適応信号処理特論｜シラバス情報

授業コード

220122

オムニバス

科目名

適応信号処理特論

科目名（英語）

Advanced Adaptive Signal Processing

配当学年

1年

単位数

2.00単位

年度学期

2025年度秋学期

曜日時限

月曜2限

対象学科

博前_電子

コース

科目区分

大学院科目

必選の別

選択科目

担当者

木許　雅則

教室

実務家教員担当授業

授業の目的と進め方

適応信号処理は、使用環境や対象とする信号の性質が時間的に変動する場合において、信号処理の方法を適応的に変化させる学習機能を持つ信号処理技術である。
本授業では、ディジタルフィルタの基礎事項に始まり、信号の特徴や性質、パラメータ推定の概念、代表的なアルゴリズムやその応用技術を学ぶ。授業は輪講形式で行い、適宜、ディスカッションや演習を通じて能動的に学習に取り組む。

達成目標１

AD変換の仕組みとそれに関わるサンプリング定理が説明できる。【20%】

達成目標２

確率過程に従う不規則信号について、その特徴や性質を解説することができる。【20%】

達成目標３

適応フィルタによるパラメータ推定の概念について説明できるとともに、その定式化が行える。【20%】

達成目標４

代表的な適応アルゴリズムであるLMSとRLSの係数更新方法について説明することができ、それらの収束性能に差が生じる原因について解説できる。【20%】

達成目標５

授業内で紹介した具体的な適応フィルタを応用したアプリケーションについて、それらの処理概要が説明できる。【20%】

達成目標６

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

○

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

○

実習

○

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

適応信号処理の概要　

「適応」的な信号処理が行われている身近な機器や技術についてリストアップしてみる。また、固定的な信号処理との違いや利点について復習すること。（2時間）　

第２回

アナログ信号とディジタル信号　

アナログ信号である音をディジタル化する利点について調べる。また、アナログ信号とディジタル信号の違いとそれらの相互関係について復習すること。（2時間）　

第３回

AD変換とサンプリング定理　

AD変換の手順およびサンプリング定理の内容と必要性について復習しておくこと。（2時間）　

第４回

様々な信号 - 確定信号と確率過程 -　

確定信号と確率過程の定義について調べる。確率過程に従う信号や、関連する集合平均、エルゴード性の内容について復習すること。（2時間）　

第５回

インパルス応答と畳み込み演算　

インパルス応答について、室内空間等を例にして、その成り立ち(構造)がイメージできるように復習すること。また、畳み込み演算により任意波形に対する応答が計算できるようにすること。（2時間）　

第６回

FIR/IIRディジタルフィルタ　

インパルス応答が有限(FIR)、または無限(IIR)となるシステムの具体例について調べる。非巡回形・巡回形ディジタルフィルタの構成について復習すること。（2時間）　

第７回

適応フィルタ　

適応フィルタの概要およびその必要性について調べること。（2時間）　

第８回

パラメータ推定と最適解　

適応フィルタにおけるパラメータ推定の仕組みについて復習するとともに、最適解であるWiener-Hopfの解を導出すること。（2時間）　

第９回

適応アルゴリズム(1、LMSアルゴリズムと学習同定法)　

LMSアルゴリズムの係数更新式を誤差局面上での動きとともに復習し理解すること。（2時間）　

第10回

適応アルゴリズム(2、RLSアルゴリズム)　

入力信号の自己相関行列の特徴およびそれが非正則となる状況について調べること。RLSアルゴリズムの係数更新式を誤差局面上での動きとともに復習し理解すること。（2時間）　

第11回

適応フィルタの応用例(1、エコー/ノイズキャンセラ)　

エコーキャンセラの動作原理について復習するとともに、身近な適用例について調べること。（2時間）　

第12回

適応フィルタの応用例(2、能動騒音制御)　

能動騒音制御の動作原理について復習するとともに、身近な適用例について調べること。（2時間）　

第13回

適応信号処理の最新技術(1、文献調査)　

適応信号処理に関連する最新の文献について調査し、そのうちの一編について内容を理解すること。（3時間）　

第14回

適応信号処理の最新技術(2、文献紹介)　

第13回で調査した文献について、その内容をまとめ報告書を作成すること。（3時間）　

課題等に対するフィードバック

提出された演習課題等は採点後に返却します。内容を必ず復習して下さい。

評価方法と基準

演習課題(100%)に基づき100点満点で評価する。なお、60点以上をC評価とする。
　

テキスト

開講時に指示する。その他、適宜資料プリントを配布する。　

参考図書

サイモン・ヘイキン著、武部幹訳『適応フィルタ入門』現代工学社【ISBN:4-87472-134-6】

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

本授業では、適応信号処理の基礎理論とその問題を解くための手順である具体的なアルゴリズムを学ぶことで、音響や移動体通信を中心としたシステムにおけるデータの高品質化の仕組みや、それらで発生する実問題を解決するための知識や技術が得られる。

履修登録前の準備

ベクトル・行列の演算や微分・積分、確率・統計など、基礎的な数学の知識が必要となるため復習しておくこと。　　