KR101035736B1 - 이동통신 시스템의 단말 장치에서 반향 제거 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템의 단말 장치에서 반향 제거 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 단말기에서 반향 신호를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 피치분석을 이용하여 유성음을 제거함으로써 통신 품질을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 장치는, 배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 오차신호를 제1신호로 입력으로 하고, 동시 통화시 상기 제 1신호를 그대로 출력하고, 동시 통화가 아닐 시 상기 제 1 신호로부터 추출된 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제 2신호 및 상기 제1신호를 출력하는 동시통화 검출기와, 상기 동시통화 검출기의 제2 신호를 수신하고, 상기 제2신호를 백색화하여 출력하는 AR(Auto Regressive) 분석 및 역필터링부와, 상기 백색화된 신호를 수신하고 상기 백색화된 신호의 피치 분석 및 역 필터링을 통하여 남아있는 피치값을 제거하여 출력하는 피치 분석 및 역필터링부와, 상기 피치값이 제거된 백색화된 신호와 상기 동시통화 검출기로부터 출력된 상기 제 1신호를 수신하여 상기 피치값이 제거된 백색화된 신호를 이용하여 상기 제 1신호에서 상기 잔여 반향 신호 및 상기 배경 잡음 신호를 제거하는 잡음 제거기를 포함한다.
Figure R1020030090864
피치 분석, 백색 잡음, AR 계수, 역필터링, 잔여 반향 제거

Description

이동통신 시스템의 단말 장치에서 반향 제거 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CANCELLING RESIDUAL ECHO IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 이동통신용 단말기에 사용되는 반향 신호 제거기의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반향 제거 장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 잡음 제거시의 제어 흐름도.
본 발명은 이동통신 시스템에서 반향 신호를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템의 단말기에서 반향 신호를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 이동통신 시스템은 단말기의 이동성을 제공하기 위해 미리 결정된 소정의 주파수 대역으로 음성 신호를 실어 전송할 수 있는 시스템이다. 이러한 이동통신 시스템의 단말기는 다양한 환경에서 음성 신호를 전송하게 된다. 예를 들어 가정이나 사무실 등에서 전화를 사용할 수도 있으며, 자동차 또는 지하철 내 등 다양한 장소에서 음성 통화가 가능하다. 또한 이동통신용 단말기를 이용하여 스피커폰(Teleconferencing) 모드 또는 일반 통화 모드로 통화를 할 경우 서로 다른 경로를 가지는 음향 반향 신호(Acoustic echo)와 잡음이 마이크로 입력된다. 이러한 음향 반향 신호가 심한 경우에는 하울링 현상을 유발하고, 통화 음질을 떨어뜨리는 요소로 작용하게 된다. 따라서, 이동통신용 단말기에서는 음향 반향 신호를 제거하기 위해 반향신호 제거기를 장치한다. 이와 같은 음향 반향 신호는 통화의 상대측 음성 신호가 스피커를 통해 다시 마이크로 유입됨으로써 발생한다. 이하의 설명에서 상대측 음성 신호를 "원단화자"라 칭하며, 상기 단말기의 통화자를 "근단화자"라 칭한다.
한편, 음성 통화에서 음질을 저하시키는 중요한 다른 요인으로 배경 잡음이 있다. 이러한 배경 잡음은 일상적으로 주변에서 발생하는 음향이다. 이러한 배경잡음이 제거되지 않는 경우 반향 신호와 마찬가지로 통화 품질을 저해하는 요인이 된다. 따라서 이러한 배경 잡음 신호와 함께 반향 신호를 제거하기 위해 많은 개발이 이루어지고 있다.
그러면 도 1을 참조하여 이동통신용 단말기에 일반적으로 사용되는 반향 신호 제거기의 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 도 1은 이동통신용 단말기에 사용되는 반향 신호 제거기의 구성도이다.
원단화자의 신호 x(k)는 복호화된 후 전기적인 음성 신호로 변환된 신호이다. 이러한 원단화자 신호는 스피커(110)를 통해 가정음 신호로 변환되어 출력된다. 또한 상기 원단화자 신호 x(k)는 반향 제거기(130)로 입력된다. 상기 반향 제 거기(130)는 후술될 오차 신호 e(k)를 이용하여 추정된 반향 신호
Figure 112003047631211-pat00001
를 생성하여 출력한다. 한편, 마이크(120)는 근단화자의 음성 신호 s(k)와 배경잡음 n(k)가 입력된다. 또한 마이크(120)로 입력되는 다른 신호로는 앞에서 언급한 반향 신호 y(k)가 있다. 상기 반향 신호 y(k)는 원단화자의 신호로서 스피커(110)를 통해 출력된 신호가 마이크(120)로 입력되는 신호이다. 따라서 스피커(110)에서 출력되는 시점과 동일한 시점의 신호가 아닌 지연이 발생한 신호가 된다. 또한 반향신호 y(k)는 스피커(110)를 통해 출력된 신호이므로 실제 원단화자의 신호 x(k)에 왜곡이 발생한 신호가 된다.
이러한 근단화자의 음성 신호 s(x)와 배경잡음 n(k)와 반향 신호 y(k)가 마이크(120)로 입력되면, 마이크(120)는 이를 전기적인 신호 d(k)로 변환한다. 이와 같이 전기적인 신호 d(k)로 변환된 신호에서 반향 신호를 제거하기 위해서는 가산기(140)를 사용한다. 상기 가산기(140)는 전기적인 신호 d(k)에서 반향 제거기(130)로부터 출력되는 추정된 반향 신호
Figure 112003047631211-pat00002
을 제거하여 출력한다. 즉, 전기적인 신호 d(k)와 추정된 반향 신호
Figure 112003047631211-pat00003
의 차를 출력한다. 이와 같이 출력된 차의 신호를 오차신호 e(k)라 한다. 그러면 오차 신호는 하기 <수학식 1>과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112003047631211-pat00004
e(k) = s(k) + n(k) + y(k) -
= s(k) + n(k) + r(k), where, r(k) = y(k) -
Figure 112003047631211-pat00005
상기 <수학식 1>에서 알 수 있는 바와 같이 r(k)의 값이 작을수록 반향 제거기(130)의 성능이 우수함을 나타낸다. 이하의 설명에서 r(k)를 "잔여 반향 신호"라 한다. 상기 <수학식 1>과 같은 잔여 반향 신호를 포함하는 오차신호 e(k)는 잡음 제거기(150)로 입력되어 잡음 신호가 제거된 근단화자 신호
Figure 112003047631211-pat00006
가 출력된다. 잡음 제거기(150)는 배경 잡음 n(k)의 제거와 함께 잔여 반향 신호 r(k)를 제거한다.
그러면 잡음 제거기(150)에서 수행되는 일반적인 잡음 제거 기법에 대하여 살펴보기로 한다. 일반적으로 사용되는 잡음 제거 기법에서는 하기와 같은 가정하에 배경 잡음 n(k)를 제거하게 된다.
가정 1 : 배경 잡음 n(k)는 WSS(Wide Sense Stationary) 신호이다.
가정 2 : 배경 잡음 n(k)는 시간에 따라 천천히 변화한다.
상기와 같은 가정을 적용하는 경우, 배경 잡음 n(k)의 제거는 하기와 같이 이루어질 수 있다. 음성 신호에 천천히 변화하는 백색 혹은 유색잡음이 섞여있는 경우, 잡음만을 추정하여 제거함으로써 깨끗한 음성신호를 얻을 수 있다. 그러므로, 잔여 반향 신호 r(k)가 배경 잡음과 같이 WSS 특성을 갖는 백색 혹은 유색 신호인 경우에 이를 배경 잡음 추정에 반영시켜 제거할 수 있다. 그러나 반향신호의 발생원이 음성 신호인 경우에는 반향 제거기(130)의 출력으로 발생하는 잔여 반향 신호 r(k)가 음성 신호의 특성을 갖게 된다. 그러므로 잡음 제거기(150)의 내부에 포함된 음성 활동 검출기(VAD : Voice Activity Detector)는 잔여 반향 신호 r(k)를 음성신호로 판단하게 된다.
따라서, 이를 보다 정확하게 제거하기 위해 최근에 제안된 방법은 잔여 반향의 자동 누감(AR : Auto Regressive) 분석을 통해 얻어진 계수들을 이용한 역 필터링을 통해서 잔여 반향 신호를 백색 잡음과 유사한 신호로 백색화하여 후단에 장치된 잡음 제거기의 효과를 극대화하고 있다. 그러면, 도 1에는 도시하지 않았으나, 최근에 제안된 자동 누감 분석을 통해 잡음을 제거하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
상기한 자동 누감(AR) 분석을 통해 잔여 반향 신호 r(k)를 백색 잡음과 유사한 신호로 백색화한 후 잡음을 제거하는 방법은 근단 화자의 신호 s(k)가 존재하는가를 판단하고, 동시 통화 검출기(DTD : Double Talk Detector)의 후처리 단에 자동 누감(AR) 계수 역 필터를 장치한다. 그러면, 근단 화자의 신호 s(k)가 없는 오차신호 e(k)는 상기 자동 누감 분석 및 역 필터링부에 전달하여 자동 누감 계수를 추정한다. 그런 후 상기 추정된 계수를 이용하여 역 필터링을 수행하고, 그 결과로 백색화된 신호 we(k) = wn(k) + wr(k)를 잡음 제거기로 전달한다. 이러한 과정을 통해 배경 잡음 신호와 함께 잔여 반향 신호를 제거하게 된다.
그런데, 원단화자 신호 s(k)가 음성 신호인 경우 잔여 반향 신호 r(k)도 음성 신호의 특성을 갖는다. 그러므로 p차의 자동 누감 모델로 근사화하여 역 필터링의 해를 구하면 하기 <수학식 2>와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112008085345311-pat00049
상기 <수학식 2>에서
Figure 112008085345311-pat00008
는 추정된 자동 누감 계수이며, wr(k)는 r(k)의 백색화된 신호이고, wn(k)는 n(k)의 백색화된 신호를 의미한다.
이상에서 살펴본 자동 누감 분석을 이용한 역 필터링 방법은 잔여 반향 신호를 음성과 같은 신호로 보고, 이것을 백색 잡음화하여 마이크를 통해 전달되는 배경잡음에 혼합함으로써 잡음 제거기가 이를 제거하도록 하는 방법이다. 그러나 실제로 잔여 반향 신호를 자동 누감 분석을 이용하여 역 필터링을 수행하여도 유성음과 같은 주기 성분이 남아 있게 된다. 이러한 유성음과 같은 주기 성분은 피치 성분으로써, 일정한 주기로 발생하게 되므로 완전한 백색 잡음화가 되지 않는다. 따라서, 이러한 경우에 통화자는 불쾌감을 느끼게되므로 통신품질의 저하를 초래하는 원인이 된다.
따라서 본 발명의 목적은 자동 누감 분석을 이용하여 유성음을 제거함으로써 통신 품질을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 잔여 반향 신호를 최소화함으로써, 통화의 불쾌감을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 장치는, 배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 오차신호를 제1신호로 입력으로 하고, 동시 통화시 상기 제 1신호를 그대로 출력하고, 동시 통화가 아닐 시 상기 제 1 신호로부터 추출된 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제 2신호 및 상기 제1신호를 출력하는 동시통화 검출기와, 상기 동시통화 검출기의 제2 신호를 수신하고, 상기 제2신호를 백색화하여 출력하는 AR(Auto Regressive) 분석 및 역필터링부와, 상기 백색화된 신호를 수신하고 상기 백색화된 신호의 피치 분석 및 역 필터링을 통하여 남아있는 피치값을 제거하여 출력하는 피치 분석 및 역필터링부와, 상기 피치값이 제거된 백색화된 신호와 상기 동시통화 검출기로부터 출력된 상기 제 1신호를 수신하여 상기 피치값이 제거된 백색화된 신호를 이용하여 상기 제 1신호에서 상기 잔여 반향 신호 및 상기 배경 잡음 신호를 제거하는 잡음 제거기를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 음성 통신 단말 장치에서의 반향 신호 제거 방법은, 배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 제1신호 중 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제2신호를 백색화하여 출력하는 과정과, 상기 백색화된 신호를 피치 분석 및 역 필터링하고 상기 백색화된 신호에 남아있는 피치값을 계산한 후 이를 상기 백색화된 신호에서 제거하여 출력하는 과정과, 상기 피치값이 제거된 백색화된 신호를 이용하여 상기 제1신호에서 상기잔여 반향 신호 및 상기 배경 잡음 신호를 제거하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 장치는, 배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 오차신호를 제1신호로 입력하고, 동시통화 시 상기 제1신호를 그대로 출력하고, 동시통화가 아닐 시 상기 제 1 신호로부터 추출된 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제2신호 및 상기 제1신호를 출력하는 동시통화 검출기와, 상기 동시통화 검출기로부터 상기 제2신호를 수신하여 피치 분석 및 역 필터링을 통하여 상기 제2신호에 포함된 피치값을 제거한 후 출력하는 피치 분석 및 역필터링부와, 상기 피치값이 제거된 신호와 상기 동시통화 검출기로부터 출력된 상기 제1신호를 수신하여 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호를 제거하는 잡음 제거기를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 방법은, 동시 통화가 아닐시, 배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 제1신호로부터 상기 배경잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제2신호를 추출하는 과정과, 상기 추출된 제2신호를 피치 분석 및 역 필터링하고, 상기 제2신호에 남아있는 피치값을 제거하여 출력하는 과정과, 상기 피치값이 제거된 제2신호를 이용하여 상기 제1신호에서 잔여 반향 신호 및 배경 잡음 신호를 제거하는 과정을 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반향 제거 장치의 블록 구성도이다. 이하 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 반향 제거 장치의 블록 구성 및 동작에 대하여 상세히 설명한다.
상기 도 2의 구성을 살펴보면, 상기 원단 화자 신호 x(k)를 수신하는 스피커(110)와 상기 원단 화자 신호 x(k)로부터 후술될 오차신호 e(k)를 이용하여 추정된 반향 신호
Figure 112008085345311-pat00009
를 생성하여 출력하는 반향 제거기(130) 및 가산기(140)와 근단 화자 신호 s(k)+n(k)를 수신하는 마이크(120)는 도 1과 동일한 구성 및 동작을 수행한다. 따라서, 도 2에서 도 1과 동일한 구성 및 동작에 대하여는 설명하지 않기로 한다.
상기 도 1에서 상술한 바와 같이 가산기(140)를 통해 출력되는 오차 신호 e(k)는 본 발명에 따른 구성인 동시 통화 검출기(210)로 입력된다. 상기 동시통화 검출기(210)는 교차 상관(Cross correlation)을 이용하여 동시통화를 검출하여 출력하는 장치이다. 상기 동시통화 검출기(210)는 2개의 출력단을 가지며, 제1출력단은 잡음 제거기(240)로 입력되고, 제2출력단은 잔여 반향 제거부(250)로 입력된다. 동시통화 검출기(210)는 동시 통화가 검출될 때, 제1출력단자에서 상기 <수학식 1>의 신호를 출력한다. 그리고, 동시 통화가 검출되지 않을 때만, 상기 동시 통화 검출기(210)은 제2출력단자로 하기 <수학식 3>의 신호를 출력한다. 따라서, 상기 제 1 출력 단자는 동시 통화 여부에 관계없이 계속하여 신호를 출력하는 것이다.
e(k) = n(k) + r(k)
이와 같이 동시통화 검출기(210)의 제2출력단에서 출력된 신호는 상기 잔여 반향 신호 제거부(250)로 입력된다. 상기 잔여 반향 신호 제거부(250)는 AR 분석 및 역필터링 장치(220) 및 피치 분석 및 역필터링 장치(230)로 구성된다.
상기 AR 분석 및 역필터링 장치(220)는 입력된 신호로부터 AR 계수를 추정한다. 그리고, 상기 추정된 AR 계수로부터 역필터링을 수행하여 백색화된 신호를 얻는다. 이와 같이 AR 분석 및 역필터링 장치(220)를 통해 백색화된 신호를 수학식으 로 도시하면 하기 <수학식 4>와 같이 도시할 수 있다.
Figure 112003047631211-pat00010
상기 <수학식 4>에서 we(k)는 배경잡음 n(k)의 백색화된 신호와 잔여반향 신호 r(k)의 백색화된 신호의 합이고, wn(k)는 배경잡음 n(k)의 백색화된 신호이며, wr(k)는 잔여반향 신호 r(k)의 백색화된 신호이다.
상기 AR 분석 및 역필터링 장치(220)의 출력은 피치 분석 및 역필터링 장치(230)로 입력된다. 상기 피치 분석 및 역필터링 장치(230)는 상기 <수학식 4>와 같이 백색화된 신호로부터 피치 값을 분석하고, 분석된 피치 값을 이용하여 역필터링을 수행하여 백색화된 잔여 반향 신호에 남아 있는 피치값을 제거한다. 이와 같이 피치 분석 및 역필터링에 사용되는 과정을 수학식으로 도시하면 하기 <수학식 5>와 같이 도시할 수 있다.
Figure 112003047631211-pat00011
상기 <수학식 5>에서
Figure 112008085345311-pat00012
는 백색화된 신호로부터 피치값을 제거한 신호이고,
Figure 112008085345311-pat00013
는 피치 이득 계수이며,
Figure 112008085345311-pat00014
는 주기이고, K는 시간축 샘플을 나타낸다.
따라서 상기 <수학식 5>에서 I 값이 커지면, 행렬식을 풀어서 계산을 수행하여야만 한다. 그러므로
Figure 112008085345311-pat00015
와
Figure 112008085345311-pat00016
를 구하는 식이 매우 복잡해지고, 연산량도 많아지는 문제가 있다. 따라서 I를 1로 설정하고, 피치이득 계수
Figure 112008085345311-pat00017
를 계산하면, 하기 <수학식 6>과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112008085345311-pat00050
상기 <수학식 6>에서 N은 한 프레임의 샘플의 수이다. 또한 주기
Figure 112003047631211-pat00019
를 구하려면, 하기 <수학식 7>의 E 값을 최소로 하는 값을 선택하면 된다.
Figure 112008085345311-pat00051
상기 <수학식 6> 및 상기 <수학식 7>과 같이 계산된 값으로부터, 피치 및 역필터링 계산을 수행하고, 그 결과를 출력한다. 이와 같이 상기 피치 분석 및 역필터링의 계산된 결과를 수학식으로 도시하면 하기 <수학식 8>과 같이 도시할 수 있다.
Figure 112008085345311-pat00021
이와 같이 계산된 값은 잡음 제거기(240)로 입력된다. 그러면, 잡음 제거기(240)는 추정된 배경 잡음과, 추정된 잔여 방향 신호를 이용하여 배경 잡음 n(k)과 잔여 반향 신호 r(k)를 제거할 수 있다. 따라서, 잡음 제거기(240)는 배경 잡음 n(k)과 잔여 반향 신호 r(k)가 제거된 신호
Figure 112008085345311-pat00052
를 송신단으로 출력한다. 이를 통해 잡음 신호와 반향 신호를 거의 완벽하게 제거하여 송신함으로써, 음성 통화의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 달리 상기 잔여 반향 제거부(250)는 상기 구성들 중 AR 분석 및 역필터링 장치(220)를 구비하지 않을 수도 있다. 상기 AR 분석 및 역필터링 장치를 구비하지 않는 경우 동시통화 검출기(210)의 출력은 상기 피치 분석 및 역필터링 장치(230)로 입력된다. 즉, 상기 피치 분석 및 역필터링 장치(230)로 입력되는 신호는 상기 <수학식 3>의 신호가 된다. 상기 동시통화 검출기(210)로부터 출력되는 신호는 배경잡음 n(k)와 반향 신호 y(k)로부터 추정된 반향 신호
Figure 112008085345311-pat00023
를 제거한 잔여 반향 신호 r(k)가 입력된다. 그리고, 피치 분석된 값을 이용하여 역필터링을 행한 후 이를 출력한다. 이와 같이 AR 분석 및 역필터링 장치(220)를 가지지 않는 경우에 피치 분석 및 역필터링에 사용되는 과정을 수학식으로 도시하면 하기 <수학식 9>와 같이 도시할 수 있다.
Figure 112003047631211-pat00024
상기 <수학식 5>에서
Figure 112008085345311-pat00025
는 잔여 반향 신호로부터 피치값을 제거한 신호이고,
Figure 112008085345311-pat00026
는 피치 이득 계수이며,
Figure 112008085345311-pat00027
는 주기이고, K는 시간축 샘플을 나타낸다.
따라서 상기 <수학식 9>에서 I 값이 커지면, 행렬식을 풀어서 계산을 수행하여야만 한다. 그러므로
Figure 112008085345311-pat00028
와
Figure 112008085345311-pat00029
를 구하는 식이 매우 복잡해지고, 연산량도 많아지는 문제가 있다. 따라서 I를 1로 설정하고, 피치이득 계수
Figure 112008085345311-pat00030
를 계산하면, 하기 <수학식 10>과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112008085345311-pat00053
상기 <수학식 10>에서 N은 한 프레임의 샘플의 수이다. 또한, 주기
Figure 112008085345311-pat00032
를 구하려면, 하기 <수학식 11>의 E값을 최소로 하는 값을 선택하면 된다.
Figure 112008085345311-pat00054
상기 <수학식 10> 및 상기 <수학식 11>과 같이 계산된 값으로부터, 피치 및 역필터링 계산을 수행하고, 그 결과를 출력한다. 이와 같이 상기 피치 분석 및 역필터링의 계산된 결과를 수학식으로 도시하면 하기 <수학식 12>와 같이 도시할 수 있다.
Figure 112003047631211-pat00034
이와 같이 계산된 값은 잡음 제거기(240)로 입력되어 처리될 수 있다. 이후 과정은 앞에서 설명한 바와 동일하게 이루어진다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 잡음 제거시의 제어 흐름도이다. 이하 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 잡음 제거 시의 제어 과정을 상세히 설명한다. 또한 상기 도 3을 참조하여 설명함에 있어, 본 발명에 따른 장치는 도 2의 구성으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 잡음 제거 장치는 잡음 제거모드로 진입하면, 상기 동시 통화 검출기(210)는 상기 도 1 또는 도 2의 가산기(140)로부터 출력되는 오차 신호 e(k)를 수신한다. 이와 같이 오차 신호 e(k)가 수신되면, 상기 상기 동시 통화 검출기(210)는 300단계로 진행하여 동시통화 여부를 검사한다. 상기 300단계에서 동시통화로 판정되면 상기 동시통화 검출기(210)는 330단계로 진행하여 잡음신호를 제거한다. 상기 300단계에서 동시 통화가 아닌 것으로 검출되어 310단계로 진행하면, 상기 동시통화 검출기(210)는 입력된 신호에서 오차 신호 e(k)만을 상기 AR 분석 및 필터링 장치(220)로 출력한다. 그러면, 상기 AR 분석 및 필터링 장치(220)는 전술한 <수학식 4>와 같이 상기 입력된 신호에 대하여 백색화 작업을 수행하고 이를 출력한다. 그런 후, 320단계로 진행한다. 상기 320단계로 진행하면, 피치 분석 및 역필터링 장치(230)는 상기 백색화된 신호에서 남아 있는 피치값을 제거한 후 이를 출력한다. 이와 같이 상기 피치값이 제거된 백색화 신호는 상기 잡음 제거기(240)로 입력된다. 따라서, 330단계에서 잡음 제거기(240)는 상기 동시통화 검출기(210)로부터 출력된 신호와 상기 피치 분석 및 역필터링 장치(230)로부터 출력된 신호에 의거하여 잡음을 제거한다.
이상 설명한 바와 달리 상기 310 단계를 거치지 않을 수도 있다. 이는 상기 도 2에서 AR 분석 및 역 필터링 장치(220)를 구비하지 않은 경우와 같다. 따라서 상기 310단계를 거치지 않을 경우, 상기 도 1 또는 도 2의 가산기(140)로부터 출력되는 오차 신호 e(k)는 상기 동시통화 검출기(210)로 입력된다. 그러면, 상기 동시통화 검출기(210)는 이와 같이 오차 신호 e(k)를 수신하면, 상기 동시통화 검출기(210)는 300단계로 진행하여 동시통화 여부를 검사한다. 상기 300단계에서 동시통화로 판정되면 상기 제1출력단을 통해 잡음 제거기(240)로 상기 오차 신호 e(k)를 출력한다. 따라서 잡음 제거기(240)는 330단계에서 잡음신호를 제거한다. 상기 300단계에서 동시 통화가 아닐 경우, 상기 동시통화검출기(210)는 제2출력단을 통해 배경 잡음 n(k)와 잔여 반향 신호 e(k)를 상기 피치 분석 및 역필터링 장치(230)로 출력한다. 따라서, 상기 피치 분석 및 역필터링 장치(230)는 320단계에서 상기 오차 신호 e(k) 신호에서 남아 있는 피치값을 제거한다. 상기 피치값이 제거된 백색화 신호는 330단계에서 잡음 제거기(240)에 의해 제거된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반향 신호를 보다 정확하게 제거함으로써 통화의 품질이 보다 양호해지는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 장치에 있어서,
    배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 오차신호를 제1신호로 입력으로 하고, 동시 통화시 상기 제 1신호를 그대로 출력하고, 동시 통화가 아닐 시 상기 제 1 신호로부터 추출된 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제 2신호 및 상기 제1신호를 출력하는 동시통화 검출기와,
    상기 동시통화 검출기의 제2 신호를 수신하고, 상기 제2신호를 백색화하여 출력하는 AR(Auto Regressive) 분석 및 역필터링부와,
    상기 백색화된 신호를 수신하고 상기 백색화된 신호의 피치 분석 및 역 필터링을 통하여 남아있는 피치값을 제거하여 출력하는 피치 분석 및 역필터링부와,
    상기 피치값이 제거된 백색화된 신호와 상기 동시통화 검출기로부터 출력된 상기 제 1신호를 수신하여 상기 피치값이 제거된 백색화된 신호를 이용하여 상기 제 1신호에서 상기 잔여 반향 신호 및 상기 배경 잡음 신호를 제거하는 잡음 제거기를 포함함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 AR 분석 및 역필터링부는,
    하기 <수학식 13>과 같이 상기 잔여 반향 신호와 상기 배경 잡음 신호를 백색화함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
    Figure 112010086242276-pat00055
    상기 <수학식 13>에서 we(k)는 상기 배경 잡음 신호의 백색화된 신호와 상기 잔여 방향 신호의 백색화된 신호의 합이고, wn(k)는 상기 배경 잡음 신호의 백색화된 신호이며, wr(k)는 상기 잔여 방향 신호의 백색화된 신호를 나타낸다.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 피치 분석 및 역필터링부는,
    상기 백색화된 신호에서 하기 <수학식 14>에 의해 상기 남아있는 피치값을 제거하며, 상기 <수학식 14>의 인자들 중 피치 이득 계수
    Figure 112010086242276-pat00056
    는 하기 <수학식 15>을 이용하여 계산하고, 주기
    Figure 112010086242276-pat00057
    는 하기 <수학식 16>의 E 값을 최소로 하는 값을 이용하여 계산함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
    Figure 112010086242276-pat00058
    Figure 112010086242276-pat00059
    Figure 112010086242276-pat00060
    상기 <수학식 14> 내지 <수학식 16>에서 N은 한 프레임의 샘플 수를 의미하고,
    Figure 112010086242276-pat00061
    는 상기 백색화된 신호로부터 피치값을 제거한 신호이고, K는 시간축 샘플이며, wr(k)는 상기 잔여 방향 신호의 백색화된 신호를 나타낸다.
  4. 제 1항에 있어서,
    원단화자의 신호를 수신하고, 상기 제1신호를 이용하여 추정된 원단화자 신호를 출력하는 반향 제거기와,
    마이크로부터 입력되는 신호와 상기 반향 제거기의 출력의 차를 계산하는 가산기를 더 포함함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
  5. 음성 통신 단말 장치에서의 반향 신호 제거 방법에 있어서,
    배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 제1신호 중 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제2신호를 백색화하여 출력하는 과정과,
    상기 백색화된 신호를 피치 분석 및 역 필터링하고 상기 백색화된 신호에 남아있는 피치값을 계산한 후 이를 상기 백색화된 신호에서 제거하여 출력하는 과정과,
    상기 피치값이 제거된 백색화된 신호를 이용하여 상기 제1신호에서 상기 잔여 반향 신호 및 상기 배경 잡음 신호를 제거하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 방법.
  6. 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 장치에 있어서,
    배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 오차신호를 제1신호로 입력하고, 동시통화 시 상기 제1신호를 그대로 출력하고, 동시통화가 아닐 시 상기 제 1 신호로부터 추출된 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제2신호 및 상기 제1신호를 출력하는 동시통화 검출기와,
    상기 동시통화 검출기로부터 상기 제2신호를 수신하여 피치 분석 및 역 필터링을 통하여 상기 제2신호에 포함된 피치값을 제거한 후 출력하는 피치 분석 및 역필터링부와,
    상기 피치값이 제거된 신호와 상기 동시통화 검출기로부터 출력된 상기 제1신호를 수신하여 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호를 제거하는 잡음 제거기를 포함함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 피치 분석 및 역필터링부는,
    근단화자의 신호가 제거된 신호를 하기 <수학식 17>에 의해 남아있는 피치값을 제거하며, 상기 <수학식 17>의 인자들 중 피치 이득 계수
    Figure 112010086242276-pat00062
    는 하기 <수학식 18>을 이용하여 계산하고, 주기
    Figure 112010086242276-pat00063
    는 하기 <수학식 19>의 E 값을 최소로 하는 값을 이용하여 계산함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
    Figure 112010086242276-pat00064
    Figure 112010086242276-pat00068
    Figure 112010086242276-pat00069
    상기 <수학식 9> 내지 <수학식 11>에서 N은 한 프레임의 샘플 수를 의미하며,
    Figure 112010086242276-pat00067
    는 상기 잔여 반향 신호로부터 피치값을 제거한 신호이고, K는 시간축 샘플이고, I는 상수이며, r(k)는 배경 잡음 신호를 나타낸다.
  8. 제 6항에 있어서,
    원단화자의 신호를 수신하고, 상기 제1신호를 이용하여 추정된 원단화자 신호를 출력하는 반향 제거기와,
    마이크로부터 입력되는 신호와 상기 반향 제거기의 출력의 차를 계산하는 가산기를 더 포함함을 특징으로 하는 반향 신호 제거 장치.
  9. 음성 통신 단말 장치의 반향 신호 제거 방법에 있어서,
    동시 통화가 아닐시, 배경 잡음 신호 및 잔여 반향 신호를 포함한 제1신호로부터 상기 배경 잡음 신호와 상기 잔여 반향 신호로 구성된 제2신호를 추출하는 과정과,
    상기 추출된 제2신호를 피치 분석 및 역 필터링하고, 상기 제2신호에 남아있는 피치값을 제거하여 출력하는 과정과,
    상기 피치값이 제거된 제2신호를 이용하여 상기 제1신호에서 잔여 반향 신호 및 배경 잡음 신호를 제거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반향 신호 제거 방법.
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