KR100394291B1 - 자기 비활성을 갖는 에코 제거를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

자기 비활성을 갖는 에코 제거 시스템은 적응 필터에 기초한 에코 제거기 및 에코 검출기를 포함한다. 적응형 필터는 통신 채널의 "인접" 단부로부터 수신된 처리되지 않은 신호에 나타난 에코 신호의 추정치를 결정한다. 에코 제거된 수신 신호를 생성하기 위하여, 에코 제거기는 처리되지 않은 수신 신호에서 추정된 에코를 감산한다. 에코 검출기는 처리되지 않은 수신 신호의 에너지와 에코 제거된 수신 신호의 에너지를 비교한다. 그 차는 적응형 필터에 의해 발생된 추정된 에코 신호에서의 에너지를 나타낸다. 이 에너지가 크면, 큰 에코가 존재한다. 에코 제거기는 활성 상태로 남게 되고, 에코 검출기는 출력을 위해 에코 제거된 수신 신호를 선택한다. 추정된 에코 에너지가 작다면, 제거가능한 에코가 거의 또는 전혀 존재하지 않는다. 에코 제거기가 비활성화되고, 에코 검출기는 출력을 위해 처리되지 않은 수신 신호를 선택한다. 다채널의 에코 제거가 제공되면, 비활성화된 에코 제거기는 다른 통신 채널에 서비스하기 위하여 재할당될 수 있다.

Description

자기 비활성을 갖는 에코 제거를 위한 방법 및 장치{Echo cancellation device with self deactivation}
본 발명은 원격 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 전송 및 교환에서 이용되는 에코 제거 시스템, 및 패킷 기반 및 인터넷 음성망을 포함한 원격 통신 시스템의 다른 구성요소에 관한 것이다.
에코는 물리적으로 긴 전송 경로 또는 다른 중요한 전송 소스 또는 전달 지연을 포함한 미리 정해진 다른 원격 통신 시스템 및 음성에서 중대한 문제점을 야기한다. 에코는 일반적으로 "담화자(talker)"에 의해 발생되어 통신 링크의 제 1 단부로부터 전송된 신호가 제 2 단부에서 부분적으로 재발생되어 링크의 제 1 단부로 되돌아갈 때 발행된다. 원격 통신 기술의 약정에서, 에코 소스를 포함한 링크의 단부, 즉 제 2 단부는 링크의 "인접" 단부로 간주되며, 담화자는 링크의 "원격" 단부에 위치된다. 재발된, 즉 '에코" 신호는 링크의 원격 단부에서의 담화자에 의해 수신되어 인접 단부로부터 자연적으로 발생된 스피치에 대한 담화자의 인식을 어렵게 할 수 있다. 에코는 통신 링크가 상반된 방향으로 동작하는 2개의 분리된 단방향 통신 경로로 형성된 경우에도 발생하는데, 그 이유는 링크 단부에서의(또는, 다른 곳에서의) 장치가 한 경로에서 신호를 수신하여 다른 경로에서의 재발된 부산물을 전송하기 때문이다.
에코 신호의 지연과 진폭 및 원 신호와의 유사성에 따라, 에코 신호는 다소 유저에게 감지될 수 있다. 부산물, 즉 "에코" 신호는 유효 진폭을 갖으며, 약 20mS - 30mS 이상 지연되며, 에코 신호는 대화의 불편함을 만들 정도로 충분하게 방해할 수 있다.
에코는 여러 가지 방식으로 생성될 수 있다. 종래의 원격 통신 시스템 설비에서, 에코의 일반적인 생성기는 4개의 유선 전송 설비와 2개의 유선 루프 사이에서의 변환기로서 이용된 "하이브리드"이다. 하이브리드 디자인의 우수성에도 불구하고, 인바운드 경로와 아웃바운드 경로에서 약간의 누출이 발생한다. 누출이 담화자에게 "폐쇄" 시점에 발생하면, 에코 신호는 일반적으로 감지되거나 방해하지 못할 정도로 매우 적은 지연으로 도달한다. 그러나, 인접 단부 하이브리드 같은 인접 단부에서 누출이 발생하면, 원격 단부에서의 에코 신호의 전송 경로의 물리적 길이 및 미리 정해진 다른 네트워크 구성요소로 인해 충분히 지연될 수 있다. 이 경우, 에코 신호는 감지될 수 있으며, 일부 경우에는 에코 신호가 대화를 어렵게 할 정도로 방해할 수 있다.
여러 개의 다른 네트워크 장치들이 또한 물리적인 경로 길이가 상대적으로 짧더라도 지연을 일으킬 수 있다. 예를 들면, 현대의 이동 또는 무선 전화 시스템 및 인터넷 음성 시스템에서는 상당한 지연을 일으킬 수 있는 음성 코딩 장치(종종, "보코더(vocoder)"로 공지된다)와 결합될 수 있다. 원격 통신 공급자가 세계의 원격 통신망을 아날로그에서 디지털 기술로 전환하고 네트워크 구성요소의 성능에서의 지속적인 발전에도 불구하고, 에코가 나타나는 일부 소스가 남아있고, 새로운 것이 개발된다.
다양한 시스템들이 제공되는 통신 서비스의 품질에서의 에코의 영향을 최소화하기 위해 개발되고 있다. 장거리 원격 통신 시스템이 아날로그 전송 설비로 갖춰지면, 각 전송 경로의 특성은 제어된 양의 감쇠를 제공하기 위하여 주의 깊게 설계되었다. 상기 시스템이 상대적으로 잘 제작되었지만, 본래 아날로그 전송 설비에 적용되었고, 상당한 지속적인 관리 노력이 필요하며, 감쇠 레벨을 그들의 설계된 값으로 조정하기 위한 비용이 든다.
전송 설비 감쇠의 주의 깊은 제어를 필요치 않으면서 에코 신호의 영향을 제거하기 위한 다른 시스템이 개발되어왔다. 상기 시스템은 특히 상기 전송 시스템에 의해 전달되는 메시지 내용에서의 감쇠 발생에 적합하지 않거나 소망하지 않은 것이고 이들이 또한 아날로그 전송 시스템에 적용되는 디지털 원격 통신 전송 시스템에 필요하다. 상기 에코 제어 시스템은 "에코 억제기" 및 "에코 제거기"로 널리 특성화된 2개의 다른 주 기술을 통합하였다.
에코 억제기는 원격 통신 링크의 오디오 경로에서의 하나 이상의 스위치와 하나 이상의 스피치 검출기를 이용한다. 예를 들면, 어떤 공지된 에코 억제기에서는, 스피치 검출기가 인접 단부 수신 경로를 모니터하고, 이에 응답하여 인접 단부 전송 경로를 인에이블하는 스위치를 제어한다. 스피치가 검출되지 않으면(즉, 인접 단부가 담화하지 않으면), 에코 억제기는 전송 경로를 디스에이블하고, 따라서 국부적으로 발생되는 에코 신호가 원격 단부에 전송되는 것을 방지한다. 이러한 타입의 에코 억제기는 하나의 대상만이 대화할 때는 작 작동되지만, 대상이 서로간에 개입하거나 또는 동시에 담화할 때는 정상 대화의 특성 때문에 열악하게 작동한다.
개선된 에코 억제기는 2개의 전송 및 수신 경로 모두에 음성 검출기를 통합하고, 각 경로상에서의 스피치 레벨의 비교에 응답하여 전달 오디오 경로를 인에이블한다. 두 개의 대상이 동시에 담화하면, 억제기는 인에이블된 전송 경로를 남겨서 상기 기간중에는 어떠한 에코 억제도 할 수 없게 되거나, 또는 전송 경로를 중간 레벨로 감쇠시킬 수 있다. 에코 억제기는 전체적으로 만족할만한 결과를 제공할 수 없는데, 그 이유는 부분적으로는 일부 에코가 동시 스피치의 기간중에 검출가능한 상태로 있고, 오디오 경로의 잦은 스위칭이 유저에게 감지될 수 있는 스피치 진폭으로 많은 갑작스러운 변화로 나타나기 때문이다.
에코 제거기는 에코 신호에 나타나는 네트워크를 통해 라운드-트립(round-trip) 신호 경로(예컨대, 에코 제거기로부터 인접 단부에서의 누출 소스로, 및 역으로 에코 제거기로의 경로)의 모델을 구성한다. 이 모델을 이용시, 원격 단부에서 인접 단부로 전송된 원 신호에 기초하여, 에코 제거기는 인접 단부로부터 수신하고자 하는 추정된 에코 신호를 계산한다. 이때, 에코 제거기는 수신된 인접 단부 신호에서 추정된 에코 신호를 감산한다. 모델이 양호한 것이면, 추정된 에코 신호는 수신된 신호의 실제 에코 성분에 가깝게 근사화되며, 에코는 효과적으로 감축되거나 또는 제거된다. 따라서, 실질적으로 인접 단부에 의해 최초로 전송된 신호만이 남게된다.
효율적인 에코 제거기가 이용될 수도 있지만, 이들은 고가이다. 역사적으로, 에코 제거기는 특정한 원격 통신 설비(예컨대, 트렁크)를 지원하기 위해 영구적으로 설치되었다. 그러나, 에코 제어가 항상 또는 모든 호출에 대하여 설비에 반드시 필요하거나 꼭 바람직한 것은 아니다. 예를 들면, 설비는 지속적으로 이용될 수 없다. 또한, 소정 타입의 데이터를 전송하는 것 같은 일부 호출이 에코 제거기의 작용에 의해 방해받을 수 있다. 일부 현존하는 에코 제거기는, 지원된 설비가 에코 제거기가 원하지 않는 타입의 데이터 호출을 전달하는 가를 검출하고, 이에 응답하여 제거를 디스에이블 할 수 있다.
데이터를 전달하지 않는 호출에 대해서, 통신 경로상의 및/또는 주변에서의 상황은 에코 제어가 불필요한 것이 되도록 있게 된다. 예를 들면, 인접 단부 누출 신호는 작은 진폭으로 이루어질 수 있고, 통신 경로에 따른 감쇠가 클 수 있고, 경로의 길이가 짧을 수 있거나, 또는 다른 에코 제거 장치가 호출에 존재할 수 있다. 상기 상황중 일부가 유저에게 감지되지 않거나 또는 통신을 교란시키지 않는 에코 신호를 생성할 수 있다. 에코 제거기에 의해 지원되는 설비가 호출에 대하여 여러 가지 다른 설비와 중간 및 인접 단부 장치와 결합하여 이용될 수 있으며, 에코 제어는 일부 호출에서 꼭 필요하며 다른 것들에서는 불필요할 수 있다.
그러나, 어떠한 공지된 에코 제거기도 설비 상태나, 불필요한 에코 제어를 제공하는 호출의 다른 특성을 검출하고 이에 응답하여 에코 제거기를 비활성시키지 못하였음은 확실하다. 이것은 다른 에코 제거 장치가 호출 또는 회로에 존재하는 경우에도 마찬가지다. 에코 제거 장치가 이미 호출이나 회로에 존재하는 다른 스위치를 신호화 파라미터가 경계하여 상기 스위치들이 자신의 에코 제거기의 활성화를 피할 수 있도록 하는 프로토콜이 이용가능하다. 그러나, 실질적으로, 신호화 파라미터는 에코 제거를 수신하지 않는 일부 호출 및 모든 장치 판매자에 의해 적절하게 수행되지 않았다. 따라서, 서비스 공급자는 신호화 파라미터를 무시하고 항상 에코 제거 장치를 부가하였었다. 만약, 어떠한 에코도 존재하지 않는다면, 에코 제거 장치가 부가된 호출 또는 회로에 큰 영향을 미치지 않는다고 가정할 수 있다. 그러나, 이것은 고가의 자원의 비효율적인 낭비이며, 에코 제거기가 그룹으로 관리되는 곳에서는, 전체 그룹의 홀딩 시간을 증가시키게 된다.
종래의 에코 제거기는 호출 구성마다 허용하지 않는 디지털 교차 접속 시스템을 통해 또는 지정된 유선 장치를 통해 제공된다. 통상의 장거리 네트워크에서, 이것은 불리하지 않은데, 그 이유는 전송 회로가 장거리 또는 국부적인 것으로 분류될 수 있고, 장거리에서 이용되는 트렁크의 마찰만이(일반적으로는 40%) 에코 제거에 필요하기 때문이다. 그러나, 무선 및 인터넷 게이트웨이 트렁크는 장거리로 구별되지 않고, 따라서 특정한 트렁크가 에코 제거기에 필요한가의 여부를 예측할 수 없다. 또한, 에코 제거기를 제공할 것인 가의 여부의 결정에 기초하는 다른 어떠한 공통적으로 정해진 트렁크 품질이 없다. 따라서, 서비스 공급자는 광범위한 규모로 에코 제거기를 전개시키고 있다.
또한, 인터넷 음성 호출을 위한 수단이 접속될 수 있는데, 여기서 에코 제거기 설계를 위한 종래 회로의 규칙이 적용되지 않으며, 종래의 물리적 배선과 교차 접속 포인트가 존재하지 않는다. 에코 제거기가 스위칭 구성부에 구비되면, 이들은 자원 집합을 출현시킨다. 스위칭 구성부상에 자원 집합으로 구비된 에코 제거기를 올바르게 공급하기 위해 장비 판매자 및 서비스 공급자에게 필요한 설계 파라미터가 아직까지는 완전하게 개발되지 않았다.
또한, 장거리 네트워크간에 에코 제거기의 호출 제어마다 시도되더라도, 이것은 완전한 것이 아니며, 일부 네트워크에서, 에코 제거기는 모든 CLEC 트렁크상에 전개되어야 한다. 상기 인터페이스가 증가함에 따라, 각 제거기를 필요로 하는 트렁크의 확률이 폭발적으로 증가한다. 무선 및 인터넷 장비에서, 각 제거기는 고가의 유선 및 교차 접속 장비의 비용을 줄이고 인터넷 설비의 실질적인 성질에 대처하기 위해 스위칭 구성부상에 구비된 서비스 회로로서 제공된다.
또한, 종래의 에코 제거기는 개별적인 자기 포함 유닛, 또는 공통 장비로 제공된 복수의 에코 제거기 채널로서 배치될 수 있다. 호출을 전달하는 설비와 연관된 제거의 비활성화는 고가의 자원을 헛되게 한다. 기존의 에코 제거기 시스템에서, 에코 제거기가 설비가 에코 제어를 필요로 함에 대한 예측에 기초하여 설비를 서비스하기 위해 할당되면, 일차 설비가 에코 제거로부터 큰 이익을 줄 수 없다고 결정될 때, 에코 제거기를 다른 설비에 자동적으로 재할당할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 상술된 단점들을 최소화시키는 향상된 에코 제거 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명에 따라 구성된 자기 비활성을 갖는 에코 제거 시스템은, 에코 제거를 통신 신호에 적용하기 위한 적응형 에코 제거기와, 에코 제거기에 의해 생성된 에코 제거된 신호와 처리되지 않은 통신 신호를 비교하기 위한 에코 비교 시스템 및, 에코 제거된 신호 또는 처리되지 않은 신호를 출력 신호로서 선택하기 위한 스위치를 포함한다. 비교는 최근의 기간동안 2개의 신호들의 각 에너지에 기초할 수 있다.
에코 비교 시스템이 에코 제거된 신호와 처리되지 않은 신호간의 차가 크다고 결정하면, 큰 에코가 처리되지 않은 신호에 존재하므로, 에코 제거된 신호가 이용된다.
에코 제거된 신호와 처리되지 않은 신호간의 차가 작다면, 처리되지 않은 신호에 거의 에코가 나타나지 않거나, 또는 에코 제거기가 나타난 에코를 제거하는데 비효율적이게 된다. 이 경우, 에코 제거기는 통신 회로의 품질에 큰 기여를 하지 못한다. 따라서, 에코 제거기가 비활성화되고, 처리되지 않은 신호가 이용을 위해 선택된다. 에코 제거기가 사용되지 않거나 또는 바람직하게는 다른 설비에 할당될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, N개의 설비를 서비스하기 위해 설계된 에코 제거 시스템이 모든 설비가 동시에 에코 제거에 필요하지 않는 경우에, N 보다 적은 에코 제거기로 통합할 수 있다(또는, N 보다 적은 설비에 에코 제거 용량을 집합한다). 통신 세션(예컨대, 호출)이 시스템에 의해 지원되는 설비상에서 개시되면, 시스템은 우선 에코 제어기를 상기 설비에 할당한다. 시스템이 큰 에코가 존재한다고 결정하면, 에코 제어기는 비활성화되고, 바람직하게는 필요한 때 다른 설비에 할당하기 위해 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되고 자기 비활성을 갖는 에코 제거 시스템(100)의 양호한 실시예가 제어 에코에 적용되는 통신 회로의 블록도.
도 2는 도 1의 에코 제거 시스템의 블록도.
도 3은 도 1 내지 도 4의 에코 제거 시스템(100, 410)과 연관하여 이용하기 위한 동작 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 도 1의 복수의 에코 제거기(100)가 집합된 에코 제거 시스템(410)을 형성하기 위해 배치된 본 발명에 따라 구성된 제 2 실시예(410)를 도시한 블록도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
100: 자기 비활성을 갖는 에코 제거기
110: 통신 회로 112: 원격 단부
114: 전송 매체 116: 인접 단부
118: 에코 소스 120: 합산기
본 발명의 상기 특징들 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 취해진 본 발명의 양호한 실시예의 하기 상세한 설명을 통해 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되며 자기 비활성을 갖는 에코 제거 시스템의 양호한 실시예(100)가 에코 제어를 위해 적용되는 통신 회로(110)의 블록도이다. 도 1은 본 발명의 에코 제거 시스템이 이용될 수 있는 모델 환경을 도시한다.
본 출원은 아날로그 전자 시스템들, 디지털 전자 시스템들, 마이크로프로세서들 및 다른 처리 소자들 및, 상기 시스템 및 처리 소자들과 연관하여 방법, 처리 또는 수단을 실행하기 위한 소프트웨어 및 다른 구현된 단계들의 집합, 명령들 등을 포함한 다양한 전자 광학 기술을 이용하여 실행되지만 이들에 한정되지 않는 원격 통신 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에서 설명된 실시예는 예시적인 것이다. 따라서, 실시예가 특정한 기술에 관하여 설명되었지만, 다른 동등한 기술이 본 발명의 사상을 유지하면서 시스템을 실행하기 위해 이용될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 원격 통신 기술에서, 여러 가지 신호 리드, 버스, 데이터 경로, 데이터 구조, 채널, 버퍼 및 다른 통신 경로들이 정보 또는 신호를 전달하기 위한 설비, 구조 또는 방법을 실행하기 위해 이용될 수 있으며, 종종 기능적으로 동등한 것일 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 다른 주석이 없다면, 신호 또는 정보를 전달하기 위한 데이터 구조 또는 장치에 관한 참조번호는 일반적으로 모든 기능적으로 동등한 장치 및 데이터 구조를 언급하는 것이다. 신호 리드 등은 종종 원격 통신, 전자 및 컴퓨터 기술에 공통적인 것으로 이들이 전달하는 신호와 동일한 것으로 언급된다.
도 1에 잘 도시된 바와 같이, 통상의 통신 회로(110)는 "원격 단부(112)" , "인접 단부(116)" 및 이 2개의 단부들(112, 116)을 접속하는 전송 매체(114)를 포함한다. 본 발명을 설명시 명확화를 극대화하기 위하여, 실제 통신 회로가 그들의 전송 매체에 에코 소스를 갖을 수 있지만, 전송 매체(114)는 회로에 2가지 방식의 방향 전달 지연을 도입하는 것을 제외하면 본 명세서에서 동일하게 다뤄질 수 있다.
원격 단부 통신 장치(도시되지 않음)가 회로(110)(도면의 좌측에 나타남)와 접속되어, 인접 단부(116)에 리드(122)상에서 전달되는 전송된 신호 St(원격 단부의 시각에서 고려됨)를 생성한다. 인접 단부 통신 장치(도시되지 않음)는 회로(110)(도면의 우측에 나타남)와 접속되어, 전송된 신호 St를 수신한다. 원격 단부 및 인접 단부 통신 장치는 도시된 타입의 회로간 접속을 필요로 하는 미리 정해진 장치일 수 있으며, 예컨대 제 1 및 제 2 전화 스위칭 시스템의 트렁크 인터페이스 회로일 수 있다. 인접 단부 통신 장치는 리드(124)상에서의 원격 단부 통신 장치에 의도된 수신 채널 신호 Sr를 생성한다.
에코(118)의 소스는 원격 단부에 존재한다. 에코 소스(118)는 원격 단부 전송된 신호 St(122)의 미리 정해진 함수 f(St)인 리드(126)상에 에코 신호 e를 생성한다. 에코 신호 e가 리드(128)상에서 에코 신호가 침투된 수신 신호(r로 나타냄)를 생성하기 위해 합산기(120)에 의해 수신 채널 신호 Sr에 가산된다. 상기 신호는 전송 매체(114)에 의해 에코 제거기(100)에 전달된다. 명확화를 위해, 복수의 회로 구성요소는 에코 신호의 생성에 기여할 수 있다. 에코 신호의 일반적인 생성기는 하이브리드이다.
에코 제거 시스템(100)은 원격 단부에 위치되어, 인접 단부로부터 에코 침투된 신호 r(128) 및, 원격 단부로부터 전송된 신호 St(122)를 수신한다. 에코 제거 시스템(100)은 r 내에 존재하는 에코량의 에코 제거 시스템(100)에 의한 결정에 따라 수신 신호 x의 에코 제거된 버전 또는 처리되지 않은 수신 신호 r의 출력 신호 y(130)를 생성한다.
도 2는 본 발명에 따라 구성된 에코 제거 시스템의 제 1 양호한 실시예(100)의 블록도이다. 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 에코 제거 시스템(100)은 단일 통신 회로 또는 채널에 대한 에코 제거를 공급한다. 에코 제거 시스템(100)은 예를 들면 패킷 음성 호출을 위한 퍼스널 컴퓨터 기반 인터넷 전화의 통합된 부분으로 실행될 수 있다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 실행 및 애플리케이션을 수용할 수 있다.
더 상세한 설명에 따르면, 도 4는 에코 제거 서비스를 다중 통신 회로 또는 채널들에 공급하기 위해, 본 발명에 따라 구성된 에코 제거 시스템의 제 2 양호한 실시예(410)를 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 타입의 복수의 각 에코 제거 시스템 채널(100)은 도 4의 다중 채널 시스템(410)을 조합하기 위해 이용될 수 있다.
도 2에 잘 도시된 바와 같이, 에코 제거 시스템(100)은 바람직하게 적응형 에코 제거기(140), 에코 비교 및 제어 장치(에코 제어기; 142) 및 외부 통신 회로 신호와의 인터페이스 및 외부 포맷과 내부 포맷간의 신호 변환을 위한 구성요소를 포함한다. 에코 제거 시스템(100)은 원격 단부 전송된 신호 St(122) 및 인접 단부 에코 침투된 수신된 신호 r(128)을 수신하고, 원격 단부 통신 장치에 의한 이용을 위해 출력 신호 y(130)를 생성한다. 원격 단부 전송된 신호 St(122)는 내부 이용을 위해 적합하도록 신호를 적응시키는 인터페이스 회로(144)에 공급된다. 적응된 신호는 A-규칙 또는 μ-규칙 인코딩을 갖는 PCM 신호를 선형 샘플로 변환시키기 위해 필요한 선형화 모듈(146)에 제공된다. 그 결과의 신호는 에코 제거기(140)에 제공된다. 에코 침투된 인접 단부 수신 신호 r(128)은 마찬가지로 적응되며, 유닛(148. 150)에 의해 선형화된다.
인터페이스 회로(144, 148)의 정확한 기능은 통신 회로(110)의 타입과 포맷 및 에코 제거 시스템(100)을 실행하기 위해 선택된 기술에 따라 달라진다. 다양한 타입 및 포맷이 아날로그 라인 및 트렁크, ISDN 라인, T-전송 설비 등을 포함한 통신 회로에 이용가능하다. 에코 제거 시스템(100)은 특정한 목적 전용의 전자 시스템, 일반 목적의 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리기 또는 이들의 여러 가지 조합을 이용하여 실행될 수 있다. 에코 제거 시스템(100)에서의 처리에 적합한 것으로의 외부 통신 회로 신호의 변환 및 그 역은 당 기술에 숙련된 지식을 가진 자들에게는 공지되어 있으며, 일반적으로 아날로그 또는 직렬 디지털 포맷은 보편적인, 즉 DSP 처리기에 의한 효과적인 신호 처리를 위한 병렬 데이터 샘플들로 전환되거나 또는 역으로 전환되어야 한다.
도 2에 잘 도시된 바와 같이, 에코 제거기(140)는 바람직하게 적응형 필터(152) 및 합산기(154)를 포함한다. 적응형 필터(152)는 St 원격 단부 전송된 신호 및 에코 제거된 수신 신호 x의 선형화된 버전을 수신하고, 에코 침투된 수신된 신호 r에 존재하는 에코 신호의 적응 필터에 의한 추정치를 나타내는 신호(156)를 생성한다. 추정된 에코 신호(156)는 적응 필터(152) 및 에코 제어기(142)에 공급된 에코 제거된 수신된 신호 x를 생성하기 위해 합산기(154) 내의 에코 침투된 수신된 신호 r에서 감산된다. 추정된 에코 신호가 실제 에코 신호 e(126)(도 1)에 가까워지면, 에코 제거된 수신된 신호 x(158)는 에코가 거의 남지 않게 된다. 에코 제거기(140) 및 이 적응 필터(152)는 미리 정해진 적합한 에코 제거 및 적응 필터링 구성요소를 이용하여 실행될 수 있다. 상기 소자의 디자인은 통신 기술에 숙련된 지식을 가진 자들에게는 공지되어 있다.
에코 제어기(142)는 에코 침투된(즉, 처리되지 않은) 인접 단부 수신 신호 r(128) 및 에코 제거된 수신된 신호 x(158)를 수신한다. 에코 제어기(142)의 기능은 r에 존재하는 큰 에코가 x에서 제거되었는 가의 여부를 결정하기 위해 상기 2개의 신호들을 비교하기 위한 것이다. 상기 신호들간의 차가 크면, 에코가 존재하며, 에코 제거기(140)는 효과적으로 이것을 제거한다. 따라서, 에코 제어기(142)는 출력을 위해 에코 제거된 수신된 신호 x를 선택한다. 상기 신호들간의 차가 작다면, 에코 제거기(140)는 거의 큰 이점을 제공하지 않는다. 따라서, 에코 제어기(142)는 출력을 위해 처리되지 않은 수신된 신호 r을 선택하고, 에코 제거기(140)는 비활성화될 수 있다.
에코 검출기(160)는 우선 최근의 샘플링 주기상에서 신호의 에너지를 측정함으로써 2개의 신호들의 비교를 수행한다. 처리되지 않은 수신된 신호 r의 에너지 Er은으로 결정되는데, 여기서 M은 샘플링 윈도우에서의 복수의 샘플링이며, t는 현재 또는 가장 최근에 처리된 샘플을 나타낸다. 에코 제거된 수신된 신호 x의 에너지 Ex는으로 결정된다. 이때, 에코 검출기(160)는 ΔE(164)를 형성하기 위하여 Er에서 Ex를 감산한다.
제 2 비교기(162)는 ΔE 결과와 임계값(165)을 비교한다. 실질적으로, 작은 양의 에코가 부담되지 않는다. 따라서, 에코 제거가 그 이하로는 제공되지 않는 에코 레벨을 시스템 조작자가 선택할 수 있도록 임계값을 이용하는 것이 바람직하다. 만약, ΔE 차가 임계값 보다 크다면, 에코 제거가 제공되어야 한다. 임계값은 또한 정상 동작중에 에코 제거 장치에 의해 제고될 수 없는 미리 정해진 잔류 에코에 대하여 시스템 조작자가 조정할 수 있도록 허용한다. 비교기(162)의 출력은 출력을 위해 처리되지 않은 수신된 신호 r 또는 에코 제거된 수신된 신호 x중 하나를 응답하여 선택하는 스위치(170)를 제어한다. 출력 신호는 선형 샘플을 μ-규칙 또는 A-규칙 PCM으로 변환시키는 선택적 변환기(172)에 제공되며, 이후 유닛(144, 148)의 기능의 역을 제공하는 인터페이스 유닛(174)에 제공된다. 에코 제거 시스템(100)의 출력 신호 y는 리드(130)에 제공된다.
에코 제거기(100)가 비활성화되면, 그 자원중 일부가 시스템에서 전체적으로 이용될 수 있는 장점이 있다. 예를 들면, 에코 제거기는 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션상의 인터넷 전화 애플리케이션중 일부로서 실행될 수 있다. 이 경우, 에코 제거기는 전체적으로 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션에서 운용하는 적절한 소프트웨어로서 실행될 수 있다. 그러나, 에코 제거기에 필요한 신호 처리는 집약적인 자원이다. 에코 제거기를 비활성화 시킴으로써, 에코 제거기 기능을 수행하기 위해 필요한 처리 시간 및 메모리가 컴퓨터에서의 다른 기능에 재할당될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 구성된 에코 제거 시스템의 제 2 양호한 실시예(410)의 블록도이다. 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 타입의 복수의 에코 제거 시스템(100)이 집합된 다채널 에코 제거 시스템(410)을 형성하기 위해 조합될 수 있다. 시스템(410)은 입력 인터페이스 및 선택기(414), 출력 인터페이스 및 멀티플렉스(418), 복수의 에코 제거기 유닛 또는 모듈(100a-100x) 및, 제어 및 할당 유닛(422)을 포함하는 것이 바람직하다. 용어 "에코 제거기 유닛" 및 "에코 제거기 모듈"은 적어도 에코 제거기(140) 및 그 에코 제어기(142)를 포함한 실질적으로 도 2에 도시된 바와 같은 에코 제거 시스템(100)을 언급하고자 한 것이다. 시스템(410)은 예컨대 DS-1 전달 설비의 그룹일 수 있는 리드(412, 440)를 통해 복수의 입력 신호를 수신한다. 리드(412)상의 신호는 통신 링크의 인접 단부로부터 수신된 신호에 대응하며 도 1의 신호 r(128)과 동등한 것이다. 리드(440)상의 신호는 통신 링크의 원격 단부로부터 전송된 각 신호에 대응하며, 도 1의 신호 St와 동등한 것이다.
시스템(410)은 에코 제거 서비스를 미리 정해진 적은 수의 상기 채널에 동시에 공급하면서 N 설비 또는 통신 채널을 수용하도록 디자인될 수 있다. 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 예를 들면 시스템(410)은 48 음성 등급 DS-0 회로의 2개의 방향 모두로 전달할 수 있는 DS-1 전달 설비(412, 440)의 그룹을 수신하기 위해 구비될 수 있다. 그러나, 시스템(410)은 24 에코 제거기 채널(100a-100x)만을 구비할 수 있다. 상기 수들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 복수의 채널 또는 설비를 지원하기 위해 필요한 에코 제거기 채널의 실제 수는 특정한 애플리케이션에 따라 달라진다. 제어 및 할당 유닛(422)은 시스템(410)의 동작을 관리하며, 필요에 따라 에코 제거기 채널을 통신 채널 또는 설비에 할당한다.
DS-1 입력(412, 440)의 그룹은 제어 및 할당 유닛(422)의 관리하에 동작하는 선택기(414)에 제공된다. 선택기(414)는 각 제거기 채널(100a-100x)중 할당된 것으로부터 에코 제거 서비스를 수신하기 위해 DS-1 입력(412, 440)의 각 그룹으로부터 쌍으로 된 각 채널을 선택한다. 선택기(414)는 또한 직렬 타임 슬롯에서 병렬 샘플로의 포맷 변환 및 다른 적절한 변환을 수행할 수 있다. 선택된 채널은 내부 버스(428, 442)상에서 에코 제거기 채널(100a-100x)로 라우트된다. DS-1 입력부(412, 440)상의 통신 채널이 에코 제거기 채널로부터 서비스를 할당받으면, 입력부(412)로부터의 수신 경로는 버스(428)를 통해 할당된 에코 제거기 채널에 라우트되며, 입력(440)으로부터의 전송 경로는 버스(442)를 통해 같은 에코 제거기 채널로 라우트된다.
에코 제거기 채널을 할당받지 않은 입력 채널은 내부 버스(416)상에서 출력 인터페이스 및 멀티플렉스(418)에 직접 전달된다. 에코 제거기들(100a-100z)로부터의 출력은 내부 버스(420)를 통해 출력 멀티플렉스(418)에 전송된다. 제어 및 할당 유닛(422)은 채널이 에코 제거기를 할당받는 가의 여부에 따라 에코 제거기들 또는 입력 선택기로부터의 대응한 채널과 함께 각 출력 타입 슬롯을 공급하기 위해 출력 멀티플렉서(418)를 제어한다.
동작시, 이전의 아이들 입력 채널이 동작을 개시할 때, 제어 및 할당 유닛(422)은 이용가능한 에코 제거기가 있다면 이것을 서비스 채널에 할당한다. 할당된 에코 제거기는 동작을 개시한다. 에코 제거기가 에코가 작다고 결정하면, 자체적으로 비활성화시켜서 제어 및 할당 유닛(422)에 통지한다. 이후, 제어 및 할당 유닛(422)은 버스(416)상에서 채널에 대한 직접적인 경로를 구축하기 위하여 입력 선택기 및 출력 멀티플렉서에 명령할 수 있다. 이후, 제어 및 할당부(422)는 상기 에코 제거기를 서비스를 필요로 하는 다른 채널에 재할당할 수 있다.
에코 제거기 시스템(410)이 회선 교환망 기술에 관한 것으로 본 명세서에서 설명되었지만, 당업자는 어떻게 시스템(410)이 패킷 교환망 기술과 인터페이스하여 내부적으로 이용하기 위하여 본 발명의 사상을 이탈하지 않고 변형될 수 있는가를 이해할 수 있다. 특히, 비 회선 교환망에서, 입력 리드(412, 440) 및 출력 리드(420)는 ATM 또는 TCP/IP 링크를 포함한 미리 정해진 전송 매체를 이용하여 실행될 수 있다. 선택기(414) 및 멀티플렉서(418)는 미리 정해진 적절한 패킷 또는 셀 라우터 또는 스위치로서 실행될 수 있다. 또한, 선택기(414) 및 멀티플렉서(418) 모두의 기능들은 하나의 통합된 유닛에 의해 수행될 수 있다.
또한, 회선 기반 또는 비회선 기반의 애플리케이션에 있어서, 에코 제거기가 본 명세서에서 독립적 채널로서 설명되었지만, 당업자들은 복수의 각 에코 제거기 채널의 동등한 기능이 하나 또는 소수의 공통 소자에 의해 제공될 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 공통 소자는 예컨대 고도로 멀티플렉스된 입력을 수신하고, 고도로 멀티플렉스된 출력을 생성하며, 어떠한 장비도 특정한 통신 채널, 회선, 경로 또는 호출과 연관되지 않는 하나 이상의 고성능 DSP 기반 모듈로서 실행될 수 있다.
또한, 에코 제거 시스템(410)이 본 명세서에서 독립적인 장치로서 설명되었지만, 에코 제거 시스템(410)은 또한 원격 통신 스위칭 시스템의 일부 또는 다른 라우팅 또는 스위칭 기반시설로서 실행될 수 있다. 예를 들면, 뉴저지 머레이 힐 소재의 루센트 테크놀러지사의 5ESS전자 스위칭 시스템 같은 미리 정해진 원격 통신 스위칭 시스템은 복수의 타임 슬롯, 채널 등으로의 상대적으로 높은 대역폭의 액세스를 제공하는 대용량의 타임 슬롯 인터페이스(TSI) 버스를 갖는다. 에코 제거 유닛(100a-100z)은 상기 TSI 버스와 인터페이스 할 수 있는 장점이 있다. 신호가 미리 스위칭 시스템의 정규 타임 슬롯에서 이용될 수 있으며, 스위칭 시스템이 타임 슬롯에 삽입되는 신호를 제어할 수 있기 때문에, 선택기(414) 및 멀티플렉서(418)에 대한 요구는 제거된다.
전자 스위칭 시스템의 TSI 버스상에서의 신호 처리 기능을 구현하기에 적합한 구성이 본 명세서에서 참조되어 구체화되는 「보드너(Bodnar) 등에 의해 개발되어 "타임 슬롯 상호 변환망을 갖는 디지털 스위치를 통한 인터넷 트래픽 스위칭"으로 명칭된 미국 특허 출원 제 09/092,666호」에 공개된다. 보드너의 출원은 에코 제거에 관한 것이 아니지만, 이 출원은 유사한 신호 처리 장치(도 2에서의 모뎀 신호 처리기(201) 및 도 3에서의 보코더 신호 처리기(301))가 스위치의 TSI 버스와 접속되는 2개의 실시예를 보여준다. 본 출원에 기도된 것과 같은 에코 제거기 시스템이 마찬가지로 접속될 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 4의 에코 제거 시스템(100, 410)과 함께 이용하기 위한 본 발명에 따라 구성된 동작 방법(310)을 도시한 흐름도이다. 방법(310)의 대부분의 요소들은 실시예(100, 410) 모두에 적합하며, 따라서 모두에 적용되는 방법은 적절한 실시예들간의 차를 알리도록 결합하여 설명될 수 있다. 이 방법은 에코 제거 서비스를 수신하기에 적합한 이전의 아이들 채널이 혼잡할 때 개시한다. 스텝 312에서(선택적으로 실시예(410)에 대하여), 에코 제거기 채널이 통신 경로, 채널 또는 설비에 할당된다. 스텝 314에서, 에코 제거기 시스템은 원격 단부 전송된 신호 St를 얻는다. 선택적인 스텝 316에서, 통신 채널의 각 포맷 및 프로토콜과 에코 제거기 시스템에 따라, 에코 제거기 시스템은 입력 신호를 적절한 내부 포맷으로 변환시킨다. 또한 선택적일 수 있는 스텝 318에서, 에코 제거기 시스템은 μ-규칙 또는 A-규칙 인코드된 PCM 데이터를 선형 샘플로 변환한다.
스텝 320에서, 에코 제거기 시스템은 인접 단부로부터 수신된 처리되지 않은 신호 r을 얻는다. 상기 신호는 에코를 포함할 수 있다. 선택적으로, 스텝 316 및 318은 r에 적용될 수 있다. 스텝 322에서, 적응 필터 성분(152)(도 2)은 에코 신호의 추정치를 결정한다. 스텝 324에서, 합산기 성분(154)은 처리되지 않은 수신된 신호 r에서 에코 추정치를 감산한다. 그 결과는 에코 제거된 수신된 신호 x이다.
스텝 326에서, 에코 검출기(160)는 처리되지 않은 수신된 신호의 에너지 Er을 결정한다. 스텝 328에서, 에코 검출기는 에코 제거된 수신된 신호의 에너지 Ex를 결정한다. 스텝 330에서, 에코 검출기(160)는 에코 제거기에 의해 발생된 추정된 에코 신호에서의 에너지의 측정치 ΔE를 생성하기 위하여 Er에서 에너지 Ex를 감산한다.
스텝 332에서, 비교기(162)는 ΔE 측정치와 임계치를 비교한다. 만약, 에코 신호에서의 에너지가 임계치를 초과하면, 방법은 스텝 334로 진행한다. 비교기는 에코 제거된 수신된 신호 x를 출력 신호 y가 되도록 선택한다. 에코 제거기는 활성 상태로 남게된다. 다채널 에코 제거기 실시예에서는, 에코 제거기가 할당이 유지되는 채널에 할당될 수 있다. 이후, 방법은 스텝 340으로 진행한다.
만약, 스텝 332에서, 에코 신호에서의 에너지가 임계치를 넘지 않으면, 방법은 스텝 336으로 진행한다. 비교기(162)는 처리되지 않은 수신된 신호 r이 출력 신호 y가 되도록 선택한다. 에코 제거기는 비활성화된다. 선택적인 스텝 338에서, 에코 제거기는 다른 채널에 할당을 위하여 해제된다. 방법은 스텝 340으로 진행한다.
선택적인 스텝 340에서, 에코 제거기 시스템은 선형 샘플을 μ-규칙 또는 A-규칙으로 인코드된 PCM 데이터로 변환한다. 또한, 선택적인 스텝 342에서, 에코 제거기 시스템 및 통신 채널의 각 포맷 및 프로토콜에 따라, 에코 제거기 시스템은 출력 신호를 내부 포맷에서 에코 제거기가 이용되는 외부 통신 채널에 적합한 것으로 변환시킨다. 방법은 스텝 344에서 종료한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 트렁크, 설비 또는 호출에 의해 영향받는 에코량에 관하여 얻어진 정보는 물리적이거나 가상적이거나 관리를 목적으로 기록될 수 있다. 트렁크 설비에서, 누적되는 홀딩 시간은 기억된 데이터로부터 결정될 수 있으며, 기술적으로 공지된 바와 같이 에코 제거기 집합에서 필요한 에코 제거기의 수를 설계하기 위해 이용될 수 있다. 인터넷 및 다른 무접촉 서비스에서, 에코 제거에 필요한 호출의 마찰은 기억된 데이터로부터 결정될 수 있다. 지금까지 이용되지 않았던 이렇게 얻어진 데이터가 에코 제거기를 제공하기 위한 수단을 개발하기 위해 학습될 수 있다.
또한, 마찬가지로 기억된 데이터가 관리 기능을 제공하기 위해 분석될 수 있으며, 품질이 열화되는 경우 불량한 회로를 제거하기 위해 실시간으로 이용될 수 있다.
본 발명의 상술된 실시예는 단지 본 발명이 실행되는 방식의 일례일 뿐이다. 다른 방법들이 또한 본 발명을 정의하는 다음의 청구항들의 범주 내에서 가능할 수있다.
본 발명은 종래 기술의 에코가 물리적으로 긴 전송 경로 또는 다른 중요한 전송 소스 또는 전달 지연을 포함한 미리 정해진 다른 원격 통신 시스템 및 음성에서 중대한 문제점을 야기하는 문제를 최소화시키는 향상된 에코 제거 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 처리되지 않은 수신된 신호(untreated received signal)의 에코 제거를 선택적으로 제공하기 위한 자기 비활성화 에코 제거 시스템(self deactivating echo cancelling system)에 있어서,
    상기 처리되지 않은 수신된 신호에 응답하여 에코 제거된 수신된 신호를 생성하는 에코 제거기, 및
    상기 에코 제거기와 결합되며, 상기 처리되지 않은 수신된 신호와 상기 에코 제거된 수신된 신호에 응답하여 추정된 에코 신호의 측정치를 생성하는 에코 제어기를 포함하며,
    상기 에코 제어기는, 또한 상기 추정된 에코 신호의 상기 측정치 및 미리 정해진 임계치에 응답하여, 추정된 에코 신호의 상기 측정치가 상기 임계치를 넘지 않을 때, 상기 처리되지 않은 수신된 신호를 상기 에코 제거 시스템의 출력으로서 제공하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에코 제어기는 추정된 에코 신호의 상기 측정치가 상기 임계치를 넘을 때, 상기 에코 제거된 수신된 신호를 상기 에코 제거 시스템의 출력으로서 제공하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에코 제어기는 상기 에코 제거된 수신된 신호의 에너지로부터 상기 처리되지 않은 수신된 신호의 에너지의 차를 결정함으로써, 추정된 에코 신호의 상기 측정치를 결정하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에코 제어기는 상기 추정된 에코 신호의 상기 측정치 및 미리 정해진 임계치에 응답하여, 추정된 에코 신호의 상기 측정치가 상기 임계치를 넘지 않을 때, 상기 에코 제거기를 비활성화시키는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  5. 복수의 처리되지 않은 수신된 신호들의 에코 제거를 선택적으로 제공하기 위한 자기 비활성화 에코 제거 시스템에 있어서,
    복수의 처리되지 않은 수신된 신호들을 수신하는 수단,
    상기 수신 수단에 결합된 복수의 에코 제거 유닛들, 및
    상기 수신 수단 및 상기 에코 제거 유닛들과 결합되고, 상기 복수의 에코 제거 유닛들중 대응하는 것들을 상기 복수의 처리되지 않은 수신된 신호들중 선택된 것들에 할당하는 제어기를 포함하며,
    상기 에코 제거 유닛들의 각각은 추정된 에러 신호의 측정치를 생성하며,
    상기 에코 제거 유닛들의 각각은, 상기 추정된 에코 신호의 상기 측정치 및 미리 정해진 임계치에 응답하여, 추정된 에코 신호의 상기 측정치가 상기 임계치를 넘지 않을 때, 상기 대응하는 처리되지 않은 수신된 신호를 상기 에코 제거 유닛의 출력으로서 제공하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에코 제거 유닛은, 상기 대응하는 처리되지 않은 수신된 신호에 응답하여 대응하는 에코 제거된 수신된 신호를 생성하고, 추정된 에코 신호의 상기 측정치가 상기 임계치를 넘을 때, 상기 대응하는 에코 제거된 수신된 신호를 상기 에코 제거 시스템의 출력으로서 제공하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 에코 제거 유닛은 상기 대응하는 처리되지 않은 수신된 신호에 응답하여, 대응하는 에코 제거된 수신된 신호를 생성하고, 상기 에코 제거 유닛은 상기 대응하는 에코 제거된 수신된 신호의 에너지로부터 상기 대응하는 처리되지 않은 수신된 신호의 에너지의 차를 결정함으로써 추정된 에코 신호의 상기 측정치를 결정하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 에코 제거 유닛은, 상기 추정된 에코 신호의 상기 측정치 및 미리 정해진 임계치에 응답하여, 추정된 에코 신호의 상기 측정치가 상기 임계치를 넘지 않을 때, 상기 에코 제거 유닛을 비활성화 시키는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 추정된 에코 신호의 상기 측정치 및 미리 정해진 임계치에 응답하여, 상기 대응하는 처리되지 않은 수신된 신호에 현재 할당된 어떤 에코 제거 유닛을 상기 복수의 처리되지 않은 수신된 신호들중 다른 하나에 재할당하는, 자기 비활성화 에코 제거 시스템.
  10. 통신 채널에서의 에코를 선택적으로 제거하기 위한 방법에 있어서,
    상기 통신 채널로부터 처리되지 않은 신호를 수신하는 단계,
    상기 처리되지 않은 수신 신호에 있는 추정된 에코 신호의 측정치를 결정하는 단계,
    상기 처리되지 않은 수신 신호에 있는 추정된 에코 신호의 상기 측정치와 임계치를 비교하는 단계, 및
    상기 처리되지 않은 수신 신호에 있는 상기 추정된 에코 신호가 상기 임계치를 넘지 않는 경우, 상기 처리되지 않은 수신 신호를 출력으로서 제공하는 단계를 포함하는, 통신 채널에서의 에코를 선택적으로 제거하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 처리되지 않은 수신 신호에 응답하여, 적응적으로 에코 제거된 수신 신호(adaptively-echo-canceled receive signal)를 결정하는 단계, 및
    상기 처리되지 않은 수신 신호에 있는 상기 추정된 에코 신호가 상기 임계치를 넘을 때, 상기 적응적으로 에코 제거된 수신 신호를 출력으로서 제공하는 단계를 더 포함하는, 통신 채널에서의 에코를 선택적으로 제거하기 위한 방법.
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