KR100465318B1

KR100465318B1 - 광대역 음성신호의 송수신 장치 및 그 송수신 방법

Info

Publication number: KR100465318B1
Application number: KR10-2002-0081663A
Authority: KR
Inventors: 성호상; 황대환; 윤대희; 강홍구; 박영철; 이기승; 정성교; 김경태
Original assignee: 학교법인연세대학교; 한국전자통신연구원
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2005-01-13
Also published as: US20100082335A1; US7649856B2; US8259629B2; KR20040055073A; US20040131015A1

Abstract

본 발명은 광대역 음성신호의 송수신 장치 및 송수신 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 음성신호 송수신 장치는 아날로그 음성신호를 입력받아서 디지털 음성신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환부, 상기 디지털음성신호를 입력받아 저대역 신호와 잔차대역 신호를 분리하는 전송측 분석필터부, 상기 저대역 신호를 입력받아 국제 표준 부호화기로 부호화하는 저대역 표준 부호화부, 저대역 신호의 표준부호화 왜곡을 줄이기 위한 저대역 추가 부호화부, 원 디지털 음성신호로부터 부호화된 상기 저대역 신호를 제거한 후 남는 신호를 부호화하는 잔차대역부호화부, 그리고 음성신호가 전송될 통신망의 종류에 따라서 상기 부호화된 표준 및 추가 저대역 및 잔차대역 신호를 다중화하여 상기 통신망으로 전송하는 통신망 접속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 송수신 장치는 제공되는 통신망의 성능 및 그 종류에 따라서 다양하게 음성신호를 다중화시켜 전달 가능하므로 효율적인 음성 통신이 가능하다는 장점이 있다.

Description

광대역 음성신호의 송수신 장치 및 그 송수신 방법{TRANSMIITER AND RECEIVER FOR WIDEBAND SPEECH SIGNAL AND METHOD FOR TRANSMISSION AND RECEPTION}

본 발명은 광대역 음성신호의 송수신 장치 및 그 송수신 방법에 관한 것이다. 상기 광대역 음성신호란 현재 사용되고 있는 전화선대역의 주파수(0~4 kHz)보다 두 배의 주파수(0~8 kHz)를 갖는 신호로서, 전화선 대역 신호 보다 자연스럽고, 그 명확도(intelligibility)가 높기 때문에 차세대 음성 통신 시스템에 적합한 신호이다.

전화선 대역의 음성신호를 디지털화한 후 압축하는 방식으로서 ITU-T (international telecommunication union - telecommunication standardization sector)에서 가장 먼저 표준화된 방법으로 G.711 규격이 있다. 상기 G.711 규격은 비선형 펄스부호변조(nonlinear pulse code modulation : u/A-PCM)를 사용하는 방법으로서, 64 kbit/s에서 그 성능이 원 음성 신호와 거의 유사하다고 알려져 있다. 그 이후에 ITU-T에서 이루어진 표준 음성 압축 방법으로는 G.726 규격(adaptive differential pulse code modulation, ADPCM, 32 kbit/s), G.728 규격(low delay code excited linear prediction, LD-CELP, 16 kbit/s), G.729 규격(conjugate structure algebraic code excited linear prediction, CS-ACELP, 8 kbit/s), G.723.1 규격(MP-MLQ, 5.3/6.3 kbit/s) 등이 있다.

ITU-T 표준 음성 부호화 방법 중에서 상기 G.723.1 규격과 G.729 규격은 인터넷 망에서의 VoIP(voice over internet protocol) 표준 부호화 방식으로 제정되었다. 멀티미디어 신호를 저속으로 압축하기 위해 개발된 G.723.1 규격은 입력 음성을 5.3/6.3 kbit/s의 두 가지 비트율로 압축, 복원 가능한 알고리즘이다. 이러한 G.723.1 규격은 음성 부호화 방법 중 가장 응용 분야가 활발한 합성-후-분석 (analysis-by-synthesis) 방법을 사용한 알고리즘으로서, 유선망 수준의 음성품질(toll quality)을 제공한다. ITU-T G.729 규격은 대수 코드북 (algebraic codebook)을 사용하여 입력 음성을 8 kbit/s의 속도로 압축, 복원하는 알고리즘이며, 역시 유선망 수준의 음성품질을 제공한다. 또한, ITU-T G.729A 규격(G.729 Annex A)은 G.729 규격과 전송 변수가 같아서 상호 호환가능하며, 복잡도 면에서 많은 이득이 있기 때문에 실제 시스템에 많이 응용되고 있는 부호화기이다.

위에서 살펴본 바와 같은 유선망 수준의 톨 음질을 제공하는 저전송 음성 부호화 방법 또는 장치는 높은 통신 채널 효율로 인해 이동통신 및 인터넷 전화기 등에서 새로운 서비스를 가능하게 한다. 특히, 인터넷 망에서의 VoIP는 저렴한 전화요금으로 인해 기하급수적으로 확산이 되고 있는 상태이다. 그러나 위에서 설명한 종래의 부호화 방법 또는 장치는 인터넷 망에서의 패킷 손실에 따른 낮은 음성 품질과 긴 지연 시간(delay)으로 인해 서비스 질이 저하되는 문제점을 갖고 있는바, 이로 인하여 그리 좋은 평가는 받고 있지 못하다. 하지만 통신 네트워크 및 프로토콜의 발달에 따라 네트워크에서 발생하는 지연 시간에 대한 부분은 많은 개선이 이루어졌다. 최근에는 음성 신호를 전화선 대역 (0~4 kHz)보다 두 배 넓은 광대역(0~8 kHz) 신호로 확장함으로써 음성 품질을 높이려는 시도가 계속되고 있다. 하지만 이미 표준화가 이루어진 16 kHz의 광대역 음성신호 부호화/복호화기(wideband speech codec)는 현재 VoIP서비스에서 사용되는 전화선대역의 부호화/복호화기(codec)와 전혀 호환성(backward compatibility)이 없으므로 두 개의 다른 방식의 신호를 사용하기 위해서는 새로운 통신 시스템을 설계해야 하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 광대역 신호는 넓은 주파수 대역(bandwidth)을 차지하므로 대용량 데이터를 처리할 수 있는 네트워크가 필요하다. 따라서, 현재의 시스템을 모두 무시하고 새로운 서비스를 시작하기에는 많은 장애가 있다.

본 발명은 상기 설명한 바와 같은 종래의 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 시스템과 호환이 가능하면서 고음질의 16 kHz의 샘플링된 광대역 음성신호를 서비스할 수 있는 광대역 음성신호의 송수신 장치 및 송수신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 송수신 장치가 적용되는 통신망을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 송신 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 상기 도 2에 도시된 부호화부를 상세하게 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 송신 방법의 처리 흐름을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 수신 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 6은 상기 도 5에 도시된 복호화부를 상세하게 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 수신 방법의 처리 흐름을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명에 따른 송수신 장치를 나타낸 도면.

도 9는 일반적인 VoIP 서비스의 프로토콜 구조를 나타낸 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

301 : 전송측 분석필터부 302 : 저대역 표준부호화부

303 : 저대역 표준복호화부 304 : 저대역 추가부호화부

305 : 저대역 추가복호화부 306 : 잔차대역 부호화부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 광대역 음성신호의 송신 장치는,

아날로그 음성신호를 입력받아 디지털 음성신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환기;

상기 A/D 변환기로부터 음성신호를 입력받아 음성반향을 제거하여 출력하는 음성반향 제거부;

상기 음성반향 제거부로부터 음성반향이 제거된 음성신호를 입력받아 저대역 음성신호를 분리하고, 상기 저대역 음성신호를 표준부호화하여 저대역 표준신호를 생성하고, 상기 저대역 음성신호와 상기 저대역 표준신호와의 차이를 부호화하여저대역 추가신호를 생성하며 상기 저대역 표준신호와 상기 저대역 추가신호를 합성한 신호와 상기 저대역 음성신호와의 차신호를 부호화하여 잔차대역 신호를 생성하는 부호화부; 및

상기 부호화부에서 생성된 저대역 표준신호, 저대역 추가신호 및 잔차대역 신호를 입력받아 다중화시켜서 외부에 접속된 통신망에 전달하는 통신망 접속부를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 광대역 음성신호의 수신 장치는,

통신망을 통해 전송된 음성신호를 역다중화하여 부호화된 저대역 표준신호, 저대역 추가신호 및 잔차대역 신호를 분리하는 통신망 접속부;

상기 저대역 표준신호를 표준복호화하고 상기 저대역 추가신호를 복호화한 후, 상기 복호화된 신호를 합성하여 저대역 합성신호를 생성하고, 상기 잔차대역 신호를 복호화하여 상기 저대역 합성신호와 합하여 최종적인 복호화된 음성신호를 생성하는 복호화부;

상기 복호화된 음성신호로부터 음성 반향을 제거하는 음성반향 제거부; 및

상기 음성반향이 제거된 음성신호를 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A 변환기를 포함한다.

이하에서는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 광대역 음성신호의 송수신 장치가 적용되는 통신망이 도시되어 있다. 상기 도 1에는 서비스품질(QoS : Quality of Service)을 보장하는 통신망(network)(104)과 서비스품질을 보장하지 않는 통신망(103)이 동시에 제공될 때의 통신망의 구성이 도시되어 있다. 여기서, IP 단말장치(IP terminal)(101, 106)는 자체적으로 IP(Internet Protocol) 패킷을 생성하여 전송할 수 있으며, 음성신호를 입력받고 출력할 수 있는 마이크, 스피커 및 전화를 걸 수 있는 모든 단말장치를 의미한다. 이 단말장치는 전화기 또는 퍼스널 컴퓨터(PC) 등 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 상기 IP 단말장치(101)에서 생성된 패킷이 다른 쪽 IP 단말장치(106)로 전송되는 경우, 저대역 표준 패킷(baseband standard packet)(105)과 저대역 추가 패킷 (baseband additional packet) 및 잔차대역 패킷(enhancement residual band packet)(102)으로 나누어서 전송이 이루어지며, 도 1의 참조번호 102, 105의 각 패킷에 적혀있는 번호는 타임 스탬프(time stamp)를 의미한다.

여기서, 상기 저대역 표준 패킷(105)은 음성 통화에서 중요한 정보를 보유하고 있으므로 서비스품질이 보장되는 통신망(104)을 통하여 전송한다. 서비스품질(QoS) 채널의 용량이 충분할 경우에는 저대역 추가패킷을 보낼 수도 있다. 저대역만을 이용하는 경우 상대방과 통화 시에 최소한의 의미전달은 가능하지만, 음성의 명확도 및 자연성은 많이 떨어진다. 그러므로, 실감 통신(face-to-face communication)의 음질을 원하는 사용자는 서비스품질을 보장하지 않는 통신망(103)으로 전송된 잔차대역 패킷(102)을 추가해서 복호화를 하면 고음질 통화를 이용할 수 있다. 서비스품질을 보장하지 않는 통신망(103)으로 전송된 패킷은 지연(delay), 패킷 손실(packet loss), 지터(jitter) 등이 불규칙적이므로 수신단인 IP 단말장치(106)에서 패킷과 패킷의 동기화를 위해 지터 버퍼, FEC(Frame error control) 장치 등 서비스품질을 향상 시킬 수 있는 장치를 사용하여 음질 성능을 최대화한다. 통신망의 채널 용량 변화를 실시간으로 알 수 있는 경우에는 시간에 따라 프레임의 크기가 달라질 수도 있다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 송신 장치에 대해 설명한다.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 송신 장치가 도시되어 있고, 도 3에는 상기 도 2에 도시된 부호화부가 보다 상세하게 도시되어 있다.

상기 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 송신 장치는 A/D 변환기(201), 음성반향 제거부(202), 부호화부(203) 및 통신망 접속부(204)로 구성되어 있다.

상기 A/D 변환기(201)는 마이크를 통하여 입력받은 사용자의 아날로그 음성신호를 제공받아 디지털 음성신호로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다. 상기 음성반향 제거부(Acoustic echo canceller)(202)는 상기 A/D 변환기(201)로부터 입력받은 음성신호에서 음성반향(echo)을 제거하여 출력하는 역할을 수행한다. 상기 음성반향 제거부(202)로서, ITU-T G.167 규격에서 표준화되어 있는 음성반향 제거장치를 이용하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예에서 상기 음성반향 제거부(202)에 입력 및 출력되는 신호는 0~8 kHz의 주파수 대역을 나타내며, 16 kHz의 샘플링 주기에 16 비트의 형식을 가지는 선형 펄스부호화 변조신호(linear PCM)이다.

상기 부호화부(203)는 상기 음성반향 제거부(202)에서 음성반향이 제거된 신호를 입력받아, 저대역 신호와 잔차대역 신호를 각각 부호화하는 기능을 수행하며, 상기 잔차대역 신호는 원신호와 상기 저대역 신호와의 차이를 통해 구해진다. 상기 부호화부(203)의 상세한 구성은 도 3에 도시되어 있으며, 나중에 보다 상세하게 설명될 것이다.

상기 통신망 접속부(IP Network Interface)(204)는 저대역 표준 신호, 저대역 추가 신호 및 잔차대역 신호로 이루어진 입력신호를 다중화(multiplexing)하는 역할을 수행하며, 통신망(IP Network)의 구조에 따라 다양한 방식으로 다중화를 해서 효율적으로 패킷을 전송한다. 상기 통신망 접속부(204)는 외부에서 접속되는 통신망의 구조에 따라 여러 가지 옵션(option)을 가질 수 있다. 이러한 옵션의 내용은 첫째로, 음성신호 통신을 위하여 제공되는 모든 통신망이 서비스품질을 보장한다면, 저대역 표준 신호, 저대역 추가 신호 및 잔차대역 신호를 동시에 패킷화하거나, 저대역 표준 신호 및 저대역 추가 신호만을 패킷화해서 전송한다는 것이다. 둘째로, 서비스품질을 보장하는 통신망과 서비스품질이 보장되지 않는 통신망이 동시에 접속될 경우에는, 상기 서비스품질을 보장하는 통신망으로는 상대적으로 중요한 정보인 저대역 표준 신호와 저대역 추가 신호를 전송하고 서비스품질을 보장하지 않는 통신망으로는 잔차대역 신호를 전송하는 것이다. 여기서, 서비스품질을 보장하지 않는 통신망에서 패킷 에러, 지터 같은 것이 발생하는 경우에도 저대역 신호만을 이용했을 때보다는 상기 송수신 장치가 훨씬 나은 음질 성능을 나타낸다. 마지막으로, 접속되는 모든 통신망이 서비스품질을 보장하지 않는다면, 첫 번째 경우와 마찬가지로 상기 통신망 접속부(204)는 저대역 신호와 잔차대역 신호를 동시에 패킷화하거나 저대역 신호만을 패킷화해서 전송할 수 있다.

한편, 상기 통신망 접속부(204)는 도 9에서 나타낸 것과 같은 형식으로 패킷을 생성한다. 현재 서비스되고 있는 VoIP는 이와 같이 다양한 프로토콜의 조합으로 이루어져 있으나, 본 발명은 여기서 언급된 어떠한 프로토콜의 조합에서도 적용 가능하다.

도 3에는 상기 도 2에 도시된 부호화부(203)가 보다 상세하게 도시되어 있다. 상기 도 3에 도시된 부호화부(203)는 전송측 분석필터부(301), 저대역 표준부호화부(302), 저대역 표준복호화부(303), 저대역 추가부호화부(304), 저대역 추가부호화부(305) 및 잔차대역 부호화부(306)로 구성되어 있다.

상기 전송측 분석필터부(301)는 16 kHz의 주기로 샘플링된 0~8kHz의 대역폭을 갖는 16비트 형식의 선형 펄스부호화 변조신호인 디지털 음성신호를 입력받아서 8 kHz의 샘플링 주기의 0~4 kHz의 대역폭을 갖는 저대역 음성신호를 출력한다. 상기 저대역 표준부호화부(302)는 상기 저대역 음성신호를 입력받아 표준 부호화 방법인 G.723.1 규격 또는 G.729A 규격을 이용하여 상기 저대역 음성신호를 부호화하여 부호화된 저대역 표준신호를 출력한다. 상기 저대역 추가부호화부(304)는 필터링된 저대역 음성신호와 저대역 표준복호화부(303)에 의해 복호화된 합성 신호와의 차를 받아들여 파형부호화 또는 변환부호화를 사용하여 부호화함으로써 저대역 추가신호를 생성한다. 상기 잔차대역 부호화부(306)는 상기 저대역표준복호화부(303)와 상기 저대역 추가복호화부(305)에서 출력되는 신호를 합성하여 얻어진 합성 신호를 16 kHz로 업샘플링한 후, 상기 전송측 분석필터부(301)로 입력되는 음성 신호와의 차를 구하고, 이렇게 얻어진 차신호에 파형부호화 또는 변환부호화를 적용하여 잔차대역 신호를 생성한다. 이 때, 인간의 청각 특성을 이용하는 방법을 사용할 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 송신 방법에 대해 설명한다.

도 4에는 본 발명에 따른 송신 방법의 처리 흐름이 도시되어 있다.

동작이 시작되면, 아날로그 음성신호가 입력되어 디지털 신호로 변환된다(401). 다음으로, 상기 디지털로 변환된 음성신호에서 음성반향이 제거된다(402). 이어서, 상기 음성반향이 제거된 음성신호는 저대역 통과필터를 통과하여 저대역 신호만 얻어지며, 이렇게 얻어진 저대역 신호는 저대역 표준 부호화기에 의해 부호화된다(403). 또한, 상기 표준 부호화로 인해 성능 저하가 발생할 경우를 대비하여 저대역 추가 부호화기에 의해 상기 저대역 음성신호가 부호화된다(404). 다음으로, 저대역 표준신호와 저대역 추가신호를 복호화하여 얻어진 신호의 샘플링 주파수를 2배로 올린 후, 음성 반향이 제거된 16 kHz의 원 음성신호와의 차를 구해 잔차 신호를 얻고, 이를 부호화한다(405). 그리고, 상기 부호화된 음성신호들을 접속된 통신망의 종류에 따라 여러 가지 조합으로 다중화하며(406), 상기 다중화된 신호를 패킷화하여 통신망을 통해 전송한다(407).

여기서, 아날로그 음성신호로부터 변환된 디지털 음성신호는 16 kHz의 샘플링 주기를 가지며, 16비트 형식의 선형 펄스부호화 변조신호인 것과, 상기 저대역 표준신호와 저대역 추가신호는 8 kHz의 샘플링 주기를 가지며 0~4 kHz의 대역폭을 가지거나 8 kHz의 샘플링 주기를 가지며 4~8 kHz의 대역폭을 갖는 신호로서 사용될 수 있음은 위에서 살펴본 바와 같다. 또한, 상기 저대역 표준신호는 G.723.1 규격 또는 G.729A 규격의 부호화 방식을 따르며, 상기 저대역 추가 신호에는 상기 저대역 표준신호에 사용하는 파형부호화 또는 변환부호화가 사용될 수 있다. 상기 잔차대역 신호의 부호화 역시 파형부호화 또는 변환부호화 등의 방법에 의해 이루어질 수 있다.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 수신 장치에 대해 설명한다.

도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 수신 장치가 도시되어 있고, 도 6에는 상기 도 5에 도시된 복호화부가 보다 상세하게 도시되어 있다.

상기 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 수신 장치는 통신망 접속부(501), 복호화부(502), 음성반향 제거부(503) 및 D/A 변환기(504)로 구성되어 있다.

상기 통신망 접속부(501)는 다중화된 저대역 표준신호와 저대역 추가신호, 경우에 따라서는 잔차대역 신호도 함께 수신하여 이를 역다중화하고, 부호화된 저대역 음성신호 또는 잔차대역 음성신호를 추출하여 출력한다.

상기 복호화부(502)는 상기 통신망 접속부(501)에서 추출된 저대역 음성신호와 잔차대역 음성신호를 입력받아 이를 복호화하고, 상기 저대역 음성신호와 상기잔차대역 음성신호를 하나의 음성 신호로 합성하여 출력하는 기능을 수행한다. 여기서, 복호화 방법은 위의 부호화 방법과 같다. 상기 복호화부(502)의 상세한 구성에 대하여는 도 6을 참조하여 나중에 설명될 것이다.

상기 음성반향 제거부(503)는 상기 복호화부(502)로부터 제공받은 합성된 음성신호를 입력받아, 음성반향을 제거한다. 본 발명의 음성반향 제거부(503)로는 ITU-T G.167 규격에서 표준화되어 있는 음성반향 제거장치(acoustic echo canceller)를 이용할 수 있다.

상기 D/A 변환부(504)는 상기 음성반향이 제거된 음성신호를 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하여 출력하고, 이 신호는 음성신호 출력부를 통하여 사용자에게 제공될 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여 상기 복호화부(502)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 복호화부(502)는 잔차대역 복호화부(601), 저대역 표준 복호화부(602), 저대역 추가 복호화부(603) 및 수신측 합성필터부(604)로 구성되어 있다.

상기 잔차대역 복호화부(601)는 송신측에서 부호화되어 전송된 잔차대역 음성 신호를 입력받아 파형복호화 혹은 변환복호화 방식 등을 이용하여 상기 잔차대역 음성신호를 복호화하여 출력한다. 상기 저대역 표준 복호화부(602)는 부호화된 저대역 음성신호를 입력받아 G.723.1 또는 G.729A 규격에 따라 상기 저대역 음성 신호를 복호화하여 저대역 음성 신호를 출력한다. 상기 저대역 추가 복호화부(603)는 상기 저대역 추가신호를 입력받아 복호화하여 출력한다. 상기 저대역 추가 복호화부(603)에서 복호화된 신호는 저대역 표준 복호화부(602)를 거친 신호와 합해져서 최종적인 저대역 합성 신호가 얻어진다. 상기 잔차대역 복호화부(601)에서 출력되는 신호와 상기 저대역 합성 신호는 수신측 합성 필터부(604)에 의해 합해져서 최종적으로 복호화된 음성신호가 얻어진다.

다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 수신 방법에 대해 설명한다.

도 7에는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 수신 방법의 처리 흐름이 도시되어 있다.

동작이 시작되면, 통신망의 종류에 따라서 다중화된 음성신호가 수신되고(701), 상기 수신된 신호는 역다중화되어 잔차대역 신호와 저대역 음성신호로 분리된다(702). 상기 저대역 음성신호는 저대역 표준신호와 저대역 추가신호로 구성되어 있다. 다음으로, 상기 잔차대역 신호와 저대역 음성신호들은 각각 별도로 복호화되며(703), 상기 복호화된 잔차대역 신호와 저대역 음성신호들은 하나의 음성신호로 합성된다(704). 다음으로, 상기 합성된 음성신호에서 음성 반향이 제거되며(705), 상기 단계(705)에서 얻어진 음성신호를 디지털에서 아날로그로 변환하여 출력한다(706). 이때 음성신호를 복호화시키는 방법은 상기 도 5 및 도 6에서 설명된 복호화 방법과 동일하다.

도 8에는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 음성신호의 송수신 장치가 하나의 단말장치로 통합될 경우의 바람직한 구성이 도시되어 있다.

도 8을 참조하여 상기 단말장치를 설명하면, 먼저 A/D 변환부(801)는 사용자의 음성을 마이크를 통하여 아날로그 음성신호로 입력받아 이를 디지털 음성신호로 변환시키는 역할을 수행한다.

상기 음성반향 제거부(802)는 상기 A/D 변환부(801)로부터 입력받은 디지털 음성신호의 음성반향(echo)를 제거하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 음성반향 제거부(802)는 수신된 디지털 음성신호를 입력받아 음성반향을 제거하는 역할도 함께 수행한다.

상기 잔차대역 부호화부(804)는 상기 전송측 필터부(803)로부터 상기 잔차대역 신호를 입력받아, 이를 파형부호화 또는 변환부호화 등의 방식에 따라서 부호화하여 통신망 접속부(807)로 출력하는 기능을 수행한다.

저대역 부호화부는 표준 저대역 부호화부(805)와 추가 저대역 부호화부(806)로 나뉘어진다. 상기 표준 저대역 부호화부(805)에서는 상기 전송측 필터부(803)로부터 상기 저대역 신호를 입력받아 이를 G.723.1 또는 G.729A의 방식 등에 따라서 부호화하여 통신망 접속부(807)로 출력하는 기능을 수행한다. 상기 추가 저대역 부호화부(806)에서는 상기 표준 저대역 부호화부(805)로 부호화된 신호의 왜곡을 줄이기 위해 파형 또는 변환부호화 방식에 의해 부호화한후 상기 통신망 접속부(807)로 출력하는 기능을 수행한다.

상기 통신망 접속부(807)는 상기 잔차대역 부호화부(804) 및 상기 저대역 표준 및 추가 부호화부(805, 806)로부터 상기 부호화된 잔차대역 신호, 부호화된 표준 및 추가 저대역 신호를 입력받아 이를 다중화한다. 여기서, 상기 다중화는 상기 음성신호를 전송할 통신망의 종류에 따라서 상기 음성신호인 잔차대역 신호, 표준및 추가 저대역 신호를 조합하여 이루어지며, 상기 다중화된 신호는 상기 통신망 접속부(807)에 연결되어 있는 통신망으로 전송된다. 즉, 음성신호 통신을 위하여 제공되는 모든 통신망이 서비스품질을 보장한다면 저대역과 잔차대역 신호를 동시에 패킷화하거나, 저대역 신호만을 패킷화해서 전송할 수 있다. 그리고 서비스품질을 보장하는 통신망과 서비스품질이 보장되지 않는 통신망이 동시에 제공될 때는, 상기 서비스품질을 보장하는 통신망으로는 상대적으로 중요한 정보인 저대역 음성 신호를 전송하고, 서비스품질을 보장하지 않는 통신망으로는 잔차대역 신호를 전송한다. 여기서 서비스품질을 보장하지 않는 통신망에서 패킷에러, 지터 같은 것이 발생하는 경우에도 최소한 저대역 음성신호만을 이용했을 때보다는 훨씬 나은 음질성능을 보인다. 마지막으로 제공되는 모든 통신망이 서비스품질을 보장하지 않는다면 첫 번째와 마찬가지로 저대역 음성신호와 잔차대역 신호를 동시에 패킷화하거나 저대역 음성신호만을 패킷화해서 전송할 수 있다.

또한, 상기 통신망 접속부(807)는 상기 통신망의 종류에 따라서 저대역 음성신호 또는 잔차대역 음성신호가 다중화된 신호를 수신하여 이를 역다중화하여, 부호화된 잔차대역 음성신호와 저대역 음성신호를 추출하여 출력한다.

상기 잔차대역 복호화부(808)는 상기 통신망 접속부(807)로부터 상기 추출된 잔차대역 음성신호를 전송받아 파형부호화 또는 변환부호화 등의 방식에 따라서 복호화하는 기능을 수행한다.

상기 저대역 복호화부(809, 810)는 상기 통신망 접속부(807)로부터 상기 추출된 저대역 음성신호를 전송받아 G.723.1 또는 G.729A의 방식 등에 따라서 표준복호화함과 동시에, 추가 저대역 신호를 복호화하는 기능을 수행한다.

상기 수신측 합성필터부(811)는 상기 잔차대역 복호화부(808) 및 저대역 복호화부(809, 810)로부터 복호화된 음성신호를 전송받아 이를 하나의 신호로 합성하여 상기 D/A 변환기(812)로 출력하는 기능을 수행한다.

상기 D/A 변환부(812)는 상기 음성반향 제거부(802)로부터 상기 음성반향이 제거된 음성신호를 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하여 출력하고, 이 신호는 음성 출력장치를 통하여 사용자에게 제공될 수 있다.

여기서 사용자로부터 입력받아 아날로그 음성신호로부터 변환된 디지털 음성신호는 16 kHz의 샘플링 주기를 가지며 16비트 형식의 선형 펄스부호화 변조신호인 것과, 상기 저대역 음성신호는 8 kHz의 샘플링 주기를 가지며 0~4 kHz의 대역폭을 갖는 신호이고, 위 잔차대역 신호는 16 kHz의 샘플링 주기를 가지며 0~8 kHz의 대역폭을 갖는 신호를 사용하거나 8 kHz의 샘플링 주기를 가지며 4~8kHz의 대역폭을 갖는 신호임은 위에서 살펴본 바와 같다.

한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다.본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사용자의 선택에 따라서 저대역 표준 부호화기만을 이용하는 신호만을 이용하면 현재 서비스되는 부호화방식과 호환성이 있으므로 새로운 시스템을 사용할 필요가 없고, 저대역 추가 부호화기 또는 잔차대역 신호까지 사용하면 고음질의 음성통화가 가능한 장점이 있다. 또한, 제공되는 통신망의 종류에 따라서 다양하게 음성신호를 다중화시켜 전달하므로, 효율적으로 음성신호를 전송할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 고음질을 생생하게 느낄 수 있도록 하기 위해서 라우드 스피커(loud speaker)를 이용할 수 있도록 음성반향을 제거하므로 보다 나은 통화환경을 제공할 수 있다.

Claims

아날로그 음성신호를 입력받아 디지털 음성신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환기;

상기 A/D 변환기로부터 음성신호를 입력받아 음성반향을 제거하여 출력하는 음성반향 제거부;

상기 음성반향 제거부로부터 음성반향이 제거된 음성신호를 입력받아 저대역 음성신호를 분리하고, 상기 저대역 음성신호를 표준부호화하여 저대역 표준신호를 생성하고, 상기 저대역 음성신호와 상기 저대역 표준신호와의 차이를 부호화하여 저대역 추가신호를 생성하며, 상기 저대역 표준신호와 상기 저대역 추가신호를 합성한 신호와 상기 저대역 음성신호와의 차신호를 부호화하여 잔차대역 신호를 생성하는 부호화부; 및

상기 부호화부에서 생성된 저대역 표준신호, 저대역 추가신호 및 잔차대역 신호를 입력받아 다중화시켜서 외부에 접속된 통신망에 전달하는 통신망 접속부를 포함하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
제1항에 있어서,

상기 부호화부는

음성신호를 입력받아 저대역 음성신호와 잔차대역 신호로 분리하여 출력하는전송측 분석필터부;

상기 저대역 음성신호를 표준부호화하여 저대역 표준신호를 생성하는 저대역 표준 부호화부;

상기 저대역 음성신호와 상기 저대역 표준신호와의 차이를 부호화하여 저대역 추가신호를 생성하는 저대역 추가 부호화부; 및

상기 저대역 표준신호와 상기 저대역 추가신호를 합성한 신호와 상기 저대역 음성신호와의 차신호를 부호화하여 잔차대역 신호를 생성하는 잔차대역 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
제2항에 있어서,

상기 저대역 표준 부호화부는 상기 저대역 음성신호를 G.723.1 규격 또는 G.729A 규격에 따라 부호화하며,

상기 저대역 추가 부호화부는 상기 저대역 음성신호와 상기 저대역 표준신호와의 차신호에 대해 파형부호화 또는 변환부호화 방식에 따라 부호화를 수행하며, 상기 파형부호화 또는 변환부호화 시에는 인간의 청각특성을 반영하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 통신망 접속부는

상기 송신 장치에 연결된 통신망이 서비스품질이 보장되는 통신망 또는 서비스품질이 보장되지 않는 통신망만으로 구성되는 경우에는, 상기 잔차대역 신호, 상기 저대역 표준신호 및 상기 저대역 추가신호를 동시에 패킷화하거나 상기 저대역 표준신호와 상기 저대역 추가신호만을 패킷화하여 전송하고,

상기 송신 장치에 연결된 통신망이 서비스품질이 보장되는 통신망과 서비스 품질이 보장되지 않는 통신망으로 구성되는 경우에는, 상기 서비스품질이 보장되는 통신망으로 저대역 표준신호를 패킷화하여 전송하고 상기 서비스품질이 보장되지 않는 통신망으로 저대역 추가신호와 잔차대역 신호를 패킷화하여 전송하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 통신망 접속부는

상기 송신 장치에 연결되는 통신망이 서비스품질이 보장되는 통신망과 서비스 품질이 보장되지 않는 통신망으로 구성되는 경우에는, 상기 서비스품질이 보장되는 통신망으로 저대역 표준신호와 저대역 추가신호를 패킷화하여 전송하고, 상기 서비스품질이 보장되지 않는 통신망으로 잔차대역 신호를 패킷화하여 전송하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 A/D 변환기에서 출력되는 디지털 음성신호는 16 kHz의 주기로 샘플링되어 0~8 kHz의 주파수 대역을 가지며,

상기 잔차대역 신호는 16 kHz의 샘플링 주기와 0~8 kHz의 주파수 대역을 가지며,

상기 저대역 음성신호는 8 kHz의 샘플링 주기와 0~4 kHz의 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 A/D 변환기에서 출력되는 디지털 음성신호는 16 kHz의 주기로 샘플링되어 0~8 kHz의 주파수 대역을 가지며,

상기 잔차대역 신호는 다운 샘플링을 통하여 8 kHz의 샘플링 주기와 0~4 kHz의 주파수 대역을 가지며,

상기 저대역 음성신호는 8 kHz의 샘플링 주기와 0~4 kHz의 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 장치.
통신망을 통해 전송된 음성신호를 역다중화하여 부호화된 저대역 표준신호,저대역 추가신호 및 잔차대역 신호를 분리하는 통신망 접속부;

상기 저대역 표준신호를 표준복호화하고 상기 저대역 추가신호를 복호화한 후, 상기 복호화된 신호를 합성하여 저대역 합성신호를 생성하고, 상기 잔차대역 신호를 복호화하여 상기 저대역 합성신호와 합하여 최종적인 복호화된 음성신호를 생성하는 복호화부;

상기 복호화된 음성신호로부터 음성 반향을 제거하는 음성반향 제거부; 및

상기 음성반향이 제거된 음성신호를 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A 변환기를 포함하는

광대역 음성신호의 수신 장치.
제8항에 있어서,

상기 복호화부는

상기 통신망 접속부에서 분리된 잔차대역 신호를 입력받아 파형복호화 또는 변환복호화 방식을 이용하여 상기 잔차대역 신호를 복호화하는 잔차대역 복호화부;

상기 통신망 접속부에서 분리된 저대역 표준신호를 입력받아 G.723.1 또는 G.729A 규격에 따라 상기 저대역 표준신호를 복호화하는 저대역 표준 복호화부;

상기 통신망 접속부에서 분리된 저대역 추가신호를 입력받아 복호화하는 저대역 추가 복호화부; 및

상기 저대역 표준 복호화부에서 출력되는 신호와 상기 저대역 추가 복호화부에서 출력되는 신호를 합성하여 저대역 신호를 생성하고, 상기 생성된 저대역 신호를 상기 잔차대역 신호와 합성하여 최종적으로 복호화된 음성신호를 생성하는 수신측 합성 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 수신 장치.
제8항에 있어서,

상기 잔차대역 신호는 16 kHz의 샘플링 주기와 0~8 kHz의 주파수 대역을 가지거나 8 kHz의 샘플링 주기와 4~8 kHz의 주파수 대역을 가지며,

상기 저대역 음성신호는 8 kHz의 샘플링 주기와 0~4 kHz의 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 수신 장치.
아날로그 음성신호를 입력받아서 디지털 음성신호로 변환하는 제1단계;

상기 디지털 음성신호를 잔차대역 신호 및 저대역 음성신호로 분리하는 제2단계;

상기 저대역 음성신호를 저대역 표준신호와 저대역 추가신호로 분리하는 제3단계; 및

상기 잔차대역 신호와 상기 저대역 표준신호 및 저대역 추가신호를 각각 별도로 부호화하는 제4단계를 포함하는

광대역 음성신호의 송신 방법.
제11항에 있어서,

음성신호가 전송될 통신망의 종류에 따라서 상기 부호화된 잔차대역 신호, 저대역 표준신호 및 저대역 음성신호를 다중화하여 상기 통신망으로 전송하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 방법.
제12항에 있어서,

상기 제5단계는

상기 통신망이 서비스품질이 보장되는 통신망 또는 서비스품질이 보장되지 않는 통신망만으로 구성되는 경우에는, 상기 잔차대역 신호, 상기 저대역 표준신호 및 상기 저대역 추가신호를 동시에 패킷화하거나 상기 저대역 표준신호와 상기 저대역 추가신호만을 패킷화하여 전송하고,

상기 통신망이 서비스품질이 보장되는 통신망과 서비스 품질이 보장되지 않는 통신망으로 구성되는 경우에는, 상기 서비스품질이 보장되는 통신망으로 저대역 표준신호를 패킷화하여 전송하고 상기 서비스품질이 보장되지 않는 통신망으로 저대역 추가신호와 잔차대역 신호를 패킷화하여 전송하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 방법.
제12항에 있어서,

상기 통신망이 서비스품질이 보장되는 통신망과 서비스 품질이 보장되지 않는 통신망으로 구성되는 경우에는, 상기 서비스품질이 보장되는 통신망으로 저대역 표준신호와 저대역 추가신호를 패킷화하여 전송하고, 상기 서비스품질이 보장되지 않는 통신망으로 잔차대역 신호를 패킷화하여 전송하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 송신 방법.
음성신호가 전송되는 통신망의 종류에 따라 잔차대역 신호, 저대역 표준신호 및 저대역 추가신호가 다중화된 음성신호를 수신하는 제1단계; 및

상기 다중화된 음성신호를 역다중화하여 잔차대역 신호, 저대역 표준신호 및 저대역 추가신호를 추출하는 제2단계를 포함하는

광대역 음성신호의 수신 방법.
제15항에 있어서,

상기 잔차대역 신호, 저대역 표준신호 및 저대역 추가신호를 각각 별도로 복호화하는 제3단계; 및

상기 복호화된 잔차대역 신호, 저대역 표준신호 및 저대역 추가신호를 하나의 음성신호로 합성하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는

광대역 음성신호의 수신 방법.