主动噪声控制（ANC）已成为一种广泛使用的降噪技术。基本原理是通过产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而达到降噪的效果。ANC系统通常包括以下几个部分：参考麦克风、处理芯片、扬声器和误差麦克风。参考麦克风用于捕捉环境中的噪声信号；处理芯片则分析这些噪声曲线，并生成相应的反向声波；扬声器产生这些反向声波；误差麦克风则用于检测实际产生的反向声波与噪声之间的差异，以便进一步调整。
提高参考信号质量对于ANC系统中自适应算法的有效性至关重要。已经提出了多种方法来提高参考信号的质量，如使用多个参考麦克风的多参考方法来提供全面的声学信息或麦克风阵列的噪声分离技术，为控制滤波器提供分离的参考信号。
ANC主动降噪
无线技术的创新为提高信号质量提供了另一种方法，将无线传输与ANC集成，利用无线传输速度超过声音，为ANC控制器提供高级信号接收和处理时间。策略包括将无线发射器放置在房间门口以捕获传入的参考信号，以及将发射器放置在噪声源附近。或者，无线技术已被用于传输错误信号和由自适应滤波器处理的控制信号。本文提供在无线ANC技术中使用的自适应算法的综合概述。
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1、与无线技术配合使用的各类 ANC 算法
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1.1 Filtered-X 最小均方算法
FxLMS 算法的核心思想是通过自适应调整滤波器的系数，以最小化输出信号与期望信号之间的均方误差（MSE）。其基本结构包括一个前馈系统、一个反馈系统和一个滤波器。前馈系统产生原始噪声信号，反馈系统产生估计的次级路径信号，而滤波器则用于调整这两个信号之间的关系。尤其是在窄带噪声抑制和主动脉冲噪声控制方面表现出色。
1.2 无线前瞻感知 ANC（WLANC）
无线前瞻感知ANC（WLANC）技术的工作原理主要基于其空口通信原理，特别是CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）机制。这种机制允许设备在发送数据之前监听媒体状态，以避免数据传输冲突。在 WLANC 的实现中，无线麦克风放置在房间门口接收参考信号，并比声音通过空气传播更快地将其传输到控制滤波器。为了利用参考信号的未来样本，应用无线前瞻感知 ANC（WLANC）模型来更新控制滤波器： w_k(n + 1) = w_k(n) + \mu x'(n + k)e(n)。
无线网络化自适应 ANC 与数字孪生 FXLMS 算法（WANC-DT）
在WANC-DT中，FXLMS算法被集成到数字孪生模型中，以实现更精确的噪声控制。通过使用差分麦克风阵列提供误差信号的反馈，可以进一步提高系统的性能。
1.3 基于相干性选择技术的无线 ANC (WANC-CBS)
在WANC-CBS技术中，相干性选择是一个关键环节。相干性是指两个或多个信号在时间或频率上的相关性。使用相干性选择技术，根据参考信号与噪声之间的相干性，选择对噪声贡献大的参考信号，丢弃相干性低的参考信号，以避免不必要的计算。相干性选择通过计算参考信号与估计噪声之间的相干性，根据设定的阈值选择高相干性的参考信号。
1.4 基于相干性权重确定技术的无线 ANC (WANC-CWD)
为了最大限度地发挥无线参考信号的潜力，提出了一种基于相干性权重确定 (CWD) 技术。使用相干性权重确定技术，根据参考信号与噪声之间的相干性为各个参考信号赋予不同权重，而非简单选择或丢弃参考信号；相干性权重由参考信号与噪声之间的相干性计算得出，权重值与相干性成正比，以最大化利用无线参考信号。通过对相干性高的参考信号赋予更大的权重，提高噪声抑制性能。
1.5 带错误分离模块的无线混合 ANC (WHANC-ESM)
无线麦克风只能衰减已经识别的噪声，它无法应对环境中意外发生的噪声。为了克服这个限制并提高降噪性能，采用了一种结合无线和传统麦克风的混合方法。
- 使用错误分离模块(ESM)将误差信号分离，为无线参考信号和传统参考信号分别生成独立的误差信号。
- 使用无线参考信号生成前馈控制信号，传统参考信号生成反馈控制信号。
- 前馈控制信号处理可识别噪声，反馈控制信号处理突发无关噪声。
- ESM提高了控制滤波器的收敛速度。
- 需要额外增加传统麦克风和ESM，增加了系统的计算复杂度。
1.6 带固定-自适应控制选择技术的无线混合 ANC (WHANC-FAS)
带固定-自适应控制选择技术的无线混合ANC(WHANC-FAS)是一种结合了前馈和反馈结构的无线混合ANC系统。它通过前馈控制滤波器处理无线参考信号，而反馈控制滤波器则用于衰减无关噪声。
2、无线ANC的应用
无线 ANC 中的时域和频域前瞻感知算法提供了先进的参考样本以增强收敛速度。数字孪生 FXLMS 算法利用本地和云端控制器来最小化本地的计算复杂性。然而，这两种方法都使用了混合参考信号，这降低了降噪性能。对于可以提前识别的噪声源，应用了基于相干性选择和基于相干性权重确定的无线 ANC，它们具有高参考信号干扰比。此外，为了应对环境中的意外噪声，错误分离模块和固定-自适应控制选择被整合到无线混合 ANC 中，增加了计算复杂性。这些进步扩大了无线 ANC 在设备如耳塞、耳机、头枕和窗户中的应用。随着物联网网络和无线技术的不断发展，预计无线 ANC 会有进一步的改进和更广泛的应用。
- 无线ANC耳机：利用无线接收器捕获参考信号、控制信号和误差信号。无线发射器靠近噪声源以提供更准确的参考信号，从而提升降噪性能。
- 无线ANC头枕：在车内，将无线麦克风放置在车内地板上，用于捕获参考信号并传输到头枕内的控制滤波器，从而提高噪声控制效果。
- 无线ANC窗户：无线 ANC 的概念已适应用于住宅窗户，实现整个窗户的全面噪声控制。位于窗户附近的 ANC 控制器生成控制信号以衰减噪声。无线麦克风可以放置在任何地方，捕获潜在噪声并将参考信号传输给多个 ANC 控制器，从而在整个建筑物中实现噪声减少。此外，使用无线麦克风允许 ANC 窗户无论窗户是开着还是关着都能减少噪声，因为无线信号可以穿透玻璃和墙壁。
- 无线ANC婴儿培养箱：利用无线技术获取更准确的参考信号，提高培养箱内的噪声控制效果。