Modified FXLMS(ADAU145x)

Этот модуль реализует алгоритм Modified Filtered-X LMS, который представляет собой адаптивный КИХ-фильтр (FIR), основанный на минимизации среднеквадратичного значения сигнала ошибки. Алгоритм применяется в задачах шумоподавления, где учитывается тот факт, что точка подавления находится не на выходном динамике противошума, а в месте расположения микрофона ошибки. Модуль предоставляет режим обучения (training mode), который позволяет обучать и оценивать вторичные пути (secondary paths) между выходными динамиками и микрофонами ошибки в виде коэффициентов КИХ-фильтра. Эти коэффициенты затем используются в режиме выполнения (run-time mode) модуля для учета этих путей и обеспечения эффективного шумоподавления на основе опорных входных сигналов.
Модуль можно найти в дереве инструментов по следующему пути:





На приведенном выше рисунке показана блок-схема системы MFxLMS, где:

• P(z) — система, которую необходимо смоделировать (источник шума)
• S(z) — вторичный путь в акустической области
• W'(z) — LMS фильтр
• S'(z) — смоделированный вторичный путь
• x(n) — опорный входной сигнал
• d(n) — сигнал шума в акустической области
• error — остаточный сигнал после деструктивной интерференции между шумом и противошумовым сигналом в акустической области
• y(n) — выходной сигнал после фильтрации опорного входа коэффициентами LMS
• yf(n) — выходной сигнал после фильтрации y(n) коэффициентами фильтра вторичного пути
• xf(n) — выходной сигнал после фильтрации x(n) коэффициентами фильтра вторичного пути
• y'(n) — результат фильтрации xf(n) коэффициентами LMS
• e(n) — полная ошибка обратной связи для LMS-системы, вычисляемая как e(n) = error + yf(n) - y'(n)

уравнение обновления коэффициентов задается как:
W(n)= W(n-1)+ step size *(e(n-1)* xf(n-1))

Опорный сигнал, сигнал ошибки и противошум могут быть расширены независимо. Функции «Отменить» (Undo) и «Повторить» (Redo) не поддерживаются для функции расширения этого модуля.

Модуль имеет два режима:

1. Режим обучения (Training mode) — в этом режиме выполняется оценка вторичного пути с использованием внутреннего генератора белого шума для каждого выбранного выхода.
2. Режим выполнения (Run-time mode) — в этом режиме адаптивный фильтр сходится, чтобы обеспечить выходной сигнал противошума, противоположный по фазе подавляемому сигналу шума.

Режимы можно выбрать, выбрав соответствующую вкладку режима в форме настроек MFXLMS.

Здесь,

• Зеленый — Имя алгоритма
• Красный — Номер экземпляра (изменяется для каждого экземпляра)
• Синий — Имя параметра
• Коричневый — Номер каскада

В этом разделе демонстрируется активное шумоподавление с использованием модуля фильтра MFXLMS. Модуль работает на более низкой частоте дискретизации 2000 Гц с помощью модуля понижающей дискретизации; выходной сигнал затем повышается до входной частоты дискретизации с помощью модуля повышающей дискретизации. Цепочка модулей понижающей и повышающей дискретизации построена в иерархических платах, как показано ниже. В сигнальную цепочку включены фильтры защиты от наложения спектров (Anti-aliasing filters).


На приведенной ниже схеме показан модуль в режиме обучения. Входы заглушены. Чтобы получить коэффициенты вторичного пути, откройте вкладку «Обучение» (Training) в форме, установите длину фильтра (tap length), размер шага (step size) и выбор выхода, затем загрузите модуль в режиме обучения. Для запуска обучения нажмите кнопку «Пуск» (Start). Обучение останавливается нажатием кнопки «Стоп» (Stop). Затем нажмите кнопку «Загрузить» (Upload) — коэффициенты будут отображены в окне. Их можно сохранить в текстовый файл.

На приведенной ниже схеме показан модуль в режиме выполнения. Устанавливаются длина фильтра (tap-length) и размер шага (Step size) LMS во время выполнения. Коэффициенты вторичного пути можно задать, используя файл, экспортированный в режиме обучения. Входной опорный сигнал аппроксимирует сигнал ошибки, который необходимо подавить. Выход микрофона ошибки подается на пин ошибки (этот вход ошибки является остаточным сигналом после деструктивной интерференции между шумом и противошумовым сигналом в акустической области). Пин противошума (Anti noise) подключается к динамику компенсации для подавления шума в акустической области. Схема компилируется и загружается. Пин среднеквадратичной ошибки контролируется для наблюдения за снижением уровней ошибки, что указывает на шумоподавление.
После сходимости коэффициенты LMS могут быть считаны и сохранены в текстовый файл нажатием кнопки «Текущие коэффициенты LMS» (current LMS coefficients). Эти коэффициенты могут быть загружены как начальные коэффициенты LMS с помощью кнопки «Начальные коэффициенты LMS» (initial LMS coefficients) для более быстрой сходимости.

1. ADAU145x