KR100724636B1

KR100724636B1 - 오디오 신호 출력방법 및 장치

Info

Publication number: KR100724636B1
Application number: KR1020060010448A
Authority: KR
Inventors: 오종훈; 양민기; 고일석
Original assignee: (주)펄서스 테크놀러지
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-06-04

Abstract

본 발명은 GSM 단말기의 오디오 출력장치에서, TDMA 버스트에 의한 TDMA 잡음이 유입된 오디오 신호에 대해 TDMA 잡음을 제거할 수 있는 오디오 출력장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 본 발명에 따르는 GSM 단말기의 오디오 출력장치는, 상기 GSM 단말기의 구동전원을 제공하는 전원; 상기 전원의 전원전압에 반비례하는 오프셋값을 오디오 신호를 더하여 상기 오디오 신호를 보상하는 보상부; 상기 보상기로부터 출력되는 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 PWM부; 상기 PWM 신호를 출력하는 오디오 출력단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따르는 GSM 단말기의 오디오 출력방법은, 상기 GSM 단말기의 구동전원을 제공하는 전원의 전원전압에 반비례하는 값을 오디오 신호에 더하여 상기 오디오 신호를 보상하는 단계; 상기 보상된 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

GSM, TDMA 잡음, 오디오 신호

Description

오디오 신호 출력방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF OUTPUTTING AUDIO SIGNAL}

도 1은 종래의 TDMA 버스트에 의한 전원 리플을 주파수 대역으로 표시한 예를 도시한 도면.

도 2는 종래의 GSM 오디오 출력장치의 구성도.

도 3은 종래의 TDMA 버스트에 의한 전원전압 및 오디오 출력신호의 강하를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 GSM 오디오 출력장치의 구성도.

도 5는 TDMA 버스트에 의한 PWM 면적의 변화를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원전압 및 오디오 출력신호의 강하를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TDMA 버스트에 의한 오디오 출력신호의 리플을 주파수 대역으로 표시한 예를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 GSM 오디오 출력장치의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : 전원부

204 : 보상기

206 : ADC

208 : PWM부

210 : 오디오 출력단

본 발명은 오디오 출력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GSM(Global System for Mobile Telecommunication) 단말기의 TDMA(Time Devision Multiplexing Access : 시분할 다중접속) 잡음을 제거하는 오디오 출력장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 TMDA 전송방식을 채용하는 GSM 단말기에서는 타임 버스트 리플(Time Burst Ripple)에 기인하여 오디오 출력단에 TDMA 잡음이 발생되었다.

이를 좀더 설명하면, GSM 단말기의 전력 증폭기는 자신의 타임슬롯 기간(557us)에서 송신 데이터를 전력 증폭하여 안테나를 통해 송신한다. 상기한 송신 데이터의 전력증폭시에 상기 전력증폭기는 배터리의 펄스 전류를 최대 2.5[A]까지 사용한다. 이와 같이 전력증폭기가 다량의 전류를 소비함에 따라 전원 전압 레벨에 TDMA 버스트가 야기되었다. 예를 들면, 리튬이온(lithium ion) 배터리에는 직렬저항이 최대 120mΩ을 가지므로, 이로 인해 타임슬롯 기간동안 300mV 정도의 전원 전 압 강하가 생긴다.

상기한 바와 같은 전원 전압의 강하는 매 타임슬롯 기간마다 발생되므로, 상기 TDMA 버스트에 의한 전압 강하로 발생하는 전원 리플은 도 1에 도시한 바와 같은 주파수 스펙트럼을 가진다.

도 1에 도시한 주파수 스펙트럼을 참조하면, 첫 번째 주파수 성분(C1)의 주파수는 217Hz로 이는 4.615ms의 주기가 주파수 값으로 변환한 것이며, 상기 첫 번째 주파수 성분(C1)의 크기는 전압 강하 정도에 비례하며, 나머지(C2,C3,..)는 상기 첫 번째 주파수 성분(C1)의 하모닉(harmonic) 성분들이다.

상기한 전원 리플은 오디오 출력장치에 영향을 끼쳐 TDMA 잡음을 유발시켰다.

종래 GSM 단말기의 오디오 출력장치의 구성을 도시한 도 2를 참조하여 설명하면, GSM 단말기의 전원부(100)는 구동전원을 생성하여 상기 오디오 출력장치의 각부에 제공하며, 상기 구동전원에는 TDMA 버스트에 의한 전압강하가 소정 주기마다 존재한다.

오버 샘플러(102)는 오디오 신호를 입력받아 오버 샘플링하여 PCM 신호로서 출력한다. 상기 PCM 신호는 노이즈 쉐이퍼(104)를 통해 노이즈가 감쇠된다. 노이즈 쉐이퍼(104)를 통해 출력된 PCM 신호는 PWM부(106)에 입력된다. PWM부(106)는 상기 PCM 신호를 PWM 신호로 변환하며, 상기 PWM 신호는 오디오 출력단(108)을 통해 출력된다.

오디오 출력단(108)에 제공되는 전원전압이 상기 TDMA 버스트 구간에서 전압 강하되므로, PWM 신호도 상기 TDMA 버스트 구간에서 레벨이 강하되었다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이 TDMA 버스트 구간에서 PWM 신호의 전압강하에 의해 오디오 출력신호의 레벨이 강하되었다. 이러한 오디오 출력신호의 레벨 강하가 상기 TDMA 버스트 구간마다 생성됨에 따라 상기 출력 오디오에 TDMA 잡음이 유발되었다.

상기한 TDMA 잡음을 제거하기 위한 노력으로 다음과 같은 다양한 기술이 제안되었다.

대한민국 특허청에 통신단말기의 잡음제거방법을 명칭으로 하여 특허출원된 제10-2003-0045021호는 GSM 버스트 중 유휴 슬롯에서 오프셋 전압을 인가함으로써 배터리 전압 강하를 감쇠시키는 기술을 개시한다.

그리고 대한민국 특허청에 전류피크 감소장치를 명칭으로 하여 특허출원된 제10-2003-0069904호는 송신신호의 전력 증폭을 수행하는 PAM; 상기 PAM을 통하여 상기 송신호를 입력받고, 소정의 주파수에 최적화되도록 전압 정재파 비를 매칭시키는 매칭 회로; 및 상기 매칭 회로로부터 입력된 송신신호의 경로를 제공하는 ASM을 포함하고, 상기 ASM으로부터 상기 매칭 회로까지의 임피던스를 PAM의 임피던스와 언매칭시킴으로써, TDMA 잡음을 개선하는 기술을 개시한다.

상기한 바와 같이 종래에는 TDMA 버스트 구간에서 전원을 가변하거나 임피던스 언매칭을 통해 전류 피크값을 감소시켰다. 그러나 상기한 종래 기술은 막연히 전원전압의 강하만을 해소하기 위한 것으로, 실질적으로 상기 TDMA 버스트에 의해 TDMA 잡음이 오디오 출력신호에 유입되는 것을 제한할 수는 없었다.

이에 종래에는 TDMA 버스트에 의한 TDMA 잡음이 유입된 오디오 신호에 대해 TDMA 잡음을 제거할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, TDMA 버스트에 의한 TDMA 잡음이 유입된 오디오 신호에 대해 TDMA 잡음을 제거할 수 있는 오디오 출력장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따르는 GSM 단말기의 오디오 출력장치는, 상기 GSM 단말기의 구동전원을 제공하는 전원; 상기 전원의 전원전압에 반비례하는 오프셋값을 오디오 신호에 더하여 상기 오디오 신호를 보상하는 보상부; 상기 보상기로부터 출력되는 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 PWM부; 상기 PWM 신호를 출력하는 오디오 출력단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따르는 GSM 단말기의 오디오 출력방법은, 상기 GSM 단말기의 구동전원을 제공하는 전원의 전원전압에 반비례하는 오프셋값을 오디오 신호에 더하여 상기 오디오 신호를 보상하는 단계; 상기 보상된 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 TDMA 버스트에 의해 가변되는 전원 전압에 따라 오디오 신호를 보상함으로써, 오디오 신호에 유입된 TDMA 잡음을 제거한다.

이러한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 GSM 단말기의 오디오 출력장치 의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.

GSM 단말기의 전원부(200)는 구동전원을 생성하여 상기 오디오 출력장치의 오디오 출력단(210) 및 ADC(206)에 제공하며, 상기 구동전원에는 TDMA 버스트에 의한 전압 강하가 존재한다.

PCM 신호인 오디오 신호는 보상기(204)에 입력된다.

ADC(ANALOG TO DIGITAL CONVERTER)(206)는 상기 전원부(200)의 전원전압을 입력받아 AD(ANALOG TO DIGITAL) 변환하여 보상기(204)에 입력한다.

보상기(204)는 PCM 신호(X)를 보정한다. 좀더 설명하면, 보상기(204)는 수학식 1 내지 수학식 9에 따라 상기 PCM 신호(X)를 보정한다.

상기 수학식 1 내지 수학식 9에서, 상기 Z는 보상된 PCM 신호이고, 상기 X는 보상전 PCM 신호이며, 상기 Y는 전원전압을 AD 변환한 값이며, 상기 M은 노말라이즈 또는 스케일링을 위한 값이고, 상기 A는 오프셋값이고, 상기 F(Y)는 Y가 1일때 0이며, Y의 반비례값이 출력되는 함수이다.

상기한 수학식 1 내지 수학식 9 중 어느 한 수학식에 따라 보상기(204)는 입력된 PCM 신호를 보상하여, 전원 전압이 정상 상태일 때에 비해 TMDA 버스트에 의 해 전원 전압이 강하되었을 때에 더 큰 PCM 신호가 출력되게 한다.

상기 보상된 PCM 신호는 PWM부(208)로 입력된다. PWM부(208)는 상기 PCM 신호를 PWM 신호로 변환하며, 상기 PWM 신호는 오디오 출력단(210)을 통해 출력된다.

상기 PWM부(208)에 제공되는 구동전원이 상기 TDMA 버스트 구간에서 전압강하되더라도, 상기 TDMA 버스트 구간에서 정상상태일 때에 비해 더 큰 레벨의 PCM 신호로 보상된 PCM 신호가 제공되므로, 상기 PWM 신호는 TDMA 버스트 구간에서 강하되지 않는다.

상기 보상기(204)가 수학식 1에 따라 PCM 신호를 보상하는 경우에, 상기 수학식 1에 따른 보상 효과를 도 5를 참조하여 설명한다.

TDMA 버스트에 의한 전원 전압 강하가 없는 경우의 PCM 신호에 대한 PWM 면적은 1*(N+X)= N+X로서, 도 5에서 A 면적과 B 면적은 더한 것과 같다. 그러나 TDMA 버스트에 의한 전원 전압이 강하되었을 때의 PCM 신호에 대한 PWM 면적은 Y*(N+X)로서, 도 5에서 B 면적과 같다. 즉, TDMA 버스트에 의한 전원 전압이 강하될 때에는, PWM 면적인 A+B 면적에서 B 면적으로 A 면적만큼 감소한다. 이에따라 상기 감소된 면적을 보상하여 TDMA 버스트에 의한 노이즈를 감쇠한다.

상기 감소된 면적을 보상하기 위해 수학식 8의 등식을 가정할 때에, 보상된 PCM 신호 Z는 상기한 수학식 1로 표현될 수 있다.

본 발명은 상기한 수학식 1에 따라 PCM 신호를 보상함에 따라 TDMA 버스트 구간에서의 상기 전원 전압의 강하에도 불구하고 상기 오디오 출력신호를 TDMA 버스트 구간이 아닌 구간에서의 레벨과 유사하게 한다.

이를 도 6을 참조하여 좀더 설명하면, 전원 전압이 강하되는 TDMA 버스트 구간에서의 PCM 신호는 상기 전원 전압의 강하에 반비례하는 값으로 보상되므로, 상기 전원 전압의 강하에도 불구하고 상기 오디오 출력신호는 TDMA 버스트 구간이 아닌 구간에서의 레벨과 유사하게 보상된다.

상기한 바와 같이 PCM 신호의 보상은 도 6에 도시한 바와 같이 오디오 출력신호에 존재하는 TDMA 버스트에 의한 주파수 성분(D1) 및 상기 주파수 성부(D1)의 하모닉 성분들을 현저하게 감소시키는 결과를 야기한다. ADC(206)가 샘플링 주파수가 높고 입력 비트수가 클수록 상기 주파수 성분(D1)의 레벨을 현격하게 감소시킬 수 있으며, 이는 출력된 오디오를 청취하는 사용자에게 직접적으로 오디오 품위가 향상되었다고 판단되게 하는 효과를 야기한다.

이와 같이 본 발명은 상기 TDMA 버스트에 의한 오디오 출력신호의 주기적인 저하를 보상하여 TDMA 잡음을 제거한다.

상기 수학식 2는 상기 수학식 1에서 (1/Y)의 연산을 생략시킨 것으로 상기 보상기(204)가 하드웨어로 구성될 때에는 구조를 단순화하고, 소프트웨어로 구성될 때에는 처리과정을 단순화시키기 위한 것이다.

상기 수학식 3은 노말라이즈된 값인 Y가 1일 때 "0"이 되고, Y에 반비례되는 값을 출력하는 함수를 채용한 예를 도시한 것으로, 상기 수학식 1의 특성을 보편화시킨 것이다.

상기 수학식 4 내지 수학식 6은 Y을 노말라이즈 또는 스케일링을 위한 값 M으로 나눈 것으로, 이러한 노말라이즈 또는 스케일링은 GSM 단말기의 종류에 따라 TDMA 잡음에 의한 전압 강하 정도가 상이함에 따라 전압 강하 정도를 평준화시켜 TDMA 잡음에 따른 오디오 신호를 적절하게 보상할 수 있게 하기 위함이다.

또한 상기한 노말라이즈 또는 스케일링은 TDMA 버스트에 의한 전압 강하 정도가 비정상적으로 큰 경우에 상기 전압 강하에 의한 오디오 신호의 급격한 보상을 제한하기 위한 것이다. 그리고 ADC 출력값을 노말라이즈 또는 스케일하기 위한 용도이다.

상기 수학식 7 내지 9는 수학식 1 내지 3의 연산을 간소화함과 아울러 TDMA 잡음을 보상하기 위해 X를 Y로 나누지 않은 채 그대로 적용한 예를 나타낸 것이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 노이즈 쉐이퍼가 포함되지 않는 오디오 출력장치에 적용된 예를 설명하였으나, 노이즈 쉐이퍼가 포함되는 오디오 출력장치에도 적용가능하다.

이를 도 8을 참조하여 설명하면, GSM 단말기의 전원부(200)는 구동전원을 생성하여 상기 오디오 출력장치의 오디오 출력단(210) 및 ADC(206)에 제공하며, 상기 구동전원에는 TDMA 버스트에 의한 전압 강하가 존재한다.

오버 샘플러(302)는 오디오 신호를 입력받아 오버 샘플링하여 PCM 신호로서 출력하며, 상기 PCM 신호는 보상기(204)에 입력된다.

보상기(204)는 상기 PCM 신호(X)를 상기 수학식 1 내지 수학식 9 중 어느 한 수학식에 따라 보정한다. 상기 보상된 PCM 신호는 노이즈 쉐이퍼(300)로 입력된다. 노이즈 쉐이퍼(300)는 상기 보상된 PCM 신호의 노이즈를 감쇠시켜 PWM부(208)로 출력한다. PWM부(208)는 상기 PCM 신호를 PWM 신호로 변환하며, 상기 PWM 신호는 오디오 출력단(210)을 통해 출력된다.

상기 도 8에 따르는 오디오 출력장치는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 PCM 신호를 보상하고 노이즈를 감쇠시킨 후에 PWM 변환하여 오디오 출력단을 통해 출력함으로써, 오디오를 청취하는 사용자에게 직접적으로 오디오 품위가 향상되었다고 판단되게 하는 효과를 야기한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 TDMA 버스트에 의한 TDMA 잡음이 유입된 오디오 신호에 대해 TDMA 잡음을 제거할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

GSM 단말기의 오디오 출력장치에 있어서,

상기 GSM 단말기의 구동전원을 제공하는 전원;

상기 전원의 전원전압에 반비례하는 오프셋값을 오디오 신호에 더하여 상기 오디오 신호를 보상하는 보상부;

상기 보상부로부터 출력되는 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 PWM부;

상기 PWM 신호를 출력하는 오디오 출력단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력장치.
제1항에 있어서,

상기 보상부는, 상기 오디오 신호를 상기 전원전압으로 나눈 값과 상기 오프셋값을 더하여 상기 오디오 신호를 보상함을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력장치.
제1항에 있어서,

상기 보상부는,

상기 전원의 전원전압을 입력받아 AD 변환하는 ADC;

상기 AD 변환된 전원전압에 반비례하는 오프셋값을 상기 오디오 신호에 더하 여 상기 오디오 신호를 보상하는 보상기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력장치.
제1항에 있어서,

상기 보상부는 하기 수학식 11 내지 수학식 16 중 어느 한 수학식에 따라 상기 오디오 신호를 보상함을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력장치.

상기 Z는 보상된 오디오 신호이고, 상기 X는 보상전 오디오 신호이며, 상기 Y는 전원전압을 AD 변환한 값, 상기 A는 오프셋 값임.
제4항에 있어서,

상기 수학식 11 내지 16의 Y는 노말라이즈 또는 스케일링됨을 특징으로 하는 오디오 출력장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오디오 신호는 PCM 신호임을 특징으로 하는 오디오 출력장치.
제1항에 있어서,

상기 보상부와 상기 PWM부 사이에 위치하여, 상기 오디오 신호에 유입된 잡음을 제거하는 노이즈 쉐이퍼를 더 포함함을 특징으로 하는 오디오 출력장치.
GSM 단말기의 오디오 출력방법에 있어서,

상기 GSM 단말기의 구동전원을 제공하는 전원의 전원전압에 반비례하는 오프셋값을 오디오 신호에 더하여 상기 오디오 신호를 보상하는 단계;

상기 보상된 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력방법.
제8항에 있어서,

상기 보상은, 상기 오디오 신호를 상기 전원전압으로 나눈 값과 상기 오프셋값을 더하여 상기 오디오 신호를 보상함을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력방법.
제8항에 있어서,

상기 보상은 하기 수학식 17 내지 수학식 22 중 어느 한 수학식에 따라 상기 오디오 신호를 보상함을 특징으로 하는 GSM 단말기의 오디오 출력방법.

상기 Z는 보상된 오디오 신호이고, 상기 X는 보상전 오디오 신호이며, 상기 Y는 전원전압을 AD 변환한 값, 상기 A는 오프셋 값임.
제10항에 있어서,

상기 수학식 17 내지 22의 Y는 노말라이즈 또는 스케일링됨을 특징으로 하는 오디오 출력방법.
제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오디오 신호는 PCM 신호임을 특징으로 하는 오디오 출력방법.
제10항에 있어서,

상기 보상된 오디오 신호를 상기 PWM 신호로 변환하기 전에, 상기 오디오 신호에 유입된 잡음을 제거하는 단계

를 더 포함함을 특징으로 하는 오디오 출력방법.