KR100389834B1 - 가변 가청 신호음 발생기 - Google Patents

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Abstract

가변 가청 신호음 발생기가, 순회형(Infinite Impulse Response: 이하 IIR이라 함.) 필터와, 상기 IIR 필터를 제어하는 데 필요한 계수들을 계산하는 계수 계산부와, 상기 IIR 필터를 제어하기 위한 여러 가지 변수들 및 명령 등을 저장하는 메모리를 구비하며, 상기 IIR 필터는, 소정의 주파수 결정 계수 및 고정 계수를 제1레벨 결정 계수 wo와 가산하여 y(n)를 출력하는 제1가산기와, 상기 제1가산기 출력을 소정 지연하는 제1인테그레이터와, 상기 제1인테그레이터의 출력과 제2레벨 결정 계수 w1을 가산하며, 주파수 결정 계수 a1을 발생하고 이를 상기 제1가산기로 피드백하는 제2가산기와, 상기 제2가산기 출력을 소정 지연하는 제2인테그레이터와, 상기 제2인테그레이터의 출력과 제3레벨 결정 계수 w2를 가산하며, 고정계수 a2를 발생하고 이를 상기 제1가산기로 피드백하는 제3가산기로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

가변 가청 신호음 발생기 {FLEXIBLE AUDIBLE TONE GENERATOR}
본 발명은 교환시스템에 있어서 호 처리 상태를 가입자에게 제공하는 데 사용되는 다양한 가청 신호의 처리에 관한 것이다.
기존에 사용하던 가청 신호음 발생 장치는 샘플링(sampling)된 PCM 톤(tone) 데이터를 미리 축적하여 주기적으로 해당하는 데이터 량만큼 반복적으로 송출하여제시된 톤 요구 규격을 충족시키는 방식을 사용하였다. 그런데 이와 같은 방식을 하드웨어적으로 구성하였을 경우에는 톤 요구 규격이 변경되었을 때 최악의 경우 하드웨어적인 변경이 요구되고 최소한 이 데이터의 처리를 담당하는 프로세서의 프로그램 변경이 불가피한 문제점을 내포하고 있다.
가청신호음의 요구 규격이 변경되거나 시스템을 수출할 경우 해당 나라의 요구 규격에 맞추어 톤 데이터의 구성요소인 주파수, 음 레벨, 단속비의 변경을 수행해야 하는데, 이때 톤 발생 장치에 구성된 하드웨어 및 프로세서 프로그램의 변경 요인이 불가피한 문제점이 있다. 또한 통상 톤 발생 장치의 프로세서 프로그램은 롬(ROM)에 저장되어 있기 때문에 그 변경요인을 적용하기 위한 작업이 과다한 문제점을 안고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 가청 신호음의 요구 규격을 변경할 때 발생하는 톤 발생 장치의 하드웨어 및 프로세서 프로그램의 변경 요인을 없애는 가변 가청 신호음 발생기를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가변 가청 신호음 발생기가, 순회형(Infinite Impulse Response: 이하 IIR이라 함.) 필터와, 상기 IIR 필터를 제어하는 데 필요한 계수들을 계산하는 계수 계산부와, 상기 IIR 필터를 제어하기 위한 여러 가지 변수들 및 명령 등을 저장하는 메모리를 구비하며, 상기 IIR 필터는, 소정의 주파수 결정 계수 및 고정 계수를 제1레벨 결정 계수 wo와 가산하여 y(n)를 출력하는 제1가산기와, 상기 제1가산기 출력을 소정 지연하는 제1인테그레이터와, 상기 제1인테그레이터의 출력과 제2레벨 결정 계수 w1을 가산하며, 주파수 결정 계수 a1을 발생하고 이를 상기 제1가산기로 피드백하는 제2가산기와, 상기 제2가산기 출력을 소정 지연하는 제2인테그레이터와, 상기 제2인테그레이터의 출력과 제3레벨 결정 계수 w2를 가산하며, 고정계수 a2를 발생하고 이를 상기 제1가산기로 피드백하는 제3가산기로 구성됨을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 가청 신호음 발생기의 구조를 나타낸 도면
도 2는 신호음 발생기의 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 톤 소스 정보를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 정보를 나타낸 도면
도 5는 톤 소스 레지스터 명령 포맷을 나타낸 도면
도 6은 서비스 채널 정보 레지스터 명령 포맷을 나타낸 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 하기 설명에서는 구체적인 신호의 개수 등과 같은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시 예에서는 필터의 발진(oscillation) 기능을 사용한 디지털필터를 이용하여 톤을 발생시킨다. 이를 수행하기 위한 프로세서로서는 신호처리용 프로세서인 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor: 이하 DSP라 함.)를 사용한다. 또한 신호음의 주파수 및 레벨을 가변적으로 조정하여 사용할 수 있게 한다. 그리고 단속비의 제어를 위한 데이터를 계수화 함으로써 신호음의 단속비도 가변적으로 조정하여 사용할 수 있게 한다. 또한 이와 같이 계수화된 신호음의 주파수 및 레벨, 단속비는 상위의 제어용 프로세서로부터 단계적으로 제공받을 수 있게 구성한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 가청 신호음 발생기의 구조를 나타낸 도면이다.
IIR 필터(10)는 신호 X(n)을 입력하여 신호 Y(n)을 출력한다.
제어부(20)는 상기 IIR 필터(10)를 제어하는 데 필요한 계수들을 계산한다. 상기 IIR 필터(10)로 제공하는 계수들에는 주파수 결정 계수 a1과 고정계수 a2 및 레벨 결정 계수들 w0, w1, w2 등이 있다.
메모리(30)는 상기 IIR 필터(10)를 제어하기 위한 여러 가지 변수들 및 본 발명의 동작에 필요한 명령 등을 저장한다.
본 발명의 실시 예에 따른 신호음 발생을 위해서는 기본적으로 IIR 필터의 구조를 이용하되, 약간의 구조 변경이 필요하다. 구체적으로, 몇 개의 필터 계수를 발진회로를 구성할 수 있도록 고정시키고, 2개의 계수 값을 조정함으로써 원하는 주파수 및 레벨 값을 가지는 단일 주파수 톤을 발생할 수 있다. 또한 합성 주파수 성분의 톤을 원할 경우에는 원하는 합성 주파수 개수만큼의 필터를 사용하여 각 출력 데이터 값들을 더해주면 된다. 이때 계산에 사용되는 데이터의 형태는 선형 데이터이어야 한다. 발생시킬 수 있는 PCM 데이터의 레벨은 +3.17dBm까지이다. 이 필터는 입력 데이터는 사용하지 않으며, DSP 프로그램 내의 지연요소 메모리의 초기값 설정에 의해 신호 레벨을 조정한다. 상기 DSP에서는 출력 파형의 분해도(resolution)를 높이기 위하여 Q15 포멧의 데이터 구조를 사용하며, 이때 계수 값은 최대 ±2의 범위를 가지므로 주파수 결정 계수(a1)의 절반 값(cosw0)을 사용한다.
도 2는 상기 도 1중 IIR 필터의 구조를 나타낸 도면이다.
고정계수: a2 = -1
주파수 결정 계수: a1 = 2cosw0
레벨 결정 계수: w1 = k * 10dB/20* sinw0
w2 = 0
전달 함수:
여기서 각 변수의 내용은 다음과 같다.
f0= 원하는 공진 주파수(Hz)
w0= 각 주파수(2f0/fs)
fs= 표본화 주파수(Hz)
k = 비례상수 (주파수 결정 계수를 갖고 실험적으로 구함)
k값은 각 주파수별로 상이한 값을 가짐.
계산 모드: 라디안(radian) 모드
본 실시 예에서는 가청 신호음 발생을 위한 DSP 프로세싱 시간을 최소화하기 위하여 톤 소스 정보와 채널 정보(channel information)를 가지고 신호음을 발생시킨다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 톤 소스 정보를 나타낸 도면으로서, 톤 소스를 N개 사용할 경우를 가정한 것이다.
도시된 바에 따르면, 발생할 신호음이 동일한 주파수 및 신호레벨 성분을 가질 경우에는 1개의 톤 소스로 구성한다. 각 톤 소스 정보는 합성 주파수 개수와 각 주파수 정보 및 각 주파수에 대한 레벨로 이루어진다. 단, 상기 톤 소스 정보의 합성 주파수 개수는 최대 4개를 넘지 않도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 정보를 나타낸 도면으로서, N개 채널을 서비스할 경우를 가정한 것이다.
발생할 신호음이 톤 소스는 같으나 단속비가 상이한 경우에는 각 신호음 서비스 채널별로 정보를 구성한다. 각 채널 정보는 단속 횟수와 각 채널그룹 내용[CGP(channel group): 톤소스번호와 시간]으로 이루어진다. 단, 상기 채널 정보의 단속비 그룹 개수는 최대 7개까지 구성 할 수 있다.
상기와 같은 방식으로 구성되는 계수 값들을 상위 프로세서에 의한 제어에 의하여 최종적으로 서비스되는 신호음을 구성하게 되는데, 이는 2가지 종류의 제어 명령으로 구성된다. 첫 번째 톤 소스 구성 명령으로 톤 소스의 주파수 및 레벨, 합성 주파수 개수를 지정하기 위하여 사용되며, 두 번째는 실제 사용되는 톤 소스 채널 정보 및 단속비를 결정한다.
도 5는 톤 소스 레지스터 명령 포맷을 나타낸 것이다.
- Up_Ap : 톤 소스 데이터 갱신(0) 혹은 첨부(1)
- 합성 주파수 개수: 1 ∼ 4
- 톤 소스 번호: 1 ~ 15 [톤 소스 번호 0은 컷-오프(cut-off) 신호로 고정]
- 주파수 계수는 단어(16비트들)로 구성되므로 2바이트가 1 주파수 계수를 구성한다.
도 6은 서비스 채널 정보 레지스터 명령 포맷이다.
- Up_Ap : 톤 소스 데이터 갱신(0) 혹은 첨부(1)
- 채널 번호는 0 ~ 23번까지 사용한다.
- 케이던스(cadence) 그룹은 최대 7그룹이다.
- 케이던스 제어값은 25ms 유닛(unit)이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 가청 신호음 규격의 변경에 따른 변경 요소를 최소화하고 빠른 시간 내에 변경 요소가 적용되는 효과를 나타낸다.

Claims (7)

  1. 순회형 필터와,
    상기 순회형 필터를 제어하는 데 필요한 계수들을 계산하는 계수 계산부와,
    상기 순회형 필터를 제어하기 위한 여러 가지 변수들 및 명령 등을 저장하는 메모리를 구비하며,
    상기 순회형 필터는,
    소정의 주파수 결정 계수 및 고정 계수를 제1레벨 결정 계수 wo와 가산하여 y(n)를 출력하는 제1가산기와,
    상기 제1가산기 출력을 소정 지연하는 제1인테그레이터와,
    상기 제1인테그레이터의 출력과 제2레벨 결정 계수 w1을 가산하며, 주파수 결정 계수 a1을 발생하고 이를 상기 제1가산기로 피드백하는 제2가산기와,
    상기 제2가산기 출력을 소정 지연하는 제2인테그레이터와,
    상기 제2인테그레이터의 출력과 제3레벨 결정 계수 w2를 가산하며, 고정계수 a2를 발생하고 이를 상기 제1가산기로 피드백하는 제3가산기로 구성됨을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순회형 필터가 다음 조건을 만족하도록 구성됨을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
    고정계수: a2 = -1
    주파수 결정 계수: a1 = 2cosw0
    레벨 결정 계수: w1 = k * 10dB/20* sinw0
    w2 = 0
    전달 함수:
    변수들:
    f0= 원하는 공진 주파수(Hz)
    w0= 각 주파수(2f0/fs)
    fs= 표본화 주파수(Hz)
    k = 비례상수
    계산 모드: 라디안 모드
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호음이 동일한 주파수 및 신호레벨 성분을 가질 경우, 합성 주파수의 개수와 각 주파수의 계수 및 각 주파수에 대한 레벨을 포함하는 톤 소스 정보가,사용하는 톤 소스의 개수만큼 사용됨을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 톤 소스 정보의 합성 주파수 개수는 최대 4개를 넘지 않도록 구성함을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호음이 톤 소스는 같으나 단속비가 상이한 경우, 각 신호음 서비스 채널별로, 톤 소스 정보와 단속 횟수와 각 채널그룹 내용(톤소스번호와 시간)을 포함하는 채널 정보의 형태로 구성됨을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 채널 정보의 단속비 그룹 개수는 최대 7개까지 구성할 수 있음을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 순회형 필터에는 입력 데이터가 없으며, 상기 메모리에 설정된 초기값에 의해 신호 레벨이 조정됨을 특징으로 하는 가변 가청 신호음 발생기.
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