Design and implementation of an active noise cancellation system

Abstract

Bu tezde, araç sürücüsüne ulaşan motor gürültüsünü yok etmek için bir aktif gürültü bastırma sistemi önerilmektedir. En küçük ortalama kare (LMS) algoritması, basitliği ve gürbüz yapısı nedeniyle bu sistemde uyarlanır süzgeç olarak tercih edilmiştir. Ortalama kare hatasını (MSE) ve yaklaşım hızını etkileyen adım sayısı ve süzgeç boyutu, yaklaşım hızını artırmak ve kalıcı durum hatasını azaltmak amacıyla incelenmiştir. Literatür araştırmasından sonra, değişken adım sayısı ve değişken süzgeç boyutu algoritmaları gerçek zamanlı uygulamalar için en iyi gerçekleştirimler olarak seçilmişlerdir. Bu algoritmalar bilgisayar simülasyonları ile gerçekleştirilmiş ve sonuçları klasik LMS ile karşılaştırılmıştır. LMS algoritmasının çeşitlerinden olan normalize LMS (NLMS) ve sign-sign yapıları da sistemin hızını artırmak ve işlem karmaşıklığını azaltmak için kullanılmıştır. Algoritmaların sayısal işaret işlemci uygulamaları için uygunluğunu doğrulamak amacıyla farklı motor sesleri ve sinüs sinyalleri ile çok sayıda test yapılmıştır. Bu çalışmada değişken adım sayısı ve değişken filtre boyutlu algoritmalarının klasik LMS algoritmasına göre daha iyi performansa sahip olduğu ve diğer karmaşık algoritmalara göre de daha hızlı çalıştığı görülmüştür.

This thesis presents an active noise cancellation system to annihilate motor noise of a car belonging to driver. Least Mean Square (LMS) is used as an adaptive filter in this system due to its simplicity and robust characteristics. Step size and filter length, which affect mean-square error (MSE) and convergence rate, are investigated to increase speed of convergence and decrease steady state error. After the literature search, a variable step size algorithm and a variable tap length algorithm are selected as the best implementations for real time applications. These algorithms are realized with computer simulations and the corresponding results are compared with classical LMS algorithm. As being different types of LMS, normalized LMS (NLMS) and sign-sign structure are also used to increase speed of the system and decrease the computational complexity. Several tests are done with different motor sounds and sinusoidal signals to verify the availability of the algorithms for DSP implementations. In this study, it is shown that variable step size and variable tap length algorithms have better performance than classical LMS and process time is shorter than other complex algorithms.