KR101445999B1

KR101445999B1 - 광대역 음성 신호용 계산 절감 에코 소거기

Info

Publication number: KR101445999B1
Application number: KR1020137026968A
Authority: KR
Inventors: 모울레이 파딜리; 프랑소와 피니에르
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2014-09-29
Also published as: CN103460613A; US20140023188A1; EP2512040B1; EP2512040A1; JP5695268B2; JP2014513471A; CN103460613B; KR20130143119A; WO2012139780A1; US9143621B2

Abstract

근거리 단말(near end terminal)로부터 원거리 단말(far end terminal)로 송신된 신호(TXi)를, 원거리 단말로 송신된 신호(TXi)의 상위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(TH)와, 원거리 단말로 송신된 신호(TXi)의 하위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(TL)로 분할하는 수단(SP1)과, 원거리 단말로부터 수신된 신호(RXi)를, 원거리 단말로부터 수신된 신호(RXi)의 상위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(RH)와, 원거리 단말로부터 수신된 신호(RXi)의 하위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(RL)로 분할하는 수단(SP2)과, 하위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(TL)를 필터링하는 제 1 적응형 필터(AL)와, 상위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(TH)를 필터링하는 제 2 적응형 필터(AH)와, 적응형 필터(AL, AH)를 제어하는 차감 수단(SL, SH)과, 2개의 처리 교정된 신호(CRL', CRH')를 혼합하여, 그 산출 신호(resultig signal)를 업샘플링(upsampling)하는 수단(MX)과, 제 1 적응형 필터(AL)의 적용 및 제 2 적응형 필터(HL)의 적용을 제어하여 이들 두 적용이 동시에 일어나지 않게 하는 제어 수단(CTR, STL, STH)을 구비하는 광대역 에코 소거기(EC2).

Description

광대역 음성 신호용 계산 절감 에코 소거기{A COMPUTATION SAVING ECHO CANCELLER FOR A WIDE BAND AUDIO SIGNAL}

본 발명은 전반적으로 전기 통신망, 예컨대 소프트폰(softphone) 또는 게이트웨이(gateway)에서 이용될 수 있는 에코 소거기(echo canceller)에 관한 것이다. 특히, 광대역 음성 신호에 대한 에코 소거에 관한 것이다. 본 발명은 또한 16,000㎐(예 : 22,050㎐, 32,000㎐, 44,100㎐ …)보다 높은 샘플링 레이트(samplng rate)로 오디오 신호에 적용될 수 있다.

인터넷 프로토콜을 거친 음성 신호는 에코 소거가 필요하다. 광대역 음성 신호를 이용하는 것은 광대역 에코 소거를 이용한다는 것을 의미한다. 품질면에서, 협대역 에코 소거와 동일한 효과를 얻기 위해서, 광대역 에코 소거는 대량의 계산량, 즉 다수의 MIPS(milions of instructions per second)의 4배를 필요로 한다. 그것은, 협대역 에코 소거가 n MIPS를 요구하는 경우, 동일한 기술을 이용하는 광대역 에코 소거는 4×n MIPS를 요구할 것이라는 점을 의미한다. 일반적으로, 대역폭이 두배가 되면 에코 소거의 계산량은 4배가 된다.

소프트폰 또는 게이트 웨이에 있어서, 에코 소거는 에코 소거 소프트웨어를 실행하는 신호 처리기에 의해 구성된 에코 소거기에 의해 제공된다. 광대역 전화에 이용되는 음성 코덱은 협대역 전화용 음성 코덱보다 많은 계산량을 요구하기 때문에, 소프트폰의 전체 계산량은 매우 많다. 또한, 소프트폰은 대개 개인 컴퓨터에서 다른 애플리케이션과 함께 실행된다. 그와 같이, 높은 레벨의 음성 품질을 제공하면서 에코 소거기의 계산량을 감소하는 것이 중요하며, 특히 핸드 프리 모드에서 중요하다.

본 발명은 에코 소거의 계산량의 문제를 다루며, 음성 신호의 품질을 떨어뜨리지 않으면서 이 양을 감소시키는 에코 소거기를 제안한다.

광대역 에코 소거의 계산량을 감소시키는 방법이 몇가지 알려져 있다. 이들 방법은 부대역(sub-band) 분해 또는 주파수 영역 계산에 기초한다. 그러나 이들 방법은 다음 문제가 야기된다.

- 부대역 수의 증가에 따른 통신에서의 추가 지연. 이 지연은 2개를 초과하는 부대역에 대해 중요하다.

- (2개를 초과하는 부대역에 대한) 음성 품질의 저하. 이 저하는 부대역의 불완전한 분리로 인한 것이다(필터가 없는 것이 이상적이기 때문임).

이들 문제점을 방지하는 방법도 알려져있다. 이들 방법은 부대역 분해 및 부대역 필터 적용에 기반을 둔다. 그들은 2개의 부대역 필터를 이용하여 전체 대역 필터를 합성하는 것이다. 이들 방법은 소위 무지연 분해이다. WO2007/021722호 문서는 그러한 방법을 개시한다. 그들은 다음과 같은 이유로 충분하지 않다.

- 그들은 전체 대역 필터를 합성하는 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transforms) 및 역 고속 푸리에 변환(iFFT : inverse Fast Fourier Transforms)의 이용을 의미한다. FFT 및 iFFT의 계산은 수의 부동 소수점 코딩으로 해야만 하기 때문에 그들은 추가 계산이 요구된다.

- 그들은 전체 대역 필터의 합성, 특히 수의 고정 소수점 코딩으로 계산하는 데 따른 품질의 문제가 야기된다.

부대역 분해에 기반을 둔 주지의 방법 중, 2개의 부대역으로 분해하는 것은 대략 2배(사실상 2배 미만)만큼 계산을 감소시킬 수 있게 한다. WO2005/062595호 문서는 그러한 방법을 개시한다. 광대역 음성 신호에 대해, 이 분해는 품질의 주관적 열화가 야기되지 않는다. 그러나, 계산량이 보다 현저히 감소되는 것이 바람직할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 2개의 부대역 에코 소거기의 예(EC1)의 기능도이다. 이 예는 다음을 구비한다.

- 근거리 단말로부터 신호(TXi)를 수신하는 입력

- 원거리 단말로 신호(TXo)를 송신하는 출력, 이 신호는 근거리 단말로부터 수신된 신호(TXi)와 동일해 짐

- 원거리 단말에 의해 캡쳐된 목소리 신호와 근거리 단말로부터 유래한 에코 및 원거리 단말을 통한 귀환으로 구성된 신호(RXi)를 수신하는 입력

- 근거리 단말로 신호(RXo)를 송신하는 출력. 에코가 소거되거나 적어도 이 신호(Rxo)에서 감쇠됨

- 신호(TXi)를 각기 상위 부대역 및 하위 부대역에 해당하는 2개의 부샘플링된 신호(TH, TL)로 분리하는 분할 장치(SP1)

- 각기 상위 부대역 및 하위 부대역에 해당하는 2개의 신호(TH, TL)를필터링하는 2개의 적응형 필터(AL, AH). 이들 필터는 각기 필터링된 신호(FTL, FTH)를 공급함

- 신호(RXi)를 각기 상위 부대역 및 하위 부대역에 해당하는 2개의 부샘플링된 신호(RH, RL)로 분리하는 분할 장치(SP2)

- 신호(RH)로부터 신호(FTH)를 차감하는 제 1 감산기(SH), 그 산출 신호는 상위 부대역에 대한 교정된 신호(CRH)임

- 신호(RL)로부터 신호(FTL)을 차감하는 제 2 감산기(SL), 그 산출 신호는 하위 부대역에 대한 교정된 신호(CRL)임

- 2개의 교정된 신호(CRH, CRL)를 업샘플링, 결합 및 평활화하여 신호(RXo)를 구성하는 믹서 장치(MX)

2개의 적응형 필터(AL, AH)는, 이들 교정된 신호가 최소화되도록, 즉 부대역 각각에서 에코가 최소화되도록 2개의 교정된 신호(CRL, CRH)에 의해 각기 제어된다. 예를 들어, 상위 부대역은 4,000㎐∼7,000㎐ 범위로 되고, 하위 부대역은 50㎐∼4,000㎐ 범위로 된다.

분할 장치(SP1)는 2개의 서브 샘플링 장치(LSS1, HSS1)와 각기 연관된 로우 패스 필터(LP1)와 하이 패스 필터(HP1)를 구비한다. 로우 패스 필터(LP1) 및 하이 패스 필터(HP1)에 의해 각기 공급되는 2개의 필터링된 신호 각각의 2개의 연속적인 샘플 중 하나는 각기 신호(TL, TH)를 구성하기 위해 드롭(drop)된다.

분할 장치(SP2)는 각기 신호(RL, RH)를 생성하는 2개의 부샘플링 장치(LSS2, HSS2)와 각기 연관된 로우 패스 필터(LP2) 및 하이 패스 필터(HP2)를 구비한다. 각기 로우 패스 필터(LP2) 및 하이 패스 필터(HP2)에 의해 공급되는 2개의 필터링된 신호 각각의 2개의 연속적인 샘플 중 하나는 각기 신호(RL, RH)를 구성하기 위해 드롭된다.

믹서 장치(MX)는,

- 각 샘플을 복사하여 교정된 신호(CRH, CRL)를 각기 업샘플링하는 2개의 업샘플러(HUS, LUS)와,

- 업샘플러(HUS)에 의해 복구된 신호를 필터링하는 하이 패스 필터(HP3)와,

- 업샘플러(LUS)에 의해 복구된 신호를 필터링하는 로우 패스 필터(LP3)와,

- 필터(HP3, LP3)에 의해 각기 공급되는 2개의 필터링된 신호를 더하여 근거리 단말로 공급될 출력 신호(RXo)를 생성하는 가산 장치(AO)를 구비한다.

다운 샘플링 인수는 2이므로, (본 예에서) 각 부대역에서 에코를 소거하기 위한 계산량은 4배 감소된다. 그러나, 신호를 2개의 부대역으로 분해하고 나서 완전한 신호로 합성하는 추가 비용이 든다. 그래서 이 해법의 비용은 "2×(전체 대역 비용)/4+분해 비용+합성 비용"이다.

이 주지의 해법의 비용은, 분해 비용 및 합성 비용이 에코 필터링 및 적용의 비용에 비해 매우 낮기 때문에, 전체 대역 해법의 비용의 절반보다 약간 더 든다. 동일한 주지의 방법이 n 대역 분해에 이용될 수 있다.

광대역 음성 신호에 대하여 이 분해는 품질의 주관적인 열화를 야기하지 않는다. 그러나, 계산량을 보다 명확히 감소시킬 필요가 있을 것이다.

따라서, 광대역 음성 통신용 에코 소거의 계산량을 더욱 감소시키는 기술적 해법을 제공할 필요가 있다. 이점은 이동국 장치 및 게이트웨이 상에서 이용되는 다채널 에코 소거기에도 특히 중요하다. 이것은 본 발명에 따른 에코 소거기에 의해 해결될 수 있다.

본 발명의 대상은,

근거리 단말(near end terminal)로부터 원거리 단말(far end terminal)로 송신된 신호를, 원거리 단말로 송신된 신호의 상위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호와, 원거리 단말로 송신된 신호의 하위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호로 분할하는 수단과,

원거리 단말로부터 수신된 신호를, 원거리 단말로부터 수신된 신호의 상위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호와, 원거리 단말로부터 수신된 신호의 하위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호로 분할하는 수단과,

원거리 단말로 송신된 신호의 하위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호를 필터링하여 제 1 필터링된 신호를 복구하는 제 1 적응형 필터와,

원거리 단말로 송신된 신호의 상위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호를 필터링하여 제 2 필터링된 신호를 복구하는 제 2 적응형 필터와,

원거리 단말로부터 수신된 신호의 하위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호로부터 제 1 필터링된 신호를 차감하여 제 1 교정된 신호를 공급하는 제 1 수단과,

원거리 단말로부터 수신된 신호의 상위 주파수 부대역에 해당하는 부샘플링된 신호로부터 제 2 필터링된 신호를 차감하여 제 2 교정된 신호를 공급하고, 적응형 필터를 제어하여 제 1 및 제 2 적응형 필터에 의해 제공된 필터링된 신호를 각기 최소화하는 제 2 수단과,

제 1 및 제 2 교정된 신호(CRH, CRL)를 각기 처리하여, 각기 하위 및 하위 주파수 부대역에 해당하는 2개의 처리 교정된 신호를 각기 제공하는 수단과,

근거리 단말로 제공될 출력 신호(RXo)를 구성하기 위하여, 2개의 처리 교정된 신호를 혼합하여, 그 산출 신호(resultig signal)를 업샘플링(upsampling)하는 수단(MX)과,

제 1 적응형 필터의 적용 및 제 2 적응형 필터의 적용을 제어하여 이들 두 적용이 동시에 일어나지 않게 하는 제어 수단을 포함하는 에코 소거기이다.

본 발명에 따른 에코 소거기는 목소리 신호의 본성을 활용한다. 이것은 이 목소리 신호를 2개의 주파수 부대역으로 분해하고, 2개의 필터가 동시에 적용되는 것을 피하는 방식으로 2개의 부대역에 해당하는 필터의 적용을 제어한다. 2개의 필터 각각의 적용에 대한 계산량은 필터링 및 에코 소거의 다른 기능을 위한 계산에 비해 매우 많기 때문에, 전체 계산량은 극단적으로 감소된다.

본 발명의 다른 특징 및 효과는 첨부된 도면과 함께할 때 본 발명의 실시예의 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예의 특징 및 효과를 상세하게 설명하기 위해서, 후술하는 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어질 것이다. 다음 도면에서 그 도면 및 설명 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성 요소에는 가능한 한 동일하거나 유사한 참조 번호를 부여한다.
도 1은 상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 2 부대역 에코 소거기의 예의 기능도이다.
도 2는 광대역 전화 채널에서 발견될 수 있는 전형적인 음성 신호의 스펙트럼을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 에코 소거기의 실시예의 블록도이다.

도 2는 광대역 전화 채널에서 발견될 수 있는 전형적인 음성 신호의 스펙트럼을 도시한다. 그것은 0∼8,000㎐의 범위이다. 전통적인 전화는 협대역 300∼3,400㎐을 전송한다. 광대역 전화는 50∼7,000㎐ 대역을 전송한다. 에코 소거 처리를 분할하기 위해, 50∼4,000㎐를 커버하는 하위 부대역(LS)과 4,000∼7,000㎐를 커버하는 상위 부대역(HS)을 고려했다. 이 전화 신호의 에너지의 최상부는 하위 부대역(LS)(50∼3,400㎐)에 위치한다. 하위 부대역(LS)은 음성 정보의 주요부를 반송한다. 특히, 50∼300㎐ 대역은 현실감을 제공한다. 상위 부대역(HS)(4,000∼8,000㎐)의 신호의 에너지는 낮고, 신호의 이부분은 잡음과 유사하지만, 복구 음성의 선명함과 이해도를 개선하는 데 기여한다.

4,000㎐ 이상에서 음성 신호는 잡음과 유사하고, 50∼3,400㎐ 대역의 에너지에 관하여 이 주파수 부근의 에너지는 낮기 때문에, 2개의 부대역 50∼4,000㎐ 및 4,000∼7,500㎐로의 분해 및 복구 신호의 합성은 음성 신호의 품질에 약간 영향을 미친다. 하위 주파수의 처리에 보다 집중하고 나서 상위 주파수의 처리에 집중하는 것이 본 발명의 기본 발상이므로, 계산량이 저감된다. 에코 소거의 하위 대역 적응형 필터의 적용은 중요하다. 에코 소거의 상위 대역 적응형 필터의 적용은 덜 중요하다.

본 발명에 따르면, 수렴 기간 중에 하위 부대역의 필터만 적용된다. 이 수렴 기간 중에, 적응형 필터가 아니라 단순한 에코 억제기가 상위 부대역에 적용된다. 일단 하위 부대역의 필터가 용인할 수 있는 품질에 도달하면, 이 필터는 동결되고, 상위 부대역용 필터의 적용이 인에이블된다. 에코 억제기는 회로 상의 일 방향으로 들어가는 신호가 있는지를 검출하고 나서 다른 방향에서 다량의 손실을 손실을 삽입하여 작업한다. 대개 회로의 원거리 단말에서 에코 억제기는 회로의 근거리 단말로부터 오는 음성을 검출할 때 이 손실을 부가한다. 이 부가된 손실은 근거리 단말에 위치한 스피커에서 그 또는 그녀 자신의 목소리가 들리지 않게 한다.

적용 메카니즘은 용인할 수 있는 품질로 필터를 빠르게 수렴시키도록 설계된다. 일단 최적 필터값이 도달되면, 에코의 변경이 있을 때까지 적용이 필요없다.

도 3은 본 발명에 따른 에코 소거기의 실시예(EC2)의 블록도이다. 이 실시예는,

- 근거리 단말로부터 원거리 단말로 송신될 신호(TXi)를 수신하는 입력

- 원거리 단말 스피커로 신호(TXo)를 송신하는 출력, 이 신호는 근거리 단말로부터 수신된 신호(TXi)와 동일해짐

- 원거리 단말로부터 신호(RXi)를 수신하는 입력, 이 신호는 원거리 단말에 의해 캡쳐된 목소리 신호와 근거리 단말로부터 유래한 에코 및 원거리 단말을 통한 귀환으로 구성됨

- 근거리 단말로 신호(RXo)를 공급하는 출력. 여기에서 에코는 감쇠됨

- 신호(TXi)를 각기 상위 부대역(본 예에서 50∼4,000㎐) 및 하위 부대역(4,000∼7,500㎐)에 해당하는 2개의 신호(TH, TL)로 분리하는 분할 장치(SP1)

- 2개의 신호(TH, TL)를 각기 필터링하여, 각기 하위 부대역 및 상위 부대역에 해당하는 필터링된 신호(FTL, FTH)를 공급하는 2개의 적응형 필터(AL, AH)

- 신호(RXi)를 각기 상위 부대역 및 하위 부대역에 해당하는 2개의 신호(RH, RL)로 분리하는 분할 장치(SP2)

- 신호(CRH)를 처리하고, 신호(TH) 및 교정된 신호(CRH)를 수신하고, 상위 부대역에 대한 처리 교정된 신호(CRH')를 공급하는 제 1 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPH-ES)

- 신호(CRL)를 처리하고, 하위 부대역에 대한 처리 교정된 신호(CRL')를공급하는 제 2 비선형 프로세서(NLPL)

- 2개의 처리 교정된 신호(CRH', CRL')를 업 샘플링하고, 결합하고, 평활화하여 신호(RXo)를 구성하는 전형적인 믹서 장치

- 필터(AH)로 그리고 비선형 프로세서(NLPH-ES)로 명령어를 공급하는 제어 모듈(CH)

- 필터(AL)로 그리고 비선형 프로세서(NLPL)로 명령어를 공급하는 제어 모듈(CL)

- 상위 부대역에 대한 필터(AH)의 현재 상태를 수신하는 레지스터(STH)

- 하위 부대역에 대한 필터(AL)의 현재 상태를 수신하는 레지스터(STL)

- 레지스터(STH)로부터의 신호 및 레지스터(STL)로부터의 신호를 수신하고 제어 모듈(CL, CH)로 신호 SCMD를 공급하는 제어 모듈(CTR)

- 하위 부대역에 대해, 분할기(SP2)에 의해 공급된 신호(RL) 및 분할기(SP1)에 의해 공급된 신호를 수신하고, 수신된 신호(RXi)가 상호 통화, 단독 통화, 또는 무통화을 나타내는지를 가리키는 신호를 레지스터(STL)로 공급하는 전형적인 통화 검출기(DTD)

를 구비한다.

분할기 장치(SP1), 분할기 장치(SP2), 및 믹서 장치(MX)는 주지된 그리고 도 1을 참조하여 설명한 것과 유사하다.

레지스터(STL)는 제어 유닛(CTR)으로 다음 정보를 포함하는 신호를 제공한다.

- 상호 통화, 또는 단독 통화, 또는 무통화

- 하위 부대역에 대한 현재 필터 품질(㏈로 측정된 필터의 강화 : 원거리 단말 통화자의 단독 통화 중에 CRL과 RL 사이의 차이)

- 에코의 현재 추정된 지연(신호 TXo와 RXi 사이)

- 현재 추정된 ERL(원거리 단말 통화자가 단독으로 말할 때 TL과 RL 사이의 차이). 통화 중에 에코가 변경될 때 이 추정은 변경될 수 있다. 필요한 경우, 상위 부대역 처리에서 수렴까지 속도를 올리는 데 이용될 것이다. 또한 에코 억제기로서 이용될 때 에너지 비교를 위한 임계치를 설정하는 데 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPH-ES)에 의해 이용될 것이다.

레지스터(STH)는 제어 유닛(CTR)으로 다음 정보를 제공한다.

- 상위 부대역에 대한 현재 필터 품질(㏈로 측정된 필터의 강화 : 원거리 단말 통화자가 단독으로 말할 때 CRH와 RH 사이의 차이)

- 높은 대역에서 현재 추정된 ERL(에코 반사 손실 : 원거리 단말 통화자가 단독으로 말할 때 TH와 RH 사이의 차이)

레지스터(STH, STL)에 의해 제공되는 정보는 제어 모듈(CTR)에 의해 이용되어, 각기 하위 부대역 및 상위 부대역을 위한 필터(AL, AH)의 적용을 제어하는 제어 모듈(CL, HL)에 공급되는 신호(SCMD)를 생성한다.

신호(SCMD)는 다음 정보를 포함한다.

- 적용을 인에이블 또는 디스에이블하는 명령어(제어 모듈(CTR)은 필터(AL, AH)의 상태를 이용하여 적용을 인에이블 또는 디스에이블하는 결정을 함)

- 적용의 이득

- 현재 추정된 ERL

- 에코의 추정된 지연 및 추정된 깊이(하위 부대역 에코 처리에 의해 이미 수립된 에코의 특성에 대한 상위 부대역 에코 처리를 집중하는 데 이용됨). 그래서, 다시 에코의 특성을 추정하는 데 이용되는 추가 MIPS가 없기 때문에, 계산도 저감된다.

- 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPH-ES)의 모드(전통 모드(classical mode) 또는 에코 억제기 모드)를 선택하는 2진 명령어

- 필터 품질의 상태(㏈로 측정된 필터의 강화(enhancement))

제어 모듈(CL)은 비선형 프로세서(NLPL)를 우회할지 여부에 대한 신호를 생성하고, 필터(AL)를 제어하는 신호, 즉,

- 필터(AL)에서 적용을 인에이블하거나 디스에이블하는 것

- 필터(AL)에서 적용의 이득(이 이득은 필터의 품질 및 수렴 속도에 대한 임계 충격(critical impact)을 가짐)을 설정하는 것

을 제어하는 신호를 생성하는 신호 SCMD의 정보를 이용한다.

제어 모듈(CH)은 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPL_ES)의 모드를 선택하는 신호를 생성하고, 필터(AH)를 제어하는 신호, 즉,

- 필터(AH)에서 적용을 인에이블하거나 디스에이블하는 것

- 필터(AH)에서 적용의 이득(이 이득은 필터의 품질 및 수렴 속도에 대한 임계 충격(critical impact)을 가짐)을 설정하는 것

을 제어하는 신호를 생성하는 신호 SCMD의 정보를 이용한다.

제어 모듈(CTR)의 기본 구현에 따라, 다음 2개의 단계가 있다.

1) 수렴 단계 중에, 하위 부대역용 적응형 필터(AL)의 적용을 교정된 신호(CRL)에 의해 제어하여 교정된 신호(CRL)를 최소화하고. 즉 하위 부대역에서 에코를 최소화하고, 상위 부대역용 적응형 필터(AH)의 적용은 금지한다. 이 필터(AH)는 봉쇄된다. 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPH-ES)는 제어 모듈(CH)에 의해 제공된 2진 제어 신호에 의해 제어되어 순수 에코 억제기처럼 행동한다(상위 부대역에 해당하는 신호(TH, CRH)를 수신한다. 신호(TH)의 에너지와 가변 임계치(ESTH)가 포함된 신호(CRH)의 에너지를 비교한다. 에코를 억제하기 위해, 신호(TH)의 에너지가 신호(CRH) 더하기 임계치(ESTH)의 에너지를 초과하는 경우 신호(CRH)를 억제한다. 이 단계에서 FTH=0이고 CRH=RH이다).

2) 수렴 단계 이후, 2개의 적응형 필터(AL, AH) 및 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPH-ES)는 교정된 신호(CRL, CRH)에 의해 각기 제어되어 교정된 신호가 최소화, 즉 두 하위 대역 모두에서 에코가 최소화된다. 비선형 프로세서/에코 억제기(NLPH-ES)는 제어 모듈(CH)에 의해 제공된 2진 제어 신호에 의해 제어되어 적응형 필터에 연관된 전통 비선형 프로세서처럼 행동한다.

제어 모듈(CTR)의 보다 정교한 구현에 따라, 상이한 적용 모드를 갖는 5개의 연속 단계가 있다. 그러나, 제어 수단 모듈(CTR)은 하위 부대역 적응형 필터(AL)의 적용 및 상위 부대역 적응형 필터(HL)의 적용을 제어하여 이들 두 적용이 절대 동시에 이루어지지 않는다.

가) 초기화 단계

- 하위 부대역 필터링이 활성화된다. 필터(AL)의 적용이 영구적으로 인에이블(enable)된다. 필터(AL)는 통화 검출기(DTD)에 의해 제공된 정보(양자 통화, 또는 단독 통화, 또는 무통화)에 따라서만 적용된다.

- 상위 부대역 필터링이 영구적으로 디스에이블(disable)된다. 필터(AH)의 적용이 디스에이블 된다. 비선형 프로세서/에코 억제기(NLP_ES)가 에코 억제기 모드에 있다. 임계치(ESTH)는 예를 들어 6㏈(억제기 모드의 초기화에서 제공된 값)로 설정된다.

그 다음 제어 모듈(CTR) 유닛은 "하위 부대역 에코 소거 수렴" 단계로 절환된다.

나) 하위 부대역 에코 소거 수렴

하위 부대역 필터링이 활성화된다. 필터(AL)의 적용이 영구적으로 인에이블된다. 필터(AL)는 통화 검출기(DTD)에 의해 제공된 정보(양자 통화, 또는 단독 통화, 또는 무통화)에 따라서 적용된다.

- 상위 부대역 필터링이 영구적으로 디스에이블된다. 비선형 프로세서/에코 억제기(NLP_ES)가 에코 억제기 모드에 있다. 임계치(ESTH)는 다음 방정식에 따라 추정 ERL에 따라서 갱신된다.

ESTH=추정 ERL-마진(예를 들어, 마진=1㏈)

이 단계는 하위 부대역 필터링의 품질이 제 1 임계치(QTH1)(예를 들어, 15㏈)에 도달 할 때, 즉

- 신호(TL)의 에너지가 신호(CRL) 더하기 품질 임계치(QTH1)의 에너지를 초과하게 될 때

- 그리고 에코가 위치해 있을 때(예 : 지연이 5㎳이고, 깊이가 16㎳라고 필터(AL)가 판정되었을 때)

까지 계속된다.

그 다음 제어 모듈(CTR)은 "대체 적용" 단계로 절환된다.

다) 대체 적용 단계

이 단계에서, 필터(AL, AH)의 적용은 둘다 인에이블이지만, 동시에 인에이블 되는 것은 아니다. 하위 부대역 에코 소거의 적용은 3/4이 인에이블되고, 상위 부대역 에코 소거는 1/4이 인에이블되는 것이 바람직하다.

상위 부대역 필터링은 에코가 위치하는 시간대(time window)에 활성화된다(예 : 하위 부대역 필터(AL)에 의해 발견된 지연이 5㎳이고, 깊이가 16㎳이면, 40∼167의 필터 계수가 활성화됨). 비선형 프로세서/에코 억제기(NLP_ES)는 에코 억제 모드에 있다. 그 임계치는 'ESTH=추정 ERL-마진'이다.

하위 부대역 필터링의 품질이 제 2 임계치(QTH2)에 도달 할 때, 즉, TL의 에너지 〉 CRL+QTH2의 에너지(예를 들어, QTH2=20㏈)일 때, 제어 모듈(CTR) 유닛은 "고대역 에코 수렴" 단계로 절환한다.

라) 고 부대역 에코 수렴 단계

하위 부대역 필터링은 에코가 위치해 있는 범위(window)에서 활성화된다. 그러나, 그 적용은 영구적으로 디스에이블된다.

상위 부대역 필터링은 에코가 위치해 있는 범위에서 활성화된다(예 : 하위 부대역 필터(AL)에 의해 발견된 지연이 5㎳이고, 깊이가 16㎳이면, 40∼167의 필터 계수가 활성화됨). 그 적용은 영구적으로 인에이블된다.

비선형 프로세서/에코 억제기(NLP_ES)는 여전히 에코 억제 모드에 있다. ESTH=추정 ERL-마진

상위 부대역 필터링의 품질이 제 2 임계치(QTH2)에 도달 할 때, 즉, TH의 에너지 〉 CRH+QTH2의 에너지(예를 들어, QTH2=20㏈)일 때, 제어 모듈(CTR) 유닛은 "품질 최적화" 단계로 절환한다.

마) 품질 최적화 단계

하위 부대역 필터링 및 상위 부대역 필터링은 둘다 에코가 위치해 있는 범위에서 활성화된다. 하위 부대역 필터링 적용은 1/2 신호 샘플에 대해 인에이블된다. 하위 부대역 필터링의 품질이 제 3 임계치(QTH3)(예를 들어 24㏈)에 도달할 때, 하위 부대역 필터링 적용이 동결된다.

상위 부대역 필터링 적용이 다른 샘플에 대해 인에이블된다. 상위 부대역 필터링의 품질이 제 3 임계치(QTH3)(예를 들어 24㏈)에 도달하고 나면, 상위 부대역 필터링 적용이 동결된다.

필터(AL, HL) 중 하나에 대해 적용이 동결되는 동안 에코의 특성이 변경되면, 제어 유닛(CTR) 유닛은 "하위 부대역 에코 수렴" 단계로 돌아간다.

Claims

광대역 에코 소거기(a wide band echo canceller; EC2)로서,
근거리 단말(near end terminal)로부터 원거리 단말(far end terminal)로 송신된 신호(TXi)를, 상기 원거리 단말로 송신된 상기 신호(TXi)의 상위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(TH) 및 상기 원거리 단말로 송신된 상기 신호(TXi)의 하위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(TL)로 분할하는 수단(SP1)과,
원거리 단말로부터 수신된 신호(RXi)를, 상기 원거리 단말로부터 수신된 상기 신호(RXi)의 상위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(RH) 및 상기 원거리 단말로부터 수신된 상기 신호(RXi)의 하위 주파수 부대역에 대응하는 부샘플링된 신호(RL)로 분할하는 수단(SP2)과,
상기 원거리 단말로 송신된 상기 신호(TXi)의 상기 하위 주파수 부대역에 대응하는 상기 부샘플링된 신호(TL)를 필터링하여 제 1 필터링 신호(FTL)를 복구하는 제 1 적응형 필터(AL)와,
상기 원거리 단말로 송신된 상기 신호(TXi)의 상기 상위 주파수 부대역에 대응하는 상기 부샘플링된 신호(TH)를 필터링하여 제 2 필터링 신호(FTH)를 복구하는 제 2 적응형 필터(AH)와,
상기 원거리 단말로부터 수신된 상기 신호(RXi)의 하위 주파수 부대역에 대응하는 상기 부샘플링된 신호(RL)로부터 상기 제 1 필터링 신호(FTL)를 차감하여 제 1 교정 신호(CRL)를 제공하는 제 1 수단(SL)과,
상기 원거리 단말로부터 수신된 상기 신호(RXi)의 상위 주파수 부대역에 대응하는 상기 부샘플링된 신호(RH)로부터 상기 제 2 필터링 신호(FTH)를 차감하여 제 2 교정 신호(CRH)를 공급하고, 또한 상기 적응형 필터(AL, AH)를 제어하여 상기 제 1 적응형 필터 및 상기 제 2 적응형 필터(AL, AH)에 의해 제공된 상기 필터링 신호들을 각기 최소화하는 제 2 수단(SH)과,
상기 제 1 교정 신호(CRL) 및 상기 제 2 교정 신호(CRH)를 각기 처리하여, 각기 상기 하위 주파수 부대역 및 상기 상위 주파수 부대역에 대응하는 2개의 처리 완료된 교정 신호(CRL', CRH')를 각기 제공하는 수단(NLPL, NLPH-ES)과,
근거리 단말로 제공될 출력 신호(RXo)를 구성하기 위하여, 상기 2개의 처리 완료된 교정 신호(CRL', CRH')를 혼합하고, 그에 따라 발생되는 신호를 업샘플링(upsampling)하는 수단(MX)과,
상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용 및 상기 제 2 적응형 필터(HL)의 적용을 제어하여 상기 두 적용이 동시에 일어나지 않게 하는 제어 수단(CTR, STL, STH)을 포함하는
광대역 에코 소거기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 수단(CTR, STL, STH)은,
상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 수렴되었을 때를 검출하는 수단(STL)과,
상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 수렴되지 않은 한, 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용을 금지하는 수단(CTR)과,
상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 수렴되자마자 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용을 인에이블하는 수단(CTR)을 포함하는
광대역 에코 소거기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 수단(CTR, STL, STH)은,
a) 초기화 단계를 제어하는 수단(CTR) - 상기 초기화 단계에서는 상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 영구적으로 인에이블되고, 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용이 영구적으로 디스에이블됨 - 과,
b) 하위 부대역 에코 소거 수렴 단계를 제어하는 수단(CTR) - 상기 하위 부대역 에코 소거 수렴 단계에서는 상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 영구적으로 인에이블되고, 하위 부대역 필터링의 품질이 사전결정된 임계치에 도달할 때까지 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용이 영구적으로 디스에이블됨 - 과,
c) 대체 적용 단계를 제어하는 수단(CTR) - 상기 대체 적용 단계에서는 상기 하위 부대역 필터링의 품질이 사전결정된 임계치에 도달할 때까지 상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용 및 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용이 둘 다 인에이블되지만, 동시에 인에이블되지 않음 - 과,
d) 상위 부대역 에코 수렴 단계를 제어하는 수단(CTR) - 상기 상위 부대역 에코 수렴 단계에서는 상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 영구적으로 디스에이블되고, 상위 부대역 필터링의 품질이 사전결정된 임계치에 도달할 때까지 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용이 영구적으로 인에이블됨 - 과,
e) 품질 최적화 단계를 제어하는 수단(CTR) - 상기 품질 최적화 단계에서는 상기 하위 부대역 필터링의 품질이 사전결정된 품질에 도달할 때까지, 상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용이 2개의 신호 샘플들 중 하나의 신호 샘플에 대해 인에이블된 후 상기 하위 부대역 필터링 적용이 동결되고, 상기 상위 부대역 필터링의 품질이 사전결정된 임계치에 도달할 때까지, 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용이 2개의 신호 샘플들 중 다른 하나의 신호 샘플에 대해 인에이블된 후, 상기 상위 부대역 필터링의 적용이 동결됨 - 을 포함하는
광대역 에코 소거기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 수단(CTR, STL, STH)은, 4개의 신호 샘플들 중 3개의 신호 샘플들에 대해 상기 제 1 적응형 필터(AL)의 적용을 인에이블하고, 4개의 신호 샘플들 중 하나의 신호 샘플에 대해 상기 제 2 적응형 필터(AH)의 적용을 인에이블하는 수단을 포함하는
광대역 에코 소거기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 적응형 필터(AH)가 디스에이블되는 한, 에코 억제기(NLP-ES)에 의해 상기 제 2 적응형 필터(AH)를 교체하는 수단(CTR)을 더 포함하는
광대역 에코 소거기.