Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters,

gerne informieren wir Sie über die nächsten Termine unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums.

Mittwoch, 9. November 2022
Vortragender: Nils Lattasch
Zeit: 14:00 Uhr
Ort: hybrid - Hörsaal 4G und  https://rwth.zoom.us/j/97904157921?pwd=SWpsbDl0MWhrWjY1ZkZaeFRoYmErZz09

                    Meeting-ID: 979 0415 7921
                    Passwort: 481650

Bachelor-Vortrag: Koordinatentranformation für die Adaptive Aktive Störgeräuschunterdrückung in Kopfhörern

Bei der aktiven Störgeräuschkompensation wird versucht, ein Störsignal mit einem destruktiv interferierenden Signal auszulöschen. Dazu wird in dieser Arbeit die feedforward Topologie verwendet. Für diese kann gezeigt werden, dass das optimale Filter ein IIR Filter impliziert. Da die Störgeräusche in der Praxis facettenreich sind, ist es ebenfalls sinnvoll adaptive Lösungen zu verwenden. In etablierten adaptiven Verfahren wie dem FxLMS Algorithmus kann versucht werden, ein FIR Filter mit möglichst vielen Filterkoeffizienten zu erstellen, um eine lange Impulsantwort zu generieren. Gleichzeitig ergibt sich jedoch ein Problem in der Adaption, da Systeme in vielen Variablen, in diesem Fall viele Filterkoeffizienten, langsam adaptiert werden können. Eine mögliche Lösung des Problems stellt eine Koordinatentransformation dar, bei der zeitinvariante IIR Filter, Teil eines adaptiven Gesamtsystems sind. Somit kann die Anzahl der Filterkoeffizienten reduziert werden und zusätzlich besitzt das sich ergebende Filter eine unendliche Impulsantwort.

Ziel dieser Arbeit ist es eine Koordinatentransformation für die adaptive aktive Störgeräuschkompensation zu realisieren. Die Koordinatentransformation stellt durch eine frei wählbare Polstelle einen neuen Freiheitsgrad im Design eines ANC-Systems dar. In dieser Arbeit wird die Performance und der Ressourcenverbrauch der Koordinatentransformation systematisch untersucht. Zur Implementierung wird das sogenannte Laguerre-Netzwerk verwendet. Daraus ergeben sich neue Adaptionsvorschriften für das adaptive System, welche in dieser Arbeit hergeleitet werden. Zudem wird untersucht, welche Polstellen in dem Anwendungsfall ANC vorteilhaft sind. Des Weiteren wird untersucht, wie eine Konvergenzgrenze bezüglich der maximalen Schrittweite abgeschätzt werden kann. Abschließende Experimente erfolgen auf Basis von Messdaten am Beispiel eines gängigen in-ear Kopfhörers. Es zeigt sich, dass die Performance sensitiv gegenüber der Wahl der Polstelle und Schrittweite ist, bei geeigneter Wahl jedoch die Anzahl der Filterkoeffizienten um ein vielfaches reduziert werden können.

und

Mittwoch, 9. November 2022
Vortragender: Christian Wolf
Zeit: 15:0 Uhr
Ort: hybrid - Hörsaal 4G und  https://rwth.zoom.us/j/97904157921?pwd=SWpsbDl0MWhrWjY1ZkZaeFRoYmErZz09

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Bachelor-Vortrag: Auslegung von Übersprechkompensationssystemen mittels Verfahren der robusten Regelung

Das Abspielen von Binauralsignalen über Lautsprecher ist, im Gegensatz zur Verwendung von Kopfhörern, durch akustisches Übersprechen nachteilig beeinflusst. Das Übersprechen kann jedoch durch geeignete Vorfilterung des Binauralsignals so modifiziert werden, das es effektiv unterdrückt wird. Dies ist das grundsätzliche Prinzip der Übersprechkompensation. Das Vorfilter wird dabei als Übersprechkompensationsfilter bezeichnet. Eine gängige Methode zur Auslegung eines Übersprechkompensationsfilters ist die Methode der kleinsten Quadrate im Zeitbereich.

Diese Arbeit stellt ein Vorgehen vor, mit dem Übersprechkompensationsfilter mithilfe von Verfahren aus der robusten Regelung, wie zum Beispiel der H2- oder H∞-Synthese, entworfen werden können. Zunächst wird gezeigt, wie sich die Übersprechkompensation als Problem der robusten Regelung modellieren lässt, sodass Lösungsverfahren wie die H2- oder H∞-Synthese auf das Problem angewendet werden können. Das allgemeine Problem wird um wählbare Gewichtungsfunktionen erweitert, sodass die Performance des Systems gezielt und frequenzselektiv beeinflusst werden kann. Zudem wird eine Regularisierung bezüglich der Amplitudengänge des Übersprechkompensationsfilters vorgesehen, mit der die Verstärkung des Übersprechkompensationsfilters auf ein in der Praxis sinnvolles Maß reduziert werden kann. Weiterhin wird untersucht, welchen Einfluss die Latenz des akustischen Systems auf die Performance hat und wie dies im Design berücksichtigt werden sollte. Im Anschluss daran wird der erarbeitete Ansatz mit der H2- und H∞-Synthese mit der Methode der kleinsten Quadrate im Zeitbereich verglichen. Durch eine theoretische Herleitung und eine Simulation wird gezeigt, dass die H2-Synthese und die Methode der kleinsten Quadrate im Zeitbereich direkt zusammenhängen. Insbesondere scheint sich die Methode der kleinsten Quadrate im Zeitbereich für große Längen des Übersprechkompensationsfilters den Ergebnissen mit der H2-Synthese anzunähern. Ein weiterer praxisrelevanter Aspekt, der in der Arbeit genauer beleuchtet wird, ist die Unsicherheit im akustischen System und deren Einfluss auf die Performance. Allgemein ist die Unsicherheit in praktischen Systemen verschiedenen Ursachen geschuldet. In dieser Arbeit wird die Unsicherheit durch die Variation von Kopfdrehung und der Geometrie verschiedener Zuhörer genauer untersucht. Es wird gezeigt, dass die Performance im Allgemeinen nicht robust gegenüber den untersuchten Variationen ist, jedoch bei tiefen Frequenzen weniger signifikant als bei hohen Frequenzen.

Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich.

Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter:
http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium

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Irina Esser
Institute of Communication Systems (IKS)
RWTH Aachen University
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