KR100855132B1 - 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템 및 방법, 어레이 신호 처리 시스템, 및 교정 시스템 - Google Patents

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Abstract

신호 처리 시스템에서, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터의 한 세트의 채널 신호는, 채널 신호의 개별 평균값을 계산하고, 채널 신호의 개별 평균값의 평균을 기준값으로서 계산하는 교정(calibration) 회로에서 처리된다. 역수 계산기는 채널 신호의 개별 평균값의 역수값을 계산한다. 크기 조정 회로는 기준값에 의해 역수값을 크기 조정하여 한 세트의 진폭 교정 신호를 생성하고, 이 교정 신호에 의해 채널 신호를 각각 크기 조정한다. 결과적으로, 채널 신호는 자신의 평균값 및 기준값에 의해 정규화되어, 한 세트의 교정된 채널 신호를 생성한다.
Figure R1020060084164
다중-채널 등화기, 채널 신호, 마이크로폰, 교정 회로, 블로킹 매트릭스

Description

상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템 및 방법, 어레이 신호 처리 시스템, 및 교정 시스템{SIGNAL PROCESSING SYSTEM AND METHOD FOR CALIBRATING CHANNEL SIGNALS SUPPLIED FROM AN ARRAY OF SENSORS HAVING DIFFERENT OPERATING CHARACTERISTICS}
도 1은 마이크로폰의 어레이에 대한 본 발명의 제1 실시예의 신호 처리 시스템의 블록도.
도 2는 도 1의 다중-채널 등화기(equalizer)의 블록도.
도 3은 도 2의 이득 계산기의 블록도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 처리 시스템의 블록도.
도 5는 도 4의 제1 형태의 부대역(subband) 다중-채널 등화기의 블록도.
도 6은 도 4의 제2 형태의 주파수 도메인 다중-채널 등화기의 블록도.
도 7은 도 4의 제3 형태의 주파수 도메인 다중-채널 등화기의 블록도.
도 8은 도 7의 각 다중-채널 위상 등화기의 블록도.
도 9는 도 4의 제4 형태의 주파수 도메인 다중-채널 등화기의 블록도.
도 10은 도 9의 각 다중-채널 위상 등화기의 블록도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 신호 처리 시스템의 블록도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 신호 처리 시스템의 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 마이크로폰의 어레이
200 : 고정된 빔 형성기
300 : 블로킹 매트릭스
400 : 지연 회로
500 : 다중-채널 소거기
700, 800 : 다중-채널 등화기
710 : 이득 계산기
본 발명은, 상이한 동작 특성을 갖는, 마이크로폰 및 안테나와 같은 센서의 어레이로부터의 다수의 채널 신호를 교정(calibrating)하기 위한 신호 처리 시스템에 관한 것이다.
선정된 간격으로 동일하게 이격되어 있으며, 타겟 신호의 도달 방향으로 빔을 형성함으로써 간섭 신호를 소거시키기 위해 지정된 방향으로 향하는, 마이크로폰 및 무선 안테나와 같은 센서의 어레이를 사용하는 것은 잘 공지되어 있다. 마이크로폰이 어레이 센서로서 사용될 때, Griffiths-Jim 빔 형성기(beamformer)는 일반화된 사이드로브(sidelobe) 소거기(canceller)로서 알려진 기본적인 기술이다. 2001, Springer, "마이크로폰 어레이" 논문 87-109 페이지에서 개시된 바와 같은 Griffiths-Jim 빔 형성기에서, 마이크로폰 어레이로부터의 신호는, 원하는 신호를 강화시키고, 간섭 신호를 약화시키기 위해 고정된 빔 형성기에 결합된다. 어레이 빔은 마이크로폰 신호를 선형으로(linearly) 가산함으로써 고정된 빔 형성기에 의해 형성된다. 모든 마이크로폰이 동일한 동작 특성을 갖는다면, 그 합으로서 각 마이크로폰 신호 진폭의 M배가 출력되게 된다(여기에서, M은 마이크로폰의 수). 따라서, 어레이 표면에 수직으로 도달하는 신호(즉, 브로드사이드(broadside) 신호)는 건설적으로 결합될 수 있다. 다른 방향으로 도달하는 신호들은 가로형 신호와 타이밍(위상) 차를 갖기 때문에, 이 신호들은 서로 파괴적인 방식으로 상호작용한다. 결과적으로, 어레이 표면에 수직으로 도달하는 신호가 타겟 신호라면, 타겟 신호는 강화되고, 마이크로폰 어레이는 그 표면에 수직인 방향으로 지향성(directivity)을 형성한다.
또한 마이크로폰 신호는 블로킹 매트릭스(blocking matrix)로 인가되고, 여기에서 마이크로폰 신호는 다수의 간섭 기준들을 얻도록 결합된다. 강화된 타겟 신호는, 매트릭스 계산을 수행하기 위해 블로킹 매트릭스에 의해 얻어진 시간에 대응하는 간격만큼 지연된다. 지연된 빔 형성기 출력 및 간섭 기준은 다중-채널 소거기에서 결합된다. 다중-채널 소거기에서, 간섭 기준은 강화된 타겟 신호로부터의 감산을 위한 간섭 레플리커(replica)로서 사용되어, 강화된 타겟 신호를 생성한다.
그러나, 마이크로폰의 동작 특성이 마이크로폰의 변동으로 인해 서로 동일하지 않다면, 마이크로폰 신호는 부분적으로 서로 파괴적인 방식으로 상호작용한다. 이는, 어레이에서 어레이의 표면에 대해 수직 방향으로 저하된 방향성을 생성하도록 한다. 유사한 문제점이 블로킹 매트릭스에서 발생한다. 이 경우에, 타겟 신호는 블로킹 매트릭스의 출력에 대한 누출 경로를 찾는다. 이는, 다중-채널 소거기에서 타겟 신호의 부분적 소거를 수행하고, 그 출력 신호에서 왜곡을 일으키게 한다.
상술한 변동에 의해 발생하는 소자 결함 문제는 1994년 10월, 신호 처리에 대한 IEEE 트랜잭션, Vol.42, No.10, 2871-2875 페이지에 개시된 교정 기술에 의해 설명된다. 이 기술에 따르면, 블로킹 매트릭스는 광대역 신호를 사용함으로써 최적의 고유벡터(eigenvector) 제약에 기초해서 설계된 후, 블로킹 매트릭스에 대응하는 고정된 빔 형성기가 설계된다. 그러나, 광대역 신호를 사용하는 것은, 제조의 개선에 있어서 각 마이크로폰 어레이에 개별 교정이 필요할 것을 요구한다. 이는 대량 생산에 있어서 불리한 것이다.
1986년 8월, 안테나 및 전파에 대한 IEEE 트랜잭션, Vol.34, No.8, 996-1012 페이지에 개시된 또 다른 교정 기술은 각 마이크로폰 신호에 대한 적절한 레벨에서의 노이즈를 소개한다. 그러나, 이 종래 기술은 부가된 노이즈 레벨에 대한 정확한 설정을 요구한다. 각 마이크로폰에서의 신호-대-잡음비, 간섭-대-신호비, 및 노이즈 레벨과 같은 데이터가 부가적으로 실시간으로 계산되어야만 한다. 이 계산의 양이 상당하며, 부가적 노이즈는 낮은 사운드 품질의 잠재적 소스이다. 추가의 교정 기술들이 다수의 특허 공개들에 개시되어 있다. 일본 특허 공개 2004-343700호는 교정 스피커 및 신호 처리 시스템을 사용하는 기술을 개시하고, 일본 특허 3337671호는 교정 마이크로폰의 사용을 개시한다. 일본 특허 공개 2002-502193호는 각 마이크로폰에 대한 다수의 적응 필터를 채용하는 기술을 개시한다. 그러나, 이들 종래 기술은 하드웨어를 증가시키는 개별 장치들을 요구한다. 일본 특허 공개 2004-502367호에 개시된 다른 기술에 따르면, 단일의 마이크로폰의 출력이 기준 레벨로서 사용된다. 그러나, 이 기준 레벨은 외부 소스로부터 공급되어야만 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고급(advance) 교정(calibration) 및 추가의 계산 및 하드웨어없이 입력 신호만을 사용하여 교정을 수행하는, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이에 대한 교정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템이 제공되고, 이 시스템은, 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 채널 신호를 채널 신호의 제1 사본 및 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 기준값에 의해 크기 조정된(scaled), 제1 사본과 동일한 교정된 채널 신호를 생성하는 교정 회로를 포함한다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템이 제공되고, 이 시스템은, 센서로부터 채널 신호를 각각 수신하는 복수의 분해 필터 뱅크 - 각 분해 필터 뱅크는 수신된 채널 신호를 상이한 주파수의 복수의 부대역 채널 신호로 분해함 - , 각 분해 필터 뱅크에 의해 분해된 부대역 채널 신호의 수에 대응하는 복수의 다중-채널 등화기 - 각 다중-채널 등화기는, 모든 분해 필터 뱅크로부터 동일한 주파수의 복수의 부대역 채널 신호를 수신하여, 복수의 교정된 부대역 채널 신호를 생성함 - , 및 모든 다중-채널 등화기로부터 상이한 주파수의 교정된 부대역 채널 신호를 각각 수신하는 복수의 합성 필터 뱅크 - 각 합성 필터 뱅크는 교정된 부대역 채널 신호를 교정된 채널 신호로 합성함 - 를 포함한다. 각 다중-채널 등화기는, 수신된 부대역 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 부대역 채널 신호를 부대역 채널 신호의 제1 사본 및 부대역 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 기준값에 의해 크기 조정된, 제1 사본과 동일한 교정된 부대역 채널 신호를 생성하는 교정 회로를 포함한다.
본 발명의 제3 양상에 따르면, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템이 제공되고, 이 시스템은, 센서로부터 채널 신호를 각각 수신하는 복수의 변환 회로 - 각 변환 회로는 수신된 채널 신호를, 수신된 채널 신호의 복수의 상이한 주파수 성분의 진폭 및 위상을 갖는 주파수 도메인 신호로 변환함 -, 및 각 변환 회로에 의해 변환된 주파수 도메인 신호의 상이한 주파수 성분의 수에 대응하는 복수의 다중-채널 등화기 - 각 다중-채널 등화기는 모든 변환 회로로부터 주파수 도메인 신호의 복수의 동일한 주파수 성분을 수신하고, 주파수 도메인 신호의 복수의 교정된 동일한 주파수 성분을 생성함 - 를 포함한다. 각 다중-채널 등화기는, 수신된 동일한 주파수 성분으로부터 기준값을 결정하고, 동일한 주파수 성분을 동일한 주파수 성분의 제1 사본 및 동일한 주파수 성분의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 기준값에 의해 크기 조정된, 제1 사본과 동일한 교정된 동일한 주파수 성분을 생성하는 교정 회로를 포함한다.
본 발명의 제4 양상에 따르면, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 방법이 제공되고, 이 방법은, 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 채널 신호를 채널 신호의 제1 사본 및 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 기준값에 의해 크기 조정된, 제1 사본과 동일한 교정된 채널 신호를 생성함으로써 채널 신호를 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제5 양상에 따르면, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 방법이 제공되고, 이 방법은, (a) 채널 신호 각각을 상이한 주파수의 복수의 부대역 채널 신호로 분해하는 단계, (b) 동일한 주파수의 부대역 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 동일한 주파수의 부대역 채널 신호를 부대역 채널 신호의 제1 사본 및 부대역 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 기준값에 의해 크기 조정된, 제1 사본과 동일한 교정된 동일한 주파수 성분을 생성함으로써, 각 채널 신호의 동일한 주파수의 부대역 채널 신호를 교정하는 단계, 및 (c) 상이한 주파수의 교정된 부대역 채널 신호를 복수의 교정된 채널 신호로 합성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제6 양상에 따르면, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 방법이 제공되고, 이 방법은, (a) 센서로부터의 채널 신호를, 복수의 상이한 주파수 성분의 진폭 및 위상을 갖는 주파수 도메인 신호로 변환하는 단계, 및 (b) 동일한 주파수 성분으로부터 기준값을 결정하고, 동일한 주파수 성분을 동일한 주파수 성분의 제1 사본 및 동일한 주파수 성분의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 기준값에 의해 크기 조정된, 제1 사본과 동일한 교정된 동일한 주파수 성분을 생성함으로써, 각 주파수 도메인 신호의 동일한 주파수 성분을 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조해서 상세하게 설명될 것이다.
도 1에서는, 어레이의 표면을 따라 선정된 간격으로 동일하게 이격된 센서의 어레이에 대한 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 처리 시스템이 도시된다. 설명의 목적으로, 마이크로폰의 어레이(1000~100M-1)가 센서로서 사용된다. 고정된 빔 형성기(200), 블로킹 매트릭스(300), 및 다중-채널 소거기(500)가 상술된 Griffiths-Jim 빔 형성기의 대응하는 소자와 동일한 방식으로 제공된다.
본 발명에 따르면, 다중-채널 등화기(700)는 어레이로부터 마이크로폰(또는 채널) 신호를 처리하기 위해 제공된다. 다중-채널 등화기(700)는 마이크로폰(1000~100M-1)으로부터 입력 채널 신호 x0~xM - 1를 수신하고, 고정된 빔 형성기(200) 및 블로킹 매트릭스(300)로 공급되는 교정된 마이크로폰 신호 y0~yM - 1를 생성한다.
빔 형성기에서, 교정된 마이크로폰 신호들은 강화된 타겟 신호를 생성하기 위해 선형으로 함께 가산된다. 강화된 타겟 신호는 지연 회로(400)에 존재하고, 다중-채널 소거기(500)에 공급된다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 마이크로폰 신호는, 그것들이 교정된 마이크로폰에 의해 생성되는 것과 같이 동작하는 방식으로, 등화기(700)에서 처리된다. 따라서, 빔 형성기(200)에서의 가산은 각 마이크로폰 신호의 진폭을 정확히 M배한 것으로 출력된다. 따라서, 어레이 표면에 수직으로 도달하는 신호는 건설적으로 결합되고, 다른 방향으로 도달하는 신호는 파괴적으로 결합된다. 결과적으로, 어레이의 표면이 타겟 신호의 도달 방향에 직각이면, 그 방향으로 도달하는 신호는 건설적으로 결합되고, 강화된 타겟 신호는 고정된 빔 형성기(200)의 출력에서 생성된다.
블로킹 매트릭스(300)는 교정된 마이크로폰 신호로부터 다수의 간섭 기준을 생성한다. 다중-채널 소거기에서, 간섭 기준은 강화된 타겟 신호로부터의 감산을 위한 간섭 레플리커로서 사용되어, 강화된 타겟 신호를 생성한다.
도 2는 다중-채널 등화기(700)의 상세를 도시한다. 등화기(700)는 이득 계산기(710) 및 복수의 승산기(7110~711M-1)를 포함한다. 어레이로부터의 마이크로폰 신호 x0~xM-1는 채널 신호의 제1 사본 및 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할된다. 채널 신호의 제1 사본은 각각 승산기(711)로 공급되고, 채널 신호의 제2 사본은 이득 계산기(710)로 공급된다. 이득 계산기(710)는 승산기(7110~711M-1)로 각각 공급되는 복수의 이득 g0~gM-1을 구한다. 교정된 채널 신호 y0~yM-1는 이득 g0~gM-1에 의해 제1 사본 x0~xM-1를 각각 크기 조정함으로써 승산기(7110~711M-1)에서 생성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이득 계산기(710)는, 채널 신호의 제2 사본을 수신하여, 마이크로폰 신호 x0~xM-1의 개별 평균값
Figure 112008010892596-pat00001
을 생성하도록, 마이크로폰(1000~100M-1)에 각각 접속된 복수의 평균 계산기(7120~712M-1)로 이루어진다. 일 평균화 방법은, 유한 임펄스 응답 필터로서 신호 처리 기술에서 공지된 슬라이딩 윈도(sliding-window) 기반의 평활화(smoothing) 계산에 기초한다. L-탭(샘플) 슬라이딩 윈도가 사용되면, 각 채널 신호의 평균 파워는 다음과 같이 얻어진다:
Figure 112006063452088-pat00002
여기에서, k는 현재 시간을 나타내는 인덱스이다.
또 다른 평균화 방법에서는 1차 리키(leaky) 적분기를 사용하고, 다음의 평균값을 얻는다:
Figure 112006063452088-pat00003
여기에서, β는 상수이고, 0<β<1의 관계를 만족한다. 마이크로폰 신호가 스피치(speech)를 포함한다면, 2 내지 3초의 주기에 대응하는 샘플값과 동일하게 정수 L을 설정하여, 상수 β를 L에 대응하도록 설정하는 것이 바람직하다는 것에 유의해야 한다.
평균값
Figure 112006063452088-pat00004
은 역수 계산기(7130~713M-1)에 공급된다. 역수 계산기 (7130~713M-1)는 평균값
Figure 112006063452088-pat00005
의 역수를 계산한 다음, 아래와 같이 제곱근을 계산하고, 이를 승산기(7140~714M-1)에 공급한다.
Figure 112006063452088-pat00006
마이크로폰 신호의 평균값
Figure 112006063452088-pat00007
은 또한 기준 계산기(715)에 공급되고, 기준 계산기(715)는 다음 식을 계산함으로써 채널 신호의 개별 평균값의 기준(평균)값 s0을 구한다.
Figure 112006063452088-pat00008
기준값 s0는 평균 계산기(712)에 의해 계산된 모든 채널의 개별 평균 파워값의 평균값이다. 이 기준값 s0은 승산기(7140~714M-1)에서 사용되어, 역수 계산기(7130~713M-1)의 출력을 승산하여, 다음과 같은 이득값 gi를 구한다(여기에서, i=0, 1, ..., M-1).
Figure 112006063452088-pat00009
기준값 s0과 채널(마이크로폰) 신호의 개별 평균값의 역수를 승산함으로써, 이득(교정) 신호 gi는 자신의 평균값으로 채널 신호를 정규화(normalizing)하고, 채널 신호를 기준 신호로 교정하는 효과를 갖는다. [수학식 5]는, 각 채널 신호를 교정하기 위한 이득값이 단순히 채널 신호의 평균 및 제곱근을 계산함으로써 쉽게 얻어질 수 있다는 것을 나타낸다.
따라서, 다중-채널 등화기(700)는, 제2 사본의 평균값으로 정규화된 채널 신호의 제1 사본과 동일하고, 승산기(7110~711M-1)와 승산기(7140~714M-1)에 의해 공동으로 기준 신호에 의해 크기 조정된 교정된 채널 신호를 생성한다. 결과적으로, 교정은 작은 양의 계산으로 이루어질 수 있다.
도 2에서, 교정(이득) 신호 g0~gM - 1는 승산기(7110~711M-1)에서 사용되어, 채널 신호 x0~xM - 1를 각각 크기 조정한다. 결과적으로, 채널 신호는, 이들이 동일한 동작 특성을 갖는 센서들의 어레이에 의해 생성된 것과 같이 동작하는 방식으로 교정된다.
도 4는, 도 1의 다중-채널 등화기(700) 대신에 부대역 다중-채널 등화기(800)가 사용된, 본 발명의 제2 실시예의 블록도이다. 도 4에서, 도 1의 부분에 대응하는 부분은 동일한 참조 번호를 가지며, 그 설명은 명료성을 위해서 생략된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 형태에 따른 도 4의 부대역 다중-채널 등화기(800-1)는, 채널 신호 x0~xM-1를 수신하도록 마이크로폰(1100~110M-1)에 각각 접속된 M개의 분해 필터 뱅크(8100~810M-1)를 포함한다. 각 분해 필터 뱅크(810i)는, 대응하는 채널 신호 xi의 주파수 스펙트럼을, 상이한 주파수 성분을 나타내는 N개의 부대역 채널 신호(xij)(여기에서, i=0, 1, ..., M-1, j=0, 1, ..., N-1) 또는 채널 신호 xi의 부대역으로 분해한다.
복수의 다중-채널 등화기(7000~700N-1)가 각 분해 필터 뱅크에 의해 분해된 N개의 부대역 채널에 대응하는 수로 제공된다. 이들 다중-채널 등화기(7000~700N-1) 각각은 도 1에 도시된 것과 동일한 구성이고, M개의 분해 필터 뱅크(810)에 대응하는 수의 M개의 입력 단자가 제공된다.
분해 필터 뱅크(8100~810M-1)의 모든 부대역 채널 신호는, 다중-채널 등화기(700i)가 모든 분해 필터 뱅크로부터 동일한 주파수 대역 "i"의 M개의 부대역 채널 신호 xi,0,..., xi,j,..., xi,M-1를 수신하는 방식으로, 다중-채널 등화기(7000~700N-1)에 공급된다. 각 다중-채널 등화기(700)는, 상술한 실시예와 관련하여 설명된 것과 동일한 방식으로, 자신의 M개의 부대역 채널 신호를 등화(equalize)하여, M개의 교정된 부대역 채널 신호를 생성한다.
복수의 합성 필터 뱅크(8200~820M-1)가 제공되며, 이들 각각은 N개의 입력 단자를 갖는다. 합성 필터 뱅크(820j)는, 모든 다중-채널 등화기(7000~700N-1)로부터 상이한 주파수 성분을 갖는 M개의 교정된 부대역 채널 신호를 수신하여, 교정된 채널 신호 yj를 생성한다.
분해 필터 뱅크에서, 각 채널 신호의 스펙트럼은 균일한 부대역 또는 불균일한 부대역의 부대역 채널로 분할될 수 있다. 불균일한 부대역의 경우에, 채널 스펙트럼의 낮은 주파수 범위는 좁은 대역폭으로 분할되고, 높은 주파수 범위는 넓은 대역폭으로 분할되고, 시간 도메인 분해능(resolution)은 낮은 주파수 범위에서 낮고, 높은 주파수 범위에서 높게 될 수 있다. 문헌 "멀티레이트 시스템 및 필터 뱅크", Prentice-Hall, 1993, 45-60, 188-393, 478-479 페이지에서 기술된 바와 같이, 채널 스펙트럼은, 각 부대역 채널의 대역폭이 부대역 채널에 인접한 자신의 고주파수 대역폭의 1/2인 옥타브 분할에 따라서 분할될 수 있다. 채널 스펙트럼은 또한 인간의 청취 특성에 기초하는 중요 대역을 사용해서 분할될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 형태에 따른 도 4의 부대역 다중-채널 등화기(800-2)를 도시하고, 여기에서 도 5에 도시된 것에 대응하는 부분은 동일한 참조 번호를 포함한다. 도 5의 분해 필터 뱅크를 사용하는 대신, 이 실시예에서는, 주파수 도메인 변환기, 또는 변환 회로(8110~811M-1)를 사용한다. 각 변환 회로(811i)(여기에서, i=0, 1, ..., M-1)는, 연관된 마이크로폰의 출력 신호를 자신의 입력 채널 신호 xj의 상이한 주파수 성분(즉, 부-채널) xj,0~xj,N-1의 진폭 및 위상을 나타내는 주파수 도메인 신호로 변환한다. 상이한 주파수 성분의 진폭 정보는 대응하는 위상 정보로부터 분리된다.
변환 회로(811i)는, 자신의 각 진폭 신호 xi,0~xi,N-1를 N개의 다중-채널 등화기(7000~700N-1) 각각의 대응하는 입력 단자 "j"에 공급하여, 등화기(700j)(여기에서, j=0, 1, ..., N-1)는 모든 변환 회로(811)로부터 동일한 주파수 성분 xi의 진폭 신호
Figure 112008010892596-pat00010
를 수신한다. 다중-채널 등화기(700j)는 상술한 것과 동일한 방식으로 M개의 입력 진폭 신호에서 교정(등화)을 수행하고, 출력 단자 "0" 내지 "M-1"에서 나타내는 M개의 교정된 진폭 출력 신호의 세트를 생성한다.
다중-채널 등화기(700j)는, 역 변환 회로(8210~821M-1) 또는, N개의 입력을 갖는 시간 도메인 변환기 각각의 대응하는 진폭 입력 단자 "j"에 자신의 교정된 진폭 신호 각각을 공급하여, 역 변환 회로(821i)가 다중-채널 등화기(7000~700N-1)로부터 모든 주파수 성분의 교정된 진폭 신호
Figure 112008010892596-pat00011
를 수신하도록 한다.
변환 회로(811j)로부터 분리된 위상 정보는 역 변환 회로(821j)에 직접 공급되고, 여기에 상이한 주파수 성분의 M개의 교정된 진폭 신호가 또한 모든 다중-채널 등화기(7000~700N-1)로부터 공급된다. 위상 신호를 사용해서, 역 변환 회로(821j)는 수신된 진폭 신호들을 결합하여 주파수 도메인 채널 신호를 합성하고, 합성된 주파수 도메인 신호에서 역 변환을 수행하여 교정된 시간 도메인 채널 신호 yj를 생성한다.
실제적 양상에서, 변환 회로(8110~811M-1)는 복수의 입력 샘플을 다수의 블록으로 조직화하고, 각 블록에서 변환을 수행한다. 유사한 방식으로, 역 변환 회로는 동일한 수의 입력 샘플에서 역 변환을 수행한다. 변환의 예로서 퓨리에 변환, 코사인 변환, 및 카루넨 루베 변환(Karhunen-Loeve transform)이 있다. 이들 변환에 대한 상세한 설명은 "파형의 디지털 코딩, 스피치 및 비디오에 대한 원리 및 응용", Prentice-Hall, 1990, 510-563 페이지에서 개시되어 있다.
또 다른 양상에서, 윈도윙(windowing) 기술이 주파수 도메인 변환의 처리에서 사용될 수 있다. 이 경우에, 변환 회로(8110~811M-1)는, Hamming, Hanning(또는 Han), Kaiser, 또는 Blackman 윈도와 같은 윈도 함수에 의해 입력 샘플의 각 블록을 승산하고, 윈도윙된 입력 샘플에서 변환을 수행한다. 이러한 윈도 함수는 문헌 "멀티레이트 시스템 및 필터 뱅크", Prentice-Hall, 1993, 45-60, 188-393, 478-479 페이지, 및 "디지털 신호 처리", Prentice-Hall, 1975, 239-250 페이지에서 상세되어 있다.
또 다른 양상에서, 입력 샘플의 조직화된 블록은 인접한 블록과 부분적으로 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 블록 길이의 30%가 오버랩되면, 블록의 최종 30%는 다음 블록의 최초 30%로서 사용된다. 샘플의 블록이 변환 회로(811)에서 부분적으로 오버랩되는 방식에 대응하여, 블록은 역 변환 회로(821)에서 부분적으로 오버랩된다. 오버랩된 변환에 대한 추가의 정보는 문헌 "파형의 디지털 코딩, 스피치 및 비디오에 대한 원리 및 응용", Prentice-Hall, 1990, 510-563 페이지에서 개시되어 있다.
도 7은 본 발명의 제3 형태에 따른 도 4의 각 주파수 도메인 다중-채널 등화기(800-3)를 도시하고, 여기에서 도 6에 대응하는 부분은 동일한 참조 번호를 포함한다. 이 실시예는, 각 주파수 성분의 대응하는 진폭의 위상 정보를 등화하기 위해, 복수의 다중-채널 위상 등화기(7010~701M-1)가 다중-채널 진폭 등화기(7000~700M-1)에 대응하여 부가적으로 제공된다는 점에서, 도 6과 상이하다.
다중-채널 진폭 등화기(7000~700M-1)가 변환 회로(8110~811M-1)의 진폭 출력 단자와 역 변환 회로(8210~821M-1)의 진폭 입력 단자 사이에 접속되는 방식과 마찬가지로, 다중-채널 위상 등화기(7010~701M-1)는 변환 회로(8110~811M-1)의 위상 출력 단자와 역 변환 회로(8210~821M-1)의 위상 입력 단자 사이에 접속된다. 따라서, 변환 회로(811i)(여기에서, i=0, 1, ..., M-1)는 주파수 성분 xi,0~xi,N-1의 위상 정보를 N개의 다중-채널 위상 등화기(7010~701N-1) 각각의 대응하는 입력 단자 "j"에 공급하여, 위상 등화기(701j)(여기에서, j=0, 1, ..., N-1)는 모든 변환 회로(811)로부터 동일한 주파수 성분 xi의 위상 신호
Figure 112008010892596-pat00012
를 수신한다.
다중-채널 위상 등화기(701j)는, 자신의 교정된 위상 신호 각각을 N개의 입력을 갖는 역 변환 회로(8210~812M-1) 각각의 대응하는 위상 입력 단자 "j"에 공급하여, 역 변환 회로(821i)가 다중-채널 위상 등화기(7010~701N-1)로부터의 모든 주파수 성분의 교정된 위상 신호
Figure 112008010892596-pat00013
를 수신하도록 한다. 교정된 위상 신호를 사용하여, 역 변환 회로(821j)는 수신된 진폭 신호들을 결합하여 주파수 도메인 채널 신호를 합성하고, 이 주파수 도메인 신호에서 역 변환을 수행하여 교정된 시간 도메인 채널 신호 yi를 생성한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 다중-채널 위상 등화기(7010~701M-1) 각각은, 복수의 평균 위상각 계산기(7180~718M-1)를 포함하는 위상 정정 계산기(716) 및 복수의 가산기(7170~717M-1)를 포함한다. 다중-채널 위상 등화기(701j)에서, 동일한 주파수 성분 "j"의 위상 정보 신호
Figure 112006063452088-pat00014
는 모든 변환 회로(8110~811M-1)로부터 가산기(7170~717M-1) 및 평균 위상각 계산기(7180~718M-1) 둘 다에 각각 공급된다. 평균 위상각 계산기(7180~718M-1)는 평균 위상각 값
Figure 112006063452088-pat00015
을 구하고, 또한 이 값은 기준 계산기(719)에 의해 평균화되어, 다음과 같이 주어진 기준 (평균) 위상각 값
Figure 112006063452088-pat00016
을 얻는다.
Figure 112006063452088-pat00017
평균값
Figure 112006063452088-pat00018
은 각각 기준값
Figure 112006063452088-pat00019
으로부터 감산기(7200~720M-1)에서 감산되어, 다음과 같이 주어진 위상 정정값의 세트를 얻는다.
Figure 112006063452088-pat00020
위상 정정값
Figure 112006063452088-pat00021
은 각각 가산기(7170~717M-1)에서 자신의 입력 위상 정보 신호
Figure 112006063452088-pat00022
와 결합되어, [수학식 8]에서 주어진 정정된 위상 정보 신호
Figure 112006063452088-pat00023
를 얻는다.
Figure 112006063452088-pat00024
결과적으로, 위상 정정값
Figure 112006063452088-pat00025
이 각각 가산기(7170~717M-1)에서 사용되어, 위상 정보 신호
Figure 112006063452088-pat00026
를 편이시키고, 위상 정보 신호
Figure 112006063452088-pat00027
는 서로 시간적으로 동일하게 정렬(교정)된다.
위상 정정값
Figure 112006063452088-pat00028
이 네거티브이면, 정정값
Figure 112006063452088-pat00029
(이후에 주어짐)의 최소(즉, 네거티브 값의 최대)값이 먼저 결정되고, 정정값
Figure 112006063452088-pat00030
이 정정되어, 정정값
Figure 112006063452088-pat00031
의 최소값이 0으로 감소된다. 최종적으로, 정정값
Figure 112006063452088-pat00032
은 [수학식 9]와 같이 표현된다.
Figure 112006063452088-pat00033
도 9에서 수정된 주파수 도메인 다중-채널 등화기(800-4)가 도시되고, 이는 위상 정보를 교정하는데에 진폭 신호
Figure 112008010892596-pat00034
가 또한 사용된다는 점에 있어서 도 7의 실시예와 상이하다. 다중-채널 위상 등화기(7020~702N-1)는 위상 정보 신호
Figure 112008010892596-pat00035
에 따라서 변환 회로(8110~811M-1)로부터 진폭 신호
Figure 112008010892596-pat00036
를 수신한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 각 다중-채널 위상 등화기(702j)는, 진폭 신호
Figure 112008010892596-pat00037
는 위상 정정 계산기(721)에 공급되지만, 위상 신호는 가산기(7170~717M-1)에만 공급된다는 것을 제외하고는 도 8에 도시된 것과 유사하다.
위상 정정 계산기(721)는, 부가적으로 상대적 지연 계산기(722)를 포함하여, 입력 진폭 신호들 간의 지연 시간차
Figure 112008010892596-pat00038
를 결정하고, 이 상대적 지연 시간값을 평균 계산기(7180~718M-1)에 공급하여 이들의 평균값
Figure 112008010892596-pat00039
을 계산한다는 점에 있어서, 도 8의 위상 정정 계산기(716)와 다르다. 평균 계산기(718)의 출력은 기준 계산기(719) 및 감산기(7200~720M-1)에 공급된다. 보다 구체적으로, 상대적 지연 계산기(721)에서, 주어진 진폭 신호의 상대적 지연 시간은 기준 진폭 신호로서 입력 진폭 신호 중 하나를 먼저 선택함으로써 결정된다. 그 다음, 주어진 진폭 신호와 기준 신호간의 상관(correlation)이 계산된다. 이 상관 계산은, 계산된 상관이 최대로 증가할 때까지 상관의 타이밍 포인트를 연속적으로 편이시킴으로써 반복되고, 이에 따라, 주어진 진폭 신호의 상대적 지연 시간이 결정된다.
기준 계산기(719)는 다음과 같은 평균화된 상대적 지연 시간 차이값의 평균 값
Figure 112006063452088-pat00040
을 계산한다.
Figure 112006063452088-pat00041
평균 지연 시간 차이값
Figure 112006063452088-pat00042
은 감산기(7200~720M-1)에 공급되어, 다음과 같이 주어지는 위상 정정값을 구한다.
Figure 112006063452088-pat00043
Figure 112006063452088-pat00044
이 네거티브이면,
Figure 112006063452088-pat00045
의 최소값이 먼저 결정되고, 값
Figure 112006063452088-pat00046
이 정정되어, 최소값이 동일하게 0에 대응한다. 최종적으로, 정정값
Figure 112006063452088-pat00047
은 [수학식 12]와 같이 표현된다.
Figure 112006063452088-pat00048
본 발명의 또 다른 양상에서, 주파수 도메인 다중-채널 등화기(900)는 도 11에서 주파수 도메인 다중-채널 등화기(800-3 및 800-4)의 변형으로서 도시된다. 이 변형에서, 변환 도메인 적응 필터는 역 변환 회로(8210~821M-1) 대신에 사용될 수 있다.
각 변환 회로(9010~901M-1)는 N개의 주파수 도메인 신호 x0~xN-1의 일 세트를 생성하고, 다중-채널 진폭 등화기(7000~700N-1)는, 각 변환 회로(9010~901M-1)에 의해 생성된 진폭 신호의 수에 대응하는 수로 제공된다. 마찬가지로, 다중-채널 위상 등화기(7010~701N-1 또는 7020~702N-1)는 각 변환 회로(9010~901M-1)에 의해 생성된 위상 신호의 수에 대응하는 수로 제공된다. 상술된 블로킹 매트릭스(300)는 N개의 교정된 진폭 신호
Figure 112008010892596-pat00049
및 N개의 교정된 위상 신호
Figure 112008010892596-pat00050
를 수신하여, 변환 도메인 적응 필터링을 수행한다.
본 발명의 사용에 적합한 변환 도메인 적응 필터링은 문헌 "적응 필터", John Wiley & Sons, 1998, 201~292 페이지에 개시되어 있다.
도 12는 본 발명의 더욱 수정된 실시예를 도시한다. 이 변형예에서는, 도달 방향 추정 회로(201)가 고정된 빔 형성기(200), 블로킹 매트릭스(300), 지연 소자(400), 및 다중-채널 소거기(500) 대신에 제공된다. 도달 방향(DOA) 추정 회로(201)는, 상술한 실시예에서 설명된 다중-채널 등화기(700 또는 800)에 의해 교정되는 입력 채널 신호의 도달 방향을 추정한다. 교정된 채널 신호들 간의 위상차(상대적 지연)에 기초해서, 입력 신호가 도달하는 방향을 결정하는 것은 종래 기술에서 공지된 알고리즘에 따른다. 공지된 알고리즘의 예는, 문헌 2004년 3월, "IEICE 트랜잭션 기본 연구", Vol.87-A, No.3, 559-566 페이지, 및 2005년 3월, "IEICE 트랜잭션 기본 연구", Vol.88-A, No.3, 633-641 페이지에 개시되어 있다.
상술한 다중-채널 등화기(700 및 800)는 고정된 빔 형성기(200), 블로킹 매트릭스(300), 및 다중-채널 소거기(500)와 함께 유익하게 사용될 수 있다. 다중-채널 등화기로부터 공급된 교정된 채널 신호를 적응적으로 처리함으로써, 고정된 빔 형성기(200)는 선정된 방향으로 센서(100)의 어레이에 도달하는 신호에서 빔을 형성하고, 블로킹 매트릭스(300)는 다른 방향으로 도달하는 신호에서 널(null)을 형성한다. 다중-채널 소거기(500)는, 빔 형성기(200) 및 블로킹 매트릭스(300)에 의해 각각 형성된 빔 및 널을 사용하여 채널 신호를 적응적으로 처리한다. 선택적으로, 일반화된 사이드로브 소거기는, 고정된 빔 형성기(200), 널 형성 회로, 또는 블로킹 매트릭스(300) 및 다중-채널 소거기(500)를 조합해서 구현될 수 있다.
본 발명은, 입력 신호만을 사용하여 고급 교정 및 추가의 계산 및 하드웨어없이 교정을 수행하는, 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이에 대한 교정 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

Claims (85)

  1. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템에 있어서,
    상기 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 상기 채널 신호를 상기 채널 신호의 제1 사본 및 상기 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된(scaled), 상기 제1 사본과 동일한 교정된(calibrated) 채널 신호를 생성하는 교정 회로(711-715)를 포함하는 신호 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 교정 회로는,
    상기 채널 신호의 개별 평균값을 계산하고, 상기 개별 평균값으로부터 상기 기준값을 결정하는 기준 계산 회로(712, 715);
    상기 개별 평균값의 역수값(reciprocal value)을 계산하는 역수 계산 회로(713); 및
    상기 기준값에 의해 상기 역수값을 크기 조정하여 복수의 진폭 교정 신호를 생성하고, 상기 교정 신호에 의해 상기 채널 신호를 각각 크기 조정하는 크기 조정 회로(714, 711)
    를 포함하는 신호 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기준값은 상기 개별 평균값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 개별 평균값은 상기 채널 신호의 개별 평균 파워값이고, 상기 개별 평균값의 평균값은 상기 평균 파워값의 평균 파워인 신호 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널 신호의 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 계산하고, 채널 신호의 상기 평균 위상각 값으로부터 기준 위상각 값을 결정하는 위상 정정 회로(718, 719); 및
    상기 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 상기 기준 위상각 값으로 위상 편이(phase shift)하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하고, 채널 신호의 상기 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 위상 편이 회로(720, 717)
    를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기준 위상각 값은 채널 신호의 상기 위상각 값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 채널 신호들 간의 상대적 지연 시간 차이값을 결정하고, 상기 상대적 지연 시간 차이값으로부터 기준 지연 시간 차이값을 결정하는 위상 정정 회로(722, 719); 및
    상기 상대적 지연 시간 차이값을 상기 기준 지연 시간 차이값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하고, 상기 채널 신호의 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 위상 편이 회로(720, 717)
    를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기준 지연 시간 차이값은 상기 상대적 지연 시간 차이값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 교정 회로(711-715)로부터의 상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 빔을 형성하는 빔 형성 회로(200)를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 교정 회로(711-715)로부터 상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 널(null)을 형성하는 널 형성 회로(300), 및 상기 빔 및 상기 널을 사용하여 상기 채널 신호를 적응적으로 처리하는 소거기(500)를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 빔 형성 회로(200)는 상기 빔의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 널 형성 회로(300)는 상기 널의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 빔 형성 회로(200), 상기 널 형성 회로(300), 및 상기 소거기(500)의 조합은 일반화된 사이드로브 소거기(sidelobe canceller)인 신호 처리 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 교정된 채널 신호를 사용하여, 상기 센서의 어레이에 도달하는 신호의 도달 방향을 추정하는 추정 회로를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  15. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템에 있어서,
    상기 센서로부터 상기 채널 신호를 각각 수신하는 복수의 분해 필터 뱅크(810) - 상기 분해 필터 뱅크 각각은 수신된 채널 신호를 상이한 주파수의 복수의 부대역(subband) 채널 신호로 분해함 - ;
    상기 분해 필터 뱅크 각각에 의해 분해된 상기 부대역 채널 신호의 수에 대응하는 복수의 다중-채널 등화기(700) - 상기 다중-채널 등화기 각각은 상기 분해 필터 뱅크 모두로부터 동일한 주파수의 복수의 부대역 채널 신호를 수신하여, 복수의 교정된 부대역 채널 신호를 생성함 - ; 및
    상기 다중-채널 등화기 모두로부터 상이한 주파수의 상기 교정된 부대역 채널 신호를 각각 수신하는 복수의 합성 필터 뱅크(820) - 상기 합성 필터 뱅크 각각은 상기 교정된 부대역 채널 신호를 교정된 채널 신호로 합성함 -
    를 포함하고,
    상기 다중-채널 등화기(700) 각각은, 수신된 부대역 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 상기 부대역 채널 신호를 상기 부대역 채널 신호의 제1 사본 및 상기 부대역 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된, 상기 제1 사본과 동일한 교정된 부대역 채널 신호를 생성하는 교정 회로(711-715)를 포함하는 신호 처리 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 교정 회로는,
    상기 부대역 채널 신호의 개별 평균값을 계산하고, 상기 개별 평균값으로부터 상기 기준값을 결정하는 기준 계산 회로(712, 715);
    상기 개별 평균값의 역수값을 계산하는 역수 계산 회로(713); 및
    상기 기준값에 의해 상기 역수값을 크기 조정하여 복수의 진폭 교정 신호를 생성하고, 상기 교정 신호에 의해 상기 부대역 채널 신호를 각각 크기 조정하는 크기 조정 회로(714, 711)
    를 포함하는 신호 처리 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 기준값은 상기 개별 평균값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 개별 평균값은 상기 부대역 채널 신호의 개별 평균 파워값이고, 상기 개별 평균값의 평균값은 상기 개별 평균 파워값의 평균 파워인 신호 처리 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 합성 필터 뱅크(820)로부터의 상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 빔을 형성하는 빔 형성 회로(200)를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 합성 필터 뱅크(820)로부터의 상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 널을 형성하는 널 형성 회로(300), 및 상기 빔 및 상기 널을 사용하여 상기 교정된 채널 신호를 적응적으로 처리하는 소거기(500)를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 빔 형성 회로(200)는 상기 빔의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 널 형성 회로(300)는 상기 널의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 빔 형성 회로(200), 상기 널 형성 회로(300), 및 상기 소거기(500)의 조합은 일반화된 사이드로브 소거기인 신호 처리 시스템.
  24. 제15항에 있어서, 상기 교정된 채널 신호를 사용하여, 상기 센서의 어레이에 도달하는 신호의 도달 방향을 추정하는 추정 회로를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  25. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템에 있어서,
    상기 센서로부터 상기 채널 신호를 각각 수신하는 복수의 변환 회로(811) - 상기 변환 회로 각각은, 수신된 채널 신호를, 상기 수신된 채널 신호의 복수의 상이한 주파수 성분의 진폭 및 위상을 갖는 주파수 도메인 신호로 변환함 - ; 및
    상기 변환 회로 각각에 의해 변환된 상기 주파수 도메인 신호의 상이한 주파수 성분의 수에 대응하는 복수의 다중-채널 등화기(700) - 상기 다중-채널 등화기 각각은 상기 변환 회로 모두로부터 상기 주파수 도메인 신호의 복수의 동일한 주파수 성분을 수신하고, 주파수 도메인 신호의 복수의 교정된 동일한 주파수 성분을 생성함 -
    를 포함하고,
    상기 다중-채널 등화기(700) 각각은, 상기 수신된 동일한 주파수 성분으로부터 기준값을 결정하고, 상기 동일한 주파수 성분을 상기 동일한 주파수 성분의 제1 사본 및 상기 동일한 주파수 성분의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된, 상기 제1 사본과 동일한 교정된 동일한 주파수 성분을 생성하는 교정 회로(711-715)를 포함하는 신호 처리 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 복수의 역 변환 회로(821)를 더 포함하고, 상기 역 변환 회로 각각은, 상기 다중-채널 등화기 모두로부터 상기 주파수 도메인 신호의 교정된 상이한 주파수 성분을 수신하고, 상기 교정된 상이한 주파수 성분을 복수의 교정된 채널 신호로 변환하는, 신호 처리 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 상기 교정 회로는,
    상기 동일한 주파수 성분의 개별 평균값을 계산하고, 상기 개별 평균값으로부터 상기 기준값을 결정하는 기준 계산 회로(712, 715);
    상기 개별 평균값의 역수값을 계산하는 역수 계산 회로(713); 및
    상기 기준값에 의해 상기 역수값을 크기 조정하여 복수의 진폭 교정 신호를 생성하고, 상기 교정 신호에 의해 상기 주파수 도메인 신호의 상기 동일한 주파수 성분을 각각 크기 조정하는 크기 조정 회로(714, 711)
    를 포함하는 신호 처리 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 기준값은 상기 개별 평균값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 개별 평균값은 상기 동일한 주파수 성분의 개별 평균 파워값이고, 상기 개별 평균값의 평균값은 상기 개별 평균 파워값의 평균 파워인 신호 처리 시스템.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 변환 회로 각각에 의해 변환된 주파수 도메인 신호 각각의 상기 상이한 주파수 성분의 수에 대응하는 복수의 다중-채널 위상 등화기(701) - 상기 다중-채널 위상 등화기 각각은 상기 변환 회로 모두로부터 상기 주파수 도메인 신호의 동일한 주파수 성분의 복수의 위상 정보 신호를 수신하고, 동일한 주파수 성분의 복수의 교정된 위상 정보 신호를 생성함 - 를 더 포함하고,
    상기 다중-채널 위상 등화기(701) 각각은,
    상기 동일한 주파수 성분의 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 계산하고, 상기 평균 위상각 값으로부터 기준 위상각 값을 결정하는 위상 정정 회로(718, 719); 및
    상기 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 상기 기준 위상각 값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하고, 동일한 주파수 성분의 상기 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 위상 편이 회로(720, 717)
    를 포함하는 신호 처리 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    복수의 역 변환 회로(821)를 더 포함하고, 상기 역 변환 회로 각각은, 상기 다중-채널 등화기 모두로부터 상기 주파수 도메인 신호의 교정된 상이한 주파수 성분을 수신하고, 상기 다중-채널 위상 등화기 모두로부터 위상 편이된 상이한 주파수 성분을 수신하고, 수신된 위상 편이된 상이한 주파수 성분을 사용하여 상기 수신된 상이한 주파수 성분을 복수의 교정된 채널 신호로 변환하는, 신호 처리 시스템.
  32. 제30항에 있어서, 상기 기준 위상각 값은 상기 위상각 값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 변환 회로 각각에 의해 변환된 상기 상이한 주파수 성분의 수에 대응하는 복수의 다중-채널 위상 등화기(702) - 상기 다중-채널 위상 등화기(702) 각각은 상기 변환 회로 모두로부터 상기 동일한 주파수 성분의 복수의 위상 정보 신호 및 진폭 신호를 수신하고, 동일한 주파수 성분의 복수의 교정된 위상 정보 신호를 생성함 - 를 더 포함하고,
    상기 다중-채널 위상 등화기(702) 각각은,
    상기 동일한 주파수 성분의 상기 진폭 신호들 간의 상대적 지연 시간 차이값을 결정하고, 상기 상대적 지연 시간 차이값으로부터 기준 지연 시간 차이값을 결정하는 위상 정정 회로(722, 719); 및
    상기 상대적 지연 시간 차이값을 상기 기준 지연 시간 차이값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하고, 동일한 주파수 성분의 상기 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 위상 편이 회로(720, 717)
    를 포함하는 신호 처리 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 복수의 역 변환 회로(821)를 더 포함하고, 상기 역 변환 회로 각각은, 상기 다중-채널 등화기 모두로부터 상기 주파수 도메인 신호의 교정된 상이한 주파수 성분을 수신하고, 상기 다중-채널 위상 등화기 모두로부터 위상 편이된 상이한 주파수 성분을 수신하고, 수신된 위상 편이된 상이한 주파수 성분을 사용하여 상기 수신된 상이한 주파수 성분을 복수의 교정된 채널 신호로 변환하는, 신호 처리 시스템.
  35. 제33항에 있어서, 상기 기준 지연 시간 차이값은 상기 상대적 지연 시간 차이값의 평균값인 신호 처리 시스템.
  36. 제31항에 있어서, 상기 역 변환 회로(821)로부터의 상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 빔을 형성하는 빔 형성 회로(200)를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 역 변환 회로(821)로부터의 상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 널을 형성하는 널 형성 회로(300), 및 상기 빔 및 상기 널을 사용하여 상기 교정된 채널 신호를 적응적으로 처리하는 소거기(500)를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  38. 제36항에 있어서, 상기 빔 형성 회로(200)는 상기 빔의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 시스템.
  39. 제37항에 있어서, 상기 널 형성 회로(300)는 상기 널의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 시스템.
  40. 제37항에 있어서, 상기 빔 형성 회로(200), 상기 널 형성 회로(300), 및 상기 소거기(500)의 조합은 일반화된 사이드로브 소거기인 신호 처리 시스템.
  41. 제31항에 있어서, 상기 교정된 채널 신호를 사용하여, 상기 센서의 어레이에 도달하는 신호의 도달 방향을 추정하는 추정 회로를 더 포함하는 신호 처리 시스템.
  42. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 방법에 있어서,
    상기 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 상기 채널 신호를 상기 채널 신호의 제1 사본 및 상기 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된, 상기 제1 사본과 동일한 교정된 채널 신호를 생성함으로써 상기 채널 신호를 교정하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 교정 단계는,
    a) 상기 채널 신호의 개별 평균값을 계산하고, 상기 개별 평균값으로부터 상기 기준값을 결정하는 단계;
    b) 상기 개별 평균값의 역수값을 계산하는 단계; 및
    c) 상기 기준값에 의해 상기 역수값을 크기 조정하여 복수의 진폭 교정 신호를 생성하고, 상기 교정 신호에 의해 상기 채널 신호를 각각 크기 조정하는 단계
    를 포함하는 신호 처리 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 기준값은 상기 개별 평균값의 평균값인 신호 처리 방 법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 개별 평균값은 상기 채널 신호의 개별 평균 파워값이고, 상기 개별 평균값의 평균값은 상기 개별 평균 파워값의 평균 파워인 신호 처리 방법.
  46. 제42항에 있어서,
    상기 채널 신호의 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 계산하는 단계;
    채널 신호의 상기 평균 위상각 값으로부터 기준 위상각 값을 결정하는 단계;
    상기 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 상기 기준 위상각 값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하는 단계; 및
    채널 신호의 상기 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 단계
    를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 기준 위상값은 채널 신호의 상기 위상각 값의 평균값인 신호 처리 방법.
  48. 제42항에 있어서,
    상기 채널 신호들 간의 상대적 지연 시간 차이값을 결정하고, 상기 상대적 지연 시간 차이값으로부터 기준 지연 시간 차이값을 결정하는 단계;
    상기 상대적 지연 시간 차이값을 상기 기준 지연 시간 차이값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 채널 신호의 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 단계
    를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 기준 지연 시간 차이값은 채널 신호들의 상기 상대적 지연 시간 차이값의 평균값인 신호 처리 방법.
  50. 제42항에 있어서,
    상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 빔을 형성하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 널을 형성하는 단계, 및 상기 빔 및 상기 널을 사용하여 상기 교정된 채널 신호를 적응적으로 처리하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  52. 제50항에 있어서, 상기 빔 형성 단계는 상기 빔의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 방법.
  53. 제51항에 있어서, 상기 널 형성 단계는 상기 널의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 방법.
  54. 제51항에 있어서, 상기 빔 형성 단계, 상기 널 형성 단계, 및 상기 적응적 처리 단계는 일반화된 사이드로브 소거기를 사용해서 수행되는 신호 처리 방법.
  55. 제42항에 있어서, 상기 교정된 채널 신호를 사용하여, 상기 센서의 어레이에 도달하는 신호의 도달 방향을 추정하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  56. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 방법에 있어서,
    a) 상기 채널 신호 각각을 상이한 주파수의 복수의 부대역 채널 신호로 분해하는 단계;
    b) 상기 채널 신호 각각의 동일한 주파수의 부대역 채널 신호를 교정하는 단계 - 상기 동일한 주파수의 부대역 채널 신호로부터 기준값을 결정하고, 상기 동일한 주파수의 부대역 채널 신호를 상기 동일한 주파수의 부대역 채널 신호의 제1 사본 및 상기 동일한 주파수의 부대역 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된, 상기 제1 사본과 동일한 교정된 동일한 주파수 성분을 생성함으로써, 상기 교정을 행함 -; 및
    c) 상이한 주파수의 상기 교정된 부대역 채널 신호를 복수의 교정된 채널 신호로 합성하는 단계
    를 포함하는 신호 처리 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 단계 b)는,
    상기 동일한 주파수의 부대역 채널 신호의 개별 평균값을 계산하고, 상기 개별 평균값으로부터 기준값을 결정하는 단계;
    상기 개별 평균값의 역수값을 계산하는 단계; 및
    상기 기준값에 의해 상기 역수값을 크기 조정하여 복수의 진폭 교정 신호를 생성하고, 상기 교정 신호에 의해 상기 부대역 채널 신호를 각각 크기 조정하여 복수의 교정된 부대역 채널 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 신호 처리 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 기준값은 상기 부대역 채널 신호의 상기 개별 평균값의 평균값인 신호 처리 방법.
  59. 제58항에 있어서, 상기 개별 평균값은 상기 부대역 채널 신호의 개별 평균 파워값이고, 상기 개별 평균값의 평균값은 상기 개별 평균 파워값의 평균 파워인 신호 처리 방법.
  60. 제56항에 있어서,
    상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 빔을 형성하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 교정된 채널 신호를 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 널을 형성하는 단계, 및 상기 빔 및 상기 널을 사용하여 상기 교정된 채널 신호를 적응적으로 처리하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  62. 제60항에 있어서, 상기 빔 형성 단계는 상기 빔의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 방법.
  63. 제61항에 있어서, 상기 널 형성 단계는 상기 널의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 방법.
  64. 제61항에 있어서, 상기 빔 형성 단계, 상기 널 형성 단계, 및 상기 적응적 처리 단계는 일반화된 사이드로브 소거기를 사용해서 수행되는 신호 처리 방법.
  65. 제56항에 있어서, 상기 교정된 채널 신호를 사용하여, 상기 센서의 어레이에 도달하는 신호의 도달 방향을 추정하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  66. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이로부터 공급된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 방법에 있어서,
    a) 상기 센서로부터의 상기 채널 신호 각각을, 복수의 상이한 주파수 성분의 진폭 및 위상을 갖는 주파수 도메인 신호로 변환하는 단계; 및
    b) 상기 주파수 도메인 신호 각각의 동일한 주파수 성분을 교정하는 단계 - 상기 동일한 주파수 성분으로부터 기준값을 결정하고, 상기 동일한 주파수 성분을 상기 동일한 주파수 성분의 제1 사본 및 상기 동일한 주파수 성분의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된, 상기 제1 사본과 동일한 교정된 동일한 주파수 성분을 생성함으로써, 상기 교정을 행함 -
    를 포함하는 신호 처리 방법.
  67. 제66항에 있어서, 상기 단계 b)는,
    상기 주파수 도메인 신호 각각의 동일한 주파수 성분의 개별 평균값을 계산하고, 상기 개별 평균값으로부터 기준값을 결정하는 단계;
    상기 개별 평균값의 역수값을 계산하는 단계; 및
    상기 기준값에 의해 상기 역수값을 크기 조정하여 복수의 진폭 교정 신호를 생성하고, 상기 진폭 교정 신호에 의해 상기 동일한 주파수 성분을 각각 크기 조정하여 상기 주파수 도메인 신호의 복수의 교정된 동일한 주파수 성분을 생성하는 단계
    를 포함하는 신호 처리 방법.
  68. 제66항에 있어서, 상기 교정된 동일한 주파수 성분을 역 변환하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  69. 제67항에 있어서, 상기 기준값은 상기 개별 평균값의 평균값인 신호 처리 방법.
  70. 제68항에 있어서, 상기 개별 평균값은 상기 동일한 주파수 성분의 개별 평균 파워값이고, 상기 개별 평균값의 평균값은 상기 개별 평균 파워값의 평균 파워인 신호 처리 방법.
  71. 제66항에 있어서,
    상기 동일한 주파수 성분의 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 계산하는 단계;
    상기 평균 위상각 값으로부터 기준 위상각 값을 결정하는 단계;
    상기 위상 정보 신호의 평균 위상각 값을 상기 기준 위상각 값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 단계
    를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  72. 제71항에 있어서,
    상기 기준 위상각 값은 상기 위상각 값의 평균값인 신호 처리 방법.
  73. 제71항에 있어서,
    상기 위상 편이된 위상 정보 신호를 사용하여 상기 교정된 동일한 주파수 성분을 역 변환하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  74. 제66항에 있어서,
    상기 동일한 주파수 성분의 진폭 신호들 간의 상대적 지연 시간 차이값을 결정하는 단계;
    상기 상대적 지연 시간 차이값으로부터 기준 지연 시간 차이값을 결정하는 단계;
    상기 상대적 지연 시간 차이값을 상기 기준 지연 시간 차이값으로 위상 편이하여 복수의 위상 교정 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 위상 정보 신호를 상기 위상 교정 신호로 각각 위상 편이시키는 단계
    를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  75. 제74항에 있어서, 상기 기준 지연 시간 차이값은 상기 상대적 지연 시간 차이값의 평균값인 신호 처리 방법.
  76. 제74항에 있어서, 상기 위상 편이된 위상 정보 신호를 사용하여 상기 교정된 동일한 주파수 성분을 역 변환하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  77. 제68항에 있어서,
    상기 교정된 동일한 주파수 성분을 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 빔을 형성하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  78. 제77항에 있어서,
    상기 교정된 동일한 주파수 성분을 사용하여 선정된 방향으로 상기 센서 어레이에 도달하는 신호에 대한 널을 형성하는 단계, 및 상기 빔 및 상기 널을 사용하여 상기 교정된 동일한 주파수 성분을 적응적으로 처리하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  79. 제77항에 있어서, 상기 빔 형성 단계는 상기 빔의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 방법.
  80. 제78항에 있어서, 상기 널 형성 단계는 상기 널의 형성을 적응적으로 수행하는 신호 처리 방법.
  81. 제78항에 있어서, 상기 빔 형성 단계, 상기 널 형성 단계, 및 상기 적응적 처리 단계는 일반화된 사이드로브 소거기를 사용해서 수행되는 신호 처리 방법.
  82. 제68항에 있어서, 상기 교정된 동일한 주파수 성분을 사용하여, 상기 센서의 어레이에 도달하는 신호의 도달 방향을 추정하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  83. 복수의 채널 신호를 처리하는 어레이 신호 처리 시스템을 위한 교정(calibration) 시스템으로서,
    상기 채널 신호로부터 기준값을 계산하기 위한 수단(712, 715);
    상기 채널 신호의 복수의 평균값을 각각 계산하기 위한 수단(712);
    상기 채널 신호를 상기 평균값으로 각각 정규화하여 복수의 정규화된 채널 신호를 생성하기 위한 수단(713); 및
    상기 정규화된 채널 신호 각각의 진폭을 상기 기준값에 따라 크기 조정하기 위한 수단(714)
    을 포함하는, 복수의 채널 신호를 처리하는 어레이 신호 처리 시스템을 위한 교정 시스템.
  84. 어레이 신호 처리 시스템으로서,
    복수의 채널 신호로부터 기준값을 계산하기 위한 수단(712, 715);
    상기 채널 신호의 복수의 평균값을 각각 계산하기 위한 수단(712);
    상기 채널 신호를 상기 평균값으로 정규화하여 복수의 정규화된 채널 신호를 생성하기 위한 수단(713);
    상기 정규화된 채널 신호 각각의 진폭을 상기 기준값에 따라 크기 조정하여 복수의 교정된 채널 신호를 생성하기 위한 수단(714); 및
    상기 교정된 채널 신호를 처리하기 위한 빔 형성 회로(200)
    를 포함하는 어레이 신호 처리 시스템.
  85. 상이한 동작 특성을 갖는 센서의 어레이에 의해 생성된 복수의 채널 신호를 처리하는 신호 처리 시스템으로서,
    상기 채널 신호로부터 기준값을 계산하고, 상기 채널 신호를 채널 신호의 제1 사본과 채널 신호의 제2 사본으로 동일하게 분할하고, 상기 제2 사본의 평균값에 의해 각각 정규화되며 상기 기준값에 의해 크기 조정된, 상기 제1 사본과 동일한 교정된 채널 신호를 생성하는 교정 회로(712-715)를 포함하는 신호 처리 시스템.
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