噪声消除的系统和方法_3

文档序号:9693326阅读:来源:国知局
DSP 128可W是由本受让人制造的副lare?处理器。然而,可W使用任何合适的 处理器,它包括固定功能过滤器或能够处理数字化声信号的DSP。在本申请中,运是噪声消 除,DSP 128将插入表示经选择W在由麦克风106捕获的声信号的特定频带内减少或消除噪 声的相移的延迟。为此,DSP 128包括经由传输层相移和转移经处理的数字信号到数模转换 器130。再一次如上所述,传输层还可W存在于DSP 128和数模转换器130之间,它包括两个 或多个时钟缓冲器(诸如,时钟定时缓冲器132),运可W同步从DSP 128到DAC 130传输数字 样本。DAC 130将数字样本转换成通过消除扬声器112广播的模拟信号,W在声环境内提供 噪声消除信号。该DAC 130可W是任何合适的DAC,诸如由受让人ADAU1966制造和销售的。
[0039] 图1C示出DSP 128的一个示例的框图。如上所述,DSP 128可W是由受让人制造的 Share⑩处理器,和该处理器是能执行数学运算的可编程装置,可用于过滤输入数字信号, W及执行其他逻辑运算,诸如控制ADC 124、DAC 130或时钟缓冲器132的操作。DSP 128还可 W接收来自ADC124和DAC 130的信号,诸如指示DSPW中断当前操作和处理另一个程序W参 加到中断条件的中断信号。在图1C描绘的实施例中,DSP 128包括有限脉冲响应(FIR)滤波 器140和定序器142。两者可W是存储在DSP 128和能指导DSP 128的操作的指令。FIR滤波器 140可W是能够处理输入比特流或由传输层从ADC 124向DSP 128的比特流。FIR滤波器可W 处理输入的噪声信号,W产生噪声消除信号,W通过车辆的客舱内的一个或多个过滤器扬 声器112播放。在某些实施例中,FIR滤波器可W是生成信号的过滤器矩阵,W解决该车辆的 客舱内的环境的复杂性。图2部分地示出了该环境的复杂性。如图2所示,机舱内的四个麦克 风106可W检测到机舱内的噪声。该四个扬声器108可W产生噪声消除信号,W减少或消除 机舱内的噪声。在一些实施例中,FIR滤波器140使用来自每个麦克风106检测到的噪声(和 任选来自车轮井传感器和发动机传感器110),W产生用于每个扬声器108的信号,W产生当 与其他Ξ个扬声器的信号组合时的总量取消由相应的麦克风听到的噪音。在一些实施例 中,FIR滤波器140将使用四(四个麦克风)乘W四个(四个扬声器)的FIR滤波器来产生共同 被优化W减少在在客舱的每个扬声器位置的噪音的噪声消除信号。
[0040] 在一些实施例中,FIR滤波器140建模从每个扬声器108到每个麦克风106的路径, W允许在产生噪声消除信号之前去除任何期望信号。在一些实施例中,依赖于其他条件,例 如(但不限于)车辆速度,FIR滤波器140可W进一步包含修改噪声消除信号的适应性组件。 在一些实施例中,FIR滤波器140可W修改每个扬声器108的信号,W补偿该扬声器特性W及 其中所述扬声器108正处于的环境。
[0041 ]序列发生器142可W是在DSP 124执行的一组指令,其配置由FIR滤波器140产生在 传输层上携带至DAC 130的数据时隙。定序器可W优选的顺序安排数据,条件是某些扬声器 的数据被排序成提前于其他扬声器的数据的比特流。
[0042] 图1C所示的系统解决影响ANC的影响的延迟的问题。延迟可产生于构成该ANC的组 件的操作。例如,图3描绘可在ADC的信号链中出现的延迟的示例,诸如图4A示出的ADC。具体 而言,如图3所示,模拟数据通过放大器或缓冲器W及通过抗混叠滤波器(AAF)的传送可导 致过滤器的群延迟302。由AAF引起的延迟是依赖于实现的,并且延迟的发生量将至少部分 取决于过滤器的设计。在运种情况下,该转换器(诸如,Σ-Δ转换器)可W增加延迟304,其 在某些情况下如此之小W不影响ADC的延迟。在数字输出从ADC传送之前,抽取器可W添加 两个采样延迟,其中一个样本延迟是等于或大致等于ANC的采样周期的一段时间。运些延迟 可来自运些部件的正常运行。
[0043] 图4A更详细示出ADC电路400的例子。具体地,图4A示出具有输入缓冲器/保持电路 402、AAF 404、转换器(ADC)408和抽选滤波器410的ADC电路。AAF 404的目的是频带限制过 采样转换器的输入,W避免抽取之后的折叠产品的问题。在一个实施例中,ADC 408是Σ-Δ 转换器。ADC 408的输出在过采样速率进行采样,运通常是所希望的采样速率的整数倍。在 一个示例中,所需的采样速率是化化。然而,采样率可根据应用而变化,并且可W根据噪声 信号的特性被取消而改变。抽取滤波器410下采样ADC 408的过采样输出到所需采样速率。 在某些实施方式中,ADC电路400保持ADC在过采样速率(较高的速率)运行并代替W运样的 速率产生连续的样品,ADC电路400将仅在所需要的样本率内的一段时间通电,诸如2KHZ速 率。抽取滤波器410可是Sinc-1过滤器,例如Ξ抽头的Sinc-1过滤器。相比于多达二十四个 样品的常规FIR,^抽头的Sinc-1滤波器将通常引入两种样品的抽取延迟。
[0044] 在一个示例ADC中,过采样ADC电路400将在6.144M化工作,运相当于64倍过采样 9化化采样速率的ADC。为了提高性能,在化化的目标采样速率,过采样率将被改变为512,它 提供了~83US的ADC延迟。ADC电路400的功能示于图4B。
[0045] 具体地,图4B示出了 ADC转换450,其中通过在所期望的采样周期452内的时间周期 458产生样本,ADC积极转换模拟噪声信号(未示出)。取决于实施例的ADC或多个ADC由转换 启动信号驱动。转换启动信号可W由信号处理器来产生,如在图1B中所示的信号处理器 102,或通过任何合适的组件。转换启动被定时,使得ADC只在样本期间的一部分开始在高采 样率获采样品。如图所示,对于该采样周期的剩余部分460,ADC将被关闭,W节省电力。在 ADC在~1 /6的时间打开,和在~5/6的时间关闭。只在采样周期452的5/6 Λ过去之后,转换 启动信号指引ADC开始采样。运降低了总体ANC系统的前端ADC功率。
[0046] 图5W图形描述在声噪声消除方法的一个采样周期处理和配置数据的方法的一个 实施例。具体地,图5描述输入流502、信号处理算法504和输出流506。输入流502是作为流传 输的一系列比特。如上参照图1Α至1C,比特流可W通过携带数据的传输层传输,作为从ADC 到执行信号处理功能504的DSP的比特。在图5所示的方法中,该输入流是时分多路复用 (TDM)的比特流。该位流包括八个数据时隙508Α至50細。八个数据时隙508Α至50細由信号帖 510定帖。八个帖510从位流中的其他位通过开始标记512取消标记,开始标记512取消标记 携带数据时隙508Α至50細的帖的开始,W及指示新帖携带相关于不同帖的八个数据时隙的 开始标记514。八个数据时隙508Α至50細发生在数据帖510内,W及数据帖510可具有等于声 噪声消除系统的采样周期的时间段,例如,采样周期可W是或本文所描述的ANC系统 任何其他适当的采样周期。
[0047] 在图5中所描绘的实施例中,输送层组织来自ADC的数字数据流502,并把数字数据 置于采样周期524的初始阶段520,W使前两个数据时隙508A和508B携带两个麦克风的数 据,麦克风1和麦克风2。数据可W是图1B中所描绘的ADC类型产生的数据,和它产生一些比 特数的数据有效载荷,例如,8位和64位之间。麦克风数据508A可W表示从麦克风1采取的噪 声的样品。同样,508B中的数据可W表示由麦克风2感测的噪声。一旦数据帖510和八个数据 时隙的样品被移入DSP,所述信号处理功能504可W开始。形象地,运在图5中通过连接数据 时隙508A和508B到信号处理功能504的线示意。信号处理功能504可W是参照图1C类型的 FIR滤波器。在任何情况下,信号处理功能504处理在数据时隙508A和508B中携带的采样数 据,W生成将被从扬声器递送的声抵消信号的一部分,诸如图1中所示的扬声器108。信号处 理功能504将处理后的数据传送到输出流506内的数据时隙506a-506h。在一个实施例中,信 号处理器是上述的Share厳处理器,W及Share敏处理器可具有400兆赫的工作时钟。运允 许DSP在采样周期524的结束之前产生数据时隙506G和数据时隙506H的
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