发明名称 供适应干扰取消之系统及方法
摘要 一种减少从阵列感测器接收到信号之干扰之适应性系统及方法。使用适应性的滤波器来产生很接近于收到的干扰信号之取消信号。此适应性滤波器之权值转换到频率领域且在一个选择的频率范围内将频率表示值加以一上限以避免窄频带信号的信号流失。去色彩化的滤波器使用来使取消信号具有平的频谱。正规量化的功率差则使用来限制适应性滤波器在消除一些方向性的干扰状况下的操作。
申请公布号 TW339484 申请公布日期 1998.09.01
申请号 TW086109042 申请日期 1997.06.27
申请人 拉玛信号工程有限公司 发明人 约塞夫玛沙
分类号 H04B15/00 主分类号 H04B15/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 2512451.一种适应性的系统处理数位的输入资料,资料的信号包括来自相对于阵列感测器信号源轴上的信号以及来自于不在信号源轴上的干扰源信号,产生的数位输出资料是相对于信号源信号的已将干扰信号降低的信号源信号,此系统包含有:一个主要通道矩阵单元可从数位的输入资料产生一个主要的通道,此主要通道表示在信号源方向接收到的信号,包含信号源的信号及干扰信号的分量;一个参考通道矩阵单元可从数位的输入资料产生至少一个的参考通道,每个参考通道表示从信号源方向之外所接收到的信号;至少一个的适应滤波器其具有适应滤波器的权値,连接到从参考通道矩阵单元来的接收信号,可产生一个接收主要通道的干扰源信号分量之消除信号;一个相差单元连接到从主要通道矩阵单元来的接收信号及该至少一个的适应滤波器,可产生将主要通道减去消除信号的数位输出资料;该至少一个的适应滤波器亦被连接以接收数位的输出资料并包含有权値的更新装置,可找出该至少一个的适应滤波器的新的滤波器权値以便让主要通道与消除信号间的差为最小化;及一个权値限制的装置以便将滤波器的权値超过预定门限値的部份加以截去,此是当每个新的滤波器权値超过对应的门限値时的状况。2.根据申请专利范围第1项之系统,进一步包含有至少一个以上的解色彩滤波器,可将该至少一个的参考通道滤波以使其在一个预定的频率范围内实质上有平的频谱强度。3.根据申请专利范围第1项之系统,进一步包含有遮蔽的装置,其连接到从主要通道矩阵单元及参考通道矩阵单元所接收到的信号,可估测主要通道的功率及该至少一个的参考通道的功率,并在主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的功率差为正时产生一个遮蔽信号给该权値更新的装置。4.根据申请专利范围第1项之系统,其中的感测器是麦克风。5.一种适应性的系统处理数位的输入资料,资料的信号包括来自相对于阵列感测器信号源轴上的信号以及来自于不在信号源轴上的干扰源信号,可产生的数位输出资料是相对于信号源的已将干扰信号降低的信号源信号,此系统包含有:一个主要通道矩阵单元可从数位的输入资料产生一个主要的通道,此主要通道表示在信号源方向接收到的信号,包含信号源的信号及干扰信号的分量;一个参考通道矩阵单元可从数位的输入资料产生至少一个的参考通道,每个参考通道表示从信号源方向之外所接收到的信号;至少一个的适应滤波器其具有适应滤波器的权値,连接到从参考通道矩阵单元来的接收信号,可产生一个接收主要通道的干扰信号分量之消除信号;一个相差单元连接到从主要通道矩阵单元来的接收信号及该至少一个的适应滤波器,可产生将主要通道减去消除信号的数位输出资料;该至少一个的适应滤波器亦被连接以接收数位的输出资料并包含有权値的更新装置,可找出该至少一个的适应滤波器的新的滤波器权値以便让主要通道与消除信号间的差为最小化;及权値限制的装置可将新的滤波器权値转换成频率的表示値,将超过预定门限値的频率表示値截去再将它们转换回适应滤波器的权値。6.根据申请专利范围第5项之系统,进一步包含有至少一个的解色彩滤波器,可将该至少一个的参考通道滤波而让其频谱强度在一个预定的频率范围内实质上是平的。7.根据申请专利范围第5项之系统,进一步包含有遮蔽的装置,连接到从主要通道矩阵单元来及参考通道矩阵单元来的接收信号,估测主要通道的功率及至少一个的该参考通道的功率,并在主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的功率差为正値时产生一个遮蔽信号给该权値更新的装置。8.根据申请专利范围第5项之系统,其中的感测器是麦克风。9.一种适应性之系统,接收来自相对于系统的信号源方向轴上的信号源信号以及来自不在信号源方向轴上的干扰源干扰信号,产生一个相对于信号源信号之减低干扰的输出信号,包含有:一个空间分布的感测器阵列,每个感测器接收信号源及干扰的信号;一个连接到从感测器阵列来的接收信号的取样单元,将此信号转换成数位的形式;一个主要通道矩阵单元连接到来自感测器阵列的信号,产生接收自信号源方向的主要通道信号,主要通道含有信号源的分量及干扰信号的分量;一个参考通道矩阵单元连接到来自取样单元的接收信号,产生至少一个的参考通道,每个参考通道表示接收于非信号源方向的接收信号;至少一个具适应滤波器权値的适应滤波器,连接到来自于参考通道矩阵单元的接收信号,可产生一个接近主要通道的干扰信号分量的消除信号;一个相差的单元连接到来自于主要通道矩阵单元及该至少一个的适应滤波器,可将主要通道减去消除信号以产生数位的输出资料;一个输出的数位对类比的转换器以转换该数位输出资料成为类比的形式;该至少一个的适应滤波器亦被连接而接收相差单元的数位输出信号并包含有权値的更新装置,可找到该至少一个适应滤波器的新的滤波器权値,可让主要通道与消除信号间的差为最小化;及权値限制的装置以便在当每个新的滤波器权値超过对应的门限値时,将该新的滤波器权値截去超过预定门限値的部份。10.根据申请专利范围第9项之系统,进一步包含有至少一个的解色彩滤波器,可滤波该至少一个的参考通道以便其频谱强度在一个预定的频率范围实质上是平的。11.根据申请专利范围第9项之系统,进一步包含有一个遮蔽装置,连接到来自主要通道矩阵单元及参考通道矩阵单元的接收信号,可估测主要通道的功率及该至少一个参考通道的功率,并在当主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化功率差为正値时产生一个遮蔽信号给该权値的更新装置。12.根据申请专利范围第9项之系统,进一步包含有延迟的装置可延迟主要通道让主要通道可与消除信号在相差单元将主要通道减去消除信号之前维持同步。13.根据申请专利范围第9项之系统,其中的感测器是麦克风。14.根据申请专利范围第13项之系统,其中的麦克风是全方向性的麦克风。15.根据申请专利范围第13项之系统,其中的麦克风是单方向性的麦克风。16.根据申请专利范围第9项之系统,其中的主要通道矩阵单元包含有波束合成装置可将来自取样单元的信号做空域的滤波而使其在信号源方向有最高的灵敏度。17.根据申请专利范围第9项之系统,其中的参考通道矩阵单元包含有波束合成装置可将来自取样单元的信号做空域的滤波而使其在信号源方向有最低的灵敏度。18.根据申请专利范围第9项之系统,其中该至少一个的适应滤波器包含一个有限脉冲响应的滤波器可产生消除信号。19.根据申请专利范围第9项之系统,其中该至少一个的适应滤波器包含一个无限脉冲响应的滤波器可产生消除信号。20.根据申请专利范围第9项之系统,其中的权値更新装置使用最小的均方的原则让主要通道与消除信号间差的均方値为最小。21.一种适应性之系统,接收来自相对于系统的信号源方向轴上的信号源信号以及来自不在信号源方向轴上的干扰源干扰信号,产生一个相对于信号源信号之减低干扰的输出信号,包含有:一个空间分布的感测器阵列,每个感测器接收信号源及干扰的信号;一个连接到从感测器阵列来的接收信号的取样单元,将此信号转换成数位的形式;一个主要通道矩阵单元连接到来自感测器阵列的信号,产生接收自信号源方向的主要通道信号,主要通道含有信号源的分量及干扰信号的分量;一个参考通道矩阵单元连接到来自取样单元的接收信号,产生至少一个的参考通道,每个参考通道表示接收于非信号源方向的接收信号;至少一个具适应滤波器权値的适应滤波器,连接到来自于参考通道矩阵单元的接收信号,可产生一个接近主要通道的干扰信号分量的消除信号;一个相差的单元连接到来自于主要通道矩阵单元及该至少一个的适应滤波器,可将主要通道减去消除信号以产生数位的输出资料;一个输出的数位对类比的转换器以转换该数位输出资料成为类比的形式;该至少一个的适应滤波器亦被连接而接收相差单元的数位输出信号并包含有权値的更新装置,可找到该至少一个适应滤波器的新的滤波器权値,可让主要通道与消除信号间的差为最小化;及权値限制装置以下面方式限制适应滤波器的操作:将新的滤波器权値转换成频率的表示値,再把超过预定门限値的频率表示値截去,最后再将它们转换回适应滤波器的权値。22.根据申请专利范围第21项之系统,其中权値限制的装置包含有:一个快速富利叶转换单元以产生新滤波器权値的频率表示値;一组频率束,每个频率束储存指定给每个频率束的频带的频率表示値;一组截断的装置,每个都连接到对应的频率束,对每个频率束的频率表示値若超过门限値,就将储存于每个频率束的超过的频率表示値部份截去;及一个反向的快速富利叶转换单元,连接到上述的一组截断装置,可将来自截断装置组的値转换回适应滤波器的权値。23.根据申请专利范围第21项之系统,进一步包含至少一个的解色彩滤波器,将该至少一个的参考通道滤波以便让频谱的强度在一个预定的频率范围内是平的。24.根据申请专利范围第21项之系统,进一步包含有遮蔽的装置,连接到来自于主要通道单元与参考通道单元的接收信号,估测主要通道的功率及该至少一个参考通道的功率,并在当主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的功率差为正値时产生一个遮蔽信号给该权値更新的装置。25.根据申请专利范围第21项之系统,其中的感测器是麦克风。26.根据申请专利范围第21项之系统,其中主要通道矩阵单元包含波束合成装置可将来自取样单元的信号做空域的滤波,而在信号源方向表现最强的灵敏度。27.根据申请专利范围第21项之系统,其中参考通道矩阵单元包含波束合成装置可将来自取样单元的信号做空域的滤波,而在信号源方向表现最低的灵敏度。28.根据申请专利范围第21项之系统,其中权値更新的装置使用最小均方的原则使主要通道与消除信号间差的均方値为最小。29.一种处理数位输入资料之方法,资料的信号包括来自相对于阵列感测器信号源轴上的信号以及来自于不在信号源轴上的干扰信号,产生的数位输出资料是相对于信号源信号的已将干扰信号降低的信号源信号,此方法包含的步骤为:从数位的输入资料产生一个主要通道,此主要通道表示在信号源方向接收到的信号,含有信号源的信号及干扰信号的分量;从数位的输入资料产生至少一个的参考通道,每个参考通道表示自信号源方向之外所接收到的信号;使用滤波器权値将至少一个的参考通道滤波,以产生一个接近主要通道的干扰源分量之消除信号;将主要通道减去消除信号产生数位的输出资料;推导新的滤波器权値以便让主要通道与消除信号间的差为最小;及将每个超过相对应门限値的新的滤波器权値部份截去,使滤波器权値限制于预定的门限値。30.根据申请专利范围第29项之方法,进一步包含有将该至少一个的参考通道滤波的步骤,以便得到一个实质上平的频谱。31.根据申请专利范围第29项之方法,进一步包含有遮蔽消除信号产生的步骤,其是在当主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的功率差値为正时。32.一种处理数位输入资料之方法,资料的信号包括来自相对于阵列感测器信号源轴上的信号以及来自于不在信号源轴上的干扰信号,产生的数位输出资料是相对于信号源信号的已将干扰信号降低的信号源信号,此方法包含的步骤为:从数位的输入资料产生一个主要通道,此主要通道表示在信号源方向接收到的信号,含有信号源的信号及干扰信号的分量;从数位的输入资料产生至少一个的参考通道,每个参考通道表示自信号源方向之外所接收到的信号;使用滤波器权値将至少一个的参考通道滤波,以产生一个接近主要通道的干扰源分量之消除信号;将主要通道减去消除信号产生数位的输出资料;推导新的滤波器权値以便让主要通道与消除信号间的差为最小;及限制新的滤波器权値,其步骤是将新的滤波器权値转换成频率的表示値,将超过预定门限値的部份截去,将它们转换回滤波器的权値。33.根据申请专利范围第32项之方法,其中限制新的滤波器权値的方法为:产生新的滤波器权値的频率表示値;将频率的表示値分成一组频率小束;将对应每个频率小束的超过预定门限値部份的频率表示値截去;及将频率表示値转换回滤波器权値。34.根据申请专利范围第33项之方法,其中产生频率表示値是使用快速富利叶转换,转换回去的方法是使用反向快速富利叶转换。35.根据申请专利范围第32项之方法,进一步包含有将该至少一个的参考通道做滤波的步骤,以便让其有实质上平的频谱。36.根据申请专利范围第32项之方法,进一步包含有遮蔽消除信号产生的步骤,其是在当主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的功率差値为正时。37.一种方法接收来自信号源的信号及来自干扰源的信号而可产生相较于信号源信号降低干扰信号的输出信号,此方法的步骤为:接收来自空间分布感测器阵列的类比信号;取样此类比信号并将其转换成数位的形式;产生接收自信号源方向的一个主要通道信号,此主要通道有一个信号源信号分量及一个干扰信号分量;产生至少一个的干扰通道,每个干扰通道表示接收自不是信号源方向之其它方向的信号;使用滤波器权値将该至少一个的参考通道滤波以产生接近主要通道中干扰信号的消除信号;将主要通道减去消除信号而产生数位的输出信号;将数位的输出信号转换成类比的形式;推导新的滤波器权値以让主要通道与消除信号间的差为最小化;及将每个新的滤波器权値超过相对应门限値的部份截去使其値不会超过预定的门限値。38.根据申请专利范围第37项之方法,进一步包含有将该至少一个的参考通道滤波的步骤,以使其实质上有平的频谱。39.根据申请专利范围第37项之方法,进一步包含有遮蔽消除信号产生的步骤,其是在当主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的差値为正时。40.一种方法接收来自信号源的信号及来自干扰源的信号而可产生相较于信号源信号降低干扰信号的输出信号,此方法的步骤为:接收来自空间分布感测器阵列的类比信号;取样此类比信号并将其转换成数位的形式;产生接收自信号源方向的一个主要通道信号,此主要通道有一个信号源信号分量及一个干扰信号分量;产生至少一个的干扰通道,每个干扰通道表示接收自不是信号源方向之其它方向的信号;使用滤波器权値将该至少一个的参考通道滤波以产生接近主要通道中干扰信号的消除信号;将主要通道减去消除信号而产生数位的输出信号;将数位的输出信号转换成类比的形式;推导新的滤波器权値以让主要通道与消除信号间的差为最小化;及限制新的滤波器权値,其方法是将新的滤波器权値转换成频率的表示値,将频率表示値超过预定门限値的部份截去,再将其转换回滤波器的权値。41.根据申请专利范围第40项的方法,其中限制新滤波器权値的方法包含:产生新滤波器权値的频率表示値;将频率的表示値分成一组频率小束;将对应每个频率小束的超过预定门限値部份的频率表示値截去;及将频率表示値转换回滤波器权値。42.根据申请专利范围第41项之方法,其中产生频率表示値是使用快速富利叶转换,转换回去的方法是使用反向快速富利叶转换。43.根据申请专利范围第40项之方法,进一步包含有将该至少一个的参考通道做滤波的步骤,以便其实质上有平的频谱。44.根据申请专利范围第40项之方法,进一步包含有遮蔽消除信号产生的步骤,其是在当主要通道与该至少一个的参考通道间的正规量化的功率差値为正时。图式简单说明: 第一图是整个系统的方块图;第二图是取样单元的方块图;第三图是取样单元的另一个实例;第四图是使用在主要通道矩阵及参考矩阵单元的节段延迟线的功能图说明;第五图是一个主要通道矩阵单元的功能图说明;第六图是一个参考通道矩阵单元的功能图说明;第七图是一个解色彩滤波器的功能图说明;第八图是一个根据方向性干扰的一个遮蔽单元功能说明;第九图是一个频率选择性限制适应滤波器的功能图说明;第十图是一个频率选择性及权値限制单元的方块图;第十一图是描述可使用来执行本发明的一个程式操作流程图说明。
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