KR19990076871A

KR19990076871A - 고정 포인트 디지털 필터의 해상도 향상

Info

Publication number: KR19990076871A
Application number: KR1019980704998A
Authority: KR
Inventors: 짐 에근 제커 라스무슨
Original assignee: 찰스 엘. 무어, 주니어; 에릭슨 인크.
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1999-10-25
Also published as: DE69607487T2; CN1209226A; BR9612288A; MY121589A; US5777913A; DK0870366T3; WO1997024805A1; EP0870366B1; DE69607487D1; EP0870366A1; JP2000502862A; AU1294697A; ES2144800T3; PL327568A1; GR3033292T3; PL181858B1; AU715559B2

Abstract

적응성 필터 장치에서 몇 개의 필터를 결합하여 확장된 해상도 범위를 나타내도록 함으로써, 확장된 계수 해상도 범위가 제공된다. 제1 필터의 계수는 확장된 범위의 상위 부분을 나타내고 제2 필터의 계수는 확장된 범위의 하위 부분을 나타낸다. 두 개의 필터가 병렬로 동작하여 입력 신호를 필터링하고, 필터의 출력이 결합되어 필터링된 신호를 발생한다. 제1 필터 계수의 하위 부분이 제2 필터 계수의 상위 부분과 중첩한다. 제1 필터의 계수는 제2 필터 계수의 중첩 부분으로부터 주기적으로 갱신되며, 그 후 제2 필터 계수의 중첩 부분은 리셋된다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 중첩의 양은 필터의 해상도 범위를 동적으로 변동시키도록 조절될 수 있다. 제1 및 제2 필터의 계수는 가변적으로 중첩할 수 있어서 모니터링되는 시스템에서의 변동에 응답하여 해상도 범위를 확장 또는 축소할 수 있다. 중첩도는 시스템이 안정할 때에 대응하는 적절한 해상도 범위를 제공하도록 조절될 수도 있다. 적응성 프로세스를 사용하여 필터 계수를 갱신한다.

Description

고정 포인트 디지털 필터의 해상도 향상

본 발명은 고정 포인트 디지털 필터에 관한 것이며, 특히 두 개의 분리된 저 해상도 고정 포인트 디지털 필터를 사용하고 이를 결합하여 고 해상도 필터를 만드는 한편 두 필터 모두에 적응화를 제공하는 기술에 관한 것이다.

디지털 신호 처리는 아날로그 신호를 처리하는 효율적인 수단인 것으로 알려져 있다. 디지털 신호 처리에서는 통상적으로 아날로그 신호가 디지털 시간 분산 표현 형태로 변환된다. 이러한 일은 통상적으로 아날로그-디지털 (A/D) 변환기를 사용하여 행해진다. A/D 변환기는 아날로그 신호를 원래의 아날로그 신호를 표현하는 1 및 0의 시퀀스로 샘플링하고 정량화하는 동작을 한다. 일단 변환되면, 디지털 표현식은 신호가 아날로그 포맷일 때에 곤란했던 컴퓨터 알고리즘을 통한 조작과 같은 비트 프로세싱에 사용될 수도 있다. 또한, 디지털 형태로 포맷된 신호는 디지털 채널을 통해 전송될 수 있으며(아마도 엔코드된 상태로), 고속 디지털 장치들을 통해 처리될 수 있다. 디지털 포맷으로 신호를 처리함으로써 제공되는 효율성은 복잡한 신호 처리를 실시간으로 가능하게 해준다. 또, 디지털 장치를 사용하면 아날로그 장치 보다 작고, 빠르고, 가벼운 시스템을 설계할 수 있다.

통신 분야에서 디지털 신호 처리를 위한 통상적인 응용예로써 에코 소거 처리가 있다. 위성 통신망과 같은 통신 매체와 연관된 자연적인 전파 지연 때문에 통신 신호에는 에코 신호가 존재할 수 있다. 자동차의 셀룰러 전화기에서, 전화기의 마이크로폰은 햇빛 가리개나 유사한 장치에 장착될 수 있다. 상기 마이크로폰은 자동차 스테레오 장치 또는 대쉬-장착부의 원거리 확성기와 결합되어 운전자가 셀룰러 유닛 또는 그 수화기를 잡지 않고도, 따라서 "핸즈-프리" 상태로, 대화를 계속할 수 있게 해준다. 핸즈-프리 동작은 편리하면서도 운전 안전성을 높여준다. 핸즈-프리 장치의 문제점중 하나는 마이크로폰이 사용자의 음성 뿐만아니라 원거리 확성기로부터의 음향까지도 잡아내는 데에 있다. 확성기로부터의 음향은 전화의 상대쪽 사람("상대방")에게 자기 음성의 에코(반향)처럼 들릴 수 있다. 사용자의 음성 신호는 전달하고 확성기에 의해 도입되는 에코 신호는 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 문제에 대한 해결방법으로 에코 소거 장치를 사용한다.

종래의 에코 신호 소거 장치가 에코 소거회로(100)의 형태로 도 1에 도시되어 있다. 에코 소거회로(100)는 통상적으로 핸즈-프리 환경에서 발생된 에코 응답을 개선하도록 설계된다. 도시된 바와 같이, 에코 소거회로(100)는 기지국(비도시)과 통신하는 송수신기(110)와 자동차 내부와 같은 환경에서 핸즈-프리 통신을 위해 제공되는 마이크로폰(105) 및 확성기(109) 장치 사이에 배치되는데, 상기한 환경이 전파하는 음향 신호에 주는 영향은 알려져 있지 않다. 이하, 상기한 타입의 환경은 본 명세서에서 미지의 시스템 H(z)으로 인용되겠다.

송수신기(110)에서 수신된 입력신호(112)는 A/D 변환기(142)에 의해 디지털 형태로 변환되고, 디지털화된 입력신호(134)가 에코 소거회로(100)에 제공된다. 디지털화된 입력신호(134)는 디지털-아날로그(D/A) 변환기(136)로 출력되기 전에 에코 소거회로(100)내에서 최소 평균 제곱(LMS) 교차 상관기(103) 및 적응성 유한 임펄스 응답(FIR) 필터(101)에 의해 샘플링되며, 확성기(109)에 제공되기 앞서 증폭기(138)로 출력된다. 상대방 사용자의 음성을 포함하는 오디오 신호(115)가 확성기(109)에 의해 미지의 시스템 H(z)으로 도입된다. 마이크로폰(105)에 의해 발생된 신호(120)는 증폭기(122)로 증폭되고 A/D 변환기(124)에 의해 디지털 포맷으로 변환된다. 디지털화된 마이크로폰 신호(126)는 에코 소거 처리를 위해 에코 소거회로(100)에 제공된다. 에코 소거 처리에 뒤이어, 에러신호(107)가 D/A 변환기(132)에 제공되며 그 출력은 방송을 위해 송수신기(110)에 제공된다.

필터(101)는 최소 평균 제곱(LMS) 교차 상관기(103)로부터 계수 갱신을 수신하는 유한 임펄스 응답 필터이다. LMS 교차 상관기(103)는 FIR 필터(101)의 계수를 갱신하는데 사용되는 갱신신호(130)를 발생한다. 갱신 신호(130)는 부분적으로 디지털화된 입력 신호(134)의 샘플 및 에러 신호(107)의 샘플을 기초로 계산된다. LMS 교차 상관기의 동작은 다음에 상세히 설명되겠다. 유한 임펄스 응답 필터(101)는 (통상 신호로 참조되는) 에코 산정신호(102)를 발생하는데, 이 것은 디지털화된 입력신호(134) 및 필터(101)에서 유지되는 i 필터 가중 계수(h_i)의 시퀀스의 콘벌루션으로 된다(수학식 1 참조).

여기서, x(n)은 입력 신호,

m은 가중 계수의 수,

n은 샘플 수이다.

통상적으로, 핸즈-프리 환경에서 에코를 효과적으로 소거하기 위해서는 200 내지 400 가중 계수(이하 "계수"로 참조됨)가 필요하다. 가중 계수가 정확하게 설정되면, 필터(101)는 확성기(109)와 마이크로폰(105) 사이의 미지의 시스템 H(z)으로부터의 대응하는 에코 신호와 거의 동일한 에코 산정 신호(102)를 발생한다. FIR 필터(101)에서 발생된 에코 산정신호(102)를 합산 포인트(128)에서 디지털화된 마이크로폰 신호(126)(수학식 2에서 u(n)으로 표시)로부터 감산하여, 에코 소거회로(100)로부터 출력하는 에러 신호(107)(수학식 2에서 e(n)으로 표시)를 발생시킨다.

이상적으로는 확성기(109)로부터 도입되는 미지의 시스템 H(z)으로부터의 어떠한 에코 신호라도 에코 산정신호(102)의 감산을 통하여 디지털 마이크로폰 신호(126)로부터 제거된다.

에코 소거기의 효율성은 필터(101)가 미지의 시스템 H(z)의 임펄스 응답을 얼마나 잘 복제하는가에 직접 관련되어 있으며, 이는 다시 필터(101)에 의해 유지되는 계수, h_i,의 세트와 직접 연관된다.

핸즈-프리 장치를 가진 자동차에서 창문 또는 자동차 도어가 열리거나 닺힐 때 발생하는 것과 같은 미지의 시스템 H(z)에서의 변화에 대해 필터(101)가 적응할 수 있도록 계수, h_i,를 동적으로 변동시키는 매카니즘을 제공하는 것이 유익하다.

잘 알려진 계수 적응 체계로는 최소 평균 제곱(LMS) 프로세스가 있는데, 이는 1960년 위드로우 및 호프가 소개한 것으로 그 효율적이고 강력한 기능으로 인해 자주 사용되고 있다. 에코 소거 문제에 적용하면, LMS 프로세스는 개략적인(잡음있는) 그래디언트 산정치, g(n) = e(n)x(n),를 이용하여 마이크로폰 신호내의 에코 신호, e(n),의 에너지를 최소화하는 쪽으로 증가하는 스텝을 만드는 확률적 그래디언트 스텝법이며, 여기서 x(n)은 표현식 x(n) = [x(n) x(n-1) x(n-2) … x(n-m+1)] 에 대응하는 벡터 표시이다. LMS 프로세스 e(n)x(n)에 의해 발생된 갱신 정보는 다음번 샘플에서 계수의 값을 판정하는데 사용된다. 다음번 계수값 h_i(n+1)을 계산하는 표현식은 다음과 같이 주어진다:

h_i(n+1) = h_i(n) + μe(n)x(n-1), i = 0 … m-1

여기서, x(n)는 디지털화된 입력신호(134)이고,

(h_i)는 필터 가중 계수,

i는 특정 계수를 나타내고,

m은 계수의 수,

n은 샘플 수,

μ은 스텝 또는 갱신 이득 파라미터이다.

LMS 방법은 증가 부분에서 정보를 생성하는데, 각각의 부분은 양수 또는 음수값을 가질 수 있다. LMS 프로세스에 의해 발생된 정보는 필터의 계수를 갱신하도록 필터에 제공될 수 있다.

다시 도 1를 참고하면, 에코 소거회로(100)의 적응화 매카니즘은 LMS 교차 상관기(103)이다. LMS 교차 상관기는 기준 신호로써 디지털화된 입력신호(134)에서 취한 샘플 및 에러 신호(107)로부터 취한 샘플을 사용하여 갱신 신호(130)를 발생시킨다. 필터(101)의 계수가 제한적인 해상도(예컨대, 16비트)만을 수용할 수 있기 때문에, 갱신 신호(130)는 통상적으로 라운딩 유닛 또는 트렁케이터(106)에 의해 절삭 또는 절상되어 갱신 신호(130)의 최하위 부분은 버려진다. LMS 갱신 정보(104)는 필터(101)의 계수, h_i,에서 누산된다. 필터(101)에 의해 제공되는 에코 산정신호(102)는 계수, h_i,의 함수이다.

적응성 에코 소거장치를 사용할 때 초기 학습 주기가 수반되는데, 이 때에는 필터(101)가 디지털화된 마이크로폰 신호(126)에 존재하는 에코 성분을 모델링하도록 필터(101)의 계수가 수정된다. 초기 학습 주기 동안에, 에코 소거회로(100)의 성능은 에코 성분이 입력 신호로부터 충분히 제거되지 않았기 때문에 최적화되지 못한다. 에코 소거회로(100)가 미지의 시스템 H(z)의 에코 응답을 충분히 학습하였고, 그에 따라 디지털화된 마이크로폰 신호(126)로부터 에코 성분을 소거한다면, 장치는 "수렴"되었다고 말한다. 일단 수렴되면, 장치는 미지의 시스템 H(z)의 변동에 대해 조절 및 보상을 계속한다.

디지털 형태로 포맷된 신호를 사용하도록 특별히 고안된 재고 부품들로 신호 처리 시스템을 설계하는 것은 비교적 간단한 일이다. 이러한 부품의 한 가지로는 전술한 FIR 필터가 있다. 재고품 디지털 필터는 일반적으로 16-비트 크기이다. 즉, 각각의 필터 계수는 16비트 시퀀스로 표현된다. 도 1에 도시된 것과 같은 종래의 디지털 신호 처리 디자인은 상업적으로 구입가능한 16-비트 고정 포인트 필터로만 표현되어 있다. 16-비트 부품을 사용하면 해상도가 제한되는 결점이 있다. 각각의 가중 계수에 대해 16비트만이 제공되기 때문에, 이러한 필터는 신호로부터 에코 성분을 완전히 효과적으로 소거하는데 필요한 정밀도를 제공하지 못할 수 있다. 많은 경우, 16-비트 해상도이면 충분하지만, 고 해상도가 필요한 경우 종래에는 2배 정밀도 장치를 제공하여 왔다. 그러나, 2배 정밀도 장치는 그에 대응하여 증가하는 계산양을 처리하기 위해서 상당한 처리능력을 필요로 한다.

일반적으로, 도 1의 종래의 장치에 도시된 필터(101)는 16-비트 필터이다. 그러나, LMS 교차 상관기(103)는 통상적으로 32-비트 포맷의 갱신 정보를 제공한다. 따라서, 32-비트 LMS 갱신 정보 시퀀스는 일반적으로 라운더 또는 트렁케이터(106)에 의해 트렁케이트 또는 라운딩되어(이하 절단으로 인용됨) 최상위 16비트를 제공한다. 절단의 목적은 LMS 교차 상관기 갱신 정보를 종래 디지털 필터의 16-비트 계수 포맷에 맞추려는 것이다. 그 결과, 예를들어, 32-비트 hex 표현식으로 24680BDFH 인 가중치를 갖는 계수는 (절단된) 16-비트 hex 표현식으로는 2468H 로 표현된다. 0BDFH 의 미세 해상도의 가중부분은 버려진다.

시장에서 구입가능한 대부분의 DSP (및 CPU)는 부호화된 이진수 2-보수 표현식을 사용한다. 비트의 포맷은 다음과 같다:

SVVV VVVV VVVV VVVV

여기서 S 는 부호 비트이고(0은 양수, 1은 음수를 의미), V 는 값 비트이다. 예를 들어, 10진수 55는 다음과 같이 표현되며

0000 0000 0011 0111

-55(음수)는 다음과 같이 표현된다

1111 1111 1100 1001

(부호 비트는 1 이다).

전술한 포맷은 통상적으로 -32767 과 +32767 사이의 정수를 나타낸다(16비트 부호 2의 보수). 분수를 표현하기 위해서는(통상적으로 DSP 계산시에 수반됨), 기수점이 있어야하는데, 이는 2진수의 경우 때때로 2진 포인트로서 참조된다. DSP에서 2진 포인트는 일반적으로 부호 비트 바로 뒤에 위치한다:

S.VVV VVVV VVVV VVVV (16 비트),

S.VVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV (32 비트).

-1 에서부터 +1 미만 까지의 범위로 표현될 수 있는 대응하는 10진수를 부호화한다. 10진수 0.5는 0100 0000 0000 0000 (16비트 부호 2-보수)로 표현된다. 값 0.25 (10진수)는 0010 0000 0000 0000 이고, 값 0.125 (10진수)는 0001 0000 0000 0000 이다. 오른쪽으로 갈수록 "값" 비트의 값이 감소한다(각 스텝마다 오른쪽으로 갈수록 2배로 감소한다, 예컨대, 1/2, 1/4, 1/8 ... ).

전술한 예의 24680BDFH (Hex, 32비트)는 부호 비트의 오른쪽에 2진 포인트를 갖는 부호화된 2의 보수로 표현하면, 10진수 0.2844252432696521282196044921875 에 대응한다. 2468H (Hex, 16 비트)로 절단된다면, 그 10진수는 0.284423828125 로 된다. 하위 부분 0000 0BDFH (0.0000014151446521282196044921875 에 대응함)은 절단된다. 이 경우 트렁케이션 및 라운딩은 동일한 결과를 발생한다.

종래 장치의 에코 소거능력은 LMS 갱신 정보의 절단에 의해 제한된다. 결과적으로, 고 해상도 또는 미세 성분의 에코 신호는 필터(101)에 의해 모델링될 수 없다. 이러한 정보를 폐기하는 것은 에코 신호의 미세 성분을 모델링할 때 그 사용을 배제하는 것으로, 이들 성분은 원치않는 에코 신호로써 송수신기(110)에 제공된다. 그러므로, 종래 장치의 에코 성분 제거 능력은 저 해상도 부분으로 제한되어서 에코 성분의 경감은 불완전하게 된다.

<발명의 요약>

본 발명의 목적은 2배 정밀도 처리에 의존하지 않고도 고 해상도 적응성 필터링을 제공하는 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 필터 장치에서 동적으로 조절가능한 해상도 범위를 제공하는 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명에 따른 시스템은 적어도 두 개의 디지털 필터를 갖는 향상된 해상도의 고정 포인트 적응성 디지털 필터 장치를 제공하는데, 여기서 각각의 필터의 계수는 해상도 범위를 나타내며 이들은 결합하여 사용될 때 각 필터가 개별적으로 있는 경우보다 큰 확장된 해상도 범위를 나타낸다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 필터들의 계수가 중첩하는데, 중첩도는 조절가능한 해상도를 확장 또는 축소하도록 동적으로 조절될 수 있다. 제1 필터의 계수가 동적 해상도 범위의 상위 부분(저급 성분)을 나타내는 반면, 제2 필터의 계수는 동적으로 확장된 해상도 범위의 하위 부분(미세 성분)을 나타낸다. 중첩 부분은 동일한 해상도 범위를 나타낸다.

동작시, 제2 필터의 계수는 LMS 교차 상관기와 같은 적응화 프로세스로부터의 정보로 갱신된다. 양호한 실시예에서 동작할 때 제1 필터의 중첩 계수는 제2 필터의 중첩 계수로 주기적으로 갱신된 다음 제2 필터의 중첩 계수는 리셋된다.

본 발명의 다른 양태에 따른 장치는 제2 필터가 현재 처리할 수 있는 것보다도 큰 크기를 갱신 신호가 갖는 경우 제2 필터의 오버플로 상태를 치유한다. 이는 계수 중첩도를 조절하고/또는 계수 갱신 주기를 조절하여 제2 필터의 해상도 범위를 변동시켜서 달성된다. 상기한 스텝중 하나 이상을 실시함으로써, 제2 필터 계수는 오버플로 발생이 없이 적응 프로세스로부터 갱신 정보를 수신할 수 있다

본 발명에 따른 시스템은 두 개의 조절가능한 필터링 수단을 결합하여 사용하여 필터링된 신호를 제공하며, 이들이 결합됨으로써, 필터링 수단 하나만으로 통상 제공되는 것보다 더 높은 해상도를 제공한다. 제공된 필터링된 신호는 입력 신호와 필터링 수단의 계수의 콘벌루션 합산이다. 제1 필터링 수단의 계수는 확장가능한 해상도 범위의 한 부분을 나타낸다. 제2 필터링 수단의 계수는 확장가능한 해상도 범위의 제2 부분을 나타낸다. 두 부분은 조절가능하게 중첩될 수 있다. 실시예에서, 제2 필터링 수단은 적응 프로세스로부터 갱신 정보를 수신한다. 주기적으로 제2 필터링 수단은 해상도 범위의 중첩 부분을 나타내는 계수를 전달하여 제1 필터링 수단의 중첩 계수를 갱신한다. 완전히 중첩된 경우 제1 필터링 수단의 모든 계수가 갱신될 수 있지만, 부분적으로 중첩된 경우 중첩한 계수만 갱신된다. 제2 필터링 수단의 계수를 시프트함으로써, 제2 필터링 수단은 더 높은 해상도 부분을 나타낼 수 있고 따라서 해상도 범위를 확장할 수 있다. 그런데, 이 때에 제2 필터링 수단의 계수에서 고 해상도 정보를 보이기 위해 증폭 또는 시프트함으로써 고 해상도 적응 정보를 스케일링하게 된다. 따라서, 제2 필터링 수단의 출력은 다시 원래의 범위로 되돌리기 위해 스케일링되어야 한다.

전술한 본 발명의 목적, 특징, 장점등은 도면과 연관하여 후술하는 상세한 설명을 보면 더 쉽게 이해될 것이다.

도 1은 하나의 FIR 필터와 LMS 적응 매카니즘을 갖춘 종래의 장치를 도시하고;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장치를 도시하며;

도 3은 본 발명에 따라 동적으로 확장된 해상도 범위를 제공하는 두 FIR 필터의 중첩 계수 해상도 범위를 도시하며;

도 4는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.

본 발명을 구현하는 시스템에 대한 하기의 상세한 설명은 핸즈-프리 통신 환경에서 사용하기 적합한 에코 소거기에 관한 내용으로 되어있다. 여기의 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 본 발명이 적용될 수 있는 응용예에 제한을 가하려는 것이 아니다.

본 발명의 양호한 실시예를 포함하는 장치가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 장치에서, 제1 및 제2 16-비트 필터(201 및 203)의 계수에 의해 표시되는 분리된 해상도 범위는 결합되어 확장된 필터링 범위를 표시한다. 송수신기(210)에 의해 수신된 입력신호 x (예컨대, 상대방 사용자의 음성 신호)는 A/D 변환기(252)에 의해 디지털 포맷으로 변환되어 디지털화된 입력 신호(240)를 제공한다. 디지털화된 입력신호(240)는 각각의 LMS 교차 상관기(230), 제2 필터(203)(FIR2), 제1 필터(201)(FIR1)에 의해 에코 소거회로(200)에서 샘플링된다. 디지털화된 입력신호(240)는 에코 소거회로(200)에서 D/A 변환기(246)로 출력되어 증폭기(248)로 출력(247)을 제공하며, 다시 확성기(209)로 신호(249)를 출력한다. 미지의 시스템 H(z)이 확성기(209)로부터 음향 입력을 수신한다. 마이크로폰(205)은 미지의 시스템 H(z)으로부터 오디오 신호를 샘플링하여 마이크로폰 신호(220)를 발생시킨다. 마이크로폰 신호(220)는 통상적으로 증폭기(222)에 의해 증폭되고 A/D 변환기(224)에 의해 디지털 포맷으로 변환되어 디지털화된 마이크로폰 신호(226)를 발생시킨다. 미지의 시스템 H(z)으로부터 샘플링된 오디오 신호(말하자면 디지털화된 마이크로폰 신호(226))는 원하는 신호(즉, 사용자의 음성)와 확성기(209)로부터의 원치않는 오디오 신호를 모두 포함한다. 확성기 오디오 신호(270)는 마이크로폰(205)에서 잡여져 상대방 사용자에게는 자신의 음성의 에코로써 감지될 수 있다.

확성기(209)에 의해 도입된 에코 신호를 제거하기 위해 에코 소거회로(200)가 제공된다. 상기 회로는, 양호한 실시예에 따르면, 디지털 신호 처리기 형태로 제공될 수 있는데, 여기서 제1 및 제2 필터(201 및 203)는 유한 임펄스 응답(FIR) 필터이지만, 본 발명에 따른 구성에서는 그 계수가 적응적으로 수정될 수 있는 디지털 무한 임펄스 응답(IIR) 필터 또는 다른 타입의 디지털 필터를 대안적으로 포함할 수도 있다.

디지털 필터는 계수를 기억하기 위한 레지스터와 같은 수단을 포함한다. 신호 처리하는 동안 각각의 계수에는 입력 신호 샘플의 지연된 부분이 곱해진다. 그 결과의 프로덕트가 일정한 방식으로 조합되어 필터링된 신호를 발생시킨다. 종래 기술의 필터(101)(도 1 참조)는 계수를 보유하는 레지스터의 사이즈에 의해 그 정밀도가 제한된다. 예를 들어, 32 비트 계수를 사용할 수 있지만 필터(101)가 16-비트 레지스터를 갖는 경우, 각 계수의 저차 16 비트는 필터(101)에 기억되기 전에 절단될 필요가 있다.

본 발명은 각각의 계수를 두 숫자의 합산으로 표현함으로써 상기한 결점을 극복한다. 2R이 계수의 정밀도 크기를 나타내고, 한 숫자의 정밀도가 그 숫자를 나타내는 비트의 수에 의해 측정된다고 하자. 기수점(이진수)이 부호 비트, S의 바로 오른쪽에 위치한다고 하면, 계수는 다음의 식으로 표현될 수 있다:

계수 = -S + (A*2^R+ B*2^overlap)*2^-(2R-1)

= -S + A*2^R*2^-2R+1+ B*2^overlap*2^-2R+1

= -S + A*2^-R+1+ B*2^{-2R*overlap+1}

여기서, A 는 (R-1)-비트 크기 정수,

B 는 R-비트 크기 정수,

overlap 는 정수 B의 최상위 비트가 정수 A의 최하위 비트와 동일한 유효도를 갖는 정도를 나타내는 가변 정수이다. overlap 이 0과 같으면 중첩(오버랩)이 없는 것이고, overlap 이 R과 같으면 완전 중첩된 것이다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 각각의 필터 계수는 부호 비트 (S), A 파트, B 파트로 표시된다. 각각의 계수에서, 부호 비트, S, 및 A 파트는 제1 필터(201)의 R-비트 크기 레지스터에 기억되고, 각 계수의 B 파트는 제2 필터(203)의 R-비트 크기 레지스터에 기억된다. 계수의 B 파트는 개념적으로 R-overlap 양만큼 낮은 유효도를 갖는 것이지만, 제2 필터는 숫자 B의 최상위 비트의 바로 오른쪽에 기수점(이진수)이 위치하는 것처럼 행동한다. 제2 필터(203)로부터 나오는 필터링된 신호를 적절히 스케일링하기 위해서는 출력에 2^-R*overlap을 곱해야 한다. 이 것은 도 2에 도시된 제2 시프트 레지스터(272)에 의해 쉽게 이루어진다. 이렇게 스케일링된 출력이 제1 필터(201)의 출력과 결합(예컨대, 합산)되어, 그 정밀도(즉, 계수를 표현하는데 사용되는 비트의 수)가 2R-overlap 인 단일 필터의 알짜 효과를 생성시킨다. 제1 필터(201)의 실제 정밀도는 단지 R 이므로, 전체적인 필터링의 정밀도는 R-overlap 양만큼 확장된다(여기서는 "확장된 해상도 범위"로 인용된다). 이러한 원리는 후술하는 여러 실시예의 설명 부분에서 상세히 설명되겠다.

다시 도 2에 도시된 실시예를 보면, 제1 필터(201)는 제1 에코 산정신호(212)를 제공하고 이 것은 제1 합산 포인트(204)에서 디지털화된 마이크로폰 신호(226)를 감산시켜 제1 에러신호(255)를 발생시킨다. 제1 에러신호(255)는 제2 합산 포인트(206)의 입력으로 공급되며, 여기서 제2 필터(203)가 공급하며 제2 시프트 레지스터(272)에 의해 스케일링되는 제2 에코 산정신호(214)가 감산되어 제2 에러신호(207)가 발생된다. 일반적으로, 제2 에러신호(207)는 에코 소거회로(200)로부터 출력되어 멀티플렉서(276)의 입력 포트(input₂)에 공급된다. 이하 상세히 설명되는 바와 같이, 멀티플렉서(276)는 제2 에러신호(207)를 아날로그 포맷으로 변환하기 위해 D/A 변환기(271)로 출력하도록 제어될 수 있으며, 그 아날로그 신호는 송수신기(210)에 제공된다. 본 기술분야에 숙련된 사람이면 제1 및 제2 필터(201, 203)의 출력(212 및 214)이 함께 가산되어 디지털화된 마이크로폰 신호(226)로부터 감산되는 조합된 신호를 제공할 수 있다는 것을 알것이다.

필터(201, 203)의 계수를 적응적으로 갱신하기 위해, 공지된 기술에 따라 동작하는 LMS 교차 상관기(230)가 제2 에러신호(207)와 디지털화된 입력신호(240)를 샘플링한다. LMS 교차 상관기(230)로부터 공급된 갱신 정보(232)가 제2 필터(203)의 계수를 갱신하는데 사용된다. 주기적으로, 제2 필터(203)는 그 중첩 계수를 공급하여 제1 필터(201)의 중첩 계수를 갱신한다. 후술되는 바와 같이, LMS 교차 상관기 출력의 불필요한 절단은, LMS 교차 상관기(230)로부터의 갱신 정보(232)를 처리하기 위한 제1 조절 시프트 레지스터(273)와; 각각 제2 에코 산정신호(214)를 스케일링하며, 제2 필터(203)로부터의 계수 데이터를 시프팅하는 제2 및 제3 조절 시프트 레지스터(272 및 277)를 사용함으로써 피할 수 있다.

16-비트 필터를 사용하여 해상도 구성을 설명하는 도해도가 도 3에 도시되어 있다. 도시된 구성에서 제1 필터(201)의 계수(301)는 확장된 해상도 범위(309)의 최상위 부분(303)을 나타낸다. 제2 필터(203)의 계수(305)는 확장된 해상도 범위(309)의 최하위 부분(307)을 나타낸다. 상기 구성에서, 확장된 해상도 범위는 24 비트로 구성되는데, 여기에는 8 비트의 중첩(311)과 8 비트의 옵셋(313)이 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 확장된 해상도 범위(309)는 제2 필터(203)에 의해 표현되는 작은 크기의 신호 정보의 양을 변동시키도록 동적으로 확장 또는 축소될 수 있다. 확장된 해상도 범위의 조절은 중첩(311) 및 옵셋(313)을 변화시킨다. 따라서, 시프트 레지스터(272, 273, 277)에 의해 실행되는 시프팅 및 스케일링의 정도가 그에 따라 조절된다. 계수가 2의 보수이면, 계수 중첩(311)은 적어도 2 비트가 되어야 한다.

본 발명에 따른 도 2의 장치를 동작시키는 프로세스가 도 4의 흐름도에 설명되어 있다. 도 4에 설명된 방법에 따라 도 2의 장치를 제어하는 신호는 제어기(260)에 의해 발생될 수 있다. 제어기(260)는 제1 및 제2 필터(201 및 203), LMS 교차 상관기(230), 제1, 제2, 제3 시프트 레지스터(273, 272, 277), 멀티플렉서(276)과 통신한다. 제어기(260)는 동일 기판상의 또는 기판외의 DSP 제어기에 제공되는 회로 또는 프로세서 프로그램의 형태로 될 수 있다. 제어기(260)는 정보의 전달, 확장된 해상도 범위의 확장 및 축소, 타이밍, 전달 속도, 시프트 레지스터 제어, I/O 기능등을 관리함으로써 에코 소거회로(200)의 동작을 개선시킨다. 본 기술에 숙련된 사람이면 여기에 설명된 것처럼 동작하는 제어기를 쉽게 설계할 수 있을 것이다. 후술하는 본 발명 방법의 설명에 있어, 에코 소거회로(200)의 샘플링 속도는 초당 8000 샘플이다.

다시 도 4를 보면, 새로운 샘플링 주기는 블록(405)에서 샘플 사이클 카운터, i,를 제로로 리셋팅하는 것으로 시작된다. 각각의 LMS 교차 상관기(230), 제2 필터(203), 제1 필터(201)에 의해 송수신기(210)로부터의 디지털화된 입력신호(240)가 샘플링된다(블록(410)). 디지털화된 입력 신호(240)는 D/A 변환기(246)에 의해 아날로그로 다시 변환되고, 증폭기(248)에 의해 증폭되어 확성기(209)로 공급되어서(블록(415)) 미지의 시스템 H(z)에 오디오 신호를 발생시킨다.

마이크로폰(205)은 (블록(420)에서) 미지의 시스템 H(z)으로부터 오디오 신호를 샘플링한다. 마이크로폰(205)에 의해 발생된 샘플링된 신호(220)는 사용자의 음성신호와 확성기(209)로부터의 오디오 신호(270)를 모두 포함한다. 신호(220)는 적절하게 증폭되고 아날로그에서 디지털 형태로 변환되어 디지털화된 마이크로폰 신호(226)를 발생시킨다. 블록(425)에서, 디지털화된 마이크로폰 신호(226)로부터 제1 에코 산정신호(212)를 감산하여 제1 에러신호(255)를 발생시킨다. 블록(430)에서, 제1 에러신호(255)로부터 제2 에코 산정신호(214)를 감산하여 제2 에러신호(207)를 발생시킨다. 제2 정정신호(207)는 블록(435)에서 LMS 교차 상관기(230)에 의해 샘플링된다. 블록(440)에서, LMS 교차 상관기(230)는 제1 시프트 레지스터(273)에 의해 적절하게 증폭되는 갱신 정보 신호(232)를 제공하여, 제2 필터(203)로 공급되어 그 계수를 갱신하기 위한 조절된 갱신 정보신호(274)를 발생한다. LMS 교차 상관기(230)에 의한 샘플링과 동시에, 제2 정정신호(207)가 멀티플렉서(271)로 출력되고 D/A 변환기(271)에 제공되어 D/A 변환기(271)에 의해 디지털에서 아날로그 형태로 변환된다. 아날로그 신호가 송수신기(210)로 공급된다(블록(445)).

다음에는 제2 필터(203)의 중첩 계수에 의한 제1 필터(201)의 중첩 계수의 주기적 갱신이 적절한 것인지를 샘플링 사이클 수가 가리키는지 알기 위해 샘플 사이클 카운터, i,를 체크한다(블록(450)). 양호한 실시예에서 상기 체크는 100밀리초(msec) 마다 이루어진다. 그러므로, 샘플 사이클 카운터, i,는 (결정 블록(450)에서) 800의 배수인지가 체크된다. 샘플 사이클 카운터, i,가 800의 배수가 아니라면, 샘플링 프로세스는 블록(455)에서 카운터, i,를 증가시키고 블록(410)으로 돌아와 전술한 바와 같은 동작을 계속한다.

800 샘플 사이클의 배수가 실행되었다면, 제2 필터(203)는 먼저 오버플로 상태에 관해 체크된다(블록(460)). 주어진 중첩 구성에 관해 제2 필터(203)의 계수에 의해 유지될 수 있는 최대 계수값이 초과된 경우 오버플로가 판정될 수 있다. 디지털 신호 처리기에서 구현되는 경우, 오버플로는 설정 오버플로 플랙에 의해 표시될 수 있다. 오버플로 상태가 존재하면, 제2 필터(203)의 계수는 블록(465)에서 리셋(폐기)되고, 해상도는 바람직할 경우 오버플로 재발을 방지하도록 조절될 수 있다. 이러한 조절은 제2 필터(203)에 의해 전달되는 유효 비트의 수를 증가시켜, 전체적인 에코 소거기의 유효 해상도 범위를 감소시킨다. 양호한 실시예에서, 이러한 일은 오버플로가 더 이상 표시되지 않을 때까지 매 800 샘플마다 1 비트씩 계수 중첩의 양을 증가시키는 것에 의해 달성된다(블록(485) 참조). 중첩을 증가시키면 제1, 제2, 제3 시프트 레지스터(273, 272, 277)에 의해 수행되는 시프트 양은 대응하여 감소될 필요가 있다.

증가된 중첩의 결과로, 후속 사이클에서 많은 양의 저급 에코 정보가 제1 필터(201)의 중첩 해상도 범위로 전달된다. 중첩이 조절된 후에, 원한다면, 샘플 사이클 카운터가 증가되고(블록(455)), 그 후 샘플링 프로세스는 전술한 바와 같이 블록(410)에서 계속된다. 8000 샘플이 끝난후에는 블록(405)에서 프로세스가 다시 시작한다.

오버플로 가능성은 제1 필터(201)의 갱신 사이의 주기인 갱신 주기를 감소시킴으로써 더욱 줄어들 수 있다. 도 4에서는 결정 블록(450)에서 샘플 카운터 체크값(예컨대, 800)을 작은 값으로 줄이는 것을 수반한다.

다시 도 4를 보면, 결정 블록(460)에서 오버플로가 표시되지 않는 경우, 해상도 범위 확장의 정도에 따라 제3 시프트 레지스터(277)에 의해 스케일링되는 제2 필터(203)의 중첩 계수가 제1 필터(201)의 중첩 계수에 더해진다. 그런 다음 제2 필터(203)의 중첩 계수는 제2 필터(203)의 비중첩 계수를 그대로 두고 (영으로)리셋된다.

다음에는 (결정 블록(480)에서) 다수의 미세 해상도 에코 신호를 모델링하기 위해 해상도 범위를 확장하는 것이 바람직한 것인지 판정한다. 상기 판정은, 부분적으로, 장치가 충분히 안정한 것인지의 여부에 따른다. 장치의 안정성은 제2 필터(230)의 계수의 저 에너지 레벨에 의해 또는 블록(460)에서 체크될 때 제2 필터(230)의 오버플로 상태의 결여에 의하여 표시될 수 있다. 적절하게 안정하다면, 동적으로 연장된 범위는 (블록(490)에서) 제1 및 제2 필터(201 및 203)의 계수 중첩을 감소시킴으로써 화장될 수 있다. 이러한 해상도 증가는 제2 필터(203)의 계수를 1비트 이상 다운시프트하여 달성될 수 있다. 조절 후에, 샘플 사이클 카운터는 블록(455)에서 증가되고 프로세스는 블록(410)에서 곈속된다. 범위를 화장하는 것이 바람직하지 않다면, 프로세스는 블록(455)에서 샘플 사이클 카운터를 증가시키고 전술한 바와 같이 블록(410)에서 계속한다. 장치가 충분히 안정할 때, 즉, 미지의 시스템이 그다지 변동하지 않아 제1 및 제2 필터(201 및 203)가 주어진 해상도 레벨에서 최적의 셋팅을 달성할 수 있는 때에, 수렴이 발생될 수 있다. 장치가 수렴되고 고 해상도 레벨에 있지 않을 경우, 제2 필터(203)의 계수는 고 해상도를 달성하도록 시프트될 수 있다.

해상도 범위를 언제 확장 또는 축소하는 것이 적합한지에 대한 판정은 필터 장치의 안정성에 달려있다. 전술한 바와 같이, 오버플로 플랙이 제2 필터(203)의 계수에서의 오버플로 상태를 표시할 수 있다. 이러한 경우에는 해상도 범위를 축소하는 것이 적절하다. 역으로, 측정된 적응화 양을 선정된 값과 비교하면 해상도 범위를 확장하는 것이 적절하다는 것을 알 수 있다. 대안적인 구성으로써, 타이머를 사용하여 선정된 시간 이후에 해상도 범위를 확장할 수 있다. 이 방법은 본 발명을 구현하는 필터링 장치가 그 것을 충분히 적응시키는데 통상적으로 걸리는 시간이 알려져 있는 비교적 공개적인 셋팅으로 사용되는 경우 적합할 수 있다. 필터링 장치가 충분한 정도로 안정화되었는지 판정하는 또다른 기술은, 본 출원과 동일자로 출원되고 본 명세서에도 참고되어 있는 짐 라스머슨의 미국 특허출원 제 08/578,944 호, 명칭 "적응성 필터의 수렴도 측정",에 기술된 바와 같은 수렴 측정 방법 또는 장치를 사용하는 것이다.

앞서 언급한 출원서에 기재된 기술을 이용하여 필터링 장치의 수렴 상태를 측정하면 수렴 판정 주기의 끝에서 제2 필터의 계수의 에너지, 레벨 또는 파워를 동일한 주기에 대한 정규화 값과 비교할 수 있다. 이러한 정규화값 또는 기준값은 수렴 판정 주기 동안의 디지털화된 입력 신호(240)의 누산값의 에너지, 레벨, 또는 파워일 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 제2 필터(203)의 중첩된 계수만이 비교를 위해 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, LMS 프로세스에서 제2 필터(203)의 오버플로를 야기하는 갱신 정보를 제공하는 경우에 제1 에러신호(255) 또는 제2 에러신호(207)중 더 나은 것을 출력하는 것이 바람직할 수 있다. 다시 도 4를 보면, 결정 블록(460)에서 오버플로가 표시되는 경우, 제2 에러신호(207)보다는 제1 에러신호(255)를 선택하여 멀티플렉서(271)로 출력하는 것이 유익할 수 있다. 이러한 오버플로 체크는, 예를들면, 설정 오버플로 플랙에 의해 표시될 수 있다. 오버플로 상태는 제2 필터(203)의 계수에 오류가 있다는 것을 의미한다. 따라서, 제1 에러신호(255)로부터 감산되는 제2 에코 산정신호(214)는 제2 에러신호(207)가 제1 에러신호(255)보다 상대방 사용자에게로의 전송에는 적합하지 않은 것이 되게 한다. 그러므로, 이러한 상황에서는 제1 에러신호(255)를 출력하는 것이 바람직하다. 상기한 경우에, 제어기(260)는 제1 에러신호(255)를 D/A 변환기(271)로 출력하여 변환하고 송수신기(210)로 출력하도록 MUX(276)를 제어할 수 있다. 통상적으로, 제2 에러 신호(207)는 에코 산정신호(214)가 추가로 감산되기 때문에 제1 에러신호(255)보다 양호하다. 또한, 제2 필터(203)의 계수는 오버플로되는 경우, 제1 필터(201)의 계수를 갱신하지 않고, 폐기(즉, 리셋)하는 것이 유익할 수 있다(도 4의 결정 블록(465) 참조).

동작시, 제1 필터(201)는 디지털화된 마이크로폰 신호(226)에서 저급의, 저 해상도 부분의 에코 성분을 제거하는 작용을 한다. 제1 필터(201)는 디지털화된 마이크로폰 신호(226)로부터 감산될 때 제1 정정 신호(255)를 발생시키는 제1 에코 디지털 신호(212)를 발생시킴으로써 상기한 작용을 한다. 제2 필터(203)는 제1 정정 신호(255)에 남아있는 미세한, 고 해상도 에코 성분을 제거하도록 동작한다.

통상적으로, 에코 성분이 약할 경우에는 제2 필터(203) 하나로만 제공되는 소거에 의해서도 에코는 효과적으로 제거될 수 있다. 그러나, 에코 신호가 커지면 제2 필터(203)의 계수가 오버플로되고 이 경우 제2 필터(203)의 에코 소거 출력은 에코를 적절하게 개선시키지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 필터 장치가 초기에는 대단히 중첩된 상태로 동작한다. 즉, 초기 동작 동안, 제2 필터(203)는 LMS 갱신 정보(232)의 최상위 비트를 더 많이 이용하도록 구성되고, 많은 양의 저급 정정 정보가 제2 필터(203)의 중첩된 계수에 의해 제1 필터(201)의 중접된 계수에 제공된다. 장치가 미지의 시스템 H(z)의 에코 응답을 학습하고 제거해감에 따라, 장치는 안정화되고 LMS 갱신의 크기는 작아진다. 저 레벨 LMS 갱신 정보는 제2 필터(203)의 계수를 오버플로하는 일이 거의 없다. 일단 안정되면, 장치의 해상도 범위가 증가될 수 있는데, 이 것은 제1 필터(201)의 해상도 범위에 비해 제2 필터(203)의 해상도 범위를 다운시프팅하여 이루어진다. 일단 이러한 방법으로 조절되면, 제2 필터(203)에 의해 표현되는 정보는 그에 따라 모델링되고 제거될 수 있는 미세한 에코 신호 성분에 대응할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 제2 필터(203)의 해상도 범위의 다운-시프팅 및 업-시프팅에는 (제1 시프트 레지스터(273)를 거쳐)LMS 갱신 정보 신호(232)를 조절가능하게 업-시프팅하는 것이 수반되는 한편, 동시에 제2 필터(203)의 에코 산정신호(275)를 다운-시프팅, 즉 감쇠시키는 것이 수반된다. 부가적으로, 제2 필터(203)로부터 제1 필터(201)로 전달되는 중첩된 계수 가중치도 제1 필터(201)가 사용하기에 적합한 범위로 되돌리기 위해 제3 시프트 레지스터(277)를 통하여 대응하는 다운-시프팅을 필요로한다. 제1 및 제2 조절 시프트 레지스터(273 및 272)에 의해 각각 증폭 및 감쇠되어 조절된 갱신 정보 신호(274) 및 제2 에코 산정신호(214)를 발생시킨다. 업-시프팅 및 다운-시프팅의 양은 제1 및 제2 필터(201 및 203)의 계수가 옵셋되는 정도에 따라 변동한다. 여기서 사용되는 용어 "옵셋의 정도"는 제2 필터(203)의 계수가 제1 필터(201)의 계수에 비해 다운시프트된 양(비트의 수)을 의미한다(도 3에서 옵셋(313) 참조).

필터 장치가 고 해상도 정보를 표시하도록 구성되면(즉, 옵셋이 선택된다), 제2 필터(203)의 계수는 LMS 교차 상관기(230)에 의해 제공되는 에코 정보의 고 해상도 성분을 표시하는데 전용된다. 따라서, 제1 시프트 레지스터(273)는 제2 필터(203)의 계수에 의해 표시되는 해상도 범위로 LMS 갱신 정보(232)를 증폭 또는 업시프트하도록 조절된다. 이렇게 하면 제2 필터(203)의 출력이 증폭 또는 업시프트의 양에 대응하는 양만큼 증폭되므로, 에코 산정 신호(275)를 다시 적합한 범위로 되돌리기 위해서는 대응하는 감쇠 또는 다운시프트가 실시되어야 한다. 유사하게, 제2 필터(203)에 의해 제1 필터(201)로 공급되는 계수도 제1 필터(201)에서 사용하기에 적합한 비트 위치로 가도록 다운시프트되어야 한다. 증폭/감쇠 (업시프트/다운시프트)의 양은 표시되는 해상도 범위에 따라 가변적이다.

양호한 실시예에서, 증폭/감쇠는 옵셋의 비트당 ±6 dB 의 조절에 대응한다. 제2 필터(203)의 계수에 의해 표시되는 확장된 해상도 범위에 대한 LMS 정보 갱신 정보(232)의 조절은 제1 시프트 레지스터(273)를 사용하여 실시된다.

해상도 범위의 8비트 확장(옵셋(313))이 있는 도 3에 도시된 구성에서, LMS 교차 상관기(230)로부터의 갱신 정보(232)는 8비트 옵셋(313)에 대응하여 8비트 업-시프트된다. 이러한 조절의 결과 LMS 갱신 정보 신호(232)는 +48 dB 증폭된다(말하자면, 업시프트의 비트당 +6 dB). 확장된 해상도 범위를 1비트 더 확장하여 증가시킨다면(예컨대, 9비트 옵셋), 제1 시프트 레지스터(273)에 의해 제공되는 증폭은 +54 dB이 될 것이다.

일단 조절되면, 갱신 정보(274)는 제2 필터(203)의 계수를 수정하는데 사용된다. 제2 필터(203)의 에코 산정 신호(275)도 그에 따라 제2 시프트 레지스터(272)에 의해 조절 또는 다운-시프트되어 정확한 레벨의 제2 에코 산정신호(214)를 제공한다.

확장된 해상도 범위의 동적인 시프팅 특성은 초기 동작 기간동안 에코 소거회로(200)를 검사함으로써 구체화된다. 초기에, 각 필터의 계수에 의해 표시되는 해상도 범위는 완전하게 또는 충분하게 중첩된다. 제1 및 제2 필터(201, 203)의 계수는 초기 상태에서 제로로 리셋되며, 따라서 소거 신호를 제공하지 않는다. 핸즈-프리 환경(예컨대, 미지의 시스템 H(z))내의 사용자와 상대방 사용자 사이에 (송수신기(210)를 통해) 통신이 이루어지면, 그에 따라, 필터(201, 203)는 신호를 수신하고 발생시킨다.

초기에, 미지의 시스템 H(z)으로부터 모여진 디지털화된 마이크로폰 신호(226)는, 필터들이 처음에는 제로 크기의 신호를 발생하므로, 합산 포인트(204 및 206)를 수정되지 않고 통과한다. 따라서, LMS 교차 상관기(230)는 제2 에러 신호(207)내의 전체 에코 성분을 샘플링한다. LMS 교차 상관기(230)는 해상도 범위 확장의 정도에 따라 제1 시프트 레지스터(273)에 의해 조절되는 갱신 신호(232)를 제공한다. 조절된 갱신 정보(274)가 제2 필터(203)에 제공되고 그에 따라 계수가 갱신된다. 제1 및 제2 필터(201, 203)의 계수에 의해 표시되는 범위에서 완전한 중첩이 있는 경우, LMS 갱신 정보는 제1 시프트 레지스터(273)에 의해 증폭되거나 제2 시프트 레지스터(272)에 의해 감쇠되지 않는다.

LMS 교차 상관기(230)가 전체 에코 성분을 포함하는 신호를 수신하므로, 처음에는 저급, 저 해상도 에코 신호 성분에 대응하는 정보를 제공한다. 상기 정보는 처음에 제2 필터(203)에 의해 모여져, 전술한 바와 같이 주기적으로 제1 필터(201)로 전달된다. 따라서, 제1 필터(201)의 계수는 저급 에코 정보를 누산한다. 제1 및 제2 필터(201, 203)의 계수가 에코 정보를 누산함에 따라, 필터들은 디지털화된 마이크로폰 입력 신호(226)에 포함된 에코 성분을 소거함에 있어 더욱 효율적으로 되어간다. 그 결과 안정성이 커져서 필터 장치는 그 해상도 범위를 확장하도록 그 구성을 조절할 수 있으며 미세한 에코 신호 성분도 정정할 수 있게된다.

본 발명의 응용예는 에코 소거를 촉진하는 내용으로 기술되었다. 그러나, 본 기술분야에 숙련된 사람이면 본 발명에 따른 필터링 장치 또는 동작 방법은 고 해상도 필터링을 필요로 하는 어떤 경우에도 적용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 통상적으로 2배 정밀도 장치 또는 고 정밀도 필터링을 필요로 하는 응용예는 본 발명을 구현하기에 아주 적합한 것이다. 신호 처리를 이용하는 여러 분야의 응용예에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기에는 하이-파이 오디오 시스템, 통신 시스템, 테스팅 시스템, 제어 시스템의 신호 처리 응용예가 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명은 고 해상도라는 장점을 제공하며, 따라서 2배 정밀도 연산을 위해서는 필요한 계산양이 증가한다는 종래 기술의 문제점을 갖지 않는 양호한 성능의 필터를 제공한다.

본 발명이 특정 실시예를 참고로 하여 기술되었다. 그러나, 본 기술분야에 숙련된 사람이면 전술한 양호한 실시예와는 다른 특정 형태로 본 발명을 구현하는 것도 가능하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 명세서에 기재된 본 발명의 응용예에서는 하드와이어 16 비트 필터를 사용하는 것으로 기술되었지만, 범용 컴퓨터로 또는 프로세서로 프로그램을 실행하는 것과 같은 다른 방법으로도 본 발명을 구현할 수도 있다. 계수의 조작, 계산, 적응화등은 프로그램된 프로세스를 통해 관리될 수 있다. 이러한 방식의 본 발명의 실시예는 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고도 가능한 것이다.

그러므로, 제시된 실시예는 단지 설명을 위한 것이며 어떤 경우이던 제한적으로 고려되지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구범위에 의해 주어지는 것이며, 청구범위내에 있는 변형예 및 균등물도 모두 여기에 포함되는 것이다.

Claims

입력 신호를 필터링하는 장치에 있어서,

입력 신호와 제1 해상도 범위를 갖는 복수의 제1 계수의 함수로 제1 필터링된 신호를 발생하는 제1 필터링 수단, 여기서 제1 필터링 수단은

복수의 제1 계수를 수신하는 수단과;

복수의 제1 계수와 대응하여 복수의 계수 출력 신호를 발생하는 수단을 구비하고, 여기서 각각의 계수 출력 신호는 복수의 제1 계수중 대응하는 하나의 최상위 디지트의 수, n,를 나타내며;

입력 신호와 제2 해상도 범위를 갖는 복수의 제2 계수의 함수로 제2 필터링된 신호를 발생하는 제2 필터링 수단, 여기서 제2 필터링 수단은

제1 필터링 수단으로부터 복수의 계수 출력 신호를 수신하는 수단과;

복수의 수신된 계수 출력 신호 각각을 복수의 제2 계수중 대응하는 하나의 최하위 n 디지트 부분과 결합시켜 복수의 제2 계수를 수정하는 수단을 구비하며;

제1 필터링된 신호를 수 n의 함수가 되는 양으로 스케일링하여 스케일링된 신호를 발생하는 수단과;

제2 필터링된 신호를 스케일링된 신호와 결합시키는 수단을 구비하는 필터링 장치.
제1항에 있어서, 수 n를 조절하여 필터링 장치의 해상도 범위를 변동시키는 수단을 더 구비하는 필터링 장치.
제1항에 있어서, 제1 필터링 수단에서 복수의 제1 계수를 수신하는 수단이

복수의 계수 갱신 신호를 수신하는 수단과;

복수의 수신된 계수 갱신 신호 각각을 복수의 제1 계수중 대응하는 하나와 결합시켜 복수의 제1 계수를 수정하는 수단을 구비하는 필터링 장치.
제1항에 있어서, 제1 필터링 수단은 제2 필터링 장치가 복수의 계수 출력 신호를 수신한 후에 각각의 제1 계수의 n 최상위 디지트를 리셋팅하는 수단을 더 구비하는 필터링 장치.
동적으로 확장되는 해상도 범위의 제1 부분을 나타내는 계수를 가지며 제1 부분에 대응하는 제1 신호를 발생하는 제1 필터 수단과;

동적으로 확장되는 해상도 범위의 제2 부분을 나타내는 계수를 가지며 제2 부분에 대응하는 제2 신호를 발생하는 제2 필터 수단과;

제1 및 제2 필터 수단에 갱신 정보를 제공하는 적응 시스템을 구비하며,

여기서, 제1 부분을 나타내는 계수와 제2 부분을 나타내는 계수는 동적으로 확장되는 해상도 범위를 제공하도록 조절가능하게 중첩되는 적응성 필터 장치.
제5항에 있어서, 제2 필터 수단의 계수가 적응 시스템으로부터의 정보로 주기적으로 갱신되며, 제1 필터 수단의 중첩 계수는 제2 필터 수단의 중첩 계수에 의해 주기적으로 갱신되는 적응성 필터 장치.
제5항에 있어서, 제1 및 제2 필터 수단이 디지털 임펄스 응답 필터인 적응성 필터 장치.
제5항에 있어서, 적응 시스템이 LMS 교차 상관기인 적응성 필터 장치.
제5항에 있어서, 제1 및 제2 필터 수단이 제1 및 제2 필터에 의해 유지되는 계수를 기초로 필터링되는 입력 신호를 수신하는 적응성 필터 장치.
제9항에 있어서, 제1 및 제2 필터 수단의 출력이 출력 신호에 가산되어 출력 신호에 대한 정정을 실시하는 적응성 필터 장치.
제9항에 있어서, 입력 신호가 라디오 수신기에 의해 발생된 라디오 신호인 적응성 필터 장치.
제10항에 있어서, 출력 신호가 핸즈-프리 통신 환경내에서 발생된 오디오 신호인 적응성 필터 장치.
제5항에 있어서, 장치가 충분히 안정할 경우 장치의 해상도 범위를 확장하도록 동적인 중첩이 조절되는 적응성 필터 장치.
제5항에 있어서, 장치가 상당히 불안정할 경우 장치의 해상도 범위를 축소하도록 동적인 중첩이 조절되는 적응성 필터 장치.
확장된 해상도 범위의 제1 부분을 나타내는 계수를 가진 제1 필터와; 확장된 해상도 범위의 제2 부분을 나타내는 계수를 가진 제2 필터와; 갱신 정보를 제공하기 위한 적응 장치를 포함하며, 여기서 제1 및 제2 필터의 계수는 조절가능하게 중첩하는 장치를 사용하여 입력 신호를 정정하는 방법에 있어서,

정정될 입력 신호를 입수하는 단계;

제1 필터에 의해 발생된 제1 산정 신호를 입력 신호로부터 감산하여 제1 에러 신호를 발생하는 단계;

제2 필터에 의해 발생된 제2 산정 신호를 제1 에러 신호로부터 감산하여 제2 에러 신호를 발생하는 단계;

제2 에러 신호를 적응 장치로 모니터링햐여 제2 에러 신호에 잔류하는 에러에 대응하는 갱신 정보를 발생하는 단계;

제2 필터의 계수를 수정하기 위해 제2 필터에 갱신 정보를 제공하는 단계;

제2 필터의 중첩 계수로부터의 정보로 제1 필터의 중첩 계수를 주기적으로 갱신하는 단계를 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 제2 산정 신호를 입력 신호와 대응하는 크기로 되돌리도록 중첩의 양에 따라 제2 산정 신호를 스케일링하는 단계를 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 중첩 계수를 갱신하는 단계 후에 제2 필터의 중첩 계수를 리셋팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 제1 및 제2 필터의 계수에서 중첩의 양을 각각 감소 또는 증가시켜서 해상도 범위를 확장 또는 축소하는 단계를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서, 해상도 범위의 확장은 선정된 양의 적응이 일어났을 때 실시되는 방법.
제18항에 있어서, 해상도 범위의 축소는 제2 필터 계수의 오버플로에 응답하여 실시되는 방법.
핸즈-프리 통신 환경으로부터 수신된 신호에서 에코를 소거하는 방법에 있어서,

핸즈-프리 환경으로부터 입력 신호를 수신하는 단계;

제1 필터에 의해 발생되며 확장된 해상도 범위의 제1 부분을 나타내는 제1 필터 계수에 대응하는 제1 에코 산정 신호를 입력 신호로부터 감산하여 제1 에러 신호를 발생하는 단계;

동적인 해상도 범위의 제2 부분을 나타내는 제2 필터 계수에 대응하는 제2 에코 산정 신호를 제1 정정 신호로부터 감산하여 제2 에러 신호를 발생하는 단계를 포함하고, 여기서 확장하는 해상도 범위의 제1 부분과 제2 부분은 조절가능하게 중첩하며;

제2 에러 신호를 모니터링햐여 제2 에러 신호에 포함된 잔류 에코 신호에 대응하는 갱신 정보를 발생하는 단계;

제2 필터의 계수를 갱신 정보로 갱신하는 단계;

제2 필터의 중첩 계수로 제1 필터의 중첩 계수를 주기적으로 갱신하는 단계를 포함하는 방법.
확장된 해상도 범위의 제1 부분을 나타내는 계수를 가진 제1 필터링 수단과; 확장된 해상도 범위의 제2 부분을 나타내는 계수를 가진 제2 필터링 수단과; 제2 필터링 수단의 계수를 갱신하는 적응 매카니즘을 포함하며, 여기서 제1 및 제2 필터링 수단의 계수는 적어도 부분적으로 중첩하는, 적응성 필터 시스템에서 확장되는 해상도 범위를 동적으로 조절하는 방법에 있어서,

a) 입력 신호를 수신하는 단계;

b) 제1 필터링 수단을 이용하여 제1 산정 신호를 발생하는 단계;

c) 제1 산정 신호를 입력 신호로부터 감산하여 제1 에러 신호를 발생하는 단계;

d) 제2 필터링 수단을 이용하여 제2 산정 신호를 발생하는 단계;

e) 제2 산정 신호를 제1 에러 신호로부터 감산하여 제2 에러 신호를 발생하는 단계;

f) 제2 에러 신호를 적응 매카니즘으로 모니터링햐여 갱신 정보를 발생하는 단계;

g) 제2 필터링 수단에 갱신 정보를 제공하는 단계;

h) 제2 필터링 수단에 오버플로가 발생하는지 파정하고 오버플로의 표시를 작성하는 단계;

i) 오버플로가 표시되면 제1 및 제2 필터링 수단의 계수간의 중첩도를 증가시킨 다음 단계 a 내지 h를 반복하는 단계;

j) 갱신 정보로 제2 필터링 수단의 계수를 갱신하는 단계를 포함하는 방법.
제22항에 있어서,

k) 오버플로가 표시되지 않으면 제1 및 제2 필터링 수단의 계수간의 중첩도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제22항에 있어서,

l) 제2 필터링 수단의 중첩 계수로 제1 필터링 수단의 중첩 계수를 갱신하는 단계를 더 포함하는 방법.
입력 신호를 필터링하는 장치에 있어서,

확장된 해상도 범위의 제1 부분을 나타내는 제1 계수를 가지며, 입력 신호를 수신하여 제1 계수와 입력 신호의 함수인 제1 신호를 발생하는 제1 필터링 수단과;

확장된 해상도 범위의 제2 부분을 나타내는 제2 계수를 가지며, 입력 신호를 수신하여 제2 계수와 입력 신호의 함수인 제2 신호를 발생하는 제2 필터링 수단과;

제1 및 제2 필터링 수단의 계수를 적응적으로 갱신하는 수단을 구비하며,

여기서 제2 계수는 확장된 해상도 범위를 표시하기 위해 제1 계수에 대해 가변적으로 시프트하며, 제1 계수는 확장된 범위의 최상위 부분을 나타내고 제2 계수는 확장된 범위의 최하위 부분을 나타내는 필터링 장치.
제24항에 있어서, 제2 계수를 적응적으로 갱신하기 위한 정보는 제2 계수와 제1 계수간의 옵셋의 정도에 따라 스케일링되며, 제2 필터링 수단의 출력은 제2 신호를 발생하도록 옵셋의 정도에 따라 스케일링되는 장치.