JPH07253790A - Noise cancelling method - Google Patents

Noise cancelling method

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JPH07253790A
JPH07253790A JP6044621A JP4462194A JPH07253790A JP H07253790 A JPH07253790 A JP H07253790A JP 6044621 A JP6044621 A JP 6044621A JP 4462194 A JP4462194 A JP 4462194A JP H07253790 A JPH07253790 A JP H07253790A
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signal
sound
cancellation
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Abstract

PURPOSE:To improve the noise cancelling system in performance by identifying the transfer function of the cancel sound propagation system in parallel with the noise cancelling operation and setting the transfer function on the signal processing filter. CONSTITUTION:The cancel sound propagation system from the speaker 23 to the observation point (error microphone 24) is assumed to exist between the reference signal generating section 21 and the adaptive filter 22b to approximate the noise sound cancel system 20. When noise cancellation operates, the transfer function arithnaetic processing section 30, based on such approximated system, uses the reference signal xn, error signal en and adaptive filter coefficient wn to compute the transfer function of the cancel sound propagation system in the noise cancel system and cancels noises by adaptive signal processing based on setting the transfer function on the signal processing filter 22c.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はLMS(Least Mean Squa
re)適応信号処理により騒音をキャンセルする騒音キャ
ンセル方法に係り、特に、キャンセル音伝搬系の伝達特
性を参照信号に畳み込んで信号処理用参照信号(フィル
タードリファレンス信号)を生成する信号処理フィルタ
における伝達関数をリアルタイムに更新して騒音をキャ
ンセルする騒音キャンセル方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to LMS (Least Mean Square)
re) Noise cancellation method that cancels noise by adaptive signal processing, especially in a signal processing filter that generates a reference signal for signal processing (filtered reference signal) by convolving the transfer characteristics of the cancellation sound propagation system with a reference signal The present invention relates to a noise canceling method for canceling noise by updating a transfer function in real time.

【0002】[0002]

【従来の技術】騒音と逆位相の騒音キャンセル音をスピ
−カから放射して騒音を低減する方法(アクティブ制
御)が脚光を浴び、工場やオフィスなどの室内空間の一
部に実用化されつつある。又、自動車の車室内において
もアクティブ制御により騒音を低減する方式が提案され
ている。
2. Description of the Related Art A method of reducing noise (active control) by radiating a noise-canceling sound having a phase opposite to that of noise from a speaker is in the spotlight, and is being put to practical use in some indoor spaces such as factories and offices. be. A method of reducing noise by active control has also been proposed in the passenger compartment of an automobile.

【0003】図11はアクティブ制御により騒音を低減
する従来の騒音キャンセシステムの構成図であり、自動
車のエンジン音を低減する場合である。11は騒音源で
あるエンジン、12はエンジン回転数Rを検出する回転
数センサ、13はエンジン回転数Rに応じた周波数を有
する一定振幅の正弦波信号を参照信号xnとして発生す
る参照信号発生部である。騒音源がエンジンの場合、エ
ンジン回転により発生するノイズは周期性を有し、その
周波数はエンジン回転数に依存する。例えば、4気筒エ
ンジンの場合、車室内に発生する周期性ノイズはエンジ
ン回転数の2次高調波が支配的であり、回転数が600
rpm(10rps)の時、車室内に発生するノイズの
周波数は20Hz、回転数が6000rpm(100r
ps)の時、車室内に発生するノイズの周波数は200
Hzである。参照信号発生部13は、2次高調波の正弦
波データをROMに記憶しておき、そのデータを必要に
応じて読み出して出力することにより参照信号xnを生
成する。尚、このデータの読み出し/出力タイミングは
エンジン回転数Rに応じてコントロールされ、これによ
りエンジン回転数Rに応じて発生する周期性ノイズの周
波数を有する参照信号が出力されるようになっている。
[0003] FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a conventional noise canceling system that reduces noise by active control, in the case of reducing the engine noise of an automobile. Reference numeral 11 denotes an engine, which is a noise source; 12, a rotation speed sensor for detecting the engine rotation speed R; Department. When the noise source is an engine, the noise generated by engine rotation has periodicity, and its frequency depends on the engine speed. For example, in the case of a 4-cylinder engine, the periodic noise generated in the cabin is dominated by the second harmonic of the engine speed.
At rpm (10 rps), the frequency of noise generated in the cabin is 20 Hz, and the number of revolutions is 6000 rpm (100 r
ps), the frequency of noise generated in the cabin is 200
Hz. The reference signal generating unit 13 stores second harmonic sine wave data in a ROM, and reads out and outputs the data as necessary to generate a reference signal x n . The timing of reading/outputting this data is controlled according to the engine speed R, so that the reference signal having the frequency of the periodic noise generated according to the engine speed R is output.

【0004】14は騒音キャンセルコントローラであ
り、参照信号発生部13から発生する参照信号xnを入
力されると共に、車室内の騒音キャンセル点(観測点で
あり例えば運転者の耳元近傍)における騒音Snとキャ
ンセル音Scnの合成音信号をエラ−信号enとして入力
され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処理を
行って騒音キャンセル信号ynを出力する。騒音キャン
セルコントローラ14は、適応信号処理部14aと、デ
ジタルフィルタ構成の適応フィルタ14bと、参照信号
nにスピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル
音伝搬系の伝搬特性(伝達関数)を畳み込んで信号処理
用参照信号(フィルタードリファレンス信号)rnを作
成する信号処理フィルタ(フィルタードX信号作成用フ
ィルタ)14cを有している。15は適応フィルタ出力
(騒音キャンセル信号yn)をアナログの騒音キャンセ
ル信号に変換するDAコンバータ、16は騒音キャンセ
ル信号を増幅するパワ−アンプ、17は騒音キャンセル
音Scnを放射するキャンセルスピ−カ、18は騒音キャ
ンセル点に配置され、騒音Snとキャンセル音Scnの合
成音を検出し、合成音信号をエラ−信号enとして出力
するエラ−マイク、19はエラー信号enを増幅するア
ンプ、20はエイリアスを除去するローパスフィルタ、
20′はローパスフィルタ出力をデジタルに変換するA
Dコンバータである。
Numeral 14 denotes a noise canceling controller which receives the reference signal xn generated from the reference signal generating section 13 and controls noise S at a noise canceling point (observation point, for example near the driver's ear) in the passenger compartment. A synthesized sound signal of n and the canceling sound Sc n is input as an error signal e n , adaptive signal processing is performed so as to minimize the error signal, and a noise canceling signal y n is output. The noise canceling controller 14 includes an adaptive signal processing unit 14a, an adaptive filter 14b having a digital filter structure, and a signal obtained by convolving the propagation characteristic (transfer function) of the canceling sound propagation system from the speaker to the noise canceling point in the reference signal xn . It has a signal processing filter (filtered X signal generating filter) 14c for generating a processing reference signal (filtered reference signal) r n . 15 is a DA converter that converts the output of the adaptive filter (noise-cancelling signal y n ) into an analog noise-canceling signal, 16 is a power amplifier that amplifies the noise-canceling signal, and 17 is a canceling speaker that emits noise-cancelling sound Sc n . , 18 are located at noise canceling points, detect a synthesized sound of noise S n and canceling sound Sc n , and output the synthesized sound signal as an error signal e n , and 19 amplifies the error signal e n . an amplifier, 20 a low-pass filter for removing aliases,
20' is an A that converts the low-pass filter output to digital;
D converter.

【0005】適応信号処理部14aは騒音キャンセル点
におけるエラー信号enと信号処理フィルタ14cを介
して入力される信号処理用参照信号rnを入力され、こ
れら信号を用いて騒音キャンセル点における騒音をキャ
ンセルするように適応信号処理を行って適応フィルタ1
4bの係数を決定する。例えば適応信号処理部14aは
周知のフィルタードX LMS(Least Mean Square)適応
アルゴリズムに従って、エラ−マイク18から入力され
たエラ−信号enが最小となるように適応フィルタ14
bの係数を決定する。適応フィルタ14bは適応信号処
理部14aにより決定された係数に従って参照信号xn
にデジタルフィルタ処理を施して騒音キャンセル信号y
nを出力し、騒音をキャンセルする。尚、参照信号x
nは、消去したい騒音Snと相関の高い信号でなくてはな
らず、参照信号と相関のない音は消去されない。
The adaptive signal processor 14a receives the error signal e n at the noise cancellation point and the reference signal r n for signal processing inputted via the signal processing filter 14c, and uses these signals to reduce the noise at the noise cancellation point. Adaptive filter 1 performs adaptive signal processing so as to cancel
Determine the coefficient of 4b. For example, the adaptive signal processing unit 14a follows the well-known filtered XLMS (Least Mean Square) adaptive algorithm so that the error signal en input from the error microphone 18 is minimized.
Determine the coefficient of b. The adaptive filter 14b receives the reference signal x n according to the coefficients determined by the adaptive signal processing unit 14a.
is digitally filtered to obtain a noise cancellation signal y
Output n to cancel the noise. Note that the reference signal x
n must be a signal highly correlated with the noise S n to be eliminated, and sounds uncorrelated with the reference signal are not eliminated.

【0006】適応フィルタ14bは図12に示すよう
に、FIR型デジタルフィルタで構成され、例えば、入
力信号を順次1サンプリング時間遅延する遅延要素D
L,DL・・・と、各遅延要素出力に係数w1n,w2n
3n・・・wNnを乗算する乗算部ML,ML,・・・
と、各乗算部出力を順次加算する加算部AD,AD・・
・で実現される。すなわち、現時刻n・Tsにおける参
照信号をxn、その時の各乗算部の係数をw1n,w2n
3n・・・wNn、出力(騒音キャンセル信号)をynとす
れば、適応フィルタ14bは次式 yn=Σwin・xn-i+1 (i=1〜N) ・・(1) の演算を実行し、騒音キャンセル信号ynを出力する。
The adaptive filter 14b, as shown in FIG. 12, is composed of an FIR type digital filter. For example, a delay element D
L, DL . . . and coefficients w 1n , w 2n ,
Multiplication units ML, ML, . . . for multiplying w 3n .
and adders AD, AD . . .
・It is realized by That is, x n is the reference signal at the current time n·Ts, and w 1n , w 2n ,
If w 3n . _ _ ) to output the noise cancellation signal y n .

【0007】信号処理フィルタ14cは図13に示すよ
うに、FIR型デジタルフィルタで構成され、例えば、
入力信号を順次1サンプリング時間遅延する遅延要素D
L,DL・・・と、各遅延要素出力に係数c1,c2,c3
・・cMを乗算する乗算部ML,ML,・・・と、各乗算
部出力を順次加算する加算部AD,AD・・・で実現さ
れる。係数c1,c2,c3・・・cMは二次音伝搬系(キャン
セル音伝搬系:スピーカから観測点までの系)の伝搬特
性(伝達特性)を模擬するように決定されている。時刻
n・Tsにおける参照信号をxn、出力(信号処理用参照
信号)をrnとすれば、信号処理フィルタ14cは次式 rn=Σci・xn-i+1 (i=1〜M) ・・(2) の演算を実行して信号処理用参照信号rnを出力する。
As shown in FIG. 13, the signal processing filter 14c is composed of an FIR type digital filter.
A delay element D that sequentially delays the input signal by one sampling time
L, DL . . . and coefficients c 1 , c 2 , c 3 ·
. . are implemented by multiplication units ML , ML, . . . that multiply cM, and addition units AD, AD, . The coefficients c 1 , c 2 , c 3 . . Assuming that the reference signal at time n ·Ts is xn and the output (reference signal for signal processing) is rn, the signal processing filter 14c is expressed by the following equation: rn= Σci · xn-i+1 (i=1 to M ) Executes the operation of (2) and outputs the signal processing reference signal r n .

【0008】適応信号処理部14aは、1サンプリング
時刻Ts後の次の時刻(n+1)・Tsにおける適応フィルタ
14bの係数w1n+1,w2n+1,w3n+1・・・wNn+1を、
現時刻n・Tにおける係数とエラー信号enと信号処理
用参照信号rnを用いて次式(係数更新式) wjn+1=wjn+μ・rn-j+1・en (3) により決定する(但し、j=1,2,・・・N)。(3)
式において、サフィックスnは現サンプリング時刻の
値、サフィックス(n+1)は1サンプリング時刻後の値、
サフィックス(n-1)は1サンプリング時刻前の値、サフ
ィックス(n-2)は2サンプリング時刻前の値、・・・を意味
している。又、μは適応フィルタの係数を更新するステ
ップを決める1以下の定数(ステップサイズパラメー
タ)であり、騒音キャンセルシステムに応じて適当な値
に設定される。
The adaptive signal processor 14a calculates the coefficients w 1n+1 , w 2n+1 , w 3n+1 , . Nn+1 ,
Using the coefficient at the current time nT, the error signal e n , and the signal processing reference signal r n , the following formula (coefficient update formula) w jn+1 =w jn +μ·rn -j+1 ·e n (3 ) (where j=1, 2, . . . N). (3)
In the formula, the suffix n is the value at the current sampling time, the suffix (n+1) is the value after one sampling time,
The suffix (n-1) means the value one sampling time before, the suffix (n-2) means the value two sampling times before, and so on. Also, μ is a constant of 1 or less (step size parameter) that determines the step for updating the coefficients of the adaptive filter, and is set to an appropriate value according to the noise canceling system.

【0009】エンジン11が回転すると、その回転数R
は回転数センサ12により検出され、参照信号発生部1
3はエンジン回転数Rに応じた周波数の参照信号xn
発生し、信号処理フィルタ14cと適応フィルタ14b
に入力する。この時、エンジン11から発生した周期性
を有するエンジン音は、所定の伝達関数を有する騒音伝
搬系(一次音伝搬系)を有する空中を伝播して騒音キャン
セル点に至る。信号処理フィルタ14cは参照信号xn
にキャンセル音伝搬系の伝達特性CMを畳込んで信号処
理用参照信号rnを生成して適応信号処理部14cに入
力する。以上と並行して、騒音キャンセル点における騒
音とキャンセル音の合成音(エラー信号)enがエラー
マイク18により検出され、アンプ、ローパスフィル
タ、ADコンバータを介して適応信号処理部14aに入
力される。適応信号処理部14aはエラー信号enと信
号処理用参照信号rnを用いて(3)式に従ってLMS適応
信号処理を行い、適応フィルタ14bの係数を決定す
る。適応フィルタ14bは適応信号処理部14aにより
決定された係数に従って参照信号xnにデジタルフィル
タ処理を施して騒音キャンセル信号ynを発生し、DA
コンバータ、パワーアンプを介してスピーカ17に入力
する。これにより、スピーカ17から騒音キャンセル音
が出力され、キャンセル音伝搬系を介して騒音キャンセ
ル点に到り、騒音をキャンセルするように作用する。以
後、上記動作が繰り返されて騒音は速やかにキャンセル
される。
When the engine 11 rotates, its rotation speed R
is detected by the rotational speed sensor 12, and the reference signal generator 1
3 generates a reference signal xn having a frequency corresponding to the engine speed R, and a signal processing filter 14c and an adaptive filter 14b
to enter. At this time, the periodic engine sound generated from the engine 11 propagates through the air having a noise propagation system (primary sound propagation system) having a predetermined transfer function and reaches a noise cancellation point. The signal processing filter 14c receives the reference signal x n
is convoluted with the transfer characteristic C M of the cancellation sound propagation system to generate a signal processing reference signal r n and input it to the adaptive signal processing unit 14c. In parallel with the above, a synthesized sound (error signal) e n of noise and canceled sound at the noise canceling point is detected by the error microphone 18 and input to the adaptive signal processing unit 14a via an amplifier, a low-pass filter, and an AD converter. . The adaptive signal processing unit 14a performs LMS adaptive signal processing according to equation (3) using the error signal e n and the signal processing reference signal r n to determine the coefficients of the adaptive filter 14b. The adaptive filter 14b applies digital filtering to the reference signal xn in accordance with the coefficients determined by the adaptive signal processor 14a to generate a noise cancellation signal yn .
Input to the speaker 17 via a converter and a power amplifier. As a result, the noise canceling sound is output from the speaker 17, reaches the noise canceling point via the canceling sound propagation system, and acts to cancel the noise. After that, the above operation is repeated and the noise is quickly canceled.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の騒音
キャンセル方法においては、キャンセル音伝搬系の伝達
特性CMを騒音キャンセル動作に先立って同定し、該伝
達特性を信号処理フィルタ14cに設定する。そして、
騒音キャンセル動作時、信号処理フィルタ14cは参照
信号に該キャンセル音伝搬系の伝達関数CMを畳み込ん
で信号処理用参照信号rnを生成し、信号処理部14a
は該信号処理用参照信号rnとエラー信号e nを用いて適
応信号処理を行って適応フィルタ14bの係数を決定す
る。かかる従来の騒音キャンセル方法は、騒音キャンセ
ル動作時におけるキャンセル音伝搬系の伝達関数と騒音
キャンセル動作前に同定した伝達関数とが一致していれ
ば何等問題はない。しかし、騒音キャンセル動作時にお
けるキャンセル音伝搬系の伝達関数は乗員数や車室内の
温度等の影響を受け、時々刻々と変化するもので、騒音
キャンセル動作前に同定した伝達関数と異なって来る。
かかる伝達関数のずれ(モデリングエラーという)が発
生すると、騒音キャンセルシステムの性能が劣化し、最
悪の場合にはシステムが不安定になり騒音をキャンセル
するどころか、逆に増音現象を生じてしまう恐れがあ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, conventional noise
In the cancellation method, the transmission of the cancellation sound propagation system
Characteristic CM.is identified prior to noise canceling operation, and the transmission
The reach characteristic is set in the signal processing filter 14c. and,
During noise cancellation operation, the signal processing filter 14c is referred to
The transfer function C of the cancellation sound propagation system is added to the signalM.convoluted with
The reference signal for signal processing rnand the signal processing unit 14a
is the signal processing reference signal rnand error signal e nsuitable using
Adaptive signal processing is performed to determine the coefficients of the adaptive filter 14b.
be. Such conventional noise cancellation methods are
Transfer function and noise of canceling sound propagation system
If it matches the transfer function identified before the cancellation operation,
There is no problem. However, during noise cancellation operation
The transfer function of the cancellation sound propagation system in
Affected by temperature, etc., it changes from moment to moment.
It will be different from the transfer function identified before the cancel operation.
Such deviation of the transfer function (called modeling error) occurs.
noise will degrade the performance of the noise cancellation system and
In the bad case, the system becomes unstable and cancels the noise
On the contrary, there is a risk of causing a sound increase phenomenon.
be.

【0011】以上から、本発明の目的は、騒音キャンセ
ル動作と並行してキャンセル音伝搬系の実際の伝達関数
を同定し、該伝達関数を信号処理フィルタに設定するこ
とにより騒音キャンセルシステムの性能の向上を図るこ
とができる騒音キャンセル方法を提供することである。
In view of the above, an object of the present invention is to improve the performance of a noise canceling system by identifying the actual transfer function of the canceling sound propagation system in parallel with the noise canceling operation and setting the transfer function in the signal processing filter. It is an object of the present invention to provide a noise canceling method that can be improved.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的は、第1の発明
によれば、キャンセル音伝搬系が参照信号発生部と適応
フィルタ間に存在するものとして騒音キャンセルシステ
ムを近似する手段と、参照信号とエラー信号の相関を演
算し、該相関と適応フィルタ係数との組合せを求める手
段と、これら相関値と適応フィルタ係数値の組合せを用
いて、参照信号と近似システムにおけるキャンセル音伝
搬系出力との相関を算出する手段と、参照信号の自己相
関を演算する手段と、前記参照信号とキャンセル音伝搬
系出力との相関値と、前記参照信号の自己相関値とを用
いて騒音キャンセルシステムにおけるキャンセル音伝搬
系の伝達関数を演算する手段と、該伝達関数を騒音キャ
ンセルシステムの信号処理フィルタに設定する手段とに
より達成される。
According to a first aspect of the present invention, there are provided means for approximating a noise cancellation system assuming that a cancellation sound propagation system exists between a reference signal generator and an adaptive filter; means for computing the correlation between the reference signal and the error signal to obtain a combination of the correlation and the adaptive filter coefficient; Canceled sound in a noise cancellation system using means for calculating a correlation, means for calculating an autocorrelation of a reference signal, a correlation value between the reference signal and a canceled sound propagation system output, and an autocorrelation value of the reference signal This is achieved by means of calculating the transfer function of the propagation system and means of setting the transfer function to the signal processing filter of the noise cancellation system.

【0013】又、上記目的は、第2の発明によれば、キ
ャンセル音伝搬系が参照信号発生部と適応フィルタ間に
存在するものとして騒音キャンセルシステムを近似する
手段、エラー信号の二乗平均値と適応フィルタ係数との
組合せを求める手段と、これら二乗平均値と適応フィル
タ係数値とを用いて誤差二乗平均曲線の勾配を演算する
手段と、エラー信号と参照信号との相関を演算する手段
と、前記勾配と前記相関値(エラー信号と参照信号の相
関値)とを用いて騒音キャンセルシステムにおけるキャ
ンセル音伝搬系の伝達関数を演算する手段と、該伝達関
数を騒音キャンセルシステムの信号処理フィルタに設定
する手段とにより達成される。
According to a second aspect of the present invention, there are provided means for approximating a noise cancellation system assuming that a cancellation sound propagation system exists between a reference signal generator and an adaptive filter; means for obtaining a combination of the adaptive filter coefficients, means for calculating the gradient of the error mean square curve using the mean square value and the adaptive filter coefficient value, means for calculating the correlation between the error signal and the reference signal, means for calculating a transfer function of a cancellation sound propagation system in a noise cancellation system using the gradient and the correlation value (the correlation value between the error signal and the reference signal); and setting the transfer function to a signal processing filter of the noise cancellation system. and by means of

【0014】[0014]

【作用】[action]

・第1の発明 キャンセル音伝搬系が参照信号発生部と適応フィルタ間
に存在するものとして騒音キャンセルシステムを近似す
る。騒音キャンセル動作時、参照信号とエラー信号の相
関を演算し、該相関と適応フィルタ係数との組合せを求
め、これら相関値と適応フィルタ係数値の組合せを用い
て、参照信号と近似システムにおけるキャンセル音伝搬
系出力との相関を算出する。又、参照信号の自己相関を
演算する。ついで、前記参照信号とキャンセル音伝搬系
出力との相関値と、前記参照信号の自己相関値とを用い
て騒音キャンセルシステムにおけるキャンセル音伝搬系
の伝達関数を演算し、該伝達関数を騒音キャンセルシス
テムの信号処理フィルタに設定して騒音をキャンセルす
る。
The noise cancellation system is approximated assuming that the noise propagation system of the first invention exists between the reference signal generator and the adaptive filter. During noise cancellation operation, the correlation between the reference signal and the error signal is calculated, the combination of the correlation and the adaptive filter coefficient is obtained, and the combination of the correlation value and the adaptive filter coefficient value is used to cancel the noise in the reference signal and the approximation system. Calculate the correlation with the propagation system output. It also computes the autocorrelation of the reference signal. Next, using the correlation value between the reference signal and the output of the cancellation sound propagation system and the autocorrelation value of the reference signal, the transfer function of the cancellation sound propagation system in the noise cancellation system is calculated, and the transfer function is used in the noise cancellation system. set the signal processing filter to cancel the noise.

【0015】・第2の発明 キャンセル音伝搬系が参照信号発生部と適応フィルタ間
に存在するものとして騒音キャンセルシステムを近似す
る。騒音キャンセル動作時、エラー信号の二乗平均値と
適応フィルタ係数との組合せを求め、これら二乗平均値
と適応フィルタ係数値との組合せを用いて誤差二乗平均
曲線の勾配を演算する。又、エラー信号と参照信号との
相関を演算する。ついで、前記勾配と前記相関値(エラ
ー信号と参照信号の相関値)とを用いて騒音キャンセル
システムにおけるキャンセル音伝搬系の伝達関数を演算
し、該伝達関数を騒音キャンセルシステムの信号処理フ
ィルタに設定して騒音をキャンセルする。以上の第1、
第2の発明によれば、騒音キャンセル動作と並行してキ
ャンセル音伝搬系の伝達関数を同定し、該伝達関数を信
号処理フィルタに設定するから、実際のキャンセル伝搬
系の伝達関数を信号処理フィルタに設定することがで
き、騒音キャンセルシステムの性能の向上を図ることが
できる。
(Second Invention) A noise cancellation system is approximated assuming that a cancellation sound propagation system exists between the reference signal generator and the adaptive filter. During the noise canceling operation, a combination of the mean square value of the error signal and the adaptive filter coefficient is obtained, and the gradient of the error mean square curve is calculated using the combination of the mean square value and the adaptive filter coefficient value. Also, the correlation between the error signal and the reference signal is calculated. Then, using the gradient and the correlation value (the correlation value between the error signal and the reference signal), the transfer function of the cancellation sound propagation system in the noise cancellation system is calculated, and the transfer function is set in the signal processing filter of the noise cancellation system. to cancel the noise. The first above,
According to the second invention, the transfer function of the cancellation sound propagation system is identified in parallel with the noise cancellation operation, and the transfer function is set in the signal processing filter. , and the performance of the noise canceling system can be improved.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(a) 全体の構成 図1は本発明の騒音キャンセル方法を具現化したシステ
ムの構成図である。図中20は騒音キャンセルシステム
であり、エラー信号のパワーが最小となるように騒音キ
ャンセル音を発生するようになっている。21は参照信
号xnを発生する参照信号発生部、22は騒音キャンセ
ルコントローラであり、参照信号発生部21から発生す
る参照信号xnを入力されると共に、車室内の騒音キャ
ンセル点における騒音Snとキャンセル音Scnの合成音
信号をエラ−信号enとして入力され、該エラ−信号が
最小となるように適応信号処理を行って騒音キャンセル
信号ynを出力する。騒音キャンセルコントローラ22
は、適応信号処理部22aと、デジタルフィルタ構成の
適応フィルタ22bと、参照信号xnにキャンセル音伝
搬系の伝搬特性(伝達関数)CMを畳み込んで信号処理
用参照信号(フィルタードリファレンス信号)rnを作
成する信号処理フィルタ22cを有している。信号処理
フィルタ22cには、後述するように騒音キャンセル動
作時に計算されたキャンセル音伝搬系の実際の伝達関数
cが逐次設定されるようになっている。従って、信号処
理フィルタ22cは乗員数や車室内温度その他の要因に
よりキャンセル音伝搬系の伝達関数が変動しても、実際
の伝達関数が設定され、参照信号xnに該伝達関数を畳
み込んでフィルタードリファレンス信号rnを作成す
る。
(a) Overall Configuration FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system embodying the noise canceling method of the present invention. In the figure, 20 is a noise canceling system, which generates a noise canceling sound so that the power of the error signal is minimized. 21 is a reference signal generator for generating a reference signal xn , and 22 is a noise cancellation controller which receives the reference signal xn generated from the reference signal generator 21 and detects the noise Sn at the noise cancellation point in the vehicle interior. and a synthesized sound signal of the canceling sound Sc n is inputted as an error signal e n , adaptive signal processing is performed so that the error signal is minimized, and a noise canceling signal y n is output. noise cancellation controller 22
is an adaptive signal processing unit 22a, an adaptive filter 22b having a digital filter configuration, and a signal processing reference signal (filtered reference signal) by convolving a reference signal xn with a propagation characteristic (transfer function) CM of a cancellation sound propagation system. It has a signal processing filter 22c that produces r n . In the signal processing filter 22c, the actual transfer function c of the cancellation sound propagation system calculated during the noise cancellation operation is successively set as will be described later. Therefore, even if the transfer function of the canceling sound propagation system fluctuates due to factors such as the number of passengers, the temperature in the passenger compartment, and other factors, the signal processing filter 22c is set to an actual transfer function, and the reference signal xn is convoluted with the transfer function. Create a filtered reference signal r n .

【0017】23は騒音キャンセル音Scnを放射するキ
ャンセルスピ−カ、24は騒音キャンセル点に配置さ
れ、騒音Snとキャンセル音Scnの合成音を検出し、合
成音信号をエラ−信号enとして出力するエラ−マイク
である。尚、適応フィルタ22bの出力信号(騒音キャ
ンセル信号yn)をアナログの騒音キャンセル信号に変
換するDAコンバータ、騒音キャンセル信号を増幅して
スピーカに入力するパワ−アンプ、エラー信号enを増
幅するアンプ、エラー信号よりエイリアスを除去するロ
ーパスフィルタ、ローパスフィルタ出力をデジタルに変
換して騒音キャンセルコントローラ22に入力するAD
コンバータ等が存在するが図示は省略している。30は
キャンセル音伝搬系の伝達関数を演算する伝達関数演算
処理部であり、参照信号xnと、エラー信号enと、適応
フィルタ22bの係数wnを用いてキャンセル音伝搬系
の伝達関数を演算し、信号処理フィルタ22cに逐次設
定するようになっている。
Numeral 23 is a canceling speaker for emitting noise canceling sound Scn , and numeral 24 is arranged at a noise canceling point, detects a synthesized sound of noise Sn and canceling sound Scn , and converts the synthesized sound signal into an error signal e. It is an error microphone output as n . A DA converter that converts the output signal (noise cancellation signal yn ) of the adaptive filter 22b into an analog noise cancellation signal, a power amplifier that amplifies the noise cancellation signal and inputs it to a speaker, an amplifier that amplifies the error signal en, A low-pass filter that removes aliases from the error signal, an AD that converts the low-pass filter output to digital and inputs it to the noise cancellation controller 22
Although there are converters and the like, illustration thereof is omitted. Reference numeral 30 denotes a transfer function calculation processing unit for calculating the transfer function of the cancellation sound propagation system, which calculates the transfer function of the cancellation sound propagation system using the reference signal xn , the error signal en , and the coefficient wn of the adaptive filter 22b. are calculated and sequentially set in the signal processing filter 22c.

【0018】(b) 伝達関数演算処理部 (b-1) 第1の伝達関数同定法 騒音源から観測点までの一次音仮想伝搬系(騒音伝搬
系)Hとスピーカから騒音キャンセル点までの二次音伝
搬系(キャンセル音伝搬系)CRとを用いて騒音キャン
セルシステム20を表現すると図2に示すようになる。
図中、25は騒音伝搬系H、26はキャンセル音伝搬系
Rであり、キャンセル音伝搬系26はスピーカ特性も
含んでいる。適応が比較的ゆっくり行われている場合、
騒音キャンセルシステム20は図3に示すように近似す
ることができる。すなわち、キャンセル音伝搬系26が
参照信号発生部21と適応フィルタ22b間に存在する
ものとして適応信号処理を行っても、図2の騒音キャン
セルシステム20と同等の適応フィルタ係数を得ること
ができる。以上のように騒音キャンセルシステムを近似
すると、以下の(4),(5)式が成立する。式中、下線が付
されたものは1行の行列(ベクトル)であり、Tは転置
行列を意味している。又、サフィックスnは現サンプリ
ング時刻の値、n−iは現時刻よりiサンプリング前の
値を意味する。
(b) Transfer function calculation processing unit (b-1) First transfer function identification method A primary sound virtual propagation system (noise propagation system) H from the noise source to the observation point FIG. 2 shows the noise canceling system 20 expressed using the next sound propagation system (canceling sound propagation system) C R .
In the figure, 25 is a noise propagation system H, 26 is a cancellation sound propagation system C R , and the cancellation sound propagation system 26 also includes speaker characteristics. If adaptation occurs relatively slowly,
The noise cancellation system 20 can be approximated as shown in FIG. That is, even if adaptive signal processing is performed assuming that the cancellation sound propagation system 26 exists between the reference signal generator 21 and the adaptive filter 22b, adaptive filter coefficients equivalent to those of the noise cancellation system 20 in FIG. 2 can be obtained. By approximating the noise cancellation system as described above, the following equations (4) and (5) hold. In the formula, the underlined is a one-row matrix (vector), and T means a transposed matrix. The suffix n means the value at the current sampling time, and ni means the value i sampling before the current time.

【0019】 E[n n] =E[n (dnn T w)] =E[n n]+E[n n T (4) 但し、=[w0 1 2 ・・・wI-1T n =[un n-1 un-2 ・・・un-I+1T n =[xn n-1 xn-2 ・・・xn-J+1T E[xn-jn-i]=E[xn-j n-i T (5) 但し、i=0〜(I−1),j=0〜J−1 =[c0 1 2 ・・・cJ-1T (4)式において、E[n n]は参照信号n とエラー信
号enの相関であるが、これはN回のサンプリング時刻
における参照信号n とエラー信号enの積の和の平均
(=Σn n/N)で近似することができる。尚、Nは
例えば100である。他のE[ ]も同様の意味を有
し、例えばE[n n T]は参照信号n とキャンセル
音伝搬系出力信号n Tの相関である。又、(5)式におい
てE[xn-j n- i T]は参照信号の自己相関である。
E[ xn e n ] = E[ xn ( dn + unTw )] = E[ xndn ]+E[ xnunT ] w (4) where w = [ w 0 w 1 w 2 ... w I-1 ] T u n = [u n u n-1 un -2 ... u n-I+1 ] T x n = [x n x n-1 x n -2 ... xn-J+1 ] TE [ xnjuni ]=E[ xnjxniT ] c (5) where i =0 to (I-1), j =0 to J −1 c = [ c 0 c 1 c 2 . can be approximated by the average sum of the products of the reference signal x n and the error signal e n at N sampling times (=Σ x n e n /N). Note that N is 100, for example. Other E[ ] have similar meanings, for example, E[ x n u n T ] is the correlation between the reference signal x n and the cancellation sound propagation system output signal u n T . Also, in equation (5), E[x nj x n− i T ] is the autocorrelation of the reference signal.

【0020】さて、(4)式において、参照信号とエラー
信号の相関E[n n]と適応フィルタ係数は既知、
E[n n]とE[n n T]は未知である。従って、
相関E[n n]と適応フィルタ係数との組合せを2
組求め、これら2組のデータから(4)式に基づいて連立
方程式を作成し、該連立方程式を解けばE[n n]と
E[n n T]が求まる。一方、(5)式の右辺である参
照信号の自己相関E[xn-j n-i T]を演算し、これと
E[n n T]とを用いて(5)式から、キャンセル音伝
搬系26の伝達関数を求めることができる。
In equation (4), the correlation E[ x n e n ] between the reference signal and the error signal and the adaptive filter coefficient w are known,
E[ x n d n ] and E[ x n u n T ] are unknown. Therefore,
Let the combination of the correlation E[ x n e n ] and the adaptive filter coefficient w be 2
A set is obtained, and simultaneous equations are created based on the equation (4) from these two sets of data, and E[ x n d n ] and E[ x n u n T ] are obtained by solving the simultaneous equations. On the other hand, the autocorrelation E[x nj x ni T ] of the reference signal, which is the right side of Equation (5), is calculated, and using this and E [ x n u n T ] from Equation (5), cancellation sound propagation The transfer function c of system 26 can be determined.

【0021】(b-2) 伝達関数演算処理部の第1の構成 図4は第1の伝達関数同定法に基づいて伝達関数cを演
算する伝達関数演算処理部30の構成図であり、31は
参照信号xnとエラー信号enの相関E[n n]を演算
する第1の相関演算部、32は参照信号とエラー信号の
相関E[n n]と適応フィルタ係数との2組の組合
せを用いて、E[n n]とE[n n T]をそれぞれ
未知数とする連立方程式を作成し、該連立方程式を解く
ことにより、E[n n T]を出力する第2の相関演算
部である。尚、E[n n ]は参照信号n と、近似
システムにおけるキャンセル音伝搬系26の出力信号
n T との相関である。33は参照信号の自己相関E[x
n-j n-i T]を演算する自己相関演算部、34は相関E
n n T]と参照信号の自己相関E[xn-j n-i T
を入力され、(5)式に基づいてキャンセル音伝搬系の伝
達関数を演算して出力する伝達関数演算部である。
尚、第2の相関演算部32では連立方程式を解く必要が
あるが、この解法については後述する。
(b-2) First Configuration of Transfer Function Operation Processing Section FIG. 4 shows the transfer function c calculated based on the first transfer function identification method.
31 is a configuration diagram of a transfer function arithmetic processing unit 30 that calculates
reference signal xnand error signal enCorrelation E[x n en]
A first correlation calculation unit 32 for calculating the reference signal and the error signal
Correlation E[x n en] and adaptive filter coefficientswtwo unions with
E[x n dn] and E[x n u n T.] respectively
Create a system of equations with unknowns and solve the system
so that E[x n u n T.] to output the second correlation operation
Department. In addition, E[x n u n ] is the reference signalx n and the approximation
Output signal of the cancellation sound propagation system 26 in the systemu
n T. It is a correlation with 33 is the autocorrelation E[x
njxni T.], 34 is the correlation E
[x n u n T.] and the autocorrelation E[xnjxni T. ]
is input, and the transmission
achievement functioncis a transfer function calculation unit that calculates and outputs
It should be noted that the second correlation calculator 32 needs to solve the simultaneous equations.
However, this solution will be discussed later.

【0022】(b-3) 第2の伝達関数同定法 騒音キャンセルシステムを図3に示すように近似する
と、(6),(7)式が成立する。式中、下線( )が付され
たものは1行の行列(ベクトル)である。但し、のみ
はマトリクスである。又、Tは転置行列を意味してい
る。サフィックスnは現サンプリング時刻の値、n−i
は現時刻よりiサンプリング前の値を意味する。 E[en 2] =E[dn 2]+2 T p+ T (6) 但し、=E[n n =E[n n T =2+2 (7) 但し、=[∇0 1 2 ・・・∇I-1T (6)式において、E[en 2]はエラー信号の自己相関で
あり、これはN回のサンプリング時刻におけるエラー信
号enの二乗の和の平均(=Σen 2/N)で近似するこ
とができる。尚、Nは例えば100である。エラー信号
nの二乗は図5に示すように適応フィルタ係数の二
次関数(誤差特性曲面)になっている。適応信号処理で
はE[en2]が最小になるように適応フィルタの係数
(=*w)を決定する。
(b-3) Second transfer function identification method When the noise canceling system is approximated as shown in FIG. 3, equations (6) and (7) hold. In the formula, the underline ( ) is a one-row matrix (vector). However, only R is a matrix. Also, T means a transposed matrix. The suffix n is the value at the current sampling time, n−i
means the value i samples before the current time. E[e n 2 ]=E[d n 2 ]+2 w T p+ w T R w (6) where: p = E [ u n d n ] R = E [ u n u n T ] = 2 p + 2 R w (7) where = [ ∇ 012 . . . ∇ I-1 ] T In equation (6), E[e n 2 ] is the autocorrelation of the error signal, which is the average sum of the squares of the error signal e n at N sampling times (= Σe n 2 /N). Note that N is 100, for example. The square of the error signal e n is a quadratic function (error characteristic curved surface) of the adaptive filter coefficient w as shown in FIG. In the adaptive signal processing, the adaptive filter coefficient w
(=*w) is determined.

【0023】又、は誤差特性曲線の勾配を意味してお
り、(6)式をwで微分することにより得られる。一方、
誤差特性曲面の勾配∇iは(8)式のようにも表現すること
ができる。 ∇i=E[en n-i T (8) (6)式において、エラー信号enの二乗平均値E[en 2
と適応フィルタ係数wは既知、E[dn 2]、は未
知数である。従って、エラー信号enの二乗平均値E
[en 2]と適応フィルタ係数wとの組合せを求め、これ
らの各組合せと(6)式に基づいて連立方程式を作成し、
該連立方程式を解けばが求まる。この
(7)式に代入することにより誤差特性曲面の勾配が求
まる。従って、エラー信号と参照信号の相関E[en
n-i T]を演算し、この相関と(7)式より求まる勾配
を用いれば(8)式より、キャンセル音伝搬系26の伝達
関数を求めることができる。
Also, means the gradient of the error characteristic curve, which is obtained by differentiating the equation (6) with respect to w. on the other hand,
The gradient ∇ i of the error characteristic surface can also be expressed as in equation (8). ∇ i =E[e n x ni T ] c (8) In equation (6), the root mean square value E[e n 2 ] of the error signal e n
and adaptive filter coefficients w are known, E[d n 2 ], p and R are unknowns. Therefore, the mean square value E of the error signal e n
Obtaining combinations of [e n 2 ] and adaptive filter coefficients w, creating simultaneous equations based on each of these combinations and equation (6),
By solving the simultaneous equations, p and R can be obtained. This p and R are
By substituting into equation (7), the gradient of the error characteristic surface can be obtained. Therefore, the correlation E[ en x
ni T ], and using this correlation and the gradient obtained from the equation (7), the transfer function c of the cancellation sound propagation system 26 can be obtained from the equation (8).

【0024】(b-4) 伝達関数演算処理部の第2の構成 図6は第2の伝達関数同定法により伝達関数cを演算す
る伝達関数演算処理部30の別の構成図であり、41は
エラー信号enの二乗平均値E[en 2]を演算する誤差
二乗平均演算部、42は誤差二乗平均値と適応フィルタ
係数との組合せを用いて、E[dn 2]、をそれ
ぞれ未知数とする連立方程式を作成し、該連立方程式を
解くことにより、を出力する変数演算部である。
尚、n とdnの相関行列、n の自己相関マト
リクスである。43は(7)式により勾配を演算する勾
配演算部、44はエラー信号enと参照信号n-i Tとの
相関を演算する相関演算部、45は勾配と相関E[e
n n-i T]を入力され、(8)式よりキャンセル音伝搬系の
伝達関数を演算して出力する伝達関数演算部である。
(b-4) Second configuration of transfer function calculation processing section FIG. 6 is another configuration diagram of transfer function calculation processing section 30 for calculating transfer function c by the second transfer function identification method. is an error mean square calculator for calculating the mean square value E [ en 2 ] of the error signal e n ; , R as unknowns, and outputs p and R by solving the simultaneous equations.
Note that p is the correlation matrix of u n and d n , and R is the autocorrelation matrix of u n . 43 is a gradient calculator that calculates the gradient by equation (7); 44 is a correlation calculator that calculates the correlation between the error signal e n and the reference signal x ni T ; 45 is the gradient and the correlation E[e
n x ni T ], and calculates and outputs the transfer function c of the cancellation sound propagation system from the equation (8).

【0025】(c) 全体の動作 例えば、車室内のエンジン音をキャンセルする場合、予
め測定したキャンセル音伝搬系の伝達関数を信号処理フ
ィルタ22cに初期設定しておく。かかる状態で、騒音
キャンセル動作が開始すると、参照信号発生部21はエ
ンジン回転数に応じた周波数の参照信号xnを発生し、
信号処理フィルタ22cと適応フィルタ22bに入力す
る。この時、エンジンから発生したエンジン音は、所定
の伝達関数を有する騒音伝搬系(一次音伝搬系)を有する
空中を伝播して騒音キャンセル点に至る。信号処理フィ
ルタ22cは参照信号xnに初期設定されているキャン
セル音伝搬系の伝達特性CMを畳込んで信号処理用参照
信号rnを生成して適応信号処理部22aに入力する。
以上と並行して、騒音キャンセル点における騒音とキャ
ンセル音の合成音(エラー信号)enがエラーマイク2
4により検出され、適応信号処理部22aに入力され
る。
(c) Overall operation For example, when canceling the engine sound in the passenger compartment, the previously measured transfer function of the cancellation sound propagation system is initially set in the signal processing filter 22c. In this state, when the noise canceling operation starts, the reference signal generator 21 generates a reference signal x n having a frequency corresponding to the engine speed,
It is input to the signal processing filter 22c and the adaptive filter 22b. At this time, the engine sound generated from the engine propagates through the air having a noise propagation system (primary sound propagation system) having a predetermined transfer function and reaches a noise cancellation point. The signal processing filter 22c convolves the initially set transfer characteristic C M of the cancellation sound propagation system with the reference signal x n to generate a signal processing reference signal r n and inputs it to the adaptive signal processing unit 22 a.
In parallel with the above, the synthesized sound (error signal) e n of the noise and the cancellation sound at the noise cancellation point is generated by the error microphone 2
4 and input to the adaptive signal processing unit 22a.

【0026】適応信号処理部22aはそれぞれエラー信
号enと信号処理用参照信号rnを用いて(3)式に従って
LMS適応信号処理を行い、適応フィルタ22bのデジ
タルフィルタの係数wnを決定する。適応フィルタ22
bは適応信号処理部22aにより決定された係数に従っ
て参照信号xnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キ
ャンセル信号ynを発生し、図示しないDAコンバー
タ、パワーアンプを介してスピーカ23に入力する。こ
れにより、スピーカ23から騒音キャンセル音が出力さ
れ、キャンセル音伝搬系を介して騒音キャンセル点に到
り、騒音をキャンセルするように作用する。以後、上記
動作が繰り返される。一方、伝達関数演算処理部30は
上記適応信号処理による騒音キャンセル制御と並行し
て、参照信号xn、エラー信号en、適応フィルタ係数w
nを用いて現状態のキャンセル音伝搬系の伝達関数
演算し、伝達関数が求まる毎に信号処理フィルタ22c
に設定する。信号処理フィルタ22cは新たな伝達関数
が設定されれば、該伝達関数を参照信号xnに畳込んで
信号処理用参照信号rnを生成して適応信号処理部22
aに入力する。以後、同様に信号処理フィルタ22cに
常時現状態のキャンセル音伝搬系の伝達関数が設定さ
れ、該伝達関数を用いた適応信号処理が行われて騒音は
速やかにキャンセルされる。
The adaptive signal processing section 22a performs LMS adaptive signal processing according to the equation (3) using the error signal e n and the signal processing reference signal r n to determine the coefficient w n of the digital filter of the adaptive filter 22b. . adaptive filter 22
b performs digital filter processing on the reference signal xn according to the coefficients determined by the adaptive signal processing unit 22a to generate a noise cancellation signal yn , which is input to the speaker 23 via a DA converter and power amplifier (not shown). As a result, the noise canceling sound is output from the speaker 23, reaches the noise canceling point via the canceling sound propagation system, and acts to cancel the noise. After that, the above operation is repeated. On the other hand, in parallel with the noise cancellation control by the adaptive signal processing, the transfer function arithmetic processing unit 30 performs the reference signal x n , the error signal e n , the adaptive filter coefficient w
Using n , the transfer function c of the cancellation sound propagation system in the current state is calculated, and the signal processing filter 22c
set to When a new transfer function is set, the signal processing filter 22c convolves the transfer function with the reference signal x n to generate the signal processing reference signal r n , and the adaptive signal processing unit 22
Enter in a. Thereafter, similarly, the transfer function of the canceling sound propagation system in the current state is set to the signal processing filter 22c at all times, adaptive signal processing is performed using the transfer function, and noise is quickly canceled.

【0027】(d) 方程式の適応的解法 第1の伝達関数同定法では連立一次方程式を解く必要が
ある。以下、二元連立一次方程式を例にとり、その解法
について説明する。尚、初めに一元一次方程式の解法を
説明し、ついで、二元連立一次方程式の解法について説
明する。 (d-1) 一元一次方程式の適応的解法 一元一次方程式 ax=b (xは未知数)の解は、この
方程式を e=b−ax (9) と変形し、エラーeが零なるように適応を行った時のx
の値である。(9)式をブロック図で示すと図7に示すよ
うになる。但し、51は乗算器、52は加算器である。
(d) Adaptive Solution of Equations The first transfer function identification method requires solving simultaneous linear equations. In the following, the method for solving the simultaneous linear equations with two variables will be described as an example. First, a method for solving a linear equation with one element will be described, and then a method for solving a simultaneous linear equation with two variables will be described. (d-1) Adaptive solution of the linear equation with one variable The solution of the linear equation with one variable ax=b (x is an unknown number) is transformed into e=b−ax (9) and adapted so that the error e becomes zero. when x
is the value of A block diagram of equation (9) is shown in FIG. However, 51 is a multiplier and 52 is an adder.

【0028】(9)式よりエラーeの二乗は e2=b2−2abx+a22 となり、xの二次関数(誤差特性曲線)となる。上式を
xで微分して誤差特性曲線の勾配∇を求めると次式 ∇=de2/dx=−2ab+2a2x となる。エラーeが最小(零)となるように制御すると
いうことは、現時刻の値xnを勾配方向に所定値μ(μ
はステップサイズパラメータで1以下)だけ減少させる
ように次の値xn+1を求め、以後xn+1を現時刻の値xn
として順次xn+1を同様に求めて行けばよいことを意味
する。すなわち、xn+1を次式 xn+1=xn−μ∇n =xn−μ(−2ab+2a2n) =xn+2μa(b−axn) =xn+2μaen (10) により、逐次的に求めてゆけば最終的に、∇n=0(エ
ラー最小)となりその時のxn(=*xn)が求める方程
式ax=bの解となる。
From the equation (9), the square of the error e is e2=b2−2abx+a2x2 , which is a quadratic function of x (error characteristic curve). above formula
Differentiating with respect to x and obtaining the gradient ∇ of the error characteristic curve, the following equation ∇ = de2/dx=-2ab+2a2x becomes. If the error e is controlled to be the minimum (zero),
In other words, the current time value xnin the gradient direction by a predetermined value μ (μ
is the step size parameter and is less than or equal to 1)
so that the next value xn+1and then xn+1the current time value xn
sequentially as xn+1in the same way
do. i.e. xn+1the following formula xn+1= xn−μ∇n = xn-μ(-2ab+2a2xn) = xn+2 μa(b−axn) = xn+2 μaen(Ten) By successively obtaining ∇n= 0 (E
minimum) and x at that timen(=*xn) requires
It is a solution of the equation ax=b.

【0029】ところで、(10)式は適応信号処理における
適応フィルタの係数を求める(3)式と同一の構造になっ
ている。従って、図7におけるbは目標値、eはエラー
信号、axは目標値をキャンセルするキャンセル信号、
aは参照信号、xはe=0となるように適応信号処理に
より得られた適応フィルタ係数、51は適応フィルタ、
52はエラー検出センサに対応する。以上より、一元一
次方程式 ax=b (xは未知数)の解は、図8に示す
構成によりエラーenが収束(零)になった時のxnとして
求めることができる。図8において、51,53は乗算
器、52,54は加算器、55は係数2μを乗算する乗
算器、56は1サンプリング時間だけxn+1を遅延する
遅延部(レジスタ)である。
By the way, equation (10) has the same structure as equation (3) for obtaining coefficients of an adaptive filter in adaptive signal processing. Therefore, b in FIG. 7 is a target value, e is an error signal, ax is a cancel signal for canceling the target value,
a is a reference signal, x is an adaptive filter coefficient obtained by adaptive signal processing so that e=0, 51 is an adaptive filter,
52 corresponds to an error detection sensor. From the above, the solution of the one-dimensional linear equation ax=b (where x is an unknown number) can be obtained as x n when the error e n converges (zero) by the configuration shown in FIG. 8, 51 and 53 are multipliers, 52 and 54 are adders, 55 is a multiplier for multiplying by a coefficient of 2μ, and 56 is a delay section (register) for delaying xn+1 by one sampling time.

【0030】(d-2) 二元連立一次方程式の適応的解法 二元連立一次方程式 a111+a122=b1 211+a222=b2 の解は、上記連立方程式を e1=b1−(a111+a122) e2=b2−(a211+a222) (11) と変形し、エラー(e1 2+e2 2)が最小(零)なるよう
に適応を行った時のx1,x2の値である。(11)式をブロ
ック図で示すと図9に示すようになる。但し、61〜6
4は乗算器、65〜68は加算器、71、72は積和回
路である。
(d-2) Adaptive solution of binary simultaneous linear equations binary system of linear equations a11x1+a12x2=b1 atwenty onex1+atwenty twox2=b2 The solution of the above system of equations is e1=b1-(a11x1+a12x2) e2=b2-(atwenty onex1+atwenty twox2) (11) and the error (e1 2+ e2 2) is minimized (zero)
x when adapted to1, x2is the value of (11)
When shown in a block diagram, it becomes as shown in FIG. However, 61-6
4 is a multiplier, 65 to 68 are adders, 71 and 72 are sum-of-products circuits.
is the road.

【0031】エラーe1,e2の二乗はそれぞれ e1 2=b1 2-2b1a11x1-2b1a12x2+a11 2x1 2+2a11a12x1x2+a
12 2x2 2 2 2=b2 2-2b2a21x1-2b2a22x2+a21 2x1 2+2a21a22x1x2+a
22 2x2 2 となり、上式をそれぞれx1,x2で偏微分すると ∂e1 2/∂x1=-2b1a11+2a11 2x1+2a11a12x2 ∂e1 2/∂x2=-2b1a12+2a12 2x2+2a11a12x1 ∂e2 2/∂x1=-2b2a21+2a21 2x1+2a21a22x2 ∂e2 2/∂x2=-2b2a22+2a22 2x2+2a21a22x1 となる。従って、誤差特性曲面の勾配はそれぞれ次式で
表わされる∇1,∇2の和で与えられる。
error e1, e2Each square of e1 2=b1 2-2b1a11x1-2b1a12x2+a11 2x1 2+2a11a12x1x2+a
12 2x2 2 e2 2=b2 2-2b2atwenty onex1-2b2atwenty twox2+atwenty one 2x1 2+2atwenty oneatwenty twox1x2+a
twenty two 2x2 2 and the above equations are x1, x2Differentiating by ∂e1 2/∂x1= -2b1a11+2a11 2x1+2a11a12x2 ∂e1 2/∂x2= -2b1a12+2a12 2x2+2a11a12x1 ∂e2 2/∂x1= -2b2atwenty one+2atwenty one 2x1+2atwenty oneatwenty twox2 ∂e2 2/∂x2= -2b2atwenty two+2atwenty two 2x2+2atwenty oneatwenty twox1 becomes. Therefore, the gradients of the error characteristic surfaces are given by
∇ to be represented1, ∇2given by the sum of

【0032】[0032]

【数1】 エラーのトータルパワーe1 2+e2 2が最小(零)となる
ように制御するということは、現時刻の値x1n,x2n
勾配方向に所定値μだけ減少させるように次の値x
1 n+1,x2 n+1を求め、以後x1 n+1,x2 n+1を現時刻
の値x1n,x2nとして順次x1 n+1,x2 n+1を同様に求
めて行けばよいことを意味する。すなわち、x1 n+1
2 n+1をそれぞれ次式により、逐次的に求めてゆけば
最終的に、∇1+∇2=0(エラー最小)となりその時の
1n,x2nが求める二元連立一次方程式の解となる。
[Number 1] Total power of error e1 2+ e2 2is the minimum (zero)
The current time value x1n, x2nof
The next value x
1n+1, x2n+1and then x1n+1, x2n+1the current time
the value of x1n, x2nsequentially as x1n+1, x2n+1similarly sought
It means that you should go ahead. i.e. x1n+1
x2n+1are sequentially obtained by the following formulas,
Finally, ∇1+∇2= 0 (minimum error) and
x1n, x2nis the solution of the simultaneous linear equation with two variables.

【0033】[0033]

【数2】 ところで、(12)式は適応信号処理における適応フィルタ
の係数を求める係数更新式と同一の構造になっている。
従って、図9におけるb1,b2は2つの観測点における
目標値、e1,e2は2つの観測点におけるエラー信号、
(a111+a1 22n)、(a211+a222)は目標
値をキャンセルするキャンセル信号、a1 1,a12
21,a22は参照信号、x1,x2はe1=0,e2=0と
なるように適応信号処理により得られた適応フィルタ係
数、71,72は適応フィルタ、67,68はエラー検
出センサに対応する。
[Number 2] By the way, the formula (12) has the same structure as the coefficient update formula for obtaining the coefficients of the adaptive filter in the adaptive signal processing.
Therefore, b 1 and b 2 in FIG. 9 are target values at two observation points, e 1 and e 2 are error signals at two observation points,
(a 11 x 1 +a 1 2 x 2n ), (a 21 x 1 +a 22 x 2 ) are cancel signals for canceling the target values, a 1 1 , a 12 ,
a 21 and a 22 are reference signals, x 1 and x 2 are adaptive filter coefficients obtained by adaptive signal processing so that e 1 =0 and e 2 =0, 71 and 72 are adaptive filters, and 67 and 68 are Corresponds to the error detection sensor.

【0034】以上より、二元連立一次方程式の解は、図
10に示す構成によりエラーe1n,e2nが収束(零)にな
った時のx1n,x2nとして求めることができる。尚、図
10において、71,72,73,74は積和回路、7
5,76は係数2μを乗算する乗算器、77,78は1
サンプリング時間だけx1 n+1,x2 n+1をそれぞれ遅延
する遅延部(レジスタ),79,80は加算器である。
ところで、本発明の伝達関数同定法では一般的に連立一
次方程式を解く必要があるが、これは二元連立一次方程
式の場合と同様に適応的解法により求めることができ、
その詳細は省略する。以上、本発明を実施例により説明
したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に
従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除す
るものではない。
From the above, the solution of the two-dimensional simultaneous linear equations can be obtained as x 1n and x 2n when the errors e 1n and e 2n converge (zero) by the configuration shown in FIG. In FIG. 10, 71, 72, 73 and 74 are sum-of-products circuits;
5 and 76 are multipliers for multiplying the coefficient 2μ, 77 and 78 are 1
Delay units (registers) 79 and 80 for delaying x 1 n+1 and x 2 n+1 respectively by the sampling time are adders.
By the way, in the transfer function identification method of the present invention, it is generally necessary to solve simultaneous linear equations, which can be obtained by an adaptive solution method as in the case of binary simultaneous linear equations,
The details are omitted. Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention can be modified in various ways according to the gist of the invention described in the claims, and the present invention does not exclude these modifications.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上本発明によれば、騒音キャンセル動
作と並行してキャンセル音伝搬系の伝達関数を同定し、
該伝達関数を信号処理フィルタに設定するから、実際の
キャンセル伝搬系の伝達関数を信号処理フィルタに設定
することができ、騒音キャンセルシステムの性能の向上
を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the transfer function of the cancellation sound propagation system is identified in parallel with the noise cancellation operation,
Since the transfer function is set in the signal processing filter, the transfer function of the actual cancellation propagation system can be set in the signal processing filter, and the performance of the noise cancellation system can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawing]

【図1】本発明の騒音キャンセル方法を具現化したシス
テム説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a system embodying a noise cancellation method of the present invention;

【図2】一次音及び二次音伝搬系を用いて表現した騒音
キャンセルシステムの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a noise cancellation system expressed using a primary sound and secondary sound propagation system;

【図3】近似システムの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an approximation system;

【図4】第1の伝達関数演算部の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a first transfer function calculator;

【図5】誤差特性曲線の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an error characteristic curve;

【図6】第2の伝達関数演算部の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a second transfer function calculator;

【図7】一元一次方程式の適応的解法の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of adaptive solution of a linear equation with one variable;

【図8】一元一次方程式の適応的解法の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of adaptive solution of a linear equation with one element;

【図9】二元連立一次方程式の適応的解法の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of adaptive solution of a binary system of linear equations;

【図10】二元連立一次方程式の適応的解法の構成図で
ある。
FIG. 10 is a configuration diagram of an adaptive method for solving a system of binary linear equations;

【図11】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional noise cancellation device;

【図12】適応フィルタの構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of an adaptive filter;

【図13】信号処理用フィルタの構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a signal processing filter;

【符号の説明】[Description of symbols]

20・・騒音キャンセルシステム 21・・参照信号発生部 22a・・適応信号処理部 22b・・適応フィルタ 22c・・信号処理フィルタ 23・・スピーカ 24・・エラーマイク 30・・伝達関数演算処理部 20... noise cancellation system 21 reference signal generator 22a... adaptive signal processing unit 22b... adaptive filter 22c signal processing filter 23 speaker 24... error microphone 30 .. Transfer function calculation processing unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするキャンセル音を出力するキャンセル音発生部、
騒音キャンセル点における騒音とキャンセル音の合成音
であるエラー信号を検出するセンサ、騒音源から発生す
る騒音に応じた参照信号を発生する参照信号発生部、キ
ャンセル音発生部からセンサまでのキャンセル音伝搬系
における伝搬特性を参照信号に畳み込んで信号処理用の
参照信号を生成する信号処理フィルタ、参照信号発生部
から出力される参照信号に所定のフィルタリング処理を
施して騒音キャンセル信号を発生してキャンセル音発生
部に入力する適応フィルタ、エラー信号と信号処理用参
照信号を用いて騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするように適応フィルタの係数を決定する適応信号
処理部とを備えた騒音キャンセルシステムにおける騒音
キャンセル方法において、 キャンセル音伝搬系が参照信号発生部と適応フィルタ間
に存在するものとして騒音キャンセルシステムを近似
し、 参照信号とエラー信号の相関を演算し、該相関と適応フ
ィルタ係数との組合せを求め、 これら相関値と適応フィルタ係数値とを用いて、参照信
号と近似システムにおけるキャンセル音伝搬系出力との
相関を算出し、 又、参照信号の自己相関を演算し、 前記参照信号とキャンセル音伝搬系出力との相関値と、
前記参照信号の自己相関値とを用いて騒音キャンセルシ
ステムにおけるキャンセル音伝搬系の伝達関数を演算
し、 該伝達関数を騒音キャンセルシステムにおける信号処理
フィルタに設定して騒音をキャンセルする騒音キャンセ
ル方法。
1. A canceling sound generator for outputting a canceling sound for canceling noise at a noise canceling point,
A sensor that detects an error signal that is a synthesized sound of noise and canceled sound at the noise cancellation point, a reference signal generator that generates a reference signal corresponding to the noise generated from the noise source, and propagation of the canceled sound from the canceled sound generator to the sensor. A signal processing filter that generates a reference signal for signal processing by convolving the propagation characteristics in the system with the reference signal, and a noise cancellation signal that is generated and canceled by performing a predetermined filtering process on the reference signal output from the reference signal generation unit. Noise in a noise cancellation system comprising an adaptive filter input to a sound generator and an adaptive signal processor that determines coefficients of the adaptive filter so as to cancel noise at a noise cancellation point using an error signal and a reference signal for signal processing In the cancellation method, the noise cancellation system is approximated assuming that a cancellation sound propagation system exists between the reference signal generator and the adaptive filter, the correlation between the reference signal and the error signal is calculated, and the combination of the correlation and the adaptive filter coefficient is calculated. using these correlation values and adaptive filter coefficient values to calculate the correlation between the reference signal and the output of the cancellation sound propagation system in the approximation system; a correlation value with the propagation system output;
A noise cancellation method comprising calculating a transfer function of a cancellation sound propagation system in a noise cancellation system using the autocorrelation value of the reference signal and setting the transfer function in a signal processing filter in the noise cancellation system to cancel noise.
【請求項2】 騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするキャンセル音を出力するキャンセル音発生部、
騒音キャンセル点における騒音とキャンセル音の合成音
であるエラー信号を検出するセンサ、騒音源から発生す
る騒音に応じた参照信号を発生する参照信号発生部、キ
ャンセル音発生部からセンサまでのキャンセル音伝搬系
における伝搬特性を参照信号に畳み込んで信号処理用の
参照信号を生成する信号処理フィルタ、参照信号発生部
から出力される参照信号に所定のフィルタリング処理を
施して騒音キャンセル信号を発生してキャンセル音発生
部に入力する適応フィルタ、エラー信号と信号処理用参
照信号を用いて騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするように適応フィルタの係数を決定する適応信号
処理部とを備えた騒音キャンセルシステムにおける騒音
キャンセル方法において、 キャンセル音伝搬系が参照信号発生部と適応フィルタ間
に存在するものとして騒音キャンセルシステムを近似
し、 エラー信号の二乗平均値と適応フィルタ係数との組合せ
を求め、 これら二乗平均値と適応フィルタ係数値とを用いて誤差
二乗平均曲線の勾配を演算し、 又、エラー信号と参照信号との相関を演算し、 前記勾配と、前記エラー信号と参照信号の相関値とを用
いて騒音キャンセルシステムにおけるキャンセル音伝搬
系の伝達関数を演算し、 該伝達関数を騒音キャンセルシステムにおける信号処理
フィルタに設定して騒音をキャンセルする騒音キャンセ
ル方法。
2. A canceling sound generator for outputting a canceling sound for canceling noise at a noise canceling point,
A sensor that detects an error signal that is a synthesized sound of noise and canceled sound at the noise cancellation point, a reference signal generator that generates a reference signal corresponding to the noise generated from the noise source, and propagation of the canceled sound from the canceled sound generator to the sensor. A signal processing filter that generates a reference signal for signal processing by convolving the propagation characteristics in the system with the reference signal, and a noise cancellation signal that is generated and canceled by performing a predetermined filtering process on the reference signal output from the reference signal generation unit. Noise in a noise canceling system comprising an adaptive filter input to a sound generator and an adaptive signal processor that determines coefficients of the adaptive filter so as to cancel noise at a noise cancellation point using an error signal and a reference signal for signal processing In the cancellation method, a noise cancellation system is approximated assuming that a cancellation sound propagation system exists between a reference signal generator and an adaptive filter, a combination of the mean square value of the error signal and the adaptive filter coefficient is obtained, and these mean square values and computing the slope of the error mean square curve using the adaptive filter coefficient values, computing the correlation between the error signal and the reference signal, and computing the noise using the gradient and the correlation value between the error signal and the reference signal A noise canceling method of calculating a transfer function of a canceling sound propagation system in a canceling system and setting the transfer function in a signal processing filter in the noise canceling system to cancel noise.
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