A novel cost effective parallel narrowband ANC system with local secondary path estimation

Environmental noise is ubiquitous and pervasive in our society. Long-term exposure to high-intensity acoustic noise has severe and far-reaching physical, physiological and psychological effects on human beings. For this reason, active noise control (ANC) techniques have been developed to remove low-frequency noise. We present in this thesis a novel narrowband ANC (NANC) system based on the identification of low-order local secondary-path estimates that reduces the computational cost associated to the reference-filtering operations of FxLMS-based NANC systems while retaining their performance characteristics. The proposed system offers more reactive secondary path online modelling thanks to the low-order of the employed secondary path estimates. We also provide a step size-correction law that acts as a normalisation term for the FxLMS algorithm. We compare the proposed system with the traditional NANC system and two cost-effective NANC systems in the literature. Computational analyses are provided and computer simulations are carried out to assess the performance of the proposed system. The proposed system reduces the number of required computations with respect to the traditional NANC system and its online-modelling subsystem is faster in adapting to changes in the secondary path with respect to global online-modelling subsystems.

Il rumore ambientale è un problema pervasivo nella società odierna. Esposizioni per lunghi periodi di tempo a rumori acustici di forte intensità hanno ripercussioni gravi di tipo fisico, fisiologico e psicologico sulle persone. Per far fronte a questi problemi, sono state sviluppate tecniche di controllo attivo del rumore (Active Noise Control - ANC), che rimuovono efficacemente i rumori a bassa frequenza. In questa tesi presentiamo un nuovo sistema di controllo attivo del rumore a banda stretta (Narrowband Active Noise Control - NANC) che è basato sull'identificazione di stime locali di basso ordine del cammino secondario. Il sistema proposto permette di ridurre il costo computazionale associato alle operazioni di filtraggio del segnale di riferimento nei sistemi NANC basati sull'algoritmo FxLMS, mantenendo allo stesso tempo prestazioni paragonabili in termini di cancellazione del rumore e velocità di convergenza. Inoltre, il sistema proposto offre robustezza ai cambiamenti nel cammino secondario, grazie al basso ordine delle stime locali utilizzate. Questo lavoro fornisce anche una legge empirica di correzione del guadagno dell'algoritmo adattivo, che è equivalente alla versione normalizzata dell'algoritmo FxLMS. Il sistema proposto viene confrontato con il sistema NANC tradizionale e con due varianti efficienti dal punto di vista computazionale che sono state studiate nella letteratura. Le analisi computazionali e le simulazioni effettuate mostrano che il sistema proposto riduce notevolmente il costo computazionale del sistema NANC tradizionale senza peggiorare le prestazioni in maniera significativa. Inoltre, le simulazioni mostrano che le stime locali si adattano ai cambiamenti nel cammino secondario più rapidamente rispetto alla stima globale utilizzata finora in letteratura.