KR970004265B1 - 반복현상 소거장치 - Google Patents

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Description

반복현상 소거장치

제 1 도는 종래기술의 적응잡음 소거개념을 나타낸 도면.

제 2 도는 종래기술의 단일주파수 적응노치필터.

제 3 도는 본 발명의 원리에 따른 선택소거 제어기의 블록선도.

제 4 도는 본 발명의 원리에 따른 단일기본 주파수 소거 프로세서의 블록선도.

제 5 도는 본 발명의 원리에 따른 다중기본 주파수 소거 프로세서의 블록선도.

제 6 도는 본 발명의 원리에 따른 시스템 임펄스 측정 프로세서의 블록선도.

제 7 도는 본 발명의 원리에 따른 단일 프로세스의 플로우 챠트.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 반복현상 소거제어기12,16 : 입력부

14 : 타이밍 신호소오스18 : 잔류센서

20 : 출력부22 : 엑추에이터

24 : 프로세서26 : 타이밍입력 전자회로

28,30 : 현상입력 전자회로32 : 입력부

34 : 필터36 : 증폭기

40,42 : 코사인 및 사인발생기44,46 : 필터

48 : 합산기50,52 : 어댑터

54,56 : 지연회로58 : 합산기

60 : 시험신호 발생기62 : 필터

64 : 지연라인66 : 가산기

68 : 어댑터

본 발명은 반복현상을 능동적으로 소거하는 장치에 관한 것으로, 더욱 특정하게 수동으로 조절할 수도 있는 이러한 문제를 신속한 적응도와 낮은 가격으로 해결하는 것에 관한 것이다.

예로서, 채플린에게 허여된 미합중국 특허 제4,122,303호와 워나카에게 허여된 미합중국 특허 제4,473,606호 및 에릭슨에게 허여된 미합중국 특허 제4,677,676호와 제4,677,677호에 개시된 선형유동 통풍로 장치는 소거액추에이터와 하류에러센서전에 배치되는 상류센서를 활용하기 위해 선형일차원 유동의 지향성유동을 이용한다. 이들 장치는 반복적이고 랜덤(ramdom)한 잡음을 소거한다. 미합중국 특허 제4,122,303호에서는 프로그램화되는 시간연관 연산단계를 포함하여 일반적인 콘벌류션 프로세스로서의 제어기가 특징을 이룬다. 미합중국 특허 제4,473,606호의 경우에는 적응시간을 빠르게 하고 스피커와 통풍로간에 더 큰 간격을 허용하기 위하여 적응필터를 사용하다. 미합중국 특허 제4,677,676호와 제4,677,677호에 있어서는 콘벌류션을 수행하고 잡음이 발생할 때 장치 전달함수를 측정하기 위해 제귀최소평균제곱(RLMS) 및 최소평균제곱(LMS) 적응필터를 사용함을 특징으로 한다.

그러나 이들 시스템은 1차원 내지 3차원 적용에 있어서 반복적인 현상을 선택소거하기 위해 외부동기 타이밍을 사용하는데 부적절한 뿐만 아니라 상류 및 하류센서가 모두 요구된다.

예를 들어 채플린에게 허여된 미합중국 특허 제4,153,815호와 제4,417,098호에 개시된 반복잡음 및 진동을 소거하는 장치의 경우, 반복적인 잡음이나 진동을 선택적으로 소거하기 위해 동기 타이밍 신호를 사용한다. 또한 제어기, 액추에이터 및 에러센서가 사용된다. 상기 특허에서 제시된 방법은 잡음 또는 진동주기를 수많은 간격으로 분할하고 지시에 응답하여 각각의 간격내에서 소거신호의 진폭을 조정하거나 동일한 또는 지연된 간격내에서 에러센서의 진폭을 조정한다.

미합중국 특허 제4,490,841호에 있어서는, 주파수 영역에서 신호를 처리하기 위해 푸리에 변환(Fourier transform)방식을 사용한다. 이 방법이 랜덤신호에 사용될 경우, 처리시간 필요조건이 반복신호에의 적용을 일반적으로 제한한다.

이들 장치는 값비싸고 복잡한 필터를 사용하며 장치내의 변동 가능한 자연을 밝히지 못한다. 또한 이들 장치에는 동기센서와 에러센서가 요구되며 너무 느리게 적응되기 때문에 수동조작이 불가능하다.

전자신호내의 원치않는 성분의 소거는 통신신호에 적용된다. 레니크 등에게 허여된 합중국 특허 제4,232,381호에서는, 전자회로내의 자기발생 엔진소음을 소거하기 위해 엔진의 회전에 동기되는 정류필터가 사용된다. 소거신호의 크기는 수동으로 조정되며, 위상 시프트난 여러 가지 조파변동진폭에 적응시키기 위한 어떠한 방법도 제공되지 않는다.

가르코내트 등에 허여된 합중국 특허 제4,594,694호에 개시된 바에 따르면, 두 개의 센서가 사용되는데 그 하나는 원하는 신호와 원치않는 신호를 모두 감지하고 다른 하나는 오직 원치않는 신호만을 감지한다. 조합된 신호에서 원치않는 신호를 제거하기 위해 협대역 필터와 푸리에 변환이 사용된다.

1975년 12월에 발간된 IEEE 회보 제63권 12호에 기재된 위드로우의 "적응잡음 소거원리 및 응용"에서는 능동적으로 소거기의 두 가지 형태가 서술되어 있다. 첫 번째 형태는, 제 1 도에 예시한 바와 같이, 소거될 잡음에 관련되는 기준신호를 갖는 다중 탭 적응 FIR 필터를 사용한다. 기준신호는 에러신호의 위상의 90도 이내에 있어야 한다. 그 결과, 어댑터에 의해 사용되는 기준신호는 종종 필터링이 요구되며 그 결과로서 나타내는 접근은 "필터링된 × 알고리즘"으로서 언급된다.

두 번째 형태는, 제 2 도에 예시한 바와 같이, 단일 주파수 노치필터를 제공하며 단지 두 개의 신호 탭 필터만이 요구딘다. 여기서도 잡음에 관련되는 기준신호가 사용되며 필터중 하나와 90도 위상 시프트된다. 미합중국 캘리포니아 스탠포트에 소재한 스팬포드 대학교의 1975년 5월에 발행된 박사학위논문인 글로버의 "정현간섭의 적응잡음소거"에서 이 기술은 다중 주파수 영역까지 확대되었다.

위드로우가 제시한 각각의 기술은 두 개의 센서, 즉 기준신호용 센서와 에러신호용 센서를 필요로 한다.

따라서, 본 발명은 기준 또는 타이밍 신호용 센서와 함께 또는 센서없이도 사용하기에 충분히 빠른, 반복현상을 선택적으로 그리고 능동적으로 소거하는 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 센서 또는 타이밍 소오스로부터의 외부동기 타이밍과 공조하여 상대적으로 값싸고 복잡하지 않는 필터를 사용하는 능동소거장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 기준신호 또는 타이밍신호와 공조하여 단지 에러센서만을 필요로 하는, 반복현장을 선택적으로 그리고 능동적으로 소거하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 기본주파수를 선택하고 그에 따라 소거될 조파를 선택하기 위해 반복현상의 소오스상 또는 근처에서 센서없이 수동 또는 자동으로 조정될 수 있는, 반복현상을 선택적으로 그리고 능동적으로 소거하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 반복현상의 레벨 또는 주파수의 변화에 대한 적응비를 향상시키는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 처리시간과 환경적으로 생성된 지연의 변동을 밝히는 반복현상 소거장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 원치않는 신호성분을 선택소거하고 동기타이밍 신호와 단일잔류센서를 활용하여 신호성분의 레벨과 위상에 자동적으로 적응하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 외부기준신호의 사용없이 적절한 위상 관계를 유지하기 위해 본 방치를 적응시키는데 있다.

이러한 목적 및 기타의 목적은, 초기에 현상을 나타내고 후속하여 소거될 잔류현상과 현상반복율을 각각 나타내는 현상입력 신호와 타이밍 입력신호를 수용하고 필터링 특성을 신호의 합의 함수로서 적응시킴으로써 소거신호를 발생시키는 값싸고 단순한 적응필터를 포함하는 프로세서와, 현상신호의 90도 위상내에서 필터특성의 적을 유지하는 위상회로를 구비하는 제어기에 의해 달성된다. 프로세서는 소거될 반복성분간의 위상에러와 반복현상의 소오스상에서 또는 근처에서 센서가 없어도 수동 또는 자동으로 조정되는 타이밍신호에 기초하여 발생되는 소거파형에 적응할 만큼 충분히 빠르다. 타이밍신호는 현상이 생성되는 비율에 근사할 수도 있으나 정확히 동일하지는 않다.

적응필터는, 각각의 주파수가 소거되며 그것이 단일주파수와 조파 또는 다수의 기본주파수가 되도록, 타이밍신호에 응답하고 소거신호를 제공하기 위해 출력이 합산되는 제 1 및 제 2 적응필터에 입력을 제공하는 사인 및 코사인 발생기를 포함한다. 제 1 및 제 2 어댑터는, 잔류현상을 나타내는 감지된 현상신호와 제 1 및 제 2 어댑터가 현상신호의 90도 위상내에서 동작하도록 위상회로로부터 수용되는 신호의 함수로서 제 1 및 제 2 필터의 제 1 및 제 2 필터중량을 적응시킨다.

위상회로는 소거신호의 제공과 현상신호의 수용간의 지연을 측정하고 위상을 측정도 지연함수로서 조정한다. 위상회로 또한 고려되며 프로세서의 처리지연의 함수로서 위상을 조정하다. 위상회로는 소거신호에 조합되고 감시당하는 지역내에 제공되는 시험신호를 발생시키는 시험신호발생기를 포함한다. 시험신호를 수용하고 필터링된 신호를 제공하기 위해 제 3 적응필터가 제공된다. 필터링된 신호는 현상잔류신호와 차이를 갖는다. 어댑터는 차이신호와 지연된 시험신호의 함수로서 제 3 필터중량을 적응시킨다. 제 3 필터중량은 장치의 지연시간을 나타내며 적절한 위상교정을 제공하는데 사용된다.

이하 본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규의 특징등이 첨부도면에 의거한 본 발명의 상세한 설명을 통해 분명해진다.

제 3 도에 예시한 본 발명의 반복현상 소거제어기(10)는 타이밍 신호소오스(14)로부터 타이밍신호를 수용하는 입력부(12)와, 잔류 또는 현상센서(18)로부터 신호를 수용하는 입력부(16)와, 제어되는 지역내에 소거현상을 제공하기 위해 엑추에이터(22)를 구동시키는 소거신호의 출력부(20)를 포함한다.

입력부(12)에서의 비율 또는 타이밍 신호센서는 반복현상이 발생하게 되는 기본주파수를 결정하는데 사용된다. 다중 타이밍신호는 반복현상이 여러 가지 비율로 발생되는 소오스로부터 일어날 때에 사용된다. 이 신호(들)은, 엔진타코미터, 이동장치상의 광학센서에서, 타이밍을 추적하기 위해 위상동기루프를 사용하는 것과 같은, 반복 현상자체로부터의 비율결정에 의한 또는 전기적으로 제어되고 발생되는 잡음소오스로부터의 "클럭" 신호일 수도 있다. 또는 비율이 안정할 때, 정밀기능발생기와 같은 독립된 타이밍 발생기가 타이밍 신호를 제공할 수 있다.

엑추에이터(22)는 원래의 반복현상과 상호작용할 수 있게 전자 파형으로부터 소거반복현상을 생성함으로써 그 둘이 대수적으로 합쳐지게 한다. 엑추에이터(22)는 예를 들어, 라우드스피커, 헤드폰 또는 기타의 음향 엑추에이터 일 수 있고, 전자기계식, 전자유압식, 압전형 또는 기타의 진동 엑추에이터 일 수 있으며, 전자 믹싱회로일 수 있다.

센서(18)는 원래의 반복현상과 소거반복현상이 대수적으로 합해진 결과를 검출하고 이를 이 잔류를 나타내는 전자파형으로 변환한다. 잔류센서(18)는, 예를 들어, 마이크로폰, 가속도계, 압력센서 또는 전자믹싱회로의 출력부일 수도 있다.

제어기(10)는 소거파형을 생성하기 위해 타이밍신호(들)과 잔류 센서파형을 활용한다.

타이밍입력 전자회로(26)는 프로세서(24)내에서 사용할 목적으로 타이밍신호를 변환한다. 그러한 회로는 전형적으로 증폭기, 펄스 형상화 함수 및 프로세서에 의해 요구될 때 타이밍의 비율을 증가/감소시키는, 예를 들어 1회전당 처리되는 점들의 수로 1회전당 한 번 발생하는 타코미터의 신호를 배가하는, 위상동기루프 및 카운터와 같은, 조정가능한 비율 주파수 배율기/분할기를 포함한다. 출력은 처리비율 클럭신호이다.

현상입력 전자회로(28,30)는 프로세서(24)내에서 사용하기 위해 잔류센서신호를 변환하는 바, 그러한 회로는 전형적으로 제어가능한 이득을 갖는 증폭기(28), 안티-알리아싱 필터(30), 샘플/홀드기능 및 아날로그/디지탈 변환기를 구성한다.

출력전자회로는 프로세서(24)에서 나온 출력신호를 소거파형으로 변환하다. 그러한 회로는 전형적으로 디지탈/아날로그 변환기, 샘플링 주파수를 제거하는 재구성 필터(34) 및 증폭기(36)로 구성된다.

프로세서(24)는 다음을 제공한다.

1. 타이밍신호 처리를 동기시키는 수단

2. 시스템 임펄스응답을 결정하고 갱신하는 수단

3. 주기당 처리되는 점들의 숫자에 의해 결정되는 시간간격에서의 코사인 값과 사인값

4. 잔류신호의 현상의 90도 위상내에서 필터중량의 적응을 유지하기 위해 시스템 임펄스응답 내에서 코사인값과 사인값을 감는 수단

5. 필터중량용 기억장치

6. LMS 알고리즘과 같은 잔류신호의 기능을 최소화하기 위해 잔류 신호값과 감긴 코사인 및 사인값 활용하는 필터중량을 적응시키는 수단.

7. 필터중량과 코사인 및 사인값으로부터 소거신호를 생성하는 수단.

타이밍신호는 반복현상이 생성되는 비율에 따른 처리를 동기시킨다. 이들 비율은 현상의 소오스에 따라 반복주기의 길리을 결정한다. 예를 들어, 전기모터와 사행정엔진의 매회전시 반복주기가 나타난다. 이 비율은 반복현상의 기본 주파수를 또한 결정한다. 예를 들어, 1800 RPM으로 회전하는 전기모터는 기본주파수가 30Hz인 경우 초당 30번 회전한다. 1800 RPM으로 회전하는 사행정엔진 역시 초당 30번 회전하지만, 이 경우는 초당 15번의 점화주기가 발생하고 기본 주파수는 15Hz이다.

타이밍신호는 각각의 반복주기내에서 Sn점을 제공하는 처리비율 클럭을 생성하기 위해, 필요하다면, 배가 및/또는 분할되는 주파수이다. 종종 Sn은 계산을 촉진시키는, 128과 같은, 두 개의 파워이다.

프로세서(24)는 인터럽트, 디지탈 인터페이싱 또는 처리비율 클럭을 프로세서에 인터페이싱하는 기타의 방법을 통해 처리비율클럭에 동기될 수 있다.

입력부(32)상의 샘플비율 클럭은 고정비율로 설정되거나 처리비율 클럭으로부터 직접 취해질 수 있다. 고정비율이 사용될 경우 소거의 감소가 일어날 수 있으나 고정주파수 필터가 사용될 수 있기 때문에 더욱 단순한 시스템을 사용할 수 있다.

프로세서(24)는 고정프로그램 하드웨어, 커스텀 칩 또는 하나 또는 다수의 저장프로그램 마이크로 프로세서를 포함하는 여러 형태로 실현될 수 있다. 프로세서(24)의 기능은 에러신호의 평균 제곱값을 최소화하는 필터중량을 계산하고 갱신하며, 필요한 경우, 샘플링 비율과 시스템 임펄스 응답을 결정하는 것이다.

소거신호처리계산은 각 샘플링 간격에서 수행되고, 따라서 처리 속도에 중대한 영향을 미친다. 처리속도는 신속한 적응이 유지될 동안 주어진 샘플링 비율로 소거될 수 있는 조파의 수를 차례로 결정한다. 물론, 처리속도는 조파의 최소숫자를 소거시킬 정도로 빨라야 한다.

여러 가지 인자가 상호작용하여 처리속도의 효과에 영향을 미친다. 선택적이 되도록 하기 위해, 샘플링 비율은 잡음이 발생되는 비율에 좌우되고 잡음주기당 샘플점의 수에 좌우된다. 예를 들어, 1200RPM으로 회전하는 전기모터는 초당 20번을 회전한다. 주기동안 128점을 샘플링함으로써 초당 2,560샘플의 샘플링 비율을 얻게 되거나 390 마이크로초당 하나의 샘플의 샘플링 비율을 얻게 된다. 따라서, 소거신호계산은, 상기의 응용의 경우, 390 마이크로초 이내에서 완전하게 수행될 수 있어야 한다.

프로세서는 단일기본 주파수 및 조파를 소거하도록 구성될 수 있으나 조파를 각각 갖는 다수의 주파수를 소거하도록 구성될 수도 있다.

제 4 도에 있어서, 단일 기본주파수 프로세서용 샘플(k)에서의 소거신호(y_c)는 다음과 같이 계산된다.

y_c[k]=-∑_h(w_0,h[k] * x_0,h[k] + w_1,h[k] * x_1,h[k])

여기서, w_0,h[k] 및 w_1,h[k]는 샘플(k)에서의 조파(h)용 필터 중량의 값이고,

x_0,h[k]=cos (h*2*pi*k/Sn)

w_1,h[k]=sin (h*2*pi*k/Sn)

여기서, Sn은 반복주기당 처리되는 점들의 수이고, h는 조파 인데스로 1은 기본, 2는 제 1 조파이며, k는 0과 Sn-1간에 배열되고 각각의 처리샘플간격에서 변한다.

코사인 및 사인발생기(40,42)는 처리비율클럭의 기본주파수의 조파에 값을 제공한다. 사인 및 코사인 발생기의 출력(x_0,h.x_1,h)은 웨이팅(weighting)함수(w_0,h. w_1,h)를 갖는 각각의 필터(44,46)에 제공된다. 필터(44,46)의 출력은 출력소거신호(y_c)를 제공하기 위해 합산기(48)에서 합산된다. 필터계량 어댑터(50,52)는 잔류신호(r)를 수용하고 각각 지연회로(54,56)를 통해 사인 및 코사인 발생기에서 나온 지연신호를 그것을 변경시킨다.

어댑터(50,52)는 LMS 알고리즘과 같은 잔류신호(r)를 최소화하는 어떠한 형태일 수 있다. LMS 알고리즘이 사용될 때 필터 중량은 다음과 같이 갱신된다.

w_0,h[k]=w_0.h[k-1]+alpha*r*x_0,h[k-Delay_h]

w_1,h[k]=w_1.h[k-1]+alpha*r*x_1,h[k-Delay_h]

여기서, Delay_h는 조파(h)에서의 시스템 임펠스 응답의 효과이고 알파(alpha)는 수렴을 보증하기 위해 설정된다.

지연회로(54,56)는 소거신호(y_c)로부터 잔류신호(r)까지의 시스템 임펠스응답의 효과를 제생성한다. 이 임펄스응답은 외부인자를 지배할 수 있는, 제어기 자체내의 필터의 효과를 포함한다. 지연의 목적은 잔류신호(r)의 90도 위상내에서 x₀와 x₁의 값이 어댑터(50,52)에 들어가도록 하는 것이다. 종종, 임펄스응답을 단순시간 지연에 근사하게 하는 것이 바람직하다. 그것이 적절하지 않을 때, 지연회로(54,56)는 시스템 임펄스응답을 갖는 신호(x₀와 x₁)의 콘널루션이 된다. 주목할 점은 지연값은 주파수에 좌우될 수 있고 따라서 조파에 좌우될 수 있는 것이다.

제 5 도의 경우, 각각의 기본주파수용의 다중처리 비율신호가 활용될 수 있다. 다수의 처리비율클럭(PRC)이 그들 개객의 단일 기본 주파수 프로세서(SFFP)(24)에 이송되는 것으로 도시되어 있다. 그들의 출력은 합산기(58)에서 합쳐진다. 단일 기본주파수 프로세서(24)는 각각 한쌍의 적응노치필터(44,46)뿐만 아니라 기타의 회로도 구비하는 제 4 도의 구성을 포함한다.

샘플(k)에서의 소거신호(y_c)는 다음과 같이 계산된다.

y_c[k]=-∑_f(w_0,f[k] * x_0,f[k]+w_1,f[k] * x_1,f[k]

x_0,f[k]=cos(2*pi*f*k_f/Sn)

x_1,f[k]=cos(2*pi*f*k_f/Sn)

여기서, Sn은 반복주기당 처리되는 점들의 숫자이고, k는 각각의 기본주파수(f)에 따라 독립적으로 0과 Sn-1간에 배열되어 각각의 처리샘플 간격에서 변화한다.

상기와 바와 같이, 어댑터는 LMS알고리즘과 같은 잔류신호(r)를 최소화하는 어떠한 형태일 수가 있다. LMS알고리즘이 사용될 때, 필터중량은 다음과 같이 갱신된다.

w_0.f[k]=w_0,f[k-1]+alpha*r*x_0,f[k-Delay_f]

w_1.f[k]=w_1,f[k-1]+alpha*r*x_1,f[k-Delay_f]

여기서, Delay_f는 주파수(f)에서의 시스템 임펄스응답의 효과이고 알파(alpha)는 수렴을 보장하기 위해 설정된다.

지연값은 주파수에 좌우된다는 점이 주목할 사항이다.

각각의 기본주파수의 다주 조파는 앞서 서술한 바와 같이 소거될 수 있다.

시스템 임펄스응답의 측정목적은 코사인과 사인값이 잔류신호의 90도 위상내에 있도록 조정하는 것이다. 일반적인 경우, 위상교정은 코사인/사인값을 시스템 임펄스응답으로 감음으로써 달성된다. 종종, 프로세서 출력과 잔류신호값 입력간의 지연으로 단순히 코사인/사인 값을 지연시키는 것으로 충분하다. 안티-알리아싱필터, 재구성필터 및 엑추에이터와 잔류센서간의 거리와 같은 환경적인 지연으로 인해 지연이 야기된다.

시스템 시간지연이 고정되고 사전에 인지된 경우, 값이 프로세서내에 설정될 수 있고 실시간 측정은 제거된다.

기타의 응용에 있어서는, 시스템 임펄스응답이 측정되어야 하고 따라서 시스템 지연이 계산되어져야 한다. 이러한 두 가지 처리는 시스템의 자기교정이 요구될 때 수행된다. 실제로 시스템응답은 서서히 변하는 경향이 있다. 예를 들어, 자동차에 있어서는 자기교정은 차량이 출발하는 매번 발생할 수도 있다. 따라서 이 요소는 적응 속도에 영향을 미치지 않는다. 시스템 응답의 진행측정이 요구되는 응용에 있어서는, 이 요소가 소거신호처리와의 동시처리로서 실현될 수 있다.

필요할 경우, 시스템 임펄스응답을 측정하는 여러방법이 이용가능하다. 이들은 스위핑된 사인(단일 주파수)신호, 임퍼스 발생기, 응답에 상관되는 의사랜덤 시험신호와 의사랜던 시험신호 및 적응 필터를 포함한다.

제 6 도에 예시된 바와 같은 시스템 임펄스응답 측정의 바람직한 접근은, 의사랜덤 잡음을 발생시키는 의사 랜덤 시험신호 발생기(60)와 시스템 임펄스응답을 배합하기 위해 적응되는 적응 필터(62)를 활용하는데 있다. 의사랜덤 시험신호는 지연라인(64)에 저장되고 가산기(66)에서 소거출력에 가산된다. 적응필터의 중량은 잔류센서값(r)과 지연라인 및 필터중량의 내용의 콘벌루션간의 70으로부터의 차를 사용함으로써, LMS알고리즘과 같은 최소화 알고리즘을 사용하는 어댑터(68)에 의해 조정된다. LMS알고리즘이 사용될 때, 중량은 다음식에 의해 갱신된다.

C_j[k-1]=C_j[k]+alphaC*err*yt[k-j]

err=r-∑_j(C_j[k]*yt[k-j])

여기서, c[k]은 샘플(k)에서의 필터의 j번째 중량이고, yt[k-j]은 샘플(k)와 j번째 중량에서의 의사랜덤 시험신호값의 지연이며, r은 현 샘플에서의 잔류센서 신호값이고, alphaC는 수렴용으로 설정된다.

결과로서 얻어지는 필터주량(c_j[k+1])은 시스템 임펄스응답에 가깝고 프로세서(24)에 의해 사용되어 지연(54,56)을 설정한다. 의사랜덤 시험신호를 발생시키는 바람직한 방법은 최대길이동작 발생기를 사용하는 것이다. 샘플(k)에서의 시험신호(yt[k])의 동작은 다음식에 의해 발생된다.

d[k]=d[k-28]xor d[k-31]

여기서, d[k]은 샘플(k)에서의 동작의 2진값이다.

시험신호(yt[k])은 다음에 의해 발생된다.

+시험신호레벨, d[k]=1,

-시험신호레벨, d[k]=0,

시험신호레벨은 전형적으로 전체스케일의 25%내지 50%이다.

필터중량과 샘플비율의 숫자는 가장 긴 시스템 시간지연이 측정되고 충분한 해상도가 가장 짧은 시스템 시간지연을 식별할 수 있도록 나타남을 보장하기 위해 설정된다. 예를 들어, 64 필터중량과 2kHz의 샘플비율은, 0.5밀리초의 해상도와 32밀리초까지의 지연, 각 방향으로 약 16피트를 제공하기 때문에 많은 음향분야에 적용된다.

일단 시스템 임펄스응답이 측정되면, 시스템 지연표가 계산된다. 지연포는 소거중에 시스템 응답지연을 위한 적응 알고리즘을 조정하는데 필요한 데이터를 포함한다. 표내에 이들 데이터가 저장됨으로써 소거신호처리동안 시간소모적인 계산을 피할 수 있다.

이 표에 저장된 데이터는 각각의 주파수 증가, 즉 0Hz에서 소거될 최상주파수 한계까지의 각각의 1Hz에서의 위상시프트의 코사인과 사인이다. 이들은 시스템 임펄스응답으로부터 다음과 같이 계산된다.

코사인값 [f]=∑_j{C_j*cos(2*pi*j*f/Srcal)}

사인값 [f]=-∑_j*{C_j*sin(2*pi*j*f/Srcal)}

여기서, Srcal은 교정중의 샘플 비율이다.

시스템 임펄스응답이 선형위상에 의해 근사하게 될 수 있을 때, 시스템 시간지연의 단일값은 그 응답을 설명한다. 그러면 Delay_h와 Delay_t의 값이 이 단일값에 의해 제공될 수도 있다. 이 값은 처리비율의 변동을 설명하도록 다음에 의해 조정된다.

Delay=td*Pr

여기서, Delay는 처리간격단위이고, td는 시스템 시간지연(초단위)이며, Pr은 초당 처리비율이다.

일반적인 경우, 지연값은 주파수에 좌우된다. 이들 지연은 임펄스응답을 주파수 영역을 변환함으로써 (즉, 푸리에 또는 하틀리(Hartley)변환을 사용하여), 그리고 위상값으로부터 지연을 계산함으로써 결정될 수 있다. 계산의 일예는 다음과 같다.

여기서, td_f는 주파수(f)에서의 시간지연(초단위)이고, phase_f는 주파수(f)에서의 위상(라디안단위)이며, f는 주파수(Hz 단위)이다.

제 4 도에서의 Delay_h또는 Delay_f의 값은 다음식으로 결정된다.

Delay_fh= td_f*Pr

여기서, fh=F₀*h이고, f₀는 채널 기본주파수, h는 조파인덱스, 또는,

Delay_f=td_f*Pr

한편으로, 사인과 코사인의 지연값은 다음과 같이 결정될 수 있다.

sin(θ+phase_f)=sin θ cos(phase_f)+cos θ sin(phase_f)

cos(θ+phase_f)=cos θ cos(phase_f)-sin θ sin(phase_f)

여기서, θ=2*pi*h*t/Sn이고 f=f₀*h이다.

단일 센서시스템의 소프트웨어 실현에 있어서, 시스템 지연사인 및 코사인과 표시된 위상의 사인과 코사인의 조사표내에 저장되고 프로세서(24)는 제 7 도에 개략적으로 도시된 프로그램을 수행한다.

초기에, 샘플 타이밍으로 처리를 동기시키도록 하기 위해 샘플간격이 시작될 때까지 처리는 대기상태로 있게 된다. 이 결정은 풀링(polling)에 의한 것일 수 있거나 샘플 타이밍으로부터 구동된 인터럽트에 의한 것일 수 있다.

다음으로, 샘플처리가 초기화되고 에러센서값이 판독된다. 이 단계에서 다음의 사항이 달성된다.

1. A/D 변환이 시작된다.

2. 샘플카운터 "k"가 증가된다.

3. 처리될 가장 낮고 높은 조파가 소거될 가장낮고 가장 높은 주파수와 다음과 같은 현재 샘플비율로부터 계산된다.

f₀=Sr/Sn

H_low=F_low/f₀

H_high=F=_high/f₀

여기서, Sr은 현재 샘플비율

Sn은 잡음주기당 샘플점의 숫자

F_low는 소거될 가장 낮은 주파수

F_high는 소거될 가장 높은 주파수

4. 소거신호값을 홀드하는 누산기가 0으로 설정된다.

5. 조파 인덱스 "h"가 H_low로 설정된다.

6. 에러센서값이 판독된다.

현재조파에 쓰이는 시스템 지연값을 획득하는 단계에서, 코사인과 사인값은 표내의 인덱스가 다음과 같이 계산되는 시스템 지연표로부터 검색된다.

f=h*f₀

여기서, h는 처리될 조파의 인덱스, f₀는 Sr/Sn으로서 계산되는 기본주파수이다. 지연된 코사인 및 사인값을 계산하는 단계에서, 코사인과 사인값은 코사인 및 사인표에서 검색된다. 코사인과 사인의 지연된 값은 다음과 같이 계산된다.

DelayedCosine=CosineTable_kh* SysDelayCosine_f-

SineTable_kh* SysDelaySine_f

DelayedSine=SineTable_kh* SysDelayCosine_f-

CosineTable_kh* SysDelaySine_f

여기서, k는 샘플숫자

kh는 k*h

CosineTable_k는 코사인과 사인표의 k번째 기재된 코사인값

SineTable_k는 코사인과 사인표의 k번째 기재된 사인값

f는 처리되는 조파의 주파수

SysDelayCosine_f는 시스템 지연표의 f번째 기재된 코사인값

SysDeaySine_f는 시스템 지연표의 k번째 기재된 사인값

조파용 필터중량을 적응시키는 단계에서, 필터중량은 LMS 알코리즘을 통해 다음과 같이 적응된다.

Wcos_h= Wcos_h+ alpha*Err*DelayedCosine

Wsin_h= Wsin_h+ alpha*Err*Delayedsine

여기서, Err 에러센서로부터 판독된 값이고, Wcos_h와 Wsin_h는 조파(h)용 필터중량이며, 알파(alpha)는 수렴과 신속한 적응을 위해 설정된다.

소거신호를 계산하고 누산하는 단계에서, 신호값에 대한 현재 조파의 제공은 다음과 같이 계산되고 누산된다.

y_c=y_c+Wcos_h*CosineTable_kh+Wsin_h*SineTable_kh

다음, 조파인덱스(h) 가 증가되고 그 값(h)를 H_high와 비교함으로써 전체 조파가 처리되었는지를 확인한다. 모두 처리되지 않은 경우, 다음 조파용의 시스템 지연값을 얻는 것으로부터 시작하여 처리가 반복된다. 모두 처리되었을 경우에는 소거값이 출력된다. y_c의 누산된 값은 D/A하드웨어 및 출력에 소요되는 만큼 취소되고 변환된다.

이후에 처리는 "샘플시간대기" 단계로 복귀한다.

이상과 같이 본 발명이 실시예를 통해 상세히 서술되었으나, 이들 실시예는 단지 본 발명을 설명하는 예에 불과하며 이로인해 본 발명이 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 정신 및 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서만 제한될 것이다.

Claims (13)

1. 소거될 잔류현상을 나타내는 현상신호를 제공하는 현상입력수단과, 상기 현상의 반복율을 나타내는 타이밍신호를 제공하는 타이밍 입력수단과, 상기 현상신호와 상기 타이밍신호용 입력부를 구비하며, 상기 현상을 실제로 제거하기 위해 소거신호를 발생시키는 프로세서수단과, 상기 소거신호의 함수로서 소거현상을 제공하기 위해 상기 프로세서 수단에 연결되는 출력수단과, 상기 프로세서수단내에 위치하여, 상기 현상신호와 타이밍신호의 함수로서 필터수단 필터링 특성을 적응시킴으로써 상기 소거신호를 발생시키는 적응필터수단과, 상기 프로세서수단내에 위치하여, 상기 현상신호의 90도 위상내에서 상기 필터링 특성의 상기 적응을 유지하기 위한 위상수단으로 구성됨을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적응필터수단이 각각의 주파수가 소거되도록, 상기 타이밍신호의 사이과 코사인을 각각 발생시키는 사인 및 코사인 수단과, 상기 사인 및 코사인신호를 각각 수용하고, 상기 제 1 및 제 2 필터링수단의 제 1 및 제 2 필터중량의 함수로서 제 1 및 제 2 소거 신호를 각각 제공하는 제 1 및 제 2 필터수단과, 상기 제 1 및 제 2 소거신호의 함으로서 상기 소거신호를 제공하는 합산수단과, 상기 사인 및 코사인신호와 상기 현상신호의 함수로서 상기 제 1 및 제 2 필터중량을 적응시키는 제 1 및 제 2 어댑터수단을 포함하며, 상기 위상수단은, 상기 제 1 및 제 2 어댑터수단이 상기 현상신호의 90도 위상내에 있도록 상기 제 1 및 제 2 어댑터수단에 제공되는 상기 사인 및 코사인신호의 위상을 조정함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 위상수단이, 상기 소거신호의 제공과 상기 현상신호의 수용간의 지연을 측정하는 수단과 측정된 지연의 함수로서 상기 위상을 조정하는 조정수단을 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 위상수단이 상기 처리수단이 처리지연을 측정하는 수단을 포함하며, 상기 조정수단이 상기 프로세서수단의 처리지연의 함수로서 상기 위상을 또한 조정함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 위상수단이 상기 출력수단에 제공되는 시험신호를 발생시키는 시험신호수단과, 상기 시험신호를 수용하고 제 3 필터중량의 함수로서 필터링된 신호를 제공하는 제 3 필터수단과, 상기 필터링된 신호와 상기 현상신호의 차이신호를 제공하는 차이수단과, 상기 시험신호로부터 지연된 시험신호를 제공하는 지연수단과, 상기 지연된 시험신호와 상기 차이신호의 함수로서 상기 제 3 필터 중량을 적응시키는 제 3 어댑터 수단을 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 위상수단이, 상기 소거신호의 제공과 상기 현상신호의 수용간의 지연을 측정하는 수단과 측정된 지연의 함수로서 상기 위상을 조정하는 조정수단을 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 위상수단이 상기 처리수단의 처리지연을 측정하는 수단을 포함하며, 상기 조정수단이 상기 프로세서수단의 처리지연의 함수로서 상기 위상을 또한 조정함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 위상수단이 상기 출력수단에 제공되는 시험신호를 발생시키는 시험신호수단과, 상기 시험신호를 수용하고 제 3 필터중량의 함수로서 필터링된 신호를 제공하는 제 3 필터수단과, 상기 필터링된 신호와 상기 현상신호의 차이신호를 제공하는 차이수단과, 상기 시험신호로부터 지연된 시험신호를 제공하는 지연수단과, 상기 지연된 시험신호와 상기 차이신호의 함수로서 상기 제 3 필터중량을 적응시키는 제 3 어댑터수단을 포함함을 특징으로 하는 반복 현상 소거제어기.
9. 제 1 항에 있어서 상기 위상수단이 사정결정되는 위상값을 설정하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 타이밍 입력수단이 상기 현상의 상기 반복율을 감지하고 상기 타이밍신호를 발생시키는 타이밍수단을 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 타이밍수단이 타코미터를 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 타이밍수단이 위상동기루크회로를 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 타이밍 입력수단이 상기 타이밍신호를 발생시키는 함수발생기를 포함함을 특징으로 하는 반복현상 소거제어기.