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Bachelor-Vortrag: Modellierung von Kleinstlautsprechern für die akustische Echokompensation in Mobiltelefonen

Rebecca Pelke
Dienstag, 22. Oktober 2019
11:15 Uhr
Hörsaal 4G

Bei der Kommunikation im Freisprechmodus über mobile Geräte, wie beispielsweise Smartphones, werden akustische Echos als sehr störend empfunden. Die Aufgabe der Echokompensation ist es, die Übertragung zwischen Lautsprecher und Mikrofon herauszufiltern. Dies gelingt nur, wenn sowohl das Verhalten des Lautsprechers als auch das Verhalten der akustischen Umgebung ausreichend gut modelliert werden können. In der Praxis werden dafür häufig lineare Filter verwendet. Die in Smartphones verwendeten Kleinstlautsprecher zeigen jedoch ein ausgeprägtes nichtlineares Verhalten. Bei hohen Amplituden ist die Kompensation mit linearen Filtern nur sehr begrenzt möglich, da die nichtlinearen Verzerrungen des Kleinstlautsprechers in diesem Bereich einen großen Einfluss auf das ausgestrahlte Lautsprechersignal haben. Aus der Akustik ist bekannt, dass das physikalische Lautsprechermodell ein nichtlineares, rückgekoppeltes System ist.

In dieser Arbeit wird das Verhalten eines Kleinstlautsprechers durch verschiedene Filter mit nichtlinearer, rückgekoppelter Filterstruktur modelliert. Für solche Filter gibt es in der Literatur nur wenige mathematische und systemtheoretische Beschreibungen, sodass zunächst Adaptionsalgorithmen hergeleitet werden müssen, um die Filterkoeffizienten an das Lautsprecherverhalten anzupassen. Es werden verschiedene Adaptionsalgorithmen vorgestellt, die zunächst auf simulierten Messdaten verifiziert und anschließend auf realen Messdaten angewendet werden.

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