基于FXLMS算法的数字降噪耳机研究.pdf

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1、基于FXLMS算法的数字降噪耳机研究郇战。等基于FXLMS算法的数字降噪耳机研究ResearchontheDigitalNoiseCancellingHeadphonesBasedonFXLMSAlgorithm句15姣载永喜互攥滔陶丕据(常州大学信息科学与工程学院，江苏常州213164)摘要：通常数字降噪耳机的自适应滤波器采用LMS、NLMS等算法，但是由于降噪耳机电路中存在次级通道延迟和A／D、D／A转换延迟，导致这些滤波器输出信号无法与噪声信号协调。FXLMS算法能够有效补偿次级通道延迟，同时在FXLMS滤波器基础上，增加预

2、测滤波器用于补偿A／D、D／A转换延迟。仿真过程中，采用改进后的FXLMS滤波器对已采样的发动机噪声进行降噪，并将其降噪效果与LMS自适应滤波器的降噪效果进行比较。结果表明，在处理低频噪声时，改迸后的FXLMS滤波器降噪效果优于LMS自适应滤波器。关键词：数字降噪次级通道延迟最小均方差自适应滤波器预测滤波器中图分类号："1T273+．2文献标志码：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000—0380．201510009Abstract：Ingeneral。theLMS-NMLSalgorithms81-eadopt

3、edforadaptivefilterofdigitalnoisecancellingheadphones-butbecauseofthedelaysofsecondarypathandAD／DAconversionthatexistingincircuitsofnoisecaneeUingheadphones．theoutputsignalsoffilterscannotbecoordinatedwithnoisesignal．FXLMSalgorithmCaneffectivelycompensatedelayofsecond

4、a．rypath-andthedelayofAD／DAconversioncanalsobecompensatedwhenpredictivefilterbeingaddedonthebasisofFXLMSfdter．Insimulation。theimprovedFXLMSf'dterisusedtoredueethesamplednoiseofen#ne。andthenoisecancellingeffectsiscomparedwiththoseofLMSadaptivefilter．Theresultsindicatet

5、hatthenoisecancellingeffectofimprovedFXLMSfilterisbetterthanLMSadaptivefdter．Keywords：DigitalnoisecancellingDelaysofsecondary·pathLeastmeansquareell'orAdaptivefilterPredictionfilter0引言自20世纪主动降噪耳机出现以来，该类耳机已经从民航军事领域逐步走进人们的日常生活中。随着生活水平的提高，人们对享受音乐质量的要求也越来越高，所以不断改进数字降噪技术是非

6、常必要的。由于被动降噪技术很难滤除低频噪声，因此，主动降噪系统在应对嘈杂的环境噪声效果明显而且效率比较高，其中数字降噪滤波器能够应对更加复杂的环境噪声¨1。滤波-x最小均方差(filter—Xleastmeallsquare，FXLMS)算法在有源降噪控制领域是比较常用的自适应控制算法，鲁棒性高。相比常用的最小均方误差算法(LMS)和归一化最小均方误差算法(NLMS)等算法，该算法能够陕速跟踪噪声的变化特性，有效补偿次级通道延迟。同时，考虑到在数字降噪耳机系统中除了次级通道延迟，A／D、D／A转换延迟在一定程度上也限制了FXLMS

7、算法的降噪效果，所以在FXLMS的滤波系统的基础上，增加预测滤波器，用于补偿A／D、D／A转换延迟¨。。国家自然科学基金资助项目(鳊号：51176016)。修改稿收到日期：2015—02—12。第一作者郇战(1969一)，男，2000年毕业于空军工程大学导航、制导与控制专业，获硕士学位，副教授；主要从事计算机测控技术的研究。《自动化仪表》第36卷第lO期2015年10月1数字降噪耳机系统结构在一般数字滤波器系统中，不能直接对采集的音频信号进行算法分析，而是需要将麦克风采集的噪声信号转换成数字信号。若A／D、D／A转换分别延迟肘、Ⅳ

8、个采样点，那么整个过程至少存在(M+Ⅳ)个采样点的延迟口]。降噪系统通过扬声器将数字滤波器的输出信号转换成次级声音信号，用以抵消初始噪声；经过一定的传播延迟，再把完成抵消干涉后的残余振动噪声经过误差传感器转换成模拟信号，得到误差信号。从扬声器等发声