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您当前的位置： 前馈有源噪声控制的制作方法
2021-01-28 14:01:53|
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背景技术：
1.技术领域
本公开涉及有源噪声控制系统和方法(通常称为系统)，并且更具体地涉及前馈有源噪声控制系统和方法。
2.相关技术
有源噪声控制(anc)用于生成与不期望的声波相消干涉的声波。可通过扬声器产生相消干涉的声波以与不期望的声波组合。存在不同类型的anc结构，诸如反馈结构、前馈结构和其组合。前馈anc结构需要特别注意抗干扰的稳定性和稳健性。例如，在anc结构中实现并且受硬件支持的标准最小均方(lms)算法通常不具有任何足够的稳定性机制。因此，需要增加前馈anc结构的稳定性。
技术实现要素：
一种自动噪声控制系统包括：误差传感器，所述误差传感器被配置成产生表示目标空间中存在的声音的误差信号；和参考源，所述参考源被配置成产生对应于所述目标空间中存在的不期望的声音的参考信号。所述系统还包括有源噪声控制器，所述有源噪声控制器与所述误差传感器和所述参考传感器可操作地耦接，所述有源噪声控制器被配置成基于所述参考信号和所述误差信号来产生表示所述目标空间中存在的所述不期望的声音的抵消输出信号；以及换能器，所述换能器与所述有源噪声控制器可操作地耦接并且被配置成基于所述抵消输出信号来产生声音以与所述目标空间中存在的所述不期望的声音相消干涉。所述有源噪声控制器还被配置成：如果满足第一条件，则限制至少一个受检查信号的振幅或功率，所述至少一个受检查信号是所述参考信号、所述误差信号和所述抵消输出信号中的至少一个，并且如果满足第二条件，则完全或部分地暂停所述有源噪声控制器更新机制。
一种声音降低方法包括：产生表示目标空间中存在的声音的误差信号，产生对应于所述目标空间中存在的不期望的声音的参考信号，以及基于所述参考信号和所述误差信号来产生表示所述目标空间中存在的所述不期望的声音的抵消输出信号。所述方法还包括基于所述抵消输出信号来产生与所述目标空间中存在的所述不期望的声音相消干涉的声音；以及进行以下项中的至少一者：如果满足第一条件，则限制至少一个受检查信号的振幅或功率，所述至少一个受检查信号是所述参考信号、所述误差信号和所述抵消输出信号中的至少一个，以及如果满足第二条件，则完全或部分地暂停有源噪声控制器更新机制。
在审查了以下具体实施方式和附图之后，其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将明显或将变得明显。所有此类附加的系统、方法、特征和优点旨在包括在本说明书内、处于本发明的范围内并且受到所附权利要求保护。
附图说明
参考以下附图和描述，可更好地理解系统。附图(图)中的部件未必按比例绘制，而是着重示出本发明的原理。此外，附图中的相同附图标记指定遍及不同视图中的对应部分。
图1是示出前馈类型的示例性基本多通道自动噪声控制系统的示意图。
图2是示出图1中所示的在参考输入路径中具有时域限制器的自动噪声控制系统的示意图。
图3是示出图1中所示的在参考控制路径中具有时域限制器的自动噪声控制系统的示意图。
图4是示出图1中所示的在误差控制路径中具有时域限制器的自动噪声控制系统的示意图。
图5是示出图1中所示的在输出路径中具有时域限制器的自动噪声控制系统的示意图。
图6是示出图3中所示的在误差控制路径中具有另外的频域限制器的自动噪声控制系统的示意图。
图7是实现示例自动噪声控制系统(诸如，图2至6中所示的系统)的顶视图。
图8是示出可应用于图2至图6中所示的系统中的示例限制器的静态传递特性的图。
图9是示出可应用于图2至图6中所示的系统中的具有反馈结构的示例限制器的示意图。
图10是示出可应用于图2至图6中所示的系统中的具有前馈结构的示例限制器的示意图。
图11是示出可应用于图2至图6中所示的系统中的示例暂停机制的示意图。
图12是示出在不同情况下使用不同更新模式的示例性更新方案的表。
图13是示出在控制器中实现的信号限制方法中应用泄漏矩阵和更新项矩阵的信号流程图。
图14是示出当在图13中所示的信号限制方法中实现时，图12中所示的表中概述的一种操作模式的信号流程图。
图15是示出当在图13中所示的信号限制方法中实现时，图12中所示的表中概述的另一种操作模式的信号流程图。
图16是示出当在图13中所示的信号限制方法中实现时，图12中所示的表中概述的又一种操作模式的信号流程图。
图17是示出图11中所示的实现方式的示例性修改的表。
图18是示出示例性自动噪声控制方法的流程图。
图19是示出部分更新的各种实现方式的表。
具体实施方式
参考图1，以框图格式表示示例前馈anc系统100和示例物理环境。在一个示例中，由k≥1个时域参考信号xk[n](其中k＝1、...、k，且k为整数)表示的不期望的声音可穿越从参考信号xk[n]的k个源(未示出)中的每一个到l≥1个误差传感器(例如，传声器102)中的每一个的物理路径(称为k·l个声学主路径101)，所述误差传感器产生l个时域误差信号el[n](其中1＝1、...、l，且l为整数)。k·l个主路径101具有时域传递函数pk,l[n]，参考信号xk[n]是利用其进行滤波的。参考信号xk[n]在物理上和数字上都表示不期望的声音，其中可利用模数(a/d)转换器来产生数字表示。参考信号xk[n]也用作k·m个自适应滤波器103的矩阵的输入。自适应滤波器103具有时域传递函数wk,m[n]，并且可以是时域数字滤波器，诸如有限脉冲响应(fir)滤波器或任何其他适当类型的滤波器，每个滤波器被配置成动态适配为对参考信号xk[n]中对应一个进行滤波，以便产生m≥1个抗噪声信号ym[n]作为输出，其中m＝1、...、m并且m是整数。
抗噪声信号ym[n]驱动m个换能器，例如，扬声器104，其输出在m·l条物理路径(称为声学次路径105)传播的对应声波，所述物理路径从每个扬声器104延伸至每个传声器102。图1中所示的示例系统中的次路径105具有时域传递函数sm,l[n]。由扬声器104基于抗噪声信号ym[n]产生的声波被利用传递函数sm,l[n]进行滤波，并且然后与来自主路径101的信号进行组合(相加)以形成至传声器102的输入，所述传声器由l个求和节点111(每个传声器一个节点111)表示，所述求和节点在图1中所示的示例系统中执行求和操作以产生传声器102的输入信号，所述输入信号将被变换成误差信号el(n)。
通过提供频域误差信号el[k]的时域-频域变换器106将传声器102输出的误差信号el[n]从时域变换至频域(也称为频谱域)。将频域误差信号el[k]传输至m·l个滤波器控制器107，所述滤波器控制器在参考信号xk[n]变换为频域参考信号xk[k]并且由m·l个滤波器109的矩阵在谱域中进行滤波后，也接收参考信号作为输入。滤波器109具有频域传递函数
时域-频域变换器106和108可以采用所示的快速傅里叶变换(fft)或任何其他适当的时域-频域变换算法，包括离散傅里叶变换(dft)和滤波器组。频域-时域变换器110可以采用所示的快速傅里叶逆变换(ifft)或任何其他适当的频域-时域变换算法。就其而言，[n]表示时域中的第n个样本，并且[k]表示频域中的第k个仓(bin)。此外，在k个参考通道中的k＝1个样本内提供时域参考信号xk[n]。
滤波器控制器107可以实现各种可能的自适应控制结构之一，诸如最小均方(lms)、递归最小均方(rlms)、归一化最小均方(nlms)或任何其他合适的算法。在图1中所示的示例系统中，滤波器控制器107采用求和的交叉谱，该交叉谱可用于更新自适应滤波器103的传递函数，并且在这里用于在频域中实现lms方案。所测量的次路径仅仅是给定设置的快照，因此可将它们视为估算，并且表示对求和的交叉谱中实现的自适应过程的重要贡献。m和k的每种组合的求和交叉谱可如等式(1)中所陈述的那样来描述：
考虑到这一点，更新k·m个时域传递函数wk,m[n](例如，由fir滤波器抽头表示)的矩阵可如等式(2)和(3)中所陈述的那样来描述：
wold，k，m[k]＝fft{wk，m[n]}(2)
其中wk,m[n+1]表示k·m个时域传递函数wk,m[n]的更新，wold，k，m[k]是对应于未更新的时域传递函数wk,m[n]的k·m个频域传递函数的矩阵，λk，m[k]是k·m个单独调谐的、频率相依性泄漏值的矩阵，μk，m[k]是k·m个单独调谐的、频率相依性自适应步长的矩阵，并且scsk，m[k]是表示求和的交叉谱的频域中的收敛值的矩阵。
该更新机制可利用归一化滤波后的x最小均方(nfxlms)滤波器更新例程，该例程包括通过参考信号的能量进行归一化并且应用单独调谐的频率相依性步长和泄漏。在下文中所述的示例中，不同类型的nfxlms之间没有区别，但是采用了先前所述的归一化。归一化通过参考信号的能量对求和的交叉谱进行倒数缩放。因此，收敛步长会自动调整为参考信号的能量，从而使自适应速率尽可能快并且与参考信号的能量含量无关。尽管归一化已经可以改善anc系统，但是可应用一种或多种另外的技术以增强稳定性和性能中的至少一者。
一种此类另外的技术是将一个或多个限制元件或过程(通常称为限制器(包括压缩器))集成到anc结构中。限制是例如防止信号的振幅或功率超过预定值的任何过程。如果受检查信号满足第一条件，诸如超过预定或动态的限制器阈值，则可应用限制。本文所述的限制器的使用不限于某些类型的限制器，包括简单的无延迟峰值限制器。然而，在一个示例中，可通过强调限制器的阈值特性来限制所用限制器的类型。在该示例中，阈值可以是单独可调谐的，使得限制器以如下方式提供针对过冲(overshoot)和限幅伪像(clippingartefact)的保护：避免将通过系统并产生伪像的干扰，并且限制由此导致的fxlms更新行为的退化。
如果受检查信号满足限制该信号的第一条件，并且另外例如限制器或信号满足第二条件，则用于保护fxlms更新机制的行为的又一技术完全或部分地暂停(包括冻结、预置等)所述更新机制，所述更新机制可替代地或另外应用于限制参考信号、误差信号或抵消输出信号中的至少一个。在一个示例中，第一条件和第二条件可以是相同的。第二条件的检测可以多种方式实现。在一个示例中，限制器另外被用作检测器，并且如果该限制器的电流放大αlim_电流小于当限制器被供应(检测到)低于给定限制器阈值的受检查信号时出现的默认限制器放大αlim_默认，则可检测到第二条件。在等式(4)中陈述了对限制器活动性的更新暂停相依性：
例如，如果满足第一条件，则以下操作模式中的一种可适用：(a)限制受检查信号，但不暂停更新机制，例如取决于是否满足第二条件，(b)完全或部分地暂停更新机制，但不限制受检查信号，例如取决于是否满足第二条件，以及(c)限制受检查信号，并且完全或部分地暂停更新机制，例如取决于是否满足第二条件。(d)如果不满足第一条件，则既不限制相应信号也不暂停更新机制。
限制器可被包括在信号流中的各个位置处。在下面呈现的示例中，仅描述了适于时域处理的一些示例性位置。然而，限制器还可在频域中实现。例如，如果更新过程未能利用任何专用的稳定性创建技术，则若干限制器的组合可能是有用的，所述技术可在具有本机硬件支持的标准最小均方(lms)处理块中实现。例如，参考信号和/或误差信号内的尖峰可产生误导的更新项，并且可引起不稳定性。此处，限制器在抑制不稳定性方面非常有效，同时对计算能力和存储器消耗具有最小的影响。
图2和图3中示出了anc结构内的两个示例位置，所述位置被配置成限制参考信号。在图2中所示的基于上文结合图1所述的anc系统100的一个示例anc系统200中，限制元件201被插入滤波器103的输入路径中。这防止了源自参考信号或通道的干扰。在图3中所示的也基于上文结合图1所述的anc系统100的另一示例anc系统300中，限制元件301被插入控制器107的更新路径中，并且保护更新机制免受源自参考信号或通道的干扰。
类似于保护更新机制免受参考信号干扰，也可保护其免受从误差信号发出的干扰。例如，误差信号可能受到冲击噪声(诸如靠近误差传声器的风噪声或物体轻击误差传声器)的影响。在图4中所描绘的基于上文结合图1所述的anc系统100的anc系统400中，限制器401被插入传声器102的输出路径中以使更新机制稳定。
除了例如通过如图2中所示在滤波器103的输入路径中插入限制器201来保护其入口点上的前向路径免受参考信号干扰之外，还可例如通过如图5中所示在滤波器103的输出路径中插入限制器501来保护前向路径，所述图5基于上面结合图1所述的anc系统100。一方面保护执行器，即这里的扬声器104，另一方面限制任何输出信号干扰的作用。例如，如果滤波器103已经发散并且它们自身产生干扰，则首先限制器501可避免对系统和用户的损害。其次，它们可允许更新机制借助于误差信号的反馈而返回至正常操作。
更新机制不仅可被完全或部分地暂停，而且还可通过在更新期间应用专用泄漏值来增强返回至正常操作，如等式(5)中所陈述：
其中
本文所用的所有限制器都具有(特定的)默认放大αlim_默认，该放大表示在限制器的不活动状态下，即当限制器输入信号没有发生限制时的放大。否则，应用取决于限制情况的“电流放大”。因此，如果限制器不活动，则使用(例如，恒定的)默认放大。如果限制器活动，则(例如，可变的)电流放大适用。作为正面副作用，限制器的起音和释音(attackandrelease)行为也固有地受到影响。依据操作限制器的情况，限制器可具有特定的电流放大αlim_电流和默认放大αlim_默认。例如，参考限制器，即包括在参考信号路径中的限制器，可具有电流放大αref_lim_电流和默认放大αref_lim_默认。误差限制器，即包括在误差信号路径中的限制器，可具有电流放大αerr_lim_电流和默认放大αerr_lim_默认。输出限制器，即包括在输出信号路径中的限制器，可具有电流放大αout_lim_电流和默认放大αout_lim_默认。
限制器不仅可如上文结合图2至图5所述的那样插入单个位置处，而且还可插入anc结构中的多个位置处。此外，限制器不仅可在时域中操作，而且还可在频域中操作。在图6中所示的基于上文结合图3所述的anc系统100的示例anc系统600中，在频域中操作的附加限制器601被插入在时域-频域变换器106和滤波器控制器107之间。在时域或频域中的前向路径和/或更新路径内采用一个或多个限制器改善了anc系统抗干扰的总体稳定性和稳健性。如果在参考或误差信号路径中采用若干限制器，则更新暂停机制可在这些限制器之间链接。由于输出限制器对更新机制的影响是不同的，因此输出限制器的暂停机制可不与其他限制器的暂停机制连结，例如可独立于其他限制器工作并且可超越其他更新机制(策略)。例如，如果基于lms的算法受专用硬件支持，则几乎不可能改变该算法。这里，限制器提供了改善稳定性、同时对计算能力和存储器消耗具有最小影响的设计选项。
参考图7，可与图2、图3、图4和图5中分别所示的anc系统200、300、400和50中的任何一个相同或相似的示例anc系统700可在示例车辆701中实现。在一个示例中，anc系统700可被配置成减少或消除与车辆701相关联的不期望的声音。例如，不期望的声音可能是与例如轮胎703相关联的道路噪声702(在图7中表示为虚线箭头)。然而，可将各种不期望的声音作为减少或消除的目标，诸如发动机噪声或在车辆701之中发生或与之相关联的任何其他不期望的声音。可通过提供至少一个参考信号的至少一个参考传感器来检测道路噪声702。在一个示例中，所述至少一个参考传感器可以是两个加速度计704，其可基于轮胎703的当前操作状况和道路噪声702的级别的指示来生成道路噪声信号705，所述道路噪声信号用作anc系统700的参考信号。可实现其他声音检测手段，诸如传声器、非声学传感器或适于检测与车辆701(例如轮胎703或发动机706)相关联的可听声音的任何其他传感器。
车辆701可包含各种音频/视频部件。在图7中，车辆701被示出为包括音频系统707，所述音频系统可包括用于提供音频/视觉信息的各种装置，诸如am/fm无线电、cd/dvd播放器、移动电话、导航系统、mp3播放器或个人音乐播放器界面。音频系统707可被嵌入仪表板708中，例如被嵌入设置在所述仪表板中的音响主机709中。音频系统707还可被配置用于单声道、立体声、5声道和7声道操作，或任何其他音频输出配置。音频系统707可包括车辆701中的多个扬声器。音频系统707还可包括其他部件，诸如一个或多个放大器(未示出)，所述一个或多个放大器可设置在车辆701内的各个位置处，诸如行李厢710。
在一个示例中，车辆701可包括多个扬声器，诸如左后扬声器711和右后扬声器712，所述多个扬声器可定位在后窗台板713上或内部。车辆701还可包括各自分别安装在车辆后门716和717内的左侧扬声器714和右侧扬声器715。车辆701还可包括各自分别安装在车辆前门720、721内的左前扬声器718和右前扬声器719。车辆701还可包括定位在仪表板708内的中央扬声器722。在其他示例中，车辆701中的音频系统707的其他配置是可能的。
在一个示例中，类似于图2至图6中所示的系统中扬声器104，中央扬声器722可用于传输抗噪声以降低在目标空间723中可听到的道路噪声702。在一个示例中，目标空间723可以是接近于驾驶员的耳朵的区域，所述区域可邻近于驾驶员座椅725的头枕724。在图7中，诸如传声器726等误差传感器可设置在头枕724中、设置在头枕724处或邻近于头枕724设置。传声器726可以类似于结合图2至图6所述的传声器102的方式连接至anc系统700。在图7中，anc系统700和音频系统707连接至中央扬声器722，使得可组合由音频系统707和anc系统700生成的信号以驱动中央扬声器722并且产生扬声器输出727(表示为虚线箭头)。此扬声器输出727可被产生为声波，使得抗噪声与目标空间723中的道路噪声702相消干涉。可选择车辆701中的一个或多个其他扬声器以产生声波，所述声波包括抵消输出声音，即抗噪声。此外，传声器726可放置在整个车辆的一个或多个期望的目标空间中的各种位置处。从图7中可以看出，由一个或多个扬声器(诸如扬声器722)再现为声音的音频信号可被传输至参考传感器(例如加速度计704)和/或传输至误差传感器(例如传声器726)，并且在参考信号和/或误差信号中生成回指音频信号的信号分量。
现在参考图8至图10，限制器(这里包括压缩器)可被看作具有可控增益的放大器或相应操作的数字信号处理器，其被配置成限制被称为限制器输入信号的输入至限制器中的信号的动态范围。减小了限制器输入信号的动态范围，同时保留其原始时间结构。被配置成控制放大器的增益的控制信号可例如使用包络跟踪器从限制器输入信号的电平导出。如果限制器输入信号的电平超过某一(可能是预定的)限制器阈值电平，则放大器通过降低其增益来调整被称为限制器输出信号的经处理的输入信号的电平。相反，如果限制器输入信号的电平削弱限制器阈值电平，则增加放大器的增益。因此，减小了处理信号的动态范围。
图8中描绘了静态传递特性，其中横坐标值表示限制器输入信号in的电平(输入电平)，并且纵坐标值表示限制器输出信号out的电平(输出电平)，两者都以分贝(db)表示。对于最高达限制器阈值电平t(在该示例中为-35db)的输入电平，压缩器的增益是1或零分贝，这意味着输出电平对应于输入电平。对于高于阈值电平t的输入电平，根据4:1的示例压缩比减小增益。压缩比在形式上定义为
对于in＞t并且out＞t，
其中阈值t、输出信号out和输入信号in以db表示。压缩比表示输入电平相对于阈值电平t的过量(in-t)与输出电平相对于阈值电平t的过量(out-t)之间的比率。例如，2:1的压缩比rario意味着输入信号电平高于阈值电平2倍的衰减。因此，压缩器的总静态增益gainstat由下式给出
对于in＞t，
其中静态增益gainstat以db表示。对于低于阈值电平t的输入信号电平，如上文已经提到的，静态增益gainstat为零分贝。压缩器可具有1.3:1至3:1的压缩比ratio。比率高于8:1的压缩器可被称为限制器，尽管不存在精确的命名。
因子“1-1/比率”表示增益与线性曲线的偏差并且也被称为“斜率”s。因此，静态增益gainstat可以斜率s表示为
对于in＞t，gainstat＝(t-in)·s。(8)
限制器可具有大约0.9至1.0的斜率s，而压缩器可具有大约0.1至0.5的斜率。
很明显，任何受控放大器的增益均不能在无限短的时间间隔内调整。增益的调整通常由前馈或反馈电路的动态特性来确定，所述动态特性可(尤其)由直接或间接可配置的参数“起音时间”和“释音时间”来描述。起音时间定义了从超过阈值电平t时至最大压缩时间的时滞。释音时间定义了一旦电平降至阈值以下，信号的压缩被多快地去除，即，从阈值电平t被削弱时至信号没有压缩的时滞。因此，限制器的示例性设计参数可以是阈值t、压缩比ratio、起音时间和释音时间。
限制器可在整个频率和电平范围内，对于起音时间和释音时间参数，以固定增益控制特性(在反馈或前馈信号路径中)一致地操作，或以自适应特性一致地操作。例如，起音时间参数的固定特性可能在很大程度上不受音量泵送的影响，但可能引起具有相对较低频率的音频信号的不期望的信号失真。限制器的其他设计涵盖控制特性，对于该控制特性，起音时间和释音时间参数(或压缩比)取决于超过阈值电平的量(自适应特性)。限制器从输入信号和输出信号中的至少一者导出参数，以使用具有可控增益的放大器来控制输入信号。控制算法可具有反馈结构、前馈结构或其组合，因为可变增益可取决于输入信号x、输出信号y或两者，连同一些控制参数，诸如起音时间、释音时间等。
限制器(压缩器)的简单反馈结构示于图9中并且包括由乘法器901表示的可控增益放大器，该可控增益放大器接收输入信号in和来自反馈网络902的增益控制信号c1。反馈网络902被供应有乘法器901的输出信号out并且可包括例如起音和释音增益控制元件等。限制器(压缩器)的简单前馈结构示于图10中并且包括由乘法器1001表示的可控增益放大器，该可控增益放大器接收经由延迟元件1002的输入信号in和来自前馈网络1003的增益控制信号c2。前馈网络1003被供应有输入信号in，并且可包括以下项中的至少一者：峰值电平表、均方根(rms)电平表、传递特性、取对数元件、平滑滤波器、起音和释音增益控制元件等。
由于限制器活动可能不影响受检查信号，或者可能不仅影响受检查信号，即，可能限制信号，而且还可能对如上文所述的fxlms更新机制有影响，因此可监测限制器活动。可以多种不同的方式进行监测，但在本文中，为了解释的目的，仅描述了简单但有效的方式，该方式已经考虑了任何现有的起音和释音定时。例如，通过简单地比较当前应用于受检查信号或建议应用但实际上未应用的特定限制器的放大(增益)与默认限制器放大(增益)，监测限制器活动性，并且可取决于限制器的监测结果(即，取决于限制器的当前放大是低于默认限制器放大(限制模式)还是不低于默认限制器放大(正常模式))而完全或部分地暂停更新机制。
参考图11，例如，上文结合图6所述的系统可以是单通道系统(出于解释的目的)，并且可被改变，使得限制器601以限制器阈值thrl操作，如上面结合图8所述，并且向比较器1101提供增益控制信号gain，该增益控制信号gain可类似于图9和图10中所示的增益控制信号c1和c2，并且其表示限制器601的电流和实际增益(放大)。比较器1101比较增益控制信号gain与表示默认限制器增益的增益阈值thrg，并且基于如由信号sp表示的比较结果来控制控制器107以继续进行更新操作或者完全或部分地暂停更新操作，如从等式(4)可以看出。如果例如限制器包括在输出信号路径中，则还由泄漏控制器1102评价信号sp，该泄漏控制器检测控制器107改变更新操作的情况并且将控制器107控制为单独调谐的、频率相关的限制器泄漏值，如从等式(5)可以看出。控制器107用“特定”泄漏
例如，如果满足第一条件，例如来自时域-频域变换器106的误差信号超过阈值thrl，则以下操作模式中的一种可适用：(a)例如，由于误差信号超过阈值thrl，但限制器601的增益不超过阈值thrg，因此满足第一条件，但不满足第二条件，因此可限制该示例中的受检查信号(来自时域-频域变换器106的误差信号)，但可不暂停更新机制。(b)例如，由于限制器被绕过(图11中由虚线指示)，但仍然以超过阈值thrg的特定增益操作(活动)，因此可暂停更新机制，但可不限制误差信号。(c)例如，由于误差信号超过阈值thrl，因此可限制误差信号，并且例如，由于限制器的增益超过阈值thrg，因此暂停更新机制。(d)如果来自时域-频域变换器106的误差信号不超过阈值thrl，则既不限制误差信号也不暂停更新机制。
如果来自时域-频域变换器106的误差信号超过阈值thrl，则可将限制器601的电流增益(放大)设定为默认放大，否则设定为一个或多个限制增益。通过比较器1101监测电流增益，并且如果电流增益削弱阈值thrg，则如信号sp所指示和控制的那样暂停更新操作，所述阈值thrg可与默认放大相同或相似。泄漏控制器1102监测信号sp，并且如果信号sp指示要恢复更新操作，则将预定泄漏值发送至控制器107。结合图6和图11所示和所述的机制也可经过较小的修改而应用于图2至图5所示的系统中。
在图12中所示的表中汇编了不同的示例性情况和对应的更新处理方案。如果没有限制器活动，则根据等式(3)的过程适用。如果仅误差限制器活动或者仅参考限制器活动或者仅误差限制器和参考限制器活动，并且所有相应的其他限制器都不活动，则根据等式(4)的过程适用。如果至少输出限制器活动，则根据等式(4)的过程适用。
图13示出了在控制器(未示出)中实现的信号流结构，其具有全部或部分大小k×m的频率相依性泄漏因子矩阵，所述频率相依性泄漏因子矩阵取决于活动的k个参考限制器通道和/或m个输出限制器通道或至少一个误差限制器通道，在频域中应用的w-滤波器矩阵更新内并且与例如有限脉冲响应(fir)滤波器相关联。接收w个fir滤波器抽头的完全或部分非更新的(k×m)矩阵1301(取决于活动的k个参考e限制器通道和/或m个输出限制器通道或至少一个误差限制器通道)，并且通过fft操作1302将其从时域转换至频域，以提供频域中的完全或部分非更新的(k×m)矩阵1303(取决于活动的k个参考e限制器通道和/或m个输出限制器通道或至少一个误差限制器通道)。在乘法运算1304中，将频域中的该完全或部分非更新的(k×m)矩阵1303(取决于活动的k个参考e限制器通道和/或m个输出限制器通道或至少一个误差限制器通道)与对应的泄漏因子或泄漏矩阵1305(取决于活动的k个参考e限制器通道和/或m个输出限制器通道或至少一个误差限制器通道)相乘。在减法运算1307中从该乘法运算1304的结果减去频域中的更新项1306的矩阵。该减法运算1307的结果表示在频域中w个fir滤波器抽头的完全或部分更新的(k×m)矩阵1308。通过ifft操作1309将w个fir滤波器抽头的该完全或部分更新的(k×m)矩阵1308从频域转换至时域，以输出时域中的w个fir滤波器抽头的更新的(k×m)矩阵1310。
在图13中所示的流程图中，n代表时域中的第n个样本，k代表频域中的第k个仓，k是参考信号的数目，e是误差通道的数目，并且m是扬声器的数目。此外，wk,m[n](其中k＝1..k且m＝1..m)代表时域中w个fir滤波器抽头的非更新(k×m)矩阵1301，wk,m[k,n](其中k＝1..k且m＝1..m)代表频域中w个fir滤波器抽头的非更新(k×m)矩阵203，wk,m[n+1](其中k＝1..k且m＝1..m)代表时域中w个fir滤波器抽头的已更新(k×m)矩阵1310，并且w,k,m[k,n+1](其中k＝1..k且m＝1..m)代表频域中w个fir滤波器抽头的已更新(k×m)矩阵1308。
泄漏因子1305(其可采用第一变量值lk,m[k]、常量值1或受限变量值out.-lim.lk,m[k]中的一个，这取决于特定情况)可被认为是w-滤波器的“遗忘”因子，利用该因子，当前适应的w-滤波器系数值将被“忘记”，即，被缓慢地驱动至零。对于每个单独的w-滤波器矩阵元素，泄漏因子1305可以是频率可调谐的。如果泄漏将被用作单独的乘法因子，则可在频域中进行w-滤波器更新，以便避免原本需要的复杂卷积。然而，根据定义，泄漏因子的引入降低了系统性能，因为泄漏和更新项彼此抵触。因此，在下文中，泄漏仅可用作用于保护免于由于次路径的变化而导致的不稳定性的手段。尽管如此，如果m个输出限制器通道中的一个或多个活动，则out.-lim.lk,m[k]可完全或部分地替代“正常”lk,m[k]，以便“减弱”w-滤波器值用于确保组合的控制操作，以及完全或部分地暂停受影响的更新项scsk,m[k]。此外，引入了经由泄漏和更新项提供对w滤波器更新的控制的基本控制特征。表示频域中的频率相依性空间冻结更新项的更新项1306的矩阵可完全或部分地采用随后被修改的矩阵scsk,m[k]或常数值0，视情况而定。因此，更新过程甚至可完全或部分地被冻结机制禁用。
误差限制器单元1311、参考限制器单元1312和输出限制器单元1313各自根据它们的活动性而被监测。做出误差限制器单元1311是否活动的决策1314。如果误差限制器单元1311未活动，即决策1314是否定的(否)，则做出参考限制器单元1312是否活动的决策1315。如果输出限制器单元1312未活动，即决策1315是否定的，则做出输出限制器单元1313是否活动的决策1316。如果输出限制器单元1313未活动，即决策1316是否定的，则将泄漏矩阵1305设定为第一泄漏矩阵1319，例如，可变矩阵lk,m[k]。此外，如果或连词1317检测到决策1314和1315中的至少一个是否是肯定的(是)，即，误差限制器单元1311和参考限制器单元1312中的至少一者是否活动，则做出决策1316是肯定还是否定的决策1318。如果它是否定的，即输出限制器单元1313未活动，则将泄漏矩阵1305设定为第二泄漏矩阵1320，例如具有常量值“1”的单位矩阵。如果它是肯定的，即输出限制器单元1313活动，则将泄漏矩阵1305设定为第三泄漏矩阵1321，例如，受限可变泄漏矩阵out.-lim.lk,m[k]。
可进一步评价决策1314、1315和1316的结果以生成更新项1306的矩阵。如果做出决策1316且结果是否定的，则将更新项1306的矩阵设定为第一矩阵1322，例如，矩阵scsk,m[k]，该第一矩阵通过(例如，乘以)第二矩阵(例如，矩阵muk,m[k])和第一向量1324来修改。第一向量1324可以是第二向量1326(例如，xk[k])在与其共轭1327相乘之后的倒数函数1325。如果或连词1328检测到决策1314、1315和1316中的至少一个具有肯定结果，则将更新项1306的矩阵设定为第三矩阵1329，例如，具有常量值“0”的单位矩阵。
包括元件1311-1329的信号流结构实现了图12中所示的表中概述的并且通过等式(3)-(5)描述的不同操作模式。图14至图16示出了图13中所示的信号流结构，其根据从图14可以看出的等式(3)、从图15可以看出的等式(4)以及从图16可以看出的等式(5)进行了简化。在图14中所示的对应于等式(3)的信号流结构中，将泄漏矩阵1305设定为泄漏矩阵1305设定为第一泄漏矩阵1319，例如，可变矩阵lk,m[k]，并且将更新项1306的矩阵设定为第一矩阵1322，例如，矩阵scsk,m[k]，该第一矩阵通过(例如，乘以)第二矩阵(例如，矩阵muk,m[k])和第一向量1324(其为第二向量1326(例如，xk[k])在与其共轭1327相乘之后的倒数函数1325)来修改。在图15中所示的对应于等式(4)的信号流结构中，将泄漏矩阵1305设定为第二泄漏矩阵1320，例如，具有常量值“1”的单位矩阵，并且将更新项1306的矩阵设定为第三矩阵1329，例如，具有常量值“0”的单位矩阵。在图16中所示的对应于等式(5)的信号流结构中，将泄漏矩阵1305设定为第三泄漏矩阵1321，例如，受限可变泄漏矩阵out.-lim.lk,m[k]，并且将更新项1306的矩阵设定为第三矩阵1329，例如，具有常量值“0”的单位矩阵。
在图11中所示的下文参考图17所述的实现方式的示例性修改中，代替采用两个阈值来决策是仅应用信号限制，还是另外修改更新机制，每个限制器具有单个阈值，并且决策是仅限制还是仅修改更新机制还是两者都是可调整或可调谐的。如果待限制的信号超过阈值thrl，则选择多种配置中的一种。例如，可选择config-a、config-b和config-c三种配置。在配置config-a中，通过施加放大αlim_电流来限制(输出)信号，并且更新机制不受影响，即，应用根据等式(3)的操作模式。在配置config-b中，不发生对输出信号的限制，仅施加潜在放大αlim_电流，即，将在发生限制时施加的放大。此外，依据αlim_电流是否小于αlim_默认的比较结果以及哪个限制器是否活动，应用根据等式(4)或(5)的更新机制。在配置config-c中，通过施加放大αlim_电流来限制(输出)信号。此外，依据αlim_电流是否小于αlim_默认的比较结果以及哪个限制器是否活动，应用根据等式(4)或(5)的更新机制。
参考图18，示例性anc方法包括：产生表示目标空间中存在的声音的误差信号(过程1801)，产生对应于目标空间中存在的不期望的声音的参考信号(过程1802)，以及基于参考信号和误差信号来产生表示目标空间中存在的不期望的声音的抵消输出信号(1803)。所述方法还包括根据有源噪声控制器更新机制并且基于抵消输出信号来产生与目标空间中存在的不期望的声音相消干涉的声音(过程1804)；以及进行以下项中的至少一者：如果满足第一条件，则限制至少一个受检查信号的振幅或功率，所述至少一个受检查信号是参考信号、误差信号和抵消输出信号中的至少一个，以及如果满足第二条件，则完全或部分地暂停有源噪声控制器更新机制(过程1805)。
在图19中所示的表中汇编了部分更新的各种示例性实现方式。仅在由表的行或列所表示的情况下才进行部分更新，在表的行或列中，参考和/或输出限制器活动。由于矩阵的大小为k×m，因此部分更新可能仅影响k个参考通道和/或m个输出通道。图19中所示的具有示例性实现方式的表涉及一个输出通道(列)和四个参考通道(行)。两列是指其中相应的限制器未活动且一个活动的情况，并且四行是指其中第三参考通道活动并其他不活动的四个通道。因此，第四列和第四行中所示的情况受到部分更新的影响。然而，如果误差限制器活动，则这不会影响整个或部分矩阵，因为误差信号不能被分配给特定的w滤波器矩阵元素。例如，当确定矩阵scsk,m[k]时，所有误差信号被相加，使得有源误差限制器影响整个矩阵scsk,m[k]，并且因此影响整个w滤波器矩阵。
本公开的实施方案通常多个电路、电气装置和/或至少一个控制器。对电路、至少一个控制器和其他电气装置以及它们各自提供的功能的所有引用并不旨在限于仅涵盖本文中图示和描述的内容。虽然可将特定的标签分配给所公开的各种电路、控制器和其他电气装置，但是此类标签并不旨在限制各种电路、控制器和其他电气装置的操作范围。此类电路、控制器和其他电气装置可基于期望的电气实现的特定类型以任何方式彼此组合和/或分离。
应认识到，本文公开的任何计算机、处理器和控制器可包括彼此协作以执行本文公开的操作的任何数目的微处理器、集成电路、存储器装置(例如，flash、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)或其他合适的其变体)和软件。另外，所公开的任何控制器利用任一个或多个微处理器来执行体现于非暂时性计算机可读介质中的计算机程序，其中所述非暂时性计算机可读介质被编程为执行任何数目所公开的功能。此外，本文提供的任何控制器包括壳体和定位于所述壳体内的各种数目的微处理器、集成电路和存储器装置(例如，flash、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom))。所公开的计算机、处理器和控制器还包括基于硬件的输入和输出，以便分别从如本文讨论的其他基于硬件的装置接收数据和向所述装置传输数据。
已出于说明和描述的目的而呈现了对实施方案的描述。可鉴于以上描述来执行对实施方案的合适的修改和改变，或者可通过实践方法来获取所述合适的修改和改变。例如，除非另外指出，否则可通过合适的装置和/或装置的组合来执行所描述的方法中的一者或多者。还可按照除了在本申请中描述的次序之外的各种次序、并行地和/或同时地执行所描述的方法和相关联的动作。所描述的系统在本质上是示例性的，并且可包括附加的元件和/或省略元件。
如本申请中所使用，通过单数形式并且继以词语“一个(a或an)”叙述的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非规定此类排除。此外，对本公开的“一个实施方案”或“一个示例”的提及并不旨在被解释为排除也并入有所叙述的特征的附加实施方案的存在。术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且无意对它们的对象强加数值要求或特定位置次序。
虽然已描述了本发明的各种实施方案，但是本领域的普通技术人员将明白，许多实施方案和实现方式在本发明的范围内是可能的。具体地，技术人员将认识到来自不同实施方案的各种特征的可互换性。尽管已在某些实施方案和示例的背景下公开了这些技术和系统，但将理解，可使这些技术和系统超出具体公开的实施方案扩展到其他实施方案和/或用途以及其明显修改。
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