KR19990022149A - 시간영역 반향 제거과정에서 톤의 존재시 의사 수렴의 방지시스템 및 방법 - Google Patents

시간영역 반향 제거과정에서 톤의 존재시 의사 수렴의 방지시스템 및 방법 Download PDF

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    • H04B3/23—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers

Abstract

반향 제거기에서의 수렴을 검출하는 시스템 및 방법은 입력신호에서 톤들만을 수신하는 결과로 발생하는 의사 수렴을 방지한다. 적응 필터 (304) 는 알려지지 않은 반향채널 (360) 에 의해 발생된 반향신호를 추정하기 위해 반향 제거기 (300) 에서 사용된다. 이 추정된 반향신호 (328) 는 상기 알려지지 않은 반향채널 (360) 에 의해 발생된 반향 (362) 을 제거하기 위해 복귀신호 (324) 로부터 빼진다. 톤들만을 포함하는 신호상에서 상기 반향 제거기 (300) 가 의사 수렴 하는것을 방지하기 위해서, 다른 주파수들이 없을 때, 톤들의 존재를 검출하는 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 적응 필터 (304) 의 필터탭들은 필터링된 신호를 발생시키기 위해 필터링된다. 톤들만이 존재했었는지의 여부를 결정하기 위해 이 필터링된 신호에서의 에너지의 양은 필터링되지 않은 필터탭들에서의 에너지의 양과 비교된다. 만일 톤들만이 존재했었다면, 상기 반향 제거기는 상기 적응 필터의 적응단계 크기를 감소시키도록 허용되지 않는다.

Description

시간영역 반향 제거과정에서 톤의 존재시 의사 수렴의 방지 시스템 및 방법
종래의 기지국 전화 시스템들에서 2선의 전화선 (종종 고객선이나 가입선으로 불리움) 을 사용하여 가입자 장치를 중앙국에 연결하는 것이 보통이다. 그러나, 상기 중앙국으로부터 35 마일 이상의 거리만큼 떨어진 장치에 대해서는, 2개의 전송 방향들이 물리적으로 갈라진 선들로 분리된다. 이것을 4선의 전화선이라 부른다. 따라서, 전화를 하려는 사람들중 하나가 중앙국으로부터 장거리에 위치할 때 (예컨대, 가입자가 장거리 전화를 하거나 받을 때), 중앙국은 2선의 전화선을 4선의 전화선에 연결해야 한다. 이러한 연결을 하는데 사용된 장치는 하이브리드라 불리운다. 따라서, 전형적인 장거리 전화회로는 중앙국에서의 지역 하이브리드로의 가입자선에서의 2선, 머나먼 중앙국에서의 머나먼 하이브리드로의 장거리망에 걸친 4선, 머나먼 하이브리드로부터 머나먼 사람으로의 2선으로 기술될수 있다.
4선의 전화선들을 2선의 전화선들에 연결하는 하이브리드들을 사용하는 1가지 영향은 임피던스 부정합이다. 하이브리드에서의 임피던스 부정합의 결과로, 한쪽 끝에서의 통화자의 통화는 다른쪽 끝에서의 하이브리드 (머나먼 하이브리드) 에 반향될 수도 있다. 이러한 반향은 통화자가 그 자신의 목소리의 듣기 싫은 반향을 듣도록 야기시킨다. 반향이 실제의 통화와 일시적으로 동시에 발생하는 비교적 단거리에 있어서는, 이 반향은 현저하지 않다. 그러나, 더 먼 거리에 있어서는, 실제의 통화와 수신된 반향간의 잠복은 더 커지며, 두드러진 반향을 초래한다. 상기 반향들의 바람직하지 못한 효과들을 최소화하기 위해, 반향 제거기들이 다양한 형태로 사용되어져 왔다.
본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 1994년 4월 26일 발행된 전화망 반향 제거기 로 명명된 한 형태의 반향 제거기가 미국 특허 제 5307405 호에 설명되어 있다. 상기 미국 특허 제 5307405 호에는 알려지지 않은 반향 채널의 임펄스 응답이 확인되고, 실제의 반향신호의 모사신호가 적응 필터링 기술들을 사용하여 발생되는 시스템이 기술되어 있다. 반향 모사신호는 실제의 반향신호를 제거하기 위해 원단 통화자쪽으로 향하는 신호로부터 추출된다.
특히, 중앙국에서의 적응필터는 원단에서의 통화자로부터 수신된 신호로부터 기준신호를 발생시킨다. 상기 적응필터는 기본적으로 상기 반향의 추정신호인 반향 모사신호를 발생시키기 위해 이 기준신호를 사용한다. 이 추정신호는 원단으로 향하는 복귀신호로부터 감산됨으로써, 이 신호로부터 통화자의 반향을 제거하게 된다. 이 감산은 그 탭들을 최소-평균 제곱 (LMS) 방법과 같은 적응 연산에 따라 갱신하기 위해 적응필터에 의해 사용되는 잔류 오류신호를 초래한다. 본질에 있어서, 상기 적응필터는 원단신호에 보내어진 주파수들에 대한 응답을 관측함으로써 알려지지 않은 채널의 주파수 응답을 체득하게 된다. 즉, 상기 적응필터는 원단 통화를 기준으로 사용하며, 상기 반향신호를 정확히 필터링하기 위해 그 필터탭들을 사용한다.
상태 기계는 반향 제거기의 동작을 제어하고 적응필터가 언제 갱신되어야 하는지를 결정하기 위해 제공된다. 전형적으로, 필터의 적응단계 크기는 처음에 크게 설정되어 필터가 빠르게 수렴한다 (즉, 그래서 채널로 빠르게 적응한다). 그 다음, 일단 필터가 수렴되었으면, 단계 크기는 작게 만들어져 필터는 채널상에 수렴된 상태로 남아 있는다.
발명의 개요
본 발명은 반향 제거장치들에서 의사 수렴의 금지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시간영역 반향 제거기에서, 적응 필터는 반향신호를 추정하는데 사용된다. 그 다음, 이 추정된 반향신호는 복귀신호로부터 빼져서 원단의 통화자는 그 자신의 반향을 듣지 않게 된다. 반향 제거기에서의 상태 기계는 적응 필터의 적응단계 크기를 적응 연산에 따라 제어한다. 적응 필터가 반향 채널의 주파수 응답을 알게 될 때, 상태 기계는 반향 제거기를 수렴하기 위해 적응단계 크기를 감소시킨다.
종래의 반향 제거기들에서, 2중-톤 다중 주파수 (DTMF) 톤들과 같은, 반향 채널에서의 일정한 톤들의 존재는 의사 수렴을 초래할수 있다. 특히, 톤들만이 존재할 때, 적응 필터는 톤 주파수들에 대한 채널 응답을 빠르게 알게 되고, 이 톤들을 제거하기 위해 신속하게 수렴한다. 그러나, 상기 톤 주파수들은 단독으로 채널에 의해 반송될 수도 있는 주파수들의 전체 범위를 나타내지는 않는다. 사람의 통화와 다른 음성신호들은 아주 넓은 범위의 주파수들을 포함한다. 그러므로, 톤들만이 존재할 때, 반향 제거기는 채널상에서 수렴하고, 필터의 적응단계 크기는 감소되며, 작은 적응단계 크기가 새로운 주파수들에 대한 적응 필터의 완만한 응답을 초래하기 때문에, 상기 새로운 주파수들이 채널상에 나타날 때, 상기 반향 제거기는 톤 주파수들외의 다른 주파수들에서 반향신호들을 즉시 제거할수 없을지도 모른다.
의사 수렴을 검출하고 방지하기 위해, 비교회로가 제공된다. 적응 필터의 탭값들 (또한, 필터 계수들이라 불리움) 은 알려지지 않은 반향 채널의 현재 상태의 추정값을 구성하기 때문에, 상기 탭들은 채널상에 존재해 왔던 주파수들에 관한 정보를 포함한다. 상기 비교회로는 톤들만이 수렴 과정동안 존재해 왔는지 또는 통화와 같은 다른 음성정보도 역시 존재해 왔는지의 여부를 결정하기 위해 필터탭값들의 스펙트럼 내용을 분석하는데 사용될수 있다. 만일 톤들만이 존재하면, 상기 비교회로는 반향 제거기가 그 적응단계 크기를 감소시키는 것을 금지시켜 단계 크기는 큰 상태로 남아 있다. 이러한 큰 적응단계 크기에서, 통화와 같은 음성정보가 반향 채널상에 나타날 때, 반향 제거기는 상기 반향이 원단에 있는 통화자가 들을수 있기전에 상기 반향을 제거하도록 신속히 수렴할수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들의 구성과 동작뿐만 아니라, 다른 특징들과 장점들은 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명된다.
본 발명은 일반적으로 반향 제거기에 관한 것으로, 특히, 시간영역 반향 제거에서 톤의 존재에 기인하는 의사 수렴의 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1 은 장거리 전화 통신시스템을 예시하는 도면.
도 2 는 셀룰러 폰 전화 통신시스템을 예시하는 도면.
도 3 은 시간-영역 반향 제거기를 예시하는 도면.
도 4 는 필터탭 비교회로를 예시하는 도면.
도 5 는 상기 필터탭 비교회로의 동작을 예시하는 동작 순서도.
1. 본 발명의 개요와 논의
본 발명은 전송된 톤들에 기인하는 의사 수렴을 검출 및 방지하는 비교회로를 갖는 개선된 반향 제거기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 시간 영역 반향 제거기는 톤들만이 채널상에 존재해 왔는지의 여부를 결정하기 위해 채널의 주파수 응답의 축적된 평가치를 관측하는 비교회로를 포함한다. 만일 톤들만이 존재해 왔다면, 반향 제거기가 의사 수렴을 피하기 위해 그 적응단계 크기를 감소시키는 것이 금지된다.
2. 본 발명의 환경
본 발명을 상세히 설명하기전에, 본 발명이 수행될 수도 있는 실시예 환경을 설명하는 것이 유용하다. 본 발명은 개선된 반향 제거기술에 관한 것이므로, 본 발명은 특히 장거리 전화 통신시스템의 환경에 유용하다. 도 1 은 이러한 한 형태의 환경을 예시하고 있다.
도 1 에 관해 설명하자면, 상기 장거리 전화 통신시스템은 각각 관련된 중앙국 (120) 의 관련된 하이브리드 (122) 에 연결된 2대의 전화기들 (104) 로 구성된다. 이 연결은 가입자선 (162) 이라 불리우는 2선의 전화선을 통해 이루어진다. 한 중앙국 (120) 으로부터 다른 중앙국으로의 장거리 전화망에서의 통신을 위해서는, 4선의 부분 (164) 인 장거리 전화망을 통해 이루어진다.
본 발명이 유용하게 될 다른 환경은 셀룰러폰 통신회로의 환경이다. 도 2 는 전형적인 셀룰러폰 통신회로를 예시하는 블록도이다. 상기 셀룰러폰 통신회로는 셀룰러폰 (204) 과 기지국 (208) 을 포함한다. 기지국 (208) 은 전화기 (104) 와 셀룰러폰 (204) 사이의 통화를 가능하게 하기 위해 셀룰러폰 (204) 을 중앙국 (120) 에 연결한다.
이러한 두 환경들 모두 지역적인 2선의 가입자선 (162) 을 4선의 부분 (164) 으로 연결하는 하이브리드 (122) 를 제공한다. 상기한 바와같이, 하이브리드 (122) 에서의 임피던스 부정합은 반향들을 초래할 수도 있다. 이러한 환경들에서의 종단간 통신 (end-to-end communication) 과 연관된 대기시간에 기인하여, 이 결과의 반향들은 바람직하지 못한 효과가 되는것도 당연하다. 따라서, 이러한 환경들은 개선된 반향 제거기가 유용하게 사용될수 있을 만큼 이상적으로 적합하다.
본 발명은 실시예 환경들의 개념으로 설명된다. 이러한 개념에서의 설명은 단지 편의를 위해서 제공된다. 본 발명은 이러한 실시예 환경들에의 적용이 제한되지 않는다. 사실상, 다음의 설명을 읽은후, 관련 기술에 숙련된 사람에게는 본 발명을 다른 환경들에서 수행하는 방법이 명백해 질것이다.
3. 시간-영역 반향 제거기
도 3 은 단순한 시간-영역 반향 제거기 (300) 를 예시하는 블록도이다. 시간-영역 반향 제거기 (300) 는 적응 필터 (304), 상태 기계 (308),가산 접합점 (312) 으로 구성된다. 또한, 도 3 에 예시된 것은 하이브리드 (122) 에 의해 야기된 바람직하지 못한 반향 신호원을 나타내는 알려지지 않은 반향 채널 (360) 이다.
입력신호 (322) 는 4선의 부분 (164) 의 다른쪽 끝의 원단 사용자로부터 수신된다. 예컨대, 입력신호 (322) 는 원단의 셀룰러폰 (204) 이나 전화기 (104) 로 통화하는 사용자로부터의 통화신호일수 있다. 또한, 입력신호 (322) 는 4선의 부분 (164) 의 원단으로부터 수신된 모뎀 데이터나 다른 음성 데이터일수 있다.
임피던스 부정합이 존재하는 환경에서, 입력신호 (322) 는 알려지지 않은 반향 채널 (360) 을 통과하여 반향신호 (362) 를 발생시킨다. 근단 음성 (332) (예컨데, 지역 사용자로부터의 통화) 과 혼합되는 것은 반향신호 (362) 이다. 반향신호 (362) 와 근단 통화 (332) 의 합은 복귀신호 (324) 를 구성한다. 반향 제거기 (300) 없이도, 근단 음성 (332) 과 반향신호 (362) 모두를 포함하는 복귀신호 (324) 는 원단 사용자로 복귀될 것이다. 그러나, 상기 반향 제거기는 반향신호 (362) 가 복귀신호 (324) 에 대해 갖는 효과를 제거하기 위해 적응 필터 (304) 와 가산 접합점 (312) 을 사용한다.
적응 필터 (304) 는 실제의 반향신호 (362) 의 추정치인 추정신호 (328) 를 발생시키는데 입력신호 (322) 를 사용한다. 추정신호 (328) 는 복귀신호 (324) 로부터 빼져서 오류신호 (326) 를 발생시킨다. 오류신호 (326) 는, 또한, 최소-평균 제곱 (LMS) 방법과 같은 몇가지 적응 연산에 따라 그 필터탭들 (또한, 계수들이라 불리움) 을 갱신하기 위해 적응 필터 (304) 에 의해 사용된다. 본질에 있어서, 적응 필터 (304) 는 입력신호 (322) 에 수신된 주파수들에 대한 그 응답을 관측함으로써 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 주파수 응답을 알게 된다.
상태 기계 (308) 는 적응 필터 (304) 가 갱신되어야 할 시기를 결정하기 위해 입력신호 (322), 오류신호 (326), 복귀신호 (324) 를 추적, 감시함으로써 적응 필터 (304) 의 동작을 제어한다. 특히, 상태 기계 (308) 는 적응 필터 (304) 가 얼마나 빠르게 수렴하는지를 제어하기 위해 적응 필터 (304) 의 적응단계 크기를 바꾼다. 큰 적응단계 크기를 위해, 적응 필터 (304) 는 알려지지 않은 반향 채널 (360) 에 빠르게 적응한다. 그러나, 큰 단계 크기 때문에, 오류신호 (326) 의 주파수 응답에서의 작은 변화들은 적응 필터 (304) 의 응답에 대한 큰 변화들을 초래한다.
적응 필터의 수렴을 결정하는데 사용된 1개의 중요한 매개변수는 반향복귀 손실 향상계수 (ERLE) 이다. ERLE 는 다음과 같이 정의되는데,
ERLE (dB) = 10 log (σy 2/σe 2)
여기서, σy 2은 반향신호 (362) 의 변수이고, σe 2는 오류신호 (326) 의 변수이며, 이러한 변수들은 각각 복귀신호 (324) 와 오류신호 (326)의 단기 에너지 평균값들을 사용하여 근사치화 된다. 상기 ERLE 는 복귀신호 (324) 가 반향 제거기 (300) 를 통과한후, 상기 복귀신호 (324) 로부터 제거되는 에너지의 양을 나타낸다. 만일 상기 ERLE 가 25∼30 dB 에 도달하면, 상태 기계 (308) 는 적응 필터 (304) 가 수렴했음을 가정한다; 즉, 적응 필터 (304) 는 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 주파수 응답을 체득했다. 상태 기계 (308) 는, 그 다음으로, 적응 필터 (304) 의 적응단계 크기를 감소시켜 알려지지 않은 반향 채널 (360) 을 보다 근접하게 근사치화 할수 있다. 이러한 필터 적응단계 크기의 변화는 변속레버 (gearshifting) 효과라 불리운다.
수렴을 측정하고 무의미한 음성이 포함된 통화를 검출하는 ERLE 를 사용하는, 도 3 에 예시된 것과 유사한 시간영역 필터는 상기 미국 특허 제 5307405 호에 완전 공개되어 있으며, 이 완전 공개된 내용은 참조에 의해 여기에 포함되어 있다.
상기한 바대로, 상태 기계 (308) 는 적응 필터 (304) 의 적응단계 크기를 조정함으로써 적응 필터 (304) 의 수렴을 제어한다. 큰 적응단계 크기에 의해, 적응 필터 (304) 는 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 주파수 응답에 빠르게 적응한다. 그러나, 만일 상기 적응단계 크기가 큰 상태로 남아 있으면, 반향 채널 (360) 의 응답에서의 변화들은 적응 필터 (304) 에서의 막대한 적응들을 초래한다. 큰 적응단계 크기의 사용은 알려지지 않은 적응 필터 (304) 의 응답이 알려지지 않은 반향 채널 (360) 과/또는 입력신호 (322) 에서의 작은 변화들을 과보상하도록 야기시킨다. 그러므로, 큰 적응단계 크기들은 거친 동조로 생각될수 있고 - 적은 입력 변화들은 응답에서의 큰 변화를 초래한다. 이것은 우측 지역으로 빨리 진입하는데 이상적이고, 표적에 겨냥을 정하는데에는 덜 이상적이다.
적응 필터 (304) 의 양호한 동조를 가능하게 하기 위하여, 적은 적응단계 크기가 제공될수 있다. 그러나, 적응 필터 (304) 가 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 주파수 응답에 전혀 적응하지 않을때, 적은 적응단계 크기는 적응 필터 (304) 가 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 주파수 응답을 체득하는데 과도한 시간을 소비하도록 야기시킬 것이다.
따라서, 최적의 해결책에서, 적응단계 크기는 적응 필터 (304) 가 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 주파수 응답에 빠르게 수렴하도록 초기에 큰 크기로 설정된다. 일단 적응 필터 (304) 가 수렴했으면, 적응단계 크기는 감소하여 적응 필터 (304) 가 알려지지 않은 반향 채널 (360) 과 입력신호 (322) 에서의 변화들을 정확히 추적하게 한다.
그러나, 톤들의 존재시 ERLE 를 수렴의 측정치로 사용할 때 문제는 발생한다. 입력신호 (322) 가 단일 주파수 톤이나 1쌍의 톤들일 때, 적응 필터 (304) 는 이 주파수들에 대한 알려지지 않은 반향 채널 (360) 의 채널 응답을 빠르게 체득하게 된다. 이점에서, 상기 주파수들들은 제거되며, ERLE 는 30 dB 이상으로 증가한다. 이에 응하여, 상태 기계 (308) 는 적응 필터 (304) 가 수렴됨을 믿기 때문에, 상기 상태 기계 (308) 는 적응단계 크기를 감소시킨다. 실제로, 적응 필터 (304) 는 채널의 전(全) 주파수 응답에 대해 수렴하지 않았으나, 수신된 톤들의 주파수들에 대해서만 수렴했다.
이러한 의사 수렴 시나리오를 생성시킬수 있는 전화 호출들에서 일반적으로 발생하는 이러한 톤들의 예들은 키패드 입력으로부터 기인한 콜-프로그레스 톤들 (호출과 같은) 과 이중톤 다중주파수 (DTMF) 톤들이다.
이러한 의사 수렴에 기인하는 작은 적응단계 크기에서, 반향 제거기 (300) 는 동작의 그 정지상태 모드에 있다. 실제의 수렴에 있어서는, 적응단계 크기가 작을 때, 적응 필터 (304) 에 대한 양호한 조정들만이 이루어진다. 그러나, 상기 필터는 톤 주파수들에 대한 채널 응답을 체득만 했기 때문에, 실제로 수렴하지는 않았다. 결과적으로, 원단 통화자가 말하려 할 때, 반향신호 (362) 는 적응 필터 (304) 가 제거하지 않는 새로운 주파수들을 포함하고, 적응 필터 (304) 는 새로운 주파수들에 대한 채널 응답을 체득하는데 느린데, 그 이유는 그 적응단계 크기가 작기 때문이다.
의사 수렴에 의해 야기된 다른 문제는 상태 기계 (308) 가 복귀신호 (324) 에서의 통화가 무의미한 음성이 포함된 통화임을 부정확하게 가정할 수도 있다는 점이다. 예컨대, 양쪽의 통화자들이 말하고 있고, 근단 통화 (332) 와 반향신호 (362) 모두 음성신호들을 포함할 때, 무의미한 음성이 포함된 통화가 발생한다. 몇가지 수행들에서, 상태 기계 (308) 는 적응 필터 (304) 의 적응을 무능화시킴으로써 무의미한 음성이 포함된 통화를 조정하도록 프로그램될 수도 있다.
4. 필터탭 주파수 비교기
톤들이 상기한 의사 수렴 조건을 생성하는 것을 방지하기 위해, 필터탭 주파수 비교회로는 반향 제거기 (300) 와 연결되어 수행되고, 상기 ERLE 계산과 연관되어 사용된다. 상기 필터탭 주파수 비교회로는 적응 필터 (304) 의 탭값들의 스펙트럼 내용을 검토하며, 의사 수렴을 초래하는 조건들이 존재해 왔는지의 여부를 결정하게 된다.
도 4 는 본 발명에 따른 필터탭 주파수 비교기 (400) 의 한 실시예를 예시하는 블록도이다. 이 실시예에서, 필터탭 주파수 비교기 (400) 는 고역 필터 (HPF) (404), 에너지 계산회로들 (408A) (408B), 비교기 (412) 로 구성된다. 필터탭 주파수 비교기 (400) 는 바람직한 실시예에서 상태 기계 (308) 내에 위치한다.
이제, 필터탭 주파수 비교기 (400) 의 동작이 일반적으로 설명된다. 도 5 는 필터탭 주파수 비교기 (400) 가 의사 수렴을 검출하는 과정을 예시하는 동작 순서도이다.
이제, 도 4 와 도 5 에 관해 설명하면, 단계 (504) 에서, 필터탭 주파수 비교기 (400) 는 상기한 바와같이 오류신호 (326) 와 입력신호 (322) 를 사용하여 유도된 1 세트의 주파수들에 해당하는 값들의 배열인 필터탭값들 (426) 을 수신한다. 단계 (508) 에서, 상기 필터탭값들 (426) 은 고역 필터링되어 바람직한 차단 주파수의 아래의 주파수들에서의 에너지를 감쇠시킨다. 이 차단 주파수는 고역필터 (404) 가 톤들에 해당하는 주파수들은 차단하나, 가장 높은 톤주파수보다 더 높은 다른 신호 주파수들은 통과시키도록 선택된다. 따라서, 고역필터 (404) 에 의해 통과된 주파수들은 톤주파수들 이외의 주파수들에 해당한다. 이 필터링 과정은 톤주파수들이 전형적으로 음성 주파수 스펙트럼의 하단에 발생하기 때문에 효율적이다. 이 결과는 고역 필터링된 탭값들 (434) 로 불리우는 2 세트의 필터탭들이다.
예컨대, 전형적인 전화 시스템에서, 음성 스펙트럼의 범위는 0∼4 kHz 까지 변하며, 상기 모든 톤들은 2 kHz 근처나 아래에서 발생한다.
이러한 환경에서는, 2∼4 kHz 의 주파수들만이 통과한다.
단계 (512) 에서는, EHIGH값 (436) 의 에너지는 에너지 계산장치 (408 A) 에 의해 계산되어 EHIGH값 (436) 을 발생시킨다. EHIGH값 (436) 은 고역 필터링된 탭값들 (434) 에서의 에너지의 양을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, EHIGH값 (436) 은 고역 필터링된 탭값들 (434) 의 제곱들의 합을 계산함으로써 계산된다.
유사하게, 단계 (516) 에서, 필터탭값들 (426) 에서의 에너지는 에너지 계산장치 (408 B) 에 의해 계산된다. 에너지 계산장치 (408 B) 는 통신 시스템의 전체 음성주파수 대역에 걸친 필터탭들 값들 (426) 에서의 에너지를 나타내는 ETOT값 (438) 을 발생시킨다.
단계 (520) 에서, EHIGH값 (436) 은, 적응 필터 (304) 가 실제로 수렴하는지 (또는 적응 필터 (304) 가 정말로 수렴할수 있는지), 또는 톤들의 존재가 의사수렴 문제가 발생할수 있는 조건들을 초래했는지를 결정하기 위해, ETOT값 (438) 과 비교된다. 만일 입력신호 (322) 가 단지 톤들로만 구성되어 졌다면, 필터탭값들 (426) 에서의 모든 에너지는 고역필터 (404) 의 차단 주파수의 아래에 있다. 그러므로, EHIGH값 (436) 이 전체 탭에너지 ETOT값 (438) 의 작은 부분이라면, 이것은 입력신호 (322) 가 단지 톤들로만 구성되어졌음을 의미한다. 이러한 방식으로, 필터탭값들 (426) 의 스펙트럼 내용은 입력신호 (322) 상의 톤들의 최근의 존재를 검출하는데 사용된다.
톤들의 존재가 검출되면, 상태 기계 (308) 는 반향 제거기 (300) 가 그 적응단계 크기를 감소시키도록 하지 않는다. 한편, 만일 입력신호 (322) 가 톤들로 구성되지 않으면 (즉, EHIGH값 (436) 이 단지 ETOT값 (438) 의 작은 부분의 이상이라면), 반향 제거기 (300) 는, 결정 블록 (524) 과 단계들 (526)(528) 에 의해 예시된 바와같이, 그 단계 크기를 더 작은값으로 변화시킨다. 예컨대, 한 실시예에서, 만일 EHIGH값 (436) 이 ETOT값 (438) 의 15 % 이상이면, 상기 반향 제거기는 변화시키도록 허용된다.
한 실시예에서, 비교기 (412) 는 단지 EHIGH값 (436)/ETOT값 (438) 의 비(比) 가 결정된 임계값 이상인지를 결정한다. 만일 그렇다면, 반향 제거기 (300) 는 정지 상태로 들어가게 된다. 임계 레벨, 차단 주파수와 다른 동작 매개변수들의 선택은 본 발명이 수행되는 환경에 의존한다. 동작 매개변수들에 영향을 끼치는 요소들은 힘, 지속기간과, 있음직한 톤들의 주파수들을 포함할수 있다. 부가적인 요소들로서 형태, 레벨, 입력신호에서 기대된 음성 데이터의 주파수 범위 (예컨대, 원단 통화자의 음성) 가 포함될수 있다.
상기 실시예에서, 필터탭 주파수 비교기는 반향 제거기가 그 적응단계 크기를 감소시키도록 허용되어야 하는지를 결정하기 위해 필터탭들의 주파수 응답을 관측하게 된다. 다른 실시예에서, 주파수 비교기 회로는 입력신호가 톤들만으로 구성되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 입력신호를 관측한다.
필터탭 주파수 비교기 (400) 에 대한 수많은 수행들이 있다. 예컨대, 한 신호 통로를 고역 필터링하는 대신, 이 신호를 저역 필터링하여 ELOW와 ETOT간의 관계를 결정할수 있다.
부가적으로, 비교기 (412) 에 대한 수많은 수행들이 있다. 한 실시예에서, 비교기 (412) 는 ETOT값 (438) 에 대한 EHIGH값 (436) 의 비(比) 가 결정되는 단순한 비교기 회로이다. 보다 복잡한 수행들에서, 비교기 (412) 는 ETOT값 (438) 에 대한 EHIGH값 (436) 의 비(比) 를 결정하고, 임계값을 초과했는지의 여부를 결정하는 프로세서를 사용하여 수행될수 있다. 이 수행은 상태 기계 (308) 가 프로세서를 사용하여 수행되는 경우에 이상적인데, 그 이유는 동일한 프로세서가 비교기 (412) 를 수행시키는데 사용될수 있기 때문이다.
본 발명과 같은 시스템에 대한 기초적인 사항은 종종 메모리 로 불리우며, 하드디스크 매체상이나 실리콘, 갈륨 비소, 또는 다른 반도체로 만들어진 집적회로 매체내에 원자 하전 입자들이나 초원자 하전 입자들을 배치 및 구성시킴으로써 정보를 저장하는 다양한 정보저장장치들의 사용과, 종종 마이크로프로세서들 이라 불리우고, 이러한 전기적 및 전자적 (電磁的) 신호들과 전하들에 반응하여 그들의 조건과 상태를 바꾸는 다양한 정보처리장치들의 사용이다. 또한, 특정의 광학특성을 갖는 광에너지나 광자들을 저장 및 처리하는 메모리 및 마이크로프로세서들, 또는 그 결합을 생각할수 있고, 그 사용은 상기한 본 발명의 동작과 일치한다. 바람직한 실시예에서, 예컨대, 비교기 (412) 를 포함하는 필터탭 주파수 비교기 (400) 는 디지탈신호 처리기 (DSP) 칩을 사용하여 수행될 수도 있다. 부가적으로, 이 바람직한 실시예에서, 상태 기계 (308) 와 적응필터 (304) 는 동일한 DSP 칩으로 수행될 수도 있다. 상기 동일한 DSP 실시예의 기능적 구성은 도 3 상의 반향 제거기 (300) 에 의해 표시될수 있고, 필터탭 주파수 비교기 (400) 는 상태 기계 (308) 의 일부로서 수행된다.
5. 결론
본 발명의 다양한 실시예들은 상기한 바와같이 설명되었지만, 제한없이, 그리고 예만에 의해 설명되어졌음을 이해해야 한다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 수정들은 이 기술에 익숙한 사람에게는 쉽게 이해될것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 발명의 재능을 사용하지 않고서도 다른 실시예들에 적용될 수도 있다. 본 발명의 폭과 범위는 임의의 상기 전형적인 실시예들에 의해 제한되지 않아야 하나, 다음의 청구범위들과 그들의 동등한것들에 따라서만 정 의되어야 한다.
본 발명의 다양한 다른 실시예들과 수행들이 기대된다. 예컨대, 보다 복잡한 구성에서는, 필터탭값들의 주파수 응답을 찾는데 고속 푸리에 변환 (FFT) 이 사용될 수도 있다. 또는, 본 발명에서의 2개의 대역들의 비교는 확장될 수도 있고, 2개 이상의 다른 주파수 대역들이 검토될 수도 있다. 다른 실시예에서 보다 단순하게, 고역필터는 저역필터로 대체될 수도 있다. 상기 다른 대부분의 실시예들과 결합하여 사용될 수도 있는 또 다른 실시예에서 여전히, 상태 기계는, 상기한 바와같이, 감소를 금지하는 대신 단계 크기를 감소시킨후, 적응필터 과정의 단계 크기를 증가시킬 수도 있다.

Claims (23)

  1. 반향 제거기에 의해 수신된 입력신호가 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하는 수단;
    만일 입력신호가 톤들만을 포함하면, 반향 제거기가 적응 필터의 적응단계 크기를 감소시키는 것을 방지하는 수단을 포함하며, 적응 필터가 입력신호상에서 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정수단은 필터링된 신호를 발생시키기 위하여 필터탭 신호를 필터링하는 필터수단;
    상기 필터링된 신호에서 에너지의 양을 결정하는 제1 에너지 결정수단;
    필터링되지 않은 필터탭 신호에서 에너지의 양을 결정하는 제2 에너지 결정수단;
    상기 입력신호가 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하기 위해 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양을 상기 필터링되지 않은 필터탭 신호에서의 상기 에너지의 양과 비교하는 비교수단을 포함하며, 적응 필터가 입력신호상에서 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비교수단은 만일 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양이 상기 필터링되지 않은 필터탭 신호에서의 상기 에너지의 양보다 더욱 적으면, 상기 입력신호가 톤들만을 포함함을 나타내는 수단을 포함하며, 적응 필터가 입력신호상에서 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 비교수단은 만일 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양이 상기 필터링되지 않은 필터탭 신호에서의 상기 에너지의 양과크게 다르면, 상기 입력신호가 톤들만을 포함함을 나타내는 수단을 포함하며, 적응 필터가 입력신호상에서 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  5. 상기 반향신호의 추정치를 발생시키기 위해 알려지지 않은 반향채널의 주파수 응답을 체득하며, 상기 추정치는 제1 사용자로부터 상기 반향 제거기에 의해 수신된 입력신호를 사용하여 발생되는 적응필터수단;
    오류신호를 발생시키는 복귀신호로부터 상기 반향신호의 추정치를 빼는 수단;
    상기 적응필터수단의 적응단계 크기를 제어하기 위해 상기 복귀신호, 상기 입력신호와 상기 오류신호를 감시하며,
    상기 적응필터수단의 입력신호가 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하는 수단,
    만일 상기 입력신호가 톤들만을 포함하면, 상기 적응필터의 상기 적응단계 크기에서 감소를 금지하는 수단을 갖는 제어수단을 포함하며, 제1 사용자에게 보내어지는 오류신호를 발생시키는 복귀신호로부터 원하지 않은 반향신호를 제거하는 반향 제거기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 결정수단은
    필터링된 신호를 발생시키기 위해 상기 적응필터수단의 1 세트의 필터탭들을 필터링하는 필터수단;
    상기 필터링된 신호에서 에너지의 양을 결정하는 제1 에너지 결정수단;
    상기 1 세트의 필터탭들에서 에너지의 양을 결정하는 제2 에너지 결정수단;
    상기 입력신호가 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하기 위하여 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양을 상기 1 세트의 필터탭들에서의 상기 에너지의 양과 비교하는 비교수단을 포함하며, 제1 사용자에게 보내어지는 오류신호를 발생시키는 복귀신호로부터 원하지 않은 반향신호를 제거하는 반향 제거기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 필터수단은 고역필터이며, 상기 비교수단은 만일 상기 1 세트의 필터탭들에서의 상기 에너지의 양이 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양보다 더 크면, 상기 입력신호가 톤들만을 포함함을 나타내는 수단을 포함하며, 제1 사용자에게 보내어지는 오류신호를 발생시키는 복귀신호로부터 원하지 않은 반향신호를 제거하는 반향 제거기.
  8. 상기 반향신호의 추정치를 발생시키기 위해 반향채널의 주파수 응답을 체득하는 적응필터와 복귀신호로부터 상기 반향신호의 추정치를 빼는 수단을 갖고, 반향채널에 의해 발생된 반향신호를 복귀신호로부터 제거하는 반향 제거기에 있어서,
    상기 반향 제거기로의 입력신호가 단지 하나 이상의 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 입력신호가 단지 하나 이상의 톤들만을 포함하는 동안 상기 반향 제거기가 수렴하는 것을 방지하는 단계를 포함하는, 상기 반향 제거기에서의 의사 수렴을 금지하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 결정 단계는
    필터링된 신호를 발생시키기 위해 상기 적응필터의 필터탭들을 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 신호에서의 에너지의 양을 결정하는 단계;
    상기 필터탭들에서의 에너지의 양을 결정하는 단계;
    입력신호가 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하기 위해, 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양을 상기 필터탭들에서의 상기 에너지의 양과 비교하는 단계를 포함하는, 상기 반향 제거기에서의 의사 수렴을 금지하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 필터링 단계는 상기 필터탭들을 고역 필터링하는 단계를 포함하며, 상기 방지 단계는 만일 상기 필터탭들에서의 상기 에너지의 양이 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양보다 더 크면, 상기 적응필터의 적응단계 크기가 감소되는 것을 방지하는 단계를 포함하는, 상기 반향 제거기에서의 의사 수렴을 금지하는 방법.
  11. 상기 반향신호의 추정치를 발생시키기 위해 반향채널의 주파수 응답을 체득하는 적응필터와 복귀신호로부터 상기 반향신호의 추정치를 빼는 수단을 갖고, 반향채널에 의해 발생된 반향신호를 복귀신호로부터 제거하는 반향 제거기에 있어서,
    필터링된 신호를 발생시키기 위해 상기 적응필터의 필터탭들을 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 신호에서의 에너지의 양을 결정하는 단계;
    상기 필터탭들에서의 에너지의 양을 결정하는 단계;
    상기 적응필터로의 입력신호가 톤들만을 포함하는지의 여부를 결정하기 위해 상기 필터링된 신호에서의 상기 에너지의 양을 상기 필터탭들에서의 상기 에너지의 양과 비교하는 단계;
    상기 비교 단계가 상기 입력신호가 톤들만을 포함함을 결정하면, 상기 적응필터의 적응단계 크기의 감소를 방지하는 단계를 포함하는, 상기 반향 제거기에서의 의사 수렴을 금지하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 필터링 단계는 필터탭들을 고역 필터링하는 단계를 포함하는, 상기 반향 제거기에서의 의사 수렴을 금지하는 방법.
  13. 상기 1 세트의 필터탭값들의 스펙트럼 내용을 결정하는 수단;
    상기 1 세트의 필터탭값들의 스펙트럼 내용에 응답하여 상기 적응필터의 적응단계 크기를 제어하는 수단을 포함하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 스펙트럼 내용을 결정하는 수단은 고속 푸리에 변환이고, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 스펙트럼 내용을 결정하는 수단은
    상기 동작주파수 범위의 부분 집합인 제한된 주파수 범위에 해당하는 상기 1 세트의 필터탭값들에서의 에너지를 결정하는 제1 필터수단;
    상기 동작주파수 범위에서의 상기 1 세트의 필터탭값들에서의 에너지를 결정하는 수단;
    상기 제한된 주파수 범위에 해당하는 상기 에너지를 상기 동작주파수 범위에 해당하는 상기 에너지와 비교하는 수단을 포함하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 필터수단은 고역 필터이고, 상기 제한된 주파수 범위는 미리 결정된 차단 주파수위의 주파수들에 해당하는 것을 특징으로 하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 필터수단은 대역 필터이고, 상기 제한된 주파수 범위는 하부의 차단 주파수와 상부의 차단 주파수 사이의 주파수들에 해당하는 것을 특징으로 하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 필터수단은 저역 필터이고, 상기 제한된 주파수 범위는 미리 결정된 차단 주파수 아래의 주파수들에 해당하는 것을 특징으로 하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 스펙트럼 내용을 결정하는 수단은 상기 1 세트의 필터탭값들이 상기 채널상의 배타적인 톤 주파수들의 존재를 나타냄인지의 여부를 결정하는 수단을 포함하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 적응단계 크기를 제어하는 수단은 만일 상기 스펙트럼 내용이 의사 수렴을 야기시킬 수도 있는 조건을 나타내면, 상기 적응단계 크기에서의 감소를 방지하는 수단을 포함하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 적응단계 크기를 제어하는 수단은 만일 상기 스펙트럼 내용이 의사 수렴을 야기시킬 수도 있는 조건을 나타내면, 상기 적응단계 크기를 감소시키도록 하는 수단과 상기 스펙트럼 내용이 의사 수렴을 야기시킬 수도 있는 상기 조건의 존재를 결코 나타내지 않을때, 상기 적응단계 크기를 증가시키도록 하는 수단을 포함하며, 동작주파수 범위에 걸쳐 채널의 응답을 추정하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 반향 제거기에서의 의사 수렴을 방지하는 시스템.
  22. 제1 및 제2 출력을 갖고, 수신 채널신호에 연결된 제1 입력과 상기 보상된 복귀 채널신호에 연결된 제2 입력을 갖으며, 상기 반향된 수신 채널신호에 동적으로 적응하는 1 세트의 탭값들을 갖고, 상기 제1 출력은 상기 반향된 수신 채널신호의 추정치를 제공하며, 상기 제2 출력은 상기 1 세트의 탭값들을 제공하는 적응 필터;
    출력을 갖고, 상기 적응 필터의 상기 제1 출력에 연결된 제1 입력과 상기 보상되지 않은 복귀 채널신호에 연결된 제2 입력을 갖으며, 상기 출력은 상기 보상된 복귀 채널신호를 발생시키는 가산기;
    상기 1 세트의 탭값들을 수신하는 상기 적응 필터의 상기 제2 출력에 연결된 입력과 상기 1 세트의 탭값들의 상기 동적 적응을 제어하기 위해 상기 적응 필터에 연결된 출력을 갖는 필터탭 비교회로를 포함하며, 보상된 복귀 채널신호를 발생시키기 위해, 보상되지 않은 복귀 채널신호를 발생시키기 위해 반향채널에 의해 입력복귀 채널신호와 결합되는 반향된 수신 채널신호를 복귀 채널에서 제거하는 반향 제거기.
  23. 상기 1 세트의 필터탭값들의 스펙트럼 내용을 결정하는 단계;
    상기 1 세트의 필터탭값들의 상기 스펙트럼 내용에 응답하여 상기 적응 필터의 상기 적응단계 크기를 제어하는 단계를 포함하며, 동작주파수 범위에 걸친 채널의 응답을 체험하기 위해 1 세트의 필터탭값들이 수렴하도록 제어된 적응단계 크기를 갖는 적응 필터를 구비하는 상기 반향 제거기에서의 의사 수렴을 금지하는 방법.
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