KR100233459B1 - 반향 제거장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

직렬 통신 방식을 사용하는 통신시스템의 반향 제거장치가, 프레임 주기 시작 시점에서 버스트 모드로 구동되어 최초 음성 채널데이타를 수신하며, 최초 음성채널 데이터 수신 상태에서 발생되는 외부 인터럽트신호에 의해 컨티뉴어스 모드로 전환되고, 컨티뉴어스 모드에서 채널 주기로 발생되는 내부 인터럽트들에 의해 설정된 수의 음성 채널데이타를 수신하며, 마지막 음성 채널데이타 수신시 버스트모드로 전환되어 1프레임 주기에서 다중 음성 채널데이타들을 수신하여 반향성분을 제거하며, 내부 인터럽트신호 발생시 해당하는 채널에서 반향 제거된 이전 프레임의 데이터를 출력한다.

Description

반향 제거장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CANCELLING ECHO OF COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 반향 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 무선 통신시스템의 채널 반향을 제거할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

통신 방식이 아날로그 데이터 통신에서 디지털 데이터 통신 방식으로 전환되기 시작하면서 반향(echo)에 대한 문제가 발생되었다. 상기와 같은 반향의 발생원인은 크게 2가지로 구분된다. 그 첫 번째 이유는 전화망을 통한 데이터 통신에서 전화망의 4선-2선 접속 하이브리드(4 wire-2 wire hybrid) 부분에서 임피던스의 부정합(impedance mismatching)으로 발생되는 라인 반향(line echo)이다. 그리고 나머지 하나는 도 1에 도시된 바와 같이 원거리 회의 시스템 또는 전화기의 마이크와 스피커 사이에서 발생되는 음향 반향(acoustic echo)이다. 이때 상기 첫 번째의 반향 원인인 4선-2선 접속 하이브리드 부분에서 발생되는 라인 반향은 도 2에 도시된 바와 같이 원단반향(far-end echo)과 근단반향(near-end echo)으로 구분된다.

도 3은 종래의 무선통신시스템에서 음성채널 데이터의 반향을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면으로, 3a는 프레임 동기신호이며, 3b는 수신 음성 채널데이타이고, 3c는 송신 음성 채널데이타이다. 여기서 CH0RX 및 CH1TX는 라인파트의 음성 채널데이타이고, CHOTX 및 CH1RX는 무선파트의 음성 채널데이타이다.

일반적으로 무선 사설교환기(wireless PABX)용 DECT기지국(Digital European Cordless Telephone base station)에서 음성 채널데이타(voice channel data) 처리는 DSP (Digital Signal Processor) 칩으로 도 3의 3b에 도시된 바와 같이 각각 직렬 수신되는 8비트 PCM 데이터(A-law format Pulse Code Modulation data)으로 라인 파트(line part)의 음성채널 데이터와 무선파트(air part)의 음성 채널 데이터들이 프레임 동기에 맞춰져 처리된다. 또한 수신된 음성 채널 데이터 들은 반향제어부(echo canceller)의 동작에서 사용하기 위하여 13비트의 선형 PCM데이타(linear PCM data)로 변환되고, 변환된 음성 채널 데이터에서 반향을 제거한 음성 채널 데이터들을 다시 8비트의 PCM 데이터(A-law PCM data format)으로 변환한 후, 라인파트에서 수신되어 반향이 제거된 데이터는 무선파트로 송신하고, 무선파트에서 수신되어 반향이 제거된 데이터는 라인 파트로 송신한다.

상기와 같은 종래의 반향 제거 방법은 라인 파트와 무선파트에서 수신되거나 송신되는 음성 채널의 동기를 맞추기 위한 프레임 동기신호가 각각 필요한 버스트 모드(burst mode)라는 직렬 통신 방식을 사용하고 있고, 이런 방식의 직렬 통신 방식에서 여러개의 음성 채널을 처리하기 위해서는 도 3의 3a와 늘어난 음성 채널 수 만큼의 프레임 동기신호를 만들어 동기를 맞추어야 했다. 그러나 이런 방식은 프레임 동기신호를 만들기 위한 별도의 회로가 필요하고, 동기를 정확하게 맞추기도 어렵다.

상기와 같은 버스트 모드식 직렬 통신 방법 이외에 프레임 동기신호에 관계없이 연속적을 데이터들을 송수신할 수 있는 직렬 통신 방식인 컨티뉴어스 모드(continuous mode)가 있으나, DECT에서는 프레임 동기를 맞추어 사용하여야 하므로 사용할 수 없었다. 만약 프레임 동기신호에 동기를 맞춘 후 컨티뉴어스 모드를 사용하는 방법도 있을 수 있으나, 이는 사용되지 않는 송수신 데이터들도 처리하여야 하는 비효율적인 방법이며, DSP 칩의 사용 효율 또한 떨어져 다중 음성 채널 데이터 처리에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 무선 사설교환기용 기지국에서 반향제어부를 구동할 시 다중 음성채널에 포함된 반향신호를 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 사설교환기에서 반향 제거시 초기에는 버스트 모드로 데이터를 송수신하고 첫 번째 데이터가 송수신되는 과정에서 컨티뉴어스 모드로 변경하여 다중 음성 채널의 반향신호를 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 사설교환기에서 무선파트의 음향반향 및 라인파트의 원단음향은 반향억제시키고 라인파트의 근단음향은 반향제거시켜 반향을 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 직렬 통신 방식을 사용하는 통신시스템의 반향 제거장치는, 프레임 주기 시작 시점에서 버스트 모드로 구동되어 최초 음성 채널데이타를 수신하며, 상기 최초 음성채널 데이터 수신 상태에서 발생되는 외부 인터럽트신호에 의해 컨티뉴어스 모드로 전환되고, 상기 컨티뉴어스 모드에서 채널 주기로 발생되는 내부 인터럽트들에 의해 설정된 수의 음성 채널데이타를 수신하며, 상기 마지막 음성 채널데이타 수신시 버스트모드로 전환되어 1프레임 주기에서 다중 음성 채널데이타들을 수신하여 반향성분을 제거하며, 상기 내부 인터럽트신호 발생시 해당하는 채널에서 반향 제거된 이전 프레임의 데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 무선통신시스템에서 마이크와 스피커 간에 발생되는 음향 반향을 설명하기 위한 도면

도 2는 교환시스템에서 발생되는 라인 반향을 설명하기 위한 도면

도 3은 종래의 통신시스템에서 반향을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신시스템에서 반향을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신시스템에서 반향을 제거하기 위한 구성을 도시하는 도면

도 6은 도 5 중 반향제어부의 구성을 도시하는 도면

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 4개의 음성 채널 데이터의 반향을 제어하며 송수신하는 과정을 설명하기 위한 도면

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 NLMS 알고리즘을 이용하여 반향신호를 제거할 시 필터의 계수를 탐색한 찾기 위한 방법을 도시하는 도면

도 9는 도 8에 의해 구현한 반향제어부의 반향제거기의 구성을 도시하는 도면

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 반향신호를 제어하는 메인 루틴을 동작 과정을 도시하는 도면

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 제1외부인터럽트신호 수신시 처리되는 과정을 도시하는 도면

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 제2외부인터럽트신호 수신시 처리되는 과정을 도시하는 도면

도 13은 본 발명의 실시예에 따라 수신인터럽트신호 발생시 처리되는 과정을 도시하는 도면

도 14는 본 발명의 실시예에 따라 반향신호를 제어하는 동작 과정을 설명하기 위한 도면

상기와 같이 발생되는 반향들을 제거하기 위하여, 일반적으로 반향제거기(echo canceller)와 반향억압기(echo suppressor) 등을 사용한다. 상기 도 1의 음향반향과 도 2의 원단반향은 반향제거기를 사용하여 제거하는데, 일반적으로 음향반향 경로가 매 시간에 따라 변하게 되어 자유로운 통화를 위해서는 적응 필터링이 필수적으로 사용된다. 본 발명의 실시예에서는 적응 IIR 필터를 반향억압기에 사용한다.

그리고 도 2에서의 근단 반향은 반향제거기에 의해 제거되는데, 근단반향은 일반적으로 반향억압기에서 사용한 적응 IIR필터와는 다르게 적응 FIR필터를 사용한다. 반향 제거를 위해 사용되는 적응 필터링 방법(적응 IIR 필터, 적응 FIR 필터)를 사용한다. 상기 반향 제거를 위해 사용되는 적응필터링 방법(적응 IIR필터와 적응 FIR필터)들은 발생된 반향에 가장 근사한 반향 수차를 찾기 위하여 반복 훈련을 통하여 수렴되는 근사값을 찾은 방법인 NLMS(Normalized Least Mean-Square error) 알고리즘을 사용한다.

무선 사설교환기 DECT 기지국에서는 무선파트에서 송수신되는 디지털 데이터와 라인파트에서 송수신되는 디지털 데이터를 수신하는 반향제어부는 반향제거기와 반향억압기를 구비하며, 반향 제거 알고리즘을 수행하여 반향을 제거한다. 이때 송수신되는 디지털 데이터들이 충돌하거나 동기가 맞지않아 데이터에 손상을 줄 우려가 있기 때문에 이에 대한 처리 순서 및 동기화에 매우 유의하여야 한다. 더우기 기지국이기 때문에 여러개의 디지털 데이터를 동시에 처리해야 하므로, 각각의 디지털 데이터에 대한 시간 순서를 잘 맞추어야 하고, 무선파트와 라인파트에서의 송수신되는 순서도 맞추어야 통화 연결이 제대로 이루어지게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 시간 순서를 맞추기 위하여 송수신되는 디지털 데이터들을 타임슬롯으로 구분하여 주는 채널할당부를 사용하고, 무선파트와 라인파트에서 수신되는 각각의 디지털 데이터에서 반향을 제거한 후에 서로의 채널 디지탈 데이터를 바꾸어 송신하는 역할을 반향제어부에서 수행한다.

본 발명의 실시예에서는 무선 사설교환기의 기지국에서 반향제거기가 다중 음성 채널데이타의 반향을 제거하며, 상기 반향신호를 제거하는 반향제거기가 상기와 같이 적응 IIR필터를 사용한 반향억압기와 적응 FIR필터를 사용한 반향제거기를 구비하며, 상기 반향제거시 NLMS 알고리즘을 이용하여 반향을 제거하는 동작을 살펴본다.

먼저 무선 사설교환기에서 반향 제거시 다중 음성 채널데이타를 처리하는 동작을 살펴본다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 다중 음성채널 데이터의 반향 제거시 동작 특성을 도시하는 흐름도이다. 상기 도 4에서 4a는 프레임동기신호이고, 4b는 반전된 프레임동기신호이며, 4c는 반향이 제거되지 않은 다중 음성 채널데이타의 형태를 도시하고 있고, 4d는 반향이 제거되어 출력되는 다중 음성 채널 데이터의 형태를 도시하고 있다. 또한 4f는 반전된 프레임동기신호에 의해 발생되는 외부 인터럽트신호이며, 4e은 다중 음성 채널데이타를 송수신할 시 발생되는 내부 인터럽트신호를 도시하고 있다.

종래의 반향 제거 방법에서 발생되는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 버스트 모드의 직렬 통신방식과 컨티뉴어스 모드의 직렬 통신 방식을 혼용하여 사용한다. 이를 위해서는 상기 도 4의 4a와 같은 125μsec의 프레임 동기신호가 필요하고, 또한 도 4의 4b와 같은 프레임 동기신호의 반전된 신호도 필요하다.

본 발명의 실시예에서는 먼저 직렬 통신 방식을 버스트모드로 맞춘 후, 프레임 동기신호에 맞춰 데이터를 송수신하도록 하며, 첫 번째 데이터가 송수신되는 도중에 직렬 통신 방식을 컨티뉴어스 모드로 바꾸어 연속적으로 데이터가 송수신되도록 한다. 이때 도 4의 4b와 같이 반전된 프레임동기신호를 사용하여 도 4의 4f와 같이 외부 인터럽트신호가 발생되도록 하여 통신 방식을 변경한다. 이후 반향제어부가 음성 채널데이타의 반향을 제거할 수 있는 만큼의 다중 음성 채널데이터가 마지막으로 송수신될 때 직렬 통신 방식을 버스트 모드로 다시 전환하므로서, 다음의 새로운 음성 채널 데이터가 송수신될 때 까지 어떤 데이터도 송수신되지 않게한다. 따라서 송수신 되지 않는 시간 동안에 수신한 데이터의 반향을 제거하고, 동시에 다음에 발생될 때의 프레임 동기신호신호에서 송신할 반향이 제거된 데이터들을 버퍼에 저장하는 것이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 도 4의 4a와 같이 125μsec 주기로 발생되는 프레임동기신호를 이용하여 도 4의 4b와 같은 반전 프레임동기신호를 발생한다. 이때 상기 반전된 프레임동기신호는 외부 인터럽트 포트에 연결하여 사용한다. 상기 도 4의 4f와 같은 외부 인터럽트신호의 발생시기는 프레임 동기신호에 맞춰 직렬 통신이 시작되는 첫 번째 음성 채널 데이터의 송수신 도중이며, 이때 상기 직렬 통신 방식을 버스트 모드에서 컨티뉴어스 모드로 전환하고 첫 번째 음성 채널 데이터에 이어 곧바로 송신될 두 번째 음성 채널데이타를 준비한다.

이후 상기 8비트 직렬 데이터가 수신되면, 도 4의 4e와 같이 반향제어부 내의 내부 인터럽트를 발생하고, 도 4의 4c와 같이 음성 채널 데이터의 수신이 종료된 후, 도 4의 4d와 같이 반향이 제거되어 버퍼에 저장한 음성 채널 데이터를 송신한다. 그리고 수신된 음성 채널데이타는 버퍼에 저장하고 다음 번 프레임에 송신될 음성 채널데이타를 송신 준비한다.

상기와 같은 과정을 반복하면서, 마지막으로 송신되는 음성 채널데이타가 송신되는 도중에 다시 한번 직렬 통신 방식을 컨티뉴어스 모드에서 버스트 모드로 전환하며, 마지막 음성 채널데이타의 송신이 종료되면 반향제어부의 내부 인터럽트가 발생되지 않도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 다중 음성 채널데이타의 반향을 제거하기 위한 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 본 발명의 실시예에서는 상기 다중 음성 채널이 2개의 채널이라고 가정하여 설명하기로 한다.

반향제어부55은 본 발명의 실시예에 따라 다중 음성 채널데이타의 반향을 제거하는 기능을 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 담당한다. 상기 반향제어부55는 본 발명의 실시예에 따라 다중 음성 채널데이타의 반향을 제거하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리(ROM)과, 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하기 위한 메모리(RAM)을 구비하는 디지탈 신호프로세서이다.

채널할당부(Time Slot Assignment Circuit: TSAC)52는 상기 제어부51의 제어하에 다중 음성 채널 포트를 제어하여 타임 슬롯(time slot) 위치를 결정한다. 상기 채널할당부52는 8개의 콤보 코덱/필터(COMBO CODEC/filter)를 제어하며, 송신/수신 타임 슬롯 할당을 독립적으로 제어하고, 프레임 당 32개의 타임슬롯을 처리한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 상기 채널할당부52는 내쇼널 세미콘덕트(National Semiconduct) 사에서 제조 및 판매하는 TP3155를 사용할 수 있다. 상기 제어부51의 제어하에 채널CHO와 CH1 포트를 제어하여 타임 슬롯 위치를 결정한다.

라인인터페이스부(Digital Adaptor for Subscriber Loops: DASL)53은 상기 제어부51의 제어하에 제어 정보를 교환하며, 상기 제어정보는 라인인터페이스부53의 D-채널을 통해 이루어진다. 또한 상기 라인인터페이스부53은 라인 트랜스포머(line transformer)로부터 수신되는 라인 코딩(AMI coding)된 신호를 PCM신호로 변환하면서 동시에 BCLK신호와 프레임동기신호를 만들며, 이 신호들을 상기 채널할당부52에 인가한다. 상기 라인인터페이스부53은 교환기의 U 인터페이스를 위한 2B+D 채널 인터페이스 기능을 수행하며, 버스트 모드를 사용하는 트위스트 페어(twist pair) 상에서 144kbps의 풀 듀플렉스(full duplex) 통신을 한다. 또한 상기 라인인터페이스부53은 낮은 EMI 방사(radiation)를 위한 송신 필터와 스크램블러(scrambler)를 갖는 AMI 코딩을 하며, 적응적으로 라인 등화(adaptive line equalizer) 기능을 수행하는 동시에 온칩 타이밍 복원(on-chip timing recovery) 기능을 수행한다. 그리고 B채널을 위한 표준 TDM 인터페이스 및 라인 트랜스포머를 위한 드라이버 및 제어부51과 직렬 통신 방식으로 제어 정보를 인터페이스한다. 본 발명의 실시예에서 사용하는 상기 라인인터페이스부53은 내쇼널 세미콘덕트 사에서 제조 및 판매하는 TP3403을 사용할 수 있다.

무선인터페이스부(Adative PCM transcoder)54는 상기 채널할당부52가 지정하는 타임슬롯에 의해 송수신될 시점이 결정된다. 즉 상기 채널할당부52가 프레임동기신호 및 BCLK를 사용하여 상기 무선인터페이스부52에서 각 채널들의 송수신될 시점을 맞추는 타임슬롯 신호를 발생하여 상기 무선인터페이부52에 인가한다. 상기 무선 인터페이스부54는 풀 듀플렉스 음성신호를 위한 4개의 데이터 채널을 가지며, PCM 압축 방법은 A-law 방법과 μ-law 방식을 선택적으로 사용할 수 있다. 또한 직렬 PCM 데이터의 전송 속도는 64Kbps-2048Kbps이고, 직렬 ADPCM 데이터의 전송속도는 32Kbps-2048Kbps이다. 그리고 각 채널을 위한 옵션 초기화(optional reset)와 각 채널을 위한 파워 다운 제어(power down control) 기능을 수행할 수 있다. 또한 디코더(ADPCM→PCM) 뮤트 모드(mute mode) 및 특정 ADPCM 입력데이타 코드(special ADPCM inut data code:"0")를 검출하는 기능을 가지며, 마스터클럭신호는 필요하지 않다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 무선인터페이스부54는 오끼(OKI) 사에서 제조 및 판매하는 MSM7581을 사용할 수 있다.

반향제어부(echo canceller)55는 상기 라인인터페이스부53과 무선인터페이스부54에서 출력되는 PCM데이타를 수신하여 반향제거 및 억제한 후 무선인터페이스부54 또는 라인인터페이스부53에 출력한다. 이때 상기 반향제어부55는 상기 라인인터페이스부33에서 발생하는 프레임동기신호 및 BCLK신호를 사용하며, 상기 무선인터페이스부54에서는 BCLK신호만 사용한다. 상기 무선인터페이스부54는 무선파트로부터 수신된 ADPCM신호를 PCM신호로 변환하고 채널할당부52에서 발생된 타임슬롯에 맞춰 라인인터페이스부53에 송신하고, 상기 라인인터페이스부53에서 수신된 PCM데이타를 ADPCM 데이터로 변환하여 무선파트로 송신한다.

상기 반향제어부55는 디지털 신호프로세서(Digital Signal Processor: DSP)를 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 택사스 인스트루먼트(Texas Instrument) 사에서 제조 및 판매하는 TMS320P25를 사용할 수 있다. 상기한 바와 같이 반향제어부55는 DSP로 구현할 수 있으며, 반향 제어를 위한 모든 프로그램 코드와 데이터 들은 칩 내부에 저장되어있다. 상기 반향제어부55는 고정된 하나의 직렬 포트를 통해 4개의 논리적인 이중의 채널 들을 송수신한다. 그리고 상기 제어부51의 범용포트(general purpose port)를 사용하여 DSP 칩의 외부 사용자 인터럽트(user interrupt)인 INT0와 INT1을 제어하여 반향 제거 및 억제 등의 제어 기능을 활성화시키거나 비활성화시킨다.

도 6은 상기 반향제어부55의 내부 구성을 도시하는 도면으로서, 크게 반향억압기(echo suppressor)61,62 및 반향제거기(echo canceller)63으로 구성된다. 또한 상기 도 6에서 LINE으로 표시된 부분은 라인인터페이스부53과 연결되는 부분이고, AIR로 표시된 부분은 무선인터페이스부54와 연결되는 부분이다. 상기 구성에서 무선파트의 입력측 및 무선파트의 출력측에 각각 연결되는 반향억압기61 및 62는 다중화(multiplex)된 통신회로 상에서 전송되어진 신호가 반향되어 통신에 영향을 주는 것을 억제하는 기능을 수행한다. 상기 반향억압기61 및 62는 송수신되는 데이터에 따라 반향되는 신호를 억제하고자할 시 오픈(open)하여 반향을 억제하는 장치로서, 반 이중통신 방식을 사용한다. 상기 반향제거기63은 상기 반향억압기61 및 62 보다 진일보된 장치로써, 전 이중통신을 지원한다. 상기 반향제거기63은 반향되어 되돌아오는 신호와 원래의 신호를 분석하여 반향된 신호를 상쇄시킨다.

상기 무선 사설교환기에서 발생될 수 있는 반향신호들은 무선파트 입력에서 무선파트 출력으로의 반향신호(acoustic echo)와, 라인파트 입력에서 라인파트 출력으로의 지연반향신호(short delay echo)와, 라인파트 출력에서 라인파트 출력로의 지연반향신호(long delay echo: network echo)로 구분된다. 따라서 상기 도 6의 구성에서 무선파트의 반향신호(acoustic echo) 및 네트워크 반향신호(long delay echo)는 각각 상기 반향억압기61 및 62에 의해 감쇄되고, 라인파트의 반향신호(short delay echo)는 상기 반향제거기63에 의해 제거된다.

상기와 같은 구성을 갖는 무선 사설교환기의 DECT 기지국에서 반향 제거를 위한 동작을 살펴보면, 제어부51이 채널할당부52의 CH0, CH1 채널포트를 제어하여 타임슬롯의 위치를 지정한다. 그리고 상기 라인인터페이스부53은 교환기에서 AMI 코딩된 신호를 출력하는 제어정보 및 음성 데이터를 PCM 데이터로 변환하여 상기 제어부51에 출력한다. 이때 상기 라인인터페이스부53은 상기 상기 교환기에서 출력되는 AMI 코드신호에서 비트클럭BCLK와 프레임동기신호를 검출하여 상기 채널할당부52에 출력하며, 상기 제어부51은 채널할당부52를 제어하여 상기 반향제어부55, 라인인터페이스부53 및 무선인터페이스부54들이 데이터를 송수신할 시 충돌을 방지하도록 타임슬롯을 지정한다.

상기 프레임동기신호는 125μsec 주기로 발생되며, 1프레임은 32개의 채널들로 구성된다. 본 발명의 실시예에서는 연속된 4개 채널의 반향을 제거하는 경우를 가정하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중 음성 채널데이타의 반향 처리 동작을 설명하기 위한 도면으로, 연속된 4개의 채널데이타의 반향을 제거하는 과정을 도시하고 있다. 먼저 7a와 같은 프레임동기신호FSX에 맞춰 첫 번째 채널이 시작될 수 있도록 7e와 같이 버스트모드(프레임 동기 모드:Frame Sync Mode:FSM)를 선택한다(RFSM). 이후 두 번째로 7b와 같이 4개의 채널데이타(라인파트의 2 채널데이터와 무선파트의 2 채널데이터)를 연속하여 수신할 수 있는 컨티뉴어스 모드를 선택할 수 있도록 버스트 모드를 취소시킨다. 세 번째로 상기 4개의 연속된 채널이 송수신되었으면, 다시 프레임동기신호가 입력될 때 까지 수신 인터럽트신호가 발생되지 않도록 하기 위하여 버스트 모드를 선택한다(SFSM). 네 번째로 컨티뉴어스 모드를 선택하기 위하여 상기 프레임동기신호를 반전시켜 반향제어부55의 외부 사용자 인터럽트포트에 연결하므로서 인터럽트 처리 루틴에서 처리한다. 상기 외부인터럽트를 사용하지 않으면 송신될 CH1의 데이터가 세트되지 않고 CHO의 데이터가 세트된다.

이때 데이터의 처리 방법은 하기 <표 1>과 같다.

	외부인터럽트	channel counter 값
			1	2	3	4
data read	-	CH0	CH1	CH2	CH3
data write	CH1	CH2	CH3	-	CH0
frame sync mode	RFSM	-	-	SFSM	-

상기 <표 1>은 동기화 후에 송수신될 데이타의 처리 순서와 버스트 모드의 사용 시점을 나타내고 있다. 상기에서 CHO와 CH1은 라인파트에서 송수신되는 음성 채널 데이터이고, CH2와 CH3은 무선파트에서 송신되는 음성 채널데이타이다. 상기 무선파트에서 수신된 음성 채널데이타는 반향이 제거된 후 라인파트로 송신되고, 상기 라인파트에서 수신된 음성 채널데이타는 반향이 제거된 후 무선파트에 송신된다.

두 번째로 상기 반향제어부55의 동작을 살펴본다. 먼저 상기 반향억압기61 및 62의 동작을 살펴보고, 두 번째로 반향제거기63의 동작을 살펴본다.

먼저 상기 반향제어부55의 반향억압기61 및 62에서 사용하는 IIR필터는 하기 <수학식1> 및 <수학식2>에서와 같이 각각 식 오차 방식과 출력 오차 방식으로 나눌수 있다.

상기 식 오차 방식의 경우 필터의 귀환 성분을 포함하지 않으므로 필터의 출력인 y₀(n)은 계수들에 대한 선형 함수로 이루어진다. 반면 출력 오차 방식의 경우 필터의 귀환 성분을 포함하므로 필터의 출력인 y₀(n)은 계수들에 대한 비선형 함수로 이루어진다.

무선 사설교환기용 DECT 기지국에서는 단말기에서 발생되는 음향 반향을 제거하기 위한 반향억압기61과 네트워크를 통해 되돌아오는 원단반향을 제거하기 위하여 반향억압기62로 나뉘어진다. 상기 반향억압기61 및 62의 동작은 어택(attack)과 디케이(decay)로 구분된다. 상기 어택은 반향억압기61 및 62가 비활성화된 상태에서 활성화상태가 되는 것으로, 이득이 커지는 것을 의미한다. 일반적으로 어택이 동작되는데 걸리는 시간이 서로 다르기 때문에 이에 적용되는 필터의 특성식도 다르게 된다. 그리고 원단 반향을 제어할 때와 음향 반향을 제거할 때에도 각각의 어택 동작시간과 디케이 동작 시간이 다르다.

상기 음향 반향 제거용 반향억압기61의 활성화는 무선 파트에서 수신된 신호의 평균크기(average magnitude: E_airin)의 값이 -31dBm 보다 작을 때 동작되고, 클리퍼(adaptive threshold center clipper)에 의해 음향 반향을 제거한다. 상기 클리퍼 억제 드레시홀드(V_sup) 값은 하기 <수학식 3>에서와 같이 라인파트에서 수신된 신호의 평균 크기(E_airin) 값에서 18dB 만큼 감소된 값이다. 이때 상기 어택 동작시간은 대략 60msec 정도의 시간이 걸리고, 디케이 동작시간은 대략 8msec 정도의 시간이 걸린다. 이에 대한 어택 필터의 특성식은 하기 <수학식 4>와 같고, 디케이 필터의 특성식은 <수학식 5>와 같다.

라인 반향에서 원단 반향 제거용 반향억압기62가 반향을 억제하는 범위는 최대 감쇄가 11dB 이하에서 가능하고, 어택이 되기 시작하는 시점은 무선 파트에서 수신된 신호의 평균 크기(E_airin) 값이 -31dB 보다 커질 때이며, 디케이되기 시작하는 시점은 E_airin값이 -30dB 보다 작아질때이다. 이때 어택 동작시간은 대략 6.5msec 정도의 시간이 걸리고, 디케이 동작시간은 행오버(hang over) 시간이 있느나 없느냐에 따라 다르다. 상기 행오버 시간이 있을 때는 대략 119msec 정도의 시간이 걸리고, 행오버 시간이 없으면 대략 24msec 정도의 시간이 걸린다. 여기서 상기 행오버 시간은 E_airin이 억압 드레시홀드 보다 작아진 이후에 무선파트로 송신되는 신호가 억압 감쇄되어 유지하고 있는 고정된 시간을 뜻한다. 그리고 원단 반향 제거용 반향억압기62에 적용된 IIR 필터의 특성식은 하기의 <수학식 6>과 같고, 이때 계산되는 이득은 1-IIR 필터의 출력 값이 된다.

두 번째로 상기 반향제거기63의 동작 특성을 살펴본다. 상기 반향제거기63은 무선 사설교환기용 DECT 기지국 내의 4선-2선 접속 하이브리드에서 발생하는 근단 반향을 제거하는데 사용한다. 일반적으로 반향의 경로를 모델링(modeling)하여 반향과 같은 신호를 추정(estimation)한 후에 이를 원래의 신호에서 제거(subtraction)하므로서 이루어진다. 이때 반향의 경로는 주어진 환경 및 상황에 따라 시간적으로 변하게 되므로, 적응 디지털 필터링 방법(adaptive digital filtering methode)을 이용한다.

이런 방법은 원래의 신호를 적응 디지털 필터를 통해 발생되는 신호r과 하이브리드를 통해 반향된 신호 r`이 일치한다면 반향이 완전하게 제거되지만, 시간에따라 반향 경로의 변화에 따른 반향신호가 변하게 되어 에러성분신호(e=r-r`)를 발생하게된다. 이건은 원래의 신호 y와 에러성분신호 e를 이용하여 NLMS 알고리즘에 의해 블록 갱신 방식(block update method)으로 반복하여 적응 디지털 필터의 계수를 갱신한다. 따라서 적응 디지털 필터에서 계산된 신호 r도 변하게 되고 에러 성분 신호 값이 최소화되어 반향신호r`을 제거한다. 그러니 민-스퀘어 에러(mean-square error)를 알기 어렵기 때문에 순간적인 스퀘어 에러(sqare error)를 이용하는데 하기의 <수학식 7>을 사용하여 필터의 계수를 구한다. 각각의 샘플링 시점에서 필터의 계수들이 갱신되는 시점은 그 순간에 수신된 무선 파트의 신호가 -50dBm 보다 커질 때와 E_airin값이 E_linein값보다 6dB 이상 커질 때이다. 그리고 상기 필터 계수들의 갱신이 끝나면, 하기 <수학식 8>의 반향 추정식을 통하여 반향신호 값을 구한다.

k : 탭 번호(tap number)

n : 샘플링 시점

K :

에 비례하는 계수

e(k) : 에러성분신호

x(n-k) : 무선파트에서 수신된 현재 및 과거의 신호

: 반향추정값

: 필터계수

: 무선파트에서 수신된 신호

상기와 같은 반향제거기63은 NLMS 알고리즘을 사용하여 반향신호를 제거한다. 상기 NLMS 알고리즘은 Steepest Descent 방법으로 에러성분신호가 가장 최소가 될 수 있도록 필터의 계수를 탐색하는 방법이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 반향제거시 NLMS 알고리즘에서 사용하는 Steepest Descent 방법을 설명하는 도면이다. 상기 도 8에 도시된 바와 같이 에러성분을 구하기 위한 위치(position) 들이 필요한데, 이는 탭(tap)라 부르고 이들 탭의 수에 따라 많은 영향을 받는다. 상기 탭수가 많아져 에러 성분신호를 찾은 위치의 간격이 조밀해지면, 정확한 필터의 계수를 찾을 수는 있지만 시간이 많이 걸린다. 이와 반대로 상기 탭 수가 적어져 에러 성분신호를 찾은 위치의 간격이 넓어지면, 필터의 계수를 찾은 시간은 빨라지지만 정확한 필터의 계수를 찾기는 어렵다.

상기 도 8에 도시된 Steepest Descent 방법은 탭의 수가 N+1 차원의 포물면에서 가장 오목한 부분(에러 성분의 최소지점: MIN

point)을 찾기 위하여 탭의 위치에서 구한 에러 성분신호 방향의 반대 위치에 있는 탭으로 위치를 변경하고, 다시 그 위치에서 에러 성분 신호의 방향을 구하여 바로 전 탭에서 구했었던 에러 성분신호의 방향을 갖는지 확인한다. 이때 반대 방향을 갖는다면 위치 찾기를 멈추고 필터의 계수를 찾으며, 같은 방향을 가지면 위와 같은 방법을 반복 수행한다. 상기와 같은 Steepest Descent 방법을 사용하는 NLMS 알고리즘을 이용한 반향 추정치를 구하는 반향제거기63은 도 9와 같이 구성할 수 있다.

무선 사설교환기에서 상기와 같은 구성을 갖는 반향제어부55는 크게 메인 프로그램 루틴(main program routine), 인터럽트 처리 루틴 및 반향 제거 루틴의 3가지 소프트웨어를 구비한다.

먼저 상기 메인 프로그램 루틴은 다시 초기화부분과 메인 루핑(looping) 부분으로 나눌 수 있다. 상기 초기화 부분에서는 메모리 클리어, 직렬 모드의 설정, 각종 하드웨어 레지스터의 설정 및 초기값을 설정한다. 상기 메인루핑 부분에서는 반향 제거가 종료되었는지 여부를 판단하여 필터 계수의 갱신 버퍼(update buffer)를 클리어하는 부분, 무선 파트와 라인에서 수신되어야 할 데이터가 모두 수신되었는지 판단하여 반향 제거 루틴으로 점프할 것인지 아닌지를 결정하는 부분으로 구성된다. 상기와 같은 메인 프로그램 루틴은 도 10에 도시되어 있다.

두 번째로 인터럽트 루틴은 상기 제어부51에서 음성 통로(voice path)가 연결될 때, 또는 음성 경로가 해제될 때를 알려주는 신호를 제1외부인터럽트신호를 처리하는 루틴과, 상기 음성 데이터 송신시 2번째 데이터의 값을 제대로 송신할 수 있도록 순서를 맞추는데 사용되는 제2외부인터럽트신호를 처리하는 루틴과, 무선파트와 라인파트에서 수신되는 음성 데이터를 받아들이기 위한 수신 인터럽트신호를 처리하는 루틴으로 이루어진다. 상기 인터럽트 루틴에서 도 11은 상기 제1외부인터럽트신호를 처리하는 루틴을 도시하고 있고, 도 12는 상기 제2외부인터럽트신호를 처리하는 루틴을 도시하고 있으며, 도 13은 수신 인터럽트신호를 처리하는 루틴을 도시하고 있다.

세 번째로 반향 제거 루틴은 상술한 바와 같이 반향을 제거한 데이터들을 송신 버퍼에 저장하는 부분, 수신된 8비트 PCM 데이터를 13비트 선형 PCM 데이터로 변환하는 부분, 13비트 선형 PCM 데이터를 다시 8비트 PCM 데이터로 변환하는 부분, 음향 반향을 제거하는 억압부분, FIR 필터를 통해 반향 추정치를 계산하여 반향을 제거하는 부분, NLMS 알고리즘을 이용하여 필터 계수를 계산한 후에 갱신하는 부분, 그리고 원단 반향을 제거하는 억압부분으로 구성된다. 상기와 같은 반향 제거 처리 루틴은 도 13에 도시하고 있다.

먼저 도 10을 참조하여 메인 프로그램 루틴을 살펴보면, 1011단계의 모드 세트업(mode setup) 과정에서는 메모리 맵, 직렬 포트, 각종 하드웨어 레지스터들을 설정하고, 1013단계에서 램의 메모리 블록들을 초기화한다. 그리고 1015단계에서 초기값을 설정하는데, 반향 제거시 사용되는 각종 드레시홀드 값을 버퍼에 저장한다. 이때 상기 드레시홀드 값들은 억압 어택 및 디케이 값, 최대 행오버 시간(maximum hangover time) 등이다. 이후 1017단계에서 데이터 포맷, 송신 모드, 프레임 싱크 등의 사용 여부를 설정하여 직렬 포트를 설정한 후, 1019단계에서 수신인터럽트, 제1 및 제2외부인터럽트신호를 활성화시킨다. 상기와 같은 과정 들은 메인 프로그램 루틴의 초기화 과정이 된다.

이후 1021단계-1027단계에서 반향 제거가 종료되었는지 여부를 판단하여 필터 계수의 갱신버퍼를 클리어한다. 상기 과정은 음성 채널의 2개인 경우의 예로서, 계수버퍼(coefficient buffer)를 2개 사용하며, 계수버퍼1 및 2의 클리어플래그 세트 유무를 검사하며, 클리어 플래그가 세트된 상태이면 해당하는 계수버퍼를 클리어시킨다. 상기와 같은 반향제거의 종료(echo canceller off)를 검사하는 과정은 반향 추정버퍼(echo estimate buffer)와 FIR필터의 계수버퍼를 클리어할 것인가를 검사한다.

상기와 같이 계수버퍼를 갱신한 후, 1029단계에서 데이터 수신 완료 플래그 세트 유무를 검사한다. 이는 한 프레임 내에 수신될 PCM 데이터가 모두 수신되었는가를 검사하는 것으로, 라인파트 및 무선파트에서 각각 입력되는 2개의 음성 채널 데이터들로서 4개의 음성 채널데이타가 모두 입력되었는가를 검사하는 것이다. 상기와 같이 4개의 음성 채널데이타가 모두 수신되면, 1031단계에서 첫 번째 음성 채널데이타의 반향 제거 동작을 수행하고, 1033단계에서 두 번째 음성 채널 데이터의 반향 제거 동작을 수행한다. 상기 1029단계-1033단계은 무선파트와 라인파트에서 수신되어야 할 데이터가 모두 수신되었는지 판단하여 반향 제거 동작을 수행하는 동작을 수행한다. 상기 1031단계 및 1033단계에서 수행되는 반향 제거 동작은 상기 도 14와 같은 과정으로 수행된다.

따라서 상기 도 10의 1021단계-1033단계를 수행하면, 상기 도 7과 같이 다중 음성 채널데이타의 반향 제거 동작이 수행되는 것이다.

두 번째로 인터럽트 루틴의 처리 과정을 도 11-도 13을 참조하여 살펴본다.

제1외부인터럽트신호가 발생되면, 도 11과 같은 과정으로 제1외부인터럽트 루틴이 수행된다. 상기 제1외부인터럽트신호는 상기 제어부51에서 발생하는 반향 제거 온/오프 인터럽트신호로서, 음성 채널의 설정 및 해제 때 마다 발생된다. 즉, 상기 음성 채널 설정시 반향 제거 기능이 인에이블되며, 음성 채널 해제시 반향 제거 기능이 비활성화되고 반향제거종료플래그(echo cancellation off flag)를 활성화시킨다. 따라서 상기 제1외부인터럽트신호가 발생되면, 1111단계에서 상태 레지스터 및 누산기에 저장하고, 1113단계에서 반향 제거 활성화상태인가 검사한다. 이때 상기 반향제거 활성화 상태가 아니면, 1119단계에서 반향 제거를 활성화시키고 종료한다. 그러나 상기 1113단계에서 반향 제거 활성화상태이면, 1115단계 및 1117단계를 수행하여 반향 제거를 비활성화시키고 계수버퍼 클리어 플래그를 세트시킨다. 이후 이를 상기 상태 레지스터 및 누산기에 저장하고 종료한다. 상기 도 11과 같은 제1외부인터럽트신호를 처리하면, 상기 반향제어부55는 음성 경로가 연결되었는지 또는 해제되었는지를 알 수 있다.

또한 제2외부인터럽트신호가 발생되면, 도 12와 같은 과정의 제2외부인터럽트신호 처리 루틴이 수행된다. 상기 제2외부인터럽트신호는 프레임 동기 인터럽트로서, 데이터 송신시 두 번째 채널의 데이터 설정과 컨티뉴어스 전송 및 수신모드 선택에 사용되며, 이때 상기 상기 프레임동기는 반전된 프레임 동기신호를 사용한다. 먼저 상기 제2외부인터럽트신호가 발생되면, 1211단계에서 이를 상태 레지스터 및 누산기에 저장하고, 1213단계에서 2번째 라인파트의 출력신호를 수신버퍼에 저장한 후, 1215단계에서 상태레지스터 및 누산기에 저장한다. 이후 1217단계에서 버스트 모드를 해제하고(reset FSM), 컨티뉴어스 모드로 변경한다.

상기와 같이 제2외부인터럽트신호에 의해 버스트모드에서 컨티뉴어스모드로 변경되면, 도 13과 같이 수신인터럽트신호를 처리하게 된다. 상기와 같이 수신인터럽트신호가 발생되면, 수신된 데이터의 해당 위치의 수신버퍼에 저장하고, 전송될 데이터들이 해당하는 위치에서 전송될 수 있도록 송신 레지스터(DXR)에 저장한다. 또한 직렬 포트의 수신 인터럽트로서 데이터가 수신되면, 수신 레지스터(DRR)에 저장된다.

상기 도 13을 참조하면, 상기 수신인터럽트가 발생되면 1311단계에서 상태 레지스터 및 누산기에 저장한다. 이후 1313단계에서 첫 번째 채널인가 검사하며, 첫 번째 채널인 경우에는 1315단계에서 첫 번째 무선파트로 출력할 반향이 제거된 출력신호를 송신 레지스터DXR에 저장하고, 수신 레지스터에 라인파트에서 첫 번째 채널로 출력되는 신호를 저장한 후, 1325단계로 진행한다. 또한 두 번째 채널인 경우에는 1317단계에서 이를 감지하고, 1319단계에서 무선 파트로 출력할 반향이 제거된 2번째 무선출력신호를 송신 레지스터DXR에 저장하고, 수신레지스터DRR에 2번째 라인파트에서 출력되는 신호를 저장한 후, 1325단계로 진행한다. 그러나 상기 수신인터럽트신호 발생시의 채널번호가 1 또는 2가 아니면, 1321단계에서 채널번호가 3인가 검사한다. 이때 상기 채널번호가 3이면 1323단계에서 수신 레지스터를 2번째 무선파트 입력신호 버퍼에 저장하고 버스트 모드를 세트시킨 후 1325단계로 진행하며, 그렇지 않으면 바로 1315단계로 진행한다. 상기와 같이 과정을 수행한 후, 1325단계에서 채널번호를 부여한다(channel locate)

이후 상기 반향제어부55는 1327단계에서 채널번호가 5인가 검사하며, 아니면 1315단계로 진행하여 이를 상태 레지스터 및 누산기에 저장한다. 그러나 상기 채널번호가 5이면 1329단계에서 채널번호를 0로 하고, 1331단계에서 첫 번째 출력신호를 송신 레지스터에 저장하고, 수신레지스터를 두 번째 무선파트 입력신호 버퍼에 저장한 후, 1333단계에서 데이터 수신완료 플래그를 세트하고 1335단계로 진행한다.

따라서 상기와 같이 수신 인터럽트신호가 발생되면, 상기 반향제어부55는 도 13과 같은 루틴을 수행하여, 수신된 음성 채널 데이터는 수신 레지스터에 저장되어 있어 이 데이터를 수신버퍼에 저장하고, 다음에 송신될 음성 채널 데이터를 송신 레지스터에 저장한다. 상기와 같은 수신인터럽트 처리 동작은 마지막 음성 채널 데이터가 수신될 때 까지 반복 수행된다. 그리고 마지막 음성 채널데이타가 송신되기 바로 전에 발생되는 수신 인터럽트에서 직렬 통신 방식을 컨티뉴어스 모드에서 버스트 모드로 전환한다. 이때 다음 프레임 동기신호에서 첫 번째로 송신될 음성 채널 데이터를 송신 레지스터에 저장한다. 모든 음성 채널 데이터가 수신되면, 전 프레임 동기 주기에 저장된 반향이 제거된 데이터들을 모두 송신버퍼에 저장하며, 수신된 데이터들을 이용하여 반향 제거 동작을 시작하여 반향들을 제거하고 반향이 제거된 데이터들을 버퍼에 저장한다.

세 번째로 상기 도 10의 1031단계 및 1033단계에서 수행되는 반향 제거 동작을 살펴본다. 상기 반향 제거 동작은 도 14와 같이 수행된다.

먼저 반향 제거시, 1411단계에서 반향이 제거된 데이터를 출력하기 위한 데이터로 변환한다. 그리고 1413단계 및 1415단계에서 수신된 데이터의 반향 제거하기 위하여 데이터를 변환 및 에너지를 계산한다.

이후 1417단계-1429단계를 수행하여 음향 반향 제거를 위한 억압 동작을 수행한다. 상기 음향 반향 제거는 단말기에서 발생되는 반향을 제거하는 것으로서, 주로 핸즈 프리 동작시 발생된 반향을 제거하며, 적응 드레시홀드 센터 클리퍼에 의해 구현된다. 상기 음향 반향의 억압의 활성화는 무선파트에서 수신된 신호의 평균 크기 E_airin값이 -31dBm0 보다 작을 때 이루어진다. 그러면 1417단계에서 이를 감지하고, 1419단계에서 음향 억압 기능이 온상태인가 검사하며, 온 상태이면 1421단계에서 상기 <수학식 4>와 같은 어택 값을 계산한다. 이 후 1427단계에서 상기와 같이 계산된 어택값과 상기 <수학식 3>과 같은 클리퍼 값을 비교하며, 비교 결과에 따라 1429단계의 클리핑 유무를 수행한다. 그러나 상기 1417단계에서 E_airin값이 -31dBm0 보다 크면, 1424단계에서 음향 억압 기능이 온상태인가 검사하며, 온 상태이면 1425단계에서 상기 <수학식 5>와 같은 디케이 값을 계산한다. 이후 상기 1427단계 및 1429단계를 수행하여 클리핑 유무를 결정한다.

상기와 같은 과정으로 이루어지는 음향 반향의 억압 과정은 어택 및 디케이로 구분된다. 이때 상기 어택은 억압 기능이 비활성화된 상태에서 활성화 상태로 천이될 시 구동되며 이런 경우 이득이 작아지고, 디케이는 억압 기능이 활성화된 상태에서 비활성화상태로 천이될 시 구동되며 이런 경우 이득은 커진다. 이때 상기 어택과 디케이시 적용되는 필터의 특성식은 상기 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같이 서로 다르므로, 클리핑되는 동작 시간이 서로 다르다. 이때 어택시의 동작시간은 60msec로 디케이시의 8msec 보다 크게하여 음향 반향을 억제시킨다.

또한 1431단계-1455단계를 수행하여 원단 반향을 제거하기 위한 동작을 수행한다. 상기 원단 반향은 교환기의 4선-2선 하이브리드에서 발생되는 반향으로서, 억압 동작은 최대 감쇄가 11dB 까지 가능하다. 먼저 라인파트에서 입력된 신호의 평균 크기 E_airin값이 라인 억압 드레시홀드 값과 비교하며, 이후 행오버 중인가를 검사한다. 이때 E_airin값이 드레시홀드 값 보다 작고 행오버 중이면, 1435단계에서 라인 억압 어택값을 로드하고 1443단계에서 라인 억압 IIR필터의 값을 갱신한다. 또한 E_airin값이 드레시홀드 값 보다 크고 행오버 중이면, 1451단계에서 라인 억압 디케이 값을 로드하고 1443단계에서 라인 억압 IIR필터의 값을 갱신한다. 그러나 상기 1433단계 또는 1437단계에서 행오버 상태가 아니면 1455단계로 진행하여 FIR 값을 계산한다.

상기 원단 반향에서 억압 활성화되는 어택 시점은 E_airin〉-30dB이며, 디케이 시점은 E_airin〈-30dB가 된다. 그리고 행오버 시간은 상기 E_airin이 억압 드레시홀드 보다 작아진 후에 AIROUT 신호가 업악 감쇄되어 유지하고 고정된 시간이 된다. 어택 시간과 디케이 시간을 살펴보면, 어택 시간은 6.5msec가 되고 디케이 시간은 행오버 중이면 119msec이고 행오버가 없으면 24msec가 된다. 이때 억압 IIR 필터의 특성식은 <수학식 6>과 같으며, 출력 이득은 "1-IIR 필터의 출력"이 된다.

상기와 같이 FIR 값을 계산한 후, 1457단계-1487단계를 수행하여 근단 반향의 제거 기능을 수행한다. 상기 근단 반향은 상기 도 2에 도시된 바와 같이 고정된 라인 파트 내의 4선-2선 하이브리드에서 발생되는 반향으로서, 본 발명의 반향제거기63에서는 NLMS 알고리즘을 사용하여 근단 반향을 제거한다.

먼저 상기 FIR이 활성화되면, 1457단계에서 이를 감지하고, 1461단계에서 입력되는 라인파트의 신호에서 FIR 출력을 감산하여 에러값을 계산한 후, 반향 제거된 라인입력신호를 계산한다. 이후 1465단계-1469단계를 수행하면서, FIR 갱신이 활성화되고, E_airin〉2*E_linein이며, 무선파트의 신호가 무선파트의 드레시홀드값 보다 크면 1471단계에서 필터의 계수를 갱신하며, 그렇지 않은 경우에는 필터의 계수를 갱신하지 않는다. 이후 상기 IIR 데이터가 억압 드레시홀드 값 보다 크면, 1475단계 및 1477단계에서 최대 행오버 값을 결정하고 IIR 버퍼를 초기화하며, 작으면 IIR버퍼를 초기화하지 않는다. 이후 1479단계에서 라인 억압이 활성화 상태인가 검사하여 아니면 1481단계에서 반향 제거 동작을 종료한다. 그러나 활성화 상태이면 1483단계-1487단계를 수행하여 이득계수(gain factor)를 계산하고, 1485단계에서 상기 1453단계에서 계산된 라인입력신호 un(un= un*gain factor)을 계산한 후, 1487단계로 진행하여 반향 제거 동작을 종료한다.

상기 반향 제거 방법은 NLMS 알고리즘을 사용하여 원래의 신호를 적응 디지털 필터를 통해 출력되는 신호와 반향된 신호가 일치하는가 검사하며, 일치하지 않을 시 입력신호와 반향신호의 차 값에 따른 에러성분신호를 계산한다. 이때 상기 입력신호와 에러성분신호를 이용하여 NLMS 알고리즘에 의해 블록 갱신 방법으로 반복하여 적응 디지털 필터의 계수를 갱신한다. 따라서 필터에서 계산되어 출력되는 신호도 변하게 되고, 이로인해 에러성분신호가 최소화되어 반향 신호를 제거하게 되는 것이다. 이때 필터 계수는 순간적인 스퀘어 에러를 이용하여 상기 <수학식 7>과 같이 구하며, 상기 필터 계수들의 갱신이 종료되면, 상기 <수학식 8>과 같은 반향 추정식을 통하여 반향신호 값을 구한다.

상술한 바와 같이 무선 사설교환기의 기지국에서 다중 음성 채널 데이터의 반향을 처리할 수 있으며, 이로인해 반향 제거 기능을 효율적으로 수행할 수 있다. 또한 반향 제거시 무선파트에서 발생되는 음향 반향 및 교환기의 원단 반향은 각각 대응되는 반향억압기를 사용하여 제거하고 교환기의 근단 반향은 반향제거기를 사용하여 제거하므로서, 무선파트 및 라인파트에서 발생되는 반향을 효과적으로 제거할 수 있으며, 또한 상기 근단 반향 제거시 NLMS 알고리즘을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 직렬 통신 방식을 사용하는 통신시스템의 반향 제거방법에 있어서,

   프레임 주기 시작 시점에서 버스트 모드로 구동되며, 최초 음성채널 데이터 수신 및 이전 프레임의 반향 제거된 채널 데이터를 송신하는 상태에서 발생되는 외부 인터럽트신호에 의해 컨티뉴어스 모드로 전환하는 과정과,

   상기 컨티뉴어스 모드에서 채널 주기로 발생되는 내부 인터럽트들에 의해 설정된 수의 음성 채널데이타를 수신 및 이전 프레임의 반향 제거된 대응되는 채널 데이터를 송신하는 과정과,

   상기 마지막 음성 채널데이타 수신시 버스트모드로 전환되어 1프레임 주기에서 다중 음성 채널데이타들을 수신 및 반향성분이 제거된 채널 데이터들을 송신하는 과정으로 이루어지는 반향 제거방법.
2. 무선 사설교환기의 반향 제거장치에 있어서,

   라인파트 및 무선파트의 인터페이싱 기능을 제어하며, 프레임동기신호 수신시 외부인터럽트신호를 발생하는 제어부와,

   상기 제어부에서 반향 처리할 설정된 채널의 타임슬롯을 지정하는 채널할당부와,

   상기 라인파트와 연결되며, 상기 채널할당부에서 할당되는 채널로 음성 데이터를 송수신하는 라인인터페이스부와,

   상기 무선파트와 연결되며, 상기 채널할당부에서 할당된 채널로 음성데이타를 송수신하는 무선인터페이스부와,

   상기 프레임 동기신호 감지시 버스트모드를 수행하여 상기 라인인터페이스부에서 출력되는 최초 음성채널 데이터를 수신 및 반향처리된 음성 채널 데이터를 상기 무선인터페이스부로 출력하며, 상기 외부인터럽트신호 발생시 컨티뉴어스 모드로 변경되어 내부 인터럽트 발생시 상기 라인인터페이스부에서 수신되는 음성 채널 데이터를 저장하는 동시에 이전 프레임에서 수신되어 반향 제거된 음성 채널데이타를 상기 무선인터페이스부에 출력하고 상기 무선인터페이스부에서 수신되는 음성 채널데이타를 저장하는 동시에 이전 프레임에서 수신되어 반향 제거된 음성 채널데이타를 상기 라인인터페이스부에 출력하며, 마지막 음성 채널데이타 감지시 상기 컨티뉴어스 모드에서 버스트모드로 전환하는 반향제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 반향 제거장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 반향제어부가,

   상기 무선인터페이스부의 출력단에 연결되며, 반이중통신 방식으로 상기 무선파트의 음향 반향을 억압하는 제1반향억압기와,

   상기 라인인터페이수의 입력단에 연결되며, 반이중통신 방식으로 상기 라인파트의 원단 반향을 억압하는 제2반향억압기와,

   상기 라인인터페이스부의 입출력단 사이에 연결되며, 전이중통신 방식으로 상기 라인파트의 근단 반향을 제거하는 반향제거기로 구성된 것을 특징으로 하는 반향제거장치.
4. 무선 사설교환기의 반향 제거방법에 있어서,

   상기 프레임 동기신호 감지시 버스트모드를 수행하여 라인인터페이스부에서 출력되는 최초 음성채널 데이터를 수신 및 반향처리된 음성 채널 데이터를 무선인터페이스부로 출력하는 과정과,

   외부인터럽트신호 발생시 컨티뉴어스 모드로 변경하는 과정과,

   상기 컨티뉴어스 모드에서 내부 인터럽트 발생시 마다 상기 라인인터페이스부에서 수신되는 음성 채널 데이터를 저장하는 동시에 이전 프레임에서 수신되어 반향 제거된 음성 채널데이타를 상기 무선인터페이스부에 출력하고, 상기 무선인터페이스부에서 수신되는 음성 채널데이타를 저장하는 동시에 이전 프레임에서 수신되어 반향 제거된 음성 채널데이타를 상기 라인인터페이스부에 출력하는 과정과,

   마지막 음성 채널데이타 감지시 상기 컨티뉴어스 모드에서 버스트모드로 전환하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 무선 사설교환기의 반향 제거방법.

Images