KR100271508B1 - 다주파 신호 검출기용 대역 전력 에코 감쇠기 - Google Patents

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Abstract

제1필터 뱅크를 통해 송신 신호를 통과시키고 제2필터 뱅크를 통해 송신 신호에 에코에 더하여 원격 신호를 공급한 후에 필터링된 합성 원격 신호로부터 필터링된 송신 신호의 이득 계수 보상된(스케일된)버전을 감산하여 에코가 감소된 수신 신호를 얻음으로써 근단 에코 감소가 성취된다. 에코가 감소된 수신 신호는 전화 시스템의 음성 검출기, 음성 응답 기구 등에 의해 적절히 사용되어 근단 에코에 의한 잘못된 경보를 방지할 수 있다. 일실시예에 있어서, 이득 계수는 각각의 관련 주파수에 대하여 고정되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 이득 계수는 필터링된 송신 신호와 에코가 감소된 수신 신호에 기초하여 동적으로 도달한다.
2개의 필터 뱅크는 다중화된 필터 뱅크로 하나로 결합될 수 있다.

Description

다주파 신호 검출기용 대역 전력 에코 감쇠기
PSTN 으로 통신하는 전자 신호 시스템에 있어서, 송신 신호의 에코 (예를 들어, 송신된 음성 또는 음성 신호의 감쇠된 나머지) 가 수신 신호와 함께 나타날 수 있다. 이것은 4 선식과 2 선식 회선 사이의 변환에 의해 발생한다.
PSTN 으로의 연결부는 송신과 수신 신호가 동시에 한쌍의 배선 (예를 들어, 전화선) 으로 이동하는 2 선식 회선이다. 2 선식 회선상에 합성된 전 이중 신호가 나타나도록 송신과 수신 신호는 서로 중첩 (즉, 누적) 되어 송신과 수신을 동시에 허용한다. 송신 신호로부터 수신 신호를 분리하기 위하여, 4 선식-2 선식 변환 장치를 사용해야 한다. 이 변환 회로는 하이브리드 ("hybrid") 라 하며, 통상 합성 (송신과 수신) 신호로부터 송신 신호를 감산함으로써 수신 신호만이 남게 된다.
그러나, 하이브리드 회로는 완전하지 못하며, 송신 신호의 몇 개는 수신 신호로 누설된다. 음성전용 전화 장비에 있어서, 이것은 많은 문제를 일으키지 않는다. 사실, 몇가지 자신의 음성 (종종 측음이라 불리운다) 의 근단 피드백 (또는 에코) 은 전화 핸드셋에서 매우 바람직한 것으로 고려되고, 모든 전화기에 가상적으로 설계된다. 그러나, 통신 장비에 있어서, (예를 들어, 팩스기, 모뎀, 음성 응답 시스템, 등) 에 있어서는 그러한 반사는 바람직하지 않으며, 수신 신호에서 송신 신호를 가능한한 많이 억압해야 한다.
도 1은 간단한 전화 (시스템) 하이브리드 (100) 의 개략도이다. 하이브 리드 (100) 는 2 개의 변압기 (110, 120)으로 이루어진다. 변압기 (110) 은 2 개의 동일한 1 차 권선 (112, 114) 과 단일 2 차 권선 (116) 을 갖는다. 2 차 권선 (116) 은 선식 PSTN 에 연결된다. 변압기 (120) 는 2 선식 송신 회선 (130) 의 변압기 (110) 의 1 차 권선 (112) 와 직렬로 연결된 1 차 권선 (122) 을 가진다. 변압기 (120) 는 또한 2 선식 수신 회선 (132) 의 변압기 (110) 의 1 차 권선 (114) 와 직렬로 연결된 2 차 권선 (124) 을 가진다. 송신 회선 (130) 의 송신 신호는 변압기 (110) 의 1 차 권선 (112) 과 변압기 (120) 의 1 차 권선 (122) 을 통과한다. 1 차 권선 (112) 을 통과한 송신 신호는 2 선식 PSTN 회선에 유사한 송신 신호를 부과한다. 이 송신 신호는 2 선식 수신 회선의 권선 (114) 의 합성 수신 신호에서 나타난다. 유도된 신호 (1 차 권선 (122) 을 통과한 송신 신호에 의해 발생) 가 2 선식 수신 회선 (132) 의 송신 신호를 "벅 (buck)" (또는 제거) 하고, 2 선식 송신 회선 (130) 로부터의 송신 신호의 대부분이 2 선식 송신 회선 (132) 로부터 제거되도록 변압기 (120) 의 2 차 권선 (124) 이 연결 다른 하이브리드가 사용될 수 있으며 본 기술의 숙련된 자에게는 자명한 것이다.
에코 제거 시스템은 본 기술에 숙련된 자에게는 자명하며, 강도와 지연이 변화하는 단일 또는 다중 에코를 제거하기 위한 기술의 광범위한 변형을 포함한다. 그러한 기술의 공지의 응용중의 하나는 음성 전화 통신의 원단 (far-end) 가청 에코를 제거하기 위한 에코 제거의 사용이다. 에코 제거의 다른 응용은 데이터 모뎀의 근단과 원단 에코의 제거이다. 이들 기술은 계산-집약될 수 있는 매우 복잡한 적응 디지탈 에코 제거 알고리즘을 필요로 한다.
음성 신호 시스템, 특히, 음성 메시지와 음성 응답 시스템 등의 DTMF ("터치톤 (touch tone)" 으로 알려진 이중 음성 다주파) 에 있어서, 다른 정보 (통상 음성 메시지) 와 동시에 성취될 수 있는 음성 신호 검출이 송신되어 음성 신호 (예를들어 터치 톤 버튼을 누름) 가 송신된 정보를 인터럽트하는데 사용될 수 있는 것이 매우 바람직하다. 즉, 음성 신호 시스템은 전 이중 모드로서 동작한다. 이것은 일반적인 PSTN 과 다르며, 반 이중 모드 동작에서의 다른 중요한 신호원으로 부터 간섭되는 일 없이 DTME 신호 (다이얼링) 가 발생한다.
일반적으로 사인 곡선, 특히 DTME 신호를 검출하는 기술이 많이 알려져 있다. 그러한 기술중의 하나는 사인 곡선의 신호의 존재를 검출하기 위하여 고르젤 알고르즘(Goertzel's algorithm) 으로 알려진 이산 푸리에 변환 (Fourier transform) 을 사용한다. 고르젤 알고리즘은 DTMF 주파수 각각을 검출하는데 반복적으로 적용될 수 있다.
전 이중 음성 신호 시스템에 있어서, DTMF 신호를 검출하는데 어려운 원인은 근단 에코 (DTMF 와 결합하여 비교적 짧은 지연 시간을 갖는다) 이다. 음성 신호원 (예를 들어, DTMF 전화) 은 PSTN 의 원단에 있고, 그로부터 발생하는 음성 신호는 회로망의 감쇠 소오스를 통과해야 한다. 회로망의 근단으로부터 송신된 신호의 원단 에코는 또한 동일한 감쇠를 통과해야 한다. 결과적으로, 음성 신호 대 원단 에코의 비인 효율적인 "신호 대 잡음" 비가 비교적 양호하고 음성 검출 에러가 발생하지 않는다. 그러나, 비교적 큰 근단 에코는 음성 신호 검출에 영향을 주기 쉽고 에코 제거표에 의해 효과적으로 취급될 수 있다.
일반적으로 음성, 에코 제거표는 합성 신호 (송신 신호와 에코를 포함) 를 송신 신호와 상관하여 송신 신호의 에코를 특성화하여 에코의 성질과 지연을 결정 하도록 한다. "복제" (가상) 에코를 형성하여 합성 신호로부터 에코를 제거 (예를 들어, 감산) 하여 에코 (또는 에코의 서브셋트) 는 합성 신호로부터 제거된다. 그러한 에코 제거 표는 송신 신호의 근단과 원단 에코를 제거하기 위한 것이다.
음성 인식과 통합된 음성 응답 시스템에 있어서, "명령" 워드 (인식될 때 동작하는) 는 음성 응답 시스템으로부터 나오는 메시지에서 발생하기 쉽다. 이들 명령 워드의 큰 진폭의 근단 에코가 제거 (즉, 에코 제거) 되지 않으면, 음성 인식 장치는 인식되어 (송신 신호의 에코 이외의) 수신 신호에도 동작하게 되어 바람직하지 못한 (에러가 있는) 결과가 발생한다.
근단 에코 제거의 접근은 Vijay R. Raman 과 Mark R. Cromack 에 의한 1992년 9월 IEEE 공고 번호 0-7803-0532-9/92 의 IV513 내지 IV-516 의 "음성 처리 시스템의 신속한 에코 제거"에 서술되어 있다. 도 2 는 적응 에코 제거 시스템 (200) 의 블록도이다.
도 2 에 있어서, 적응 에코 제거 시스템 (200) 은 에코 제거기 (210), 음성 복호기 (송신기) (290), 및 2 개 이상의 수신기 (도면에는 2 개만 나타냄) (270, 280) 로 구성된다. 수신기 (270) 은 DTMF 복호기이고, 수신기 (280) 는 음성 인식기이다. 수신선 (212) 와 송신선 (214) 은 시스템 하이브리드로부터 나오는 것으로 가정한다. 수신선 (212) 은 송신선 (214)을 통해 전송한 송신 신호의 나머지 (에코) 를 갖는 수신 신호를 이송한다. (도 1 의 하이브리드 (100) 의 수신 및 송신 회선 (132, 130) 의 각각과 비교)
에코 제거기 (210) 는 별개의 2 개 분리 필터, 즉, 적응 필터와 제거 필터를 포함한다. 적응 필터는 적응 제어 기능부 (220), 적응/윈도우 모듈 (230) 및 차 기능부 (예를 들어, 가산기)(250) 를 포함한다. 제거 필터는 제거 모듈 (240) 과 차 기능부 (예를 들어, 가산기) (260) 를 포함한다. 적응 필터 (220, 230, 250) 는 수신과 송신 데이터의 모든 샘플상에 실시간으로 적응하지 않으므로, 시스템 식별 기능부를 제공한다. 적응은 시간 정렬된 송신과 수신 데이터의 버퍼링된 프레임상에서만 동작한다. 데이터의 프레임을 위한 적응의 완료는 많은 수의 경과된 프레임에 걸친 시간에 분포된다.
적응 제어 기능부 (220) 와 적응/윈도우 모듈 (230) 은 적응 필터를 형성하고, 적응 필터는 송신과 수신선 (214, 212) 을 감시하여 송신선 (214) 에 송신 신호가 인가될 때 수신선 (212) 상의 수신 신호의 송신 신호 에코와 거의 일치하는 적응 필터를 생성하는 필터 계수를 생산함으로써 제거용으로 사용되는 적당한 지연과 계수를 결정한다. 이 적응 필터 출력은 차 기능부 (250) 를 통해 수신 신호로부터 감산된다. 그 차는 최소 차 신호를 위한 필터 계수를 조정하는 적응/윈도우 모듈 (230) 에 의해 감시된다. 적응 필터 (220, 230, 250) 은 제거 필터 (240, 260) 보다 더 큰 도출 계수를 갖는다. 적응/윈도우 모듈 (230) 은 에너지 농축 기술에 기초한 이용가능한 필터 계수의 서브셋트와 지연 상수를 선택하는 윈도우 기능부를 포함한다. 이 기술을 이용하여, 작은 셋트와 지연 상수가 선택되어 필터링된 신호의 가장 높은 에너지 성분에 가장 큰 영향을 준다. 저에너지 신호 성부에만 영향을 주는 필터 계수와 지연 상수는 버린다. 이것은 필터링된 신호의 가장 높은 에너지만을 "윈도우" 또는 선택적으로 목표로 하는 필터를 효과적으로 생산한다. 윈도우된 필터 계수와 지연값은 에코가 제거된 신호를 발생하기 위하여 사용하는 제거 모듈을 통과한다. 에코가 제거된 신호는 개방 루프 법에서 차기능부 (260) 의 수신 신호로부터 감산된다.
도 2 에 대하여 설명한 에코 제거 표에 있어서, 적응은 비실시간 방식으로 최소 전력 필요 조건을 통과하는 버퍼 상에서 오프라인 수행된다. 그러한 표는 몇가지 문제점이 있다. 먼저, 적응은 오프라인에서만 수행될 수 있으며 적응과 제거를 위하여 완전히 별개인 필터를 필요로 한다. DSP (디지탈 신호 프로세서) 에서 수행되면, 2 개의 필터 각각에 별개의 프로그램 메모리와 계수 기억이 필요하다. 적응과 제거가 병렬로 수행될 수 없으므로, 적응 처리가 발생하는 동안 "라인 취득" 위상이 있어야 한다. 이 위상동안, 통신할 수 없으며 DTMF 또는 다른 음성 신호 검출은 없다.
본 발명의 목적은 제거가 동시에 수행되는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 별개의 취득 위상을 필요로 하지 않는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 적응, 제거 및 음성 검출이 동시에 발생할 수 있는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 다른 목적은 별개의 적응, 제거 및 음성 검출 필터를 필요로 하지 않는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 다른 목적은 근단 에코 감소를 위한 저비용의 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 신속히 수렴하는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 비적응법을 이용할 수 있는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 위상과 지연 변화에 무감각한 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 공중 회선 교환 전화망 (PSTN) 에 사용되고 작은 양의 메모리 (코드와 변수) 와 처리력을 소비하는 음성 신호 필터를 사용함으로써 동작의 2중 모드에서 동작하는 음성 신호 시스템의 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 적분한 후에 수행되는 대역 필터링의 구조에 기초하는 음성 신호 수신기의 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 음성-팩스 시스템의 성능을 개선하는 근단 에코 감소를 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명은 전 이중 통신 방식에서의 근단 (near-end) 에코 제거에 관한 것으로, 특히, 음성 신호 시스템, 특히, 공중 회선 교환 전화망 (PSTN, 또한 "전화선"이라한다) 에 연결된 이중 음성 다주파 (DTMF) 신호 시스템에서의 근단 에코 제거에 관한 것이다.
제1도는 2 선식과 4 선식 회선 사이를 변화하기 위한 종래의 일반적인 하이브리드 회로를 나타내는 개략도.
제2도는 근단 에코 제거를 위한 종래 기술의 블록도.
제3a도는 본 발명에 의한 비적응 보상 이득을 갖는 근단 에코 감소를 위한 기술의 블록도, 제3b도는 본 발명에 의한 적응 보상 이들을 갖는 근단 에코 감소를 위한 기술의 블록도.
제4도는 본 발명에 의한 BPS 필터와 적분기의 블록도.
제5도는 디지탈 신호 프로세서를 이용한 본 발명의 기술을 수행하는 시스템의 블록도.
제6도는 본 발명에 의한 에코 감소 기술을 이용한 이중 음성 다주파 (DTMF) 복호를 수행하기 위한 기술의 블록도.
본 발명에 의한 형태에 의하면, 에코 감소 수신 신호 (Rx) 는, 송신 신호 (Tx)를 필터링하고 제곱하고, 송신 신호의 에코 (ES)를 포함하는 원격 신호 (R)를 필터링 및 제곱하고, 합성 원격 (R+ES) 로부터 송신 신호의 필터링된 이득 계수 조절 버전을 감산함으로써 얻어진다.
본 발명에 의한 다른 형태에 의하면, 송신 신호와 수신 신호의 대역 에너지는 이중 필터 뱅크 (즉, 수신 (원격) 신호용 하나의 뱅크와 송신 신호용 하나의 뱅크) 에 의해 측정된다. 뱅크가 동일하면, 하나의 뱅크는 다른 뱅크 계수를 위한 기억 메모리를 저장해야 한다. 수신 뱅크는 음성 신호 검출 필터를 포함한다. 에코 간섭은 수신 에너지로부터 송신 에너지의 크기를 감산함으로써 감소될 수 있다.
본 발명에 의한 다른 형태에 의하면, 고정 지연선은 시스템 인터페이스 모듈에 존재하는 간섭 모듈이 존재하는 아날로그와 디지탈 지연 (코덱) 을 위하여 보상하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이 지연선은 강제적인 것이 아니다. 왜냐하면, 본 발명의 방법은 지연 변화에 무감각하기 때문이다. 배율은 적응 알고리즘 (예를 들어, LMS, RLS 등) 에 의해 설정되거나 비적응 방법으로 미리 정의될 수도 있다.
본 발명의 또다른 형태에 의하면, 다음성 복호 시스템은 본 발명의 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명의 에코 감소 기술을 이용한 다수의 음성 검출기는 시스템 하이브리드로부터 수신 신호와 송신 신호를 병렬로 연결한다. 각각의 음성 검출기는 상이한 주파수에서 사인 곡선의 음성을 검출한다. 음성 논리 기능은 음성 검출기의 출력을 시험하여 음성 검출기 주파수 (관련 주파수) 에서 수신 신호의 음성의 존재 유무를 결정하고, 미리 정의된 특정 음성의 결합에 응답한다.
본 발명의 다른 목적, 이점, 및 특징은 다음의 설명에서 명백해질 것이다.
본 발명은, 예를 들어, 전화 교환망에 연결된 응답기에 적용될 수 있다.
그러한 기구는 DTMF 신호에 의해 (즉 원격 전화의 키패드상의 키를 누름으로써) 원격 전화로부터 사용자에 의해 제어될 수 있고, DTMF 신호는 출력되는 메시지의 재생동안 발생해야 한다. 이것은 출력되는 메시지 (저장된 인사와 다른 음성 메시지 등) 의 재생 동안 근단 에코가 (예를 들어, 시스템 하이브리드에) 존재함으로써 에코가 발생하는 경우를 예시하는 것이다. 이들 에코는 출력되는 음성에 나쁜 DTMF 검출 (예를 들어, 전화 응답기에서) 을 일으킨다.
음성 검출 품질은 2 가지 방법을 이용함으로써 향상될 수 있다: 입력되는 DTMF 음성 (신호) 를 정확히 식별하는 방법과 에코가 있는 DTMF 신호 (재생 모드에서의 응답기의 메시지상의 신호) 를 무시하는 방법. 본 발명은 DTMF 대역에서 에코를 효과적으로 감소시켜 DTMF 검출의 품질을 개선한다. 더욱이, 개별적으로 (에코 제거로부터) 분리 이산되어 있는 필터의 셋트는 음성 검출을 필요로 하지 않으므로, 본 발명에 의한 단일 셋트의 필터와 함께 성취될 수 있는 에코 감쇠와 음성 검출의 적분 기능은 전화 응답기 등의 시스템으로 용이하고 경제적으로 통합할 수 있다.
도 3a는 근단 에코를 감소시키고 음성 신호를 검출하기 위한 고정 보상 이득을 갖는 시스템 (300A) 의 블록도이다. 시스템 (300A) 은 이중 뱅크 BPS 필터와 적분표를 사용하고, 하나의 필터 뱅크는 수신 (입력) 신호를 처리하기 위하여 사용되고, 다른 하나는 송신 (출력) 신호를 처리하기 위하여 사용되고, 2 개의 필터 뱅크의 출력은 송신 신호의 근단 에코를 제거하기 위하여 결합된다.
시스템 (300A) 은 수신과 송신 데이터를 위한 별개의 선을 제공하는 종래의 시스템 하이브리드와 선 접속기(320)(도 1과 비교) 를 포함한다. 시스템 하이브리드와 선 접속기(320) 의 선 접속기 부분는 시스템(300A) 에 의해 디지탈 처리하기 위하여 아날로그 전화 신호를 디지탈 형상으로 디지탈 형상을 아날로그 전화 신호로 변환하는 코덱 (부호기/복호기) 이다.
선 (302) 상의 송신 신호 (tx(t)) 는 시스템 하이브리드와 선 접속기 (320) 를 통해 PSTN (전화선) 으로 송출된다. 입력 (원격) 신호 (r(t)) 는 시스템 하이브리드와 선 접속기 (320) 에 의해 전화선으로부터 수신된다. 시스템 하이브리드와 선 접속기에 의해 수신되어 선 (304) 상에 존재하는 모든 신호는 원격 신호 (r(t)) 와 송신 신호 (302) 의 근단 에코 성분 (ES(t)) 의 결합이다. 에코 성분 (ES(t)) 은 시스템 하이브리드와 선 접속기 (320) 의 (선 (302) 상의) 송신 신호의 모든 에코 성분의 불완전한 제거에 의한 것이다. 본 발명의 일반적인 목적은 다음의 음성 검출 회로 (도면표시생략) 의 결정 방법으로 에코 신호의 간섭을 감소시키는 것이다.
시스템 하이브리드와 선 접속기 (320) 을 통해 송신되는 것에 더하여, 선 (302) 상의 송신 신호는 BPS 필터와 적분 블록 (330) 에 제공된다. BPS 필터와 적분 블록 (330) 으로부터의 선 (306) 상의 출력 신호 (Tx) 는 BPS 필터와 적분 블록 (330) 의 출력 (306) 의 절대값의 제곱을 계산하여 신호 (│TX│2) 를 출력하는 크기 제곱 기능 블록 (350) 을 통과한다. 본 발명의 설명을 통해, "기능 블록" 은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 수행될 수 있는 소자이다.
선 (304) 상의 합성 원격 신호 (r(t) + ES(t)) 가 또다른 BPS 필터와 적분 블록 (340) 으로 제공된다. BPS 필터와 적분 블록 (340) 으로부터의 선 (308) 상의 출력 신호 (R + ES) 는 BPS 필터와 적분 블록 (340) 의 출력 (R + ES) 의 절대값의 제곱을 계산하여 선 (309) 상에 신호 (│R+ES│2) 를 출력하는 크기 제곱 기능부 (360) 를 통과한다.
BPS 필터와 적분 블록 (330) 과 제곱기 (350) 는 송신 신호 (Tx) 를 처리하기 위한 제 1 필터 뱅크를 형성한다. BPS 필터와 적분 블록 (340) 과 제곱기 (360) 는 합성 수신 신호 (R + ES) 를 처리하는 제 2 필터 뱅크를 형성한다. BPS 필터와 적분 블록 (330, 340) 의 기능과 동작은 도 4 를 참조하여 이하 상세히 설명한다. 일반적으로, 제 1 과 제 2 필터 뱅크의 출력은 처리되어 합성 원격 신호 (R + ES) 로부터 에코 항목 (ES) 을 제거함으로써 다음의 복호기등 (도면표시생략) 에는 "순수한" 수신 신호 (R) 가 나타난다.
승산 기능부 (380) 은 크기 제곱 기능 블록 (350) 의 출력 (│TX│2)을 입력선 (312) 으로부터 받은 보상 이득 계수 "C" 와 승산한다. 승산 결과가 선 (314) 상의 신호가 되어 합산 기능부 (390) 에서 크기 제곱 기능부 (360) 의 선 (309) 상의 출력으로부터 감산됨으로써 선 (316) 상의 에코가 감소된 수신 신호 (Rx) 를 발생한다. 다시, "기능" 은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 수행될 수 있다.
송신과 수신 신호 (302, 304) 의 대역 에너지는 2 개의 필터 뱅크 (즉, 송신 신호 (302) 를 위한 기능 블록 (330, 350) 및 수신을 위한 기능 블록 (340, 360))에 의해 측정된다. 2 개의 필터 뱅크는 서로 동일하게 형성될 수 있어 단일 필터 뱅크가 다중화되어 송신 필터 뱅크와 수신 필터 뱅크의 기능을 둘다 수행할 수 있다. 이것은 2 개의 이산 필터 뱅크를 위하여 별도 셋트의 필터 계수에 필요로 하는 기억량을 저장할 수 있다.
필터 뱅크는 대역 필터로서 사용되며 관련 주파수 (예를 들어, 신호 음성) 의 협소한 대역의 주파수만 통과한다. 수신 필터 뱅크는 신호 음성 검출기로서 동작한다. 선 (316) 상의 에코가 제거된 수신 출력 (Rx) 에서의 충분한 출력 레벨은 선택된 주파수에서 "히트 (hit)" 를 가리킨다. 바람직하게, 하나의 필터 뱅크는 복호될 각각의 음성 주파수를 위하여 설치된다. 다른 수행도 가능하지만, 하나이상 (예를 들어, 2 개) 의 필터 뱅크가 다중화된다. 다중화에 의해 단일 필터 뱅크는 하나의 음성보다 스캔에 사용될 수 있다.
고정 지연선은 시스템 하이브리드와 선 접속기 모듈 (320) 에 존재하는 아날로그와 디지탈 지연 (코덱) 을 보상하는데 사용될 수 있다. 그러나, 그러한 지연선을 강제적인 것이 아니다. 왜냐하면, 필터 응답은 지연 변화에 비교적 무감각한 방법을 형성하는 협소한 주파수 에너지 대역이기 때문이다. 도 3a 의 시스템에 대하여, 보상기 이득 인자 (관련 주파수당 하나의 보상 이득 인자)는 공지의 시스템 특성에 기초한 송신 신호 누설량을 최소화하도록 선택된다.
다른 방법으로, 적응 기술은 동적 조정되는 보상기 이득 계수를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 그러한 실시예는 도 3b 에 나타내었다.
도 3b 는 본 발명에 의한 적응 보상 이득을 갖는 근단 에코 감소를 위한 시스템 (300B) 의 블록도이다. 계수 적응 블록 (370) 이 선 (316) 상의 에코가 제거된 수신 출력 신호 (Rx) 와 크기 제곱 기능부 (350) 의 출력 (310) 을 감시하고 선 (312A) 상에 존재하는 적응 보상기 계수 (C') 를 동적으로 "동조" 하여 선 (316) 상으로 에코가 제거된 수신 신호 출력에 송신 신호 누설량을 최소화하는 것을 제외하고는 도 3a 의 시스템(300) 과 동일하다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 선 (312A) 상의 보상기 이득 계수의 적응은 다음과 같은 공식에 의해 성취될 수 있다:
Cm+1= Cm+ μRx│Tx│2
μ = μO/(Rx│2+│Tx│2
상술한 식에 있어서, 변수 "m" 은 반복을 트랙하기 위한 블록수로서 사용된다.
이 기술에 기초하여, 보상기 이득 계수를 계산하기 위해 사용될 수 있는 많은 상이한 목표 추적 알고리즘이 있는 종래 기술에 의해 이해될 것이다. 적절한 적응 알고리즘을 사용하기 위하여 본 발명의 사상과 범위내에 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 BPS (대역) 필터와 적분기 (400)(도 3a 와 도 3b 의 330 과 340 참조) 의 블록도이다. 필터 (400) 는 장치 지연 (420), 계수 이득 블록(430) 및 합 기능부(440) 을 포함하는 피드백 루프로 설치된다. 합 기능부(440) 으로부터의 출력(404) 은 지연 블록(420) 의 하나의 장치 "D" 에 의해 지연된다. 지연 블록(420) 으로부터 지연된 출력(480) 은 계수 이득 블록(430) 내의 계수 (Pk) 에 의해 승산된다. 계수 (PK) 의 값은 다음과 같이 주어진다:
PK= rㆍei2π(f/fs)
여기서, r 은 상수 (예를 들어, 0.95) 이고, "f" 는 필요한 주파수 (관련 주파수) 이고, "fs"는 샘플링 속도이다.
계수 이득 블록 (430) 의 출력은 합 기능부 (440) 의 입력 신호 (402) (도 3a 와 도 3b 의 302 와 304 참조) 와 가산되어 합 기능 출력 (404) 을 발생한다.
BPS 필터와 적분기 (400) 로부터의 출력은 매 N 샘플당 한 번씩 선 (406) 상에 나타난다. (이것은 "n"="N" 일 때, 닫히는 "스위치"에 의해 나타난다)
수학적 설명
다음과 같은 정의한다:
에코 신호 = ES
원격 신호 = R
에코 에뮬레이션 = EE = C* │Tx│2
여기서, ES, R 및 Tx 는 복소수이다.
에코 신호 (ES) 는 BPS 필터와 적분기 (400) 에 의한 복소수 출력이고, 하이브리드 (320) 와 원격 신호 (또한 복소수인 R) 를 통과하여 수신 신호 (예를 들어, 선 (304) 상의 합성 원격 신호) 가 R + ES 가 되는 송신 신호 (또한 복소수인 Tx (302)) 의 근단 에코 부분을 나타낸다. 대역 필터링되고 적분되고 제곱될 때 Tx 신호 (302) 는 관련 주파수 대역 (│Tx│2)의 송신 신호의 크기와 동일하다. 보상 이득 (제거기 형태에 의존하는 C 또는 C') 을 곱하여 EE 를 얻는다. 마찬가지로, 필터/적분/제곱 뱅크를 통한 근단 에코를 갖는 원격 신호를 통과하여 │Rx+ES│2을 산출한다.
절대값을 제곱하고 나머지를 감산한 후에, 다음의 한계를 위한 Rx 신호값은 다음과 같은 방법으로 검출기 결정 논리에 의해 얻어진다:
│Rx│2= │ES + R│2- │EE│2
= │ES│2+ │R│2+ (ES)*R + ES(R*) - │EE│2
계수 (C (EE=C*│Tx│2)) 는 그 최상값에 도달한다고 가정한다:
│EE│2 │ES│2
Rx 는 다음으로 감소한다:
│Rx│2= │R│2+ (ES)*R + ES(R*)
= │R│2+ XT
여기서, XT 는 누화이다. 수신 에러는 다음과 같이 주어진다:
에러 = │Rx│ - │R│2
에코 감쇠기는 │ES│2+XT 으로부터 XT 만으로 에러를 변화시킨다.
관련된 대역에서 │R│<<│ES│(즉,XR<1) 인 동안, 보통의 경우가 잘못된 음성 신호 "히트" 이므로, 에코 감쇠기는 매우 작은 에러를 발생시키고 실제 시스템에 있어서, 특히 잘못된 알람 속도의 감소에 있어서 매우 효과적이다.
도 5는 디지탈 신호 프로세서 (DSP) 를 사용하는 본 발명을 수행하기 위한 시스템 (500) 의 블록도이고, DSP (520) 는 도 3a 와 도 3b 에서 설명한 바와 같은 방법으로 시스템 하이브리드와 선 접속기 (510) 를 통하여 PSTN 에 신호를 송신하고 수신한다. 도 3b 에서 설명한 알고리즘 하드웨어 구조는 알고리즘의 구성요소 기능을 나타내는 프로그램 메모리 (530) 의 프로그램을 기억함으로써 DSP (520) 상에서 수행된다. 계수와 변수 기억 메모리(540) 는 동조가능한 계수를 기억하고 필터를 위하여 메모리 (기록) 를 제공하는데 사용된다. 필터 기능을 수행하기 위한 기술은 본 기술에 숙련된 자에게는 잘 열려진 것이므로, 이하 상세히 설명하지 않는다.
도 6은 선 (610) 상의 송신 신호의 에코가 존재하는 선 (620) 상의 수신 신호상의 다수의 음성을 검출하기 위하여 본 발명의 기술을 사용한 다음성 복호 시스템 (600) 을 나타낸다. 다음성 복호 시스템 (600) 은 도 3a 와 3b 에 대하여 설명한 형태의 다수의 음성 검출기 (680A, 680B, ...680N) 과 DTMF 논리 (670) 를 포함한다. 각각의 음성 검출기 (680A, 680B, ...680N) 는 각각의 출력선 (660A, 660B, ...660N) 상에 해당하는 검출 출력을 발생하면서 상이한 특정의 주파수에서 사인 곡선의 음성을 검출한다. DTMF 논리 (670) 는 음성이 존재하는 한계값에 대하여 음성 검출 출력 (660A, 660B, ...660N) 상의 신호 크기를 비교함으로써 음성 (예를 들어, 특정한 음성의 결합) 의 유무를 결정한다. DTMF 논리 (670) 는 특정 유효 (즉, 음성 쌍이 전화 키패드상의 특정 키와 결합한다) 가 정의되기 위한 음성 조합의 미리 정의된 (예를 들어, 종래의) 셋트에 의한 조합을 해석하면서, 음성 검출 출력 (660A, 660B, ...660N) 상에 존재하는 음성의 조합에 응답한다.
각각의 음성 검출기 (680A, 680B, ...680N) 는 선 (610) 상의 송신 신호와 선 (620) 상의 수신 신호를 수신하기 위하여 연결된다. 각 음성 검출기 (680A, 680B, ...680N) 의 송신 신호는 각각의 송신 필터와 제곱기 (602A, 602B, ...602N) (도 3a 와 3b 의 350 과 결합된 330 과 비교) 에 연결되고, 각 음성 검출기 (680A, 680B, ...680N) 의 수신 신호는 각각의 수신 필터와 제곱기 (604A, 604B, ...604N) (도 3a 와 3b 의 360 과 결합된 340 과 비교) 에 연결된다. 도 3a 와 3b 에 대하여 상술한 바와 같이, 각각의 음성 검출기 (680A, 680B, ...680N) 는 각각의 승산기 (630A, 630B, ...630N) (도 3a 와 3b 의 380 과 비교) 를 포함하고, 승산기는 각각의 송신 필터 (602A, 602B, ...602N) 로부터의 출력을 선 (650A, 650B, ...650N) 상의 각각의 제거 계수 (C1, C2 ...CN) (도 3a 의 C와 도 3b 의 C' 와 비교) 와 승산하여 각각의 합 블록 (640A, 640B, ...640N) 의 각각의 수신 필터 (604A, 604B, ...604N) (도 3a 와 3b 의 390 과 비교) 의 출력으로부터 감산된 결과를 발생하여 선 (660A, 660B, ...660N) 상의 각각의 음성 검출 출력을 발생한다.
바람직하게, 각각의 송신 필터 (602A, 602B, ...602N (F1, F2 ...FN)) 는 각각의 수신 필터 (604A, 604B, ...604N (F1, F2, ...FN)) 과 동일 FN)) 는 각각의 수신 필터 (604A, 604B, ...604N (F1, F2, ...FN)) 과 동일하여 송신과 수신 필터의 기능 (F) 이 동일한 필터 수행에 의해 성취될 수 있다. 즉, 각각의 수신 필터 (604A, 604B, ...604N) 와 각각의 해당하는 송신 필터 (602A, 602B, ...602N) 가 단일 해당 물리적 필터 수행을 공유할 수 있다. 그러나, 각각의 필터는 병렬 구성으로 개별적으로 수행될 수 있다.
필터를 위해 기억된 값의 작은 셋트를 스위칭하거나 다중화함으로써 디지탈 하드웨어 및 소프트웨어에서 필터의 공유가 용이하게 수행될 수 있다는 것은 본 기술에 숙련된 자에게는 명백한 것이다. 수신과 송신 필터는 바람직하게 동일하며 계수 스위칭은 불필요하다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하였지만, 그 특성은 한정되는 것은 아니며, 상술한 설명은 바람직한 실시예일 뿐이며, 다음의 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는한 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (11)

  1. 전화선에 연결된 시스템 하이브리드에 송신 신호를 전송하는 송신선, 시스템 하이브드로부터 송신 신호의 근단 에코를 포함하는 원격 신호를 전송하는 수신선, 송신 신호를 필터링하고 적분하기 위한 제 1 대역 필터와 상기 제 1 대역 필터의 출력의 절대 레벨을 결정하기 위한 제 1 제곱기를 포함하며, 제 1 출력을 갖는 제 1 필터 뱅크, 원격 신호를 필터링하고 적분하기 위한 제 2 대역 필터와 상기 제 2 대역 필터의 출력의 절대 레벨을 결정하기 위한 제 2 제곱기를 포함하며, 제 2 출력을 갖는 제 2 필터 뱅크, 보상기 이득 계수와 제 1 출력을 승산하여 그 결과 신호를 발생하기 위하여 상기 제 1 필터 뱅크에 연결된 승산기, 및 제 2 출력으로부터 그 결과 신호를 감산하여 근단 에코가 감소된 수신 신호를 발생하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 검출기용 에코 감쇠기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 출력과 상기 가산기에 의해 발생된 수신 신호의 기능으로서 보상기 이득 계수를 제공하기 위한 계수 적응 기능 블록을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 검출기용 에코 감쇠기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 필터 뱅크와 제 2 필터 뱅크는 송신 신호와 원격 신호 사이에 다중화된 단일 필터 뱅크로서 설치되는 것을 특징으로 하는 음성 신호 검출기용 에코 감쇠기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 대역 필터는 하나의 출력을 갖는 합 블록의 제 1 입력에 송신 신호를 전송하는 입력선, 합 블록의 출력에 연결된 입력을 가지며, 하나의 출력을 갖는 지연 블록, 지연 블록의 출력에 연결된 입력을 가지며, 합 블록의 제 2 입력에 연결된 출력을 가지며, 주어진 개수의 계수로 지연 블록의 출력상에서 반복적으로 동작하는 계수 이득 블록, 및 주어진 개수의 계수로 지연 블록의 출력상에서 반복적으로 동작하는 것을 완료하자마자 대역 필터 출력으로서 합 블록의 출력을 제공하는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 검출기용 에코 감쇠기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 대역 필터는 하나의 출력을 갖는 합 블록의 제 1 입력에 송신 신호를 전송하는 입력선, 합 블록의 출력에 연결된 입력을 가지며, 하나의 출력을 갖는 지연 블록, 지연 블록의 출력에 연결된 입력을 가지며, 합 블록의 제 2 입력에 연결된 출력을 가지며, 주어진 개수의 계수로 지연 블록의 출력상에서 반복적으로 동작하는 계수 이득 블록, 및 주어진 개수의 계수로 지연 블록의 출력상에서 반복적으로 동작하는 것을 완료하자마자 대역 필터 출력으로서 합 블록의 출력을 제공하는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 검출기용 에코 감쇠기.
  6. 시스템 하이브리드를 통해 전화 시스템으로부터 전화선으로 송신 신호를 통과시키는 단계, 전화선으로부터 송신 신호의 근단 에코를 포함하는 원격 신호를 통과시키는 단계, 송신 신호를 필터링하고 제곱하는 단계, 원격 신호를 필터링하고 제곱하는 단계, 필터링되고 제곱된 송신 신호를 보상기 이득 계수와 승산하여 결과 신호를 발생하는 단계, 및 필터링되고 제곱된 원격 신호로부터 결과 신호를 감산하여 에코가 제거된 수신 신호를 발생하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 원격 신호로부터 에코 성분을 최소화하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보상기 이득 계수는 고정된 것을 특징으로 하는 원격 신호로부터 에코 성분을 최소화하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 보상기 이득 계수는 필터링되고 제곱된 송신 신호와 에코가 제거된 수신 신호로부터 적응적으로 도출되는 것을 특징으로 하는 원격 신호로부터 에코 성분을 최소화하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 송신과 원격 신호를 각각 동작시키기 위하여 다중화된 단일 필터 뱅크로 송신과 원격 신호를 필터링하고 제곱하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원격 신호로부터 에코 성분을 최소화하는 방법.
  10. 다수의 음성 검출기를 포함하며, 각각의 음성 검출기는 송신 필터 기능부와 수신 필터 기능부, 주어진 송신 필터가 미리 정의된 관련 주파수를 검출하도록 선택되는 계수와 송신 필터 기능부의 출력을 승산하는 승산기, 상기 승산기의 출력으로부터 수신 필터 기능부의 출력을 감산하고 미리 정의된 관련 주파수에서 미리 정의된 음성을 가리키는 음성 검출 출력을 제공하는 가산기, 및 다수의 음성 검출 출력을 수신하여 음성 검출 출력과 각 음성 검출 출력을 위한 검출 한계를 비교하여 각 음성 검출 출력상에 미리 정의된 음성이 존재하는지의 여부를 결정하는 음성 검출 논리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다음성 복호 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 미리 정의된 음성의 미리 정의된 결합의 각각을 위하여 출력을 제공하는 음성 논리 기능부의 논리부를 더 구비하는 특징으로 하는 다음성 복호 시스템.
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