تجمیع فیلترهای تطبیقی تناسبی در آکوستیک (مقاله ترجمه شده)

چکیده

طرح‌های تطبیقی تناسبی ارائه‌شده‌اند تا از کم‌پشتی بهر برده شده و به هم‌گرائی فیلتر  در حذف پژواک آکوستیک سرعت بخشیده شود. اخیراً، تجمیع فیلترهای تطبیقی گسترش داده‌شده‌اند تا با طرح‌های تناسبی فعالیت کنند. این کار برای رسیدن به عملیاتی مقاوم درزمانی است که سطح واقعی ارائه‌شده‌اند  در راه‌حل بهینه مشخص باشد. علاوه بر این، بهره‌برداری از توزیع نامتقارن انرژی تطبیقی در طرح‌های تناسبی برای کاهش اشتباه تنظیم در فضای حالت کلی امکان‌پذیر است. در این مقاله، توضیح می‌دهیم که این ساختارهای فیلترهای تطبیقی جدید، که اصولاً برای حذف پژواک ارائه‌شده و مورد آزمون قرارگرفته‌اند، چگونه می‌توانند به صورتی مؤثر برای بهبود مصالحه عملکرد معمول بسط داده شوند. لازم به ذکر است که این مصالحه عملکرد معمول به‌وسیله ارائه چندین تغییر کوچک در سناریوهای کنترل فعال نویز ظاهر می‌شوند. نتایج تجربی در سناریوهای واقعی نشان می‌دهند که طرح‌های ارائه‌شده  باعث تأمین جایگزین‌هایی جالب برای استفاده سنتی  از تک فیلتر تطبیقی می‌شوند.

دیباچه

کنترل فعال نویز (ANC) حوزه‌ای موردتوجه است که روش‌های پردازش سیگنال دیجیتال را با آکوستیک‌های سنتی تجمیع می‌کند. استفاده از الگوریتم‌های تطبیقی برای ANC از دهه 1980 به صورتی پیوسته موردمطالعه قرارگرفته است. سیستم‌های ANC قصد دارند تا نویز را به‌وسیله تولید یک ضد نویز کاهش دهند. این ضد نویز باعث حذف نویز اولیه می‌شود. شکل 1 یک پیکربندی معمول برای سیستم ANC را نشان می دهد. سیگنال تولیدشده از طریق منبع نویز از طریق مسیر پژواک اولیه به سمت نقطه‌ای منتشر می‌شود که نویز باید حذف شود، بعد از اضافه شدن نویز  ، سیگنال اختلال   تولید می‌شود. ورودی سیستم کنترل نویز ( )، با منبع نویز همبستگی دارد و ازاین‌رو می‌تواند برای تولید سیگنال   مورداستفاده قرار گیرد. این سیگنال بعد از انتشار از طریق یک مسیرثانویه اجتناب‌ناپذیر با پاسخ ضربه h، به سیگنال اختلال اضافه می‌شوند و سیگنال خطای   را تولید می‌کنند. هدف الگوریتم تطبیقی، ارزیابی مکرر وزن های فیلتر به طریقی است که تابع سیگنال خطای   حداقل شود.

چندین اختلاف بنیادین بین یک پیکربندی ANC و تنظیمات استاندارد برای شناسایی کانال وجود دارد. اول، هیچگاه نمی توان به صورت مستقیم به سیگنال اختلال دسترسی داشت، به طوریکه تنها برای اندازه گیری خطا بعد از حذف نویز امکان‌پذیر  است. چنین خطایی به عنوان تجمیع آکوستیکی   و خروجی فیلتر تطبیقی که با h فیلتر شده، بدست می آید در حالی که در یک سناریو شناسایی استاندارد، معمولا یک تفریق در نظر گرفته می‌شود. دوم، مهم تر از همه، ظهور مسیر ثانویه بین خروجی فیلتر تطبیقی   و سنسور نویز (که   در آن اندازه گیری می‌شود) باعث ایجاد نیاز برای ارائه پیکربندی های تک کاره برای ANC می‌شود. روش معمول برای در نظر گیری این پاسخ h شامل فیلتر کردن سیگنال ورودی   از طریق ارزیابی قبلی از این پاسخ h می‌شود. این موضوع، طرح x فیلتر شده مرسوم را تامین می‌کند که در شکل 2 نشان داده شده است.  به عنوان جایگزینی برای FX ، ساختار x فیلتر شده تغییر یافته امکان بازیابی سیگنال اختلال (  در شکل 3) را فراهم می‌کند و در مقایسه با دیگر ساختارهای فیلتر کردن، بهترین عملکرد هم‌گرائی را برای ANC تامین می کنند.

فیلترهای تطبیقی تناسبی برای ANC

در این مقاله، الگوریتم IPNLMS از 8 را به ANC بسط می‌دهیم . در ارائه ما، هر دو ساختار x فیلتر شده تغییر یافته و سنتی را در نظر می گیریم که منجر به دو طرح می‌شود. دو طرحی که در تمام این مقاله به ترتیب به عنوان IPNLMS-FX و IPNLMS-MFX مورد خطاب قرار می گیرند.

تجمیع برجسته الگوریتم های IPNLMS

تجمیع تطبیقی فیلترها راهی ساده اما موثر برای بهبود عملکرد الگوریتم های تطبیقی است. اخیرا، توجه به این الگوریتم ها، در جنبه های تئوری و نیز در مطالعه و ارائه قوانین عملی برای پیاده سازی تجمیع ها فزاینده شده است. در اینجا، تجمیع دو فیلتر IPNLMS را در نظر خواهیم گرفت که متناسب با اندازه گام های آنها (u1 و u2) یا فاکتورهای نامتقارن آنها (k1 و k2) متفاوت است.

نتایج شبیه سازی

در این مقاله، مجموعه ای از آزمایشات را در یک تنظیمات ANC انجام می‌دهیم تا عملکرد الگوریتم های تطبیقی که ارائه‌شده‌اند را نشان دهیم. با ارائه مزایای بالقوه طرح‌های تناسبی در NLMS استاندارد برای پاسخ های واقعی اتاق شروع می کنیم. سپس، توجه خود را به مسئله افزایش عملکرد IPNLMS بیشتر می کنیم، این کار به‌وسیله تجمیع است. هر دو ساختار x فیلتر شده تغییر یافته و معمول برای ANC در نظر گرفته خواهد شد.

نتیجه گیری

در این مقاله، الگوریتم های تطبیقی جدیدی برای کاربردهای ANC ارائه کردیم که این کاربردهای ANC از ساختارهای x فیلتر شده تغییر یافته و معمول استفاده می کنند. اول، تطبیق تناسبی پیاده سازی شده با الگوریتم IPNLMS و برمبنای یکی از ساختارهای فیلترینگ قبلی نشان داده اند که هم‌گرائی بهبود یافته ای را ارائه می کنند. این مسئله با توجه به فیلتر تطبیقی بر مبنای الگوریتم NLMS است. برای بهبود هم‌گرائی در برابر خطای فضای حالت، و نیز برای مقاوم تر کردن الگوریتم ها در برابر سطوح متغیر با زمان یا ناشناخته ای از ارائه‌شده‌اند ، تجمیع فیلترهای IPNLMS ارائه‌شده است که چندین تغییر تک کاره را ارائه می نمایند. این تغییرات به‌وسیله مشخصات سیستم های ANC تحریک شده است. نتایج شبیه سازی در شرایط غیر ثابت از مزایای طرح‌های ارائه‌شده پشتیبانی می‌کند. عملکرد چنین طرح‌های تجمیع ، CIPNLMS-FX (برمبنای طرح x فیلتر شده معمول) و CIPNLMS-MFX (برمبنای طرح X فیلتر شده تغییر یافته) نشان داده شده است. این موضوع نشان می دهد که تجمیع فیلترهای IPNLMS با تنظیمات پارامتر مختلف، نشان دهنده این است که تجمیع فیلتر، بهترین مشخصات هر فیلتر مولفه را به ارث می برد و در برخی موارد از هر دو فیلتر بهتر عمل می‌کند.

این مقاله ISI در سال 2011 در نشریه آی تریپل ای و درکنفرانس اروپایی پردازش سیگنال ،توسط موسسه مخابرات و اپلیکیشن چند رسانه ای منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله تجمیع فیلترهای تطبیقی تناسبی در آکوستیک در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.