피드백 경로를 갖는 선형 시스템의 능동 소음제어를 위한 입력 잡음 전력 조절

Abstract

능동소음제어(active noise control: ANC)는 소음원 신호를 입력받아 동일 크기이나 반대 위상을 갖는 2차 음원 신호를 발생시켜 목표지점에서의 소음을 제거하는 방법이다. 특히, 단순한 구조와 적은 연산량을 갖는 Filtered-x Least Mean Square (FxLMS) 알고리즘을 이용한 능동소음제어(ANC) 방법이 사용되어 왔다. 그러나 참조 마이크(reference microphone)가 제어 스피커에 가까운 경우 2차 음원 신호가 참조 마이크로 유입되는 피드백 신호가 발생한다. 이러한 피드백 신호는 ANC 시스템의 성능 저하와 불안정의 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 피드백 경로를 추정하여 피드백 신호를 제거하는 ANC 방법이 최근 제안되었다. 피드백 경로 추정 방법에는 오프라인과 온라인 추정이 있다. 오프라인 추정 방법은 ANC 시스템이 동작하기 전에 백색잡음을 이용하여 피드백 경로를 추정하는 방법이다. 그러나, 피드백 경로가 변하는 시변 시스템에서는 피드백 경로의 정확한 추정이 불가능하다. 이를 보완하기 위해 백색잡음 신호와 선형 적응 필터 알고리즘을 이용한 온라인 피드백 경로 추정이 제안되었다. 이 방법은 피드백 경로가 추정된 후에도 백색잡음이 잔류오차(residual error)로 남는 단점이 있다. 이런 단점은 2차 경로 추정 알고리즘에도 존재하였으나 전력 조절 알고리즘이 제안되어 크게 개선될 수 있음을 여러 사례로부터 확인된다. 특히, 전력 조절 알고리즘은 기존의 온라인 2차 경로 추정 알고리즘에 전력비를 적용하여 주입되는 백색잡음의 분산을 가변하고, 2차 경로 추정 필터의 step-size를 가변하는 방법이다. 이를 통하여 오차 마이크의 잔류오차를 줄이고, 2차 경로 추정 필터의 수렴속도를 증가시켰다. 그러나 아직 전력 조절 알고리즘을 온라인 음향 피드백 경로 추정 방법에 적용한 사례는 없다.