KR100902954B1 - Active noise control system and method in enclosed field of 3-dimension using c0rrelation filtered-x least mean squares algorithm - Google Patents

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오재응
박상길
이경태
권오철
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

An active noise control system and method in enclosed field of 3-dimension using correlation filtered-x least mean squares algorithm are provided to improve the convergence performance of the FXLMS algorithm of DSP. The Co-FXLMS algorithm comprises an adaptive filter, an output element and a addition route estimating filter. The adaptive filter adapts actively according to the ambient conditions. The output element outputs the first route transfer function and addition route transfer function. An estimating value filter inputs the estimating value of the addition route transfer function. The actuator obtains the error signal by adding the first route transfer function and addition route transfer function. The cross correlation least-mean-square(100) controls the coefficient vector of the adaptive filter. The cross correlation least-mean-square extracts the cross correlation of the reference signal in real time.

Description

Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계의 능동소음제어시스템 및 방법{ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM AND METHOD IN ENCLOSED FIELD OF 3-DIMENSION USING C0RRELATION FILTERED-X LEAST MEAN SQUARES ALGORITHM}ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM AND METHOD IN ENCLOSED FIELD OF 3-DIMENSION USING C0RRELATION FILTERED-X LEAST MEAN SQUARES ALGORITHM}

본 발명은 3차원 밀폐계의 능동소음제어시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Co-FXLMS(Correlation Filtered-X Least Mean Squares) 알고리즘을 이용하여 3차원 밀폐계에서 발생하는 내부 소음을 능동적으로 제어할 수 있는 3차원 밀폐계에서의 능동소음제어 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an active noise control system and method of a three-dimensional hermetic system, and more particularly, to actively suppress internal noise generated in a three-dimensional hermetic system using a Corelation Filtered-X Least Mean Squares (Co-FXLMS) algorithm. The present invention relates to an active noise control technology in a three-dimensional closed system that can be controlled.

특히 본 발명은 FXLMS(Filtered-X Least Mean Squares) 알고리즘을 기반으로 오차신호와 필터링된 참조신호의 상호상관을 이용하여 수렴계수를 실시간으로 갱신하는 Co-FXLMS 알고리즘을 개발함으로써, 시간에 따라 파워가 변하는 참조신호에 대한 수렴성능을 향상시켜 기존의 1차원 덕트에서만 주로 적용되던 FXLMS 알고리즘을 3차원 밀폐계에 확장시켜 적용할 수 있는 기술에 관한 것이다.In particular, the present invention develops a Co-FXLMS algorithm that updates the convergence coefficient in real time by using a correlation between an error signal and a filtered reference signal based on the FXLMS (Filtered-X Least Mean Squares) algorithm. The present invention relates to a technique that can be extended to a three-dimensional hermetic system by improving the convergence performance of a changing reference signal and applying the FXLMS algorithm, which is mainly applied only to a conventional one-dimensional duct.

일반적으로 소음원으로부터 발생되는 소음을 감쇠시키는 방법으로는 소음의 발생 통로 상에 흡음재나 차음재 또는 공명기를 설치하는 수동소음저감 기법과, 2차 소음소스(source)를 사용하여 능동적으로 소음을 최소화하는 능동소음저감 기법 이 있다.In general, attenuating noise from a noise source includes passive noise reduction techniques for installing sound absorbers, sound insulation materials, or resonators on the paths of noise generation, and active noise minimization using secondary noise sources. There is a noise reduction technique.

그러나 수동적인 소음저감 방법은 500 Hz 이상의 고주파 영역에서는 효과가 높으나 500 Hz 이하의 저주파 영역에서는 그 효과가 급격히 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 파장이 긴 저주파 소음을 저감시키기 위해서는 두꺼운 흡음재나 차음재, 또는 부피가 큰 공명기를 여러 개 설치해야 하지만, 이 경우 부피의 증가에 따른 비용 상승 및 공간적 제약이 따른다.However, the passive noise reduction method has a high effect in the high frequency region of 500 Hz or more, but the effect is sharply reduced in the low frequency region of 500 Hz or less. Therefore, in order to reduce long-wave low-frequency noise, it is necessary to install several thick sound absorbers, sound insulation materials, or bulky resonators, but in this case, cost increases and space constraints are caused by the increase in volume.

이러한 수동소음저감방법의 문제점을 보완하기 위하여, 2차 소스를 사용하여 소음을 저감시키는 능동소음제어(Active Noise Control: 이하, 'ANC'라 함)에 대한 연구가 부각되고 있다.In order to supplement the problems of the passive noise reduction method, research on active noise control (hereinafter referred to as 'ANC') that reduces noise by using a secondary source has been highlighted.

ANC 기법은 고속신호처리용 이산신호처리기(Digital Signal Processor: 이하, 'DSP'라 함)에서 FXLMS 알고리즘을 이용하여 소음원으로부터 발생된 소음신호를 적응신호처리(adaptive signal processing) 기법에 의해 검출한 다음, 이 소음을 저감시키기 위한 역위상의 부가신호를 발생시켜 줌으로써 이들의 파과 간섭을 이용하여 능동적으로 소음을 저감시키는 원리를 이용하는 것이다. 이는 냉난방공조(heating, ventilating, and air conditioning: HVAC) 시스템의 팬 소음 및 자동차 엔진 등의 회전기 소음과 같은 500 Hz 이하의 저주파 소음을 저감시키는데 있어서 종래의 수동적인 소음저감 방법보다 탁월한 효과를 발휘하는 것으로 알려져 있다.The ANC technique detects the noise signal generated from the noise source by the adaptive signal processing technique using the FXLMS algorithm in the Digital Signal Processor (DSP) for high-speed signal processing. In addition, by generating an additional signal of an antiphase to reduce the noise, it uses the principle of actively reducing the noise by using these wave interference. This is more effective than conventional passive noise reduction methods in reducing low frequency noise below 500 Hz, such as fan noise in heating, ventilating, and air conditioning (HVAC) systems and rotor noise in automobile engines. It is known.

이러한 ANC 기법은 소음파를 평면파로 취급할 수 있는 1차원 음장에서의 문제와 평면파로 취급할 수 없는 3차원 음장에서의 문제로 나눌 수 있는데, 지금까지 는 실시간 제어의 어려움 때문에 덕트, 자동차의 배기계(Exhaust System) 및 흡기계(Intake System) 등 1차원 음향 공간에서의 ANC가 주로 연구되어 왔다.This ANC technique can be divided into problems in the one-dimensional sound field that can handle the sound waves as plane waves and problems in the three-dimensional sound field that cannot be treated by the plane waves. ANCs in one-dimensional acoustic spaces such as (Exhaust System) and Intake System have been mainly studied.

그러나, 위와 같은 종래의 ANC 기법에 의한 소음저감장치를 자동차의 흡기계와 같은 곳에 소음제어용으로 적용하는 것은 무리가 있다. 그 이유는 DSP에서 제어음을 만들어주기 위해 사용하는 FXLMS 알고리즘은 그 적응과정에서 안정성과 수렴속도가 수렴계수와 필터링된 입력벡터에 의존하며, 또한 고정된 수렴계수를 사용하여 적응제어를 실시하게 되지만, 실제로 자동차의 흡기계에서 배출되는 소음의 크기와 주파수는 시간에 따라 변하고 그 배출소음에는 여러 가지 조화성분이 포함되어 있어 상기 FXLMS 알고리즘으로 적응제어를 실시하는 경우 그 추종성능이 크게 떨어지기 때문이다.However, it is unreasonable to apply the noise reduction device by the conventional ANC technique for noise control in a place such as an intake machine of a vehicle. The reason is that the FXLMS algorithm, which is used to make the control sound in the DSP, has its stability and convergence rate depending on the convergence coefficient and the filtered input vector, and also performs the adaptive control using the fixed convergence coefficient. In fact, the magnitude and frequency of the noise emitted from the intake system of a vehicle changes over time, and the emission noise includes various harmonic components. Therefore, when adaptive control is performed using the FXLMS algorithm, the following performance is greatly reduced. .

도 3은 FXLMS 알고리즘을 설명하기 위하여 도식화하여 예시한 블록도로서, 특히 앞먹임 FXLMS 알고리즘의 블록도를 예시하고 있다.FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the FXLMS algorithm, and in particular, illustrates a block diagram of the front FXLMS algorithm.

도 3에 도시된 바와 같이, FXLMS 알고리즘은 주위 환경에 따라 능동 적응하는 적응필터(W(z))와, 1차경로 전달함수(P(z))와 부가경로 전달함수(S(z))를 각각 출력하는 출력소자, 상기 부가경로 전달함수의 예측치(S'(z))를 입력시키는 부가경로 예측치 필터, 상기 1차경로 전달함수와 부가경로 전달함수가 가산되는 엑츄에이터(∑), 상기 엑츄에이터에 의해 얻어진 오차신호(e(n))와 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))를 앞먹임(feedback)시켜 적응필터의 계수벡터를 조절하는 최소평균제곱기(LMS)로 구성된다. As shown in FIG. 3, the FXLMS algorithm has an adaptive filter W (z) that actively adapts to the surrounding environment, a primary path transfer function P (z), and an additional path transfer function S (z). An output element for respectively outputting an output element, an additional path prediction value filter for inputting an estimated value S '(z) of the additional path transfer function, an actuator to which the first path transfer function and the additional path transfer function are added, and the actuator The minimum mean squarer that feeds back the error signal e (n) obtained by and the reference signal x '(n) compensated for by the additional path transfer function prediction value to adjust the coefficient vector of the adaptive filter ( LMS).

상기 앞먹임 FXLMS 알고리즘에서 부가경로 전달함수(S(z))는 오프라인으로 모델링되도록 하며 그 예측치는 S'(z)로 표시한다. 주 음원으로부터의 원하지 않는 신호는 참조신호 센서에 의해 관측된다. 이 참조신호(x(n))은 적응필터(W(z))와 부가경로 전달함수(S(z))를 통과하여 오차신호(e(n))를 최소화하기 위한 제어신호(y'(n))를 발생시키기 위해서 사용된다. 참조신호(x(n))가 부가경로 전달함수 예측치(S'(z)) 필터에 의해 필터링되어, 적응필터(W(z))의 계수를 갱신하기 위해 사용되는 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))을 얻는다. 이 부가경로 전달함수 예측치(S'(z)) 필터와 함께 적응필터(W(z))는 유한응답필터로 구현된다.In the pre-feed FXLMS algorithm, the additional path transfer function S (z) is modeled off-line and the prediction is expressed as S '(z). Unwanted signals from the main sound source are observed by the reference signal sensor. The reference signal x (n) passes the adaptive filter W (z) and the additional path transfer function S (z) to minimize the error signal e (n) and control signal y '( n)). The reference signal x (n) is filtered by the additional path transfer function prediction value S '(z) filter, so that the additional path transfer function prediction value used to update the coefficient of the adaptive filter W (z) is compensated. Obtained reference signal x '(n). The adaptive filter W (z) is implemented as a finite response filter together with the additional path transfer function prediction value S '(z) filter.

상기 블록도로부터, 시간 n에서의 오차신호 e(n)은 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.From the block diagram, the error signal e (n) at time n is expressed by the following expression (1).

e(n) = d(n)-y'(n) = d(n)-s(n)*y(n) = d(n)-s(n)*[w T(n)x(n)]e (n) = d (n) -y '(n) = d (n) -s (n) * y (n) = d (n) -s (n) * [ w T (n) x (n )]

여기서, s(n)은 시간 n에서의 부가경로 전달함수 S(z)의 임펄스응답이다. 시간 n에서 참조신호 x(n)의 벡터와 적응필터 W(z)의 계수 벡터w(n)는 다음의 수학식 2 및 수학식 3과 같다.Where s (n) is the impulse response of the additional path transfer function S (z) at time n. The vector of the reference signal x (n) and the coefficient vector w (n) of the adaptive filter W (z) at time n are as shown in Equations 2 and 3 below.

x(n) = [x(n)x(n-1) ...x(n-L+1)] x (n) = [x (n) x (n-1) ... x (n-L + 1)]

w(n) = [w0(n)w1(n) ...wL-1(n)] w (n) = [w 0 (n) w 1 (n) ... w L-1 (n)]

여기서, L은 적응필터 W(z)의 차수이다. 적응필터 W(z)의 목적은 순간 평균제곱오차인 ξ(n)=e2(n)을 최소화시키는 것이며, 이 목적을 실현시키기 위한 최급강하알고리즘(steepest descent algorithm)은 다음의 수학식 4와 같이 정의된다.Where L is the order of the adaptive filter W (z). The purpose of the adaptive filter W (z) is to minimize the instantaneous mean square error ξ (n) = e 2 (n), and the steepest descent algorithm to achieve this objective is Is defined as:

w(n+1) = w(n)-μ▽ξ(n)/2 w (n + 1) = w (n) -μ ▽ ξ (n) / 2

여기서, ▽ξ(n)는 시간 n에서의 평균제곱오차 기울기(gradient)의 순간 추정치이며 다음의 수학식 5와 같이 정의된다.Where?? (N) is an instantaneous estimate of the mean square error gradient at time n and is defined as in Equation 5 below.

▽ξ(n) = ▽e2(n) = 2[▽e(n)]e(n) = 2[-s(n)*x(n)]e(n) = -2x'(n)e(n)▽ ξ (n) = ▽ e 2 (n) = 2 [▽ e (n)] e (n) = 2 [-s (n) * x (n)] e (n) = -2 x '(n e (n)

수학식 5를 수학식 4에 대입하면 FXLMS 알고리즘을 구할 수 있으며 다음의 수학식 6과 같다.Substituting Equation 5 into Equation 4 yields an FXLMS algorithm, which is shown in Equation 6 below.

w(n+1) = w(n) + μx'(n)e(n) w (n + 1) = w (n) + μ x '(n) e (n)

여기서, μ는 수렴계수이며, 적응필터 W(z)가 안정적으로 수렴하려면 μ는 다음의 수학식 7과 같은 조건을 만족해야 한다.Here, μ is the convergence coefficient, and in order for the adaptive filter W (z) to converge stably, μ must satisfy the following condition.

0 < μ< 2/LPx, Px = E[x2(n)]0 <μ <2 / LPx, Px = E [x 2 (n)]

여기서, Px는 참조신호의 파워이다.Where Px is the power of the reference signal.

수학식 6에 나타나 있듯이 FXLMS 알고리즘의 적응과정에서 수렴시간과 안정 성은 μ와 x'(n)에 의존한다. 또한 FXLMS 알고리즘에서는 고정된 수렴계수를 사용하므로 참조신호의 파워가 작은 경우에는 필터차수 L을 크게 선정해야 하며 참조신호의 파워가 큰 경우에는 필터차수 L을 작게 선정해야 한다. 그러나 참조신호의 파워가 시간에 따라 변하는 경우에는 상기와 같은 고정된 수렴계수로는 정상적인 제어 성능을 나타내지 못하게 되는 단점이 있다.As shown in Equation 6, convergence time and stability in the adaptation process of the FXLMS algorithm depend on μ and x '(n). In addition, since the FXLMS algorithm uses a fixed convergence coefficient, the filter order L should be large when the power of the reference signal is small, and the filter order L should be small when the power of the reference signal is large. However, when the power of the reference signal changes over time, there is a disadvantage in that the fixed convergence coefficient does not exhibit normal control performance.

한편, 최근에는 DSP 기술의 발달로 자동차와 비행기의 내부에서와 같은 3차원 음향공간에서의 ANC 기법과, 소음의 특성 및 온도, 습도 등 주변환경이 변할 때도 잘 적응하는 1차원 및 3차원 음향공간에서의 적응 ANC 기법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Recently, with the development of DSP technology, one-dimensional and three-dimensional acoustic spaces are well adapted to the ANC technique in three-dimensional acoustic spaces such as in automobiles and airplanes, and when the surrounding environment such as noise characteristics, temperature, and humidity changes. There is an active research on the adaptive ANC technique.

현재까지 상품화되거나 발표된 1차원 음장의 능동소음제어장치로는, 미국 DIGISONIX의 digital sound cancellation systems와 일본 Hitachi 플랜트 건설의 전자소음 시스템이 있으며, 미국 Noise Cancellation Technologies의 자동차 배기계용 ANC 시스템 등이 있다. 그리고 상품화되거나 발표된 3차원 음장의 능동소음제어장치로는, 1990년 9월에 일본 Toshiba사에서 ANC 시스템이 장착된 냉장고가 시판되었고, 1991년 11월에 Nissan에서 ANC 시스템이 장착된 자동차가 시판되었다.Active noise control devices in the one-dimensional sound field commercialized or announced to date include digital sound cancellation systems of DIGISONIX in the US, electronic noise systems of Hitachi plant construction in Japan, and ANC systems for automobile exhaust systems of Noise Cancellation Technologies in the US. As a commercialized or announced three-dimensional active noise control device, a refrigerator equipped with an ANC system was sold by Toshiba, Japan in September 1990, and a vehicle equipped with an ANC system was sold by Nissan in November, 1991. It became.

국내에서는 ANC Technologies 사와 한국해사기술연구소가 1989년부터 공동개발에 착수하여 1990년 말에 시제품 제작에 성공함으로써, ANC 시스템인 능동 소음기(active silencer)를 국내 최초로 개발해 양산 및 보급하기 시작하였으며, 3차원 밀폐계에서의 ANC에 대한 연구는 아직 진행 중이며, 상품화 발표된 제품은 아직 전무하다. In Korea, ANC Technologies Inc. and Korea Maritime Institute of Technology began joint development in 1989 and succeeded in producing prototypes in late 1990. The company began developing and mass-producing the first active silencer, an ANC system, in three dimensions. Research on ANCs in hermetic systems is still underway, and there are no published products.

본 발명은 FXLMS 알고리즘의 수렴계수를 오차신호와 필터링된 참조신호의 상호상관을 이용하여 실시간으로 바꿔주는 Co-FXLMS 알고리즘을 개발함으로써, DSP의 FXLMS 알고리즘의 수렴성능을 향상시켜 기존의 1차원 덕트에서만 주로 적용되던 FXLMS 알고리즘을 3차원 밀폐계에도 적용할 수 있도록 한, Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계의 능동소음제어시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention develops the Co-FXLMS algorithm which changes the convergence coefficient of the FXLMS algorithm in real time by using the correlation of the error signal and the filtered reference signal, thereby improving the convergence performance of the DSP's FXLMS algorithm. It is to provide an active noise control system and method of a three-dimensional closed system using the Co-FXLMS algorithm, which can be applied to the three-dimensional closed system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주위 환경에 따라 능동 적응하는 적응필터(W(z))와, 1차경로 전달함수(P(z))와 부가경로 전달함수(S(z))를 각각 출력하는 출력소자, 및 상기 부가경로 전달함수의 예측치(S'(z))를 입력시키는 부가경로 예측치(S'(z))를 구비하고, 상기 1차경로 전달함수와 부가경로 전달함수가 가산되어 얻어진 오차신호(e(n))와 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호를 앞먹임(feedback)시켜 적응필터의 계수 벡터를 조절하도록 구성된 FXLMS 알고리즘을 탑재한 ANC 시스템에 있어서, 상기 오차신호와 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))의 상호상관을 실시간 추출하고 상기 추출된 상호상관에 의해 FXLMS 알고리즘의 수렴계수를 조절하여 상기 적응필터의 계수벡터를 실시간 조절하는 상호상관 최소평균제곱기를 구비한 Co-FXLMS 알고리즘에 의해 능동 소음제어를 실행하는 3차원 밀폐계의 능동소음제어시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an adaptive filter W (z) that actively adapts to the surrounding environment, a primary path transfer function P (z), and an additional path transfer function S (z). An output element for outputting each, and an additional path prediction value S '(z) for inputting the predicted value S' (z) of the additional path transfer function, wherein the primary path transfer function and the additional path transfer function In the ANC system equipped with the FXLMS algorithm configured to feed back the reference signal compensated by the added error signal e (n) and the additional path transfer function prediction value to adjust the coefficient vector of the adaptive filter. The correlation vector of the reference signal x '(n) compensated for the error signal and the additional path transfer function prediction value is extracted in real time, and the convergence coefficient of the FXLMS algorithm is adjusted based on the extracted cross-correlation. Equipped with a cross-correlation least average squarer A Co-FXLMS algorithm provides an active noise control system in a three-dimensional hermetic system that performs active noise control.

또한 본 발명은 주위 환경에 따라 능동 적응하는 적응필터(W(z))와, 1차경로 전달함수(P(z)) 및 부가경로 전달함수(S(z))를 각각 출력하는 출력소자, 및 상기 부가경로 전달함수의 예측치(S'(z))를 입력시키는 부가경로 예측치 필터를 구비하여, 상기 1차경로 전달함수와 부가경로 전달함수가 가산되어 얻어진 오차신호(e(n))와 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))를 앞먹임(feedback)시켜 적응필터의 계수 벡터를 조절하도록 구성된 FXLMS 알고리즘을 이용한 ANC 방법에 있어서, 상기 FXLMS 알고리즘의 적응과정에서, 상기 오차신호와 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호의 상호상관을 실시간 추출하는 단계; 상기 추출된 상호상관에 의해 상기 FXLMS 알고리즘의 수렴계수를 조절하는 단계; 상기 조절된 FXLMS 알고리즘의 수렴계수로 상기 적응필터의 계수벡터를 실시간 조절하여 실시간 능동적응제어를 실시하는 단계를 포함하여, 수렴계수가 실시간 조절되는 Co-FXLMS 알고리즘에 의해 능동 소음제어를 실행하는 3차원 밀폐계의 능동소음제어방법을 제공한다.The present invention also provides an adaptive filter W (z) that actively adapts to the surrounding environment, an output element for outputting a primary path transfer function P (z) and an additional path transfer function S (z), respectively. And an additional path prediction value filter for inputting a prediction value S '(z) of the additional path transfer function, wherein the error signal e (n) obtained by adding the first path transfer function and the additional path transfer function An ANC method using an FXLMS algorithm configured to feed back a reference signal x '(n) compensated for by the additional path transfer function prediction to adjust a coefficient vector of an adaptive filter. Extracting a correlation between the error signal and the reference signal compensated for the additional path transfer function prediction value in real time; Adjusting a convergence coefficient of the FXLMS algorithm by the extracted cross-correlation; Performing active adaptive control in real time by adjusting the coefficient vector of the adaptive filter in real time with the convergence coefficient of the adjusted FXLMS algorithm, and executing active noise control by the Co-FXLMS algorithm in which the convergence coefficient is adjusted in real time. Provides an active noise control method of the three-dimensional hermetic system.

본 발명에 의하면, 부가경로 전달함수의 예측치가 보상된 참조신호와 오차신호의 상호상관을 이용하여 FXLMS 알고리즘의 수렴계수를 실시간으로 보정할 수 있도록 한 Co-FXLMS 알고리즘을 구현함으로써, 시간에 따라 파워가 변하는 모든 밀폐계에 대해서 실시간으로 능동소음제어를 실시할 수 있다.According to the present invention, by implementing the Co-FXLMS algorithm that can correct the convergence coefficient of the FXLMS algorithm in real time by using the cross-correlation of the reference signal and the error signal compensated for the prediction of the additional path transfer function, power over time Active noise control can be implemented in real time for all changing enclosures.

또한 본 발명은 하나의 참조신호에 대하여 다수 채널을 형성하고 그 각각의 채널에 대한 FXLMS 알고리즘의 수렴계수 조절이 각각 실시간으로 이루어지도록 함함으로써, 3차원 밀폐계를 가지는 모든 제품에 적용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention is to form a plurality of channels for one reference signal and to adjust the convergence coefficient of the FXLMS algorithm for each of the channels to each of the real-time, the advantage that can be applied to all products having a three-dimensional closed system There is this.

상기 본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.These objects, features and advantages of the present invention will be more readily understood by reference to the accompanying drawings and the following detailed description.

도 1은 본 발명에 의한 3차원 밀폐계의 ANC 시스템에서 적용되는 Co-FXLMS 알고리즘의 한 실시예를 나타내는 블록도로서, 하나의 참조신호에 대하여 한 개의 단일 채널로 구현된 Co-FXLMS 알고리즘을 예시하고 있다.1 is a block diagram showing an embodiment of a Co-FXLMS algorithm applied to an ANC system of a three-dimensional hermetic system according to the present invention, illustrating a Co-FXLMS algorithm implemented as one single channel for one reference signal. Doing.

도 1에서, Co-FXLMS 알고리즘은, 주위 환경에 따라 능동 적응하는 적응필터(W(z))와, 1차경로 전달함수(P(z))와 부가경로 전달함수(S(z))를 각각 출력하는 출력소자, 및 상기 부가경로 전달함수의 예측치(S'(z))를 입력시키는 부가경로 예측치 필터를 구비한다. 또한 상기 1차경로 전달함수와 부가경로 전달함수가 엑츄에이터에서 가산되어 오차신호(e(n))가 얻어진다. 상기 오차신호와 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))를 적응필터로 앞먹임(feedback)시켜 적응필터의 계수 벡터를 조절하는 상호상관 최소평균제곱기(100)가 구성된다. 상기 상호상관 최소평균제곱기(100)는 오차신호(e(n))와 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))의 상호상관(R(n))을 실시간 추출하고 상기 추출된 상호상관에 의해 FXLMS 알고리즘의 수렴계수(μ)를 조절하여 상기 적응필터의 계수벡터(w(n))를 실시간 조절하는 Co-FXLMS 알고리즘이 구비된다.In FIG. 1, the Co-FXLMS algorithm includes an adaptive filter (W (z)), a primary path transfer function (P (z)), and an additional path transfer function (S (z)) that are actively adapted to the surrounding environment. And an additional path predictive value filter for inputting an output element for outputting each other and an estimated value S '(z) of the additional path transfer function. In addition, the primary path transfer function and the additional path transfer function are added by the actuator to obtain an error signal e (n). A cross-correlation least average squarer 100 for feeding back the reference signal x '(n) compensated for the error signal and the additional path transfer function prediction value with an adaptive filter to adjust the coefficient vector of the adaptive filter It is composed. The cross-correlation least average squarer (100) extracts in real time a cross-correlation (R (n)) of an error signal e (n) and a reference signal x '(n) compensated for an additional path transfer function prediction value. Co-FXLMS algorithm for adjusting the convergence coefficient (μ) of the FXLMS algorithm by the extracted cross-correlation to adjust the coefficient vector (w (n)) of the adaptive filter in real time.

이로써 상기 상호상관 최소평균제곱기(100)는 부가경로 전달함수 예측치(S'(z))가 보상된 참조신호(x'(n))와 오차신호(e(n)) 사이의 상호상관(R(n))을 실시간 추출한다. 그리고 상기 추출된 상호상관에 의해 FXLMS 알고리즘의 수렴계 수(μ)를 조절하여 상기 적응필터(W(z))의 계수벡터(w(n))를 실시간 조절할 수 있게 된다.As a result, the cross-correlation least average squarer 100 has a cross-correlation between the reference signal x '(n) and the error signal e (n) compensated for the additional path transfer function prediction value S' (z). R (n)) is extracted in real time. The coefficient vector w (n) of the adaptive filter W (z) can be adjusted in real time by adjusting the convergence coefficient μ of the FXLMS algorithm by the extracted cross-correlation.

도 2는 본 발명에 의한 3차원 밀폐계의 ANC 시스템에서 적용되는 Co-FXLMS 알고리즘의 다른 실시예를 보인 블록도로서, 도면에서는 4개의 채널로 구성된 다채널 Co-FXLMS 알고리즘을 예시하고 있으며, 이러한 다채널의 구성은 ANC 시스템에 적용되는 밀폐계의 특성에 따라 선택적으로 그 채널 개수를 설정하여 구현하는 것이 바람직할 것이다.Figure 2 is a block diagram showing another embodiment of the Co-FXLMS algorithm applied to the ANC system of the three-dimensional hermetic system according to the present invention, the figure illustrates a multi-channel Co-FXLMS algorithm consisting of four channels, Multi-channel configuration may be implemented by selectively setting the number of channels in accordance with the characteristics of the closed system applied to the ANC system.

도 2의 실시예에 의한 Co-FXLMS 알고리즘을 구현하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 ANC 시스템은, 4개의 적응필터(W1(z)~W4(z))와 부가경로 전달함수(S11(z)~S14(z)) 출력소자와, 그 각각의 예측치(S11'(n)~S14'(n))를 입력시키는 4개의 부가경로 전달함수 예측치 필터(S11'(z)~S14'(z)), 및 상호상관 최소평균제곱기(101~104)를 구비하여, 하나의 참조신호(x(n))에 대하여 4개의 채널을 구성할 수 있도록 구현된다.In order to implement the Co-FXLMS algorithm according to the embodiment of FIG. 2, the ANC system according to another embodiment of the present invention includes four adaptive filters (W 1 (z) to W 4 (z)) and an additional path transfer function. (S 11 (z) to S 14 (z)) Four additional path transfer function predictive value filters (S 11 ) for inputting the output elements and their respective predicted values (S 11 '(n) to S 14 ' (n)). '(z) ~ S 14 ' (z)) and cross-correlation least average squarers 101-104, so that four channels can be configured for one reference signal x (n). do.

즉, 4개의 채널에 각각 구비되는 4개의 적응필터(W1(z)~W4(z))와 부가경로 전달함수(S11(z)~S14(z)) 출력소자, 상기 4개의 부가경로 전달함수에 대한 각각의 예측치(S11'(n)~S14'(n))를 입력시키는 4개의 부가경로 전달함수 예측치 필터(S11'(z)~S14'(z)), 각 채널의 부가경로 전달함수 예측치 필터(S11'(z)~S14'(z))에 의해 필터링된 각각의 참조신호(x'11(n)~x'41(n))와 오차신호(e1(n))의 상호상관을 각각 실시간 추출하여 각 적응필터(W1(z)~W4(z))의 계수벡터를 조절하는 상호상관 최소평균제곱기(101~104)로 구현된다.That is, four adaptive filters (W 1 (z) to W 4 (z)) and additional path transfer functions (S 11 (z) to S 14 (z)) output elements provided in four channels, respectively, Four additional path transfer function prediction filters (S 11 '(z) to S 14 ' (z)) for inputting respective prediction values (S 11 '(n) to S 14 ' (n)) for the additional path transfer function. And the error of each reference signal x '11 (n) to x' 41 (n) filtered by the additional path transfer function predictor filter S 11 '(z) to S 14 ' (z) of each channel. Cross-correlation of the signals e 1 (n) are extracted in real time to adjust the coefficient vectors of the adaptive filters W 1 (z) to W 4 (z), respectively. Is implemented.

이로써 상기 각 채널의 상호상관 최소평균제곱기(101-104)에 의해 오차신호(e1(n))와 4개 채널 각각에 대하여 부가경로 전달함수 예측치(S11'(n)~S14'(n))가 보상된 각각의 참조신호(x11'(n)~x41'(n))의 상호상관(R1(n)~R4(n))을 실시간 추출한다. 그리고 추출된 상호상관에 의해 FXLMS 알고리즘의 수렴계수(μ)를 조절하여 상기 각 적응필터(W1(z)~W4(z))의 계수 벡터(w1(n)~w4(n))를 실시간 조절할 수 있게 된다.Thus, the additional path transfer function prediction values S 11 '(n) to S 14 ' for each of the four signals and the error signal e 1 (n) by the cross-correlation least average squarer 101-104 of each channel. (n)) is extracted in real time the cross-correlation (R 1 (n) ~ R 4 (n)) of each reference signal (x 11 '(n) ~ x 41 ' (n)) is compensated. By adjusting the convergence coefficient (μ) of the FXLMS algorithm by the extracted cross-correlation, the coefficient vectors w 1 (n) to w 4 (n) of the respective adaptive filters W 1 (z) to W 4 (z) are adjusted. ) Can be adjusted in real time.

이하에서는, 상기 본 발명의 각 실시예에 의한 Co-FXLMS 알고리즘에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the Co-FXLMS algorithm according to each embodiment of the present invention will be described in detail.

우선, Co-FXLMS 알고리즘은 상기 수학식 6에 나타나 있듯이 고정된 수렴계수를 사용하는 FXLMS 알고리즘의 적응과정에서 참조신호의 파워가 시간에 따라 변하는 경우에 정상적인 제어 성능을 나타내지 못하게 되는 단점을 개선하기 위한 것이다. First, as shown in Equation 6, the Co-FXLMS algorithm is used to improve the disadvantage that the normal control performance does not appear when the power of the reference signal varies with time during the adaptation process of the FXLMS algorithm using the fixed convergence coefficient. will be.

이러한 단점을 보완하기 위하여 Co-FXLMS 알고리즘에서는 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 도 2의 참조신호(x'(n))의 파워에 대해 다음의 수학식 8과 같은 수렴계수의 정규화가 필요하다.In order to compensate for this drawback, the Co-FXLMS algorithm needs to normalize the convergence coefficient as shown in Equation 8 with respect to the power of the reference signal x '(n) of FIG.

μ(n) = α/LP'x(0<α<2)μ (n) = α / LP'x (0 <α <2)

여기서, α는 정규화된 수렴계수이고, P'x는 x'(n)의 파워에 대한 추정치이다. P'x을 추정하는 가장 간단한 방법은 x'2(n)에 대한 러닝-에버리지(running-average) 필터를 사용하는 것이다. 다음의 수학식 9는 x'2(n)에 대한 M차 런닝-에버리지 필터이다.Where α is the normalized convergence coefficient and P'x is an estimate of the power of x '(n). The simplest way to estimate P'x is to use a running-average filter for x ' 2 (n). Equation 9 below is the M-order running-average filter for x ' 2 (n).

Figure 112007088997776-pat00001
Figure 112007088997776-pat00001

만약 러닝-에버리지 필터의 차수가 적응 필터의 차수와 같다면 즉, L=M이면 P'x는 다음의 수학식 10과 같다.If the order of the running-average filter is equal to the order of the adaptive filter, that is, L = M, P'x is expressed by Equation 10 below.

P'x = x'T(n)x'(n)/LP'x = x ' T (n) x ' (n) / L

상기 수학식 10을 수학식 8에 대입하면 다음의 수학식 11을 얻을 수 있다.Substituting Equation 10 into Equation 8 yields Equation 11 below.

μ(n) = α/x'T(n)x'(n)μ (n) = α / x ' T (n) x ' (n)

수학식 11에서 수렴계수는 x'(n)=0일 경우 적응필터 W(z)가 발산하므로 미소량 δ를 수학식 11의 분모에 더해주면 다음의 수학식 12와 같다.In Equation 11, the convergence coefficient is diverged by the adaptive filter W (z) when x '(n) = 0, so that when the small amount δ is added to the denominator of Equation 11, Equation 12 is obtained.

μ(n) = α/{δ+x'T(n)x'(n)}μ (n) = α / {δ + x ' T (n) x ' (n)}

적응필터 W(z)의 계수 벡터인 w(n)이 최적의 계수 벡터 w 0로 수렴하면 오차신호 e(n)과 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호 x'(n)의 상호상관 R(n)은 0이 된다는 것이 Co-FXLMS 알고리듬의 기본 개념이며 다음의 수학식 13과 같이 표현된다.When w (n), the coefficient vector of the adaptive filter W (z), converges to the optimal coefficient vector w 0 , the cross-correlation R of the error signal e (n) and the reference signal x '(n) with compensation of the additional path transfer function prediction are compensated. (n) is 0 is the basic concept of the Co-FXLMS algorithm and is expressed as in Equation 13 below.

R(n)= E[e(n)x'(n)]=0R (n) = E [e (n) x '(n)] = 0

수학식 13의 상호상관 R(n)은 e(n)x'(n)의 기대값과 같으며 다음의 수학식14와 같다.The cross-correlation R (n) of Equation 13 is equal to the expected value of e (n) x '(n) and is shown in Equation 14 below.

E[e(n)x'(n)]≒E[{d(n)-w(n)x'(n)}x'(n)]E [e (n) x '(n)] ≒ E [{d (n) -w (n) x ' (n)} x '(n)]

=E[d(n)x'(n)-x'(n)x'T(n)w(n)]=E[d(n)x'(n)]-E[x'(n)x'T(n)]w(n)= E [d (n) x '(n) -x ' (n) x ' T (n) w (n)] = E [d (n) x ' (n)]-E [ x '(n) x ' T (n)] w (n)

수학식 14에서 벡터 w(n)이 최적 벡터 w 0로 수렴하면 기대값 E[e(n)x'(n)]은 0이 되기 때문에 Co-FXLMS 알고리즘의 기본 개념이 증명된다. 만약 w(n)이 w 0에서 멀리 떨어져 있다면 상호상관과 수렴계수는 상대적으로 커지고, w(n)이 w 0에 점점 다가갈수록 상호상관과 수렴계수는 상대적으로 작아질 것이기 때문에 상호상관 R(n)과 수렴계수μ(n)은 서로 비례한다고 볼 수 있다. 따라서 수학식 12의 수렴계수를 다음의 수학식 15 및 16과 같이 표현할 수 있다.In Equation 14, when the vector w (n) converges to the optimal vector w 0 , the expected value E [e (n) x '(n)] becomes 0, thereby demonstrating the basic concept of the Co-FXLMS algorithm. If w (n) is far from w 0 , the cross-correlation and convergence coefficients become relatively large and cross-correlation and convergence coefficients become relatively small as w (n) approaches w 0 . ) And the convergence coefficient μ (n) are proportional to each other. Therefore, the convergence coefficient of Equation 12 may be expressed as Equations 15 and 16 below.

Figure 112007088997776-pat00002
Figure 112007088997776-pat00002

R(n)= λR(n-1) + (1-λ)x'(n)e(n)R (n) = λ R (n-1) + (1-λ) x '(n) e (n)

여기서, C는 상수이고 λ은 0에서1 사이의 상수이다. 그러므로 도 2에 도시된 바와 같은 단일 채널에 대한 Co-FXLMS 알고리즘은 다음의 수학식 17과 같다.Where C is a constant and λ is a constant between 0 and 1. Therefore, Co-FXLMS algorithm for a single channel as shown in Figure 2 is the following equation (17).

Figure 112007088997776-pat00003
Figure 112007088997776-pat00003

한편, 상기 단일채널 Co-FXLMS 알고리즘을 도 3에 도시된 바와 같은 1개의 참조신호, 4개의 멀티채널(제어스피커), 1개의 오차마이크로폰으로 구성되는 다채널 Co-FXLMS 알고리듬에 적용하는 경우에는 다음의 수학식 18a 내지 18d와 같다.Meanwhile, when the single channel Co-FXLMS algorithm is applied to a multi-channel Co-FXLMS algorithm composed of one reference signal, four multichannels (control speakers), and one error microphone as shown in FIG. Equations 18a to 18d are as follows.

w 1(n+1) = w 1(n) + μ(n)x'11(n)e1(n)=w 1(n)+μ(n)[s'11(n)*x(n)]e1(n) w 1 (n + 1) = w 1 (n) + μ (n) x '11 (n) e 1 (n) = w 1 (n) + μ (n) [s' 11 (n) * x ( n)] e 1 (n)

w 2(n+1) = w 2(n) + μ(n)x'21(n)e1(n)=w 2(n)+μ(n)[s'12(n)*x(n)]e1(n) w 2 (n + 1) = w 2 (n) + μ (n) x '21 (n) e 1 (n) = w 2 (n) + μ (n) [s' 12 (n) * x ( n)] e 1 (n)

w 3(n+1) = w 3(n) + μ(n)x'31(n)e1(n)=w 3(n)+μ(n)[s'13(n)*x(n)]e1(n) w 3 (n + 1) = w 3 (n) + μ (n) x '31 (n) e 1 (n) = w 3 (n) + μ (n) [s' 13 (n) * x ( n)] e 1 (n)

w 4(n+1) = w 4(n) + μ(n)x'41(n)e1(n)=w 4(n)+μ(n)[s'14(n)*x(n)]e1(n) w 4 (n + 1) = w 4 (n) + μ (n) x '41 (n) e 1 (n) = w 4 (n) + μ (n) [s' 14 (n) * x ( n)] e 1 (n)

(단,

Figure 112007088997776-pat00004
)(only,
Figure 112007088997776-pat00004
)

이상과 같은 본 발명에 의하면, 오차신호 e(n)와 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호 x'(n)의 상호상관 R(n)을 실시간 추출하여 그것을 기반으로 수렴계수 μ(n)을 설정하여, 실시간 보정하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용하게 되므로, 상호상관이 큰 제어 초반에는 큰 수렴계수로 수렴속도를 제어하고 상호상관이 작은 제어 후반에는 작은 수렴계수로 수렴속도를 저하시킬 수 있게 됨에 따라 제어 후반에서의 안정성을 향상시켜, 발산의 가능성을 저하시킬 수 있게 된다,. 따라서 본 발명에 의한 Co-FXLMS 알고리즘을 이용하여 3차원 밀폐계에 대한 ANC가 실행되는 경우 기존의 FXLMS 알고리즘에 비해 ANC의 안정성을 보장하면서 수렴 속도를 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.According to the present invention as described above, the cross-correlation R (n) of the reference signal x '(n) compensated for the error signal e (n) and the additional path transfer function prediction value is extracted in real time, and the convergence coefficient μ (n) is based thereon. By using the Co-FXLMS algorithm that corrects in real time, it is possible to control the convergence speed with a large convergence coefficient at the beginning of control with large correlation, and to reduce the convergence speed with a small convergence coefficient in the latter control with small correlation. As a result, the stability in the latter half of the control can be improved to reduce the possibility of divergence. Therefore, when the ANC for the three-dimensional hermetic system is executed using the Co-FXLMS algorithm according to the present invention, the convergence speed can be improved while ensuring the stability of the ANC compared to the conventional FXLMS algorithm.

또한 본 발명과 같이 Co-FXLMS 알고리즘이 적요된 ANC 기술은 저소음화를 위한 자동차나 세탁기, 냉장고 등에 확장 적용될 수 있게 되므로, 소비자들의 관심이 많은 저소음화 제품의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.In addition, the ANC technology that Co-FXLMS algorithm is required as described in the present invention can be extended to a car, a washing machine, a refrigerator for low noise, etc., and thus, it is expected to contribute to strengthening the competitiveness of low noise products with a lot of consumer interest.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있으며, 상기 실시 예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described, but the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. Therefore, the above description does not limit the scope of the invention defined by the limitations of the following claims.

도 1은 본 발명에 의한 3차원 밀폐계의 ANC 시스템에서 적용되는 Co-FXLMS 알고리즘의 일 실시예를 보인 블록도이고,1 is a block diagram illustrating an embodiment of a Co-FXLMS algorithm applied to an ANC system of a three-dimensional closed system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 3차원 밀폐계의 ANC 시스템에서 적용되는 Co-FXLMS 알고리즘의 다른 실시예를 보인 블록도이고, Figure 2 is a block diagram showing another embodiment of the Co-FXLMS algorithm applied in the ANC system of the three-dimensional hermetic system according to the present invention,

도 3은 FXLMS 알고리즘을 설명하기 위하여 도식화하여 예시한 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating the FXLMS algorithm.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100, 101~104 : 상호상관 최소평균제곱기100, 101 ~ 104: Cross-correlation minimum mean square

Claims (6)

주위 환경에 따라 능동 적응하는 적응필터(W(z))와, 1차경로 전달함수(P(z))와 부가경로 전달함수(S(z))를 각각 출력하는 출력소자, 및 상기 부가경로 전달함수의 예측치(S'(z))를 입력시키는 부가경로 예측치 필터를 구비하고, 상기 1차경로 전달함수와 부가경로 전달함수가 가산되어 얻어진 오차신호(e(n))와 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호를 앞먹임(feedback)시켜 적응필터의 벡터계수를 조절하도록 구성된 FXLMS 알고리즘을 탑재한 ANC 시스템에 있어서,An adaptive filter W (z) that actively adapts to the surrounding environment, an output element for outputting a primary path transfer function P (z) and an additional path transfer function S (z), respectively, and the additional path An additional path prediction value filter for inputting a predicted value S '(z) of a transfer function, wherein the error signal e (n) obtained by adding the first path transfer function and the additional path transfer function and the additional path transfer In the ANC system equipped with the FXLMS algorithm configured to adjust the vector coefficient of the adaptive filter by feeding back the reference signal whose function prediction value is compensated for, 상기 FXLMS 알고리즘의 적응과정에서, 상기 오차신호와 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호의 상호상관을 실시간 추출하고 상기 추출된 상호상관에 의해 FXLMS 알고리즘의 수렴계수를 조절하여 상기 적응필터의 계수벡터를 실시간 조절하는 상호상관 최소평균제곱기를 구비한 Co-FXLMS 알고리즘에 의해 능동 소음제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계에서의 능동소음제어시스템.In the adaptation process of the FXLMS algorithm, the cross-correlation of the reference signal compensated for the error signal and the additional path transfer function prediction value is extracted in real time, and the convergence coefficient of the FXLMS algorithm is adjusted based on the extracted cross-correlation to adjust the coefficient vector of the adaptive filter. Active noise control system in a three-dimensional closed system using the Co-FXLMS algorithm, characterized in that the active noise control by the Co-FXLMS algorithm having a cross-correlation least average squarer for real-time control. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 시간 n에 대하여, 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))와 오차신호(e(n)) 사이의 상호상관(R(n))은, For time n, the cross-correlation R (n) between the reference signal x '(n) and the error signal e (n), in which the additional path transfer function prediction value is compensated, R(n)= λR(n-1) + (1-λ)x'(n)e(n)(λ은 0과 1사이의 상수)R (n) = λR (n-1) + (1-λ) x '(n) e (n) (λ is a constant between 0 and 1) FXLMS 알고리즘의 수렴계수(μ(n))는, The convergence coefficient (μ (n)) of the FXLMS algorithm is
Figure 112007088997776-pat00005
(C는 상수)
Figure 112007088997776-pat00005
(C is a constant)
적응필터 W(z)의 계수 벡터 w(n)는, The coefficient vector w (n) of the adaptive filter W (z) is
Figure 112007088997776-pat00006
Figure 112007088997776-pat00006
인 것을 특징으로 하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계에서의 능동소음제어시스템.Active noise control system in a three-dimensional closed system using the Co-FXLMS algorithm.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적응필터와 부가경로 전달함수 및 상호상관 최소평균제곱기가 하나의 참조신호에 대하여 다수 채널로 구성되어, 다수 채널 각각에 대하여 실시간으로 능동적응제어되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계에서의 능동소음제어시스템.Using the Co-FXLMS algorithm, the adaptive filter, the additional path transfer function, and the cross-correlation least mean square are composed of a plurality of channels for one reference signal, and are configured to be actively adaptively controlled in real time for each of the plurality of channels. Active noise control system in 3D enclosed system. 주위 환경에 따라 능동 적응하는 적응필터(W(z))와, 1차경로 전달함수(P(z)) 및 부가경로 전달함수(S(z))를 각각 출력하는 출력소자, 및 상기 부가경로 전달함수의 예측치(S'(z))를 입력시키는 부가경로 예측치 필터를 구비하여, 상기 1차경로 전달함수와 부가경로 전달함수가 가산되어 얻어진 오차신호(e(n))와 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호를 앞먹임(feedback)시켜 적응필터의 벡터계수를 조절하도록 구성된 FXLMS 알고리즘을 이용한 ANC 방법에 있어서,An adaptive filter W (z) that actively adapts to the surrounding environment, an output element for outputting a primary path transfer function P (z) and an additional path transfer function S (z), respectively, and the additional path An additional path prediction value filter for inputting a predicted value S '(z) of a transfer function, the error signal e (n) obtained by adding the first path transfer function and the additional path transfer function, and the additional path transfer In the ANC method using the FXLMS algorithm configured to feed back the reference signal compensated for function prediction to adjust the vector coefficient of the adaptive filter, 상기 FXLMS 알고리즘의 적응과정에서, 상기 오차신호와 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호의 상호상관을 실시간 추출하는 단계;In the adaptation process of the FXLMS algorithm, extracting in real time a correlation between the error signal and the reference signal compensated for the additional path transfer function prediction value; 상기 추출된 상호상관에 의해 상기 FXLMS 알고리즘의 수렴계수를 조절하는 단계;Adjusting a convergence coefficient of the FXLMS algorithm by the extracted cross-correlation; 상기 조절된 FXLMS 알고리즘의 수렴계수로 상기 적응필터의 계수벡터를 실시간 조절하여 실시간 능동적응제어를 실시하는 단계를 포함하여, 수렴계수가 실시간 조절되는 Co-FXLMS 알고리즘에 의해 능동 소음제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계에서의 능동소음제어방법.Real-time active adaptive control by adjusting the coefficient vector of the adaptive filter in real time with the convergence coefficient of the adjusted FXLMS algorithm, and executing active noise control by the Co-FXLMS algorithm in which the convergence coefficient is adjusted in real time. An active noise control method in a three-dimensional hermetic system using the Co-FXLMS algorithm. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 시간 n에 대하여, 상기 부가경로 전달함수 예측치가 보상된 참조신호(x'(n))와 오차신호(e(n)) 사이의 상호상관(R(n))은, For time n, the cross-correlation R (n) between the reference signal x '(n) and the error signal e (n), in which the additional path transfer function prediction value is compensated, R(n)= λR(n-1) + (1-λ)x'(n)e(n)(λ은 0과 1사이의 상수)R (n) = λR (n-1) + (1-λ) x '(n) e (n) (λ is a constant between 0 and 1) FXLMS 알고리즘의 수렴계수(μ(n))는, The convergence coefficient (μ (n)) of the FXLMS algorithm is
Figure 112007088997776-pat00007
(C는 상수)
Figure 112007088997776-pat00007
(C is a constant)
적응필터 W(z)의 계수 벡터 w(n)는, The coefficient vector w (n) of the adaptive filter W (z) is
Figure 112007088997776-pat00008
Figure 112007088997776-pat00008
인 것을 특징으로 하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계에서의 능 동소음제어방법.Active noise control method in a three-dimensional hermetic system using the Co-FXLMS algorithm.
제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 적응필터와 부가경로 전달함수 및 상호상관 최소평균제곱기가 하나의 참조신호에 대하여 다수 채널로 구성되어, 다수 채널 각각에 대하여 실시간 능동적응제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 Co-FXLMS 알고리즘을 이용한 3차원 밀폐계에서의 능동소음제어방법.The adaptive filter, the additional path transfer function, and the cross-correlation minimum mean square are composed of a plurality of channels with respect to one reference signal, so that the real-time active adaptive control is performed on each of the plurality of channels. Active noise control method in closed system.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200059418A (en) * 2018-11-21 2020-05-29 엘지전자 주식회사 Sound improvement device of vehicle
CN113345400A (en) * 2021-05-31 2021-09-03 锐迪科微电子(上海)有限公司 Calibration method and device of active noise reduction system of wearable device, storage medium and terminal
CN116439913A (en) * 2023-04-14 2023-07-18 中国人民解放军海军潜艇学院 Marine active hearing protection type earmuff and protection method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994029846A1 (en) 1993-06-11 1994-12-22 Caterpillar Inc. Vehicle operator station with three dimensional active noise cancellation
US6460803B1 (en) 2001-03-02 2002-10-08 General Dynamics Advanced Technology Systems, Inc. System for control of active system for vibration and noise reduction
JP2004354658A (en) 2003-05-29 2004-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Active type noise and vibration reducing device
EP1638079A2 (en) 2004-09-15 2006-03-22 Emma Mixed Signal C.V. Method and system for active noise cancellation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994029846A1 (en) 1993-06-11 1994-12-22 Caterpillar Inc. Vehicle operator station with three dimensional active noise cancellation
US6460803B1 (en) 2001-03-02 2002-10-08 General Dynamics Advanced Technology Systems, Inc. System for control of active system for vibration and noise reduction
JP2004354658A (en) 2003-05-29 2004-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Active type noise and vibration reducing device
EP1638079A2 (en) 2004-09-15 2006-03-22 Emma Mixed Signal C.V. Method and system for active noise cancellation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200059418A (en) * 2018-11-21 2020-05-29 엘지전자 주식회사 Sound improvement device of vehicle
KR102137197B1 (en) 2018-11-21 2020-07-24 엘지전자 주식회사 Sound improvement device of vehicle
CN113345400A (en) * 2021-05-31 2021-09-03 锐迪科微电子(上海)有限公司 Calibration method and device of active noise reduction system of wearable device, storage medium and terminal
CN116439913A (en) * 2023-04-14 2023-07-18 中国人民解放军海军潜艇学院 Marine active hearing protection type earmuff and protection method thereof
CN116439913B (en) * 2023-04-14 2024-03-15 中国人民解放军海军潜艇学院 Marine active hearing protection type earmuff and protection method thereof

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