ứng dụng lọc thích nghi trong triệt nhiễu và triệt tiếng vọng

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD : ThS. Ngô Quốc Cường
ứng dụng lọc thích nghi
trong triệt nhiễu và triệt tiếng vọng
Nội dung
1. Đặt vấn đề.
2. Hướng giải quyết vấn đề.
3. Nội dung nghiên cứu.
4. Kết luận, hướng phát triển.
Đặt vấn đề

Làm sao để loại bỏ hoàn toàn tiếng vọng và nhiễu? Là
một câu hỏi, một bài toán lớn đặt ra cần thiết phải giải
quyết trong các hệ thống viễn thông, các ứng dụng
thực tế hiện nay.

Vấn đề kiểm soát nhiễu, triệt tiếng vọng, giảm ảnh
hưởng của nhiễu, cung cấp một môi trường truyền
tốt, là vấn đề trọng tâm của nhiều nghiên cứu trong
những thập niên qua.
Hướng giải quyết

Trong nhiều năm qua các thuật toán thích nghi đã
được đầu tư nghiên cứu, phát triển để làm sao loại bỏ
nhiễu hiệu quả nhất.

Chính vì để chứng minh khả năng hoạt động hiệu
quả của các bộ lọc thích nghi sử dụng thuật toán
LMS, RLS và có thể áp dụng bộ lọc này trong thực tế
cuộc sống, nhóm thực hiện đã chọn nghiên cứu đề tài
: “ Ứng dụng lọc thích nghi trong triệt nhiễu và

triệt tiếng vọng.”
Nội dung nghiên cứu
a. Tìm hiểu thuật toán thích nghi.
b. Ứng dụng lọc thích nghi trong triệt nhiễu và
triệt tiếng vọng.
c. Thực hiện triệt nhiễu, triệt tiếng vọng trên
KIT DSP TMS320C6713
Thuật toán thích nghi
MSE: Mean-Squared Error
(n) d(n) y(n)e
= −
2 2 2
(n) [e (n)] [d (n) 2 y(n)d(n) y (n)]E E
ξ
= = − +
Thuật toán thích nghi

LMS: Least-Mean-Squared
1
0
( ) w( ). ( ) w ( ). ( )
N
T
i
y n n x n i n x n
−
=
= − =
∑
(n) d(n) y(n)e

= −
w( 1) w( ) 2 . ( ). ( )n n e n x n
µ
+ = +
Thuật toán thích nghi
Thuật toán thích nghi

RLS:Recursive Least-Squares
K(n): vector độ lợi
P(n): ma trận tương quan nghịch đảo
λ: forgetting factor
1
1
. ( 1). ( )
( )
1 . ( ). ( 1). ( )
H
P n u n
k n
u n P n u n
λ
λ
−
−
−
=
+ −
( ) w( 1). ( )y n n u n
= −
( ) ( ) ( )e n d n y n

= −
w( ) w( 1) ( ). ( )
H
n n k n e n
= − +
1 1
( ) . ( 1) . ( ). ( ). ( 1)
H
P n P n k n u n P n
λ λ
− −
= − − −
Thuật toán thích nghi
Thuật toán thích nghi
Thuật toán Số phép
nhân
Số phép
cộng trừ
Số phép
chia
LMS 2L+2 2L 0
RLS 3L2 +4L 2L2 +2L 1
Bảng so sánh các phép toán thực hiện của thuật toán
LMS va RLS
Ứng dụng lọc thích nghi

Triệt nhiễu thích nghi (ANC)

Triệt tiếng vọng (AEC)
Active Noise Canceller


ANC: Active Noise Canceller
1
1 2
(n) d(n) y(n)
s(n) n (n) y(n)
(n) n (n) (n)n (n)
T
e
s w
= −
= + −
= + −
Active Noise Canceller

Triệt nhiễu thích nghi dùng thuật toán LMS
9900 9920 9940 9960 9980 10000
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Iterations
Bien do
Triet nhieu tich cuc su dung thuat toan LMS

Tin hieu ngo vao s(n)
Tin hieu + nhieu d(n)
Tin hieu ngo ra e(n)
Active Noise Canceller

Triệt nhiễu thích nghi dùng thuật toán RLS
9900 9920 9940 9960 9980 10000
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Iterations
Bien do
Triet nhieu tich cuc su dung thuat toan RLS


Tin hieu ngo vao s(n)
Tin hieu + nhieu d(n)
Tin hieu ngo ra e(n)
Active Noise Canceller

So sánh thông số MSE

LMS:

RLS:
2
[s(n) e(n)]
−
∑
2
[s(n) e(n)]
λ
−
∑
Active Noise Canceller

So sánh thông số MSE

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
x 10
4
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5

dB
Iterations
Mean-Squared Error


LMS
RLS
Acoustic Echo Canceller

AEC: Acoustic Echo Canceller
(n) (n) * (n R)y x x
α
= + −
Acoustic Echo Canceller
(n) d(n) y(n) d(n) (n)u(n)
T
e w
= − = −
Acoustic Echo Canceller
0 200 400 600 800 1000
-15
-10
-5
0
5
10
15
Iterations
Signal Value
Triet tieng vong su dung thuat toan LMS

Desired
Output
Error
Acoustic Echo Canceller
0 100 200 300 400 500
-15
-10
-5
0
5
10
15
Iterations
Signal Value
Triet tieng vong su dung thuat toan RLS


Desired
Output
Error
Acoustic Echo Canceller

Để đánh giá hiệu quả của hệ thống triệt tiếng vọng ta
sử dụng thông số ERLE (Echo Return Loss
Enhancement).
Pd(n): Công suất tín hiệu gửi đi.
Pe(n): Công suất tín hiệu sai số còn lai.
2

10 10
2
(n) [d (n)]
10log ( ) 10log ( )
(n) [e (n)]
d
e
P E
ERLE
P E
= =
Acoustic Echo Canceller
0 50 100 150 200 250 300 350 400
-40
-20
0
20
40
60
80
echo return loss enhancement
Signal value - dB
Iterations


lms
rls
Thuật toán
Average ERLE (dB)
LMS

31,15
RLS
37,31
Thực thi trên kit TMS320C6713
Thực thi trên kit TMS320C6713

Hệ thống triệt nhiễu thích nghi dùng thuật toán LMS

Hệ thống triệt nhiễu thích nghi dùng thuật toán RLS

Hệ thống triệt tiếng vọng dùng thuật toán LMS

Hệ thống triệt tiếng vọng dùng thuật toán RLS