KR100480046B1 - 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보코더의 가변율 정보에 따라 적응 반향 제거기의 갱신 빈도를 조정하여 반향 제거기의 성능을 향상시킴으로써, 종래와 비교해 반향 신호를 빠르게 제거할 수 있도록 하는 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피(DSP)의 반향 제거 방법에 관한 것으로, 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피(DSP)의 반향 제거 방법에 있어서, PCM 데이터가 입력되면 반향 제거기의 적응 필터링 동작에 의해 반향 성분을 제거하는 제1단계와; 상기 반향 성분이 제거된 신호의 보코딩을 수행하는 제2단계와; 상기 보코딩에 따른 디에스피 자원의 사용율을 판단하는 제3단계와; 상기 보코딩에 할당된 디에스피 자원을 모두 사용했을 경우, 필터 계수 갱신 작업에 할당된 원래의 디에스피 자원에 의해서만 갱신 작업을 수행하는 제4단계와; 상기 보코딩에 할당된 디에스피 자원이 남은 경우, 원래의 필터 계수 갱신 작업을 위해 할당된 디에스피 자원에 추가하여 필터 계수 갱신 작업을 수행하는 제5단계로 이루어짐으로써 달성할 수 있다.

Description

반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법{ECHO CANCELLATION METHOD FOR DSP HAVING VOCODER AND ECHO CANCELLER}

본 발명은 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법에 관한 것으로, 특히 보코더의 가변율 정보에 따라 보코딩 작업에 소요되지 않는 디에스피 자원을 능동적으로 갱신 빈도 조정 작업에 할당함으로써, 반향 제거기의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 이동통신 시스템에서는 아날로그 음성 신호를 디지털로 바꾸기 위해서 PCM과 보코더(Vocoder)를 사용하고 있다.

PCM은 일반유선 전화에서 주로 사용되는 것으로 사람의 음성신호를 64Kbps의 데이터 전송율로 바꾸어 주는데, 음성신호를 디지털로 바꿀 때 가능하면 낮은 데이터 전송율로 변환하여야 주파수 사용 효율을 높일 수 있기 때문에, 가변율 보코더를 사용하며, 가변율 보코더는 PCM에서 만들어진 64Kbps의 데이터에서 목소리의 특징만을 뽑아내어 8.6Kbps. 4.0Kbps. 2.0Kbps. 0.8Kbps의 4가지 데이터 전송율 중 선택적으로 변환한다.

유성음 구간에서는 8.6Kbps의 데이터 전송율로 변환시키고, 유성음과 무성음의 중간단계에서는 4.0Kbps 또는 2.0Kbps의 데이터 전송율로 변환시키고, 사람이 말을 거의 하지 않는 묵음인 경우는 0.8Kbps로 변환하는 것이다.

보코더는 이렇게 사람의 말에는 무성음 구간이 많이 존재한다는 특성을 이용하여 데이터를 낮은 전송율로 가변하여 주파수를 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

종래의 경우 상기와 같은 보코더와, 통화시 잡음의 원인이 되는 반향신호를 제거하는 반향 제거기가 별도의 하드웨어에 의해 구성되었다.

그러나, 최근에는 DSP를 이용하여 별도의 하드웨어 장치 없이, 도1에 도시된 바와 같이 보코더(10)와 적응 반향 제거기(20)를 하나의 소자로 통합하여, 2가지 기능을 달성할 수 있도록 하고 있다.

도1은 종래 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 적응 반향 제거기(20)와 보코더(10)를 하나로 결합한 종래의 DSP는, 적응 반향 제거기(20)를 수행하고 그 반향 제거된 신호를 이용하여 보코더(10)를 수행하도록 되어 있다.

그런데, 종래의 경우 DSP의 자원(Resource)에 대한 분배 비율이 보코더를 위주로 하기 때문에, 80% 정도의 자원을 보코더에 할당하고 나머지 20% 정도의 자원을 적응 반향 제거기에 할당하여 사용하였다.

따라서, 보코더의 압축률에 관계없이 DSP의 자원은 항상 일정하게 고정되어 있으므로, 적응 반향 제거기의 계산량은 매우 제한될 수밖에 없게 된다.

일반적으로, 상기 적응 반향 제거기(20)는 하나의 입력 데이터를 이용하여, 모든 적응 필터(20b)의 계수를 갱신해야만 충분한 성능을 얻을 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 종래에는 제한된 자원으로 인하여, 하나의 입력 데이터에 대해 적응 필터(20b)의 계수 중 일부만을 순환적으로 갱신하는 방법을 사용하였다.

따라서, 적응 반향 제거기(20b)의 수렴속도가 느려져 반향 제거 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

최근에는 이러한 문제점 때문에 적응 반향 제거기 전용의 하드웨어 장치를 이용하는 경우도 있으나, 이 경우에는 그 만큼 시스템의 가격이 상승하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 보코더의 가변율 정보에 따라 보코딩 작업에 소요되지 않는 디에스피 자원을 능동적으로 갱신 빈도 조정 작업에 할당함으로써, 반향 제거기의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피(DSP)의 반향 제거 방법에 있어서, PCM 데이터가 입력되면 반향 제거기의 적응 필터링 동작에 의해 반향 성분을 제거하는 제1단계와; 상기 반향 성분이 제거된 신호의 보코딩을 수행하는 제2단계와; 상기 보코딩에 따른 디에스피 자원의 사용율을 판단하는 제3단계와; 상기 보코딩에 할당된 디에스피 자원을 모두 사용했을 경우, 필터 계수 갱신 작업에 할당된 원래의 디에스피 자원에 의해서만 갱신 작업을 수행하는 제4단계와; 상기 보코딩에 할당된 디에스피 자원이 남은 경우, 원래의 필터 계수 갱신 작업을 위해 할당된 디에스피 자원에 추가하여 필터 계수 갱신 작업을 수행하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 적응 반향 제거기와 보코더가 하나의 DSP에 구현되어 있을 경우에는, 입력된 PCM 데이터에 대하여 적응 반향 제거기를 먼저 수행하고, 그 출력신호(반향성분이 제거된 신호)를 이용하여 보코더를 수행하게 된다.

또한, 적응 반향 제거기는 블록 갱신 알고리즘을 사용하는 경우에는 반향 성분을 제거하는 필터링 블록(적응 필터)과, 다음 처리를 위하여 적응 필터 계수를 갱신하는 블록(갱신부)으로 나눌 수 있다.

그리고, 가변율 보코더의 계산량은 입력되는 PCM 데이터의 특성에 따라서 크게 변하는 성질이 있는데, 상술한 바와 같이 무성음이나 잡음 신호를 인코딩 하는 경우에는 계산량이 매우 적고 압축율이 높아지지만, 유성음 신호를 인코딩 하는 경우에는 계산량이 매우 많고 압축율이 낮아지게 된다.

본 발명에서는 이러한 특징들을 이용하여 입력되는 PCM 데이터에 대하여 반향 성분을 제거하는 필터링 블록(적응 필터)만을 먼저 수행하고, 그 출력신호를 이용하여 보코더를 수행한 후에 그 보코더의 압축율 정보에 따라 적응 반향 제거기의 적응 필터 갱신 빈도를 결정하도록 한다.

즉, 압축율이 낮으면 보코딩 수행 후 여유 시간이 적게 남아 있으므로 갱신 빈도를 줄여주고, 압축율이 높으면 여유 시간이 많이 남아 있으므로 갱신 빈도를 늘려주는 것이다.

다시 말해, 본 발명은 도2에 도시된 바와 같이 적응 반향 제거기를 반향 성분 제거부(적응 필터, 20b)와 적응 필터 갱신부(갱신부, 20a)로 나누어, 적응 필터(20b)를 통과한 신호를 보코딩하고, 그 압축율에 따라 남는 여유시간을 적응 필터 갱신부(20a)에서 보다 효율적으로 이용하도록 하는 것이다.

도2는 본 발명에 따른 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 적응 반향 제거기와 보코더를 하나로 결합한 본 발명의 DSP는, 적응 반향 제거기의 적응 필터(20b)를 통해 반향 성분이 제거된 신호를 이용하여 보코딩을 수행하고, 그 압축율에 따라서 디에스피 자원 사용량을 판단하여, 보코딩 작업에 소요되지 않고 남는 자원을 가변적으로 적응 필터의 계수 갱신 작업에 할당하도록 한다.

즉, 종래의 경우에는 보코더에 적응 반향 제거기에 할당된 DSP의 자원이 고정되고, 적응 반향 제거기에서 필터링과 필터 계수의 갱신이 같이 이루어졌으나, 본 발명에서는 보코더와 적응 반향 제거기에 각각 DSP 자원이 할당되어 있더라도, 보코더의 압축율에 따라 적응적으로 보코더의 남는 DSP 자원을 필터 계수의 갱신 작업에 이용할 수 있도록 능동적으로 할당하는 것이다.

가령, 본 발명에서는 적응 반향 제거기에 20%의 DSP 자원을 할당할 경우, PCM 데이터가 입력되면 적응 필터(20b)에서 10% 정도의 자원을 활용하여 반향을 제거하고, 보코더에서는 그 반향 제거된 신호를 입력받아 보코딩을 수행하는데, 80%의 자원을 모두 사용할 수도 있고 그 이하의 자원을 사용할 수도 있는 것이다.

따라서, 보코더가 80%의 자원을 모두 사용할 경우에는 갱신부(20a)는 종래와 마찬가지로 10%의 자원을 사용하고, 보코더가 80% 이하의 자원을 사용할 경우에는 갱신부(20a)는 그 남는 자원을 더 활용하여 필터 계수 갱신에 이용하도록 하는 것이다.

예컨대, 전체 필터 계수의 길이를 N이라고 할 때, 종래의 방법에서는 (N/8)로 고정된 개수만큼을 갱신하는 부분 갱신 알고리즘을 사용하였다면, 본 발명에서는 보코더의 압축율에 따라, 보코더의 압축율이 'full rate(1)'인 경우에는 기존 방법과 동일하게 (N/8) 부분 갱신 알고리즘을 그대로 이용하고, 'half rate(1/2)인 경우에는 (N/4) 부분 갱신하고, 'quarter rate(1/4)인 경우에는 (N/2) 부분 갱신하고, 'eighth rate(1/8)인 경우에는 N개의 모든 필터 계수를 갱신하는 것이다.

도3은 본 발명에 따른 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 이에 도시된 바와 같이 PCM 데이터가 입력되면(S101), 반향 제거기의 적응 필터링 동작에 의한 반향 성분을 제거한다(S102).

다음, 상기와 같이 반향 성분이 제거된 신호의 보코딩을 수행하고(S103), 상기 보코딩 결과에 의해 압축율이 높은지 즉, DSP 자원을 적게 사용하는지를 판단하여(S104), 남는 DSP 자원이 있으면 이를 원래의 필터 계수 갱신을 위해 할당된 DSP 자원에 더하여 갱신을 한다(S105).

물론, 보코더에 할당된 자원을 모두 사용했을 경우에는 필터 계수 갱신에 할당된 원래의 DSP 자원에 의해서만 갱신을 수행한다(S106).

즉, 종래 기술에서는 하나의 DSP에 보코더와 적응 반향 제거기를 함께 구현할 경우, 적은 반향 제거기에 할당된 DSP 자원만큼, 입력되는 PCM 데이터에 대하여 필터링과 필터 계수의 갱신을 모두 수행한 후에, 보코더를 수행하도록 구성되어 있기 때문에, 보코더의 압축율에 따라 남는 DSP의 여유 자원을 효율적으로 사용하지 못하여 충분한 성능을 가지는 반향 제거기를 구현하지 못하였다.

그러나, 본 발명에서는 적응 반향 제거기의 필터링 동작과 적응 필터 계수 갱신 동작을 구분하여, 일단 필터링 동작에 의해 반향 제거된 신호를 보코딩 하고, 그 보코더의 압축율에 따라 달라지는 여유 시간을 최대한 활용하는 방향으로 갱신 빈도를 능동적으로 조절함으로써, 적응 반향 제거기의 수렴속도가 증가되며 결과적으로 반향 제거 성능이 크게 향상되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법은, 보코더의 가변율 정보에 따라 보코딩 작업에 소요되지 않는 디에스피 자원을 능동적으로 갱신 빈도 조정 작업에 할당함으로써, 디에스피 자원을 상황에 따라 효율적으로 사용하면서 반향 신호를 빠르게 제거할 수 있도록 하여 반향 제거기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 설명하기 위한 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 설명하기 위한 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법을 설명하기 위한 순서도.

Claims (3)

1. 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피(DSP)의 반향 제거 방법에 있어서,

   PCM 데이터가 입력되면 반향 제거기의 적응 필터링 동작에 의해 반향 성분을 제거하는 제1단계와;

   상기 반향 성분이 제거된 신호의 보코딩을 수행하는 제2단계와;

   상기 보코딩에 따른 디에스피 자원의 사용율을 판단하는 제3단계와;

   상기 보코딩에 할당된 디에스피 자원을 모두 사용했을 경우, 필터 계수 갱신 작업에 할당된 원래의 디에스피 자원에 의해서만 갱신 작업을 수행하는 제4단계와;

   상기 보코딩에 할당된 디에스피 자원이 남은 경우, 원래의 필터 계수 갱신 작업을 위해 할당된 디에스피 자원에 추가하여 필터 계수 갱신 작업을 수행하는 제5단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반향 제거기와 보코더를 내장한 디에스피의 반향 제거 방법.
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