專(zhuān)利名稱(chēng)：校準(zhǔn)從傳感器陣列提供的信道信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)從具有不同操作特性的傳感器陣列(例如麥克風(fēng)和天線(xiàn))提供的多信道信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用傳感器陣列是眾所周知的，例如麥克風(fēng)和天線(xiàn)，以預(yù)定的間隔平均地分隔、并且定向于特定的方向以便通過(guò)沿目標(biāo)信號(hào)到達(dá)的方向形成波束來(lái)消除干擾信號(hào)。當(dāng)麥克風(fēng)被用作陣列傳感器時(shí)，Griffiths-Jim波束形成器是一種基本技術(shù)，并且被稱(chēng)作廣義(generalized)旁瓣抵消器。在文獻(xiàn)“Microphone Arrays”，Springer，2001，87-109頁(yè)所描述的Griffiths-Jim波束形成器中，在固定的波束形成器中組合來(lái)自麥克風(fēng)陣列的信號(hào)，以便增強(qiáng)期望信號(hào)并衰減干擾信號(hào)。通過(guò)固定波束形成器線(xiàn)性地對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行求和而形成陣列波束。如果所有的麥克風(fēng)具有相同的操作特性，則求和產(chǎn)生了M倍于每一個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)大小的輸出(其中M是麥克風(fēng)的數(shù)目)。因此，能夠積極地(constructively)組合垂直到達(dá)陣列表面的信號(hào)(也就是側(cè)向(broadside信號(hào)))。由于到達(dá)其他方向的信號(hào)與broadside信號(hào)具有時(shí)(相)差，他們以有害的方式彼此干擾。因此，如果垂直到達(dá)陣列表面的信號(hào)是目標(biāo)信號(hào)，則目標(biāo)信號(hào)被增強(qiáng)，并且麥克風(fēng)陣列沿垂直于其表面的方向產(chǎn)生方向性。
麥克風(fēng)信號(hào)也可以被施加到分塊矩陣(blocking matrix)，在所述矩陣中，組合這些信號(hào)以獲得多個(gè)干擾參考值。將增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)延遲與由分塊矩陣執(zhí)行矩陣計(jì)算所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。在多信道抵消器中組合中已延遲的波束形成器輸出和干擾參考值。在多信道抵消器中，干擾參考值被用作從增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)中減去的干擾量復(fù)制品，以便產(chǎn)生增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)。
然而，如果由于其可變性導(dǎo)致麥克風(fēng)的操作特性彼此不同，則麥克風(fēng)信號(hào)以有害的方式部分地彼此影響。這導(dǎo)致陣列在其表面的法線(xiàn)方向產(chǎn)生退化的方向性。類(lèi)似的問(wèn)題也發(fā)生在分塊矩陣中。在這種情況下，由目標(biāo)信號(hào)得到分塊矩陣輸出的泄漏路徑。這導(dǎo)致多信道抵消器對(duì)目標(biāo)信號(hào)執(zhí)行部分地抵消，并且在其輸出信號(hào)中引起失真。
在1994年10月的IEEE Transactions on Signal Processing，Vol.42，No.10，2871-2875頁(yè)描述的校準(zhǔn)技術(shù)中，提出了由上述變化引起的元素不完整性(element imperfection)。根據(jù)該技術(shù)，通過(guò)使用寬帶信號(hào)，基于最佳特征向量約束來(lái)設(shè)計(jì)分塊矩陣，然后設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于分塊矩陣的固定波束形成器。然而，寬帶信號(hào)的使用要求在制造之前必須針對(duì)每一個(gè)麥克風(fēng)陣列進(jìn)行各個(gè)校準(zhǔn)。這對(duì)于批量生產(chǎn)是不利的。
另一種校準(zhǔn)技術(shù)，如由1986年8月的IEEE Transactions onAntennas and Propagations，Vol.34，No.8，996-1012頁(yè)所描述的，介紹了對(duì)于每一個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)處于適當(dāng)水平的噪聲。然而，該現(xiàn)有技術(shù)需要相加的噪聲水平的精確設(shè)置。必須基于實(shí)時(shí)附加地計(jì)算諸如信號(hào)-噪聲比、干擾-信號(hào)比的數(shù)據(jù)以及每一個(gè)麥克風(fēng)的噪聲水平的數(shù)據(jù)。計(jì)算量是可觀的，并且加法噪聲是較差音質(zhì)的潛在來(lái)源。在大量專(zhuān)利公開(kāi)中公開(kāi)了更多的校準(zhǔn)技術(shù)。日本專(zhuān)利公開(kāi)2004-343700公開(kāi)了一種使用校準(zhǔn)揚(yáng)聲器和信號(hào)處理系統(tǒng)的技術(shù)，以及日本專(zhuān)利3337671講授了校準(zhǔn)麥克風(fēng)的使用。日本專(zhuān)利公開(kāi)2002-502193使用了針對(duì)各個(gè)麥克風(fēng)的多路自適應(yīng)濾波器。然而，這些現(xiàn)有技術(shù)需要呈現(xiàn)出硬件增長(zhǎng)的分離器件。根據(jù)在日本專(zhuān)利公開(kāi)2004-502367中公開(kāi)的另一個(gè)技術(shù)，單個(gè)麥克風(fēng)的輸出被用作參考標(biāo)準(zhǔn)。然而，該參考標(biāo)準(zhǔn)必須從外部源提供。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種用于具有不同操作特性的傳感器陣列的校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法，其中僅使用輸入信號(hào)來(lái)執(zhí)行校準(zhǔn)，而無(wú)需提前校準(zhǔn)和附加的計(jì)算和硬件。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種信號(hào)處理系統(tǒng)，用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)，所述系統(tǒng)包括校準(zhǔn)電路，根據(jù)信道信號(hào)來(lái)確定參考值，將信道信號(hào)均等劃分為信道信號(hào)的第一拷貝和信道信號(hào)的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)，所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)與分別通過(guò)第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提出了一種信號(hào)處理系統(tǒng)，用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)分析濾波器組，分別從傳感器接收信道信號(hào)，其中每一個(gè)分析濾波器組將接收到的信道信號(hào)分解為多個(gè)不同頻率的子帶信道信號(hào)；多個(gè)多信道均衡器，其數(shù)目與由每一個(gè)分析濾波器組分解的子帶信道信號(hào)相對(duì)應(yīng)，其中每一個(gè)多信道均衡器從所有分析濾波器組接收相同頻率的多個(gè)子帶信道信號(hào)，并且產(chǎn)生多個(gè)已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)；以及多個(gè)合成濾波器組，分別從所有的多信道均衡器中接收不同頻率的已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)，其中每一個(gè)合成濾波器組將已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)合成為已校準(zhǔn)信道信號(hào)。每一個(gè)多信道均衡器包括校準(zhǔn)電路，根據(jù)接收到的子帶信道信號(hào)來(lái)確定參考值，將子帶信道信號(hào)均等劃分為子帶信道信號(hào)的第一拷貝和子帶信道信號(hào)的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)，所述已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)與分別通過(guò)第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提出了一種信號(hào)處理系統(tǒng)，用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)變換電路，分別從傳感器接收信道信號(hào)，其中每一個(gè)變換電路將接收到的信號(hào)變換為具有接收到的信道信號(hào)的多個(gè)不同頻率分量的幅度和相位的頻域信號(hào)；以及多個(gè)多信道均衡器，其數(shù)目與由每一個(gè)變換電路變換的頻域信號(hào)的不同頻率分量相對(duì)應(yīng)，其中每一個(gè)多信道均衡器從所有變換電路接收頻域信號(hào)的多個(gè)相同頻率分量，并且產(chǎn)生頻域信號(hào)的多個(gè)已校準(zhǔn)相同頻率分量。每一個(gè)多信道均衡器包括校準(zhǔn)電路，根據(jù)接收到的相同頻率分量來(lái)確定參考值，將相同頻率分量均等劃分為相同頻率分量的第一拷貝和相同頻率分量的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)相同頻率分量，所述已校準(zhǔn)相同頻率分量與分別通過(guò)第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明提出了一種用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的方法，包括通過(guò)以下步驟來(lái)校準(zhǔn)信道信號(hào)的步驟根據(jù)信道信號(hào)來(lái)確定參考值，將信道信號(hào)均等劃分為信道信號(hào)的第一拷貝和信道信號(hào)的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)，所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)與分別通過(guò)第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。
根據(jù)第五方面，本發(fā)明提出了一種用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的方法，包括(a)將每一個(gè)信道信號(hào)分解成多個(gè)不同頻率的子帶信道信號(hào)；(b)通過(guò)以下步驟校準(zhǔn)每一個(gè)信道信號(hào)的相同頻率子帶信道信號(hào)根據(jù)相同頻率的子帶信道信號(hào)來(lái)確定參考值，將子帶信道信號(hào)均等劃分為相同頻率子帶信道信號(hào)的第一拷貝和相同頻率子帶信道信號(hào)的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)，所述已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)與分別通過(guò)第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等；(c)將已校準(zhǔn)不同頻率的子帶信道信號(hào)合成為多個(gè)已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
根據(jù)第六方面，本發(fā)明提出了一種用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的方法，包括(a)將傳感器提供的每一個(gè)信道信號(hào)變換為具有多個(gè)不同頻率分量的幅度和相位的頻域信號(hào)；(b)通過(guò)以下步驟來(lái)校準(zhǔn)每一個(gè)頻域信號(hào)的相同頻率分量根據(jù)相同頻率分量來(lái)確定參考值，將相同頻率分量均等劃分為相同頻率分量的第一拷貝和相同頻率分量的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)相同頻率分量，所述已校準(zhǔn)相同頻率分量與分別通過(guò)第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。


參考下圖將具體地描述本發(fā)明，其中圖1是針對(duì)麥克風(fēng)陣列的本發(fā)明第一實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)的方框圖；圖2是圖1的多信道均衡器的方框圖；圖3是圖2的增益計(jì)算器的方框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)的方框圖；圖5是圖4的子帶多信道均衡器的第一種方式的方框圖；圖6是圖4的頻域多信道均衡器的第二種方式的方框圖；圖7是圖4的頻域多信道均衡器的第三種方式的方框圖；圖8是圖7的每一個(gè)多信道相位均衡器的方框圖；圖9是圖4的頻域多信道均衡器的第四種方式的方框圖；圖10是圖9的每一個(gè)多信道相位均衡器的方框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)的方框圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例、針對(duì)沿陣列的表面以預(yù)定間隔相等隔開(kāi)的傳感器陣列的信號(hào)處理系統(tǒng)。為公開(kāi)的目的，麥克風(fēng)1000～100M-1的陣列被用作傳感器。按照與前述Griffiths-Jim波束形成器的對(duì)應(yīng)元件相同的方式設(shè)置固定波束形成器200、分塊矩陣300、以及多信道抵消器500。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置多信道均衡器700，以便處理來(lái)自陣列的麥克風(fēng)(或信道)信號(hào)。多信道均衡器700從麥克風(fēng)1000～100M-1接收輸入信道信號(hào)x0～xM-1，并且產(chǎn)生提供給固定波束形成器200和分塊矩陣300的已校準(zhǔn)麥克風(fēng)信號(hào)y0～yM-1。
在波束形成器中，對(duì)已校準(zhǔn)麥克風(fēng)信號(hào)線(xiàn)性地求和，以便產(chǎn)生增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)。增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)處于延遲電路400中并且被提供給多信道抵消器500。
如下所述，在均衡器700中處理麥克風(fēng)信號(hào)，以使其相當(dāng)于如同由已校準(zhǔn)麥克風(fēng)所產(chǎn)生。因此，在波束形成器200中的求和導(dǎo)致輸出確切是每一個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)量級(jí)的M倍。因此，積極地組合垂直到達(dá)陣列表面的信號(hào)，以及積極地組合到達(dá)其他方向的信號(hào)。結(jié)果，如果陣列的表面垂直于目標(biāo)信號(hào)到達(dá)的方向，則到達(dá)該方向的信號(hào)被積極地組合，并且在固定波束形成器200的輸出端產(chǎn)生增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)。
分塊矩陣300根據(jù)已校準(zhǔn)麥克風(fēng)信號(hào)產(chǎn)生多干擾參考值。在多信道抵消器中，干擾參考值被用作從增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)中減去的干擾復(fù)制品，以便產(chǎn)生增強(qiáng)的目標(biāo)信號(hào)。
圖2示出了多信道均衡器700的細(xì)節(jié)。均衡器700包括增益計(jì)算器710和多個(gè)乘法器7110～711M-1。將來(lái)自陣列的麥克風(fēng)信號(hào)x0～xM-1均等劃分為信道信號(hào)的第一拷貝和信道信號(hào)的第二拷貝。分別將信道信號(hào)的第一拷貝提供給乘法器711以及將信道信號(hào)的第二拷貝提供給增益計(jì)算器710。增益計(jì)算器710產(chǎn)生分別被提供給乘法器7110～711M-1的多個(gè)增益g0～gM-1。通過(guò)分別利用增益g0～gM-1來(lái)縮放第一信道信號(hào)x0～xM-1，在乘法器7110～711M-1中產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)y0～yM-1。
如圖3中所示，增益計(jì)算器710由分別連接到麥克風(fēng)1000～100M-1的多個(gè)平均計(jì)算器7120～712M-1組成，用于接收第二信道信號(hào)并且產(chǎn)生麥克風(fēng)信號(hào)x0～xM-1的各個(gè)平均值x0～xM-1。一種平均方法根據(jù)基于滑動(dòng)窗口的平滑計(jì)算，在信號(hào)處理領(lǐng)域中其作為有限脈沖響應(yīng)濾波器為大家所知。如果使用L-tap(采樣)滑動(dòng)窗口，則如下獲得每一個(gè)信道信號(hào)的平均功率x‾k2=1LΣj=k-L+1kxj2---(1)]]>其中k是代表當(dāng)前時(shí)間的指數(shù)。
另一種平均方法涉及使用產(chǎn)生以下平均值的一階泄漏積分器(leaky integrator)x‾k2=β·x‾k-12+(1-β)·x‾k2---(2)]]>其中β是常數(shù)并且滿(mǎn)足關(guān)系0＜β＜1。注意，如果麥克風(fēng)信號(hào)包含語(yǔ)音，則優(yōu)選將整數(shù)L設(shè)置為等于與2到3秒的時(shí)間段相對(duì)應(yīng)的采樣值，并且設(shè)置常數(shù)β使其與L相對(duì)應(yīng)。
將平均值x0～xM-1提供給倒數(shù)計(jì)算器7130～713M-1。倒數(shù)計(jì)算器7130～713M-1計(jì)算平均值x0～xM-1的倒數(shù)，然后，計(jì)算如下的均方根，并且將其提供給乘法器7140～714M-11x‾02,1x‾12,......,1x‾M=12---(3)]]>將麥克風(fēng)信號(hào)的平均值x0～xM-1也提供給參考計(jì)算器715，通過(guò)計(jì)算下面的方程產(chǎn)生信道信號(hào)的各個(gè)平均值的參考(平均)值s0s0=Σj=0M-1x‾j2M---(4)]]>參考值s0是由平均計(jì)算器712計(jì)算的所有信道的各個(gè)平均功率值的平均值。該平均值s0被用在乘法器7140～714M-1中以便產(chǎn)生如下的增益值gi(其中i＝0，1，…，M-1)gi=1MΣj=0M-1x‾j2x‾i2---(5)]]>通過(guò)將參考值s0與信道(麥克風(fēng))信號(hào)的各個(gè)平均值的倒數(shù)相乘，增益(校準(zhǔn))信號(hào)gi具有利用其自身平均值對(duì)信道信號(hào)進(jìn)行歸一化以及利用參考信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)信道信號(hào)的效果。方程(5)表示可以通過(guò)信道信號(hào)的平均和平方根的簡(jiǎn)單計(jì)算來(lái)容易地獲得用于校準(zhǔn)每一個(gè)信道信號(hào)的增益值。
因此，多信道均衡器700產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)，該信號(hào)與分別利用第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)乘法器7110～711M-1和乘法器7140～714M-1共同地利用參考信號(hào)進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。因此，可以利用較少的計(jì)算量來(lái)獲得校準(zhǔn)。
在圖2中，校準(zhǔn)(增益)信號(hào)g0～gM-1被用在乘法器7110～711M-1中，以便分別縮放信道信號(hào)x0～xM-1。因此，以這種方式校準(zhǔn)信道信號(hào)，以使相當(dāng)于由相同操作特性的傳感器陣列產(chǎn)生所述信道信號(hào)。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的方框圖，其中使用子帶多信道均衡器800來(lái)代替圖1的多信道均衡器700。在圖4中，與圖1相對(duì)應(yīng)的組件具有相同的數(shù)字，并且為了簡(jiǎn)化省略其描述。
如圖5中具體所示，根據(jù)本發(fā)明的第一形式的圖4的子帶多信道均衡器800-1包括M個(gè)分析濾波器組8100～810M-1，分別與麥克風(fēng)1000～100M-1相連，以便接收信道信號(hào)x0～xM-1。每一個(gè)分析濾波器組810i將對(duì)應(yīng)信道信號(hào)的頻譜xi分解成表示不同頻率分量或信道信號(hào)xi的子帶的N個(gè)子帶信道信號(hào)xi，j(其中，i＝0，1，…，M-1，j＝0，1，…，N-1)。
設(shè)置其數(shù)目與由每一個(gè)分析濾波器組分解的N個(gè)子帶信道相對(duì)應(yīng)的多個(gè)多信道均衡器7000～700M-1。這些多信道均衡器7000～700M-1中的每一個(gè)具有如圖1中所示同樣的配置，并且配置有與M個(gè)分析濾波器組810相對(duì)應(yīng)數(shù)目的M個(gè)輸入端。
按照以下方式向多信道均衡器7000～700N-1提供分析濾波器組8100～810M-1的所有子帶信道信號(hào)多信道均衡器700i從所有分析濾波器組接收相同頻帶“i”的M個(gè)子帶信道信號(hào)xi，0，…，xi，j，…，xi，M-1。每一個(gè)多信道均衡器700對(duì)其M個(gè)子帶信道信號(hào)進(jìn)行均衡，以便按照與結(jié)合前一個(gè)實(shí)施例所述相同的方式，產(chǎn)生M個(gè)已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)。設(shè)置多個(gè)合成濾波器組8200～820M-1，每一個(gè)合成濾波器組具有N個(gè)輸入端。合成濾波器組820j從所有多信道均衡器7000～700M-1接收不同頻率分量的M個(gè)已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)，以便產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)yj。
在分析濾波器組中，每一個(gè)信道信號(hào)的頻譜可以被劃分為均勻子帶的子帶信道或不均勻子帶的子帶信道。在后者的情況下，如果將信道頻譜的低頻范圍劃分為較窄的帶寬并且將高頻范圍劃分為較寬的帶寬，則時(shí)域分辨率在低頻范圍內(nèi)較低，并且在高頻范圍內(nèi)較高。如“Multirate Systems and Filter Banks”，Prentice-Hall，1993，45-60、188-393、478-479頁(yè)中所述，可以根據(jù)倍頻程劃分來(lái)劃分信道頻譜，其中，每一個(gè)子帶信道的帶寬是其較高頻相鄰子帶信道的帶寬的一半。信道頻譜也可以使用基于人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)特征的臨界帶劃分。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第二形式的圖4的子帶多信道均衡器800-2，其中與圖5相對(duì)應(yīng)的組件具有相同的數(shù)字。代替使用圖5的分析濾波器組，該實(shí)施例使用頻域轉(zhuǎn)換器或變換電路8110～811M-1。每一個(gè)變換電路811i(其中i＝0，1，…，M-1)將關(guān)聯(lián)的麥克風(fēng)的輸出信號(hào)變換為表示輸入信道信號(hào)xj的不同頻率分量(也就是子信道)xj，0～xj，N-1的幅度和相位的頻域信號(hào)。不同頻率分量的幅度信息與對(duì)應(yīng)的相位信息相分離。
變換電路811i向與輸入端“j”相對(duì)應(yīng)的N個(gè)多信道均衡器7000～700N-1提供其每一個(gè)幅度信號(hào)xi，0～xi，N-1，以便均衡器700j(其中j＝0，1，…，N-1)從所有變換電路811接收相同頻率分量xi的幅度信號(hào)|xi，0|，…，|xi，j|，…，|xi，M-1|。按照與之前描述相同的方式，多信道均衡器700對(duì)于M個(gè)輸入幅度信號(hào)執(zhí)行校準(zhǔn)(均衡)，并且產(chǎn)生出現(xiàn)在輸出端“0”到“M-1”的一組M個(gè)已校準(zhǔn)幅度輸出信號(hào)。
多信道均衡器700j向每一個(gè)N-輸入時(shí)域轉(zhuǎn)換器或逆變換電路8210～821M-1的對(duì)應(yīng)幅度輸入端“j”提供其每一個(gè)已校準(zhǔn)幅度信號(hào)，以便逆變換電路821i從多信道均衡器7000～700M-1接收所有頻率分量的已校準(zhǔn)幅度信號(hào)|xi，0|，…，|xi，j|，…，|xi，N-1|。
與變換電路810j分離的相位信息被直接提供給逆變換電路821j，并且將來(lái)自所有多信道均衡器7000～700M-1的不同頻率分量的M個(gè)已校準(zhǔn)幅度信號(hào)也提供給逆變換電路821j。逆變換電路821j使用相位信號(hào)組合接收到的幅度信號(hào)以便合成頻域信道信號(hào)，并且對(duì)合成的頻域信號(hào)執(zhí)行逆變換，以便產(chǎn)生已校準(zhǔn)時(shí)域信道信號(hào)yj。
在實(shí)際的方案中，變換電路8110～811M-1將多個(gè)輸入采樣組織為多個(gè)塊，并且對(duì)每一塊執(zhí)行變換。按照類(lèi)似的方式，逆變換電路對(duì)相同數(shù)目的輸入采樣執(zhí)行逆變換。變換的示例有傅立葉變換、余弦變換以及Karhunen-Loeve變換。在“Digital Coding of Waveforms，Principles and Applications to Speech and Video”，Prentice-Hall，1990，510-563頁(yè)中，描述了這些變換的詳情。
在另一個(gè)方案中，加窗(windowing)技術(shù)可以被用于頻域轉(zhuǎn)換處理中。在這種情況下，變換電路8110～811M-1將輸入采樣的每一塊與窗函數(shù)(例如Hamming、Hanning(或Han)、Kaiser、或Blackman窗)相乘，并且對(duì)已加窗的輸入采樣執(zhí)行變換。在文獻(xiàn)“Multirate systemsand Filter Banks”，Prentice-Hall，1993，45-60、188-393、478-479頁(yè)和“Digital Signal Processing”，Prentice-Hall，1975，239-250頁(yè)中，描述了這些窗函數(shù)的詳情。
在另一個(gè)方案中，輸入采樣的組織塊可以部分地與相鄰的塊重疊。例如，如果重疊了30％的塊長(zhǎng)度，則塊的最后30％用作下一塊的前30％。與此方式相對(duì)應(yīng)，采樣的塊在變換電路811中部分地重疊，塊在逆變換電路821中部分地重疊。在文獻(xiàn)“Diginal Coding ofWaveforms，Principles and Applications to Speech and Video”，Prentice-Hall，1990，510-563頁(yè)中，描述了重疊變換的進(jìn)一步信息。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第三種方式的圖4的每一個(gè)頻域多信道均衡器800-3，其中，與圖6相對(duì)應(yīng)的組件具有相同的數(shù)字。該實(shí)施例與圖6的不同之處在于與多信道幅度均衡器7000～700M-1相對(duì)應(yīng)，附加地設(shè)置多個(gè)信道相位均衡器7010～701M-1，用于均衡每一個(gè)頻率分量的對(duì)應(yīng)幅度的相位信息。
按照多信道幅度均衡器7000～700M-1連接在變換電路8110～811M-1的幅度輸出端和逆變換電路8210～821M-1的幅度輸入端之間相同的方式，多信道相位均衡器7010～701M-1連接在變換電路8110～811M-1的相位輸出端和逆變換電路8210～821M-1的相位輸入端之間。因此，變換電路811i(其中i＝0，1，…，M-1)向每一個(gè)N個(gè)多信道相位均衡器7010～701N-1的對(duì)應(yīng)輸入端“j”提供頻率分量xi，0～xi，N-1的相位信息，以便相位均衡器701j(其中j＝0，1，…，N-1)從所有變換電路811接收相同頻率分量xi的相位信號(hào)∠x(chóng)i，0，…，∠x(chóng)i，j，…，∠x(chóng)i，N-1。
多信道相位均衡器701j向每一個(gè)N-輸入逆變換電路8210～821M-1的對(duì)應(yīng)相位輸入端“j”提供其每一個(gè)已校準(zhǔn)相位信號(hào)，以便逆變換電路821i從多信道相位均衡器7010～701N-1接收所有頻率分量的已校準(zhǔn)相位信號(hào)∠yi，0，…，∠yi，j，…，∠yi，N-1。逆變換電路821j使用已校準(zhǔn)相位信號(hào)組合接收到的幅度信號(hào)，以便合成頻域信道信號(hào)，并且對(duì)頻域信號(hào)執(zhí)行頻域逆變換，以便產(chǎn)生已校準(zhǔn)時(shí)域信道信號(hào)yi。
如圖8所示，每一個(gè)多信道相位均衡器7010～701M-1包括多個(gè)加法器7170～717M-1和相位校正計(jì)算器716，所述相位校正計(jì)算器716包括多個(gè)平均相位角度計(jì)算器7180～718M-1。在多信道相位均衡器701j中，分別從所有變換電路8110～811M-1向加法器7170～717M-1和平均相位角度計(jì)算器7180～718M-1提供相同頻率分量“j”的相位信息∠x(chóng)0～∠x(chóng)M-1。平均相位角度計(jì)算器7180～718M-1產(chǎn)生平均相位角度值∠x(chóng)0，…∠x(chóng)M-1，由參考計(jì)算器719對(duì)所述平均相位角度值進(jìn)一步進(jìn)行平均，以便產(chǎn)生參考(平均)相位角度值∠G0，如下給出∠G0=Σj=0M-1∠x‾jM---(6)]]>在減法器7200～720M-1中，分別從參考值∠G0中減去平均值∠x(chóng)0，…∠x(chóng)M-1，以便產(chǎn)生如下給出的一組相位校正值∠gi＝∠G0-∠x(chóng)i(其中i＝0，1，…，M-1) (7)在加法器7170～717M-1中，將相位校正值∠g0～∠gM-1與其輸入相位信息信號(hào)∠x(chóng)0，…∠x(chóng)M-1相組合，以便產(chǎn)生如由方程(8)給出的已校正的相位信息信號(hào)∠y0，…∠yM-1∠yi＝∠x(chóng)i+∠gi(8)結(jié)果，當(dāng)在加法器7170～717M-1中使用相位校正值∠g0，…∠gM-1以便移位相位信息∠x(chóng)0，…∠x(chóng)M-1時(shí)，相位信息信號(hào)∠y0，…∠yM-1等同地在時(shí)間上彼此對(duì)準(zhǔn)(校準(zhǔn))。
如果相位校正值∠gi為負(fù)，則首先確定校正值(下邊給出)的最小值 (即，最大負(fù)值)，并且對(duì)校正值∠gi進(jìn)行校正，使得校正值的最小值 減小到0。最后，由方程(9)表示校正值 ∠g^i=∠gi-min{∠gi}---(9)]]>在圖9中示出了改進(jìn)的頻域多信道均衡器800-4，與圖7實(shí)施例的不同之處在于幅度信號(hào)|x0|～|xM-1|也被用于校準(zhǔn)相位信息。多信道相位均衡器7020～702M-1從變換電路8100～810M-1接收幅度信號(hào)|x0|～|xM-1|和相位信息信號(hào)∠x(chóng)0，…∠x(chóng)M-1。
如圖10中所示，每一個(gè)多信道相位均衡器702j與圖8中所示類(lèi)似，除了向相位校正計(jì)算器721提供幅度信號(hào)|x0|～|xM-1|，而僅向加法器7170～717M-1提供相位信號(hào)。
相位校正計(jì)算器721與圖8的相位校正計(jì)算器716的不同之處在于相位校正計(jì)算器721還包括相對(duì)延遲計(jì)算器722，以便確定在輸入幅度信號(hào)之間的延遲時(shí)間差δ0～δM-1，并且向平均計(jì)算器7180～718M-1提供相對(duì)延遲時(shí)間值，以便計(jì)算其平均值δi。將平均值計(jì)算器7180～718M-1的輸出提供給參考計(jì)算器719和減法器7200～720M-1。更具體地，在相對(duì)延遲計(jì)算器721中，通過(guò)首先將輸入幅度信號(hào)之一選擇為參考幅度信號(hào)，來(lái)確定給定幅度信號(hào)的相對(duì)延遲時(shí)間。然后，計(jì)算在給定幅度信號(hào)和參考信號(hào)之間的相關(guān)性。通過(guò)連續(xù)地移位相關(guān)性的定時(shí)點(diǎn)來(lái)重復(fù)該相關(guān)性計(jì)算，直到所計(jì)算的相關(guān)性增大到最大值，因此，確定了給定幅度信號(hào)的相對(duì)延遲時(shí)間。
參考計(jì)算器719如下計(jì)算平均相對(duì)延遲時(shí)間差值的平均值δ0δ0=Σj=0M-1δ‾jM---(10)]]>將平均延遲時(shí)間差值δ0提供給減法器7200～720M-1，以便產(chǎn)生如下給出的相位校正值∠gi＝2πf(δ0-δi)(其中i＝0，1，…，M-1)(11)如果(-δi+δ0)為負(fù)，則首先確定(-δi+δ0)的最小值，并且校正(-δi+δ0)的值，以使最小值等效地與0相對(duì)應(yīng)。最后，校正值 由方程(9)表示。
∠g^i=2πf{δ0-δi-min(δ0-δi)}---(12)]]>在本發(fā)明的另一個(gè)方案中，在圖11中示出了頻域多信道均衡器900，作為頻域多信道均衡器800-3和800-4的修改。在此改進(jìn)中，變換域自適應(yīng)濾波器可用于代替逆變換電路8210～821M-1。
每一個(gè)變換電路9010～901M-1產(chǎn)生一組N個(gè)頻域信號(hào)x0～xN-1，并且設(shè)置多信道幅度均衡器7000～700M-1，其數(shù)目與由每一個(gè)變換電路9010～901M-1產(chǎn)生的幅度信號(hào)的數(shù)目相對(duì)應(yīng)。同樣地，設(shè)置多信道相位均衡器7010～701N-1或7020～702N-1，其數(shù)目與由每一個(gè)變換電路9010～901M-1產(chǎn)生的相位信息信號(hào)的數(shù)目相對(duì)應(yīng)。前述的分塊矩陣300接收N個(gè)已校準(zhǔn)幅度信號(hào)|y0|～|yM-1|以及N個(gè)已校準(zhǔn)相位信號(hào)∠y0～∠yM-1，以便執(zhí)行變換域自適應(yīng)濾波。
注意，在文獻(xiàn)“Adaptive Filters”，John Wiley & Sons，1998，201-292頁(yè)中，描述了適用于本發(fā)明的變換域自適應(yīng)濾波器。
圖12示出了本發(fā)明的另一個(gè)修改實(shí)施例。在該實(shí)施例中，設(shè)置到達(dá)方向估計(jì)電路201，以取代固定波束形成器200、分塊矩陣300、延遲單元400和多信道抵消器500。DOA估計(jì)電路201執(zhí)行之前實(shí)施例中所述的、由多信道均衡器700或800校準(zhǔn)的輸入信號(hào)到達(dá)方向的估計(jì)。基于已校準(zhǔn)信道信號(hào)之間的相位差(相對(duì)延遲)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的已知算法，確定輸入信號(hào)將沿哪個(gè)方向到達(dá)。在文獻(xiàn)“IEICE Transactions onFundamentals”，Vol.87-A，No.3，559-566頁(yè)，March 2004以及“IEICE Transactions on Fundamentals”，Vol.88-A，No.3，633-643頁(yè)，March 2005中，可以得到已知算法的示例。
有利地，上述多信道均衡器700和800可以結(jié)合固定波束形成器200、分塊矩陣300、以及多信道抵消器500使用。通過(guò)自適應(yīng)地處理從多信道均衡器提供的已校準(zhǔn)信道信號(hào)，固定波束形成器200對(duì)沿預(yù)定方向到達(dá)傳感器陣列100的信號(hào)形成波束，而分塊矩陣300對(duì)到達(dá)其他方向的信號(hào)形成零點(diǎn)。多信道抵消器500通過(guò)使用分別由波束形成器200和分塊矩陣300形成的波束和零點(diǎn)，自適應(yīng)地處理信道信號(hào)?？蛇x地，由波束形成器200、零點(diǎn)形成電路或分塊矩陣300、以及多信道抵消器500的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)廣義的旁瓣抵消器。
權(quán)利要求
1.一種用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)，包括校準(zhǔn)電路(711-715)，根據(jù)所述信道信號(hào)確定參考值，將所述信道信號(hào)均等地劃分為所述信道信號(hào)的第一拷貝和所述信道信號(hào)的第二拷貝，并且產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)，所述信道信號(hào)與分別通過(guò)所述第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的所述第一拷貝相等。
2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述校準(zhǔn)電路包括參考計(jì)算電路(712、715)，計(jì)算所述信道信號(hào)的各個(gè)平均值，并且根據(jù)所述各個(gè)平均值來(lái)確定所述參考值；倒數(shù)計(jì)算電路(713)，計(jì)算所述各個(gè)平均值的倒數(shù)值；以及縮放電路(714、711)，通過(guò)所述參考值對(duì)所述倒數(shù)值進(jìn)行縮放，以便產(chǎn)生多個(gè)幅度校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別通過(guò)所述校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述信道信號(hào)進(jìn)行縮放。
3.如權(quán)利要求2所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考值是所述各個(gè)平均值的平均值。
4.如權(quán)利要求3所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述各個(gè)平均值是所述信道信號(hào)的相應(yīng)平均功率值，以及所述各個(gè)平均值的所述平均值是所述平均功率值的平均功率。
5.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括相位校正電路(718、719)，計(jì)算所述信道信號(hào)的相位信息信號(hào)的平均相位角度值，以及根據(jù)信道信號(hào)的所述平均相位角度值來(lái)確定參考相位角度值；以及相移電路(720、717)，利用所述參考相位角度值對(duì)所述相位信息信號(hào)的平均相位角度值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)信道信號(hào)的所述相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
6.如權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考相位值是信道信號(hào)的所述相位角度值的平均值。
7.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括相位校正電路(722、719)，確定所述信道信號(hào)之間的相對(duì)延遲時(shí)間差值，并且根據(jù)所述相對(duì)延遲時(shí)間差值來(lái)確定參考延遲時(shí)間差值；以及相移電路(720、717)，利用所述參考延遲時(shí)間差值對(duì)相對(duì)延遲時(shí)間差值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述信道信號(hào)的相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
8.如權(quán)利要求7所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考延遲時(shí)間差值是所述相對(duì)延遲時(shí)間差值的平均值。
9.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括波束形成電路(200)，通過(guò)使用來(lái)自所述校準(zhǔn)電路(700)的所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成波束。
10.如權(quán)利要求9所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括零點(diǎn)形成電路(300)，通過(guò)使用來(lái)自所述校準(zhǔn)電路(700)的所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成零點(diǎn)；以及抵消器(500)，通過(guò)使用所述波束和所述零點(diǎn)來(lái)自適應(yīng)地處理所述信道信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述波束形成電路(200)自適應(yīng)地執(zhí)行所述波束的形成。
12.如權(quán)利要求10所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述零點(diǎn)形成電路(300)自適應(yīng)地執(zhí)行所述零點(diǎn)的形成。
13.如權(quán)利要求10所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述波束形成電路(200)、所述零點(diǎn)形成電路(300)以及所述抵消器(500)的組合是廣義的旁瓣抵消器。
14.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括估計(jì)電路，用于通過(guò)使用所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，估計(jì)信號(hào)在所述傳感器陣列上到達(dá)的方向。
15.一種用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)，包括多個(gè)分析濾波器組(810)，分別從所述傳感器接收所述信道信號(hào)，其中每一個(gè)分析濾波器組將接收到的信號(hào)分解成不同頻率的多個(gè)子帶信道信號(hào)；多個(gè)多信道均衡器(700)，其數(shù)目與由每一個(gè)分析濾波器組分解的所述子帶信道信號(hào)相對(duì)應(yīng)，其中每一個(gè)多信道均衡器從所有所述分析濾波器組接收相同頻率的多個(gè)子帶信道信號(hào)，并且產(chǎn)生多個(gè)已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)；以及多個(gè)合成濾波器組(820)，分別從所有所述多信道均衡器接收不同頻率的所述已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)，其中每一個(gè)合成濾波器組將已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)合成為已校準(zhǔn)信道信號(hào)，其中，每一個(gè)所述多信道均衡器(700)包括校準(zhǔn)電路(711-715)，根據(jù)接收到的子帶信道信號(hào)確定參考值，將所述子帶信道信號(hào)均等劃分為所述子帶信道信號(hào)的第一拷貝和所述子帶信道信號(hào)的第二拷貝，并且產(chǎn)生已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)，所述已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)與分別通過(guò)所述第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的所述第一拷貝相等。
16.如權(quán)利要求15所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述校準(zhǔn)電路包括參考計(jì)算電路(712、715)，計(jì)算所述子帶信道信號(hào)的各個(gè)平均值，以及根據(jù)所述各個(gè)平均值來(lái)確定所述參考值；倒數(shù)計(jì)算電路(713)，計(jì)算所述各個(gè)平均值的倒數(shù)值；以及縮放電路(714、711)，通過(guò)所述參考值來(lái)縮放所述倒數(shù)值，以便產(chǎn)生多個(gè)幅度校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)縮放所述子帶信道信號(hào)。
17.如權(quán)利要求15所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考值是所述各個(gè)平均值的平均值。
18.如權(quán)利要求17所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述各個(gè)平均值是所述子帶信道信號(hào)的各個(gè)平均功率值，以及所述各個(gè)平均值的所述平均值是所述各個(gè)平均功率值的平均功率。
19.如權(quán)利要求15所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括波束形成電路(200)，通過(guò)使用來(lái)自所述合成濾波器組(820)的所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成波束。
20.如權(quán)利要求19所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括零點(diǎn)形成電路(300)，通過(guò)使用來(lái)自所述合成濾波器組(820)的所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成零點(diǎn)；以及抵消器(500)，通過(guò)使用所述波束和所述零點(diǎn)來(lái)自適應(yīng)地處理所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
21.如權(quán)利要求19所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述波束形成電路(200)自適應(yīng)地執(zhí)行所述波束的形成。
22.如權(quán)利要求20所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述零點(diǎn)形成電路(300)自適應(yīng)地執(zhí)行所述零點(diǎn)的形成。
23.如權(quán)利要求20所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述波束形成電路(200)、所述零點(diǎn)形成電路(300)以及所述抵消器(500)的組合是廣義的旁瓣抵消器。
24.如權(quán)利要求15所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括估計(jì)電路，通過(guò)使用所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，估計(jì)所述傳感器陣列上信號(hào)到達(dá)的方向。
25.一種用于處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)，包括多個(gè)變換電路(811)，分別從所述傳感器接收所述信道信號(hào)，其中每一個(gè)變換電路將接收到的信號(hào)變換為具有接收到的信道信號(hào)的多個(gè)不同頻率分量的幅度和相位的頻域信號(hào)；以及多個(gè)多信道均衡器(700)，其數(shù)目與由每一個(gè)變換電路變換的所述頻域信號(hào)的不同頻率分量相對(duì)應(yīng)，其中每一個(gè)多信道均衡器從所有所述變換電路接收所述頻域信號(hào)的多個(gè)相同頻率分量，并且產(chǎn)生頻域信號(hào)的多個(gè)已校準(zhǔn)相同頻率分量；其中，每一個(gè)所述多信道均衡器(700)包括校準(zhǔn)電路(711-715)，根據(jù)所述接收到的相同頻率分量來(lái)確定參考值，將所述相同頻率分量均等劃分為所述相同頻率分量的第一拷貝和所述信道信號(hào)的第二拷貝，并且產(chǎn)生已校準(zhǔn)相同頻率分量，所述已校準(zhǔn)相同頻率分量與分別通過(guò)所述第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的所述第一拷貝相等。
26.如權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括多個(gè)逆變換電路(821)，其中，每一個(gè)逆變換電路從所有所述多信道均衡器接收所述頻域信號(hào)的已校準(zhǔn)不同頻率分量，并且將已校準(zhǔn)不同頻域分量變換為多個(gè)已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
27.如權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述校準(zhǔn)電路包括參考計(jì)算電路(712、715)，計(jì)算所述相同頻率分量的各個(gè)平均值，以及根據(jù)所述各個(gè)平均值來(lái)確定所述參考值；倒數(shù)計(jì)算電路(713)，計(jì)算所述各個(gè)平均值的倒數(shù)值；以及縮放電路(714、711)，通過(guò)所述參考值來(lái)縮放所述倒數(shù)值，以便產(chǎn)生多個(gè)幅度校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別通過(guò)所述校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)縮放所述頻域信號(hào)的所述相同頻率分量。
28.如權(quán)利要求27所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考值是所述各個(gè)平均值的平均值。
29.如權(quán)利要求27所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述各個(gè)平均值是所述相同頻率分量的各個(gè)平均功率值，以及所述各個(gè)平均值的所述平均值是所述各個(gè)平均功率值的平均功率。
30.如權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括多個(gè)多信道相位均衡器(701)，其數(shù)目與由每一個(gè)所述變換電路變換的每一個(gè)頻域信號(hào)的所述不同頻率分量相對(duì)應(yīng)，其中，每一個(gè)多信道相位均衡器從所有所述變換電路接收所述頻域信號(hào)的相同頻率分量的多個(gè)相位信息信號(hào)，并且產(chǎn)生多個(gè)相同頻率分量的已校準(zhǔn)相位信息信號(hào)，其中，每一個(gè)所述多信道相位均衡器(701)包括相位校正電路(718、719)，計(jì)算所述相同頻率分量的相位信息信號(hào)的平均相位角度值，以及根據(jù)所述平均相位角度值來(lái)確定參考相位角度值；以及相移電路(720、717)，分別利用所述參考相位角度值對(duì)所述相位信息信號(hào)的平均相位角度值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)相同頻率分量的所述相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
31.如權(quán)利要求30所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括多個(gè)逆變換電路(821)，其中，每一個(gè)逆變換電路接收來(lái)自所有所述多信道相位均衡器的所述頻域信號(hào)的已校準(zhǔn)不同頻率分量、以及來(lái)自所有所述多信道相位均衡器的已相移不同頻率分量，并且通過(guò)使用接收到的已相移不同頻率分量將接收到的不同頻率分量變換為多個(gè)已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
32.如權(quán)利要求30所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考相位角度值是所述相位角度值的平均值。
33.如權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括多個(gè)多信道相位均衡器(702)，其數(shù)目與由每一個(gè)變換電路變換的所述不同頻率分量相對(duì)應(yīng)，其中，每一個(gè)多信道相位均衡器(702)從所有所述變換電路接收所述相同頻率分量的多個(gè)相位信息信號(hào)和幅度信號(hào)，并且產(chǎn)生相同頻率分量的多個(gè)已校準(zhǔn)相位信息信號(hào)，其中，每一個(gè)所述多信道相位均衡器(702)包括相位校正電路(722、719)，確定所述相同頻率分量的所述幅度信號(hào)之間的相對(duì)延遲時(shí)間差值，并且根據(jù)所述相對(duì)延遲時(shí)間差值來(lái)確定參考延遲時(shí)間差值；以及相移電路(720、717)，利用所述參考延遲時(shí)間差值對(duì)相對(duì)延遲時(shí)間差值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)，并且分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述相同頻率分量的所述相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
34.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括多個(gè)逆變換電路(821)，其中每一個(gè)逆變換電路接收來(lái)自所有所述多信道均衡器的所述頻域信號(hào)的已校準(zhǔn)不同頻率分量、以及來(lái)自所有所述多信道相位均衡器的已相移不同頻率分量，并且通過(guò)使用接收到的已相移不同頻率分量，將接收到的不同頻率分量變換為多個(gè)已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
35.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述參考延遲時(shí)間差值是所述相對(duì)延遲時(shí)間差值的平均值。
36.如權(quán)利要求31所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括波束形成電路(200)，通過(guò)使用來(lái)自所述逆變換電路(821)的所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成波束。
37.如權(quán)利要求36所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括零點(diǎn)形成電路(300)，通過(guò)使用來(lái)自所述合成濾波器組(820)的所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成零點(diǎn)；以及抵消器(500)，通過(guò)使用所述波束和所述零點(diǎn)來(lái)自適應(yīng)地處理所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
38.如權(quán)利要求36所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述波束形成電路(200)自適應(yīng)地執(zhí)行所述波束的形成。
39.如權(quán)利要求37所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述零點(diǎn)形成電路(300)自適應(yīng)地執(zhí)行所述零點(diǎn)的形成。
40.如權(quán)利要求37所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述波束形成電路(200)、所述零點(diǎn)形成電路(300)以及所述抵消器(500)的組合是廣義的旁瓣抵消器。
41.如權(quán)利要求31所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括估計(jì)電路，用于通過(guò)使用所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)來(lái)估計(jì)所述傳感器陣列上信號(hào)到達(dá)的方向。
42.一種處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的方法，包括步驟通過(guò)根據(jù)所述信道信號(hào)確定參考值來(lái)校準(zhǔn)所述信道信號(hào)；將信道信號(hào)均等地劃分為信道信號(hào)的第一拷貝和信道信號(hào)的第二拷貝；以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)信道信號(hào)，所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)與分別通過(guò)所述第二拷貝的所述平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的第一拷貝相等。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)步驟包括步驟a)計(jì)算所述信道信號(hào)的各個(gè)平均值，以及根據(jù)所述各個(gè)平均值來(lái)確定所述參考值；b)計(jì)算所述各個(gè)平均值的倒數(shù)值；以及c)通過(guò)所述參考值來(lái)縮放所述倒數(shù)值，以便產(chǎn)生多個(gè)幅度校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別通過(guò)所述校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)縮放所述信道信號(hào)。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述參考值是所述各個(gè)平均值的平均值。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述各個(gè)平均值是所述信道信號(hào)的各個(gè)平均功率值，以及所述各個(gè)平均值的所述平均值是所述各個(gè)平均功率值的平均功率。
46.如權(quán)利要求42所述的方法，還包括計(jì)算所述信道信號(hào)的相位信息信號(hào)的平均相位角度值；根據(jù)信道信號(hào)的所述平均相位角度值來(lái)確定參考相位角度值；利用所述參考相位角度值對(duì)所述相位信息信號(hào)的平均相位角度值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)信道信號(hào)的所述相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述參考相位值是信道信號(hào)的所述相位角度值的平均值。
48.如權(quán)利要求42所述的方法，還包括確定所述信道信號(hào)之間的相對(duì)延遲時(shí)間差值，并且根據(jù)所述相對(duì)延遲時(shí)間差值來(lái)確定參考延遲時(shí)間差值；利用所述參考延遲時(shí)間差值對(duì)相對(duì)延遲時(shí)間差值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)；以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)信道信號(hào)的所述相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述參考延遲時(shí)間差值是信道信號(hào)的所述相對(duì)延遲時(shí)間差值的平均值。
50.如權(quán)利要求42所述的方法，還包括步驟通過(guò)使用已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成波束。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，還包括步驟通過(guò)使用已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述的傳感器陣列時(shí)形成零點(diǎn)；以及通過(guò)使用所述波束和所述零點(diǎn)自適應(yīng)地處理所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，形成波束的步驟自適應(yīng)地執(zhí)行所述波束的形成。
53.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述零點(diǎn)的形成的步驟自適應(yīng)地執(zhí)行所述零點(diǎn)的形成。
54.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，通過(guò)使用廣義的旁瓣抵消器來(lái)執(zhí)行所述形成波束步驟、所述零點(diǎn)形成步驟、和所述自適應(yīng)地處理步驟的組合。
55.如權(quán)利要求42所述的方法，還包括通過(guò)使用所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，估計(jì)信號(hào)到達(dá)所述傳感器陣列的方向。
56.一種處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的方法，包括(a)將每一個(gè)所述信道信號(hào)分解為多個(gè)不同頻率的子帶信道信號(hào)；(b)通過(guò)以下步驟來(lái)校準(zhǔn)每一個(gè)所述信道信號(hào)的相同頻率子帶信道信號(hào)根據(jù)所述相同頻率的子帶信道信號(hào)來(lái)確定參考值，將所述相同頻率子帶信道信號(hào)均等劃分為所述相同頻率子帶信道信號(hào)的第一拷貝和所述相同頻率子帶信道信號(hào)的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)相同頻率分量，所述已校準(zhǔn)相同頻率分量與分別通過(guò)所述第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的所述第一拷貝相等；以及(c)將不同頻率的已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)合成為多個(gè)已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中步驟(b)包括步驟計(jì)算所述相同頻率子帶信道信號(hào)的各個(gè)平均值，以及根據(jù)所述各個(gè)平均值來(lái)確定參考值；計(jì)算所述各個(gè)平均值的倒數(shù)值；以及通過(guò)所述參考值來(lái)縮放所述倒數(shù)值，以便產(chǎn)生多個(gè)幅度校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別通過(guò)所述校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)縮放所述子帶信道信號(hào)，以便產(chǎn)生多個(gè)已校準(zhǔn)子帶信道信號(hào)。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述參考值是子帶信道信號(hào)的所述各個(gè)平均值的平均值。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述各個(gè)平均值是所述子帶信道信號(hào)的各個(gè)平均功率值，以及所述各個(gè)平均值的所述平均值是所述各個(gè)平均功率值的平均功率。
60.如權(quán)利要求56所述的方法，還包括步驟通過(guò)使用已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成波束。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，還包括步驟通過(guò)使用已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成零點(diǎn)，以及通過(guò)使用所述波束和所述零點(diǎn)來(lái)自適應(yīng)地處理所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
62.如權(quán)利要求60所述的方法，其中，形成波束的步驟自適應(yīng)地執(zhí)行所述波束的形成。
63.如權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述零點(diǎn)形成的步驟自適應(yīng)地執(zhí)行所述零點(diǎn)的形成。
64.如權(quán)利要求61所述的方法，其中，通過(guò)使用廣義的旁瓣抵消器來(lái)執(zhí)行所述形成波束步驟、所述零點(diǎn)形成步驟、和所述自適應(yīng)地處理步驟的組合。
65.如權(quán)利要求56所述的方法，還包括通過(guò)使用所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，估計(jì)信號(hào)到達(dá)所述傳感器陣列的方向。
66.一種處理從不同操作特性的傳感器陣列提供的多個(gè)信道信號(hào)的方法，包括(a)將由所述傳感器提供的每一個(gè)所述信道信號(hào)變換為具有多個(gè)不同頻率分量的幅度和相位的頻域信號(hào)；以及(b)通過(guò)以下步驟來(lái)校準(zhǔn)每一個(gè)所述頻域信號(hào)的相同頻率分量根據(jù)所述相同頻率分量來(lái)確定參考值，將相同頻率分量均等劃分為相同頻率分量的第一拷貝和相同頻率分量的第二拷貝，以及產(chǎn)生已校準(zhǔn)相同頻率分量，所述已校準(zhǔn)相同頻率分量與分別通過(guò)所述第二拷貝的平均值進(jìn)行歸一化并且通過(guò)所述參考值進(jìn)行縮放的所述第一拷貝相等。
67.如權(quán)利要求66所述的方法，其中步驟(b)包括計(jì)算所述每一個(gè)頻域信號(hào)的所述相同頻率分量的各個(gè)平均值，以及根據(jù)所述各個(gè)平均值來(lái)確定參考值；計(jì)算所述各個(gè)平均值的倒數(shù)值；以及利用所述參考值來(lái)縮放所述倒數(shù)值，以便產(chǎn)生多個(gè)幅度校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述幅度校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)縮放所述相同頻率分量，以便產(chǎn)生所述頻域信號(hào)的多個(gè)已校準(zhǔn)相同頻率分量。
68.如權(quán)利要求66所述的方法，還包括逆變換所述已校準(zhǔn)不同頻率分量。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，其中所述參考值是所述各個(gè)平均值的平均值。
70.如權(quán)利要求68所述的方法，其中所述各個(gè)平均值是所述相同頻率分量的各個(gè)平均功率值，以及所述各個(gè)平均值的所述平均值是所述各個(gè)平均功率值的平均功率。
71.如權(quán)利要求66所述的方法，還包括計(jì)算所述相同頻率分量的相位信息信號(hào)的平均相位角度值；根據(jù)所述平均相位角度值來(lái)確定參考相位角度值；利用所述參考相位角度值對(duì)所述相位信息信號(hào)的平均相位角度值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)，以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述相位信息信號(hào)進(jìn)行相移。
72.如權(quán)利要求71所述的方法，其中，所述參考相位值是所述相位角度值的平均值。
73.如權(quán)利要求71所述的方法，還包括使用所述已相移相位信息信號(hào)，逆變換所述已校準(zhǔn)不同頻率分量。
74.如權(quán)利要求73所述的方法，還包括確定所述相同頻率分量的幅度信號(hào)之間的相對(duì)延遲時(shí)間差值；根據(jù)所述相對(duì)延遲時(shí)間差值來(lái)確定參考延遲時(shí)間差值；利用所述參考延遲時(shí)間差值對(duì)相對(duì)延遲時(shí)間差值進(jìn)行相移，以便產(chǎn)生多個(gè)相位校準(zhǔn)信號(hào)；以及分別利用所述相位校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述相位信息信號(hào)相移。
75.如權(quán)利要求74所述的方法，其中，所述參考延遲時(shí)間差值是所述相對(duì)延遲時(shí)間差值的平均值。
76.如權(quán)利要求74所述的方法，還包括使用所述已相移相位信息信號(hào)，逆變換所述已校準(zhǔn)不同頻率分量。
77.如權(quán)利要求68所述的方法，還包括步驟通過(guò)使用已校準(zhǔn)不同頻率分量，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成波束。
78.如權(quán)利要求77所述的方法，還包括步驟通過(guò)使用已校準(zhǔn)信道信號(hào)，在信號(hào)以預(yù)定的方向到達(dá)所述傳感器陣列時(shí)形成零點(diǎn)；以及通過(guò)使用所述波束和所述零點(diǎn)來(lái)自適應(yīng)地處理所述已校準(zhǔn)不同頻率分量。
79.如權(quán)利要求77所述的方法，其中，形成波束的步驟自適應(yīng)地執(zhí)行所述波束的形成。
80.如權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述零點(diǎn)的形成的步驟自適應(yīng)地執(zhí)行所述零點(diǎn)的形成。
81.如權(quán)利要求78所述的方法，其中通過(guò)使用廣義的旁瓣抵消器來(lái)執(zhí)行所述形成波束步驟、所述零點(diǎn)形成步驟、和所述自適應(yīng)地處理步驟的組合。
82.如權(quán)利要求68所述的方法，還包括通過(guò)使用所述已校準(zhǔn)信道信號(hào)，估計(jì)信號(hào)到達(dá)所述傳感器陣列的方向。
全文摘要
在信號(hào)處理系統(tǒng)中，在校準(zhǔn)電路中處理來(lái)自不同操作特性的傳感器陣列的一組信道信號(hào)，所述校準(zhǔn)電路計(jì)算信道信號(hào)的各個(gè)平均值，并且計(jì)算信道信號(hào)的各個(gè)平均值的均值，作為參考值。倒數(shù)計(jì)算器計(jì)算信道信號(hào)的各個(gè)平均值的倒數(shù)值。縮放電路利用參考值來(lái)縮放倒數(shù)值，以便產(chǎn)生一組幅度校準(zhǔn)信號(hào)，并且分別利用校準(zhǔn)信號(hào)來(lái)縮放信道信號(hào)。因此，通過(guò)其自身的平均值對(duì)信道信號(hào)進(jìn)行歸一化并且由參考值對(duì)其進(jìn)行縮放，以便產(chǎn)生一組已校準(zhǔn)信道信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK1925693SQ20061012887
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者杉山昭彥 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社