Analysis of Acoustic Feedback Cancellation Systems based on Direct Closed-Loop Identification

Abstract

This work presents, using the least squares estimation theory, a theoretical and experimental analysis on the performance of the standard adaptive filtering algorithms when applied to acoustic feedback cancellation. Expressions for the bias and covariance matrix of the acoustic feedback path estimate provided by these algorithms are derived as a function of the signals statistics as well as derivatives of the cost function. It is demonstrated that, in general, the estimate is biased and presents a large covariance because the closed-loop nature of the system makes the cross-correlation between the loudspeaker and system input signals non-zero. Simulations are carried out to exemplify the results using speech signals, a long acoustic feedback path and the recursive least squares algorithm. The results illustrate that these algorithms converge very slowly to a solution that is not the true acoustic feedback path. The relationship between the performance of the adaptive filtering algorithms and the aforementioned cross-correlation is proven by varying the signalto-noise ratio and the delay introduced by the forward path.

Prediction Error Method (PEM)-Based Howling Cancellation in Hearing Aids: Can We Do Better?

“…As a consequence, the feedback-compensated signal s(n) ≡ e h (n) is a distorted estimate of the target signal x(n) [42]. As a result, the method in Fig.…”

Uma Análise do Método Cepstral de Cancelamento de Realimentação Acústica

“…Portanto, se uma componente frequencial não é atenuada e sua fase é deslocada por um múltiplo inteiro de π pela função de transferência de malha aberta do sistema de sonorização, essa componente frequencial nunca desaparecerá do sistema mesmo se o sinal de entrada u(n) não estiver mais presente. Se for amplificada, sua magnitude aumentará após cada loop no sistema, levando a um apito naquela frequência [2].…”

“…Em primeiro lugar, o sistema em malha fechada pode apresentar instabilidade, o que pode levar a oscilações que são acusticamente percebidas como apito. Este fenômeno também é conhecido como efeito Larsen [1], [2]. Como consequência, a amplificação alcançável Marcelo Carsten Amaral e Bruno Catarino Bispo, Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis-SC, Brasil, e-mail: marcelo.carsten@grad.ufsc.br, bruno.bispo@ufsc.br; Pedro Miguel Rodrigues, Escola Superior de Biotecnologia, Universidade Católica Portuguesa, Porto, Portugal, e-mail: pmrodrigues@ucp.pt.…”

“…A fim de controlar o efeito Larsen e aumentar a amplificação alcançável, os métodos de cancelamento de realimentação acústica (AFC) utilizam um filtro adaptativo para estimar o sinal de realimentação e subtraí-lo do sinal do microfone [1], [2]. Mas os algoritmos tradicionais de filtragem adaptativa, que aproximam a solução de Wiener através do gradiente ou mínimos quadrados [3], apresentam desempenho insatisfatório no AFC porque os sinais que agem como entrada e interferência para o filtro são correlacionados [1], [2].…”