KR101121764B1

KR101121764B1 - 능동형 잡음 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101121764B1
Application number: KR1020067007389A
Authority: KR
Inventors: 아론 슬라파일; 예후다 메이만; 게더린 콘스탄틴
Original assignee: 사일런티움 리미티드
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2004-09-19
Publication date: 2012-03-23
Also published as: KR20060123732A; WO2005027338A2; WO2005027338A3

Abstract

본 발명의 실시예는 능동형 잡음 제어(ANC)를 위한 방법, 장치 및 시스템을 제공한다. 본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 잡음원에 의해 생성된 잡음을 제어하기 위한 ANC 시스템은 잡음 패턴을 감지하여 감지된 잡음 패턴에 대응하는 잡음 신호를 생성하는 음향 센서와, 잡음 신호에 추정 함수를 적용함으로써 예측된 잡음 신호를 생성하는 추정기와, 예측된 잡음 신호에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하는 음향 변환기를 포함한다. 본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따르면, 잡음원에 의해 생성된 잡음을 제어하기 위한 ANC 시스템은 잡음 패턴을 감지하여 대응하는 1차 잡음 신호를 생성하는 1차 음향 센서와, 잔여 잡음 패턴을 감지하여 감지된 잔여 잡음 패턴에 대응하는 적어도 하나의 2차 잡음 신호를 생성하고, 1차 음향 센서와 잡음원 간의 거리보다 더 큰 거리만큼 잡음원으로부터 떨어져 있는 적어도 하나의 2차 음향 센서와, 1차 잡음 신호와 적어도 하나의 2차 잡음 신호에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 음향 변환기를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

잡음 상쇄 패턴, 추정 함수, 평가기, 추정기, 변조 전달 함수(MTF)

Description

능동형 잡음 제어 시스템 및 방법{ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM AND METHOD}

교차 출원 자료

본 출원은 2003년 9월 17일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 60/503,471호를 우선권으로 하며, 1997년 8월 14일자로 출원된 이스라엘 특허 출원 번호 121555호를 우선권으로 하여 1998년 7월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 09/120,973호의 일부 계속 출원이다.

발명의 분야

본 발명은 능동형 잡음 제어에 관한 것이다.

종래의 수동형 잡음 제어 시스템은 "절연" 엘레멘트, 사일런서, 진동 마운트, 댐핑 트리트먼트, 흡수 트리트먼트, 예컨대 실링 타일(ceiling tile), 및/또는 예컨대 자동차 산업에 사용되기도 하는 머플러와 같은 종래의 머플러를 포함할 것이다. 이러한 수동형 잡음 제어 시스템의 치수 및/또는 질량은 통상적으로 감소될 잡음의 음향 패턴 길이에 좌우될 것이다. 일반적으로, 비교적 낮은 주파수의 잡음을 감소시키기 위해 구현된 수동형 잡음 제어 시스템은 부피가 크고 대형이면서 중량이 과도하며 및/또는 고가이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 능동형 잡음 제어(ANC : Active Noise Control) 시스템은 잡음 패턴을 감지하여 감지된 잡음 패턴에 대응하는 잡음 신호를 생성하는 마이크로폰 등의 음향 센서와, 상기 잡음 신호에 추정 함수를 적용함으로써 예측된 잡음 신호를 생성하는 추정기(estimator)와, 예측된 잡음 신호에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하는 스피커 등의 음향 변환기를 포함한다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 추정 함수는 예컨대 RBF(radial basis function) 등의 비선형 추정 함수를 포함할 것이다.

추정기는 소정 지점에서의 잡음 오차에 기초하여 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경(adapt)할 수도 있다. 예컨대, ANC 시스템은 잡음 신호와 예측된 잡음 신호에 기초하여 잡음 오차를 평가하는 오차 평가기를 포함할 수도 있다. 이에 부가하여 또는 이와 달리, ANC 시스템은 소정 지점에서의 잡음 오차를 감지하는 오차 감지 음향 센서를 포함할 수도 있다.

오차 평가기는 예컨대 예측된 잡음 신호에 스피커 전달 함수를 적용함으로써 잡음 상쇄 패턴의 추정치를 생성하는 스피커 전달 함수 모듈과, 예컨대 잡음 신호에 변조 전달 함수를 적용함으로써 소정 지점에서의 잡음 패턴의 추정치(estimation)를 생성하는 변조 전달 함수 모듈과, 잡음 패턴의 추정치로부터 잡음 상쇄 패턴의 추정치를 감산하는 감산기를 포함할 수도 있다.

일부 예의 실시예에 따르면, 추정기는 소정 기준에 기초하여 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경할 수도 있다. 예컨대, 추정기는 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경함으로써 오차값을 감소, 예컨대 최소화할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따르면, ANC 시스템은 잡음 패턴을 감지하여 대응하는 1차 잡음 신호를 생성하는 예컨대 마이크로폰 등의 1차 음향 센서와, 잔여 잡음 패턴을 감지하여 감지된 잔여 잡음 패턴에 대응하는 적어도 하나의 2차 잡음 신호를 각각 생성하며, 상기 1차 음향 센서와 잡음원 간의 거리보다 더 먼 거리만큼 잡음원으로부터 떨어져 있는 예컨대 마이크로폰 등의 적어도 하나의 2차 음향 센서와, 상기 1차 잡음 신호와 상기 적어도 하나의 2차 잡음 신호를 기초로, 음향 변환기를 제어하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하는 컨트롤러를 포함한다.

상기 컨트롤러는 예컨대 상기 1차 잡음 신호에 1차 추정 함수를 적용함으로써 1차 예측 신호를 생성하는 1차 추정기와, 상기 적어도 하나의 2차 잡음 신호에 적어도 하나의 2차 추정 함수를 적용함으로써 적어도 하나의 2차 예측 신호를 각각 생성하는 적어도 하나의 2차 추정기를 포함한다.

1차 추정기는 잡음 오차에 기초하여 상기 1차 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 반복적으로 적용 가능하게 변경할 수 있다. 상기 적어도 하나의 추정기는 상기 잡음 오차에 기초하여 각각 상기 적어도 하나의 2차 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 반복적으로 적용 가능하게 변경할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 1차 예측 신호와 상기 적어도 하나의 2차 예측 신호의 조합에 기초하여 상기 음향 변환기를 제어한다.

도 1은 본 발명의 일례의 실시예에 다른 능동형 잡음 제어 시스템의 개략도이다.

도 2는 도 1의 능동형 잡음 제어 시스템과 함께 사용될 수도 있는 본 발명의 일부 예의 실시예에 따른 컨트롤러의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 잡음 제어 시스템의 개략도이다.

도 4는 도 3의 능동형 잡음 제어 시스템과 함께 사용될 수도 있는 본 발명의 다른 예의 실시예에 따른 컨트롤러의 개략도이다.

이하에서는 발명의 주대상이 구체적으로 설명되며, 본 명세서의 결론부에 명확하게 청구되어 있다. 그러나, 발명의 목적, 특징 및 장점뿐만 아니라 본 발명의 구성과 동작 방법은 첨부 도면을 참조한 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도면에 도시된 구성요소는 도시를 간략하고 명확하게 하기 위하여 반드시 정확한 크기 또는 축적으로 도시되어 있지는 않다. 예컨대, 일부 구성요소의 치수는 도시를 명확하기 위해 다른 구성요소에 비하여 확대되어 있거나, 하나의 기능 블록 또는 구성요소에 포함된 다른 물리적 부품에 비하여 확대되어 있을 수도 있다. 또한, 도면 중의 대응하는 구성요소 또는 유사한 구성요소를 나타내기 위해 도면 부호가 반복되어 사용될 수도 있다. 더욱이, 도면에 나타내진 블록의 일부는 단일 기능으로 조합될 수도 있다.

다음의 상세한 설명에서는 본 발명에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 세부구성이 설명되어 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 구체적인 세 부구성이 없이도 실시될 수 있다는 것을 본 기술분야에 익숙한 사람이라면 이해할 수 있을 것이다. 다른 경우로, 본 발명을 요지를 불명확하게 하지 않게 하기 위해 널리 공지된 방법, 과정, 부품 및 회로는 구체적으로 설명되지 않을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 예컨대 하나 이상의 음향파를 포함하는 소스 잡음 패턴의 파동 진폭 및 잡음 에너지를 ANC 사운드 시스템을 통해 감소시키기 위해 능동형 잡음 제어(ANC)가 사용될 수도 있으며, 이 ANC 사운드 시스템은 감소된 잡음 지역이 생성될 수도 있도록 소스 잡음 패턴에 관련된, 하나 이상이 음향파를 포함하는 잡음 상쇄 패턴을 생성한다.

본 발명의 실시예는 하술된 바와 같이 바람직하지 않은 잡음, 예컨대 적어도 전반적으로 저주파의 잡음을 감소시키기 위해 효과적으로 구현될 수 있는 ANC 시스템 및 방법을 포함한다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면 ANC 방법 및 시스템의 일부 구성은 1998년 7월 22일자로 "ACTIVE ACOUSTIC NOISE REDUCTION SYSTEM"을 명칭으로 하여 출원된 미국 특허 출원 번호 09/120,973호, 및 2002년 10월 21일자로 "ACTIVE ACOUSTIC NOISE REDUCTION SYSTEM"을 명칭으로 하여 출원된 유럽 특허 출원 번호 02023483.7호(2004년 4월 28일자로 공개번호 제1414201호 공개됨)에 개시되어 있으며, 이들 특허 출원의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참고자료로 통합되어 있다.

본 발명의 일례의 실시예에 따른 ANC 시스템(100)을 개략적으로 예시하는 도 1을 참조하여 설명한다.

ANC 시스템(100)은 잡음원에 의해 생성된 잡음 패턴의 잡음 에너지 및/또는 파동 진폭을 감지하는 예컨대 MIC1으로 도시된 마이크로폰(102)과 같은 음향 센서를 포함한다. 마이크로폰 102로는 마이크로폰 112에 의해 감지된 잡음 패턴에 대응하여 출력 잡음 신호(103)를 생성할 수 있는 어떠한 적합한 마이크로폰도 가능하다. 예컨대, 마이크로폰(102)은 대만의 Taoyuan에 소재한 ARIO Electronics Co. Ltd.로부터 이용 가능한 파트 넘버 ECM6AP의 마이크로폰을 포함한다. 잡음 신호(103)는 예컨대 초당 N개 샘플의 시퀀스를 포함할 것이다. 예컨대, N은 예를들어 마이크로폰(103)이 약 10㎑의 샘플링 레이트로 작동하는 경우 초당 1000 샘플이 될 것이다.

ANC 시스템(100)은 또한 예컨대 스피커(180) 등의 음향 변환기와, 상세히 후술되는 바와 같이 예컨대 잡음-감소 지역(110) 내에서 잡음 패턴의 잡음 에너지 및/또는 파동 진폭을 감소 또는 소거하기 위해 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 스피커(108)를 제어하는 컨트롤러(106)를 포함한다. 스피커(108)는 본 기술분야에 알려져 있는 바대로 어떠한 적합한 스피커도 가능할 것이다. 예컨대, 스피커(108)는 미국 캘리포니아주에 소재한 Cerwin-Vega Inc.로부터 이용 가능한 파트 넘버 AI 4.0의 스피커를 포함한다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(106)는 후술하는 바와 같이 잡음-감소 지역(110) 내의 소정 지점(112)에서의 잡음 패턴과 잡음 상쇄 패턴 간의 예상된 상쇄 간섭(anticipated destructive interference)에 대응하는 잡음 오차를 평가할 것이다. 잡음 오차는 예컨대 후술되는 바와 같이 잡음 신호(103)에 기초하여 컨트롤러(106)에 의해 평가될 것이다. 이에 부가하여 또는 이와 달리, 잡음 오 차는 후술하는 바와 같이 소정 위치에 위치된 오차-샘플링 마이크로폰에 의해 감지될 것이다. 컨트롤러(106)는 예컨대 후술하는 바와 같이 잡음 신호(103) 및/또는 평가된 잡음 오차에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 스피커(108)를 제어할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 잡음-감소 지역(110) 내의 잡음을 효율적으로 제어하기 위해, 예컨대 감소시키기 위해 잡음 상쇄 패턴이 생성되는 타이밍을 제어하도록 요구될 것이다. 예컨대, 잡음 패턴의 샘플에 대응하는 잡음 상쇄 패턴의 타이밍을 제어할 수 있어, 샘플링된 잡음 패턴이 잡음-감소 지역(110) 내의 어떠한 지점, 예컨대 지점 112에 도달하는 것과 실질적으로 동일한 시각에 잡음 상쇄 패턴이 동일 지점에 도달하도록 요구될 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 현재 샘플링된 잡음 패턴이 지점 112에 도달하는 시각과, 잡음 패턴의 현재 샘플에 대응하는 잡음 상쇄 패턴이 그 지점(112)에 도달하는 시각 사이에 시간 지연이 존재할 수도 있다. 이 시간 지연은 예컨대 마이크로폰(102)이 잡음 패턴을 감지하는데 요구되는 시간, 컨트롤러가 잡음 신호(103)를 처리하는데 요구되는 시간, 및/또는 스피커(108)가 잡음 상쇄 패턴을 생성하는데 요구되는 시간으로부터 발생될 것이다.

그러므로, 본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(106)는 잡음 패턴의 현재 샘플 및/또는 하나 이상의 이전 샘플에 기초하여 현재 샘플을 후속하는 잡음 패턴의 샘플("후속 샘플")을 추정할 것이다. 컨트롤러(118)는, 스피커(113)가 추정된 후속 샘플에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록, 예컨대 잡음 패턴 이 지점(112)에 도달하는 것과 동일한 시각에 잡음 상쇄 패턴이 그 지점(112)에 도달하도록, 스피커(113)에 입력을 제공할 것이다.

음향 패턴, 예컨대 잡음 패턴은 그 특징이 전반적으로 비선형의 함수에 의해 나타내어질 것이다. 그러므로, 본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 컨트롤러(106)는 후속 샘플을 추정하기 위해 비선형 추정을 사용할 것이다. 이러한 비선형 추정은, 본 발명의 일례의 실시예에 따라, 대응하는 선형 추정에 비해 후속 샘플에 대한 더 우수한 추정치를 제공할 것이다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컨트롤러(106)는 후속 샘플을 추정하기에 적합한 어떠한 다른 적합한 추정치, 예컨대 선형 추정치를 이용할 수도 있다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 컨트롤러(106)는 잡음 신호(103)의 하나 이상의 샘플에 추정 함수를 적용함으로써 예측 잡음 신호(114)를 생성하는 추정기(121)를 포함할 것이다. 스피커(113)는 후술하는 바와 같이 예측 잡음 신호(114)에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성할 것이다.

이하에서는 본 발명의 일부 예의 실시예에 따른 컨트롤러(200)를 개략적으로 도시하고 있는 도 2를 참조하여 설명한다. 본 발명이 이러한 구성으로 제한되지는 않지만, 컨트롤러(200)는 ANC 시스템(100)(도 1)에 의해 구현될 수도 있다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 컨트롤러(200)는 예컨대 마이크로폰(212)과 같은 음향 센서로부터 예컨대 감지된 잡음 패턴의 복수의 샘플을 포함하는 잡음 신호(210)를 수신하는 추정기(202)를 포함할 것이다. 추정기(202)는 후술하는 바와 같이 마이크로폰(212)으로부터 수신된 n번째 샘플인 MIC(n) 및 마이크로 폰(212)으로부터 그 전에 수신된 하나 이상의 다른 샘플에 추정 함수 F를 적용함으로써 샘플 MIC(n)에 대응하는 값 y(n)을 갖는 예측 잡음 신호(230)를 생성할 것이다. 컨트롤러(202)는 출력(230)에 기초하여 잡음 상쇄 패턴(218)을 생성하도록 음향 변환기, 예컨대 스피커(216)를 제어할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 후술하는 바와 같이 비선형 추정 알고리즘을 구현할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 후술하는 바와 같이 RBF(radial basis function) 알고리즘을 구현할 수도 있을 것이다.

추정기(202)는 마이크로폰(212)으로부터 수신된 잡음 신호의 하나 이상의 샘플의 값에 기초하여 잡음 신호의 후속 샘플의 값을 추정하기 위해 RBF 알고리즘을 구현할 것이다. 예컨대, RBF 알고리즘은 K 래디얼 n-차원 함수의 세트의 조합에 대응하며, 각각의 함수는, 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이, 예컨대 c_k로 표시되는 함수 파라미터의 중심, v_k로 표시되는 유효 반경 파라미터 및/또는 w_k로 표시되는 함수의 강도 등의 하나 이상의 파라미터가 상이할 것이다. 예컨대, 추정기(202)는 S. Haykin을 저자로 하여 다음의 저서명을 갖는 "Adaptive Filter Theroy" 3판, Prentice Hall, pp. 863-565에 개시된 알고리즘과 유사한 RBF 알고리즘을 구현할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 다음의 수학식 1에 따라 예측된 잡음(230)을 생성할 것이다:

여기서, L은 y(n)의 추정치를 위해 실시될 소정의 잡음 신호 샘플의 수를 나타낸다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 후술하는 바와 같이 소정의 기준에 기초하여 추정 함수 F의 하나 이상의 파라미터, 예컨대 파라미터 c_k, v_k 및 w_k 중의 하나 이상을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 후술하는 바와 같이 소정 지점, 예컨대 지점 112에서의 평가된 잡음 오차에 기초하여 파라미터 c_k, v_k 및 w_k 중의 하나 이상을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(200)는 또한 후술하는 바와 같이 예컨대 잡음 신호(210) 및 예측된 잡음 신호(230)에 기초하여 잡음 오차를 평가하기 위해 오차 평가 모듈(203)을 포함할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 오차 평가 모듈(203)은 예컨대 잡음 신호(210)에 소정의 변조 전달 함수(MTF)를 적용하기 위해 변조 전달 함수(MTF : Modulation Transfer Function) 모듈(204)을 포함하며, 이에 의해 소정 지점에서의 잡음 패턴의 n-번째 샘플의 추정치 d(n)에 대응하는 값을 갖는 출력(241)을 생성한 다. MTF는, 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이, 예컨대 마이크로폰(212)의 특성에 기초하여 및/또는 마이크로폰(212)과 소정 위치 사이의 경로 및/또는 매질(예컨대, 공기)의 기하학적 및/또는 물리적 특성에 기초하여 결정될 것이다. MTF 모듈(204)은 소정의 MTF를 잡음 신호(210)에 적용하기 위해 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 어떠한 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어도 포함할 수 있다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 오차 평가 모듈(203)은 또한 스피커 전달 함수(STF : Speaker Transfer Function) 모듈(206)을 포함하여 예측된 잡음 신호(230)에 STF를 적용하며, 이에 의해 예측된 잡음 신호(230)에 응답하여 생성된 잡음 상쇄 패턴(218)의 추정치에 대응하는 값을 갖는 출력(249)을 생성한다. STF는 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 예컨대 스피커(216)의 특성에 기초하여 결정될 것이다. STF 모듈(206)은 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 소정의 STF를 예측 잡음 신호(230)에 적용하기에 적합한 어떠한 하드웨어 및/또는 소프트웨어도 포함할 수 있다. 예컨대, 출력(249)의 값 z(n)은 다음의 수학식 2를 이용하여 계산될 것이다:

여기에서, S는 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 소정의 STF 주파수 파라미터 벡터를 지칭한다.

수학식 2에 수학식 1을 대응하면 다음의 수학식 3이 얻어진다:

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 오차 평가 모듈(203)은 또한 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 어떠한 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어로도 구현될 수 있는 감산기(208)를 포함한다. 감산기(208)는 예컨대 출력(241)의 잡음 패턴의 추정값으로부터 예컨대 출력 STF(249)의 추정 잡음 상쇄 패턴의 값을 감산하여, 샘플 MIC(n)에 대응하는 평가 잡음 오차 e(n)를 포함하는 출력(245)을 생성한다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 후술하는 바와 같이 예컨대 잡음 오차의 값에 기초하여 파라미터 v_k, c_k 및 w_k의 하나 이상의 파라미터의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경하는 적응형 알고리즘을 구현할 것이다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 잡음 신호(210)의 n-번째 샘플에 대응하는 잡음 오차 e(n)의 값은 다음의 수학식 4를 이용하여 추정될 것이다:

e(n) = d(n) - z(n)

수학식 4에 수학식 3을 대입하면 다음의 수학식 5가 얻어진다:

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(202)는 파라미터 v_k, c_k 및 w_k의 하나 이상을 반복적으로 적용 가능하게 변경하여, 예컨대 잡음 오차의 제곱근의 산술 평균 E[(e(n))²]을 감소, 예컨대 최소화한다. 예컨대, 추정기(202)는 하나 이상의 파라미터에 대한 E[(e(n))²]의 부분 편차가 후술하는 바와 같이 각각 영(0)과 동일하도록 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 반복적으로 적용 가능하게 변경할 수 있을 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정 잡음 오차의 제곱근의 산술 평균은 다음의 수학식 6을 이용하여 계산될 것이다:

여기에서,

파라미터 v_k, c_k 및 w_k에 대한 수학식 6의 부분 편차는 각각 다음의 수학식 8 내지 수학식 10을 이용하여 계산될 것이다:

E[(e(n))²]의 최소값은 다음의 수학식 11 내지 수학식 13에 의해 결정될 것이다:

수학식 11의 조건을 수학식 8에 적용하면, 파라미터 w_k의 적용 가능하게 변경된 값 w_k(n+1)과 현재 값 w_k(n) 간에 다음의 관계가 형성될 것이다:

여기에서, μ_k는 w_k에 대응하는 결정된 수렴 파라미터이다.

수학식 9에 수학식 12의 조건을 적용하면 파라미터 c_k의 적용 가능하게 변경된 값 c_k(n+1)과 현재 값 c_k(n) 간에 다음의 관계가 형성된다:

여기에서, μ_c는 c_k에 대응하는 결정된 수렴 파라미터이다.

수학식 13의 조건을 수학식 10에 적용하면 파라미터 v_k의 적용 가능하게 변경된 값 v_k(n+1)과 현재 값 v_k(n) 간에 다음의 관계가 형성된다:

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 적응형 추정기(202)는 하나 이상의 파라미터 w_k, c_k 및 v_k를 각각 반복적으로 적용 가능하게 변경하기 위해 수학식 14 내지 16 중의 하나 이상의 수학식을 실시할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예는 소정의 지점, 예컨대 지점 112(도 1)에서의 잡음 오차를 평가하기 위해 예컨대 모듈 203의 오차 평가 모듈을 실시하는 ANC 시스템, 예컨대 시스템 100(도 1)에 관한 것이다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자라면, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 잡음 오차를 평가하기 위해 다른 하나 이상의 적합한 모듈이 실시될 수도 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 오차 감지 마이크로폰(239)은 소정의 지점에 위치될 것이며, 소정의 지점에서의 감지된 잡음 오차에 대응하는 오차 감지 마이크로폰(239)의 출력(240)은 추정기(202)에 제공될 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예는 음향 센서, 예컨대 마이크로폰(102)(도 1)으로부터 수신된 잡음 패턴의 잡음 신호에 기초하여 음향 변환기, 예컨대 스피커(108)(도 1)를 제어하기 위해 컨트롤러, 예컨대 컨트롤러(106)(도 1)를 포함하는 ANC 시스템, 예컨대 ANC 시스템(100)(도 1)에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예는 하술하는 바와 같이 둘 이상의 음향 센서로부터 수신된 잡음 패턴의 하나 이상의 잡음 신호에 기초하여 음향 변환기를 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하는 ANC 시스템에 관한 것이다.

이하에서는, 본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따른 ANC 시스템(300)을 개략적으로 예시하는 도 3을 참조하여 설명한다.

ANC 시스템(300)은 잡음원(304)에 의해 생성된 잡음 에너지 및/또는 잡음 패턴의 파동 진폭을 샘플링하기 위해 1차 음향 센서, 예컨대 마이크로폰 MIC1(302)을 포함할 것이다. 마이크로폰(302)은 예컨대 마이크로폰(102)(도 1)을 참조하여 설명된 바와 같은 어떠한 적합한 마이크로폰도 포함할 수 있다.

ANC 시스템(300)은 또한 음향 변환기, 예컨대 스피커(308)와, 구체적으로 하술되는 바와 같이 잡음-감소 지역(310) 내에서의 잡음 에너지 및/또는 잡음 패턴의 파동 진폭을 감소 또는 소거하기 위해 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 스피커(308)를 제어할 수 있는 컨트롤러(306)를 포함한다. 스피커(308)는 스피커(108)(도 1)를 참조하여 설명된 바와 같은 어떠한 적합한 스피커도 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(306)는 후술하는 바와 같이 잡음-감소 지역(310) 내의 소정의 지점(312)에서의 잡음 패턴과 잡음 상쇄 패턴의 조합, 예컨대 잡음 패턴과 잡음 상쇄 패턴 간의 차이에 대응하는 잡음 오차를 평가할 수 있을 것이다. 컨트롤러(306)는, 하술하는 바와 같이, 잡음 상쇄 패턴을 생성하여 예컨대 잡음 오차가 감소 또는 최소로 되도록 스피커(308)를 제어할 것이 다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, ANC 시스템(300)이 하술하는 바와 같이 효과적인 정도의 잡음 감소를 달성할 수 있도록 하기 위해서는, 1차 마이크로폰(302)과 예컨대 잡음 패턴의 관련 주파수에서의 잡음 오차의 평가치 간에 비교적 우수한 일치가 요구될 것이다. 예컨대, 마이크로폰(302)에 의해 샘플링된 잡음 패턴과 잡음 오차 간의 상관이 높을수록, ANC 시스템(300)에 의해 달성될 수 있는 잡음 제어의 수준, 예컨대 잡음 감소의 수준이 더 높아지게 된다. 마이크로폰(302)에 의해 샘플링된 잡음 패턴과 잡음 오차 간의 일치는 예컨대 마이크로폰(302)과 지점 312 간의 경로의 기하학적 구조에 좌우될 것이다. 이에 부가하여 또는 이와 달리, 마이크로폰(302)에 의해 수신된 잡음 패턴과 잡음 오차 간의 일치는 경로의 공기역학적 속성, 예컨대 표면 거칠기에 좌우될 것이다. 예를 들어, 마이크로폰(302)과 지점(312) 및/또는 비교적 거치 표면을 갖는 경로 간에 "아이 컨택트(eye contact)"가 없다면, 마이크로폰(302)에 의해 수신된 신호와 평가된 잡음 오차 간의 일치가 감소될 것이다. 또한, 예컨대 ANC 시스템(300)의 하나 이상의 구성요소를 구현하는 장치의 구조가 가격 및 크기 제한으로 인해 공기역학적으로 최적화된 설계를 갖지 못한다면, 잡음을 감소시키기 위한 ANC 시스템(300)의 작용은 공기와 경로 재료 간의 균일하지 않은 공기흐름 및/또는 마찰로 인해 마이크로폰(302)과 지점(312) 간의 경로를 따라 형성된 음향 신호에 의해 방해받게 될 것이다. 균일하지 않은 공기흐름은 상당한 치찰음을 발생하는 소용돌이의 확률적 형성을 나타내는 특징이 있으며, 공기와 비교적 거친 표면 간의 마찰은 운동 에너지를 열과 잡음 에너지로 변환시키는 특징이 있다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 도 4를 참조하여 하술하는 바와 같이 MTF를 이용하여 잡음 오차가 평가될 것이다. MTF는 예컨대 마이크로폰(302)과 지점 312 간의 하나 이상의 경로 특성 및/또는 하나 이상의 예상된 잡음 패턴 특성에 기초하여 사전 결정될 것이다. 그러나, 하나 이상의 경로 특성 및/또는 예상된 잡음 패턴 특성은 기대된 특성과는 상이할 수도 있다. 그 결과, 예컨된 소정의 MTF에 기초하여 평가된 잡음 오차와 지점 312에서의 실제 잡음 간의 상관이 만족스러운 정도로 정확하지는 않을 수도 있다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, ANC 시스템(300)은 또한 잡음원(304)에 의해 생성된 잡음 에너지 및/또는 잡음 패턴의 파동 진폭을 샘플링하기 위해 적어도 하나의 2차 음향 센서, 예컨대 MIC21로 표시된 적어도 하나의 2차 마이크로폰(392)을 포함한다. 2차 마이크로폰(392)은 1차 미아크로폰(302)과 잡음원(304) 간의 거리 d1 만큼 잡음원(304)으로부터 떨어져 있으며, 거리 d1은 거리 d2보다 더 크다. 예컨대, 마이크로폰 392는 마이크로폰 302와 지점(312) 사이의 경로를 따라 위치될 것이다. 마이크로폰 392와 마이크로폰 302 간의 거리 d1-d2는 마이크로폰 392가 마이크로폰 302에 의해 수신되지 않을 수도 있는 잔여 잡음 패턴, 예컨대 경로에 의해 형성된 잡음 패턴을 샘플링하도록 하기에 충분한 정도로 클 것이다. 마이크로폰 392는 마이크로폰 102(도 1)을 참조하여 설명된 바와 같은 어떠한 적합한 마이크로폰도 가능하다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(306)는 하술하는 바와 같이 마이크로폰 302에 의해 감지된 잡음 패턴 및/또는 마이크로폰 392에 의해 감지된 잔여 잡음 패턴에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 스피커(308)를 제어할 것이다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따른 컨트롤러(400)를 개략적으로 도시하고 있는 도 4를 참조하여 설명한다. 본 발명은 이러한 특징으로만 제한되지는 않으며, 컨트롤러(400)는 ANC 시스템(300)(도 3)에 의해 구현될 수도 있다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 1차 마이크로폰(402)으로부터 예컨대 복수의 샘플을 포함하는 1차 잡음 신호(412)를 수신하기 위해 기준 추정기(408)를 포함할 것이다. 기준 추정기(408)는 후술하는 바와 같이 1차 추정 함수 F₁을 샘플 MIC1(n)과 마이크로폰(402)으로부터 이 전에 수신된 하나 이상의 다른 샘플에 적용함으로써 마이크로폰(402)으로부터 수신된 n-번째 샘플 MIC1(n)에 대응하는 값 y₁(n)을 갖는 1차 예측 신호(414)를 생성할 것이다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 또한 적어도 하나의 2차 마이크로폰(404)으로부터 예컨대 복수의 샘플을 각각 포함하는 적어도 하나의 2차 잡음 신호를 수신하기 위해 적어도 하나의 2차 추정기(410)를 포함할 것이다. 2차 추정기(410)는 후술하는 바와 같이 2차 추정 함수 F₂를 샘플 MIC21(n)과 마이크로폰(404)으로부터 이 전에 수신된 하나 이상의 다른 샘플에 적용함으로써 마이크로폰(404)으로부터 수신된 n-번째 샘플 MIC21(n)에 대응하는 값 y₂(n)을 갖는 2차 예측 신호(422)를 생성할 것이다.

컨트롤러(400)는 신호 414 및 422의 조합에 기초하여 잡음 상쇄 패턴(418)을 생성하기 위해 음향 변환기, 예컨대 스피커(406)를 제어한다. 예컨대, 컨트롤러(400)는 또한 신호 422 및 414의 합에 대응하는 입력(426)을 스피커(406)에 제공하기 위해 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같은 가산기(424)를 포함한다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(408)는 다음의 수학식 17에 따라 신호(414)를 생성할 것이다:

여기서, W₁은 추정 함수 F₁에 대응하는 길이 L₁의 소정의 예측 필터(PF) 벡터를 나타낸다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(410)는 다음의 수학식 18에 따라 신호(422)를 생성할 것이다:

여기서, W₂는 추정 함수 F₂에 대응하는 길이 L₂의 소정의 예측 필터(PF) 벡터를 나타낸다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 하술하는 바와 같은 소정의 기준에 기초하여, 추정기(408)는 벡터 W₁을 반복적으로 적용 가능하게 변경하며, 및/또는 추정기(410)는 벡터 W₂를 반복적으로 적용 가능하게 변경한다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(408)는 하술하는 바와 같이 소정의 지점, 예컨대 지점 312(도 3)에서의 잡음 패턴과 잡음 상쇄 패턴(418)에 대한 신호 y₁(n)의 기여의 추정치(estimation) 간의 조합, 예컨대 차이에 대응하는 잡음 오차에 기초하여 벡터 W₁을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 또한 하술하는 바와 같이 신호 412 및 414에 기초하여 잡음 오차를 평가하기 위해 제1 평가 모듈(430)을 포함할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 제1 평가 모듈(430)은 예컨대 신호 412 및 420을 합성하기 위해 합성기(434)를 포함할 것이다. 예컨대, 합성기(434)는 소정의 제1 MTF(MTF₁)를 신호(412)에 적용하고 그 결과를 2로 제산하기 위해 제1의 1/2MTF 모듈(436)을 포함한다. 합성기(434)는 또한 소정의 제2 MTF(MTF₂)를 신호(420)에 적용하고 그 결과를 2로 제산하기 위핸 제2의 1/2MTF 모듈(438)을 포함한다. 예컨대, MTF₁은 마이크로폰(402)의 특성에 기초하여 및/또는 마이크로폰(402)과 특정 지점 간의 경로의 기하학적 및/또는 물리적 특성에 기초하여 본 기술 분야에 알려진 바대로 결정될 것이며, MTF₂는 마이크로폰(404)의 특성에 기초하 여 및/또는 마이크로폰(404)과 특정 지점 간의 경로의 기하학적 및/또는 물리적 특성에 기초하여 본 기술 분야에 알려진 바대로 결정될 것이다. 합성기(434)는 또한 MTF₁을 이용한 특정 지점에서의 잡음 패턴의 n-번째 샘플의 추정치와, MTF₂를 이용한 특정 지점에서의 잡음 패턴의 n-번째 샘플의 추정치 간의 평균에 대응하는 출력 d(n)(434)을 생성하기 위해 가산기(440)를 포함한다.

예컨대, d(n)은 다음의 수학식 19를 이용하여 계산될 것이다:

여기서, M₁은 MTF₁의 소정의 샘플수를 나타내고, M₂는 MTF₂의 소정의 샘플수를 나타낸다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 제1 평가 모듈(430)은 또한 신호(414)에 STF를 적용하여 1차 예측 신호(414)에 대응하는 잡음 상쇄 패턴의 1차 부분의 추정치를 나타내는 출력(452)을 생성하는 STF 모듈(450)을 포함할 것이다. STF는 예컨대 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 스피커(406)의 특성에 기초하여 결정될 것이다. STF 모듈(450)은 소정의 STF를 신호(414)에 적용하기 위해 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같은 어떠한 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 예컨대, 출력(452)의 값 z₁(n)은 다음의 수학식 20을 이용하여 계산될 것이다:

수학식 20에 수학식 17을 대입하면 다음의 수학식 21이 얻어진다:

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 제1 평가 모듈(430)은 또한 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 어떠한 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 구현되는 감산기(454)를 포함한다. 감산기(454)는 출력 442의 값에서 출력 452의 값을 감산하여 샘플 MIC1(n) 및 MIC21(n)에 대응하는 평가된 잡음 오차 e₁(n)를 포함하는 출력(455)을 생성한다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 1차 추정기(408)는 하술된 바와 같은 e₁(n)의 값에 기초하여 벡터 W₁의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경하기 위해 적응형 알고리즘을 구현할 것이다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 마이크로폰(402, 404)으로부터 수신된 n-번째 샘플에 대응하는 잡음 오차 e1(n)은 다음의 수학식 22를 이용하여 평가될 것이다:

수학식 22에 수학식 21을 대입하면 다음의 수학식 23이 얻어진다:

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(408)는 평가된 잡음 오차 e₁(n)을 감소, 예컨대 최소화하기 위해 벡터 W₁의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다. 예컨대, 추정기(408)는 다음의 수학식 24를 이용하여 벡터 W₁의 값을 반복으로 적용 가능하게 변경할 수 있을 것이다:

여기서, W₁(n+1)은 W₁의 적용 가능하게 변경된 값을 나타내고, W₁(n)은 W₁의 현재의 값을 나타내며, μ₁은 W₁에 대응하는 소정의 수렴 파라미터를 나타낸다. 예컨대, μ₁은 다음의 수학식 25의 조건에 따라 결정될 것이다:

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(410)는, 평가된 잡음 오차 e₁(n)와 잡음 상쇄 패턴(418)에 대한 y₂(n)의 기여의 추정치 간의 조합, 예컨대 차이에 대응하는 평가된 잔여 잡음 오차에 기초하여, 추정 함수 F₂의 벡터 W₂의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다.

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 또한 하술하는 바와 같은 신호(422) 및 평가된 잡음 오차 e₁(n)에 기초하여 잔여 잡음 오차를 평가하기 위해 적어도 하나의 2차 평가 모듈(432)을 포함한다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 2차 평가 모듈(430)은 또한 신호(422)에 STF를 적용하여 신호(422)에 대응하는 잡음 상쇄 패턴의 2차 부분의 추정치를 나타내는 출력(462)을 생성하는 STF 모듈(460)을 포함할 것이다. STF 모듈(460)은 소정의 STF를 신호(422)에 적용하기 위해 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같은 어떠한 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수도 있다. STF는 예컨대 본 기술 분야에 알려져 있는 바와 같은 스피커(406)의 특성에 기초하여 결정될 것이다. 예컨대, 출력(462)의 값 z₂(n)은 다음의 수학식 26을 이용하여 계산될 것이다:

수학식 26을 수학식 18에 대입하면 다음의 수학식이 얻어진다:

본 발명의 일예의 실시예에 따르면, 2차 평가 모듈(432)은 또한 본 기술 분야에 알려진 바와 같은 어떠한 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 구현되는 감산기(464)를 포함한다. 감산기(464)는 출력 452의 값에서 출력 462의 값을 감산하여 샘플 MIC1(n) 및 MIC21(n)에 대응하는 평가된 잔여 잡음 오차 e₂(n)을 포함하는 출력 466을 생성한다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 추정기(410)는 하술하는 바와 같은 e₂(n)의 값에 기초하여 벡터 W₂의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경하기 위해 적응형 알고리즘을 구현할 것이다.

본 발명의 일례의 실시예에 따르면, 마이크로폰(402, 404)으로부터 수신된 n-번째 샘플에 대응하는 잔여 잡음 오차 e₂(n)은 다음의 수학식 28을 이용하여 평가될 것이다:

수학식 28에 수학식 23 및 27을 대입하면 다음의 수학식 29가 얻어질 것이다:

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추정기(410)는 평가된 잔여 잡음 오차 e₂(n)을 감소, 예컨대 최소화하기 위해 벡터 W₂의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다. 예컨대, 추정기(410)는 다음의 수학식 30을 이용하여 벡터 W₁의 하나 이상의 성분을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 수 있을 것이다.

여기서, W₂(n+1)은 W₂의 적용 가능하게 변경된 값을 나타내고, W₂(n)은 W₂의 현재값을 나타내며, μ₂는 W₂에 대응하는 소정의 수렴 파라미터를 나타낸다. 예컨대, μ₂는 다음의 수학식 31의 조건에 따라 결정될 것이다:

전술한 실시예의 일부는 1차 음향 센서, 예컨대 마이크로폰 402의 1차 잡음 신호와 2차 음향 센서, 예컨대 마이크로폰 404의 2차 잡음 신호의 조합에 기초하여 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 음향 변환기, 예컨대 스피커(406)를 제어할 수 있는 컨트롤러(400) 등의 컨트롤러를 구현하는 ANC 시스템을 나타낸다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 이들 시스템은 하나 이상의 추가의 2차 음향 센서를 구현하도록 수정될 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다. 예컨대, 컨트롤러(400)는 각각 하나 이상의 추가의 2차 마이크로폰의 하나 이상의 1차 잡음 신호를 수신하기 위해 복수의 추가 2차 추정기를 포함하도록 수정될 수도 있다. 예컨대, 추가의 2차 추정기의 i-번째 추정기는 예컨대 다음의 수학식 32에 대응하는 출력 y_i(n)을 생성할 것이다:

여기서, W_i는 i-번째 추정기에 대응하는 길이 L_i의 소정의 예측 필터(PF) 벡터를 나타내고, MICi는 i-번째의 추가 2차 마이크로폰의 출력을 나타낸다.

컨트롤러(400)는 또한 평가기(410)와 유사하게 잔여 잡음 오차를 평가하기 위해 하나 이상의 추가의 잔여 잡음 오차 평가기를 포함하도록 수정될 수도 있다. 예컨대, i-번째 잔여 오차 평가기는 다음의 수학식 33을 이용하여 i-번째 잡음 오차 e_i(n)을 평가할 것이다:

본 발명의 일부 예의 실시예에 따르면, 추가 평가기의 i-번째 평가기는 다음의 수학식 34를 이용하여 벡터 W_i의 값을 반복적으로 적용 가능하게 변경할 것이다:

여기서, W_i(n+1)은 W_i의 적용 가능하게 변경된 값을 나타내고, W_i(n)은 W_i의 현재의 값을 나타내며, μ₁은 W_i에 대응하는 소정의 수렴 파라미터를 나타낸다. 예컨대, μ_i는 다음의 수학식 35의 조건에 따라 결정될 것이다:

전술한 실시예의 일부는 하나 이상의 각각의 잡음 신호, 예컨대 출력 412 및/또는 420에 적응형 선형 추정 알고리즘을 적용하기 위해 하나 이상의 추정기, 예컨대 408 및/또는 410을 포함하는 컨트롤러(400) 등의 컨트롤러를 구현하는 ANC 시스템을 나타낸다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이들 시스템은 하나 이상의 각각의 잡음 신호에 적응형 비선형 추정 알고리즘을 적용하기 위해 하나 이상의 추정기를 구현하도록 수정될 수도 있다. 예컨대, 컨트롤러(400)는 컨트롤러(200)(도 2)와 유사하게 하나 이상의 RBF 추정 알고리즘을 구현하도록 수정될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 특정 어플리케이션에 적합하게 되거나 또는 특정 설계 요건에 일치하게 될 소프트웨어, 하드웨어 또는 소르트웨어 및/또는 하드웨어의 조합에 의해 구현될 것이다. 본 발명의 실시예는 서로 분리되거나 또는 전체적으로 혹은 부분적으로 서로 조합될 모듈, 유닛 및 서브-유닛을 포함하며, 본 기술 분야에 알려진 바와 같은 특수한 프로세서 또는 장치, 다중 용도 프로세서 또는 장치, 혹은 범용의 프로세서 또는 장치를 이용하여 구현될 것이다. 본 발명의 일부 실시예는 데이터의 일시 기억 또는 장기간 기억을 위해 및/또는 특정 실시예의 동작을 용이하게 하기 위해 버퍼, 레지스터, 기억 유닛 및/또는 메모리 장치를 포함한다.

본 명세서에 본 발명의 구체적인 특징이 예시되고 설명되었지만, 본 기술 분 야에 익숙한 사람이라면 여러 가지의 변형, 대체, 변경 및 등가물 구성이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 이러한 수정예 및 변형예 모두가 본 발명의 실제 사상 내에 부합하여 포함되는 것으로 이해될 것이다.

Claims

잡음원에 의해 생성된 잡음을 제어하는 능동형 잡음 제어 시스템에 있어서,

잡음 패턴을 감지하여 감지된 잡음 패턴에 대응하는 잡음 신호를 생성하는 음향 센서;

상기 잡음 신호에 비선형 추정 함수(non-linear estimation function)를 적용함으로써 예측 잡음 신호를 생성하는 추정기-여기서, 상기 예측 잡음 신호는 상기 잡음 신호의 현재 샘플에 후속하는 상기 잡음 신호의 예측된 샘플에 대한 추정치를 포함하고, 상기 추정기는 상기 현재 샘플 및 상기 현재 샘플에 선행하는 하나 이상의 샘플에 상기 비선형 추정 함수를 적용함으로써 상기 예측된 샘플을 추정함-; 및

상기 예측 잡음 신호에 기초하여 잡음 상쇄 패턴(noise destructive pattern)을 생성하는 음향 변환기

를 포함하고,

상기 잡음 상쇄 패턴은 상기 음향 센서에 의해 감지된 잡음 패턴에 대해 비선형 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 추정기는 소정 지점에서의 잡음 오차에 기초하여 상기 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제2항에 있어서,

상기 잡음 오차는 상기 잡음 패턴과 상기 소정 지점에서의 상기 잡음 상쇄 패턴 간의 예상된 상쇄 간섭을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 소정 지점에서의 상기 잡음 오차를 감지하기 위해 오차 감지 마이크로폰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 잡음 신호 및 상기 예측 잡음 신호에 기초하여 상기 잡음 오차를 평가하기 위해 오차 평가기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제5항에 있어서,

상기 오차 평가기는,

상기 예측 잡음 신호에 스피커 전달 함수를 적용함으로써 상기 잡음 상쇄 패턴의 추정치를 생성하기 위한 스피커 전달 함수 모듈;

상기 잡음 신호에 변조 전달 함수를 적용함으로써 상기 소정 지점에서의 상기 잡음 패턴의 추정치를 생성하기 위한 변조 전달 함수 모듈; 및

상기 잡음 패턴의 추정치로부터 상기 잡음 상쇄 패턴의 추정치를 감산하기 위한 감산기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제2항에 있어서,

상기 추정기는 상기 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제7항에 있어서,

상기 추정기는 상기 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경함으로써 상기 잡음 오차의 값을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제8항에 있어서,

상기 추정기는 상기 하나 이상의 파라미터를 적용 가능하게 변경함으로써 상기 오차값을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제2항에 있어서,

상기 하나 이상의 파라미터는 중심 파라미터, 유효 반경 파라미터, 및 강도 파라미터로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제10항에 있어서,

상기 추정기는 다음의 수학식에 기초하여 상기 중심 파라미터를 적용 가능하 게 변경할 수 있으며,

여기서, c_k(n+1)은 상기 중심 파라미터의 적용 가능하게 변경된 값을 나타내고, c_k(n)은 상기 중심 파라미터의 현재값을 나타내며, w_k는 상기 강도 파라미터를 나타내고, L은 상기 잡음 신호의 소정의 샘플수를 나타내며, STF는 소정의 스피커 전달 함수를 나타내며, S는 소정의 스피커 전달 함수 주파수 파라미터를 나타내고, μ_c는 상기 중심 파라미터에 대응하는 소정의 수렴 파라미터를 나타내고, v_k는 상기 유효 반경 파라미터를 나타내며, e(n)은 상기 잡음 오차를 나타내고, f_k는 소정의 함수를 나타내며, x(n)은 상기 잡음 신호의 n-번째 샘플을 나타내는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제10항에 있어서,

상기 추정기는 다음의 수학식에 기초하여 상기 유효 반경 파라미터를 적용 가능하게 변경할 수 있으며,

여기서, v_k(n+1)은 상기 유효 반경 파라미터의 적용 가능하게 변경된 값을 나타내고, v_k(n)은 상기 유효 반경 파라미터의 현재값을 나타내며, w_k는 상기 강도 파라미터를 나타내고, L은 상기 잡음 신호의 소정의 샘플수를 나타내며, STF는 소정의 스피커 전달 함수를 나타내며, S는 소정의 스피커 전달 함수 주파수 파라미터를 나타내고, μ_v는 상기 유효 반경 파라미터에 대응하는 소정의 수렴 파라미터를 나타내고, c_k는 상기 중심 파라미터를 나타내며, e(n)은 상기 잡음 오차를 나타내고, f_k는 소정의 함수를 나타내며, x(n)은 상기 잡음 신호의 n-번째 샘플을 나타내는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제10항에 있어서,

상기 추정기는 다음의 수식에 기초하여 상기 강도 파라미터를 적용 가능하게 변경할 수 있으며,

여기서, w_k(n+1)은 상기 강도 파라미터의 적용 가능하게 변경된 값을 나타내고, w_k(n)은 상기 강도 파라미터의 현재값을 나타내며, w_k는 상기 강도 파라미터를 나타내고, L은 상기 잡음 신호의 소정의 샘플수를 나타내며, STF는 소정의 스피커 전달 함수를 나타내며, S는 소정의 스피커 잔달 함수 주파수 파라미터를 나타내고, μ_w는 상기 강도 파라미터에 대응하는 소정의 수렴 파라미터를 나타내고, f_k는 소정의 함수를 나타내며, x(n)은 상기 잡음 신호의 n-번째 샘플을 나타내는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 추정기는 소정 위치에서 상기 잡음 패턴과 상기 잡음 상쇄 패턴 사이의 예상된 상쇄 간섭에 대응하는 잡음 오차를 추정할 수 있고, 상기 소정 위치는 상기 음향 센서의 위치와는 상이한 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 비선형 추정 함수는 RBF(radial basis function)를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 음향 센서는 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 음향 변환기는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
잡음원에 의해 생성된 잡음을 제어하는 능동형 잡음 제어 시스템에 있어서,

잡음 패턴을 감지하여 대응하는 1차 잡음 신호를 생성하는 1차 음향 센서;

잔여 잡음 패턴을 감지하여 감지된 잔여 잡음 패턴에 대응하는 적어도 하나의 2차 잡음 신호를 각각 생성하며, 상기 1차 음향 센서와 상기 잡음원 사이의 거리보다 더 큰 거리만큼 상기 잡음원으로부터 떨어져 있는 적어도 하나의 2차 음향 센서; 및

예측 잡음 신호를 생성하는 하나 이상의 추정기-여기서, 상기 예측 잡음 신호는 상기 1차 잡음 신호와 상기 2차 잡음 신호 중 적어도 하나의 샘플링된 신호의 예측된 샘플에 대한 추정치를 포함하고, 상기 예측된 샘플이란 상기 샘플링된 신호의 현재 샘플에 후속하는 샘플이며, 상기 추정기는 상기 샘플링된 신호의 현재 샘플 및 상기 현재 샘플에 선행하는 하나 이상의 샘플에 하나 이상의 비선형 추정 함수를 적용함으로써 상기 예측된 샘플을 추정함-;

상기 1차 잡음 신호, 적어도 하나의 상기 2차 잡음 신호 및 상기 예측 잡음 신호에 기초하여, 잡음 상쇄 패턴을 생성하도록 음향 변환기를 제어하는 컨트롤러

를 포함하고,

상기 잡음 상쇄 패턴은 상기 1차 음향 센서에 의해 감지된 잡음 패턴에 대해 비선형 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제18항에 있어서,

상기 하나 이상의 추정기는,

상기 1차 잡음 신호에 1차 추정 함수를 적용함으로써 1차 예측 신호를 생성하는 1차 추정기; 및

적어도 하나의 상기 2차 잡음 신호에 적어도 하나의 2차 추정 함수를 적용함으로써 적어도 하나의 2차 예측 신호를 생성하는 적어도 하나의 2차 추정기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제19항에 있어서,

상기 1차 추정기는 잡음 오차에 기초하여 상기 1차 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 반복적으로 적용 가능하게 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제19항 또는 제20항에 있어서,

상기 적어도 하나의 2차 추정기는 잡음 오차에 기초하여 각각 적어도 하나의 상기 2차 추정 함수의 하나 이상의 파라미터를 반복적으로 적용 가능하게 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제19항에 있어서,

상기 컨트롤러는 상기 1차 예측 신호와 적어도 하나의 상기 2차 예측 신호에 기초하여 상기 음향 변환기를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제22항에 있어서,

상기 컨트롤러는 상기 1차 예측 신호와 적어도 하나의 상기 2차 예측 신호의 합에 기초하여 상기 음향 변환기를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제20항에 있어서,

상기 컨트롤러는, 소정 위치에서 상기 1차 음향 센서에 의해 감지된 잡음 패턴과 상기 잡음 상쇄 패턴 간의 예상된 상쇄 간섭에 대응하는 상기 잡음 오차를 평가하기 위해 잡음 오차 평가기를 포함하고, 상기 소정 위치는 상기 1차 음향 센서의 위치와 상이한 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제24항에 있어서,

상기 잡음 오차 평가기는 상기 1차 잡음 신호, 적어도 하나의 상기 2차 잡음 신호, 및 상기 1차 예측 신호에 기초하여 상기 잡음 오차를 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제25항에 있어서,

상기 잡음 오차 평가기는,

상기 1차 예측 신호에 스피커 전달 함수를 적용함으로써 상기 1차 예측 신호에 대응하는 상기 잡음 상쇄 패턴의 1차 부분의 추정치를 생성하기 위한 스피커 전달 함수 모듈;

상기 1차 잡음 신호 및 적어도 하나의 상기 2차 잡음 신호의 조합에 변조 전달 함수를 적용함으로써 상기 잡음 패턴의 추정치를 생성하기 위한 변조 전달 함수 모듈; 및

상기 잡음 패턴의 추정치로부터 상기 잡음 상쇄 패턴의 1차 부분의 추정치를 감산하기 위한 감산기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제24항에 있어서,

상기 컨트롤러는 적어도 하나의 잔여 잡음을 평가하기 위해 적어도 하나의 잔여 잡음 평가기를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제27항에 있어서,

적어도 하나의 상기 잔여 잡음 평가기는 각각 상기 잡음 오차 및 적어도 하나의 상기 2차 예측 신호에 기초하여 상기 잔여 잡음을 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제28항에 있어서,

상기 잔여 잡음 평가기는,

상기 2차 예측 신호에 스피커 전달 함수를 적용함으로써 상기 2차 예측 신호에 대응하는 상기 잡음 상쇄 패턴의 2차 부분의 평가치를 생성하는 스피커 전달 함수 모듈; 및

상기 잡음 오차로부터 상기 잡음 상쇄 패턴의 2차 부분의 추정치를 감산하는 감산기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제18항에 있어서,

상기 1차 음향 센서 및 적어도 하나의 상기 2차 음향 센서 중의 적어도 하나는 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.
제18항에 있어서,

상기 음향 변환기는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 잡음 제어 시스템.