KR20010002001A

KR20010002001A - 지연시간추정을 이용한 잔향 제거장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010002001A
Application number: KR1019990021563A
Authority: KR
Inventors: 김재범
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2001-01-05

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

잔향제거기.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

에코성분의 지연시간 추정을 이용한 잔향제거기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지

본 발명에 따른 에코섬분의 지연시간 추정을 이용한 잔향제거기가, 상기 추정된 지연시간만큼 원단 음성신호를 지연시켜 출력하는 지연기와, 상기 지연기의 출력신호를 상기 지연시간을 중심으로 일부구간에서 콘볼류선과 계수갱신을 수행하는 적응필터와, 상기 적응필터를 통과하는 원단 음성신호를 근단 음성신호에서 감하여 부호기로 출력하는 감산기로 구성된다.

라. 발명의 중요한 용도

잔향제거기.

Description

지연시간추정을 이용한 잔향 제거장치 및 방법{ECHO CANCELLERWITH TIME DELAY ESTIMATION AND THEREFORE CONTROL METHOD}

본 발명은 전화시스템의 잔향 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 지연시간추정을 이용한 잔향 제거장치 및 방법에 관한 것이다.

고정전화 또는 이동전화 시스템에서 발생하는 라인에코(Line echo)와 어쿠스틱 에코(acoustic echo)는 통화품질에 큰 저하를 가져온다. 따라서 우수한 통화품질의 전화시스템을 구축하기 위해서는 잔향제거기가 필수적이다. 일반적으로 잔향제거기의 차수는 잔향신호의 지연시간이 커짐에 따라 증가하고, 이에 따라 계산량도 증가한다.

기존의 잔향제거기를 설명하면 다음과 같다. 우선, 에코패스를 FIR(finite impulse response;유한 임펄스 응답)적응필터를 사용하여 모델링(modelling)하며, 그 출력을 잔향신호로 추정한다. 따라서, 근단(Near-end) 음성신호에서 상기 적응필터의 출력을 감하여 잔향성분을 제거한다. 여기서 상기 에코패스에 의한 지연시간이 커지면 그에 따라 요구되는 적응필터의 차수도 커지고, 계산량도 증가한다. 그러나 일반적인 라인에코나 어쿠스틱 에코이 임펄스 응답특성을 살펴보면 도 1과 같이 지연시간 이후에 짧은 구간에서만 값을 갖고 나머지 구간에서는 영에 가까운 값을 가짐을 알수 있다. 실제로 의미있는 값을 갖고 갱신되어지는 계수들은 지연시간을 중심으로 전후의 수십 샘플들에 불과하다. 따라서 이러한 긴 응답시간을 갖는 에코패스에 대해서 모든 계수들을 갱신시키는 적응필터를 사용하는 것은 불필요한 계산량을 증가시키는 결과만 초래한다.

따라서 본 발명의 목적은 전화시스템에서 잔향신호의 지연시간이 증가하더라도 계산량이 약간만 증가하는 잔향제거 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전화시스템에서 적응필터의 계수전체를 갱신하는 것이 아니라 지연시간을 중심으로 일부 구간의 계수만 갱신하는 잔향제거 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 에코섬분의 지연시간 추정을 이용한 잔향제거기가, 상기 추정된 지연시간만큼 원단 음성신호를 지연시켜 출력하는 지연기와, 상기 지연기의 출력신호를 상기 지연시간을 중심으로 일부구간에서 콘볼류선과 계수갱신을 수행하는 적응필터와, 상기 적응필터를 통과하는 원단 음성신호를 근단 음성신호에서 감하여 부호기로 출력하는 감산기로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 에코패스의 임펄스 응답특성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 잔향제거기의 블록 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 지연시간추정을 이용한 잔향제거기의 동작을 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 잔향제거용 적응필터의 계산량을 감소시켜 보다 성능이 우수한 잔향제거기를 제안한다. 이를 위해 적응필터의 계수 전체를 갱신하는 것이 아니라 지연시간을 중심으로 일분구간의 계수들만 갱신하고, 나머지 구간들은 순수한 지연만을 갖는 필터를 구성한다. 따라서 에코패스의 지연시간 추정이 이루어져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 잔향제거기의 블록 구성도이다.

상기 도 1를 참조하면, 복호기(11)은 수신데이타를 프레임단위로 복호(decoding)하여 음성신호 샘플y(i)를 출력한다. 여기서 상기 음성신호 샘플 y(i)는 본 발명에서 말하는 원단 음성신호이다. 잔향제거기(13)는 근단 음성신호와 원단 음성신호의 입력으로 동작하며, 적응필터를 통과시킨 원단 음성신호를 상기 근단 음성신호에서 감하므로서 잔향을 제거하는 기능을 수행한다. 에코패스(14)는 라인에코 또는 어쿠스틱 에코 등에 의해 원단 음성신호가 반사되어 근단 음성신호에 더해지는 패스를 말한다. 부호기(12)는 상기 잔향제거기(13)으로부터 출력된 음성신호를 프레임단위로 부호(coding)하여 출력한다.

상기 잔향제거기(13)을 보다 상세히 살펴보면, 지연기(113)은 상기 원단 음성신호를 지연시간-제1샘플구간(T-a) 동안 지연시켜 출력한다. 상기 적응필터(313)는 원단 음성신호를 필터링하여 에코신호를 생성하여 출력한다. 여기서 상기 적응필터는 상기 지연시간을 중심으로 일부구간(a+b) 동안에만 계수 갱신을 수행한다. 감산기(413)은 상기 적응필터(313)의 출력신호와 상기 근단 음성신호를 감하여 잔향성분을 제거하여 출력한다. 스위치(213)는 상기 근단신호검출부(113)의 제어하에 온/오프되며, 특히 근단 음성신호가 없을 경우 오프되어 상기 부호기(12)로 잔향성분이 전달되지 않도록 서프레션(supression) 기능을 수행한다.

상기한 구성에 근거한 잔향제거기에서, 원단 음성신호는 에코패스를 통해 근단 음성신호에 포함된다. 이때 상기 에코패스(114)는 라인에코인 경우, 하이브리드(hybrid;4iwre to 2wire)에 따른 임피던스 비매칭(impedance mismatching)에 의해 발생하고, 어쿠스틱 에코의 경우 단말기의 스피커(speaker)와 마이크(mic) 사이의 어쿠스틱 커플링(acoustic coupling)에 의해 발생한다. 상기 잔향제거기(13)는 원단 음성신호와 근단 음성신호를 입력으로 동작하는데, 상기 적응필터(313)를 통과시킨 원단신호를 근단신호에서 감하여 잔향제거를 수행한다. 여기서 상기 적응필터를 통과하는 원단신호는 지연시간-제1샘플구간(T-a) 동안 지연된 신호이고, 상기 적응필터의 차수는 제1샘플구간+제2샘플구간(a+b) 동안의 샘플수에 해당한다. 여기서 상기 차수는 실험적으로 미리 설정된 값이다. 또한, 상기 적응필터(313)로부터 미처 제거하지 못한 잔향성분은 비선형처리기(non-linear processor)인 상기 스위치(213)를 온/오프하므로서 제거한다

이하 본 발명에 따른 동작과정을 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 지연시간추정을 이용한 잔향제거기의 동작을 설명한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저, 상기 잔향제거기의 동작이 시작될 때, 311단계에서 적응필터는 동작시키지 않고 스위치를 오프시켜 서프레션(supression) 모드(=초기 동작모드)로 동작시킨다. 상기 서프레션 모드로 동작하는 동안, 313단계에서 원단 음성신호와 근단 음성신호를 이용하여 잔향성분의 지연시간 T를 하기 수학식 1과 같이 추정한다.

여기서 N은 크로스-코릴레이션(cross-correlation)을 행하는 윈도우(window) 크기이며, M은 지연시간의 범위이다.

상기 지연시간 추정이 이루어지면, 315단계에서 상기 잔향제거기는 초기 동작모드에서 벗어나 정상동작모로 동작한다. 즉, 원단 음성신호를 (T-a) 샘플만큼 지연시키고, 상기 적응필터는 콘볼류션(convolution)과 계수 갱신을 수행한다. 이때 상기 적응필터의 차수 L=a+b이 된다. 따라서 지연시간 전체에 해당하는 차수를 모드 사용할 때보다 계산량이 크게 감소한다. 또한, 상기 지연시간 추정은 일정한 시간간격마다 이루어진다.

따라서, 317단계에서 지연시간 추정시간이 되었는지 검사한다. 이때 상기 지연시간 추정시간이 되었을 시 319단계로 진행하여 더블토크(Double Talk)상태인가 검사한다. 여기서 상기 더블토크 상태란 전화통화를 하는 두 사람이 동시에 말하는 상태를 말한다. 여기서 상기 더블토크 상태가 아니면 321단계로 진행하여 상기 초기 동작모드와 같은 지연시간 추정을 수행하고, 323단계로 진행하여 과거 지연시간 값과 비교하여 설정값 이상으로 차이가 있는지 검사한다. 이때 상기 설정값 이상 차이가 있을 시 325단계로 진행하여 상기 지연시간을 현재 추정한 지연시간으로 갱신한다. 그리고 상기 잔향제거기는 정상 동작모드로 진입한다. 즉, 상기한 바와 같이 지연시간 추정은 원단 음성신호가 존재하고, 근단 음성신호는 존재하지 않는 싱글토크 구간에서만 수행한다. 그리고 추정된 지연시간이 이전의 값과 비교해서 일정값 이상으로 변화했을 때 지연시간을 갱신하고 일정값 이하로 변화했을 때는 지연시간을 갱신하지 않는다. 또한, 지연시간 추정을 행할 때 별도의 계산량이 소요되므로 이 구간동안에는 적응필터의 계수 갱신을 중단시킨다.

상술한 봐와 같이 본 발명에 따른 잔향제거기는 일정시간 간격으로 지연시간을 추정하고, 이에 따라 적응적으로 필터의 차수를 설정하고, 지연된 원단 음성신호를 상기 필터의 입력으로 주어 필터의 계산량을 크게 감소시켰다. 이는 잔향제거기의 성능을 향상시킬수 있는 효과를 가져온다.

Claims

에코성분의 지연시간 추정을 이용한 잔향제거기에 있어서,

상기 추정된 지연시간만큼 원단 음성신호를 지연시켜 출력하는 지연기와,

상기 지연기의 출력신호를 상기 지연시간을 중심으로 일부구간에서 콘볼류선과 계수갱신을 수행하는 적응필터와,

상기 적응필터를 통과하는 원단 음성신호를 근단 음성신호에서 감하여 부호기로 출력하는 감산기로 구성됨을 특징으로 하는 잔향제거기.
제1항에 있어서,

상기 부호기와 감산기 사이에 연결되며, 상기 지연시간 추정시 오프되는 스위치를 더 구비함을 특징으로 하는 잔향제거기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지연시간 추정은 하기 수학식 1과 같이 수행됨을 특징으로 하는 잔향제거기.

여기서 S(i)는 근단 음성신호, y(i)는 원단 음성신호를 나타내고, N은 크로스-코릴레이션(cross-correlation)을 행하는 윈도우(window) 크기이며, M은 지연시간의 범위이다.
에코패스를 모델링한 적응필터를 구비한 잔향제거기의 에코성분 지연시간추정을 이용한 잔향제거 방법에 있어서,

초기 동작모드시 상기 적응필터의 동작을 중단시키고, 원단 음성신호와 근단 음성신호를 이용해 에코성분 지연시간을 추정하는 과정과,

상기 지연시간 추정후 정상모드로 진입하여 원단 음성신호를 소정시간 지연시키고, 상기 적응필터가 상기 지연시간을 중심으로 일부구간에서만 콘볼류션과 계수갱신을 수행하도록 제어하는 과정과,

지연시간추정 시간 도달시 상기 적응필터의 계수갱신을 중단시키고 지연시간을 다시 추정하는 과정과,

상기 추정된 지연시간과 이전 지연시간을 비교하여 설정값 이상일 시 지연시간을 갱신하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 잔향제거 방법.
제4항에 있어서, 상기 지연시간 추정은 하기 수학식 3과 같이 수행됨을 특징으로 하는 잔향제거방법.

여기서 S(i)는 근단 음성신호, y(i)는 원단 음성신호를 나타내고, N은 크로스-코릴레이션(cross-correlation)을 행하는 윈도우(window) 크기이며, M은 지연시간의 범위이다.