KR102180656B1 - 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호의 식별 - Google Patents

오디오 신호에서 스퓨리어스 신호의 식별 Download PDF

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Abstract

오디오 신호에서 스퓨리어스 신호를 식별하는 방법 및 시스템은, 주파수 스펙트럼을 가지는 적어도 하나의 오디오 신호를 수신하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 적어도 하나의 디지털 신호로부터 유도된 것인, 상기 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 스펙트럼 분석하는 단계; 상기 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율이 미리 결정된 값을 초과하고 및 상기 오디오 레벨의 임계값이 초과되는 경우 스퓨리어스 신호의 존재를 결정하는 단계; 및 스퓨리어스 신호의 존재가 결정된 경우 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 트리거 신호를 제공하는 단계를 포함하여 제공된다.

Description

오디오 신호에서 스퓨리어스 신호의 식별{IDENTIFYING SPURIOUS SIGNALS IN AUDIO SIGNALS}
본 발명은, 신호를 처리하는, 특히 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호(spurious signal)를 식별하는 시스템 및 방법(일반적으로 "시스템"이라 지칭됨)에 관한 것이다.
오디오 신호는 잡음에 기여할 수 있는 특징과, 원하는 신호에 기여할 수 있는 특징을 포함하는 복합 신호일 수 있다. 잡음을 감쇠시키면서 원하는 신호를 강화하기 위하여, 잡음인 복합 신호의 특징은 원하는 신호에 기여할 수 있는 복합 신호의 특징과 구별될 수 있다. 잡음으로 식별된 특징은 복합 신호로부터 제거되거나 감소될 수 있다.
잡음인 특징은 예를 들어 오디오 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에서 상대적으로 일정한 배경 잡음 및 스퓨리어스 신호일 수 있다. 이들 스퓨리어스 신호는 고주파수 반송파를 복조하고 복조된 신호를 디코딩할 수 있는 오디오 수신 시스템에 의해 내부에서 생성될 수 있다. 이들 스퓨리어스 내부 신호는 일반적으로 버디(birdies)라고 지칭된다.
디지털 오디오 신호 전송에서 버디를 검출하고 무시하는 일반적인 접근법은 주파수 선택적인 방식으로 복조된 및 디코딩된 오디오 신호를 감쇠하고 디지털 신호의 데이터 에러 통계값의 함수로서 주파수 선택적인 방식으로 오디오 신호에 대체 신호를 중첩하여 오디오 신호의 주관적인 청각 인식을 개선시키는 것을 포함한다.
그러나, 스퓨리어스 신호를 식별하고 오디오 신호에서 잡음을 감소시키는 방법에 대한 추가적인 개선이 요구된다.
오디오 신호에서 스퓨리어스 신호를 식별하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 주파수 스펙트럼을 가지는 적어도 하나의 오디오 신호를 수신하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 적어도 하나의 디지털 신호로부터 유도된 것인, 상기 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 스펙트럼 분석하는 단계; 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율이 미리 결정된 값을 초과하는 경우 및 상기 오디오 레벨의 임계값이 초과되는 경우 스퓨리어스 신호의 존재를 결정하는 단계; 및 스퓨리어스 신호의 존재가 결정된 경우 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 상기 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 트리거 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
디지털 신호로부터 유도된 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호를 식별하는 시스템이 제공된다. 본 시스템은, 주파수 스펙트럼을 가지는 적어도 하나의 오디오 신호를 수신하도록 구성된 수신기 블록으로서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 적어도 하나의 디지털 신호로부터 유도된 것인, 상기 수신기 블록; 상기 재생된 오디오 신호를 스펙트럼 분석하도록 구성된 분석 블록; 상기 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율이 미리 결정된 값을 초과하는 경우 및 상기 오디오 레벨의 임계값이 초과되는 경우 스퓨리어스 신호의 존재를 결정하고, 스퓨리어스 신호의 존재가 결정된 경우 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 상기 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 트리거 신호를 제공하도록 구성된 검출기 블록을 포함한다.
다른 시스템, 방법, 특징 및 장점은 이하 도면과 상세한 설명을 판독하는 것에 의해 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 모든 이러한 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 장점은 이 상세한 설명 내에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있고, 이하 청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
본 시스템은 이하 도면 및 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 도면에 있는 컴포넌트는 반드시 축척에 맞는 것은 아니며, 본 발명의 원리를 예시하는데 강조점을 둔 것이다. 더욱이, 도면에서, 동일한 참조 부호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 복조된 및 디코딩된 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호를 식별하는 블록을 포함하는 디지털 오디오 방송 수신기를 도시한 블록도;
도 2는 도 1의 수신기에 사용되는 예시적인 잡음 검출기에서 신호 흐름을 도시한 블록도;
도 3은 도 2의 잡음 검출기에 사용되는 예시적인 레벨 검출기에서 신호 흐름을 도시한 블록도.
도 1은 복조된 및 디코딩된 디지털 오디오 신호에서 잡음을 감소시킬 수 있는 디지털 오디오 방송 수신기 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 코딩된 디지털 오디오 신호로 변조된 주파수 반송파를 수신하는 안테나(11)를 포함한다. 안테나(11)는 프런트 엔드 수신기 블록(12)에 연결되고, 이 프런트 엔드 수신기 블록은 수신된 변조된 고주파수 신호로부터 복조에 의하여 중간 신호를 유도하도록 구성되고, 이 중간 신호는 특정 예시적인 시스템(10)에서 디지털 오디오 방송(DAB) 표준에 따라 변조되고 코딩된다. 프런트 엔드 수신기 블록(12)은 재생된 오디오 신호를 디코딩하고 라인(14 및 15)에 스테레오 오디오 신호의 좌측(L) 및 우측(R) 신호를 제공하도록 구성된 DAB 디코더 블록(13)에 연결된다.
시스템(10)은 라인(14, 15)에 있는 스테레오 신호의 복조된 신호 중 하나 또는 둘 모두를 수신하기 위해 라인(14 및 15)에 연결된 잡음(버디) 검출 블록(20)을 더 포함한다. 잡음 검출 블록(20)은, 고주파수 신호의 수신 품질을 나타내는, 라인(21)에 있는 프런트-엔드 수신기 블록(12)으로부터의 신호를 더 수신한다. 잡음 검출 블록(20)은 오디오 신호 디코더 블록(13)의 라인(14) 및 좌측 스테레오 오디오 신호(L)를 위한 스피커(18)에 연결된 감쇠 블록(16)을 라인(22)을 통해 제어한다. 잡음 감소 블록(20)은 오디오 블록(13)의 라인(15) 및 우측 스테레오 오디오 신호(R)를 위한 스피커(19)에 연결된 감쇠 블록(17)을 라인(22)을 통해 제어한다. 감쇠 블록(16 및 17)은, 예를 들어, 제어가능한 차단 주파수로 달성될 수 있는 주파수-종속적인 감쇠를 제공할 수 있다. 예를 들어, 저역통과 필터의 차단 주파수는 18㎑(범위 16 내지 18㎑에서는 더 적게 감쇠) 및 16㎑(범위 16 내지 18㎑에서는 더 많이 감쇠) 사이에서 스위칭될 수 있다.
잡음 검출 블록(20)은 도 2에 보다 상세히 도시된다. 라인(14 및 15)은 라인(14)에 있는 좌측 오디오 신호(L)와 라인(15)에 있는 우측 오디오 신호(R)를 가산하여 고역 통과 필터(25) 및 대역-통과 필터(24)에 대한 입력 신호를 생성하는 가산기(23)에 연결된다. 상이한 평균 시상수(averaging time constant)(t27 및 t28)를 각각 구비하는 2개의 레벨 검출기(27 및 28)의 입력은 고역 통과 필터(25)의 출력에 연결되고; 고역 통과 필터의 출력은 입력을 비교기(29)에 제공하며, 비교기는 레벨 검출기(27 및 28) 중 더 높은 출력 레벨을 나타내는 입력을 비교기(30)에 제공한다. 비교기(30)는 평균 시상수(t26)를 가지는 레벨 검출기(26)로부터 입력을 더 수신하고 이 평균 시상수의 값은 시상수(t27)의 값과 (대략) 동일할 수 있다(t26
Figure 112014052958952-pat00001
t27). 제어가능한 게이트(31)는 비교기(30)의 다운스트림에 연결되고, 수신 품질을 나타내고 게이트(31)를 제어하는 신호(21)를 프런트-엔드 블록(12)으로부터 수신한다. 게이트(31)는, 트리거 신호(22)라고도 지칭되는 비교기(30)의 출력 신호를, 수신 품질이 특정 레벨 아래에 있는 경우, 통과시키고, 그렇지 않은 경우 트리거 신호(22)를 차단시킨다. 레벨 검출기(27)의 평균 시상수는 작아서, 예를 들어, < 10㎳일 수 있고, 이에 출력 신호의 평균 시상수는 커서, 예를 들어, > 100㎳인 레벨 검출기(28)의 출력 신호와 검출기(27)의 출력 신호를 비교하는 것에 의해 짧은 임펄스가 검출된다.
도 3은 레벨 검출기(26, 27 및 28)의 예시적인 신호 흐름 구조를 도시한다. 각 입력 신호는 정류되거나 그 절대 값이 절대 값 계산 블록(32)에서 결정된다. 절대 값은 예를 들어, RC 요소에 의하여 적절한 방식으로 평균된다. RC 요소는 직렬 부분에 저항기(33)를 포함하고, RC 요소의 분기 부분에 저항기(34) 및 커패시터(35)를 포함할 수 있다. 평균 시상수는 저항기(33 및 34) 및 커패시터(35)를 적절히 크기 조절(dimensioning)하는 것에 의해 조절될 수 있고, 이에 의해 저항기(33)는 제로 옴(zero Ohm)을 포함할 수 있고 저항기(34)는 무한대 옴(infinite Ohm)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3과 관련하여 전술된 시스템은 안테나(11)에 의해 수신된 변조된 및 코딩된 디지털 신호로부터 유도된 복조된 및 디코딩된 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호를 식별하는 방법을 사용할 수 있다. DAB 디코더 블록(13)에 의해 제공된 재생된 오디오 신호는 잡음 (버디) 검출기 블록(20)에 의해 스펙트럼 분석된다. 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율이 미리 결정된 값을 초과한 경우 및 오디오 신호의 임계값이 초과된 경우, 스퓨리어스 신호의 존재가 비교기(30)에서 결정된다. 수신 품질은 신호가 스퓨리어스인지를 결정할 때 고려될 수 있다. 수신 품질이 임계값을 초과하는 경우, 즉, 수신 품질이 우수한 경우에는, 비교기(30)가 스퓨리어스 신호의 존재를 결정하는 경우에도 오디오 신호를 감쇠시키는 신호가 트리거되지 않는다. 이 방법은 스퓨리어스인 것으로 결정된 신호가 수신 품질이 높은 경우 스퓨리어스 신호일 가능성은 낮으므로 오디오 신호의 인식된 품질을 개선시키는 것을 도와줄 수 있다. 미리 결정된 영역은 오디오 주파수 스펙트럼의 고주파수 영역, 예를 들어, 16 내지 18㎑일 수 있고, 고역-통과 필터(25)에 의해 선택된다. 이 특정 주파수 범위에서 증가율은 비교기(29)와 함께 레벨 검출기(27 및 28)에 의해 검출된다. 오디오 신호의 임계값 검출은 대역-통과 필터(24) 및 레벨 검출기(26)와 관련하여 비교기(30)에 의해 수행된다.
스퓨리어스 신호의 존재가 결정되는 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 부분은 스퓨리어스 신호의 시간 기간 동안 오디오 신호를 뮤트(muting)시키는 것에 의해 감쇠(주파수 독립적인 감쇠)되거나 또는 저역 통과 필터(16 및 17)의 주파수를 감소시키는 것에 의해 감쇠(주파수-종속적인 감쇠)될 수 있다. 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술된 시스템은 아날로그, 디지털 또는 혼합된 아날로그-디지털 회로에서 실현될 수 있다. 디지털 회로는 적절한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 여러 실시예가 설명되었으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 많은 다른 실시예 및 구현예들이 가능할 것이라는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 균등범위에 의한 것을 제외하고는 제한되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 디지털 신호로부터 유도된 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호(spurious signal)를 식별하는 방법으로서,
    주파수 스펙트럼을 가지는 적어도 하나의 오디오 신호를 수신하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 적어도 하나의 디지털 신호로부터 유도된 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 오디오 신호를 스펙트럼 분석하는 단계;
    상기 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율이 미리 결정된 값을 초과하는 경우 및 상기 오디오 레벨의 임계값이 초과된 경우 스퓨리어스 신호의 존재를 결정하는 단계; 및
    스퓨리어스 신호의 존재가 결정된 경우 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 상기 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 트리거 신호를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 디지털 신호는 수신된 변조된 고주파수 신호로부터 유도되고;
    상기 방법은 상기 고주파수 신호의 수신 품질을 결정하는 단계 및 수신 품질이 임계값을 초과하는 경우, 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 미리 결정된 주파수 부분를 감쇠시키는 트리거 신호를 차단하고, 또는 상기 수신 품질이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 트리거 신호를 전달하는 단계를 더 포함하는, 스퓨리어스 신호의 식별 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 단계는 주파수 종속적인 또는 주파수 독립적인 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 스펙트럼 분석하는 단계는 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 고역-통과 필터링하는 단계를 포함하는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고역-통과 필터링된 오디오 신호는 서로 상이한 제1 및 제2 시상수(time constant)로 레벨 검출되고, 상기 레벨 검출된 신호는 서로 비교되어 상기 미리 결정된 주파수 영역에서 상기 오디오 레벨의 증가율을 나타내는 신호를 제공하는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 제3 평균 시상수로 레벨 검출되고, 미리 결정된 주파수 영역에서 상기 오디오 레벨의 증가율을 나타내는 신호는 상기 제3 평균 시상수로 레벨 검출된 오디오 신호와 비교되는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3 평균 시상수로 레벨 검출된 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 레벨 검출 전에 대역통과 필터링되는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스테레오 오디오 신호의 제1 신호 및 제2 신호를 수신하는 단계 및 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 가산하여 분석될 오디오 신호를 형성하는 단계를 더 포함하는, 스퓨리어스 신호의 식별 방법..
  8. 디지털 신호로부터 유도된 오디오 신호에서 스퓨리어스 신호를 식별하는 시스템으로서,
    주파수 스펙트럼을 가지는 적어도 하나의 오디오 신호를 수신하도록 구성된 수신기 블록으로서, 상기 적어도 하나의 오디오 신호는 적어도 하나의 디지털 신호로부터 유도된 것인, 상기 수신기 블록;
    상기 적어도 하나의 오디오 신호를 스펙트럼 분석하도록 구성된 분석 블록; 및
    상기 주파수 스펙트럼의 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율이 미리 결정된 값을 초과하는 경우 및 상기 오디오 레벨의 임계값이 초과되는 경우 스퓨리어스 신호의 존재를 결정하고, 스퓨리어스 신호의 존재가 결정되는 경우 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 트리거 신호를 제공하도록 구성된 검출기 블록을 포함하며,
    상기 검출기 블록은, 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 수신 품질을 결정하고, 수신 품질이 임계값을 초과하는 경우, 상기 오디오 신호의 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 신호를 트리거하지 않고, 또는 상기 수신 품질이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 신호를 트리거하도록 더 구성된 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 미리 결정된 주파수 부분을 감쇠시키는 것은 주파수-종속적인 또는 주파수-독립적인 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 분석 블록은 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 필터링하는 고역-통과 필터를 포함하는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 검출기 블록은 서로 상이한 제1 및 제2 시상수로 적어도 하나의 고역-통과 필터링된 오디오 신호의 레벨을 검출하도록 구성된 제1 레벨 검출기 및 제2 레벨 검출기; 및 레벨 검출된-신호를 서로 비교하여 상기 미리 결정된 주파수 영역에서 오디오 레벨의 증가율을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 비교기를 포함하는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 검출기 블록은, 제3 평균 시상수로 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 레벨 검출하도록 구성된 제3 레벨 검출기 및 상기 제3 레벨 검출기에 의해 레벨 검출된 상기 적어도 하나의 오디오 신호와 상기 미리 결정된 주파수 영역에서 상기 적어도 하나의 오디오 신호의 레벨의 증가율을 나타내는 신호를 비교하도록 구성된 다른 비교기를 더 포함하는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 분석 블록은 레벨 검출 전에 상기 제3 평균 시상수로 레벨 검출된 상기 적어도 하나의 오디오 신호를 대역통과 필터링하도록 구성된 대역통과 필터를 포함하는 것인, 스퓨리어스 신호의 식별 시스템.
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