を復調してスピーカで再生する。
【００３９】
＝＝マルチパスが発生した場合の適応フィルタ１０の動作＝＝
図７を参照しつつ、マルチパスが例えば時刻ｔ０から時刻ｔ４くらい（例えば、時刻ｔ４〜ｔ５の間）まで発生した場合の適応フィルタ１０の動作について説明する。なお、図７の縦軸は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさを示す値｜ｙ（ｎ）｜であり、横軸は時間である。なお、ここでは、ステップサイズパラメータμ１の値は、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値よりも小さいこととする。
【００４０】
例えば、時刻ｔ０にマルチパスが発生すると、本来一定であるはずのＩＦ信号の振幅は変動する。このため、ＩＦ信号の振幅の変動に伴い入力信号Ｘ（ｎ）及び出力信号ｙ（ｎ）の振幅も変動する。
【００４１】
そして、時刻ｔ１に出力信号ｙ（ｎ）の振幅が、所定振幅Ｂより大きくなると、ステップサイズパラメータμ１（＜μ２）が出力される。このため、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅は大きくなった場合であっても、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量の変化は抑制される。
【００４２】
時刻ｔ２となると、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなるが、時刻ｔ２から所定時間ＴＡ経過する前の時刻ｔ３において、再び出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなる。このため、値の小さいステップサイズパラメータμ１が出力され続ける。
【００４３】
その後、マルチパスの影響が小さくなり、時刻ｔ４に出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなり、時刻ｔ４から所定時間ＴＡだけ経過した時刻ｔ５となると、値の大きいステップサイズパラメータμ２が出力される。
【００４４】
この結果、適応フィルタ１０は、マルチパスが発生している期間であっても安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新することができる。また、適応フィルタ１０は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が一定となるようにフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新するため、マルチパスの影響は抑制される。
【００４５】
＜＜適応フィルタ１５（第２の実施形態）について＞＞
図８は、本発明の第２の実施形態である適応フィルタ１５の構成を示す図である。適応フィルタ１５を、図１の適応フィルタ１０と比較すると、変数出力部２５以外の構成は同じである。
【００４６】
変数出力部２５（出力部）は、誤差を示す値を評価関数Ｅ（ｎ）の値に基づいて、出力信号ｙ（ｎ）の振幅に応じたステップサイズパラメータμ（ｎ）を出力する。変数出力部２５では、例えば、図３に示すように、変数出力部２３の検出部４０の代わりに検出部８０を用いている。なお、変数出力部２５と、変数出力部２３とを比較すると、図３において括弧で示した符号の付された検出部８０以外の構成は同じである。
【００４７】
検出部８０は、評価関数Ｅ（ｎ）の値に基づいて、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きいか否かを検出する。具体的には、検出部８０は、評価関数Ｅ（ｎ）の値が、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂとなる際の所定値Ｃより大きいか否かを検出する。
【００４８】
なお、変数出力部２５における検出部８０以外の構成は、変数出力部２３の構成と同様であるため、選択部４４は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過するまではステップサイズパラメータμ１を選択して出力する。また、選択部４４は、例えば出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過すると、ステップサイズパラメータμ２を選択して出力する。
【００４９】
＝＝適応フィルタ１５の動作＝＝
図９は、適応フィルタ１５を等化器としてＦＭラジオ受信機１００に用いた際に、適応フィルタ１５の動作を説明するための図である。ここでは、マルチパスが例えば時刻ｔ１０から時刻ｔ１２くらい（例えば、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間）まで発生していることとする。また、図９の縦軸は、評価関数Ｅ（ｎ）の値（誤差を示す値）であり、横軸は時間である。なお、ここでは、ステップサイズパラメータμ１の値は、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値よりも小さいこととする。
【００５０】
例えば、時刻ｔ１０にマルチパスが発生すると、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅は大きく変動する。そして、時刻ｔ１１に評価関数Ｅ（ｎ）の値が所定値Ｃより大きくなると、ステップサイズパラメータμ１（＜μ２）が出力される。このため、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅は大きくなった場合であっても、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量の変化は抑制される。
【００５１】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２においては、評価関数Ｅ（ｎ）の値は変動するものの、評価関数Ｅ（ｎ）の値が所定値Ｃより小さくなってから所定時間ＴＡだけ経過することがない。したがって、この間、値の小さいステップサイズパラメータμ１が出力され続ける。そして、例えばマルチパスの影響が小さくなり、評価関数Ｅ（ｎ）の値が所定値Ｃより小さくなる時刻ｔ１２から所定時間ＴＡだけ経過した時刻ｔ１３となると、値の大きいステップサイズパラメータμ２が出力される。
【００５２】
この結果、適応フィルタ１５は、マルチパスが発生している期間であっても安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新することができる。さらに、適応フィルタ１５は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が一定となるようにフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新するため、マルチパスの影響は抑制される。
【００５３】
以上、本実施形態の適応フィルタ１０，１５について説明した。適応フィルタ１０では、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅が小さく出力信号ｙ（ｎ）の振幅も小さい場合にはステップサイズパラメータμ２が出力され、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅が大きくなり、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が大きくなると、ステップサイズパラメータμ１が出力される。このため、適応フィルタ１０は、入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量を制御することができる。
【００５４】
また、例えば、ステップサイズパラメータμ１の値をステップサイズパラメータμ２の値より小さくすることにより、安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を収束させることができる。
【００５５】
また、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が低下して所定振幅Ｂより小さくなった後すぐにステップサイズパラメータμ２を出力させると、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が短時間で大きく変動する場合においてフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量が安定せず、収束しなくなることがある。本実施形態では、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡ経過した後にステップサイズパラメータμ２が出力される。このため、例えば、マルチパス等の影響により出力信号ｙ（ｎ）の振幅が短時間で大きく変動する場合であっても、安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新できる。
【００５６】
また、所定時間ＴＡは、カウント値Ｃ１，Ｃ２に基づいて定まるため、容易に所定時間ＴＡを変更することができる。
【００５７】
また、適応フィルタ１５では、誤差を示す評価関数Ｅ（ｎ）の値に基づいて、ステップサイズパラメータμ（ｎ）の値を変化させている。このような場合であっても、適切にフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量を制御することができる。
【００５８】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５９】
本実施形態では、フィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新するアルゴリズムとして、最急降下法を用いたが、マルカート法（非線形２乗最小化アルゴリズム）等他のアルゴリズムでも良い。
【００６０】
また、評価関数Ｅ（ｎ）におけるｐ、ｑの値はともに２であることとしたが、他の値（例えば、ｐ＝２、ｑ＝１）であっても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１０，１５ 適応フィルタ
２０ ＦＩＲフィルタ
２１ レベル検出部
２２ 誤差算出部
２３，２５ 変数出力部
２４ 係数更新部
３０，６３ 加算器
４０，８０ 検出部
４１ タイマー
４２，４３ 記憶部
４４，６１ 選択部
５０ カウント部
５１ 判定部
６０ カウント値記憶部
６２ 更新部
６４，Ｄ１〜Ｄｋ 遅延器
１００ ＦＭ受信装置
１１０ チューナ
１１１ ＡＤコンバータ
１１２ ＩＦフィルタ
１１３ ＦＭ復調器
Ｍ１〜Ｍｋ 乗算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
適応フィルタにおいて、フィルタ係数を最適値に収束させるまでの収束時間を短くするために、大きな値のステップサイズパラメータμが用いられることがある。しかしながら、ステップサイズパラメータμの値を必要以上に大きくすると、結果的にフィルタ係数の値は収束せず、最適値から大きくずれてしまうことがある。このため、フィルタ係数の値が収束するか否かと収束時間とのバランスを考慮して、ステップサイズパラメータμの値は決定される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６１５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）に基づいて動作する適応フィルタでは、フィルタ係数の更新量はステップサイズパラメータμだけでなく、例えば適応フィルタから出力される出力信号の振幅によっても変化する。そして、適応フィルタから出力される出力信号の振幅は、適応フィルタへの入力信号の振幅によって変化する。このため、適応フィルタへの入力信号の振幅が大きく変化する場合、適切にフィルタ係数の更新量を制御することが難しかった。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数の更新量を制御することができる適応フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る適応フィルタは、入力信号に対して設定されたフィルタ係数でフィルタ処理を施して出力信号として出力するフィルタと、前記出力信号の振幅と基準振幅との誤差を示す値を算出する算出部と、前記出力信号の振幅が所定振幅より大きい場合、第１定数を前記フィルタ係数を更新する際のパラメータとして出力し、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さい場合、第２定数を前記パラメータとして出力する出力部と、前記誤差が小さくなるように、前記誤差を示す値及び前記パラメータに応じた更新量で前記フィルタ係数を更新する更新部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数の更新量を制御することが可能な適応フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態である適応フィルタ１０の構成を示す図である。
【図２】ＦＩＲフィルタ２０の構成を示す図である。
【図３】係数出力部２３の構成を示す図である。
【図４】μ２がμ１より大きい場合のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について説明するための図である。
【図５】μ１がμ２より大きい場合のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について説明するための図である。
【図６】適応フィルタ１０を等化器として用いたＦＭラジオ受信装置１００の構成を示す図である。
【図７】マルチパスが発生した場合の適応フィルタ１０（等化器）の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態である適応フィルタ１５の構成を示す図である。
【図９】マルチパスが発生した場合の適応フィルタ１５（等化器）の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＜＜適応フィルタ１０（第１の実施形態）について＞＞
図１は、本発明の第１の実施形態である適応フィルタ１０の構成を示す図である。適応フィルタ１０は、ＣＭＡに基づいて動作し、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさが目標となる基準振幅Ａの大きさと一致するようにフィルタ係数を更新する。適応フィルタ１０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）に実現され、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ２０、レベル検出部２１、誤差算出部２２、変数出力部２３、及び係数更新部２４を含んで構成される。
【００１１】
ＦＩＲフィルタ２０は、図２に示すように、入力信号ｘ（ｎ）と、フィルタ係数Ｗ（ｎ）（Ｗ＝[ｗ１，ｗ２，・・・，ｗｋ]Ｔ）との畳み込み演算を行うフィルタであり、遅延器Ｄ１〜Ｄｋ、乗算器Ｍ１〜Ｍｋ、及び加算器３０を含んで構成される。
【００１２】
遅延器Ｄ１は、入力信号ｘ（ｎ）を１サンプリング時間だけ遅延させた信号ｘ（ｎ−１）を出力し、乗算器Ｍ１は、信号ｘ（ｎ−１）にフィルタ係数ｗ１を乗算して出力する。なお、遅延器Ｄ２〜Ｄｋは、遅延器Ｄ１と同様であり、乗算器Ｍ２〜Ｍｋは、乗算器Ｍ１と同様である。
【００１３】
加算器３０は、乗算器Ｍ１〜Ｍｋから出力される信号を加算し、出力信号ｙ（ｎ）として出力する。このため、出力信号ｙ（ｎ）は、以下の式（１）で表される。
レベル検出部２１は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさを示す値（例えば、｜ｙ（ｎ）｜２）を算出する。
【００１４】
誤差算出部２２（算出部）は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅と、基準振幅Ａとの誤差を示す値を評価関数Ｅ（ｎ）として算出する。具体的には、誤差算出部２２は、式（２）に基づいて評価関数Ｅ（ｎ）を算出する。
なお、本実施形態では、式（２）におけるｐ，ｑのそれぞれを“２”とする。
変数出力部２３（出力部）は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅に応じたステップサイズパラメータμ（ｎ）を出力する。
【００１５】
係数更新部２４（更新部）は、評価関数Ｅ（ｎ）、ステップサイズパラメータμ（ｎ）に基づいて、フィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新する。具体的には、係数更新部２４は、評価関数Ｅ（ｎ）の値が最小となるように、例えば最急降下法のアルゴリズムに基づいてフィルタ係数Ｗを更新する。この際、係数更新部２４は、例えば式（３）に基づいて、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）を算出する。
ここで、式（３）に、ｐ＝２、ｑ＝２とした式（２）を代入すると、式（４）が得られる。
【００１６】
なお、式（４）において、ｙ＊（ｎ）は、ｙ（ｎ）の共役複素数である。式（４）から明らかなように、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量（Ｗ（ｎ＋１）−Ｗ（ｎ））は、ステップサイズパラメータμ（ｎ）が大きいほど大きくなる。また、前述のように、出力信号ｙ（ｎ）と入力信号ｘ（ｎ）との間には、式（１）の関係が成立する。したがって、仮に、ステップサイズパラメータμ（ｎ）の値が一定であったとしても、例えば、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が大きくなり、誤差を示す値（｜ｙ（ｎ）｜２−Ａ２）が大きくなると、フィルタ係数の更新量も増加する。
【００１７】
＝＝変数出力部２３の詳細＝＝
ここで、変数出力部２３の詳細について、図３を参照しつつ説明する。変数出力部２３は、検出部４０、タイマー４１、記憶部４２，４３、及び選択部４４を含んで構成される。なお、タイマー４１、記憶部４２，４３、及び選択部４４は、パラメータ出力部に相当する。
【００１８】
検出部４０は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさを示す値｜ｙ（ｎ）｜２に基づいて、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂ（＞基準振幅Ａ）より大きいか否かを検出する。
【００１９】
タイマー４１は、所定振幅Ｂより大きかった出力信号ｙ（ｎ）の振幅が小さくなり、所定振幅Ｂより小さくなったことを検出部４０が検出してから所定時間ＴＡ経過したか否かを判定する。タイマー４１は、カウント部５０、及び判定部５１を含んで構成される。
【００２０】
カウント部５０は、設定されたカウント値ＣＮＴを１サンプリング時間毎に更新（例えば、デクリメント）する。カウント部５０は、カウント値記憶部６０、選択部６１、更新部６２、加算器６３、及び遅延器６４を含んで構成される。
【００２１】
カウント値記憶部６０は、所定のカウント値Ｃ１を記憶する。選択部６１は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きいことが検出されている場合、カウント値記憶部６０に記憶されたカウント値Ｃ１を選択して加算器６３に出力する。また、選択部６１は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さいが検出されている場合、遅延器６４に格納されたカウント値ＣＮＴを加算器６３に出力する。
【００２２】
更新部６２及び加算器６３は、１サンプリング時間毎に、選択部６１から出力されるカウント値から“１”だけ減算（デクリメント）し、遅延器６４に格納する。
【００２３】
このため、カウント部５０には、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きいことが検出される度にカウント値ＣＮＴとしてカウント値Ｃ１−１（第１の所定値）が設定されることになる。
【００２４】
判定部５１は、カウント値ＣＮＴがカウント値Ｃ１−１からデクリメントされ、所定のカウント値Ｃ２（第２の所定値）となったか否かを判定する。なお、カウント値ＣＮＴが、カウント値Ｃ１−１から１ずつデクリメントされ、カウント値Ｃ２になるまでの時間は、前述の所定時間ＴＡであることとする。
【００２５】
記憶部４２，４３のそれぞれには、ステップサイズパラメータμ１，μ２が記憶されている。なお、ステップサイズパラメータμ１（第１定数）の値と、ステップサイズパラメータμ２（第２定数）の値との関係は後述する。
【００２６】
選択部４４は、カウント値ＣＮＴがカウント値Ｃ２より大きいカウント値Ｃ１より小さい場合、つまり、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が小さくなり、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過するまではステップサイズパラメータμ１を選択して出力する。また、選択部４４は、カウント値ＣＮＴがカウント値Ｃ２以下の場合、つまり、例えば出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過すると、ステップサイズパラメータμ２を選択して出力する。また、本実施形態では、カウント値ＣＮＴの初期値はカウント値Ｃ２であることとする。このため、適応フィルタ１０は起動されると、ステップサイズパラメータμ２が選択して出力される。
【００２７】
＝＝フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について（μ１＜μ２の場合）＝＝
ここで、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値がある程度大きく、かつ、ステップサイズパラメータμ１よりも大きい条件下で、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が大きくなった際のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量について説明する。
【００２８】
なお、ここでは、便宜上、ｐ＝１、ｑ＝２とした際の評価関数Ｅ（ｎ）を用いて説明する。また、ｐ＝１、ｑ＝２とした際の評価関数Ｅ（ｎ）は、式（１）、（２）の関係から明らかなように、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の２次関数となる。このため、評価関数Ｅ（ｎ）とフィルタ係数Ｗ（ｎ）との関係は、例えば、図４に示すように、下に凸の２次曲線として表される。さらに図４においては、便宜所、原点を評価関数Ｅ（ｎ）が最小となる点（最適点）としている。
【００２９】
例えば、現在のフィルタ係数Ｗ（ｎ）がＡ点で定まる係数である場合、つまり、Ａ点が正の領域に存在する場合、式（３）から明らかなように、Ａ点における評価関数Ｅ（ｎ）の傾きは正である。したがって、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量は負の値となり、フィルタ係数Ｗ（ｎ）は、最適点（原点）に向かって更新されることになる。
【００３０】
ここで、フィルタ係数Ｗ（ｎ）がＡ点で定まる係数である際に、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、前述のように、式（４）における誤差を示す値（｜ｙ（ｎ）｜−Ａ）も大きくなる。この際に、仮にステップパラメータμ（ｎ）として、値の大きいμ２（＞μ１）が用いられ続けると更新量は大きくなり、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、Ａ点から原点を越えて例えばＢ点へと移動してしまうことがある。つまり、フィルタ係数Ｗ（ｎ）は収束しにくくなる。
【００３１】
しかしながら、ここでは、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、ステップパラメータμ（ｎ）として値の小さいμ１を用いている。このため、この場合には、必要以上に更新量が大きくなることが抑制される。したがって、図４に示すように、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、例えばＡ点からＣ点へと移動することになり、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）をより安定に最適点である原点に近づけることが可能となる。
【００３２】
＝＝フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新について（μ１＞μ２の場合）＝＝
つぎに、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値がある程度小さく、かつ、ステップサイズパラメータμ１よりも小さい条件下で、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が大きくなった際のフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量について説明する。
【００３３】
フィルタ係数Ｗ（ｎ）が、図５のＸ点で定まる係数である際に、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、前述のように、誤差を示す値（｜ｙ（ｎ）｜−Ａ）も大きくなる。ところで、仮にステップパラメータμ（ｎ）として値の小さいμ２（＜μ１）が用いられ続けると、更新量は小さいままである。このため、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、Ｘ点から、例えばＸ点に近いＹ点までしか移動しないことがある。つまり、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の収束時間が非常に長くなってしまうことがある。
【００３４】
しかしながら、ここでは、入力信号ｘ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなると、ステップパラメータμ（ｎ）として値の大きいμ１を用いている。このため、この場合には、更新量を大きくすることができる。したがって、図５に示すように、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）は、例えばＸ点からＺ点へと移動することになり、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）をより速く最適点である原点に近づけることが可能となる。
なお、ここでは、便宜上、ｐ＝１、ｑ＝２とした際の評価関数Ｅ（ｎ）を用いて説明したが、ｐ＝２、ｑ＝２とした場合も同様である。
【００３５】
＜＜＜適応フィルタ１０の適用例について＞＞＞
図６は、図１の適応フィルタ１０を等化器として適用したＦＭラジオ受信機１００の構成を示す図である。
ＦＭラジオ受信機１００は、適応フィルタ１０、チューナ１１０、ＡＤコンバータ１１１、ＩＦフィルタ１１２、及びＦＭ復調器１１３を含んで構成される。
【００３６】
チューナ１１０は、アンテナを介して受信される放送信号から中間周波数のＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成する。
【００３７】
ＡＤコンバータ（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）１１１は、ＩＦ信号をデジタル化し、ＩＦフィルタ１１２は、ＡＤコンバータ１１１から出力される信号から所望の周波数帯域の信号（チャネル）を選択して出力する。
【００３８】
適応フィルタ１０は、ＩＦフィルタ１１１から出力される信号（以下、入力信号Ｘ（ｎ）とする）を等化して出力する。具体的には、適応フィルタ１０は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が一定となるようにフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新する。ＦＭ復調器１１３は、出力信号ｙ（ｎ）を復調してスピーカで再生する。
【００３９】
＝＝マルチパスが発生した場合の適応フィルタ１０の動作＝＝
図７を参照しつつ、マルチパスが例えば時刻ｔ０から時刻ｔ４くらい（例えば、時刻ｔ４〜ｔ５の間）まで発生した場合の適応フィルタ１０の動作について説明する。なお、図７の縦軸は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅の大きさを示す値｜ｙ（ｎ）｜であり、横軸は時間である。なお、ここでは、ステップサイズパラメータμ１の値は、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値よりも小さいこととする。
【００４０】
例えば、時刻ｔ０にマルチパスが発生すると、本来一定であるはずのＩＦ信号の振幅は変動する。このため、ＩＦ信号の振幅の変動に伴い入力信号Ｘ（ｎ）及び出力信号ｙ（ｎ）の振幅も変動する。
【００４１】
そして、時刻ｔ１に出力信号ｙ（ｎ）の振幅が、所定振幅Ｂより大きくなると、ステップサイズパラメータμ１（＜μ２）が出力される。このため、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅は大きくなった場合であっても、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量の変化は抑制される。
【００４２】
時刻ｔ２となると、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなるが、時刻ｔ２から所定時間ＴＡ経過する前の時刻ｔ３において、再び出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きくなる。このため、値の小さいステップサイズパラメータμ１が出力され続ける。
【００４３】
その後、マルチパスの影響が小さくなり、時刻ｔ４に出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなり、時刻ｔ４から所定時間ＴＡだけ経過した時刻ｔ５となると、値の大きいステップサイズパラメータμ２が出力される。
【００４４】
この結果、適応フィルタ１０は、マルチパスが発生している期間であっても安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新することができる。また、適応フィルタ１０は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が一定となるようにフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新するため、マルチパスの影響は抑制される。
【００４５】
＜＜適応フィルタ１５（第２の実施形態）について＞＞
図８は、本発明の第２の実施形態である適応フィルタ１５の構成を示す図である。適応フィルタ１５を、図１の適応フィルタ１０と比較すると、変数出力部２５以外の構成は同じである。
【００４６】
変数出力部２５（出力部）は、誤差を示す値を評価関数Ｅ（ｎ）の値に基づいて、出力信号ｙ（ｎ）の振幅に応じたステップサイズパラメータμ（ｎ）を出力する。変数出力部２５では、例えば、図３に示すように、変数出力部２３の検出部４０の代わりに検出部８０を用いている。なお、変数出力部２５と、変数出力部２３とを比較すると、図３において括弧で示した符号の付された検出部８０以外の構成は同じである。
【００４７】
検出部８０は、評価関数Ｅ（ｎ）の値に基づいて、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより大きいか否かを検出する。具体的には、検出部８０は、評価関数Ｅ（ｎ）の値が、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂとなる際の所定値Ｃより大きいか否かを検出する。
【００４８】
なお、変数出力部２５における検出部８０以外の構成は、変数出力部２３の構成と同様であるため、選択部４４は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過するまではステップサイズパラメータμ１を選択して出力する。また、選択部４４は、例えば出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡが経過すると、ステップサイズパラメータμ２を選択して出力する。
【００４９】
＝＝適応フィルタ１５の動作＝＝
図９は、適応フィルタ１５を等化器としてＦＭラジオ受信機１００に用いた際に、適応フィルタ１５の動作を説明するための図である。ここでは、マルチパスが例えば時刻ｔ１０から時刻ｔ１２くらい（例えば、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間）まで発生していることとする。また、図９の縦軸は、評価関数Ｅ（ｎ）の値（誤差を示す値）であり、横軸は時間である。なお、ここでは、ステップサイズパラメータμ１の値は、通常用いられるステップサイズパラメータμ２の値よりも小さいこととする。
【００５０】
例えば、時刻ｔ１０にマルチパスが発生すると、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅は大きく変動する。そして、時刻ｔ１１に評価関数Ｅ（ｎ）の値が所定値Ｃより大きくなると、ステップサイズパラメータμ１（＜μ２）が出力される。このため、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅は大きくなった場合であっても、フィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量の変化は抑制される。
【００５１】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２においては、評価関数Ｅ（ｎ）の値は変動するものの、評価関数Ｅ（ｎ）の値が所定値Ｃより小さくなってから所定時間ＴＡだけ経過することがない。したがって、この間、値の小さいステップサイズパラメータμ１が出力され続ける。そして、例えばマルチパスの影響が小さくなり、評価関数Ｅ（ｎ）の値が所定値Ｃより小さくなる時刻ｔ１２から所定時間ＴＡだけ経過した時刻ｔ１３となると、値の大きいステップサイズパラメータμ２が出力される。
【００５２】
この結果、適応フィルタ１５は、マルチパスが発生している期間であっても安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新することができる。さらに、適応フィルタ１５は、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が一定となるようにフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新するため、マルチパスの影響は抑制される。
【００５３】
以上、本実施形態の適応フィルタ１０，１５について説明した。適応フィルタ１０では、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅が小さく出力信号ｙ（ｎ）の振幅も小さい場合にはステップサイズパラメータμ２が出力され、入力信号Ｘ（ｎ）の振幅が大きくなり、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が大きくなると、ステップサイズパラメータμ１が出力される。このため、適応フィルタ１０は、入力信号の振幅が大きく変化する場合であっても、適切にフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量を制御することができる。
【００５４】
また、例えば、ステップサイズパラメータμ１の値をステップサイズパラメータμ２の値より小さくすることにより、安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を収束させることができる。
【００５５】
また、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が低下して所定振幅Ｂより小さくなった後すぐにステップサイズパラメータμ２を出力させると、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が短時間で大きく変動する場合においてフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量が安定せず、収束しなくなることがある。本実施形態では、出力信号ｙ（ｎ）の振幅が所定振幅Ｂより小さくなってから所定時間ＴＡ経過した後にステップサイズパラメータμ２が出力される。このため、例えば、マルチパス等の影響により出力信号ｙ（ｎ）の振幅が短時間で大きく変動する場合であっても、安定にフィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新できる。
【００５６】
また、所定時間ＴＡは、カウント値Ｃ１，Ｃ２に基づいて定まるため、容易に所定時間ＴＡを変更することができる。
【００５７】
また、適応フィルタ１５では、誤差を示す評価関数Ｅ（ｎ）の値に基づいて、ステップサイズパラメータμ（ｎ）の値を変化させている。このような場合であっても、適切にフィルタ係数Ｗ（ｎ）の更新量を制御することができる。
【００５８】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５９】
本実施形態では、フィルタ係数Ｗ（ｎ）を更新するアルゴリズムとして、最急降下法を用いたが、マルカート法（非線形２乗最小化アルゴリズム）等他のアルゴリズムでも良い。
【００６０】
また、評価関数Ｅ（ｎ）におけるｐ、ｑの値はともに２であることとしたが、他の値（例えば、ｐ＝２、ｑ＝１）であっても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１０，１５ 適応フィルタ
２０ ＦＩＲフィルタ
２１ レベル検出部
２２ 誤差算出部
２３，２５ 変数出力部
２４ 係数更新部
３０，６３ 加算器
４０，８０ 検出部
４１ タイマー
４２，４３ 記憶部
４４，６１ 選択部
５０ カウント部
５１ 判定部
６０ カウント値記憶部
６２ 更新部
６４，Ｄ１〜Ｄｋ 遅延器
１００ ＦＭ受信装置
１１０ チューナ
１１１ ＡＤコンバータ
１１２ ＩＦフィルタ
１１３ ＦＭ復調器
Ｍ１〜Ｍｋ 乗算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対して設定されたフィルタ係数でフィルタ処理を施して出力信号として出力するフィルタと、
前記出力信号の振幅と基準振幅との誤差を示す値を算出する算出部と、
前記出力信号の振幅が所定振幅より大きい場合、第１定数を前記フィルタ係数を更新する際のパラメータとして出力し、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さい場合、第２定数を前記パラメータとして出力する出力部と、
前記誤差が小さくなるように、前記誤差を示す値及び前記パラメータに応じた更新量で前記フィルタ係数を更新する更新部と、
を備えることを特徴とする適応フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の適応フィルタであって、
前記第１定数の値は、前記第２定数の値より小さいこと、
を特徴とする適応フィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の適応フィルタであって、
前記出力部は、
前記出力信号の振幅及び前記所定振幅の大小を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さくなってから所定時間が経過するまでは前記第１定数を前記パラメータとして出力し、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さくなってから前記所定時間が経過すると前記第２定数を前記パラメータとして出力するパラメータ出力部と、
を含むことを特徴とする適応フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の適応フィルタであって、
前記パラメータ出力部は、
前記第１及び第２定数を記憶する記憶部と、
所定の時間間隔でカウント値を更新するとともに、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より大きいことを示す検出結果が前記検出部より出力される度に、前記カウント値として第１の所定値が設定されるカウント部と、
前記カウント部の前記カウント値が前記第１の所定値となってから第２の所定値となるまでの前記所定時間は前記第１定数を選択して出力し、前記カウント部の前記カウント値が前記第２の所定値となると前記第２定数を選択して出力する選択部と、
を含むことを特徴とする適応フィルタ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の適応フィルタであって、
前記出力部は、
前記誤差を示す値と、前記出力信号の振幅が所定振幅となる際の所定値との大小を検出する検出部と、
前記検出部が前記誤差を示す値が前記所定値より大きいことを検出すると、前記第１定数を前記パラメータとして出力し、前記検出部が前記誤差を示す値が前記所定値より小さいことを検出すると、前記第２定数を前記パラメータとして出力するパラメータ出力部と、
を特徴とする適応フィルタ。
【請求項１】
入力信号に対して設定されたフィルタ係数でフィルタ処理を施して出力信号として出力するフィルタと、
前記出力信号の振幅と基準振幅との誤差を示す値を算出する算出部と、
前記出力信号の振幅が所定振幅より大きい場合、第１定数を前記フィルタ係数を更新する際のパラメータとして出力し、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さい場合、第２定数を前記パラメータとして出力する出力部と、
前記誤差が小さくなるように、前記誤差を示す値及び前記パラメータに応じた更新量で前記フィルタ係数を更新する更新部と、
を備えることを特徴とする適応フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の適応フィルタであって、
前記第１定数の値は、前記第２定数の値より小さいこと、
を特徴とする適応フィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の適応フィルタであって、
前記出力部は、
前記出力信号の振幅及び前記所定振幅の大小を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さくなってから所定時間が経過するまでは前記第１定数を前記パラメータとして出力し、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より小さくなってから前記所定時間が経過すると前記第２定数を前記パラメータとして出力するパラメータ出力部と、
を含むことを特徴とする適応フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の適応フィルタであって、
前記パラメータ出力部は、
前記第１及び第２定数を記憶する記憶部と、
所定の時間間隔でカウント値を更新するとともに、前記出力信号の振幅が前記所定振幅より大きいことを示す検出結果が前記検出部より出力される度に、前記カウント値として第１の所定値が設定されるカウント部と、
前記カウント部の前記カウント値が前記第１の所定値となってから第２の所定値となるまでの前記所定時間は前記第１定数を選択して出力し、前記カウント部の前記カウント値が前記第２の所定値となると前記第２定数を選択して出力する選択部と、
を含むことを特徴とする適応フィルタ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の適応フィルタであって、
前記出力部は、
前記誤差を示す値と、前記出力信号の振幅が所定振幅となる際の所定値との大小を検出する検出部と、
前記検出部が前記誤差を示す値が前記所定値より大きいことを検出すると、前記第１定数を前記パラメータとして出力し、前記検出部が前記誤差を示す値が前記所定値より小さいことを検出すると、前記第２定数を前記パラメータとして出力するパラメータ出力部と、
を特徴とする適応フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１６８９５（Ｐ２０１３−１６８９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６３０２（Ｐ２０１１−１４６３０２）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
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