CN116913239A - 用以产生抗噪信号的主动降噪电路以及主动降噪方法 - Google Patents

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Abstract

一种用以产生抗噪信号的主动降噪电路以及主动降噪方法。该主动降噪电路包含多个滤波器。该多个滤波器包含至少一第一滤波器以及至少一第二滤波器。该至少一第一滤波器用以产生至少一第一滤波器输出，其中该至少一第一滤波器中的每一个均具有一第一滤波器类型。该至少一第二滤波器用以产生至少一第二滤波器输出，其中该至少一第二滤波器中的每一个均具有不同于该第一滤波器类型的一第二滤波器类型。该抗噪信号是由该至少一第一滤波器输出与该至少一第二滤波器输出所共同控制。该至少一第一滤波器与该至少一第二滤波器是以并联方式连接。

Description

用以产生抗噪信号的主动降噪电路以及主动降噪方法
技术领域
本发明涉及降噪/消噪(noise reduction/cancellation)，尤其涉及一种具有以并联方式连接的多个滤波器的主动降噪电路与相关方法。
背景技术
主动降噪(active noise cancellation/active noise control，ANC)可根据迭加原理来消除不想要的噪声，明确来说，具有相同振幅但是相反相位的抗噪(anti-noise)信号会被产生并与不想要的噪声结合，进而造成两个噪声信号在本地安静区(例如使用者的耳鼓膜)进行相消。相较于静态(static)主动降噪技术(其采用的滤波器系数是在工厂中所调校而定且固定不变的)，适应性(adaptive)主动降噪技术可以针对不同耳机配戴风格的个人来分别找到较佳的滤波器系数，然而，适应性主动降噪技术的稳定性会低于静态主动降噪技术的稳定性，且适应性主动降噪技术的控制难度与复杂度会高于静态主动降噪技术的控制难度与复杂度。更明确来说，静态主动降噪技术较容易设计并较容易控制主动降噪滤波器，并在耳机(例如耳塞式耳机)适当配戴之下具有稳定效能，然而，静态主动降噪技术对于不同的个人及不同的耳机配戴风格/习惯却是十分敏感。适应性主动降噪技术对于不同的个人以及不同的耳机配戴风格/习惯则是十分强健，并在耳机(例如耳塞式耳机)没有适当配戴之下具有较佳效能，然而，适应性主动降噪技术需要对主动降噪滤波器提供复杂控制，且可能因为错误控制(false control)之下所适应性调整的不正确的转移函数(transfer function)而产生副作用。
因此，需要一种创新的主动降噪设计，其可结合静态主动降噪与适应性主动降噪来得到较佳主动降噪效能与使用者体验。
发明内容
本发明的目的之一在于提供具有以并联方式连接的多个滤波器的主动降噪电路与相关方法。
在本发明的一个实施例中，公开一种用以产生一抗噪信号的主动降噪电路。该主动降噪电路包含多个滤波器。该多个滤波器包含至少一第一滤波器以及至少一第二滤波器。该至少一第一滤波器用以产生至少一第一滤波器输出，其中该至少一第一滤波器中的每一个均具有一第一滤波器类型。该至少一第二滤波器用以产生至少一第二滤波器输出，其中该至少一第二滤波器中的每一个均具有不同于该第一滤波器类型的一第二滤波器类型。该抗噪信号是由该至少一第一滤波器输出与该至少一第二滤波器输出所共同控制。该至少一第一滤波器与该至少一第二滤波器是以并联方式连接。
在本发明的一个实施例中，公开一种用以产生一抗噪信号的主动降噪方法。该主动降噪方法包含：使用以并联方式连接的至少一第一滤波器与至少一第二滤波器，来得到该至少一第一滤波器的至少一第一滤波器输出以及该至少一第二滤波器的至少一第二滤波器输出，其中该至少一第一滤波器中的每一个均具有一第一滤波器类型，以及该至少一第二滤波器中的每一个均具有不同于该第一滤波器类型的一第二滤波器类型；以及结合该至少一第一滤波器输出与该至少一第二滤波器输出来产生该抗噪信号。
本发明所揭示的并联主动降噪滤波器设计可结合静态主动降噪与适应性主动降噪，进而得到较佳主动降噪效能与使用者体验。
附图说明
图1为本发明一实施例的主动降噪系统的示意图。
图2为本发明一实施例的并联主动降噪滤波器设计的概念的示意图。
图3为并联主动降噪滤波器设计的转移函数在依序地逐一设计多个主动降噪滤波器的过程中所获得的降噪结果的示意图。
图4为本发明一实施例的另一主动降噪电路的示意图。
图5为本发明一实施例的再另一主动降噪电路的示意图。
图6为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第一种主动降噪系统的示意图。
图7为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第二种主动降噪系统的示意图。
图8为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第三种主动降噪系统的示意图。
图9为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第四种主动降噪系统的示意图。
图10为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第五种主动降噪系统的示意图。
图11为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第六种主动降噪系统的示意图。
图12为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第七种主动降噪系统的示意图。
【符号说明】
100，600，700，800，900，1000，1100，1200:主动降噪系统
102:参考麦克风
104:误差麦克风
106，400，500，601，701，801，901，1001，1101，1201:主动降噪电路
108:消噪喇叭
110_1，110_N:第一滤波器
112_1，112_M:第二滤波器
114，404，506，608，708，808，810，1106，1218，1220:结合电路
116:控制电路
402，502_1，502_K:第三滤波器
504_1，504_J:第四滤波器
602，702_1，702_N，802，1002，1006，1202，1212:静态主动降噪滤波器
604，704，804，1004，1204，1214:适应性主动降噪滤波器
606，706，806，1008，1206，1216:主动降噪滤波器控制器
x[n]:参考信号
y[n]:抗噪信号
e[n]:误差信号
y11[n]，y1N[n]:第一滤波器输出
y21[n]，y2M[n]:第二滤波器输出
W1，W2，Wn，812，1104，1222:滤波器
WFF1(z)，WFF2(z)，P(z)，S(z)，WFFN(z)，WFF0(z)，WFB1(z)，WFB2(z)，转移函数
d[n]:噪声信号
y’[n]:信号
估计信号
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件，本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”或“耦合”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或者通过其它装置和连接手段间接地电性连接至该第二装置。
图1为本发明一实施例的主动降噪系统的示意图。主动降噪系统100可以安装在耳机(例如耳塞式耳机)中，在本实施例中，主动降噪系统100包含一参考麦克风(referencemicrophone)102、一误差麦克风(error microphone)104、一主动降噪电路106以及一消噪喇叭(cancelling loudspeaker)108。根据主动降噪电路106所实际采用的主动降噪架构，参考麦克风102与误差麦克风104两者之一可以是选择性的(optional)。主动降噪电路106用来产生一抗噪信号y[n]以进行降噪/消噪，明确来说，抗噪信号y[n]可以是数字信号，其会被传送至消噪喇叭108来播放模拟的抗噪，其中模拟的抗噪是想要通过迭加来降低/消除不想要的环境噪声。参考麦克风102是用以自外部噪声源提取环境噪声，并且产生一参考信号x[n]。误差麦克风104是用以提取降噪/消噪后的残余噪声，并产生一误差信号e[n]。根据主动降噪电路106所采用的主动降噪架构，参考信号x[n]与误差信号e[n]两者或其一可被主动降噪电路106所使用。
在本实施例中，主动降噪电路106具有多个滤波器，其包含一或多个第一滤波器110_1～110_N(N≥1)以及一或多个第二滤波器112_1～112_M(M≥1)，其中M与N为正整数，且M可以等于或不同于N。第一滤波器110_1～110_N的个数以及第二滤波器112_1～112_M的个数可以根据实际设计需求而被调整。在一范例中，主动降噪电路106可以包含单一第一滤波器110_1(N＝1)。在另一范例中，主动降噪电路106可以包含单一第二滤波器112_1(M＝1)。在再另一范例中，主动降噪电路106可以包含单一第一滤波器110_1(N＝1)及单一第二滤波器112_1(M＝1)。第一滤波器110_1～110_N(N≥1)中的每一个均具有一第一滤波器类型，第二滤波器112_1～112_M(M≥1)中的每一个则均具有不同于该第一滤波器类型的一第二滤波器类型，举例来说，第一滤波器110_1～110_N(N≥1)中的每一个为具有固定的滤波器系数与固定的频率响应的静态主动降噪滤波器(static ANC filter)，以及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)中的每一个为具有可适应性调整的滤波器系数与可变的频率响应的适应性主动降噪滤波器(adaptive ANC filter)。在适应性主动降噪滤波器被主动降噪电路106所采用的案例中，主动降噪电路106可还包含一控制电路116，其用以适应性地调整每一个适应性主动降噪滤波器的滤波器系数，举例来说，针对每一适应性主动降噪滤波器，控制电路116可包含一主动降噪滤波器控制器(ANC filter controller)，且该主动降噪滤波器控制器可采用最小均方(least mean square，LMS)算法、正规化最小均方(normalizedLMS，NLMS)算法、基于滤波-x最小均方(filtered-x LMS，Fx-LMS)算法或递归最小二乘(recursive least squares，RLS)算法来更新该适应性主动降噪滤波器的滤波器系数。由于最小均方算法、正规化最小均方算法、基于滤波-x最小均方算法及递归最小二乘算法的细节已是本领域技术人员所知，为了简洁起见，进一步的描述便在此省略。
主动降噪电路106具有并联主动降噪滤波器(parallel ANC filter)设计，如图1所示，第一滤波器110_1～110_N(N≥1)以及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)以并联方式来连接。第一滤波器110_1～110_N(N≥1)用以分别产生第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)来作为抗噪输出。第二滤波器112_1～112_M(M≥1)用以分别产生第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)来作为抗噪输出。在本实施例中，主动降噪电路106所输出的抗噪输出y[n]是由第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)与第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)所共同(jointly)控制，举例来说，主动降噪电路106还包含一结合电路(例如加法器)114，用以结合第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)与第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)来产生抗噪输出y[n]。一般来说，单一滤波器往往因为本身限制而无法趋近于理想的主动降噪滤波器，而使用更多的滤波器是一种可以让所设计的主动降噪滤波器与理想的主动降噪滤波器之间的差距得以最小化的方式，基于这样的观察，本发明便提出一种并联主动降噪滤波器设计，其可同时受益于第一滤波器110_1～110_N(例如静态主动降噪滤波器)的优点以及第二滤波器112_1～112_M(例如适应性主动降噪滤波器)的优点，可降低设计复杂度，且提供更多的设计弹性。
图2为本发明一实施例的并联主动降噪滤波器设计的概念的示意图。多个主动降噪滤波器W1、W2、…、Wn以并联方式来连接。主动降噪滤波器W1～Wn可以是有限脉冲响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器或无限脉冲响应(Infinite Impulse Response，IIR)滤波器。此外，每个主动降噪滤波器的抽头(tap)个数可以根据实际设计需求来调整，换句话说，主动降噪滤波器W1～Wn中的一个主动降噪滤波器所具有的抽头个数可以等于或不同于主动降噪滤波器W1～Wn中的另一个主动降噪滤波器所具有的抽头个数，因此，本发明所提出的并联主动降噪滤波器设计可通过使用更多抽头的主动降噪滤波器来增加更多的弹性。
抗噪信号y[n]可以利用以下算式来表示：y[n]＝x[n]*(W1+W2+…+Wn)＝x[n]*W1+x[n]*W2+…+x[n]*Wn，因此，并联主动降噪滤波器设计所产生的抗噪信号于概念上是类似于多个抗噪信号的总和，其中主动降噪滤波器W1～Wn可以一起共同设计或者是依序地逐一设计。图3为并联主动降噪滤波器设计的转移函数于依序地逐一设计多个主动降噪滤波器W1～Wn的过程中所获得的降噪结果的示意图。若要依序地逐一设计主动降噪滤波器W1～Wn，则第二个及后续的主动降噪滤波器W2～Wn可以一个接着一个地依据基于先前设计的主动降噪滤波器所提供的主动降噪进行降噪/消噪后的残余噪声所定义的新的转移函数来进行设计，如此一来，多个主动降噪滤波器便可轻易地且有系统地获得。
在一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路106所采用的一静态前馈式(feed-forward，FF)主动降噪架构的一部分，以及第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路106所采用的一适应性前馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路106所采用的一主动降噪架构为一静态前馈式主动降噪架构与一适应性前馈式主动降噪架构的组合。
在另一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路106所采用的一静态反馈式(feedback)主动降噪架构的一部分，以及第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路106所采用的一适应性反馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路106所采用的一主动降噪架构为一静态反馈式主动降噪架构与一适应性反馈式主动降噪架构的组合。
请注意，图1所示的主动降噪电路106仅作为范例说明之用，而非作为本发明的限制条件，在其它设计变化中，主动降噪电路106可以适当修改而包含额外的主动降噪滤波器。
图4为本发明一实施例的另一主动降噪电路的示意图。图1所示的主动降噪电路106可以被图4所示的主动降噪电路400所取代。主动降噪电路400包含前述以并联方式连接的第一滤波器110_1～110_N(N≥1)及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)，且还包含一或多个第三滤波器402，为了简洁起见，图4中仅绘示单一第三滤波器402。第三滤波器402是用以产生一第三滤波器输出y3[n]以作为抗噪输出，请注意，第一滤波器110_1～110_N(N≥1)及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)中并未有任一滤波器是以并联方式来跟第三滤波器402连接。在本实施例中，主动降噪电路400所输出的抗噪输出y[n]是由第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)、第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)与第三滤波器输出y3[n]来共同控制，举例来说，主动降噪电路400还包含一结合电路(例如加法器)404，用以结合第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)、第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)与第三滤波器输出y3[n]来产生抗噪输出y[n]。在本发明的一些实施例中，第一滤波器110_1～110_N(N≥1)中的每一个为具有固定的滤波器系数与固定的频率响应的静态主动降噪滤波器，第二滤波器112_1～112_M(M≥1)中的每一个为具有可适应性调整的滤波器系数与可变的频率响应的适应性主动降噪滤波器，以及第三滤波器402可以是具有固定的滤波器系数与固定的频率响应的静态主动降噪滤波器或者是具有可适应性调整的滤波器系数与可变的频率响应的适应性主动降噪滤波器。在适应性主动降噪滤波器被主动降噪电路400所采用的案例中，主动降噪电路400可还包含前述的控制电路116，用以适应性地调整每一个适应性主动降噪滤波器的滤波器系数，举例来说，针对每一适应性主动降噪滤波器，控制电路116可包含一个主动降噪滤波器控制器，且该主动降噪滤波器控制器可采用最小均方算法、正规化最小均方算法、基于滤波-x最小均方算法或递归最小二乘算法，来更新该适应性主动降噪滤波器的滤波器系数。
在一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路400所采用的一静态前馈式主动降噪架构的一部分，第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路400所采用的一适应性前馈式主动降噪架构的一部分，以及第三滤波器402为主动降噪电路400所采用的一静态反馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路400所采用的一主动降噪架构为一混合式(hybrid)主动降噪架构，其为一静态前馈式主动降噪架构、一适应性前馈式主动降噪架构与一静态反馈式主动降噪架构的组合。
在另一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路400所采用的一静态前馈式主动降噪架构的一部分，第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路400所采用的一适应性前馈式主动降噪架构的一部分，以及第三滤波器402为主动降噪电路400所采用的一适应性反馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路400所采用的一主动降噪架构为一混合式主动降噪架构，其包含一静态前馈式主动降噪架构、一适应性前馈式主动降噪架构与一适应性反馈式主动降噪架构的组合。
在再另一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路400所采用的一静态反馈式主动降噪架构的一部分，第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路400所采用的一适应性反馈式主动降噪架构的一部分，以及第三滤波器402为主动降噪电路400所采用的一静态前馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路400所采用的一主动降噪架构为一混合式主动降噪架构，其包含一静态反馈式主动降噪架构、一适应性反馈式主动降噪架构与一静态前馈式主动降噪架构的组合。
在再另一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路400所采用的一静态反馈式主动降噪架构的一部分，第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路400所采用的一适应性反馈式主动降噪架构的一部分，以及第三滤波器402为主动降噪电路400所采用的一适应性前馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路400所采用的一主动降噪架构为一混合式主动降噪架构，其包含一静态反馈式主动降噪架构、一适应性反馈式主动降噪架构与一适应性前馈式主动降噪架构的组合。
如图1所示，主动降噪电路106具有一组以并联方式连接的第一滤波器110_1～110_N(N≥1)与第二滤波器112_1～112_M(M≥1)，然而，这仅作为范例说明之用，而非作为本发明的限制条件，在其它实施方式中，主动降噪电路106可被适当修改而包含一组以上以并联方式连接的滤波器。
图5为本发明一实施例的再另一主动降噪电路的示意图。图1所示的主动降噪电路106可以被图5所示的主动降噪电路500所取代。主动降噪电路500包含前述以并联方式连接的第一滤波器110_1～110_N(N≥1)及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)，以及还包含以并联方式连接的第三滤波器502_1～502_K(K≥1)及第四滤波器504_1～504_J(J≥1)，其中J与K均是正整数，以及J可以等于或不同于K。第三滤波器502_1～502_K的个数以及第四滤波器504_1～504_J的个数可以根据实际设计需求来调整，在一范例中，主动降噪电路500可以包含单一第三滤波器502_1(K＝1)及多个第四滤波器504_1(J>1)，在另一范例中，主动降噪电路500可以包含多个第三滤波器502_1(K>1)及单一第四滤波器504_1(J＝1)，在再另一范例中，主动降噪电路500可以包含单一第三滤波器502_1(K＝1)与单一第四滤波器504_1(J＝1)。
请注意，第一滤波器1102_1～110_N(N≥1)及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)中并未有任一滤波器以并联方式连接至第三滤波器502_1～502_K(K≥1)或第四滤波器504_1～504_J(J≥1)，此外，第一滤波器1102_1～110_N(N≥1)与第三滤波器502_1～502_K(K≥1)中的每一个均具有一第一滤波器类型，以及第二滤波器112_1～112_M(M≥1)与第四滤波器504_1～504_J(J≥1)中的每一个均具有不同于该第一滤波器类型的一第二滤波器类型，举例来说，第一滤波器1102_1～110_N(N≥1)与第三滤波器502_1～502_K(K≥1)中的每一个为具有固定的滤波器系数与固定的频率响应的静态主动降噪滤波器，第二滤波器112_1～112_M(M≥1)与第四滤波器504_1～504_J(J≥1)中的每一个为具有可适应性调整的滤波器系数与可变的频率响应的适应性主动降噪滤波器。在适应性主动降噪滤波器被主动降噪电路500所采用的案例中，主动降噪电路500可还包含前述的控制电路116，用以适应性地调整每一个适应性主动降噪滤波器的滤波器系数，举例来说，针对每一适应性主动降噪滤波器，控制电路116可包含一个主动降噪滤波器控制器，且该主动降噪滤波器控制器可采用最小均方算法、正规化最小均方算法、基于滤波-x最小均方算法或递归最小二乘算法，来更新该适应性主动降噪滤波器的滤波器系数。
第三滤波器502_1～502_K(K≥1)用以分别产生第三滤波器输出y31[n]～y3K[n](K≥1)来作为抗噪输出。第四滤波器504_1～504_J(J≥1)用以分别产生第四滤波器输出y41[n]～y4J[n](J≥1)来作为抗噪输出。在本实施例中，主动降噪电路500所输出的抗噪输出y[n]是由第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)、第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)、第三滤波器输出y31[n]～y3K[n](K≥1)与第四滤波器输出y41[n]～y4J[n](J≥1)来共同控制，举例来说，主动降噪电路500还包含一结合电路(例如加法器)506，用以结合第一滤波器输出y11[n]～y1N[n](N≥1)、第二滤波器输出y21[n]～y2M[n](M≥1)、第三滤波器输出y31[n]～y3K[n](K≥1)与第四滤波器输出y41[n]～y4J[n](J≥1)来产生抗噪输出y[n]。
在一实作范例中，第一滤波器110_1～110_N中的每一个为主动降噪电路500所采用的一静态前馈式主动降噪架构的一部分，第二滤波器112_1～112_M中的每一个为主动降噪电路500所采用的一适应性前馈式主动降噪架构的一部分，第三滤波器502_1～502_K(K≥1)中的每一个为主动降噪电路500所采用的一静态反馈式主动降噪架构的一部分，以及第四滤波器504_1～504_J(J≥1)中的每一个为主动降噪电路500所采用的一适应性反馈式主动降噪架构的一部分，亦即，主动降噪电路500所采用的一主动降噪架构为一混合式主动降噪架构，其为一静态前馈式主动降噪架构、一适应性前馈式主动降噪架构、一静态反馈式主动降噪架构与一适应性反馈式主动降噪架构的组合。
为了更加理解本发明的技术特征，以下便参照随附的附图而提出多个主动降噪系统范例。
图6为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第一种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统600包含一主动降噪电路601。主动降噪电路601可以基于图1所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。在本实施例中，主动降噪电路601包含具有转移函数WFF1(z)的静态主动降噪滤波器602、具有转移函数WFF2(z)的适应性主动降噪滤波器604、主动降噪滤波器控制器(图中标示为WFF2(z)控制器)606以及结合电路608，其中转移函数WFF2(z)是由主动降噪滤波器控制器606所适应性调整的滤波器系数所定义。参考信号x[n](其包含采样值，以指示参考麦克风102所提取的环境噪声)与降噪/消噪发生处的噪声信号d[n]之间的声学路径(亦称为主要路径(primary path))的转移函数可表示为P(z)，换句话说，具有转移函数P(z)的主要路径代表参考麦克风102与误差麦克风104之间的声学路径。抗噪信号y[n](其为主动降噪电路601的输出)与误差信号e[n](其为误差麦克风104所提取的残余噪声)之间的电声(electro-acoustic)通道(亦称为次要路径(secondary path))的转移函数可表示为S(z)，换句话说，具有转移函数S(z)的次要路径代表消噪喇叭输入(亦即主动降噪电路601的抗噪输出)与误差麦克风输出之间的电声通道。如图6所示，信号y’[n]可由抗噪信号y[n]通过次要路径转移函数S(z)的传递而产生。既然转移函数P(z)、S(z)的定义以及主动降噪的操作原理为本领域技术人员所知，为了简洁起见，进一步的说明便在此省略。
在本实施例中，主动降噪电路601采用的主动降噪架构为静态前馈式主动降噪架构与适应性前馈式主动降噪架构的组合，其中静态主动降噪滤波器602为静态前馈式主动降噪架构的一部分，适应性主动降噪滤波器604为适应性前馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器602与适应性主动降噪滤波器604以并联方式连接，以及结合电路608结合静态主动降噪滤波器602与适应性主动降噪滤波器604的滤波器输出，来产生抗噪信号y[n]。
图7为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第二种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统700包含一主动降噪电路701。主动降噪电路701可以基于图1所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。在本实施例中，主动降噪电路701包含分别具有转移函数WFF1(z)～WFFN(z)的静态主动降噪滤波器702_1～702_N、具有转移函数WFF0(z)的适应性主动降噪滤波器704、主动降噪滤波器控制器(图中标示为WFF0(z)控制器)706以及结合电路708，其中转移函数WFF0(z)是由主动降噪滤波器控制器706所适应性调整的滤波器系数所定义。在本实施例中，主动降噪电路701采用的主动降噪架构为静态前馈式主动降噪架构与适应性前馈式主动降噪架构的组合，其中静态主动降噪滤波器702_1～702_N每一个为静态前馈式主动降噪架构的一部分，适应性主动降噪滤波器704为适应性前馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器702_1～702_N与适应性主动降噪滤波器704以并联方式连接，以及结合电路708结合静态主动降噪滤波器702_1～702_N与适应性主动降噪滤波器704的滤波器输出，来产生抗噪信号y[n]。
图8为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第三种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统800包含一主动降噪电路801。主动降噪电路801可以基于图1所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。在本实施例中，主动降噪电路801包含具有转移函数WFB1(z)的静态主动降噪滤波器802、具有转移函数WFB2(z)的适应性主动降噪滤波器804、主动降噪滤波器控制器(图中标示为WFB2(z)控制器)806、结合电路808、810以及滤波器812，其中转移函数WFB2(z)是由主动降噪滤波器控制器806所适应性调整的滤波器系数所定义。在本实施例中，主动降噪电路801采用的主动降噪架构为静态反馈式主动降噪架构与适应性反馈式主动降噪架构的组合，其中静态主动降噪滤波器802为静态反馈式主动降噪架构的一部分，适应性主动降噪滤波器804为适应性反馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器802与适应性主动降噪滤波器804以并联方式连接，以及结合电路808结合静态主动降噪滤波器802与适应性主动降噪滤波器804的滤波器输出，来产生抗噪信号y[n]。滤波器812具有转移函数其为次要路径转移函数S(z)的估计(estimation)。在此反馈架构中，滤波器812与结合电路810被共同使用来从所测量的误差信号e[n]产生估计信号/>估计信号为d[n]的估计，其中d[n]＝P(z)*x[n]，而P(z)是未知的。
图9为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第四种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统900包含一主动降噪电路901。主动降噪电路901可以基于图1所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。主动降噪电路801与主动降噪电路901之间最主要的差异在于主动降噪电路901所采用的静态反馈式主动降噪架构的配置(configuration)不同于主动降噪电路801所采用的静态反馈式主动降噪架构的配置，进一步来说，静态主动降噪滤波器802在图9中的输入信号是估计信号不同于图8中的输入信号是误差信号e[n]。
图10为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第五种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统1000包含一主动降噪电路1001。主动降噪电路1001可以基于图4所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。在本实施例中，主动降噪电路1001包含具有转移函数WFF1(z)的静态主动降噪滤波器1002、具有转移函数WFF2(z)的适应性主动降噪滤波器1004、具有转移函数WFB1(z)的静态主动降噪滤波器1006、主动降噪滤波器控制器(图中标示为WFF2(z)控制器)1008以及结合电路1010，其中转移函数WFF2(z)是由主动降噪滤波器控制器1008所适应性调整的滤波器系数所定义。在本实施例中，主动降噪电路1001采用的主动降噪架构为混合式主动降噪架构，其为静态前馈式主动降噪架构、适应性前馈式主动降噪架构与静态反馈式主动降噪架构的组合，其中静态主动降噪滤波器1002为静态前馈式主动降噪架构的一部分，适应性主动降噪滤波器1004为适应性前馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器1006为静态反馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器1002与适应性主动降噪滤波器1004以并联方式连接，以及结合电路1010结合静态主动降噪滤波器1002、1006与适应性主动降噪滤波器1004的滤波器输出，来产生抗噪信号y[n]。
图11为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第六种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统1100包含一主动降噪电路1101。主动降噪电路1101可以基于图4所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。主动降噪电路1001与主动降噪电路1101之间最主要的差异在于主动降噪电路1101所采用的静态反馈式主动降噪架构的配置不同于主动降噪电路1001所采用的静态反馈式主动降噪架构的配置，明确来说，主动降噪电路1101还包含具有转移函数(其为次要路径转移函数S(z)的估计)的滤波器1104以及结合电路1106，滤波器1104与结合电路1106被共同使用来从所测量的误差信号e[n]产生估计信号/>其中估计信号/>为d[n]的估计(d[n]＝P(z)*x[n]，而P(z)是未知的)。
图12为本发明一实施例的具有并联主动降噪滤波器设计的第七种主动降噪系统的示意图。主动降噪系统1200包含一主动降噪电路1201。主动降噪电路1201可以基于图5所示的并联主动降噪滤波器设计来实作。在本实施例中，主动降噪电路1201包含具有转移函数WFF1(z)的静态主动降噪滤波器1202、具有转移函数WFF2(z)的适应性主动降噪滤波器1204、主动降噪滤波器控制器(图中标示为WFF2(z)控制器)1206、具有转移函数WFB1(z)的静态主动降噪滤波器1212、具有转移函数WFB2(z)的适应性主动降噪滤波器1214、主动降噪滤波器控制器(图中标示为WFB2(z)控制器)1216、结合电路1218、1220以及滤波器1222，其中转移函数WFF2(z)是由主动降噪滤波器控制器1206所适应性调整的滤波器系数所定义，以及转移函数WFB2(z)是由主动降噪滤波器控制器1216所适应性调整的滤波器系数所定义。在本实施例中，主动降噪电路1201采用的主动降噪架构为混合式主动降噪架构，其为静态前馈式主动降噪架构、适应性前馈式主动降噪架构、静态反馈式主动降噪架构与适应性反馈式主动降噪架构的组合，其中静态主动降噪滤波器1202为静态前馈式主动降噪架构的一部分，适应性主动降噪滤波器1204为适应性前馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器1212为静态反馈式主动降噪架构的一部分，适应性主动降噪滤波器1214为适应性反馈式主动降噪架构的一部分，静态主动降噪滤波器1202与适应性主动降噪滤波器1204以并联方式连接，静态主动降噪滤波器1212与适应性主动降噪滤波器1214以并联方式连接，以及结合电路1218结合静态主动降噪滤波器1202、1212与适应性主动降噪滤波器1204、1214的滤波器输出，来产生抗噪信号y[n]。再者，滤波器1222(具有转移函数其为次要路径转移函数S(z)的估计)以及结合电路1220被共同使用来从所测量的误差信号e[n]产生估计信号其中估计信号/>为d[n]的估计(d[n]＝P(z)*x[n]，而P(z)是未知的)。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用以产生抗噪信号的主动降噪电路，包含：
多个滤波器，包含：
至少一第一滤波器，用以产生至少一第一滤波器输出，其中该至少一第一滤波器中的每一个均具有第一滤波器类型；以及
至少一第二滤波器，用以产生至少一第二滤波器输出，其中该至少一第二滤波器中的每一个均具有不同于该第一滤波器类型的第二滤波器类型；
其中该抗噪信号是由该至少一第一滤波器输出与该至少一第二滤波器输出所共同控制；以及该至少一第一滤波器与该至少一第二滤波器是以并联方式连接。
2.如权利要求1所述的主动降噪电路，其中该至少一第一滤波器中的每一个均为静态滤波器，以及该至少一第二滤波器中的每一个均为适应性滤波器。
3.如权利要求2所述的主动降噪电路，其中该至少一第一滤波器为该主动降噪电路所采用的静态前馈式主动降噪架构的一部分，以及该至少一第二滤波器为该主动降噪电路所采用的适应性前馈式主动降噪架构的一部分，
其中该多个滤波器还包含：
至少一第三滤波器，用以产生至少一第三滤波器输出，其中该抗噪信号是由该至少一第一滤波器输出、该至少一第二滤波器输出与该至少一第三滤波器输出所共同控制；以及该至少一第三滤波器为该主动降噪电路所采用的反馈式主动降噪架构的一部分。
4.如权利要求2所述的主动降噪电路，其中该至少一第一滤波器为该主动降噪电路所采用的静态反馈式主动降噪架构的一部分，以及该至少一第二滤波器为该主动降噪电路所采用的适应性反馈式主动降噪架构的一部分，
其中该多个滤波器还包含：
至少一第三滤波器，用以产生至少一第三滤波器输出，其中该抗噪信号是由该至少一第一滤波器输出、该至少一第二滤波器输出与该至少一第三滤波器输出所共同控制；以及该至少一第三滤波器为该主动降噪电路所采用的前馈式主动降噪架构的一部分。
5.如权利要求1所述的主动降噪电路，其中该多个滤波器还包含：
至少一第三滤波器，用以产生至少一第三滤波器输出，其中该至少一第三滤波器中的每一个均具有该第一滤波器类型；以及
至少一第四滤波器，用以产生至少一第四滤波器输出，其中该至少一第四滤波器中的每一个均具有该第二滤波器类型；
其中该抗噪信号是由该至少一第一滤波器输出、该至少一第二滤波器输出、该至少一第三滤波器输出与该至少一第四滤波器输出所共同控制；该至少一第三滤波器与该至少一第四滤波器是以并联方式连接；以及该至少一第一滤波器与该至少一第二滤波器中没有任一滤波器与该至少一第三滤波器或该至少一第四滤波器是以并联方式连接。
6.如权利要求5所述的主动降噪电路，其中该至少一第一滤波器与该至少一第三滤波器中的每一个均为静态滤波器，以及该至少一第二滤波器与该至少一第四滤波器中的每一个均为适应性滤波器。
7.一种用以产生抗噪信号的主动降噪方法，包含：
使用以并联方式连接的至少一第一滤波器与至少一第二滤波器，来得到该至少一第一滤波器的至少一第一滤波器输出以及该至少一第二滤波器的至少一第二滤波器输出，其中该至少一第一滤波器中的每一个均具有第一滤波器类型，以及该至少一第二滤波器中的每一个均具有不同于该第一滤波器类型的第二滤波器类型；以及
结合该至少一第一滤波器输出与该至少一第二滤波器输出来产生该抗噪信号。
8.如权利要求7所述的主动降噪电路，其中该至少一第一滤波器中的每一个均为静态滤波器，以及该至少一第二滤波器中的每一个均为适应性滤波器。
9.如权利要求7所述的主动降噪方法，还包含：
使用以并联方式连接的至少一第三滤波器与至少一第四滤波器，来得到该至少一第三滤波器的至少一第三滤波器输出以及该至少一第四滤波器的至少一第四滤波器输出；
其中该至少一第三滤波器中的每一个均具有该第一滤波器类型；该至少一第四滤波器中的每一个均具有该第二滤波器类型；该至少一第一滤波器与该至少一第二滤波器中没有任一滤波器与该至少一第三滤波器或该至少一第四滤波器是以并联方式连接；以及结合该至少一第一滤波器输出与该至少一第二滤波器输出来产生该抗噪信号的步骤包含：
结合该至少一第一滤波器输出、该至少一第二滤波器输出、该至少一第三滤波器输出与该至少一第四滤波器输出，来产生该抗噪信号。
10.如权利要求9所述的主动降噪方法，其中该至少一第一滤波器与该至少一第三滤波器中的每一个均为静态滤波器，以及该至少一第二滤波器与该至少一第四滤波器中的每一个均为适应性滤波器。
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