KR101083710B1 - Acoustic Echo cancellation apparatus and method using convergence of adaptive filter - Google Patents

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KR101083710B1 KR1020100029231A KR20100029231A KR101083710B1 KR 101083710 B1 KR101083710 B1 KR 101083710B1 KR 1020100029231 A KR1020100029231 A KR 1020100029231A KR 20100029231 A KR20100029231 A KR 20100029231A KR 101083710 B1 KR101083710 B1 KR 101083710B1
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Abstract

본 발명은 동시통화구간에서 반향 제거기의 성능을 개선하고 동시통화가 아닌 구간에서 소모 전력을 줄일 수 있도록 한 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 구성은 원단 화자의 음성 신호와 근단 화자의 음성 신호가 동시에 들어오는 지의 여부를 판단하여 동시통화 구간인지 또는 단일 통화구간인지를 검출하는 동시통화 검출기;동시통화 여부에 따라 서로 다른 필터 계수를 이용하고, 수렴 여부에 따라서 필터 갱신 여부 및 저장을 제어하는 적응 필터;상기 적응 필터의 수렴을 검사하는 수렴검사기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and method for acoustic echo cancellation using convergence of an adaptive filter to improve the performance of an echo canceller in a simultaneous call section and to reduce power consumption in a section other than the simultaneous call. Simultaneous call detector for determining whether the signal and the near-end caller's voice signal are coming in at the same time to detect whether the call is in the same call section or a single call section; using different filter coefficients according to whether or not the call Adaptive filter for controlling whether and storage; Convergence checker for checking the convergence of the adaptive filter; characterized in that it comprises a.

Description

적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법{Acoustic Echo cancellation apparatus and method using convergence of adaptive filter}Acoustic echo cancellation apparatus and method using convergence of adaptive filter

본 발명은 음향 반향 제거에 관한 것으로서, 구체적으로 동시통화구간에서 반향 제거기의 성능을 개선하고 동시통화가 아닌 구간에서 소모 전력을 줄일 수 있도록 한 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to acoustic echo cancellation, and more particularly, to an apparatus and method for acoustic echo cancellation using convergence of an adaptive filter to improve the performance of the echo canceller in a simultaneous call section and to reduce power consumption in a non-simultaneous call section. will be.

무선통신 환경의 발달에 따라 핸즈프리 전화기의 사용이 늘어나게 되었다. The development of wireless communication environment has increased the use of hands-free telephones.

사용의 편리성 때문에 다양한 곳에서 쓰이지만 자동차와 같은 좁은 공간에서 사용할 시 음향 반향이 일어나 통화품질이 크게 저하된다. 이 때문에 반향 제거 장치를 내장하게 되는데 기기의 경량화, 소형화 등으로 인해 용량이 큰 배터리를 장착 할 수 없게 되었다. 이 때문에 소비전력을 줄이는 것이 더욱 중요해지고 있다. It is used in various places because of its ease of use, but when used in a narrow space such as a car, acoustic echo occurs and call quality is greatly reduced. For this reason, the echo cancellation device is built in. Due to the light weight and miniaturization of the device, it is impossible to install a large capacity battery. For this reason, it is becoming more important to reduce power consumption.

음향 반향이란 스피커에서 나온 소리가 물체나 벽 등에 반사되어 다시 마이크로 들어가 상대방에게 들리게 되는 현상을 말한다. Acoustic echo refers to a phenomenon in which sound from a speaker is reflected by an object or a wall, and then enters into a microphone and is heard by the other party.

반향 경로는 시간 지연과 다른 환경적인 요인에 의해서 변화 될 수 있으나, 여전히 추정된 반향 신호는 원단신호와의 유사성을 가지게 된다. 이러한 특성을 이용하면 음향 반향을 추정하고 제거 할 수 있다.The echo path may change due to time delay and other environmental factors, but the estimated echo signal still has similarity with the far-end signal. Using these characteristics, acoustic echo can be estimated and eliminated.

다시 말하면 추정된 반향 신호는 반향 신호와 유사한 원단 신호를 기준 신호로 이용하여 FIR(finite impulse response) 필터를 통해서 만들어진다.In other words, the estimated echo signal is generated through a finite impulse response (FIR) filter using a far-end signal similar to the echo signal as a reference signal.

실시간 시스템을 위한 연산 제한을 고려하여 주로 LMS(least mean square) 방식의 적응 필터 알고리즘이 반향 경로 추정에 이용되고 있다.In consideration of computational constraints for real-time systems, an adaptive filter algorithm based on last mean square (LMS) is mainly used for echo path estimation.

또한 LMS의 입력신호의 크기에 영향을 받는 특성을 보완하여 입력신호의 크기로 정규화하는 알고리즘인 NLMS(normalized least mean square) 기반의 적응 필터 알고리즘이 사용되고 있으며 기존의 LMS 보다 더 좋은 성능을 보이고 있다.In addition, an adaptive filter algorithm based on normalized least mean square (NLMS), which is an algorithm that normalizes the input signal to normalize the input signal size, is used, and shows better performance than the conventional LMS.

근단화자의 음성 신호와 음향 반향 신호가 동시에 마이크의 입력신호에 존재하는 동시통화는 음향 반향 제거기에 있어서 매우 중요한 요소이다.Simultaneous call with voice signal and acoustic echo signal of near-end speaker at input signal of microphone is very important factor in acoustic echo canceller.

적응 필터는 원단 화자의 신호와 마이크 신호를 이용하여 샘플 단위로 반향 경로를 추정한다. 그러나 동시통화 구간동안은 근단 화자의 음성으로 인해서 적응 필터가 반향 경로를 추정하지 못하고 발산하게 된다. 따라서 동시통화의 구간 동안은 적응 필터가 동작하지 않으며 추정된 반향경로를 이용하여 반향을 제거한다. The adaptive filter estimates the echo path on a sample basis using the far-end speaker signal and the microphone signal. However, due to the voice of the near-end talker, the adaptive filter diverges without estimating the echo path. Therefore, the adaptive filter does not operate during the duration of the simultaneous call, and the echo is removed using the estimated echo path.

동시통화를 검출하는 알고리즘 중 대표적인 방법으로 마이크 입력 신호의 크기를 검사하는 Geigel 알고리즘과 마이크 입력 신호와 잔여반향 신호의 상호 상관을 이용하는 알고리즘, 그리고 두 가지 방식을 동시에 사용하는 방법 등이 있다. Among the algorithms for detecting simultaneous calls, there are Geigel algorithm that checks the size of the microphone input signal, algorithm that uses the cross-correlation of the microphone input signal and the residual echo signal, and the method of using both methods simultaneously.

도 1은 음향 반향의 생성 과정 및 음향 반향 제거기의 기본 개념을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the basic concept of the acoustic echo generation process and the acoustic echo canceller.

원단신호

Figure 112010020575813-pat00001
가 스피커를 통해서 출력되고, 반향 경로를 통과하여 음향 반향 신호
Figure 112010020575813-pat00002
가 된다. 이렇게 생성된 반향신호는 근단 신호
Figure 112010020575813-pat00003
와 함께 마이크의 입력 신호로 입력된다.Far end signal
Figure 112010020575813-pat00001
Is output through the speaker, and the acoustic echo signal passes through the echo path.
Figure 112010020575813-pat00002
Becomes The generated echo signal is a near-end signal.
Figure 112010020575813-pat00003
It is input with the microphone's input signal.

음향 반향은 원단 화자가 자신의 음성을 지연하여 다시 듣게 되므로 통화의 품질을 상당히 떨어뜨린다. 따라서 통화 중에 이러한 음향 반향은 반드시 제거되어야한다. Acoustic echo reduces the quality of the call considerably because the far end speaker hears his voice again. Therefore, these acoustic echoes must be eliminated during a call.

동시통화 검출기가 동시통화를 놓칠 경우 짧은 시간이라 하더라도 그 동안 필터가 왜곡되고, 동시통화가 종료될 때까지 고정되므로 동시통화의 정확한 시작점을 찾아내는 것은 반향 제거에서 매우 중요한 요소이다.Finding the exact starting point of a call is very important in echo cancellation because the call detector misses a call, even if it is a short time, the filter is distorted during that time and is fixed until the call ends.

일반적으로 복잡한 동시통화 검출 알고리즘이 정확한 시작점을 제공하겠지만, 실시간 시스템을 위해서 그리고 소모전력 측면에서 복잡한 알고리즘을 사용하는 것은 적합하지 않다.In general, complex simultaneous call detection algorithms will provide an accurate starting point, but using complex algorithms for real-time systems and in terms of power consumption is not appropriate.

또한 음성 신호는 임펄스 신호와 같이 갑자기 등장하지 않고 음성이 커지는 구간이 존재한다. 다시 말하면 복잡한 알고리즘이 사용된다 하더라도 근단화자의 음성 신호가 커지는 구간을 놓치게 되어 동시통화 구간에서 반향이 잘 제거되지 않는 문제가 있다.In addition, there is a section in which the voice signal is loud and does not appear suddenly like the impulse signal. In other words, even if a complex algorithm is used, the missed section of the voice signal of the near-end speaker is missed, so that echo is not easily removed from the concurrent call section.

따라서 적응 필터는 반향 제거를 위하여 계속해서 반향 추정과 적응 연산을 수행하는데, 적응 필터가 충분히 수렴한 경우에는 이러한 연산이 불필요하므로 전력이 낭비되는 문제가 있다.Accordingly, the adaptive filter continuously performs echo estimation and adaptive calculations for echo cancellation. However, if the adaptive filter is sufficiently converged, such an operation is unnecessary and thus power is wasted.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 음향 반향 제거의 문제를 해결하기 위한 것으로, 동시통화구간에서 반향 제거기의 성능을 개선하고 동시통화가 아닌 구간에서 소모 전력을 줄일 수 있도록 한 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of the acoustic echo cancellation of the prior art, the sound using the convergence of the adaptive filter to improve the performance of the echo canceller in the simultaneous call section and to reduce the power consumption in the non-simultaneous call section It is an object of the present invention to provide an echo canceling device and method.

본 발명은 간단한 동시통화 검출 알고리즘을 사용하고, 동시통화 검출기가 놓치게 되는 동시통화 시간을 고려하여 왜곡 이전의 필터 계수를 이용하여 동시통화 구간에서 반향제거 성능을 향상 시킬 수 있도록 한 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention uses a simple simultaneous call detection algorithm, and considers the simultaneous call time missed by the simultaneous call detector and uses the filter coefficients before distortion to improve the convergence of the adaptive filter to improve the echo cancellation performance in the concurrent call section. It is an object of the present invention to provide an acoustic echo canceling device and method used.

본 발명은 측정된 ERLE를 바탕으로 적응 필터의 갱신여부를 조절하여 전체 시스템의 불필요한 연산과 소모 전력을 줄일 수 있도록 한 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for canceling acoustic echo using convergence of an adaptive filter to reduce an unnecessary operation and power consumption of an entire system by controlling whether an adaptive filter is updated based on a measured ERLE.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치는 동시통화 구간에서 음향 반향을 제거하기 위한 장치에 있어서,원단 화자의 음성 신호와 근단 화자의 음성 신호가 동시에 들어오는 지의 여부를 판단하여 동시통화 구간인지 또는 단일 통화구간인지를 검출하는 동시통화 검출기;동시통화 여부에 따라 서로 다른 필터 계수를 이용하고, 수렴 여부에 따라서 필터 갱신 여부 및 저장을 제어하는 적응 필터;상기 적응 필터의 수렴을 검사하는 수렴검사기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an acoustic echo cancellation apparatus using convergence of an adaptive filter according to the present invention is an apparatus for removing acoustic echo in a simultaneous call section, and a voice signal of a far-end speaker and a near-end speaker are simultaneously received. Simultaneous call detector for detecting whether the call is a call section or a single call section; using different filter coefficients according to whether or not the simultaneous call, adaptive filter for controlling whether the filter is updated and stored according to the convergence; And a convergence checker for checking the convergence of the adaptive filter.

여기서, 상기 수렴검사기는,Here, the convergence checker,

Figure 112010020575813-pat00004
Figure 112010020575813-pat00004

를 이용하여 ERLE(Echo Return Loss Enhancement)를 측정하고 상기 적응 필터의 수렴 여부를 판단하고, 여기서,

Figure 112010020575813-pat00005
는 마이크의 입력신호,
Figure 112010020575813-pat00006
Figure 112010020575813-pat00007
에서 적응 필터로부터의 추정반향 신호를 감산한 오차신호,
Figure 112010020575813-pat00008
는 수렴 검사기의 문턱값,
Figure 112010020575813-pat00009
Figure 112010020575813-pat00010
는 망각인자들인 것을 특징으로 한다.Measure Echo Return Loss Enhancement (ERLE) and determine whether the adaptive filter has converged.
Figure 112010020575813-pat00005
Is the input signal from the microphone,
Figure 112010020575813-pat00006
Is
Figure 112010020575813-pat00007
An error signal obtained by subtracting the estimated echo signal from the adaptive filter at,
Figure 112010020575813-pat00008
Is the threshold of the convergence checker,
Figure 112010020575813-pat00009
Wow
Figure 112010020575813-pat00010
Is characterized by oblivion factors.

그리고 상기 적응 필터는,동시통화 검출일 경우에 미리 저장되어 있는 이전의 필터 계수

Figure 112010020575813-pat00011
를 이용하여 반향 신호를 추정하고,동시통화가 아닐 경우에는 적응 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00012
를 이용하여 반향을 추정을 하는 것을 특징으로 한다.And the adaptive filter is previously stored filter coefficients in case of simultaneous call detection.
Figure 112010020575813-pat00011
Estimation of the echo signal using, If not in simultaneous call, adaptive filter coefficient
Figure 112010020575813-pat00012
It is characterized by estimating the echo using.

그리고 상기 적응 필터는,수렴 검사기의 결과가 수렴일 경우에 주기적으로 이전의 필터 계수

Figure 112010020575813-pat00013
를 적응 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00014
로 갱신하고, 아닐 경우에
Figure 112010020575813-pat00015
을 갱신하는 것을 특징으로 한다.And the adaptive filter, if the result of the convergence checker periodically converges the previous filter coefficients
Figure 112010020575813-pat00013
Adaptive filter coefficients
Figure 112010020575813-pat00014
If not, update
Figure 112010020575813-pat00015
It characterized in that for updating.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 방법은 음성 검출기에서 원단 신호를 입력받아 음성 구간인지를 판단하는 단계;반향 신호와 근단 신호가 동시에 존재하는 동시 통화 구간인지를 판단하는 단계;동시 통화 구간이면 미리 저장되어 있는 이전의 필터 계수

Figure 112010020575813-pat00016
를 이용하여 반향 신호를 추정하는 단계;동시통화 구간이 아닐 경우에는 적응 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00017
를 이용하여 반향을 추정하고, ERLE를 측정하는 단계;상기 측정한 ERLE를 문턱값과 비교하여 문턱값 보다 낮은 경우에는 적응 필터 계수를 갱신하고, 높은 경우에는 갱신을 하지 않고 저장 주기
Figure 112010020575813-pat00018
마다 이전 필터계수
Figure 112010020575813-pat00019
를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for canceling acoustic echo using convergence of an adaptive filter. Determining the previous filter coefficients that are previously stored in the simultaneous call interval.
Figure 112010020575813-pat00016
Estimating a reverberation signal using the adaptive signal coefficients;
Figure 112010020575813-pat00017
Estimating reverberation and measuring an ERLE; comparing the measured ERLE with a threshold value to update the adaptive filter coefficient when the threshold value is lower than the threshold value, and if not, performing a storage period without updating.
Figure 112010020575813-pat00018
Previous filter coefficient
Figure 112010020575813-pat00019
Storing; characterized in that it comprises a.

그리고 상기 ERLE를 측정하는 단계는,And measuring the ERLE is,

Figure 112010020575813-pat00020
를 이용하여 ERLE(Echo Return Loss Enhancement)를 측정하고, 여기서,
Figure 112010020575813-pat00021
는 마이크의 입력신호,
Figure 112010020575813-pat00022
Figure 112010020575813-pat00023
에서 적응 필터로부터의 추정반향 신호를 감산한 오차신호,
Figure 112010020575813-pat00024
는 수렴 검사기의 문턱값,
Figure 112010020575813-pat00025
Figure 112010020575813-pat00026
는 망각인자들인 것을 특징으로 한다.
Figure 112010020575813-pat00020
Measure Echo Return Loss Enhancement (ERLE) using
Figure 112010020575813-pat00021
Is the input signal from the microphone,
Figure 112010020575813-pat00022
Is
Figure 112010020575813-pat00023
An error signal obtained by subtracting the estimated echo signal from the adaptive filter at,
Figure 112010020575813-pat00024
Is the threshold of the convergence checker,
Figure 112010020575813-pat00025
Wow
Figure 112010020575813-pat00026
Is characterized by oblivion factors.

이와 같은 본 발명에 따른 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The acoustic echo cancellation device and method using the convergence of the adaptive filter according to the present invention has the following effects.

첫째, 간단한 동시통화 검출 알고리즘을 사용하여 동시통화 구간에서 반향제거 성능을 향상 시킨다.First, the echo cancellation performance is improved by using a simple simultaneous call detection algorithm.

둘째, 동시통화구간에서 반향 제거기의 성능을 개선하고 동시통화가 아닌 구간에서 소모 전력을 줄일 수 있다.Second, it is possible to improve the performance of the echo canceller in the simultaneous call section and reduce the power consumption in the non-simultaneous call section.

셋째, 측정된 ERLE를 바탕으로 적응 필터의 갱신여부를 조절하여 전체 시스템의 불필요한 연산을 줄일 수 있다.Third, it is possible to reduce unnecessary computation of the entire system by adjusting whether the adaptive filter is updated based on the measured ERLE.

도 1은 일반적인 음향 반향 생성 및 제거 개념을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 음향 반향 제거 장치의 상세 구성도
도 3은 본 발명에 따른 음향반향 제거기의 음성신호 처리 과정을 나타낸 플로우차트
1 is a block diagram showing a general acoustic echo generation and removal concept
2 is a detailed block diagram of an acoustic echo cancellation device according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating an audio signal processing process of an acoustic echo canceller according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus and method for acoustic echo cancellation using convergence of an adaptive filter according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the acoustic echo cancellation device and method using the convergence of the adaptive filter according to the present invention will become apparent from the detailed description of each embodiment below.

도 2는 본 발명에 따른 음향 반향 제거 장치의 상세 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 음향반향 제거기의 음성신호 처리 과정을 나타낸 플로우차트이다.2 is a detailed configuration diagram of an acoustic echo canceller according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating an audio signal processing process of the acoustic echo canceller according to the present invention.

본 발명에 따른 음향 반향 제거기는 도 2에서와 같이 음성검출기(10), NLMS 적응 필터(20), 동시통화검출기(30), 수렴검사기(40)로 구성된다.The acoustic echo canceller according to the present invention is composed of a voice detector 10, an NLMS adaptive filter 20, a simultaneous call detector 30, and a convergence checker 40 as shown in FIG.

먼저, 원단신호를 입력으로 받아서 원단 신호의 파워를 측정하고 문턱값 보다 클 경우에 음성구간으로 판단하는 음성검출기(10)와, 원단 화자의 음성 신호와 근단 화자의 음성 신호가 동시에 들어오는 지의 여부를 판단하여 동시통화 구간인지 또는 단일 통화구간인지를 검출하는 동시통화 검출기(30)와, 동시통화 여부에 따라 서로 다른 필터 계수를 이용하고, 수렴 여부에 따라서 필터 갱신 여부 및 저장을 제어하는 NLMS 적응 필터(20)와, 적응 필터의 수렴을 검사하는 수렴검사기(40)를 포함한다.First, the voice detector 10 that receives the far-end signal as an input and measures the power of the far-end signal and judges whether the voice signal of the far-end talker and the near-end talker's voice are simultaneously received when the voice detector 10 determines that the voice section is greater than the threshold value. NLMS adaptive filter which judges whether the call is a call section or a single call section by using different filter coefficients according to whether or not the call is concurrent, and controls whether to update or store the filter according to convergence. 20, and a convergence checker 40 for checking the convergence of the adaptive filter.

NLMS 적응 필터(20)는 먼저 수학식 1을 이용하여 추정된 반향를 얻는다.The NLMS adaptive filter 20 first obtains the estimated echo using Equation (1).

Figure 112010020575813-pat00027
Figure 112010020575813-pat00027

여기서,

Figure 112010020575813-pat00028
Figure 112010020575813-pat00029
는 각각 적응 필터 계수와 원단 신호로 이루어진 N by 1 행렬이다.here,
Figure 112010020575813-pat00028
Wow
Figure 112010020575813-pat00029
Are N by 1 matrices of adaptive filter coefficients and far-end signals, respectively.

마이크 신호에서 추정된 반향신호를 제거한 잔여반향 신호는 수학식 2를 이용하여 계산한다.The residual echo signal from which the estimated echo signal is removed from the microphone signal is calculated using Equation 2.

Figure 112010020575813-pat00030
Figure 112010020575813-pat00030

그리고 계산된 잔여반향 신호는 수학식 3과 같이

Figure 112010020575813-pat00031
을 갱신하는데 사용된다.The calculated residual echo signal is expressed by Equation 3
Figure 112010020575813-pat00031
It is used to update.

Figure 112010020575813-pat00032
Figure 112010020575813-pat00032

여기서

Figure 112010020575813-pat00033
Figure 112010020575813-pat00034
는 유클리디안 노옴 (Euclidean norm)이고 수렴 상수 (적응 단계의 크기)이다.
Figure 112010020575813-pat00035
는 수렴 속도와 수렴 이후의 오차의 크기를 결정할 수 있는 중요한 값으로, 적응 필터의 안정성을 위해서
Figure 112010020575813-pat00036
사이의 값을 가진다.here
Figure 112010020575813-pat00033
Wow
Figure 112010020575813-pat00034
Is the Euclidean norm and the convergence constant (the magnitude of the adaptation step).
Figure 112010020575813-pat00035
Is an important value to determine the convergence speed and the amount of error after convergence.
Figure 112010020575813-pat00036
Has a value between

음성검출기(10)는 수학식 4를 적용하여 원단신호를 입력으로 받아서 원단 신호의 파워를 측정하고 문턱값 보다 클 경우에 음성구간으로 판단하는 기능을 한다.The voice detector 10 receives a far-end signal as an input by applying Equation 4, measures the power of the far-end signal, and determines the voice section when the voice signal is larger than the threshold.

Figure 112010020575813-pat00037
Figure 112010020575813-pat00037

여기서,

Figure 112010020575813-pat00038
,
Figure 112010020575813-pat00039
Figure 112010020575813-pat00040
는 각각 음성검출기의 문턱값, 독립적인 망각인자
Figure 112010020575813-pat00041
들이다.here,
Figure 112010020575813-pat00038
,
Figure 112010020575813-pat00039
Wow
Figure 112010020575813-pat00040
Are the thresholds of the voice detector and the independent forgetting factor, respectively.
Figure 112010020575813-pat00041
admit.

그리고 동시통화 검출기(30)는 수학식 5를 적용하여 마이크 신호에 반향 신호와 근단 신호가 동시에 존재하는 동시통화 구간을 검출한다.In addition, the simultaneous call detector 30 applies Equation 5 to detect a simultaneous call section in which the echo signal and the near-end signal are simultaneously present in the microphone signal.

Figure 112010020575813-pat00042
Figure 112010020575813-pat00042

여기서,

Figure 112010020575813-pat00043
Figure 112010020575813-pat00044
는 각각 상호 상관법의 문턱값이고 독립적인 망각인자
Figure 112010020575813-pat00045
들이다.here,
Figure 112010020575813-pat00043
Wow
Figure 112010020575813-pat00044
Are the thresholds of cross-correlation respectively and the independent forgetting factor
Figure 112010020575813-pat00045
admit.

수렴 검사기(40)는 NLMS 적응 필터(20)의 수렴 상태를 판단하는 역할을 한다.The convergence checker 40 serves to determine the convergence state of the NLMS adaptive filter 20.

본 발명은 간단한 동시통화 검출 알고리즘을 사용하면서, 동시통화 검출기(30)가 놓치게 되는 동시통화 시간을 고려하는 방법이다.The present invention is a method of considering the simultaneous call time missed by the simultaneous call detector 30 while using a simple simultaneous call detection algorithm.

수렴한 필터 계수를 저장하고, 동시통화가 시작되면 이전의 필터 계수

Figure 112010020575813-pat00046
를 이용하여 반향신호를 추정한다. 필터 계수가 수렴했는가를 판단하는 것은 수렴 검사기(40)가 수행하며 수학식 6과 같이 ERLE(echo return loss enhancement)를 측정하여 판단할 수 있다.Save the converged filter coefficients, and when the concurrent call starts, the previous filter coefficients
Figure 112010020575813-pat00046
Estimate the echo signal using. The convergence checker 40 determines whether the filter coefficients converged, and can be determined by measuring echo return loss enhancement (ERLE) as shown in Equation (6).

Figure 112010020575813-pat00047
Figure 112010020575813-pat00047

여기서,

Figure 112010020575813-pat00048
Figure 112010020575813-pat00049
는 각각 마이크 신호와 잔여반향 신호로 이루어진 N by 1 행렬이다.here,
Figure 112010020575813-pat00048
Wow
Figure 112010020575813-pat00049
Are N by 1 matrices each consisting of a microphone signal and a residual echo signal.

일반적으로 정의된 ERLE는 수학식 6과 같이 연산이 많고 안정적인 값을 얻기 어려우므로 수학식 7과 같이 망각인자를 적용하여 ERLE를 측정하고 수렴 여부를 판단한다.In general, since the defined ERLE has many calculations and difficult to obtain stable values as shown in Equation 6, the ERLE is measured and the convergence is determined by applying the forgetting factor as shown in Equation 7.

Figure 112010020575813-pat00050
Figure 112010020575813-pat00050

여기서,

Figure 112010020575813-pat00051
Figure 112010020575813-pat00052
는 각각 수렴 검사기(40)의 문턱값이고 망각인자들이다.here,
Figure 112010020575813-pat00051
Wow
Figure 112010020575813-pat00052
Are thresholds and forgetfulness factors of the convergence checker 40, respectively.

연속적인 필터 계수 저장은 저장 공간 측면에서 부담이 되는 것이므로 저장 주기 M마다 주기적으로 저장하는 것이 필요하다. 적응 필터는 매 샘플마다 필터를 갱신하는 과정을 포함하고 있다. 그러나 적응 필터가 수렴하였을 경우에는 계속적인 갱신은 무의미하게 된다. 수학식 7에서

Figure 112010020575813-pat00053
경우에 수학식 3의 적응 연산을 더 이상 수행할 필요가 없어지는 것이다.Since continuous filter coefficient storage is a burden in terms of storage space, it is necessary to store it periodically every storage period M. The adaptive filter includes updating the filter every sample. However, when the adaptive filter converges, the continuous update is meaningless. In equation (7)
Figure 112010020575813-pat00053
In this case, it is no longer necessary to perform the adaptive operation of Equation 3.

따라서, 측정된 ERLE를 바탕으로 적응 필터의 갱신여부를 조절하여 전체 시스템의 불필요한 연산과 소모 전력을 줄일 수 있다.Therefore, by updating the adaptive filter based on the measured ERLE, unnecessary computation and power consumption of the entire system can be reduced.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향반향 제거기의 동작 과정을 나타낸 것으로, 먼저, 음성 검출기(10)에서 원단 신호를 입력받아 원단 신호의 파워

Figure 112010020575813-pat00054
를 측정하여(S301), 음성 구간인지를 판단한다.(S302)3 is a flowchart illustrating an operation of an acoustic echo canceller according to an exemplary embodiment of the present invention. First, a far-end signal is received from the voice detector 10 to receive power of a far-end signal.
Figure 112010020575813-pat00054
By measuring (S301), it is determined whether the voice section (S302).

Figure 112010020575813-pat00055
를 측정하여(S303), 반향 신호와 근단 신호가 동시에 존재하는 동시 통화 구간인지를 판단한다.(S304)
Figure 112010020575813-pat00055
In operation S303, it is determined whether the echo signal and the near-end signal exist simultaneously in the same call period.

동시 통화 구간이면 미리 저장되어 있는 이전의 필터 계수

Figure 112010020575813-pat00056
를 이용하여 반향 신호를 추정한다.(S305)Previously stored filter coefficients in the concurrent call segment
Figure 112010020575813-pat00056
Estimate the echo signal using (S305).

그리고 동시통화 구간이 아닐 경우에는 적응 필터 계수

Figure 112010020575813-pat00057
를 이용하여 반향을 추정하고(S306), ERLE를 측정한다.(S307)And adaptive filter coefficients when not in the concurrent call interval.
Figure 112010020575813-pat00057
To estimate the echo using (S306) and to measure the ERLE (S307).

이어, 측정한 ERLE를 문턱값과 비교하여(S308) 문턱값 보다 낮은 경우에는 적응 필터를 갱신하고(S310), 높은 경우에는 갱신을 하지 않고 저장 주기

Figure 112010020575813-pat00058
마다(S309)
Figure 112010020575813-pat00059
를 저장한다.(S311)Subsequently, the measured ERLE is compared with the threshold value (S308) and the adaptive filter is updated when the threshold value is lower than the threshold value (S310).
Figure 112010020575813-pat00058
Every time (S309)
Figure 112010020575813-pat00059
Save it. (S311)

이와 같은 본 발명에 따른 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치 및 방법은 간단한 동시통화 검출 알고리즘을 사용하고, 동시통화 검출기가 놓치게 되는 동시통화 시간을 고려하여 왜곡 이전의 필터 계수를 이용하여 동시통화 구간에서 반향제거 성능을 향상 시킬 수 있도록 한 것이다.The apparatus and method for acoustic echo cancellation using the convergence of the adaptive filter according to the present invention uses a simple simultaneous call detection algorithm and uses the filter coefficient before distortion in consideration of the simultaneous call time missed by the simultaneous call detector. This is to improve the echo cancellation performance in the section.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention as described above.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the described embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope are included in the present invention. It should be interpreted.

10. 음성 검출기 20. NLMS 적응필터
30. 동시통화 검출기 40. 수렴 검사기
10. Voice Detector 20. NLMS Adaptive Filter
30. Simultaneous call detector 40. Convergence checker

Claims (6)

동시통화 구간에서 음향 반향을 제거하기 위한 장치에 있어서,
원단 화자의 음성 신호와 근단 화자의 음성 신호가 동시에 들어오는 지의 여부를 판단하여 동시통화 구간인지 또는 단일 통화구간인지를 검출하는 동시통화 검출기;
동시통화 여부에 따라 서로 다른 필터 계수를 이용하고, 수렴 여부에 따라서 필터 갱신 여부 및 저장을 제어하는 적응 필터;
상기 적응 필터의 수렴을 검사하는 수렴검사기;를 포함하고,
상기 적응 필터는 수렴 검사기의 결과가 수렴일 경우에 주기적으로 이전의 필터 계수
Figure 112011037160249-pat00086
를 적응 필터 계수
Figure 112011037160249-pat00087
로 갱신하고, 아닐 경우에
Figure 112011037160249-pat00088
을 갱신하는 것을 특징으로 하는 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치.
In the device for removing the acoustic echo in the simultaneous call interval,
A simultaneous call detector which determines whether the voice signal of the far-end caller and the voice signal of the near-end caller are simultaneously input and detects whether it is a call section or a single call section;
An adaptive filter that uses different filter coefficients according to whether or not a simultaneous call is used, and controls whether or not the filter is updated and stored according to convergence;
And a convergence checker for checking the convergence of the adaptive filter.
The adaptive filter periodically filters previous filter coefficients when the convergence checker results in convergence.
Figure 112011037160249-pat00086
Adaptive filter coefficients
Figure 112011037160249-pat00087
If not, update
Figure 112011037160249-pat00088
Apparatus for acoustic echo cancellation using convergence of the adaptive filter, characterized in that for updating the.
제 1 항에 있어서, 상기 수렴검사기는,
Figure 112010020575813-pat00060

를 이용하여 ERLE(Echo Return Loss Enhancement)를 측정하고 상기 적응 필터의 수렴 여부를 판단하고,
여기서,
Figure 112010020575813-pat00061
는 마이크의 입력신호,
Figure 112010020575813-pat00062
Figure 112010020575813-pat00063
에서 적응 필터로부터의 추정반향 신호를 감산한 오차신호,
Figure 112010020575813-pat00064
는 수렴 검사기의 문턱값,
Figure 112010020575813-pat00065
Figure 112010020575813-pat00066
는 망각인자들인 것을 특징으로 하는 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치.
The method of claim 1, wherein the convergence checker,
Figure 112010020575813-pat00060

Measure Echo Return Loss Enhancement (ERLE) and determine whether the adaptive filter converges,
here,
Figure 112010020575813-pat00061
Is the input signal from the microphone,
Figure 112010020575813-pat00062
Is
Figure 112010020575813-pat00063
An error signal obtained by subtracting the estimated echo signal from the adaptive filter at,
Figure 112010020575813-pat00064
Is the threshold of the convergence checker,
Figure 112010020575813-pat00065
Wow
Figure 112010020575813-pat00066
Acoustic echo cancellation apparatus using the convergence of the adaptive filter, characterized in that the forgetting factors.
제 1 항에 있어서, 상기 적응 필터는,
동시통화 검출일 경우에 미리 저장되어 있는 이전의 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00067
를 이용하여 반향 신호를 추정하고,
동시통화가 아닐 경우에는 적응 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00068
를 이용하여 반향을 추정을 하는 것을 특징으로 하는 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 장치.
The method of claim 1, wherein the adaptive filter,
Previous filter coefficients previously stored in case of simultaneous call detection
Figure 112010020575813-pat00067
To estimate the echo signal,
Adaptive filter coefficients for non-simultaneous calls
Figure 112010020575813-pat00068
Echo cancellation apparatus using the convergence of the adaptive filter, characterized in that for estimating the echo using.
삭제delete 음성 검출기에서 원단 신호를 입력받아 음성 구간인지를 판단하는 단계;
반향 신호와 근단 신호가 동시에 존재하는 동시 통화 구간인지를 판단하는 단계;
동시 통화 구간이면 미리 저장되어 있는 이전의 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00072
를 이용하여 반향 신호를 추정하는 단계;
동시통화 구간이 아닐 경우에는 적응 필터 계수
Figure 112010020575813-pat00073
를 이용하여 반향을 추정하고, ERLE를 측정하는 단계;
상기 측정한 ERLE를 문턱값과 비교하여 문턱값 보다 낮은 경우에는 적응 필터 계수를 갱신하고, 높은 경우에는 갱신을 하지 않고 저장 주기
Figure 112010020575813-pat00074
마다 이전 필터계수
Figure 112010020575813-pat00075
를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 방법.
Receiving a far-end signal from the voice detector and determining whether the voice signal is a voice section;
Determining whether the echo signal and the near-end signal exist at the same time;
Previously stored filter coefficients in the concurrent call segment
Figure 112010020575813-pat00072
Estimating an echo signal using;
Adaptive filter coefficients for non-interval calls
Figure 112010020575813-pat00073
Estimating the echo using and measuring the ERLE;
The measured ERLE is compared with the threshold value and the adaptive filter coefficient is updated when the threshold value is lower than the threshold value.
Figure 112010020575813-pat00074
Previous filter coefficient
Figure 112010020575813-pat00075
Storing the echo reflection method using the convergence of the adaptive filter comprising a.
제 5 항에 있어서, 상기 ERLE를 측정하는 단계는,
Figure 112010020575813-pat00076

를 이용하여 ERLE(Echo Return Loss Enhancement)를 측정하고,
여기서,
Figure 112010020575813-pat00077
는 마이크의 입력신호,
Figure 112010020575813-pat00078
Figure 112010020575813-pat00079
에서 적응 필터로부터의 추정반향 신호를 감산한 오차신호,
Figure 112010020575813-pat00080
는 수렴 검사기의 문턱값,
Figure 112010020575813-pat00081
Figure 112010020575813-pat00082
는 망각인자들인 것을 특징으로 하는 적응 필터의 수렴을 이용한 음향 반향 제거 방법.

The method of claim 5, wherein measuring the ERLE is,
Figure 112010020575813-pat00076

Measure Echo Return Loss Enhancement using
here,
Figure 112010020575813-pat00077
Is the input signal from the microphone,
Figure 112010020575813-pat00078
Is
Figure 112010020575813-pat00079
An error signal obtained by subtracting the estimated echo signal from the adaptive filter at,
Figure 112010020575813-pat00080
Is the threshold of the convergence checker,
Figure 112010020575813-pat00081
Wow
Figure 112010020575813-pat00082
Acoustic echo cancellation method using the convergence of the adaptive filter, characterized in that the forgetting factors.

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