KR20010072911A - 전원 레벨 및 관련 통신 장치의 변화에 응답하여 오디오신호를 조절하는 방법 - Google Patents

전원 레벨 및 관련 통신 장치의 변화에 응답하여 오디오신호를 조절하는 방법 Download PDF

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도날드 디. 먼둘
에릭슨 인크.
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Abstract

전자 통신 장치로 부터 오디오 출력 사운드를 발생시키는 것은 전기 통신 장치의 전원 레벨을 감시하는 단계 및, 전자 통신 장치의 전원 레벨의 변화에 응답하여 오디오 입력 신호를 조절하는 단계를 포함한다. 조절된 오디오 입력 신호는 증폭되고, 출력 사운드는 조절되고 증폭된 오디오 입력 신호에 응답하여 발생된다. 게다가, 오디오 출력 신호는 출력 사운드의 에코를 포함하는 수신된 사운드에 응답하여 발생될 수 있고, 출력 사운드의 에코 추정치는 조절된 오디오 입력 신호 및 출력 사운드의 에코 경로 모델을 사용하여 발생될 수 있고, 오디오 출력 신호의 에코 부분은 이런 추정치를 사용하여 감소될 수 있다.

Description

전원 레벨 및 관련 통신 장치의 변화에 응답하여 오디오 신호를 조절하는 방법{METHODS FOR ADJUSTING AUDIO SIGNALS RESPONSIVE TO CHANGES IN A POWER SUPPLY LEVEL AND RELATED COMMUNICATIONS DEVICES}
핸즈-프리 확성기 무선 전화는 자동차에서 사용하도록 개발되어, 운전자가 운전중에 손을 자유롭게 하면서 전화로 얘기할 수 있다. 따라서, 운전자는 무선 전화로 얘기하는 동안, 훨씬 더 집중하여 운전할 수 있다. 확성기가 승객칸(passenger compartment)을 경유하여 멀리 떨어진 상대방에 의해 사용되는 원격 통신 장치로 부터 전송된 오디오을 동보통신하기 때문에, 운전자는 송수화기를 머리 부근에 잡고있을 필요가 없다. 마이크로폰은 멀리 떨어진 통신 장치로 전송하기 위하여 승객칸에서 음성을 선택하는데 사용된다.
그러나, 확성기에서 부터 마이크로폰까지의 음향 궤환 경로는 바람직하지 않은 에코를 유발하여 원격 통신 장치에 전송될 수 있다. 따라서, 에코 소거기는 확성기 무선 전화를 위해 개발되었다. 특히, 에코 소거기는 입력 오디오 신호를 감시하여 확성기에 인가되고, 확성기에서 마이크로폰까지 이런 신호의 에코 경로를 모델링하여 마이크로폰에 의해 발생된 출력 오디오 신호의 바람직하지 않은 에코 부분의 추정치를 발생시킨다. 그 후, 에코 추정치는 출력 오디오 신호와 결합되어 멀리 떨어진 상대방에게 전송된 신호의 에코 부분을 소거(또는 감소)한다. 에코 소거는 예를 들면, Dent 등이 Apparatus and Method for Adaptively Precompensating for Loudspeaker Distortions 라는 명칭으로 미합중국 특허 제 5,600,718 호 및 Apparatus and Method for Canceling Acoustic Echoes Including Non-Linear Distortions in Loudspeaker Telephones 라는 명칭으로 미합중국 특허 제 5,680,450 호 에서 다루어 졌다. 이런 특허의 설명은 여기에 전체적으로 참조되었다.
그러나, 에코 소거기에 의해 감시된 포인트로부터 스트림 아래에 발생되는 입력 오디오 신호의 비-직선 일그러짐은 에코 소거에 의해 모델링될 수 없어, 이러한 일그러짐은 원하지 않는 에코 및/또는 일그러짐을 유발하여 멀리 떨어진 상대방에게 전송할 수 있다. 특히, 에코 소거기는 디지털 신호 프로세서의 부분으로서 실현될 수 있어, 입력 오디오 신호는 디지털 형태로 처리된 후, 확성기에 인가되기 전에 디지털 형태에서 아날로그 형태로 변환된다. 게다가, 전력 증폭기는 아날로그 신호가 확성기에 인가되기 전에 디지털-아날로그 변화기로 부터의 아날로그 신호를 증폭시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 전력 증폭기에 의해 유발된 비-직선 일그러짐은 에코 소거기에 의해 정확하게 모델링 될 수 없다.
특히, 일반적으로 전력 증폭기의 최대 출력은 전력 증폭기에 공급된 전압 레벨로 제한된다. 예를 들어, 자동차내의 확성기 무선 전화의 전원은 10.8V 내지15.6V의 규정 전압 출력 레벨을 가진 자동차 배터리가 될 수 있다. 0.8V 의 손실이 배터리에서 부터 확성기 무선 전화까지 기대될 수 있을 때, 무선 전화는 10V 정도로 낮은 전원 레벨로 동작한다고 기대될 수 있다. 그러므로, 통상적인 무선 전화는 전력 증폭기에 허가된 최대 입력 신호가 전력 증폭기로 하여금 피크-투-피크 진폭(peak-to-peak amplitude)을 가진 신호를 발생시키지 않도록 설계되어, 예를 들어 전원이 10V 일 때 클립핑(clippong)된다.
그러나, 자동차 배터리 전압이 규정된 범위보다 낮은 경우가 있을 수 있다. 예를 들면, 이런 것은 자동차가 가동되지 않을 때, 배터리가 약할 때, 동기 발전기가 적절하게 동작하지 않을 때, 엔진에 시동이 걸릴 때, 배터리가 차가울 때, 전조등 상향등이 켜져 있을 때 및/또는 많은 전기 부품(accessory)이 켜져 있을 때 발생될 수 있다. 따라서, 비-직선 일그러짐은 전력 증폭기에 의해서 발생될 수 있고, 에코 소거기가 이런 일그러짐은 모델링할 수 없기 때문에 이런 비-직선 일그러짐은 멀리 떨어진 상대방에게 전송되는 에코 및/또는 일그러짐을 증가시킬 수 있다. 게다가, 이런 일그러짐은 사용자의 자동차에 문제가 있을 때와 같은 신뢰할 만한 통신이 가장 원할 때 발생된다.
본 발명은 통신 분야에 관한 것으로, 특히 전화 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 확성기 전화의 블록 다이아그램이다.
도 2는 도1에 따른 검출 회로의 개략적인 다이아그램이다.
도 3은 도 2의 노드(N1 및 N2)에서 전압 파형을 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 2 확성기 전화의 블록 다이아그램이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 개선된 전화 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자 장치로 부터 사운드를 발생시키는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전화의 개선된 에코 소거를 제공하는 것이다.
상기 및 그 밖의 목적은, 본 발명에 따라서 전원 레벨의 변화에 응답하여 오디오 입력 신호를 조절한 후 조절된 오디오 입력 신호를 증폭시킴으로서 제공된다. 그 후, 조절되고 증폭된 오디오 입력 신호는 사운드를 발생시키는데 사용된다. 따라서, 증폭 동안 클립핑은 감소되거나 심지어 제거될 수 있다. 증폭 동안 클립핑 감소로 인해, 확성기 전화에 의해 발생된 사운드의 음색은 개선될 수 있다. 게다가, 에코 소거 동안 증폭되기 전에 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 전기 통신 장치의 전원 레벨을 감시하는 단계 및 전자 통신 장치의 전원 레벨의 변화에 응답하여 오디오 입력 신호를 조절하는 단계를 포함한다. 상기 조절 단계 후에, 조절된 오디오 입력 신호는 증폭되고, 출력 사운드는 조절되고 증폭된 오디오 입력 신호에 응답하여 발생된다.
게다가, 오디오 출력 신호는 출력 사운드의 에코를 포함하는 수신된 사운드에 응답하여 발생될 수 있고, 출력 사운드의 에코 추정치는 조절된 오디오 입력 신호 및 출력 사운드의 에코 경로 모델을 사용하여 발생될 수 있다. 그 후, 이런 추정치는 오디오 출력 신호의 에코 부분을 소거하는데 사용될 수 있다. 오디오 입력 신호 조절은 추정치에 포함되기 때문에, 에코 소거는 개선된다.
상기 조절 단계는 오디오 입력 신호의 이득을 조절하는 단계를 포함하여 조절된 오디오 입력 신호가 일정한 진폭을 초과하지 않아 증폭 단계 동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑을 유발할 수 있다. 그러므로, 출력 사운드의 음색은 개선될 수 있다. 대안방법으로, 상기 조절 단계는 일정한 진폭을 초과는 입력 신호를 클립핑하는 단계를 포함하여, 상기 증폭 단계동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑 될 수 있다다. 따라서, 증폭 동안 클립핑을 유발할 수 없는 오디오 입력 신호의 일부분은 조절되지 않는다.
상기 감시 단계는 전원 레벨의 감소를 검출하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 조절 단계는 검출된 전원 레벨 감소에 응답하여 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙(swing)을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 상기 감시 단계는 전원의 레벨의 증가를 검출하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 조절 단계는 검출된 전원 레벨 증가에 응답하여 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙은 검출된 전원 레벨 감소 및 증가 둘 모두를 추적할 수 있다.
본 발명의 대체 양태에 따라서, 전기 통신 장치의 전원 레벨은 감시되고, 디지털 오디오 입력 신호는 전자 통신 장치의 전원 레벨 변화에 응답하여 조절된다. 조절된 디지털 오디오 입력 신호는 조절된 아날로그 오디오 입력 신호로 변환되고, 출력 사운드는 조절된 아날로그 오디오 입력 신호에 응답하여 발생된다. 따라서, 디지털 신호 프로세서는 오디오 입력 신호를 조절하는데 사용될 수 있다. 게다가, 동일한 디지털 신호 프로세서는 에코 소거하는데 사용될 수 있어 조절된 오디오 입력 신호는 에코 소거기에 입력될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치에 따라서, 오디오 입력 신호는 전원 레벨 변화에 응답하여 조절되어, 조절된 신호가 증폭되어 사운드를 발생시키는데 사용될 때 비-직선 일그러짐을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 확성기 무선 전화에서 에코 소거는 조절된 신호가 에코 소거기에 제공될 수 있고, 증폭 동안 비-직선 일그러짐의 추가가 감소되기 때문에 개선될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예가 설명되는 첨부된 도면을 참조로 이하에 더욱 자세히 설명된다. 그러나, 본 발명은 여러 형태를 포함하는 것이지 여기에서 설명되는 실시예로 제한하려는 것이 아니다; 게다가, 이런 실시예가 제공되어 본 개요는 본 기술 분야의 숙련자에게 본 발명의 정신을 완전히 설명하려는 것이다. 동일한 번호는 처음부터 끝까지 동일한 소자라고 간주된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 핸즈-프리 확성기 무선 전화는 디지털 신호 프로세서(DSP)(21), 검출 회로(23), 송수신기(30), 확성기(25), 마이크로폰(27),아날로그-디지털(A-to-D) 변환기(29 및 31), 디지털-아날로그(D-to-A) 변환기(33 및 35) 및 증폭기(37 및 40)를 포함할 수 있다. 게다가, 디지털 신호 프로세서(21)는 볼륨 이득 제어부(39), 진폭 제한기(41) 및 에코 소거기(43)를 포함하는데, 상기 에코 소거기(43)는 적응 가능한 LMS FIR 필터(45) 및 감산기(47)를 포함한다. 게다가, 전화의 전원은 임피던스(ZBAT)를 경유하여 전원(전압과 같은)(VBAT)을 제공한다. 예를 들어, 핸즈-프리 확성기 무선 전화에서, 전원은 10.8V 내지 15.6V 범위에 있는 전원이 제공되는 자동차 배터리가 될 수 있다. 그러나, 0.8V 의 손실을 유발할 수 있는 임피던스(ZBAT)로 인해, 실제로 증폭기(37) 및 검출 회로(23)에는 10V 내지 14.8V 의 범위에 있는 통상적인 전원 레벨이 제공될 수 있다.
도 1의 무선 전화에서, 원격 통신 장치로 부터의 오디오 입력 신호는 디지털 오디오 입력 신호를 변환하기 위해 송수신기(30)에서 아날로그-디지털 변환기(29)에 제공되어, 디지털 신호 프로세서(21)에 의해 처리될 수 있다. 대안방법으로, 디지털 신호는 원격 통신 장치로 부터 수신되어, 아날로그-디지털 변환기(29)에 필요한 것을 제거할 수 있다. 디지털 오디오 입력 신호의 이득은 볼륨 이득 제어부(39)를 사용하여 조절되고, 디지털 오디오 신호의 부분은 진폭 제한기(41)를 사용하여 제한될 수 있다. 그 후, 처리된 디지털 오디오 입력 신호는 디지털-아날로그 변환기(33)를 사용하여 다시 아날로그 신호로 변환되고, 확성기(25)에 인가되기 전에 전력 증폭기(37)를 사용하여 증폭되어 멀리 떨어진 상대방의 오디오을 재생시킨다.
다른 방향에서, 마이크로폰(27)은 사용자의 음성과 같은 사운드에 응답하여 아날로그 오디오 출력 신호를 발생시키고, 이런 아날로그 오디오 출력 신호는 증폭기(40)를 사용하여 증폭되고, 아날로그-디지털 변환기(31)를 사용하여 디지털 오디오 출력 신호로 변환될 수 있다. 그러나, 마이크로폰(27)은 확성기(25)에 의해 발생된 사운드의 에코(49)도 선택할 수 있어 원격 통신 장치에 바람직하지 않은 피드백을 유발할 수 있다. 따라서, 에코 소거기(43)는 에코 추정치를 발생시켜 디지털 오디오 출력 신호에서 감산된다. 특히, 적응 가능한 LMS FIR 필터(45)는 디지털 오디오 입력 신호를 사용하여 진폭 제한기(41)로 부터 에코를 추정하고, 이런 추정치는 감산기(47)를 사용하여 디지털 오디오 출력 신호에서 감산된다. 그 후, 처리된 디지털 오디오 출력 신호는 디지털-아날로그 변환기(35)를 사용하여 처리된 아날로그 오디오 출력 신호로 변환될 수 있다. 대안방법으로, 처리된 디지털 오디오 출력 신호는 디지털 통신 시스템에서 디지털-아날로그 변환을 하지 않고 송수신기(30)를 경유하여 전송하기 위한 원격 통신 장치로 전송되어, 디지털-아날로그 변환기(35)에 필요한 것을 제거할 수 있다.
그러나, 디지털 신호 프로세서(21)로 부터 스트림 아래로 도입된 오디오 입력 신호의 비-직선 일그러짐은 에코 소거기(43)의 에코 경로 모델에 포함될 수 없어, 이러한 비-직선 일그러짐은 에코 소거기에 의해서 소거될 수 없는 에코를 유발할 수 있어, 바람직하지 않은 잡음이 원격 통신 장치로 전송된다. 특히, 전원 레벨(VBAT)의 변화는 전력 증폭기(37)에서 처리된 아날로그 오디오 입력 신호의 바람직하지 않은 클립핑을 유발할 수 있다.
전술된 바와 같이, 전원 레벨(VBAT)은 변할 수 있고, 전력 증폭기의 최대 출력은 전력 증폭기에 공급된 전력 레벨로 제한될 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(37)는 전원 레벨(VBAT)이 떨어진다면 처리된 아날로그 오디오 입력 신호를 클립핑할 수있고, 이러한 클립핑은 에코 소거기(43)에서 정확하게 모델링 될 수 없다. 본 발명에 따라서, 검출 회로(23)는 전원 레벨(VBAT)을 감시하고 DSP(21)에 정보를 제공하여, DSP는 디지털 오디오 입력 신호를 조절하여 전력 증폭기에서 클립핑을 감소시킬 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 검출 회로는 전원 레벨(VBAT)에서의 변화에 응답하여 진폭 제한기(41)의 동작을 조절할 수 있다.
특히, 진폭 제한기(41)는 디지털 오디오 입력 신호의 일부분을 제한하여, 디지털 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙은 규정된 임계치를 초과하지 않는다. 다시 말해서, 진폭 제한기(41)는 오디오 입력 신호의 일부분을 클립핑하여, 디지털 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙은 임계치를 초과하지 않는다. 전원 레벨의 변화에 응답하여 이런 임계치를 조절함으로서, 전력 증폭기에서 클립핑은 감소되고, 클립핑된 신호는 에코 소거기에 입력되어 에코 소거동안 클립핑 될 수 있다. 진폭 제한기를 조절함으로서, 임계치를 초과하는 오디오 입력 신호의 일부분만 영향을 받고, 신호의 다른 부분은 바람직하지 않은 진폭/이득을 유지한다. "소프트" 진폭 제한기가 사용되어 오디오 입력 신호의 소프트 클립핑이 발생되어, 그로 인해 클립핑된 오디오 신호에서 일그러짐이 감소될 수 있다.
다시 말해서, 검출 회로(23)가 전원 레벨이 감소되고, 전력 증폭기(37)에서 클립핑이 발생할 수 있다고 판정할 때, 검출 회로(23)는 진폭 제한기에 정보를 제공하여 진폭 제한기(41)로 하여금 우선 디지털 오디오 입력 신호를 클립핑하게 하여, 클립핑은 전력 증폭기(37)에서 발생하지 않고, 클립핑이 에코 소거기(43)에서검출된다. 유사하게, 검출 회로(23)가 전원 레벨이 증가한다고 판정할 때, 검출 회로는 진폭 제한기에 정보를 제공하여 진폭 제한기로 하여금 클립핑을 줄여 출력 사운드의 음색을 높인다.
검출 회로(23)는 도 2에 더욱 자세하게 도시된다. 도시된 바와 같이, 검출 회로(23)는 트랜지스터(T1 및 T2); 다이오드(D1 및 D2); 저항기(R1 및 R2); 커패시터(C); 및 마이크로 컴퓨터(μC)(51)를 포함할 수 있는데, 마이크로 컴퓨터(51)는 아날로그-디지털 변환기(53)를 포함할 수 있다. 대안방법으로, 아날로그-디지털 변환기(53)는 마이크로 컴퓨터(51)와 별도로 제공될 수 있다. 저항기(R1 및 R2)는 분압기를 제공하여 전원 레벨을 스케일링(scaling)한다; 트랜지스터(T1 및 T2)는 스위치를 제공하여 무선 전화가 꺼졌을 때 분압기를 경유하는 전류를 차단한다; 저항기(R3), 커패시터(C) 및 다이오드(D1)는 낮은 피크 전압 검출기로서 작용하는 필터를 제공한다. 다이오드(D2)는 회로를 보호한다.
특히, 저항기(R1 및 R2)는 각각 5.6kohm 과 1.0kohm의 저항을 가질 수 있어, 전원 출력 레벨의 모든 범위는 아날로그-디지털 변환기(53)를 사용하여 판독될 수 있는 범위로 스케일링된다. 이런 스케일링은 0V 에서 18V 까지의 범위에 있는 전원 레벨을 측정한다. 게다가, 회로 공급 전압(VCC)은 대략 3.3 볼트가 될 수 있고, 저항기(R3)는 100kohms의 저항을 가질 수 있고, 커패시터(C)는 100nF의 커패시턴스를 가질 수 있다. 따라서, 커패시터(C)는 회로 공급 전압(VCC)으로 부터 저항기(R3)를 경유하여 충전되고, 커패시터(C)는 접지된 다이오드(D1) 및 저항기(R2)를 경유하여방전된다. 커패시터(C)의 전압은 아날로그-디지털 변환기(53) 및 마이크로 컴퓨터(51)를 사용하여 주기적으로 샘플링(sampling)된다.
저항기(R2 및 R3)(R3는 R2보다 100배 크다)의 상대 저항으로 인해, 커패시터는 저항기(R2)를 경유하여 방전되는 것보다 저항기(R3)를 경유하여 충전되는 것이 더욱 느려서, 네거티브 피크 검출기를 제공한다. 네거티브 피크 검출기의 동작 설명은 도 3에 그래프로 제공된다. 도시된 바와 같이, 노드(N1)에서의 전압(V(N1))은 스케일링된 전원 레벨(VAT)이고, 전압(V(N2))은 네거티브 피크 검출기 커패시터의 전압이다. 도시된 바와 같이, 전압(V(N2))은 전압(V(N1))을 떨어뜨리는데(네거티브 피크) 매우 빠르게 응답하지만, 전압(V(N2))은 전압(V(N2))을 증가시키는데는 느리게 응답한다. 다시 말해서, 전압(V(N2))은 전압(V(N1))의 네거티브 피크에 가깝다. 본 기술 분야의 숙련자가 이해할 수 있는 바와 같이, 느린 증가와 빠른 감소를 설명하기 위하여 전압(V(N2))의 크기는 전압(V(N1))의 크기에 비해 지나치게 과장되었다. 실제로, 전압(V(N2))은 전압(V(N1))에 대해서 훨씬 더 평평(flat)하게 나타나서, 전압(V(N2))은 전압(V(N1))의 네거티브 피크에 실제로 가깝다. 다시 말해서, 전압(V(N2))은 전압(V(N1))의 네거티브 피크에 맞물려(lock) 네거티브 피크를 검출한다.
노드(N2)의 전압은 스케일링된 전원 레벨의 네거티브 피크에 가깝기 때문에, 아날로그-디지털 변환기(53)의 샘플링 주파수는 감소될 수 있다. 다시 말해서, 저항기(R3) 및 커패시터(C)는 저역 필터를 제공하여 네거티브 피크에 가까워 진다(맞물린다). 또한 이런 저역 필터는 자동차 점화 장치 및 발생기와 같은 소스(sourse)로부터 스파이크를 감소시킨다. 대안방법으로, 샘플링 주파수가 증가되면, 네거티브 피크 검출기(저항기(R3), 커패시터(C) 및 다이오드(D1)를 포함)는 제거될 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(53)에 의해 발생된 샘플은 마이크로 컴퓨터(51)에 의해 처리되어 전원 레벨이 변했는지를 판정하고, 디지털 신호 프로세서(21)에 적절한 정보를 제공한다. 예를 들어, 마이크로 컴퓨터는 아날로그-디지털 변환기(53)에 의해 0.01초마다 한번씩 발생된 값을 판독할 수 있고, 마이크로 컴퓨터는 0.03초 동안 측정된 30개 값의 리스트 중에서 최저값을 저장할 수 있다. 이러한 30개 값의 리스트 중 최저 값은 전원 레벨을 나타내는데 사용된다. 따라서, 이런 대표값은 0.03초 시간의 주기에서 가장 최근의 0.03초에서 판독된 최저값이다. 이런 대표값은 디지털 신호 프로세서(21)에 제공되어 도 1과 관련하여 설명된 바와 같이 진폭 제한기를 조절한다.
트랜지스터(T1 및 T2)는 스위치에 제공되어 전화를 사용하지 않을 때 분압기를 경유하는 전류를 차단한다. 특히, 마이크로 컴퓨터로 부터의 낮은 레벨 신호는 트랜지스터(T1)를 턴 오프(turn off)하여 트랜지스터(T2)를 높은 임피던스 상태로 놓는다. 대안방법으로, 마이크로 컴퓨터로 부터의 높은 레벨 신호는 트랜지스터(T1)를 턴 온(turn on) 하여 트랜지스터(T2)를 낮은 임피던스 상태에 놓는다.
본 기술 분야의 숙련자가 알 수 있는 바와 같이, 도 1 및 도 2에 전술된 본 발명의 양태는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 그것들의 결합에 의해 제공될수 있다. 본 발명 장치의 다양한 부품은 도면의 분리 부품으로서 어느 정도 설명되고, 특히 이러한 것은 입/출력 포트를 포함하고 소프트웨어/펌웨어 코드를 작동시키는 하나 이상의 마이크로제어기, 커스터머(customer) 또는 하이브리드 칩(hybrid chip), 분리 부품 또는 상기 결합에 의해 구현될 수 있다. 특히, 디지털 신호 프로세서(21) 및 마이크로 컴퓨터(51)는 단일 맞춤 또는 기준 집적 회로 장치를 사용하여 구현될 수 있거나, 다중 맞춤 및/또는 기준 집적 회로 장치가 사용될 수 있다.
검출 회로(23)의 소자에 대한 특정 매개 변수는 다음과 같이 제공될 수 있다; 트랜지스터(T2)의 포화 컬렉터-이미터 전압(VCE-SAT)은 -0.3V 가 될 수 있다; 저항기(R1)의 저항은 5.6kohm 이 될 수 있다; 저항기(R2)의 저항은 1.0kohm 이 될 수 있다; 다이오드(D1)의 순방향 전압 강하(Vf)는 0.5V 가 될 수 있다. 이러한 매개 변수를 사용하여, 표 1에는 각각의 전원 레벨(자동차 배터리 전압)에 대응하는 아날로그-디지털 변환기(53)의 입/출력의 예가 기록된다.
표1
자동차 배터리 전압(V) ADC 입력 전압(V) ADC 헥스 값
10-비트 분해능(워드) 8-비트 분해능(바이트)
0 0.5 0096H 25H
6 1.36 01A6H 69H
7 1.52 01D7H 75H
8 1.67 0206H 81H
9 1.82 0234H 8DH
10 1.97 0263H 98H
11 2.12 0291H A4H
12 2.27 02C0H B0H
13 2.42 02EEH BBH
14 2.58 0320H C8H
15 2.73 034FH D3H
16 2.88 037DH DFH
17 3.03 03ACH EBH
18 3.18 03DAH F6H
표 1에서, 자동차 배터리 전압은 전원 레벨(VBAT)이고, ADC(아날로그-디지털 변환기(53)) 입력 전압은 노드(N1)의 전압이다.
전술된 시스템 및 방법을 사용하여, 디지털-아날로그 변환기(33)로 부터 허가된 최대 출력은 전원 레벨(자동차 배터리 전압과 같은)에 의해 판정된다. 전원 전압이 14V 일 때, 확성기(35)의 아날로그 오디오 입력 신호가 최대 피크-투-피크 레벨을 가질 수 있다면, 표 2는 서로 다른 전원 레벨(배터리 전압)에 대해 디지털-아날로그 변환기(33)에 제공될 수 있는 최대 디지털 레벨의 예가 제공된다.
표2
배터리 전압(VBAT) 레벨(dB) 16-비트 코덱으로부터 DSP 최대출력 레벨(xxxxH) 절대 레벨(dBV)
<6.25 - 0000H -
6.25 -7.0 392C 15.92
6.62 -6.5 3C8FH 16.42
7.02 -6.0 4026 16.92
7.43 -5.5 43F3H 17.42
7.87 -5.0 47FAH 17.92
8.34 -4.5 4C3EH 18.42
8.83 -4.0 50C2H 18.92
9.36 -3.5 558BH 19.42
9.91 -3.0 5A9DH 19.92
10.50 -2.5 5FFBH 20.42
11.12 -2.0 65ABH 20.92
11.78 -1.5 6BB1H 21.42
12.48 -1.0 7213H 21.92
13.22 -0.5 78D6H 22.42
14.00 0.0 7FFFH 22.92
표 2에서, 레벨(dB)은 다음 등식을 사용하여 계산된다.
dB = 20 * log(VBAT/ VMAX)
여기에서 VMAX= 14.0V 이다. 표 2에 도시된 바와 같이, 배터리 전압이 6.25V 이하면, 확성기의 오디오 신호는 뮤팅(muting)될 수 있다. 디지털 신호 프로세서는 볼륨 입력, 백그라운드 잡음 등과 같은 다른 정보와 함께 검출 회로(23)로 부터의 정보를 사용하여 디지털 오디오 입력 신호를 조절할 수 있다. 특히, 오디오 입력 신호의 부분의 바람직한 진폭이 전원 레벨(배터리 전압)에서 하강의 결과로서 허가된최대 진폭보다 크다면, 디지털 오디오 입력 신호는 진폭 제한기(41)를 사용하여 제한되어, 그에 따라서 증폭기(37)에서 클립핑을 감소시킬 수 있다. 또한, 표 2의 값을 스케일링하여 디지털-아날로그 변환기에서 오버슈트(overshoot)를 보상하는 것도 유용할 수 있다.
본 발명에 따라서 동작을 설명하는 예에서 처럼 12.48V 로 측정된 배터리 전압으로, 본 발명의 디지털 신호 프로세서는 디지털 오디오 입력 신호가 7213H(16-비트 코덱 디지털-아날로그 변환기를 사용)의 피크 크기를 가진 다는 것을 판정할 수 있다. 배터리 전압이 14V 로 증가한다면, 디지털 신호 프로세서는 오디오 입력 신호가 7FFFH의 피크 크기를 가진 다고 판정할 수 있다. 그러나, 전조등 상향등이 켜졌을 때 배터리 전압이 11.12V 로 떨어진다면, 증폭기(37)에서 클립핑이 발생될 수 있다. 따라서, 11.12V 로 전원 레벨 강하를 검출하면, 디지털 신호 프로세서는 디지털 오디오 입력 신호를 65ABH(16-비트 코덱 디지털-아날로그 변환기 사용)로 제한할 수 있다. 진폭 제한기는 하드 또는 소프트 클립핑 중 하나를 수행할 수 있다. 따라서, 최대 디지털-아날로그 변환기 출력은 배터리 전압이 증가됨에 따라 증가되어 더 큰 볼륨 및/또는 더 적은 일그러짐을 제공할 수 있고, 감소된 배터리 전압이 감소됨에 따라 디지털-아날로그 변환기 출력이 감소되어 증폭기에 의해 발생된 일그러짐을 줄이고, 에코 소거를 개선할 수 있다.
전술된 바와 같이, 디지털 오디오 입력 신호는 진폭 제한기(41)를 사용하여 조절되어 디지털 오디오 입력 신호의 최대값을 제한할 수 있다. 이러한 것의 이점은 최대값을 초과하는 신호의 일부만 제한되고 신호의 다른 모든 부분은 바람직한 이득을 유지한다는 것이다.
도 4에 도시된 본 발명의 대안 양태에 따라서, 볼륨 이득 제어(39)의 동작은 전원 레벨의 변화에 응답하여 조절된다. 따라서, 디지털 오디오 입력 신호의 전체 이득은 전원 레벨이 감소될 때 감소되어 증폭기(37)에서 클립핑을 감소시킬 수 있다. 이런 것은 클립핑을 유발할 수 없는 신호의 일부 이득이 감소될 수 있다는 것을 의미하고, 또한 확성기에 의해 발생된 사운드의 모든 음색이 증가될 수 있다는 것을 의미한다. 진폭 제한기(41)는 검출 회로(23)에 응답하여 조절되지 않는다.
도면 및 개요에는, 특정 용어를 채용하였더라도, 본 발명의 통상적인 바람직한 실시예가 설명되었고, 본 발명을 제한하지 않기 위하여 포괄적이고 기술적인 의미로 사용되었고, 본 발명의 정신은 첨부된 청구항에서 설명된다. 본 발명은 자동차에서 핸즈-프리 확성기 무선 전화를 참조로 설명되었지만, 본 발명의 방법 및 시스템은 다른 통신 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법 및 시스템은 송수화기를 가진 무선 전화로서, 짧은-에코 소거부는 스피커에서부터 마이크로폰까지 에코를 소거하는데 사용되는 송수화기를 가진 무선 전화에서 사용될 수 있다. 게다가 본 발명의 방법 및 시스템은 스피커 증폭기에 제공된 전원 레벨이 변할 수 있는 어떤 통신 장치에서도 사용될 수 있다.

Claims (44)

  1. 전자 통신 장치로 부터 오디오 출력 사운드를 발생시키는 방법에 있어서,
    전기 통신 장치의 전원 레벨을 감시하는 단계;
    전자 통신 장치의 전원 레벨의 변화에 응답하여 오디오 입력 신호를 조절하는 단계;
    상기 조절 단계 후에, 조절된 오디오 입력 신호를 증폭시키는 단계; 및,
    조절되고 증폭된 오디오 입력 신호에 응답하여 출력 사운드를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 사운드의 에코를 포함하는 수신된 사운드에 응답하여 오디오 출력 신호를 발생시키는 단계;
    상기 조절된 오디오 입력 신호 및 출력 사운드의 에코 경로 모델을 사용하여 출력 사운드의 에코 추정치를 발생시키는 단계; 및,
    상기 출력 사운드의 에코 추정치를 사용하여 오디오 출력 신호의 에코 부분을 소거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절 단계는, 상기 오디오 입력 신호의 이득을 조절하는 단계를 포함하여, 조절된 오디오 입력 신호가 일정 진폭을 초과하지 않게 되어, 상기 증폭 단계 동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑 되도록 하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절 단계는 일정한 진폭을 초과하는 오디오 입력 신호의 일부를 클립핑하는 단계를 포함하며, 상기 증폭 단계 동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨의 감소를 검출하는 단계를 포함하며, 상기 조절 단계는 검출된 전원 레벨 감소에 응답하여 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨의 증가를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 조절 단계는 검출된 전원 레벨 증가에 응답하여 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨을 주기적으로 샘플링하는 단계, 규정된 수의 샘플링된 레벨을 저장하는 단계 및, 전원 레벨을 나타내도록 저장된 샘플 중 최저값을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨을 스케일링하는 단계 및, 전원 레벨의 네거티브 피크에 가깝도록 스케일링된 레벨을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원은 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배터리는 자동차 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오 입력 신호 조절 단계는 디지털 오디오 입력 신호를 조절하는 단계를 포함하고, 상기 증폭 단계 이전에, 조절된 디지털 오디오 입력 신호를 조절된 아날로그 오디오 입력 신호로 변환하는 단계가 선행되고, 상기 증폭 단계는 조절된 아날로그 오디오 입력 신호를 증폭시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  12. 전자 통신 장치로부터 오디오 출력 사운드를 발생시키는 방법에 있어서,
    전기 통신 장치의 전원 레벨을 감시하는 단계;
    전자 통신 장치의 전원 레벨 변화에 응답하여 디지털 오디오 입력 신호를 조절하는 단계;
    조절된 디지털 오디오 입력 신호를 조절된 아날로그 오디오 입력 신호로 변환하는 단계; 및,
    상기 조절된 아날로그 오디오 입력 신호에 응답하여 출력 사운드를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 출력 사운드의 에코를 포함하는 수신된 사운드에 응답하여 오디오 출력 신호를 발생시키는 단계;
    상기 조절된 디지털 오디오 입력 신호 및 출력 사운드의 에코 경로 모델을사용하여 출력 사운드의 에코 추정치를 발생시키는 단계; 및,
    상기 출력 사운드의 에코 추정치를 사용하여 오디오 출력 신호의 에코 부분을 소거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 발생 단계 이전에, 조절된 아날로그 오디오 입력 신호를 증폭시키는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 조절 단계는 디지털 오디오 입력 신호의 이득을 조절하는 단계를 포함하여, 상기 조절된 디지털 오디오 입력 신호가 일정 진폭을 초과하지 않아 상기 증폭 단계 동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 조절 단계는 일정 진폭을 초과하는 조절된 디지털 오디오 입력 신호의 일부분을 클립핑하는 단계를 포함하여, 상기 증폭 단계 동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑 되도록 하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨의 감소를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 조절 단계는 검출된 전원 레벨 감소에 응답하여 조절된 디지털 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨의 증가를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 조절 단계는 검출된 전원 레벨 증가에 응답하여 조절된 디지털 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨을 주기적으로 샘플링하는 단계, 규정된 수의 샘플링된 레벨을 저장하는 단계 및, 전원 레벨을 나타내도록 저장된 샘플 중 최저값을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 감시 단계는 전원 레벨을 스케일링하는 단계 및, 전원 레벨의 네거티브 피크에 가깝도록 스케일링된 레벨을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 전원은 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 배터리는 자동차 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 사운드 발생 방법.
  23. 전자 통신 장치에 있어서,
    전자 통신 장치의 전원 레벨을 감시하는 감시 회로;
    상기 감시 회로와 결합된 조절 회로로서, 전원 레벨의 변화에 응답하여 오디오 입력 신호를 조절하는 조절 회로;
    상기 조절 회로와 결합된 증폭기로서, 조절된 오디오 입력 신호를 증폭시키는 증폭기; 및,
    상기 증폭기와 결합된 스피커로서, 조절되고 증폭된 오디오 입력 신호에 응답하여 출력 사운드를 발생시키는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 출력 사운드의 에코를 포함하는 수신된 사운드에 응답하여 오디오 출력 신호를 발생시키는 마이크로폰; 및,
    상기 조절된 오디오 입력 신호 및 출력 사운드의 에코 경로 모델을 사용하여 출력 사운드의 에코 추정치를 발생시키고, 출력 사운드의 에코 추정치를 사용하여 오디오 출력 신호의 에코 부분을 소거시키는 에코 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 조절 회로는, 오디오 입력 신호의 이득을 조절하여, 조절된 오디오 입력 신호가 일정 진폭을 초과하지 않아, 상기 증폭 단계 동안 감시된 전원 레벨에서 클립핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 조절 회로는 일정 진폭을 초과하는 오디오 입력 신호의 일부분을 클립핑하여, 증폭기의 감시된 전원 레벨에서 클립핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨의 감소를 검출하며, 상기 조절 회로는 검출된전원 레벨 감소에 응답하여 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨의 증가를 검출하고, 상기 조절 회로는 전원 레벨의 검출된 증가에 응답하여 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨을 주기적으로 샘플링하고, 규정된 수의 샘플링된 레벨을 저장하고, 전원의 레벨을 나타내도록 저장된 샘플 중 최저값을 선택하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨을 스케일링하고, 전원 레벨의 네거티브 피크에 가깝도록 스케일링된 레벨을 필터링하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  31. 제 23 항에 있어서,
    상기 전원은 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 배터리는 자동차 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  33. 제 23 항에 있어서,
    상기 조절 회로는 디지털 오디오 입력 신호를 조절하고, 상기 장치는;
    상기 조절 회로와 상기 증폭기 사이에 있는 디지털-아날로그 변환기로서, 상기 증폭기가 조절된 아날로그 오디오 입력 신호를 증폭시키도록 조절된 디지털 오디오 입력 신호를 조절된 아날로그 오디오 입력 신호로 변환시키는 디지털-아날로그 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  34. 전자 통신 장치에 있어서,
    전기 통신 장치의 전원 레벨을 감시하는 감시 회로;
    상기 감시 회로와 결합된 조절 회로로서, 전자 통신 장치의 전원 레벨의 변화에 응답하여 디지털 오디오 입력 신호를 조절하는 조절 회로;
    상기 조절 회로와 결합된 변환기로서, 조절된 디지털 오디오 입력 신호를 조절된 아날로그 오디오 입력 신호로 변환시키는 변환기; 및,
    상기 변환기와 결합된 스피커로서, 조절된 아날로그 오디오 입력 신호에 응답하여 출력 사운드를 발생시키는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 출력 사운드의 에코를 포함하는 수신된 사운드에 응답하여 오디오 출력 신호를 발생시키는 마이크로폰; 및,
    상기 조절된 디지털 오디오 입력 신호 및 출력 사운드의 에코 경로 모델을 사용하여 출력 사운드의 에코 추정치를 발생시키고, 상기 출력 사운드의 에코 추정치를 사용하여 오디오 출력 신호의 에코 부분을 소거하는 에코 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 조절 회로와 상기 스피커 사이에 결합된 증폭기로서, 조절된 아날로그 오디오 입력 신호를 증폭시키는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 조절 회로는 디지털 오디오 입력 신호의 이득을 조절하여, 조절된 디지털 오디오 입력 신호가 일정 진폭을 초과하지 않아, 상기 증폭기의 감시된 전원 레벨에서 클립핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 조절 회로는 일정 진폭을 초과하는 조절된 디지털 오디오 입력 신호의 입부분을 클립핑하여, 상기 증폭기의 감시된 전원 레벨에서 클립핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨의 감소를 검출하고, 상기 조절 회로는 검출된 레벨 감소에 응답하여 조절된 디지털 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨의 증가를 검출하고, 상기 조절 회로는 검출된 전원 레벨 증가에 응답하여 조절된 디지털 오디오 입력 신호의 피크-투-피크 스윙을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  41. 제 34 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨을 주기적으로 샘플링하고, 규정된 수의 샘플링된 레벨을 저장하고, 전원의 레벨을 나타내도록 저장된 샘플 중 최저값을 선택하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  42. 제 34 항에 있어서,
    상기 감시 회로는 전원 레벨을 스케일링하며, 전원 레벨의 네거티브 피크에 가깝도록 스케일링된 레벨을 필터링하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  43. 제 34 항에 있어서,
    상기 전원은 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 배터리는 자동차 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 통신 장치.
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