KR19980048926A - 음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(codec)의 구조 - Google Patents

음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(codec)의 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 DVS 시스템에 있어서 음성 코덱(CODEC) 및 반향제거기의 기능을 실현하기 위한 회로구조에 관한 것으로서, 종래에는 음향 반향신호가 발생하여 잡음의 원인이 되는 문제점이 있었는데, 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 본 발명은 확장복원된 수신 데이터와 압축전의 송신데이터에 의거한 오류신호를 이용하여 적응적 계수조정으로 반향복제 신호를 생성하여 상기 압축전의 송신 데이터에서 반향신호를 제거하는 반향신호 제거기를 포함하여 구성하고 또 본 회로구조를 사용하여 집적회로(ASIC)로 개발한다면 칩의 면적도 감소하는 등 많은 잇점이 있을 것이다.

Description

음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(CODEC)의 구조
일반적으로 코덱(CODEC)은 아날로그 음서인호를 디지털 데이터로 변환하여 압축 데이터로 송신하고, 수신된 압축 데이터를 복원한 후 아날로그 음성신호로 변환시켜 스피커에 출력하도록 되어있다.
종래 코덱(CODEC)은 아날로그-디지털 변환/디지털-아날로그 변환(ADC/DAC) 기능만을 수행하였다.
도 1은 종래의 음성 코덱(CODEC)의 구조도이다.
먼저 송신부의 반에일리어싱 필터(Anti-Aliasing Filter, AAF)(1)는 마이크를 통하여 입력되는 음성신호의 주파수 성분이 3.4㎑이하가 되도록 고역 주파수 성분을 제거하는 저역통과 필터이다.
상기 아날로그 신호를 입력으로 받아들이는 아날로그 시그마-델타(Σ-Δ)변조기(2)는 2차 적분기를 사용하여 상기 아날로그 신호를 시그마-델타 변조한 다음 2.048 Mbps 속도로 1비트 펄스밀도변조(Pulse density modulation, PDM) 신호를 출력한다.
상기 출력신호를 받은 데시메타(Decimator)(3)는 콤(comb) 필터와 FIR 필터로 구성되며 256 : 1 데시메이션(decimation) 비를 갖는다.
상기 콤 필터는 64차 미분기와 적분기가 3단씩 직렬로 연결되어 있으며 상기 펄스밀도변조(PDM) 신호를 받아 2.048㎑의 주파수로 출력을 내보낸다. 상기 콤 필터 후단에 있는 FIR 필터는 127 탭으로 이루어지며 상기 콤 필터의 출력을 64 : 1로 다운-샘플링(down-sampling)하여 32㎑의 주파수로 동작한다.
상기 FIR 필터의 출력은 4 : 1로 샘플링하여 입력신호로 사용하는 고역통과 필터(4)는 신호에 포함된 직류성분을 제거하여 8㎑로 출력한다.
다음 상기 출력신호를 받는 뮤-법칙 압축기(5)는 13 비트(bits) 선형 데이터를 상기 뮤-법칙 곡선을 사용하여 8 비트 데이터로 압축(companding) 변환하여 64 Kbps의 속도로 전송한다.
수신부는 상기 송신부의 진행 과정과 반대로 동작한다.
외부 통신에 의해 압축 데이터를 받은 뮤-법칙 확장기(7)는 압축된 8 비트 데이터를 13 비트로 확장(expanding)시킨다.
상기 확장 데이터를 수신한 인터폴레이터(Interpolator)(8)는 상기 데시메타(3)와 같이 127 탭(taps) FIR 필터와 콤(comb) 필터로 구성되며 콤 필터는 64차 미분기와 적분기가 연결되어 있다.
상기 인터폴레이터(8)의 출력은 상기 콤 필터에서 발생하는 직류 성분을 제거하기 위해 고역통과 필터(9)를 통한 다음 디지털 시그마-델타(Σ-Δ)변조기(10)에서 2차 적분기를 사용하여 1비트 펄스밀도변조(PDM) 신호로 변환된다.
상기 펄스밀도변조 신호를 받은 펄스 성형기(11)는 상기 펄스밀도변조(PDM) 신호를 이용하여 아날로그 파형을 생성해내며 평활화(Smoothing) 필터(12)에서 음성 주파수 대역으로 제한하게 된다.
이와같은 종래 코덱(CODEC)은 아날로그-디지털 변환/디지털-아날로그 변환기능을 수행한다.
그런데, 마이크와 스피커가 한 시스템으로 묶여있는 경우, 상기 스피커에서 출력되는 음성신호가 벽면등에서 반향되어 마이크로 입력되고, 이 음향 반향신호는 통화시의 잡음의 원인이 되는 문제점이 있었다.
상기 음향 반향을 제거하는 방법으로서 반향경로에 적응 반향제거기를 사용하는 방법이 있다.
상기 방법은 적응 필터로 구현된 반향제거기의 계수가 반향 경로를 계속 추적하여 수렴해 나간다.
상기 반향제거기는 수신 데이터 오류 신호를 이용하여 계수를 조정하고 반향 복제신호를 생성하여 송신 데이터에 포함된 반향신호를 생성하여 송신 데이터에 포함된 반향신호를 제거한다.
상기에 따라 본 발명은 스피커-마이크 시스템에서 사용되는 코덱(CODEC) 및 반향제거기를 하나의 소자로 통합하여 2가지 기능을 달성할 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 음성 코덱(CODEC)의 구조도,
도 2는 본 발명에 적용되는 반향제거기를 내장한 코덱(CODEC)의 구조도,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 ; 반 에일리어싱 필터(AAF)
2 ; 아날로그 시그마-델타(Σ-Δ) 변조기
3 ; 데시메타4 ; 고역통과 필터
5 ; 뮤-법칙(μ-law) 압축기6 : 반향 제거기
7 ; 뮤-법칙(μ-law) 확장기8 ; 인터폴레이터(Interpolator)
9 ; 고역통과 필터
10 ; 디지날 시그마-델타(Σ-Δ) 변조기
11 ; 펄스 성형기12 ; 평활화 필터
본 발명은 음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(CODEC)에 관한 것으로서, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 적용되는 반향제거기를 내장한 코덱(CODEC)의 구조도이다.
상기 구조는 상기 도 1에 반향제거기(6)를 추감함으로써 평활화(Smoothing)필터에 부착된 스피커에서 나온 음성 신호가 벽면 등에서 반사되어 마이크를 통하여 반향되는 신호를 제거하도록 한다.
상기 반향제거기(6)는 FIR 펄터 구조로서 뮤-법칙 압축되기 전의 송신 데이터/확대된 후의 수신 데이터를 사용하는 위치에 삽입된다.
상기 수신부의 뮤-법칙 확장기(7)에서 확장된 수신 데이터와 송신부의 뮤-법칙 압축기(5)에 입력되는 송신 데이터를 입력받아, 상기 두 신호의 차에 의한 반향 복제신호를 생성하여 상기 송신부의 뮤-법칙 압축기(5)에 입력되는 송신데이터에서 감산해 줌으로써, 송신데이터에서 반향신호를 제거할 수 있게 된다.
이때, 상기 반향제거기(6)는 수신데이터와 송신데이터 간의 오류신호를 이용하여 동일한 신호를 반향신호로 제거하기 위해, 적응적으로 계수를 조정하고 반향제거 신호를 생성하여 반향신호가 포함된 송신 데이터로부터 반향신호를 제거하게 된다.
상기 필터의 계수조정은 수신신호가 존재할 때에만 수행하고 수신신호가 검출되지 않으며 중지하여 계수가 발산하는 것을 방지하도록 한다.
본 발명은 종래 아날로그-디지털/디지털-아날로그 변환(ADC/DAC) 기능만을 수행하는 코덱(CODEC)과는 달리 음향 반향제거기능도 함께 수행하는 회로구조로서 스피커-마이크(Speaker-phone) 시스템 등에 사용되어 아날로그-디지털 변환/디지털-아날로그 변환(ADC/DAC)은 물론 음향 반향신호까지도 제거하도록 한다.
상기 스피커-마이크용 코덱(CODEC)을 구현함에 있어서 본 회로구조를 통해 집적회로(ASIC)를 개발하면, 코덱(CODEC)과 반향 제거기가 분리된 소자를 이용하는 것보다 시스템의 단순화 및 원가절감 등 많은 잇점이 있다.
본 발명은 DVS 시스템에 있어서 음성 코덱(CODEC) 및 반향제거기의 기능을 실현하기 위한 회로에 관한 것으로서, 특히 코덱(CODEC)의 기능에 음향 반향신호의 제거기능도 함께 구현하는 것을 목적으로 한다.

Claims (3)

  1. 마이크의 아날로그 음성신호를 디지털로 변환한 후 압축하여 송신하고, 수신된 디지털 음성데이터를 확장복원하고 아날로그 신호로 변환시켜 스피커에 출력하도록 이루어진 코덱(CODEC)에 있어서,
    상기 확장복원된 수신 데이터와 상기 압축전의 송신데이터에 의거한 오류신호를 이용하여 적응적 계수조정으로 반향복제 신호를 생성하여 상기 압축전의 송신 데이터에서 반향신호를 제거하는 반향제거기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(CODEC)의 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반향제거기는
    FIR 필터를 사용하여 수신 데이터가 존재할 때만 계수조정을 하고 수신신호가 없을때에는 중지하도록 하는 것을 특징으로 하는 음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(CODEC)의 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반향제거기는
    상기 음성코덱(CODEC)과 함께 하나의 집적회로에 내장되어 구성된 것을 특징으로 하는 음향 반향제거기를 내장한 음성 코덱(CODEC)의 구조.
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