[发明专利]通过自适应噪声滤波的有源噪声控制

说明书

本发明涉及一种降噪方法，其包括以下步骤：由包括自适应滤波器系数的自适应滤波装置对表示噪声的参考信号进行滤波，以获得致动器驱动信号；由扬声器输出所述致动器驱动信号以获得扬声器信号；由麦克风检测所述扬声器信号；由表示将由所述扬声器输出的所述扬声器信号传递至所述麦克风的估计的传递函数对所述参考信号进行滤波，以获得滤波的参考信号；以及基于所述滤波的参考信号和乘以漏泄因数的所述自适应滤波装置的先前更新的滤波器系数来更新所述自适应滤波装置的所述滤波器系数。

技术领域

本发明涉及降低听者环境中噪声的技术。具体地说，本发明涉及通过自适应滤波降低噪声，例如，降低车辆的乘客车厢中的噪声。

背景技术

双方互相发送和接收音频信号(具体地是话音信号)的双向话音通信常常遭受由背景噪声导致的音频信号的质量下降。噪声环境中的背景噪声可严重影响语音对话的质量和可理解性，并且可(在最坏的情况下)导致通信的完全中断。

突出的实例是车辆中的免提语音通信。免提电话提供了特别用于机动车辆中的舒适和安全的通信系统。在免提电话的情况下，为了保证通信就必须抑制噪声。由于例如车辆的速度和道路噪声，噪声信号的幅值和频率是时变的。此外，噪声严重影响车辆(例如，汽车)中的乘客享受多媒体消费，其中由使用布置在车辆乘客车厢内的多个扬声器来提供高保真音频呈现的一些前排/后排座椅娱乐系统来将多媒体内容呈现给前排/后排乘客。

在本文中，与有用的声音信号相比，噪声(或“干扰声音”)视为并不旨在由接收者(例如，位于车辆车厢中的听者)所感知到的声音。关于机动车辆，噪声可包括由发动机、风扇或机械联接到发动机或风扇的车辆部件的机械振动产生的声音信号和风噪声以及道路噪声(如由轮胎产生的声音)。

听音环境内的噪声可使用多种技术来抑制。例如，可通过使噪声源处的噪声信号衰减来降低或抑制噪声。还可通过抑制噪声的传输和/或辐射或者使噪声的传输和/或辐射衰减来抑制噪声。然而，在许多应用中，这些噪声抑制技术无法将听音环境中的噪声级降至低于可接受的限度。这对于在低音频率范围内的噪声信号来说尤其如此。因此，已提出借助于相消干扰(即，通过将噪声信号与补偿信号叠加)来抑制噪声。通常，此类噪声抑制系统称为“有源噪声消除”或“有源噪声控制”(ANC)系统。补偿信号具有与噪声信号的幅值和频率分量相等的幅值和频率分量，然而补偿信号相移180°。因此，补偿声音信号与噪声信号相消地干扰，从而使得消除在听音环境内的至少某些位置处的噪声信号或使噪声信号衰减。

通常，有源噪声控制系统使用数字信号处理和数字滤波技术。例如，噪声传感器(例如像，麦克风或非声学传感器)可用来获得表示由噪声源产生的干扰噪声信号的电参考信号。这个参考信号馈送至输出致动器驱动信号的自适应滤波器。致动器驱动信号随后供应至在听音环境的一部分内产生补偿声场(其具有与噪声信号相反的相位)的声学致动器(例如，扬声器)。此补偿场因此使得听音环境的这个部分内的噪声信号衰减或者消除所述噪声信号。可使用麦克风来测量残余的噪声信号。麦克风将“误差信号”提供至自适应滤波器，其中自适应滤波器的滤波器系数被修改成使得降低误差信号的范数(例如，功率)。

自适应滤波器可使用已知的数字信号处理方法(诸如增强的最小均方(LMS)方法)来降低误差信号(或者更具体地，误差信号的功率)。这种增强的LMS方法的实例包括滤波的-x-LMS(FXLMS，x表示输入参考信号)算法或其改进的版本，或者滤波的-误差-LMS(FELMS)算法。

当应用FXLMS(或任何相关的)算法时，使用表示从声学致动器(即，扬声器)到误差信号传感器(即，麦克风)的声波传输路径的模型。从扬声器到麦克风的这个声波传输路径通常称为ANC系统的“次级路径”。相比之下，从噪声源到麦克风的声波传输路径通常称为ANC系统的“主要路径”。ANC系统的次级路径的传输函数(即，频率响应)的估计对使用FXLMS算法的自适应滤波器的收敛行为和稳定性具有相当大的影响。具体地说，变化的次级路径传输函数严重影响有源噪声控制系统的整体性能。为了改善稳定性，已采用标准化的参考信号，从而得到标准化的滤波的-x-LMS(NFXLMS)。