EP1800400A1 - Verfahren zur stabilisierung eines adaptiven algorithmus sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur stabilisierung eines adaptiven algorithmus sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number
EP1800400A1
EP1800400A1 EP05788936A EP05788936A EP1800400A1 EP 1800400 A1 EP1800400 A1 EP 1800400A1 EP 05788936 A EP05788936 A EP 05788936A EP 05788936 A EP05788936 A EP 05788936A EP 1800400 A1 EP1800400 A1 EP 1800400A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
output signal
input
error
estimated output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05788936A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harry Bachmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anocsys AG
Original Assignee
Anocsys AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anocsys AG filed Critical Anocsys AG
Publication of EP1800400A1 publication Critical patent/EP1800400A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00—Adaptive networks
    • H03H21/0012—Digital adaptive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00—Adaptive networks
    • H03H21/0012—Digital adaptive filters
    • H03H2021/0085—Applications
    • H03H2021/0089—System identification, i.e. modeling

Definitions

  • the present invention relates to a method for stabilizing an adaptive algorithm according to the preamble of claim 1, an application of the method, a device for carrying out the method and a use of the device.
  • Noise sources are increasingly perceived as an environmental impact and are considered to reduce the quality of life.
  • noise reduction methods based on the principle of wave cancellation have already been proposed.
  • ANC Active Noise Canceling
  • the principle of Active Noise Canceling is based on the cancellation of sound waves due to interference. These interferences are generated by one or more electro-acoustic transducers, such as loudspeakers.
  • the signal radiated by the electro-acoustic transducers is calculated by means of a suitable algorithm and continuously corrected.
  • the basis for the calculation of the signal to be radiated by the electro-acoustic transducers is the information supplied by one or more sensors. These are on the one hand information about the nature of the signal to be minimized. For example, a microphone can be used for this purpose which detects the noise to be minimized. On the other hand, information about the remaining residual signal is needed. Again, microphones can be used.
  • LMS Least Mean Square
  • FxLMS FxLMS
  • NLMS NLMS
  • An algorithm for active noise reduction requires information from at least one sensor (for example a microphone), which determines the residual error - also referred to below as an error signal.
  • another sensor is provided that provides information about the nature of the signal to be minimized.
  • an adaptive noise reduction system requires one or more actuators (for example in the form of loudspeakers) to output the correction signal.
  • the information from the sensors must be converted by an analog / digital converter into a suitable format. After being processed by the algorithm, the signal is reconverted from a digital to analogue converter and sent to the Actuators transmitted.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for stabilizing an adaptive algorithm which does not have the above disadvantages.
  • a method of stabilizing an adaptive algorithm by which an unknown transfer function having an input signal and an actual output signal is estimated the method being that a is generated using the input signal by means of an adaptive process such that an error signal is generated from the actual output signal and the estimated output signal and that the adaptive process due to the
  • Error signal is improved.
  • at least one of the following signal paths is interrupted or opened as a function of at least one condition:
  • a method which is particularly suitable for stabilizing adaptive algorithms, since signals which can not be processed by the method according to the invention can be kept away from the adaptive process from the outset, making the system more stable and robust overall.
  • Another embodiment of the present invention is that a predetermined signal level or a predetermined average signal power of one of the following signals is exceeded or exceeded: - input signal;
  • Methods according to the invention are particularly suitable for improving the stability and robustness of all adaptive systems.
  • the subject of the present invention is a device which comprises the following features:
  • An adaptive processor unit for determining an estimated output signal, wherein the processor unit an input signal is applied, - means for determining an error signal from an actual output signal and the estimated output signal, wherein the error signal is supplied to the adaptive processor unit, and
  • a switching unit in at least one of the following signal paths: a signal path carrying the error signal;
  • a further embodiment variant comprises means for determining a level or an average power of a signal, wherein these means are operatively connected to at least one switching unit.
  • the means for determining a level or an average power of a signal is operatively connected to the switching unit in the same signal path.
  • a plurality of switching units can be activated simultaneously.
  • the switching unit has an adjustable switching characteristic.
  • the switching units are operatively connected to each other.
  • the present invention is based on
  • FIG. 2 is a simplified block diagram of the embodiment variant shown in FIG. 1, also in a schematic representation,
  • Fig. 3 is a simplified block diagram of a switching unit used in Figs. 1 and 2 and
  • FIG. 4 shows a signal curve for illustrating a possible mode of operation of a switching unit according to FIG. 3.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive device for the reduction of noise. It is a so-called Adaptive Noise Canceller (ANC) system that eliminates or at least reduces a noise in a room R using the principle of signal cancellation.
  • ANC Adaptive Noise Canceller
  • Central unit of such an adaptive noise reduction system is an adaptive
  • Processor unit 3 which is operatively connected to an external microphone unit 1, wherein the addition "externally” indicates a arranged outside the space R microphone unit.
  • an external microphone unit 1 wherein the addition "externally” indicates a arranged outside the space R microphone unit.
  • two internal microphone units 5 and two loudspeaker units 7 are provided in the space R, all of which are operatively connected to the adaptive processor unit 3.
  • a switching unit 2, 4, 6 is provided in each case between one of the microphone units 1, 5 and the adaptive processor unit 3 or respectively between one of the loudspeaker units 7 and the adaptive processor unit 3, which makes it possible to control the respective one Signal path to interrupt.
  • a reduction signal is fed via the loudspeakers 7 into the room R, so that an interference signal passing through the walls or windows into the room R is deleted by signal cancellation or reduction in the room R. or reduced. So that this can be achieved successfully under changing conditions, an error signal is picked up with the aid of the microphone units 5 and fed back to the adaptive processor unit 3, so that in the adaptive processor unit 3 the calculations of the reduction signal can be improved and, as a consequence, optimum signal cancellation or signal reduction can be achieved.
  • FIG. 1 shows a block diagram in a simplified equivalent circuit diagram of the embodiment variant of the invention according to FIG. 1.
  • the signal paths can be interrupted, which is accomplished with the aid of switching units 2, 4, 6.
  • a switching unit 2, 4, 6 in this case denotes a switch which is controlled by the size of a parameter.
  • the size of the parameter corresponds, for example, to the average input power or the input level.
  • the switching unit 2, which is connected between the microphone unit 1 and the adaptive processor unit 3, is used to interrupt the signal path to the adaptive processor unit 3 as soon as, for example, the noise recorded with the microphone unit 1 is below a predetermined one
  • the adaptive processor unit 3 no longer receives any noise as a consequence of the signal path interruption, as a result of which the adaptive processor unit 3 no longer outputs a reduction signal to the loudspeaker unit 7.
  • This configuration makes sense, for example, when a noise below a certain volume need not be actively minimized because the walls or windows already sufficiently attenuate the noise.
  • Configurations make sense, for example, if the adaptive processor unit 3 should only work if a specific limit value in the space R is exceeded.
  • a switching unit 2, 4, 6 functions like a switch whose state is determined by the input quantity. It is not important for the function of a switching unit 2, 4, 6 whether the input signal detects the level, the average power or another magnitude.
  • Fig. 3 shows one of the switching units 2, 4, 6, the one
  • Input signal 9 is acted upon.
  • an output signal 10 is generated, resulting for example from the input / output waveform according to FIG. 4.
  • an arbitrary characteristic curve can be provided, in particular based on the function of a so-called AGC (Automatic Gain Control) unit conceivable that the signal can also experience a gain or a weakening.
  • AGC Automatic Gain Control
  • Output signal 10 applied. From the course shown, the following can be derived: As soon as the input signal 9 of the switching unit 2, 4, 6 falls below a predetermined threshold value, the output signal 10 of the switching unit 2, 4, 6 is switched to zero, i. the signal path through the switching unit 2, 4, 6 is interrupted. The output signal 10 thus has no value when the input signal 9 is below the predetermined threshold. On the other hand, the output signal 10 corresponds to the input signal 9 when the input signal 9 exceeds the predetermined threshold.
  • a further embodiment - as can also be seen from Fig. 4 - is that the
  • Switching unit 2, 4, 6 has a control input 12. Via this control input 12, the switching unit 2, 4, 6 can be controlled, wherein a control signal is generated for example in the adaptive processor unit 3 or in another switching unit 2, 4, 6.
  • the switching unit 2, 4, 6 has a control output 13, via which also other switching units 2, 4, 6 can be controlled. It is also conceivable the state of the switching unit 2, 4, 6 is transmitted via the control output 13 to the adaptive processor unit 3 or another arithmetic unit for further processing.
  • the control output 13 and the control input 12 can also be used inverted.
  • a switching unit 2, 4, 6 is then opened (i.e., the signal path through the switching unit 2, 4, ⁇ is not interrupted) when the signal path is interrupted by another switching unit 2, 4, 6. It is provided, for example, that the time it takes for the switching unit 2, 4, ⁇ after exceeding the predetermined threshold value interrupts the signal path, can be set. Likewise, the time required by the switching unit 2, 4, 6 to reopen the signal path after falling below the predetermined threshold value can be set. This has the advantage that thus the signal path through the switching unit 2, 4, 6 is not interrupted or opened before and after each zero crossing, whereby further instabilities of the overall system are prevented by the invention.

Abstract

Eine unbekannte Übertragungsfunktion (H) wird geschätzt, die ein Eingangssignal (x) und ein tatsächliches Ausgangssignal (y) aufweist. Die Erfindung besteht darin dass ein geschätztes Ausgangssignal (y) unter Verwendung des Eingangssignals (x) mittels eines adaptiven Prozesses (3) erzeugt wird, dass ein Fehlersignal (e) aus dem tatsächlichen Ausgangssignal (y) und dem geschätzten Ausgangssignal (y) erzeugt wird und dass der adaptive Prozess (3) aufgrund des Fehlersignals (e) verbessert wird, wobei in Abhängigkeit mindestens einer Bedingung mindestens einer der folgenden Signalpfade unterbrochen oder geöffnet wird: ein das Fehlersignal (e) führender Signalpfad, ein das Eingangssignal (x) führender Signalpfad oder ein das geschätzte Ausgangssignal (y) führender Signalpfad. Damit können adaptive Prozesse bzw. Algorithmen wesentlich stabilisiert werden. Ferner sind eine Anwendung des Verfahrens, eine Vorrichtung sowie eine Verwendung der Vorrichtung angegeben.

Description

Verfahren zur Stabilisierung eines adaptiven Algorithmus sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines adaptiven Algorithmus nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Anwendung des Verfahrens, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Vorrichtung.
Lärmquellen werden zunehmend als Umweltbelastung wahrgenommen und gelten als Verminderung der Lebensqualität. Da sich Lärmquellen häufig jedoch nicht vermeiden lassen, wurden bereits Verfahren zur Geräuschreduktion vorgeschlagen, die auf dem Prinzip der Wellenauslöschung basieren.
Das Prinzip der aktiven Geräuschreduktion (ANC oder "Active Noise Cancelling") beruht auf der Auslöschung von Schallwellen durch Interferenzen. Diese Interferenzen werden von einem oder mehreren elektro-akustischen Wandlern, beispielsweise von Lautsprechern, erzeugt. Das von den elektro-akustischen Wandlern abgestrahlte Signal wird mittels eines dazu geeigneten Algorithmus berechnet und laufend korrigiert. Als Grundlage für die Berechnung des von den elektro-akustischen Wandlern auszustrahlenden Signals dienen die von einem oder mehreren Sensoren gelieferten Informationen. Dies sind zum einen Informationen über die Beschaffenheit des zu minimierenden Signals. Hierzu kann zum Beispiel ein Mikrofon verwendet werden, welches das zu minimierende Geräusch erfasst. Zum anderen werden aber auch Informationen über das verbleibende Restsignal benötigt. Auch hierzu können Mikrophone verwendet werden.
Das bei aktiver Geräuschreduktion angewendete grundlegende Prinzip wurde von Dr. Paul Lueg in einer Patentschrift aus dem Jahr 1935 und der Offenlegungsnummer AT-141 998 B beschrieben. Durch diese Druckschrift ist offenbart, wie Lärm in einer Röhre ausgelöscht werden kann mittels
Erzeugung eines Signals mit entgegen gesetzter Phasenlage.
Weiterentwicklungen führten zu einer Reihe von spezifischen Algorithmen, wie zum Beispiel der LMS (Least Mean Square) und verwandte Algorithmen wie der FxLMS oder der NLMS.
Ein Algorithmus zur aktiven Geräuschreduktion benötigt Informationen von mindestens einem Sensor (zum Beispiel ein Mikrophon) , welcher den Restfehler - im Folgenden auch etwa als Fehlersignal bezeichnet - ermittelt. Je nach Anwendung und verwendetem Algorithmus kommt ein weiterer Sensor dazu, der Informationen über die Beschaffenheit des zu minimierenden Signals liefert. Ferner benötigt ein adaptives Geräuschreduktionssystem einen oder mehrere Aktuatoren (zum Beispiel in der Form von Lautsprechern) zur Ausgabe des Korrektursignals. Die Informationen der Sensoren müssen von einem Analog/Digital-Wandler in ein entsprechendes Format umgewandelt werden. Nach der Bearbeitung durch den Algorithmus wird das Signal von einem Digital/Analog-Wandler zurückgewandelt und an die Aktuatoren übermittelt. Diese Wandler unterliegen Beschränkungen, sowohl bezüglich Auflösung als auch bezüglich Dynamik.
Viele Algorithmen, insbesondere die bekannten Gradientenverfahren, weisen bei unkorrelierten Eingangssignalen einige Instabilitäten auf. Zusammen mit den Einschränkungen der Wandler kann dies bei kleinen Eingangssignalen zu einem unkontrollierten Verhalten des Algorithmus führen. Dies kann sich in Form von tieffrequenten Geräuschen oder auch als generell instabiles Verhalten des Gesamtsystems äussern.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stabilisierung eines adaptiven Algorithmus anzugeben, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, eine Anwendung des Verfahrens, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Vorrichtung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Ein Verfahren zur Stabilisierung eines adaptiven Algorithmus, mit Hilfe dessen eine unbekannte Übertragungsfunktion geschätzt wird, die ein Eingangssignal und ein tatsächliches Ausgangssignal aufweisen wird angegeben, wobei das Verfahren darin besteht, dass ein geschätztes Ausgangssignal unter Verwendung des Eingangssignals mittels eines adaptiven Prozesses erzeugt wird, dass ein Fehlersignal aus dem tatsächlichen Ausgangssignal und dem geschätzten Ausgangssignal erzeugt wird und dass der adaptive Prozess aufgrund des
Fehlersignals verbessert wird. Erfindungsgemäss wird in Abhängigkeit mindestens einer Bedingung mindestens einer der folgenden Signalpfade unterbrochen bzw. geöffnet:
- ein das Fehlersignal führender Signalpfad; - ein das Eingangssignal führender Signalpfad;
- ein das geschätzte Ausgangssignal führender Signalpfad.
Damit wird erstmals ein Verfahren geschaffen, das sich zum Stabilisieren von adaptiven Algorithmen besonders eignet, denn können doch mit dem erfindungsgemässen Verfahren nicht verarbeitbare Signale von vornherein aus dem adaptiven Prozess ferngehalten werden, womit das System insgesamt stabiler und robuster wird.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein vorgegebener Signalpegel oder eine vorgegebene mittlere Signalleistung eines der folgenden Signale unterschritten bzw. überschritten wird: - Eingangssignal;
- geschätztes Ausgangssignal;
- Fehlersignal.
Daraus ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren selbst kontrolliert und in — O •*-
seiner Struktur an die aktuellen Signalformen und Signalstärken automatisch anpasst.
In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bedingung zur
Veränderung eines Signalpfades von dem in diesem Signalpfad geführten Signal abhängig ist.
Schliesslich ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dasss mehrere Signalpfade gleichzeitig unterbrochen bzw. geöffnet werden.
Auch wenn sich das erfindungsgemässe Verfahren besonders zur aktiven Geräuschreduktion eignet, sind andere Anwendungen keinesfalls ausgeschlossen. Im Gegenteil: Das
Erfindungsgemässe Verfahren eignet sich bei allen adaptiven Systemen vorzüglich zur Verbesserung der Stabilität und der Robustheit.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, welche die folgenden Merkmale umfasst:
- eine adaptive Prozessoreinheit zur Bestimmung eines geschätzten Ausgangssignals, wobei der Prozessoreinheit ein Eingangssignal beaufschlagt ist, - Mittel zum Bestimmen eines Fehlersignals aus einem tatsächlichen Ausgangssignal und dem geschätzten Ausgangssignal, wobei das Fehlersignal der adaptiven Prozessoreinheit zugeführt ist, und
- eine Schalteinheit in mindestens einem der folgenden Signalpfade: - ein das Fehlersignal führender Signalpfad;
- ein das Eingangssignal führender Signalpfad;
- ein das geschätzte Ausgangssignal führender
Signalpfad.
Eine weitere Ausführungsvariante umfasst Mittel zum Bestimmen eines Pegel oder einer mittleren Leistung eines Signals, wobei diese Mittel mit mindestens einer Schalteinheit wirkverbunden sind.
Bei einer noch weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sind die Mittel zum Bestimmen eines Pegels oder einer mittleren Leistung eines Signals mit der Schalteinheit im gleichen Signalpfad wirkverbunden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mehrere Schalteinheiten gleichzeitig aktivierbar.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schalteinheit eine einstellbare Schaltkennlinie auf.
Schliesslich sind bei einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung die Schalteinheiten miteinander wirkverbunden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen im Folgenden weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante, ebenfalls in schematischer Darstellung,
Fig. 3 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer in den Fig. 1 und 2 verwendeten Schalteinheit und
Fig. 4 einen Signalverlauf zur Illustration einer möglichen Funktionsweise einer Schalteinheit gemäss Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Reduktion von Störgeräuschen. Es handelt sich um ein so genanntes adaptives Geräuschreduktionssystems (ANC - Adaptive Noise Canceller) , mit Hilfe dem ein Störgeräusch in einem Raum R unter Anwendung des Prinzips der Signalauslöschung eliminiert bzw. zumindest reduziert wird.
Zentrale Einheit eines solchen adaptiven Geräuschreduktionssystems ist eine adaptive
Prozessoreinheit 3, die mit einer externen Mikrophoneinheit 1 wirkverbunden ist, wobei der Zusatz "extern" auf eine ausserhalb des Raumes R angeordnete Mikrophoneinheit hinweist. Damit kann ein in der Regel ausserhalb des Raumes R vorhandene Störgeräuschquelle besser erfasst werden. Des Weiteren sind im Raum R zwei interne Mikrophoneinheiten 5 und zwei Lautsprechereinheiten 7 vorgesehen, die alle mit der adaptiven Prozessoreinheit 3 wirkverbunden sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist jeweils zwischen einem der Mikrophoneinheiten 1, 5 und der adaptiven Prozessoreinheit 3 bzw. jeweils zwischen einem der Lautsprechereinheiten 7 und der adaptiven Prozessoreinheit 3 eine Schalteinheit 2, 4, 6 vorgesehen, welche es ermöglicht, den jeweiligen Signalpfad zu unterbrechen.
In der adaptiven Prozessoreinheit 3 wird nun aufgrund des mit der Mikrophoneinheit 1 aufgenommenen Signals ein Reduktionssignal über die Lautsprecher 7 in den Raum R eingespeist, so dass ein durch die Wände oder Fenster in den Raum R gelangendes Störsignal durch Signallöschung bzw. Reduktion im Raum R gelöscht bzw. reduziert wird. Damit dies unter sich ändernden Bedingungen mit Erfolg erreicht werden kann, wird mit Hilfe der Mikrophoneinheiten 5 ein Fehlersignal aufgenommen und an die adaptive Prozessoreinheit 3 zurückgeführt, so dass in der adaptiven Prozessoreinheit 3 die Berechnungen des Reduktionssignals verbessert werden können und in der Folge eine optimale Signallöschung bzw. Signalreduktion erreicht werden kann.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine beliebige Anzahl Mikrophoneinheiten 1, 5 und Lautsprechereinheiten 7 denkbar sind, ohne dass das erfindungsgemässe Prinzip verlassen wird. Auch sind anstelle der Mikrophoneinheiten 1, 5 und/oder der Lautsprechereinheiten 7 andere Wandlereinheiten denkbar. Fig. 2 zeigt ein Blockdiagraitim eines vereinfachten Ersatzschaltbildes der Ausführungsvariante der Erfindung gemäss Fig. 1. Erfindungsgemäss können die Signalpfade unterbrochen werden, was mit Hilfe von Schalteinheiten 2, 4, 6 bewerkstelligt wird. Eine Schalteinheit 2, 4, 6 bezeichnet in diesem Fall einen Schalter, der von der Grosse eines Parameters gesteuert wird. Dabei entspricht die Grosse des Parameters beispielsweise der gemittelten Eingangsleistung oder dem Eingangspegel. Die Schalteinheit 2, welche zwischen der Mikrophoneinheit 1 und der adaptiven Prozessoreinheit 3 geschaltet ist, wird zur Unterbrechung des Signalpfades zur adaptiven Prozessoreinheit 3 verwendet, sobald zum Beispiel das mit der Mikrophoneinheit 1 aufgenommene Störgeräusch unter einem vorgegebenen
Signalpegel liegt. Die adaptive Prozessoreinheit 3 erhält als Folge der Signalpfadunterbrechung gar kein Störgeräusch mehr, womit die adaptive Prozessoreinheit 3 auch kein Reduktionssignal mehr an die Lautsprechereinheit 7 abgibt. Diese Konfiguration macht zum Beispiel dann Sinn, wenn ein Störgeräusch unterhalb einer bestimmten Lautstärke nicht aktiv minimiert werden muss, weil die Mauern oder Fenster das Störgeräusch bereits ausreichend abschwächen. Ergänzend kann - als weitere Ausführungsform der Erfindung - mit der Schalteinheit 6, die zwischen der adaptiven
Prozessoreinheit 3 und der Lautsprechereinheit 7 geschaltet ist, der Signalpfad von einem Signalgenerator zur Erzeugung des Reduktionssignals zu den Lautsprechereinheiten 7 gesteuert werden. Den Lautsprechereinheiten 7 wird also kein Signal beaufschlagt, sobald die Schalteinheit 6 den Signalpfad zur Lautsprechereinheit 7 unterbricht. Auf diese Weise werden allfällige Nebengeräusche, welche in den Lautsprechereinheiten 7 von sich aus erzeugt werden, unterdrückt. Auch dies trägt wesentlich zur Stabilität des Gesamtsystems bei, da diese Nebengeräusche ansonsten von den Sensoren - d.h. der Mikrophoneinheiten 5 - zur Erfassung der Restgeräusche miterfasst würden. Die zusätzliche Schalteinheit 4, welche ebenfalls in Abhängigkeit vom Störgeräusch aktiviert werden kann, kann den das Fehlersignal führenden Signalpfad unterbrechen. Dies bewirkt, dass die adaptive Prozessoreinheit 3 kein Fehlersignal von der entsprechenden Mikrophoneinheit 5 erhält, mithin geht die adaptive Prozessoreinheit 3 davon aus, dass das System optimal an die momentane Situation adaptiert ist und dass es demzufolge nicht notwendig ist, weiter zu optimieren.
Die Anwendungen einzelner der erwähnten Ausführungsvarianten mit einer Schalteinheit als auch eine Kombination von zwei oder mehr der erwähnten Anwendungen hat eine wesentliche Stabilitätssteigerung des Gesamtsystems zu Folge, da leise und somit schwierig zu bearbeitende Eingangssignale eliminiert werden. Mithin verlieren allfällige Unzulänglichkeiten der bei digitalen Systemen benötigten Analog/Digital- und Digital/Analog- Wandler oder anderer Komponenten an Einfluss.
Es kann aber auch ein Grenzwert für das Restgeräusch im Raum R definiert werden; beim Unterschreiten dieses Grenzwertes wird das Fehlersignal ε abgeschaltet, d.h. der Signalpfad von den internen Mikrophoneinheiten 5 zur adaptiven Prozessoreinheit 3 wird unterbrochen. Dies wird von der adaptiven Prozessoreinheit 3 so interpretiert, dass kein Fehlersignal ε vorhanden ist. Auch hieraus folgt somit, dass leise und somit schwierig zu bearbeitende Signale von den Berechnungen ausgeschlossen werden. Abhängig von der Stummschaltung des Fehlersignals ε können sowohl die externe Mikrophoneinheit 1, die zur Aufnahme von Störgeräuschen eingesetzt wird, als auch eine oder mehrere Lautsprechereinheiten 7 gesteuert werden. Derartige
Konfigurationen machen zum Beispiel dann Sinn, wenn die adaptive Prozessoreinheit 3 nur dann arbeiten soll, wenn ein bestimmter Grenzwert im Raum R überschritten wird.
Wie bereits darauf hingewiesen worden ist, funktioniert eine Schalteinheit 2, 4, 6 wie ein Schalter, dessen Zustand von der Eingangsgrösse bestimmt wird. Es ist für die Funktion einer Schalteinheit 2, 4, 6 nicht wichtig, ob vom Eingangssignal der Pegel, die gemittelte Leistung oder eine andere Grosse erfasst wird.
Die prinzipielle Funktionsweise einer Schalteinheit 2, 4, 6 wird im Folgenden anhand der Fig. 3 und 4 weiter erläutert.
Fig. 3 zeigt eine der Schalteinheiten 2, 4, 6, der ein
Eingangssignal 9 beaufschlagt ist. In der Schalteinheit 2, 4, 6 wird ein Ausgangssignal 10 erzeugt, das sich beispielsweise aus dem Ein-/Ausgangsverlauf gemäss Fig. 4 ergibt. Dabei kann eine beliebige Kennlinie vorgesehen sein, insbesondere ist in Anlehnung an die Funktion einer so genannte AGC- (Automatic Gain Control) -Einheit denkbar, dass das Signal auch eine Verstärkung oder eine Abschwächung erfahren kann. In der in Fig. 4 dargestellten Graphik ist auf der Abszisse der Pegel des Eingangssignals 9 und auf der Ordinate der Pegel des jeweiligen
Ausgangssignals 10 aufgetragen. Aus dem dargestellten Verlauf lässt sich folgendes ableiten: Sobald das Eingangssignal 9 der Schalteinheit 2, 4, 6 einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet, wird das Ausgangssignal 10 der Schalteinheit 2, 4, 6 auf null geschaltet, d.h. der Signalpfad durch die Schalteinheit 2, 4, 6 wird unterbrochen. Das Ausgangssignal 10 weist also keinen Wert auf, wenn das Eingangssignal 9 unterhalb dem vorbestimmten Schwellwert liegt. Auf der anderen Seite entspricht das Ausgangssignal 10 dem Eingangssignal 9, wenn das Eingangssignal 9 den vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
Eine weitere Ausführungsvariante - wie sie auch aus Fig. 4 entnommen werden kann - besteht darin, dass die
Schalteinheit 2, 4, 6 einen Steuereingang 12 aufweist. Über diesen Steuereingang 12 lässt sich die Schalteinheit 2, 4, 6 steuern, wobei ein Steuersignal beispielsweise in der adaptiven Prozessoreinheit 3 oder in einer anderen Schalteinheit 2, 4, 6 erzeugt wird.
Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Schalteinheit 2, 4, 6 einen Steuerausgang 13 aufweist, über den sich auch andere Schalteinheiten 2, 4, 6 steuern lassen. Denkbar ist auch, dass der Zustand der Schalteinheit 2, 4, 6 über den Steuerausgang 13 an die adaptive Prozessoreinheit 3 oder eine andere Recheneinheit zur weiteren Verarbeitung übermittelt wird.
Der Steuerausgang 13 und der Steuereingang 12 lassen sich auch invertiert nutzen. Auf diese Weise wird zum Beispiel eine Schalteinheit 2, 4, 6 dann geöffnet (d.h. der Signalpfad durch die Schalteinheit 2, 4, β wird nicht unterbrochen) , wenn der Signalpfad durch eine andere Schalteinheit 2, 4, 6 unterbrochen ist. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Zeit, die es dauert, bis die Schalteinheit 2, 4, β nach Überschreiten des vorbestimmten Schwellwertes den Signalpfad unterbricht, eingestellt werden kann. Ebenso kann die Zeit, welche die Schalteinheit 2, 4, 6 benötigt, um den Signalpfad nach Unterschreiten des vorbestimmten Schwellwertes wieder zu öffnen, eingestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass damit der Signalpfad durch die Schalteinheit 2, 4, 6 nicht vor und nach jedem Nulldurchgang unterbrochen bzw. geöffnet wird, womit weitere Instabilitäten des Gesamtsystems durch die Erfindung verhindert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Stabilisierung eines adaptiven Algorithmus, mit Hilfe dessen eine unbekannte
Übertragungsfunktion (H) geschätzt wird, die ein Eingangssignal (x) und ein tatsächliches Ausgangssignal (y) aufweisen, wobei das Verfahren darin besteht,
- dass ein geschätztes Ausgangssignal (y) unter Verwendung des Eingangssignals (x) mittels eines adaptiven Prozesses (3) erzeugt wird,
- dass ein Fehlersignal (ε) aus dem tatsächlichen Ausgangssignal (y) und dem geschätzten Ausgangssignal
(y) erzeugt wird und - dass der adaptive Prozess (3) aufgrund des
Fehlersignals (ε) verbessert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit mindestens einer Bedingung mindestens einer der folgenden Signalpfade unterbrochen wird: - ein das Fehlersignal (ε) führender Signalpfad;
- ein das Eingangssignal (x) führender Signalpfad;
- ein das geschätzte Ausgangssignal (y) führender Signalpfad.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Bedingung, dass ein vorgegebener Signalpegel oder eine vorgegebene mittlere Signalleistung eines der folgenden Signale unterschritten wird:
- Eingangssignal (x) ; - geschätztes Ausgangssignal (y) ; - Fehlersignal (ε) .
3. Verfahren zur Stabilisierung eines adaptiven Algorithmus, mit Hilfe dessen eine unbekannte Übertragungsfunktion (H) geschätzt wird, die ein
Eingangssignal (x) und ein tatsächliches Ausgangssignal (y) aufweisen, wobei das Verfahren darin besteht,
- dass ein geschätztes Ausgangssignal (y) unter Verwendung des Eingangssignals (x) mittels eines adaptiven Prozesses (3) erzeugt wird,
- dass ein Fehlersignal (ε) aus dem tatsächlichen Ausgangssignal (y) und dem geschätzten Ausgangssignal
(y) erzeugt wird und
- dass der adaptive Prozess (3) aufgrund des Fehlersignals (ε) verbessert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit mindestens einer Bedingung mindestens einer der folgenden Signalpfade geöffnet wird:
- ein das Fehlersignal (ε) führender Signalpfad; - ein das Eingangssignal (x) führender Signalpfad;
- ein das geschätzte Ausgangssignal (y) führender Signalpfad.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Bedingung, dass ein vorgegebener Signalpegel oder eine vorgegebene mittlere Eingangsleistung eines der folgenden Signale überschritten wird:
- Eingangssignal (x) ;
- geschätztes Ausgangssignal (y) ; - Fehlersignal (ε) .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung zur Veränderung eines Signalpfades von dem in diesem Signalpfad geführten Signal (x, ε, y) abhängig ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Signalpfade gleichzeitig unterbrochen bzw. geöffnet werden.
7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur aktiven Geräuschreduktion in einem Raum (R) .
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch
- eine adaptive Prozessoreinheit (3) zur Bestimmung eines geschätzten Ausgangssignals (y) , wobei der Prozessoreinheit (3) ein Eingangssignal (x) beaufschlagt ist,
- Mittel (19) zum Bestimmen eines Fehlersignals (ε) aus einem tatsächlichen Ausgangssignal (y) und dem geschätzten Ausgangssignal (y) , wobei das Fehlersignal (ε) der adaptiven Prozessoreinheit (3) zugeführt ist, und
- eine Schalteinheit (2, 4, 6) in mindestens einem der folgenden Signalpfade:
- ein das Fehlersignal (ε) führender Signalpfad;
- ein das Eingangssignal (x) führender Signalpfad; - ein das geschätzte Ausgangssignal (y) führender Signalpfad.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Bestimmen eines Pegel oder einer mittleren Leistung eines Signals (x, ε, y) vorgesehen sind, wobei diese Mittel mit mindestens einer Schalteinheit (2, 4, 6) wirkverbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bestimmen eines Pegels oder einer mittleren Leistung eines Signals (x, ε, y) in einem Signalpfad mit der Schalteinheit (2, 4, 6) im gleichen Signalpfad wirkverbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schalteinheiten (2, 4, 6) gleichzeitig aktivierbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (2, 4, 6) eine einstellbare Schaltkennlinie aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheiten (2, 4, 6) miteinander wirkverbunden sind.
14. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 zur aktiven Geräuschreduktion in einem Raum (R) .
EP05788936A 2004-10-12 2005-10-07 Verfahren zur stabilisierung eines adaptiven algorithmus sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens Withdrawn EP1800400A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH16912004 2004-10-12
PCT/CH2005/000589 WO2006039826A1 (de) 2004-10-12 2005-10-07 Verfahren zur stabilisierung eines adaptiven algorithmus sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1800400A1 true EP1800400A1 (de) 2007-06-27

Family

ID=35523455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05788936A Withdrawn EP1800400A1 (de) 2004-10-12 2005-10-07 Verfahren zur stabilisierung eines adaptiven algorithmus sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090052690A1 (de)
EP (1) EP1800400A1 (de)
JP (1) JP2008516540A (de)
WO (1) WO2006039826A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007048682A1 (de) * 2005-10-25 2007-05-03 Anocsys Ag Verfahren zum bestimmen einer übertragungsfunktion sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
JP7304576B2 (ja) * 2019-11-15 2023-07-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 騒音低減装置、移動体装置、及び、騒音低減方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4584441A (en) * 1984-09-07 1986-04-22 At&T Bell Laboratories Bidirectional adaptive voice frequency repeater
JP2748626B2 (ja) * 1989-12-29 1998-05-13 日産自動車株式会社 能動型騒音制御装置
US5809152A (en) * 1991-07-11 1998-09-15 Hitachi, Ltd. Apparatus for reducing noise in a closed space having divergence detector
US5140283A (en) * 1991-08-02 1992-08-18 Reed Lockwood W Time variant analog signal switching apparatus including switching transient avoidance
US5404397A (en) * 1992-04-16 1995-04-04 U.S. Phillips Corporation Conference system with automatic speaker detection and speaker unit
US7103188B1 (en) * 1993-06-23 2006-09-05 Owen Jones Variable gain active noise cancelling system with improved residual noise sensing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006039826A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20090052690A1 (en) 2009-02-26
JP2008516540A (ja) 2008-05-15
WO2006039826A1 (de) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007013719B4 (de) Hörer
DE102005032274B4 (de) Hörvorrichtung und entsprechendes Verfahren zur Eigenstimmendetektion
DE69627612T2 (de) Frequenzselektiver aktiver adaptiver Steuerungsanordnung
DE4228695C2 (de) Schaltungsvorrichtung zum aktiven Verringern von Lärm im Innern eines geschlossenen Raumes
DE102006047965A1 (de) Hörhilfsgerät mit einer Okklusionsreduktionseinrichtung und Verfahren zur Okklusionsreduktion
DE102004026660A1 (de) Aktives Geräuschsteuersystem
DE3908881A1 (de) Elektronisches stoerschalldaempfungssystem
WO2006111039A1 (de) Verfahren zur nachbildung eines secondary-path bei einem aktiven geräuschreduktionssystem
EP3139633A1 (de) Verfahren zur unterdrückung einer rückkopplung in einem hörgerät
EP2988529B1 (de) Adaptive teilungsfrequenz in hörhilfegeräten
DE112012005713T5 (de) Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung
DE112016006169B4 (de) Aktive Lärmschutzvorrichtung
EP1542500A2 (de) Hörgerät mit Störgeräuschunterdrückung und entsprechendes Störgeräuschunterdrückungsverfahren
EP1800400A1 (de) Verfahren zur stabilisierung eines adaptiven algorithmus sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102019123971B4 (de) Aktives lärmkompensationssystem und verfahren
EP1077013B1 (de) Verfahren und einrichtung zum betrieb von sprachunterstützten systemen in kraftfahrzeugen
EP1929465A1 (de) Verfahren zur aktiven geräuschverminderung und eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP1351550A1 (de) Verfahren zur Anpassung einer Signalverstärkung in einem Hörgerät sowie ein Hörgerät
EP1995492B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Frequenzgangkorrektur in Schwingungsisolationssystemen
EP1943640A1 (de) Verfahren zum bestimmen einer übertragungsfunktion sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP2590437B1 (de) Periodisches Adaptieren einer Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung
DE102012008557B4 (de) Verfahren zur Rückkopplungsunterdrückung in elektroakustischen Systemen
EP4356622A1 (de) Active noise control klassifikationssystem
DE10340367B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Schalldruckpegels eines Schallgebers
EP3793217A1 (de) Hörgerät mit aktiver geräuschunterdrückung und verfahren zum betrieb desselben

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20070329

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
19U Interruption of proceedings before grant

Effective date: 20081211

19W Proceedings resumed before grant after interruption of proceedings

Effective date: 20210601

PUAJ Public notification under rule 129 epc

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009425

32PN Public notification

Free format text: MITTEILUNG GEMAESS REGEL 142 EPUE (WIEDERAUFNAHME DES VERFAHRENS NACH REGEL 142 (2) EPUE VOM 10.12.2020)

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

PUAJ Public notification under rule 129 epc

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009425

32PN Public notification

Free format text: FESTSTELLUNG EINES RECHTSVERLUSTS NACH REGEL 112(1) EPUE (EPA FORM 2524 VOM 28/04/2022)

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20211202