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문제 정의
- 이러한 기술은 2차 경로의 정확도를 높여 알고리즘의 성능을 향상시킬 수 있지만 시스템의 안정성을 보장 할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 피드백 능동소음 제어 알고리즘의 시스템 안정성 문제를 해결하기 위해 잔여 음악 제거 필터를 이용하여 실제와 추정된 2차 경로간의 차이를 지속적으로 모니터링 함으로써 2차 경로의 시간에 따른 변화에 강인한 온라인 추정 알고리즘을 제안한다.
- 2차 경로 추정의 오차 S∆(z)는 능동 제어 시스템을 불안정하게 만들뿐 아니라 음악 신호의 왜곡을 발생시키는 주된 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 잔여 음악 제거기를 이용하여 실제 2차 경로와 추정된 2차 경로 사이의 차이를 지속적으로 관찰하여 2차 경로의 변화에 강인하게 대처하는 알고리즘을 제안한다.
- 실제 헤드폰 사용 환경에서는 시스템의 안정성을 보장하기 위해 변화 하는 2차 경로를 빠르게 추정할 필요가 있다. 따라서본 논문에서는 가변 수렴 상수 기술을 사용하여 잔여 음악 제거기의 수렴 성능을 향상시키고자 한다. 최적 수렴 상수는 잔여 음악 제거기의 사후에러(a posteriori error)의 파워와 잔여 소음 신호의 파워가 같아지도록 결정 되는 것이다.
- (z)A(z)이며 2차 경로 추정 오차에 의해 발생한 값으로 추정된 참조 신호 내의 잔여 음악 신호를 나타낸다. 본 논문에서는 적응 필터를 이용하여 참조 신호의 왜곡을 발생시키는 잔여 음악 신호를 제거해 소음 제어의 성능을 향상시킨다. 또한, 잔여 음악 제거의 계수 벡터는 2차 경로의 바이어스를 추정하므로 기존에 추정된 2차 경로와 결합하여 정확도를 높일 수 있다.
- 본 논문은 피드백 능동 소음 제거 기술을 위한 잔여 음악 제거기 기반의 온라인 2차 경로 추정 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 적응 필터를 이용하여 참조 신호의 왜곡을 발생시키는 잔여 음악 신호를 제거해 소음 제어 성능을 향상시켰다.
- 앞 절에서 잔여 음악 제거기를 이용한 2차 경로 추정 알고리즘에 대해 소개하였다. 실제 헤드폰 사용 환경에서는 시스템의 안정성을 보장하기 위해 변화 하는 2차 경로를 빠르게 추정할 필요가 있다.
- 제안된 알고리즘은 적응 필터를 이용하여 참조 신호의 왜곡을 발생시키는 잔여 음악 신호를 제거해 소음 제어 성능을 향상시켰다. 제안된 기술은 변화하는 2차 경로에도 강건한 성능을 가지며 가변 수렴 상수를 기반으로 한 잔여 음악 제거기를 통해 빠르게 변화하는 2차 경로를 효과적으로 추정하고자 하였다. 실험을 통해 제안 알고리즘이 기존 기술에 비해 2차 경로가 변화하는 환경에서도 안정적으로 외부 소음을 제어하여 일관성 있는 음악 품질을 제공 할 수 있음을 확인하였다.
가설 설정
- 이때 소음 신호 p(n)은 P = 4과 기본 주파수 150 Hz로 하였으며 위상은 랜덤하게 발생하고, 배경 잡음 5 dB SNR을 갖도록 생성하였다. 20차의 AR 프로세서를 이용하여 모델링된 신호를 음악 신호로 가정하였다. 이때 제어 필터와 2차 경로 추정 필터의 차수는 각각 128로 하였으며, μW, μS 그리고 μR,max는 각각 0.
- 실험을 위해 헤드폰 외부와 내부의 전달 함수인주 음향 경로와 2차 경로를 오프라인으로 각각 측정 하였다. 이때, 음악 청취 환경을 가정하여 샘플링 주파수는 48 kHz로 하였으며, 다음과 같은 전달 함수를 보인다.
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