[发明专利]噪声消除的系统和方法

说明书

一种减少延迟以提高性能的有源噪声消除(ANC)的系统和方法。在某些实施例中，系统使用采样周期采样噪声信号，以创建表示噪声信号的数字信号数据流。数据传输层携带数字信号数据到信号处理器。传输层临时组织数字信号数据以在采样周期的初始阶段中放置数字信号数据。采样周期的剩余阶段被设置为持续时间，允许信号处理器处理在初始阶段携带的数字信号数据，并在同一采样周期输出处理后的数据。以这种方式，数据的处理发生在一个采样周期内，以及延迟可降低和可预测。

技术领域

本公开内容涉及一种取消或减少噪音的系统和方法，并且更具体地涉及减少或取消噪声的系统和方法。

相关申请的交叉引用

本申请请求于2013年8月12日提交的、序列号为61/864,974的美国临时专利申请的优先权和权益，其公开内容通过参考以全部内容并入本文。

背景技术

对于包括主动噪音消除(ANC)(除其他事项外)的系统，最大的挑战往往在于：实现ANC系统内较低的端到端的系统延迟。若噪声消除信号同时加至被监视的声学环境，噪声消除是最有效的。延迟产生降噪信号的ANC系统具有响应并取消噪声信号的有限能力，以及具体而言，噪声信号的较高频率分量。有时，ANC系统中的延迟源于它运作的环境。例如，汽车或其它移动车辆的内部客舱可以是ANC系统的复杂声学环境。来自多个源和噪声源的声音可以显著远离取消噪声的声音产生器。噪声源和声音消除发生器之间的物理距离产生传播延迟，其限制噪声消除信号可抵消噪声源的声音的速度。如果ANC系统需要传播噪声消除系统，以逐步取消远程间歇声源的有意义的距离，噪声消除扬声器和客舱中的人之间的距离增加噪声消除系统的固有延迟。这种延迟对于该ANC系统可以取消的频率设置上限。

除了环境，延迟和延迟可来自处理噪声信号的电路。例如，汽车的隔室可以具有噪声的多个信号源，诸如发动机、轮舱和窗口，并且可以具有位于客舱内的多个传感器和多个噪声消除扬声器。即使平均尺寸舱可以具有作为传感器的多于四个麦克风和多于七个降噪扬声器。为了正常工作，ANC系统必须处理噪声消除信号，以生成将在每个这些扬声器产生的特定噪声校正信号。这些噪声校正信号可基于从每个这些传感器感测的噪声。通常，这需要具有FIR滤波器组矩阵基于传感器的数目和扬声器的数量的尺寸。这可是需要执行很多计算的庞大而复杂的过滤器。这些计算必须在几分之一秒内执行，以避免因处理延迟增加延迟。

为了不添加大量延迟而执行这些计算，ANC系统一直以来都增加了系统的采样率。增加采样率降低了在常规数字信号处理系统的延迟，但它这样做以增加的功率消耗和增加的所需精度为代价。增加的精确度可需要较多的系数比特数量。这增加了存储器、数据路径宽度和性能的要求。最终的结果是更大的面积和成本和更高的功率消耗。对于包括耳机和手机的市场，都是重要的参数。

可替代方法已试图使得系统的一部分以高速率运行。典型地，模数转换器(ADC)以高采样速率操作。该ADC产生数字数据的高吞吐量数据流，数字信号处理器(DSP)可以向下采样以产生噪声取消信号。这种方法降低了从模拟到数字的转换而产生的延迟，并降低产生噪声取消信号所需的MIPS，但增加了下采样的群延迟惩罚的来源。例如，向下采样电路的一个典型实施方式抓取每个第n个样本。该下采样可以是线性的，和由两或三的系数下采样。因此，获取一个样本，和丢弃下一个或两个样本。对于丢弃的样品，该系统可以基于采样的值通过重建估计值。然而，丢弃样品可引入需要提取以避免向下折叠噪声的高频急剧变化。通常，这要求电路具有低通滤波器，并且该滤波器向电路增加一组延迟。

因此，在本领域中仍然需要在ANC系统中缩短系统延迟时间的有害影响的系统。

发明内容

本发明的系统和方法具有若干创新的方面，其中无单一单独负责本文所公开的期望属性。