KR100633985B1 - 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치는, 단말기 스피커의 출력을 피드백하고 디지털 필터링을 통하여 에코 현상을 제거하거나, 사용자의 설정에 의해 주변의 배경 잡음을 실시간으로 다른 경로를 통하여 입력받아 배경 잡음을 제거하고, 이를 통하여 통화 품질을 개선할 수 있는 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 휴대용 단말기에 있어서, 잡음 제거 모드 및 에코 제거 모드 중 하나의 모드가 선택되면, 상기 모드에 따른 스위치 제어 신호를 생성하는 주처리부; 상기 스위치 제어 신호에 제어에 따라 주변 잡음 신호 또는 에코 신호를 도통시키는 스위칭부; 및 음성 수신 신호를 입력받고, 상기 스위칭부에서 입력된 신호와 높은 상관 관계를 갖는 성분을 소거하여 잡음 소거 음성 신호를 생성하는 상관 신호 제거부를 포함한다.
상관 신호, 단말기, 에코, 배경 잡음

Description

단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치{APPARATUS FOR ELIMINATING ECHO AND NOISE IN HANDSET}
도 1은 종래의 단말기에서의 마이크 입력 및 음성 출력 장치를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치의 동작에 있어서, 에코 발생 과정을 나타낸 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 주처리부 210 : 제1 증폭기
221 : 디코더 222 : 제1 HPF
223 : DAC 224 : 제2 증폭기
230 : 스위칭부 241 : 제3 증폭기
242 : 외부 필터 243 : ADC
250 : 상관 신호 제거부 261 : 제2 HPF
262 : 인코더
본 발명은 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치에 관한 것으로, 특히, 휴대용 단말기에 있어서, 음성 통화 시 송화자의 목소리가 다시 송화자의 단말기를 통하여 들리는 에코 현상 및 주변 잡음을 제거할 수 있는 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 단말기에서의 마이크 입력 및 음성 출력 장치를 나타낸 블록도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
디코더(111)는, 단말기로 수신된 상대방의 음성 신호를 부호화하고 부호화된 신호를 HPF(High Pass Filter)(112)로 출력하는 역할을 한다. 또한, HPF(112)는, 디코더(111)로부터 입력된 신호에 대하여 고역통과 필터링을 수행하고, 필터링된 신호를 DAC(Digital-to-Analog Converter)(113)로 출력하는 역할을 한다. 한편, DAC(113)는, HPF(112)로부터 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 제1 증폭기(114)로 출력하는 역할을 한다. 또한, 제1 증폭기(114)는, DAC(113)로부터 입력받은 아날로그 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 스피커를 통하여 출력하는 역할을 한다. 한편, 제2 증폭기(121)는, 마이크로부 터 입력받은 아날로그 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 외부 필터부(122)로 출력하는 역할을 한다. 또한, 외부 필터부(122)는, 단말기의 주처리칩 외부에 장착되어, 음성 신호 대역을 제외한 나머지 영역을 걸러내고 걸러낸 신호를 ADC(123)로 출력하는 역할을 한다. 한편, ADC(123)는, 외부 필터부(122)로부터 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다. 한편, HPF(124)는, ADC(123)로부터 입력받은 신호의 고주파 대역을 도통시키는 역할을 한다. 또한, 인코더(125)는, HPF(124)로부터 입력받은 신호를 인코딩하는 역할을 한다.
그러나, 상술한 종래의 기술에 의하면, 단말기를 사용하는 데에 있어서, 통화 중에 마이크를 통해 말한 자신의 음성이 자신의 단말기 스피커를 통해 다시 들리는 에코 현상이 발생하거나, 배경 잡음이 음성과 함께 마이크로 입력되어 사용자의 음성이 제대로 전달되지 않는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 단말기 스피커의 출력을 피드백하고 디지털 필터링을 통하여 에코 현상을 제거하거나, 사용자의 설정에 의해 주변의 배경 잡음을 실시간으로 다른 경로를 통하여 입력받아 배경 잡음을 제거하고, 이를 통하여 통화 품질을 개선할 수 있는 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치는, 휴대용 단말기에 있어서, 잡음 제거 모드 및 에코 제거 모드 중 하나의 모드가 선택되면, 상기 모드에 따른 스위치 제어 신호를 생성하는 주처리부; 상기 스위치 제어 신호에 제어에 따라 주변 잡음 신호 또는 에코 신호를 도통시키는 스위칭부; 및 음성 수신 신호를 입력받고, 상기 스위칭부에서 입력된 신호와 높은 상관 관계를 갖는 성분을 소거하여 잡음 소거 음성 신호를 생성하는 상관 신호 제거부를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치를 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치는, 주처리부(200), 제1 증폭기(210), 디코더(221), 제1 HPF(High Pass Filter)(222), DAC(223), 제2 증폭기(224), 스위칭부(230), 제3 증폭기(241), 외부 필터(242), ADC(243), 상관 신호 제거부(250), 제2 HPF(261) 및 인코더(262)를 포함한다.
주처리부(200)는, 단말기 사용자의 선택, 배경 잡음 측정, 에코 측정 등의 결과에 의하여 잡음 제거 모드 및 에코 제거 모드 중 하나의 모드가 선택되면, 상기 모드에 따른 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 스위치 제어 신호를 후술하는 스위칭부(230)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 제1 증폭기(210)는, 배경 잡음 전용 마이크(MIC2)를 통하여 배경 잡음 신호(N2)를 입력받고, 상기 배경 잡음 신호(N2)를 증폭하며, 증폭된 신호를 후술하는 스위칭부(230)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 디코더(221)는, 단말기로 수신된 상대방의 음성 신호를 복호화하고 복호화된 신호를 후술하는 제1 HPF(High Pass Filter)(222)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 제1 HPF(222)는, 상기 디코더(221)로부터 입력된 신호에 대하여 고역통과 필터링을 수행하고, 필터링된 신호를 후술하는 DAC(Digital-to-Analog Converter)(223)로 출력하는 역할을 한다.
한편, DAC(223)는, 상기 제1 HPF(222)로부터 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 후술하는 제2 증폭기(224)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 제2 증폭기(224)는, 상기 DAC(223)로부터 입력받은 아날로그 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 스피커를 통하여 출력하는 역할을 한다.
한편, 스위칭부(230)는, 상기 스위치 제어 신호에 제어에 따라 주변 잡음 신호 또는 에코 신호를 도통시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 스위칭부(230)에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 스위칭부(230) 내에 장착된 스위치 소자(231)는, 상기 주처리부(200)로부터 상기 잡음 제거 모드에 따른 상기 스위치 제어 신호가 입력되면, 주변 잡음을 입력받는 배경잡음전용마이크(MIC2)로의 경로를 도통시키고, 상기 주처리부(200)로부터 상기 에코 제거 모드에 따른 상기 스위치 제어 신호가 입력되면, 단말기 스피커로 출력되는 신호를 피드백시키는 역할을 한다.
또한, 상기 스위칭부(230) 내에 장착된 ADC(232)는, 상기 스위치 소자(231)를 통하여 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 후술하는 상관 신호 제거부(250)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 제3 증폭기(241)는, 마이크(MIC1)로부터 입력받은 아날로그 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 후술하는 외부 필터부(242)로 출력하는 역할을 한다. 즉, 상기 제3 증폭기(241)는, 마이크(MIC1)를 통하여 음성 신호(x1) 및 잡음(N1) 또는 음성 신호(x1) 및 에코(Y1)를 입력받아, 아날로그 신호인 음성 신호(x1) 및 잡음(N1) 또는 음성 신호(x1) 및 에코(Y1)를 증폭하고, 증폭된 신호를 후술하는 외부 필터부(242)로 출력한다.
또한, 외부 필터부(242)는, 단말기의 주처리칩 외부에 장착되어, 음성 신호 대역을 제외한 나머지 영역을 걸러내고 걸러낸 신호를 후술하는 ADC(243)로 출력하는 역할을 한다.
한편, ADC(243)는, 상기 외부 필터부(242)로부터 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.
또한, 상관 신호 제거부(250)는, 상기 ADC(243)로부터 디지털 신호를 입력받고, 실내 음향에 따라 계수값을 가중시키는 등의 적응 필터링 과정을 수행하여 잡음 소거 음성 신호를 생성하며, 상기 잡음 소거 음성 신호를 후술하는 제2 HPF(261)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 상관 신호 제거부(250)에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 상관 신호 제거부(250) 내에 장작된 디지털 필터(251)는, 상기 ADC(243)로부터 디지털 신호를 입력받고, 상기 디지털 신호에 적응 필터링 과정을 적용하여 최적 음성 수신 신호를 생성하며, 상기 최적 음성 수신 신호를 후술하는 혼합기(252)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 디지털 필터(251)는, 신호와 잡음이 혼재하는 정상 입력에 대한 필터 출력과 평활 또는 예측된 희망 출력과의 평균 제곱 오차를 최소로 한다는 것을 바탕으로 하여 설계된 최적 필터인 위너 필터(Wiener filter)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 상관 신호 제거부(250) 내에 장착된 혼합기(252)는, 상기 디지털 필터(251)로부터 상기 최적 음성 수신 신호를 입력받고, 상기 최적 음성 수신 신호에서 상기 스위칭부(230)에서 입력된 신호를 감산하여 상기 잡음 소거 음성 신호를 생성하며, 상기 잡음 소거 음성 신호를 후술하는 제2 HPF(261)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 제2 HPF(261)는, 상기 상관 신호 제거부(250)로부터 입력받은 신호의 고주파 대역을 도통시키는 역할을 한다.
또한, 인코더(262)는, 상기 제2 HPF(261)로부터 입력받은 신호를 인코딩하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 주처리부(200)에서, 단말기 사용자의 선택, 배경 잡음 측정, 에코 측 정 등의 결과에 의하여 잡음 제거 모드 및 에코 제거 모드 중 하나의 모드가 선택되면, 모드에 따른 스위치 제어 신호를 생성하고, 스위치 제어 신호를 스위칭부(230)로 출력한다(S310).
이 때, 잡음이 심한 경우에는, 단말기 사용자가 직접 잡음 제거 모드를 활성화하거나, 주처리부(200)에서 잡음 레벨을 측정하여 자동으로 잡음 제거 모드를 활성화하게 된다(S321).
즉, 스위치 소자(231)는, 상기 주처리부(200)로부터 상기 잡음 제거 모드에 따른 상기 스위치 제어 신호가 입력되면, 주변 잡음을 입력받는 배경 잡음 전용 마이크(MIC2)로의 경로를 도통시키고, 이를 통하여 주변 잡음(N2)을 입력받게 된다.
한편, 잡음이 혼재된 음성 신호(x1+N1)가 마이크(MIC1)를 통하여 입력되고, 이러한 잡음이 혼재된 음성 신호(x1+N1)는 증폭기(241), 외부 필터부(242), ADC(243) 및 디지털 필터(251)를 통하여 최적 음성 수신 신호(x1'+N1')로 된다.
최적 음성 수신 신호 내의 잡음 성분(N1')은 잡음 전용 마이크(MIC2)를 통하여 입력된 주변 잡음(N2)과의 상관도가 매우 높으므로, 혼합기(252)에서 각각의 입력된 신호를 감산하면 잡음 소거 음성 신호(x1')를 생성할 수 있다.
이 때, 디지털 필터(251)의 차수를 높이면, 원래 신호(x1)에 가까운 잡음 소거 음성 신호(x1')가 복원될 수 있다.
한편, 에코가 심한 경우에는, 단말기 사용자가 직접 에코 제거 모드를 활성화하거나, 주처리부(200)에서 에코 레벨을 측정하여 자동으로 잡음 제거 모드를 활성화하게 된다(S323).
즉, 스위치 소자(231)는, 상기 주처리부(200)로부터 상기 에코 제거 모드에 따른 상기 스위치 제어 신호가 입력되면, 단말기 스피커로 출력되는 신호를 피드백시키고, 이를 통하여 에코 신호(Y1)를 입력받게 된다.
한편, 에코가 혼재된 음성 신호(x1+Y1)가 마이크(MIC1)를 통하여 입력되고, 이러한 에코가 혼재된 음성 신호(x1+Y1)는 증폭기(241), 외부 필터부(242), ADC(243) 및 디지털 필터(251)를 통하여 최적 음성 수신 신호(x1'+Y1')로 된다.
최적 음성 수신 신호 내의 에코 성분(Y1')은 스피커에서 피드백된 에코(Y1)과의 상관도가 매우 높으므로, 혼합기(252)에서 각각의 입력된 신호를 감산하면 잡음 소거 음성 신호(x1')를 생성할 수 있다.
이 때, 디지털 필터(251)의 차수를 높이면, 원래 신호(x1)에 가까운 잡음 소거 음성 신호(x1')가 복원될 수 있다.
한편, 에코나 잡음이 심하지 않은 환경에서는 스위치 소자(231)가 비활성화되어, 단말기의 일반적인 음성 처리 과정이 수행된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말기에서의 에코 및 잡음 제거 장치의 동작에 있어서, 에코 발생 과정을 나타낸 예시도로서, 에코 신호(Y1)가 단말기 스피커에 의해 발생함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은, 단말기 스피커의 출력을 피드백하고 디지털 필터링을 통하여 에코 현상을 제거하거나, 사용자의 설정에 의해 주변의 배경 잡음을 실시간으로 다른 경로를 통하여 입력받아 배경 잡음을 제거하고, 이를 통하여 통화 품질을 개선할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 휴대용 단말기의 에코 및 잡음 제거 장치에 있어서,
    음성 신호를 출력하는 스피커부;
    상기 단말기 주변의 잡음을 입력받는 배경잡음전용마이크부;
    사용자의 음성을 입력받는 마이크부;
    잡음 제거 모드 및 에코 제거 모드 중 하나의 모드 선택에 따른 스위치 제어 신호를 생성하는 주처리부;
    상기 스피커부로부터 출력되어 상기 마이크를 통해 입력되는 에코 또는 상기 마이크로부터 출력되는 잡음이 포함된, 상기 마이크로부터 출력되는 사용자 음성에서 상기 배경잡음전용마이크로부터 출력되는 잡음 또는 상기 스피커로부터 출력되는 에코를 소거하여 상기 사용자 음성에서 에코 또는 잡음이 제거된 음성 신호를 생성하는 상관신호제거부; 및
    상기 스위치 제어 신호에 제어에 따라 상기 배경잡음전용마이크로부터 출력되는 잡음 또는 상기 스피커로부터 출력되는 에코를 선택적으로 상기 상관신호제거부로 도통시키는 스위칭부
    를 포함하는 휴대용 단말기의 에코 및 잡음 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    상기 잡음 제거 모드에 따른 상기 스위치 제어 신호가 입력되면, 상기 배경잡음전용마이크부로부터 상기 상관신호제거부로의 경로를 도통시키고, 상기 에코 제거 모드에 따른 상기 스위치 제어 신호가 입력되면, 상기 스피커부로부터 상기 상관신호제거부로의 경로를 도통시키는 스위치 소자; 및
    상기 스위치 소자를 통하여 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC
    를 포함하는 휴대용 단말기의 에코 및 잡음 제거 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상관신호제거부는,
    상기 스피커부로부터 출력되어 상기 마이크를 통해 입력되는 에코 또는 상기 마이크로부터 출력되는 잡음이 포함된, 상기 마이크로부터 출력되는 사용자 음성에 적응 필터링 과정을 적용하여 최적 음성 수신 신호를 생성하는 디지털 필터; 및
    상기 최적 음성 수신 신호에서 상기 스위칭부로부터 입력되는 잡음 또는 에코를 감산하는 혼합기
    를 포함하는 휴대용 단말기의 에코 및 잡음 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디지털 필터는
    위너 필터인
    휴대용 단말기의 에코 및 잡음 제거 장치.
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