KR20020004228A - Method for removing noise using multi-rate digital filter in vocoder - Google Patents

Method for removing noise using multi-rate digital filter in vocoder Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for canceling noises using a multi-rate digital filter in a vocoder is provided to improve a noise cancellation function for voice data and the speed of processing voice data by adding a multi-rate digital filtering function to a vocoder separated from the modem of a CDMA terminal. CONSTITUTION: The analog voice data inputted through a microphone are converted into digital voice data through an A/D converter and transmitted to a vocoder. The vocoder executes decimation for the digital voice data using a decimator(ST11-ST13). Then the vocoder carries out filtering through a multi-rate digital filter and cancels digital noises(ST14-ST15). In case that a signal is received from a base station, the signal is converted into a digital signal through the A/D converter, demodulated through a modem, and stored in a memory. The vocoder executes interpolation for the digital voice data stored in the memory using an interpolator. Then the vocoder executes multi-rate digital filtering for the interpolation-processed digital voice data in order to cancel noises.

Description

보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법{ Method for removing noise using multi-rate digital filter in vocoder }Method for removing noise using multi-rate digital filter in vocoder}

본 발명은 WLL(Wireless Local Loop; 무선가입자망) 단말기, PCS(Personal Communication Service; 개인휴대통신서비스) 단말기 등 CDMA(Code Division Multiple Access; 코드분할다중접속) 단말기에서의 디지털 음성 대역 필터링(filtering)에 관한 것으로, 특히 CDMA 단말기의 모뎀(MODEM)에서 분리되어 구현된 보코더에 멀티레이트 디지털 필터를 구비하도록 하여 음성 데이터로부터의 잡음 제거 기능을 향상시키고 간축과 보간을 통해 음성데이터 처리의 속도를 향상시키도록 한 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to digital voice band filtering in a code division multiple access (CDMA) terminal such as a wireless local loop (WLL) terminal and a personal communication service (PCS) terminal. In particular, the vocoder implemented separately from the modem of the CDMA terminal includes a multirate digital filter to improve noise reduction from voice data and to speed up voice data processing through reduction and interpolation. The present invention relates to a noise reduction method using a multirate digital filter in a vocoder.

종래 CDMA 단말기는 하나의 모뎀에서 음성 처리 및 변조와 복조를 포함한 여러 가지 복잡한 신호처리 기능을 수행했다. 그래서 상기 모뎀에서 수행되는 소프트웨어 알고리즘이 복잡하고, 여기에 하나의 기능을 추가시킬 경우에는 많은 시간과 노력을 요하였다.Conventional CDMA terminals perform many complex signal processing functions including voice processing and modulation and demodulation in one modem. Therefore, the software algorithm executed in the modem is complicated, and adding a function to it requires a lot of time and effort.

그리고 양자화 잡음이나 반향(echo)과 같은 잡음을 제거하기 위해서는 하드웨어를 별도로 추가하거나 복잡한 알고리즘을 따로 설계 구현해야 하는 번거로움이 있었다.In order to remove noise such as quantization noise and echo, it was difficult to add hardware or design and implement a complex algorithm separately.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로,본 발명의 목적은Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above conventional problems, the object of the present invention is

CDMA 단말기의 모뎀(MODEM)에서 분리되어 구현된 보코더에 멀티레이트 디지털 필터링 기능을 수행하도록 하여 음성 데이터로부터의 잡음 제거 기능을 향상시키고 간축과 보간을 통해 음성데이터 처리의 속도를 향상시키도록 한 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법을 제공하는 데 있다.In the vocoder, which performs the multirate digital filtering function on the vocoder implemented separately from the modem of the CDMA terminal, it improves the noise reduction function from the voice data and speeds up the processing of the voice data through the reduction and interpolation. The present invention provides a noise reduction method using a multirate digital filter.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법은,Noise reduction method using a multirate digital filter in the vocoder according to the present invention to achieve the above object,

기지국 측으로 송신될 디지털 음성 데이터가 입력되면, 간축인자(Decimator)를 이용하여 간축(Decimation)을 수행하는 단계와;When the digital voice data to be transmitted to the base station is input, performing a decimation using a decimator;

상기 간축 처리된 디지털 음성 데이터에 대해 멀티레이트 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거하는 단계와;Removing noise by performing multirate digital filtering on the reduced digital voice data;

상기 기지국 측으로부터 수신된 디지털 음성 데이터가 입력되면 상기 간축 인자와 동일한 보간 인자(Interpolator)를 사용하여 보간(Interpolatoin)을 수행하는 단계와;Performing interpolato using the same interpolator as the reduction factor when the digital voice data received from the base station is input;

상기 보간 처리된 디지털 음성 데이터에 대해 멀티레이트 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거하는 단계를 수행함을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.The method is characterized in that the noise is removed by performing multirate digital filtering on the interpolated digital voice data.

도1은 본 발명이 적용되는 CDMA 단말기 블럭 구성도,1 is a block diagram of a CDMA terminal to which the present invention is applied;

도2a는 음성데이터를 기지국측으로 송신시 보코더의 동작 방법을 보인 흐름도,2A is a flowchart illustrating a method of operating a vocoder when transmitting voice data to a base station side;

도2b는 음성 데이터를 기지국측으로부터 수신시 보코더의 동작 방법을 보인 흐름도,2B is a flowchart showing a method of operating a vocoder when receiving voice data from a base station side;

도3은 보코더의 송신 동작을 위한 디바이스 구조도,3 is a device structure diagram for a transmission operation of a vocoder;

도4는 보코더의 수신 동작을 위한 디바이스 구조도.4 is a device structure diagram for receiving operation of a vocoder;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11: 송신 A/D 컨버터 12: 보코더11: Transmit A / D Converter 12: Vocoder

13: 메모리 14: 모뎀13: memory 14: modem

15: 송신 D/A 컨버터 16: RF 처리부15: Transmit D / A Converter 16: RF Processor

17: 수신 A/D 컨버터 18: 수신 D/A 컨버터17: Receive A / D Converter 18: Receive D / A Converter

이하, 상기와 같은 본 발명에 의한 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a noise reduction method using a multirate digital filter in the vocoder according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 CDMA 망을 이용하는 PCS 단말기나 WLL 단말기와 같은 무선 단말기에서 음성 신호를 보다 효과적으로 처리하기 위해 보코더와 모뎀을 분리하여, 역할을 분담하도록 하여 독립적인 제어가 가능하도록 한다. 그래서 음성 처리의 독립성을 보장하게 된다.The present invention separates the vocoder and the modem in order to process voice signals more effectively in a wireless terminal such as a PCS terminal or a WLL terminal using a CDMA network, so that independent control is possible. This ensures the independence of speech processing.

도1은 본 발명이 적용되는 CDMA 단말기 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of a CDMA terminal to which the present invention is applied.

송신 A/D 컨버터(11)는 마이크(mic)를 통해 입력되는 아날로그 음성 신호를 디지털 신호로 변환하고, 보코더(12)는 디지털 음성 데이터를 간축(Decimation) 및 보간(Interpolation)하고, 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거한다. 메모리(13)는 상기 보코더(12)에서 처리된 디지털 음성 데이터가 처리 순서대로 저장되며, 모뎀(14)은 상기 메모리(13)에서 출력되는 신호에 대해 변조를 수행하고, 수신 A/D 컨버터(17)를 통한 디지털 신호에 대해 복조를 수행한다. 송신 D/A 컨버터(15)는 상기 모뎀(14)에서 변조된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 수신 A/D 컨버터(17)는 RF 처리부(16)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. RF(Radio Frequency; 고주파) 처리부(16)는 상기 송신 D/A 컨버터(15)에서 출력되는 아날로그 신호를 고주파대역의 신호로 처리하여 기지국 측으로 송신하고, 역으로 기지국 측으로부터 수신된 고주파 신호를 기저대역(baseband)의 신호로 처리한 후 상기 수신 A/D 컨버터(17)로 출력한다.The transmit A / D converter 11 converts an analog voice signal input through a microphone into a digital signal, and the vocoder 12 decodes and interpolates the digital voice data and performs digital filtering. To remove noise. The memory 13 stores digital voice data processed by the vocoder 12 in the order of processing, and the modem 14 performs modulation on the signal output from the memory 13 and receives a receiving A / D converter ( Perform demodulation on the digital signal through 17). The transmit D / A converter 15 converts the digital signal modulated by the modem 14 into an analog signal, and the receive A / D converter 17 converts the analog signal output from the RF processor 16 into a digital signal. do. An RF (Radio Frequency) processor 16 processes an analog signal output from the transmission D / A converter 15 into a signal of a high frequency band and transmits the signal to a base station, and conversely, a high frequency signal received from the base station. The signal is processed into a baseband signal and then output to the receiving A / D converter 17.

도2a 및 도2b는 본 발명에 의한 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법을 보인 흐름도이다.2A and 2B are flowcharts illustrating a noise removing method using a multirate digital filter in a vocoder according to the present invention.

도시된 바와 같이, 기지국 측으로 송신될 디지털 음성 데이터가 입력되면,간축인자(Decimator)를 이용하여 간축(Decimation)을 수행하는 단계(ST11-ST13)와; 상기 간축 처리된 디지털 음성 데이터에 대해 멀티레이트 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거하는 단계(ST14,ST15)와; 상기 기지국 측으로부터 수신된 디지털 음성 데이터가 입력되면 상기 간축 인자와 동일한 보간 인자(Interpolator)를 사용하여 보간(Interpolatoin)을 수행하는 단계(ST21-ST23)와; 상기 보간 처리된 디지털 음성 데이터에 대해 멀티레이트 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거하는 단계(ST24,ST25)를 수행한다.As shown in the drawing, when digital voice data to be transmitted to the base station is inputted, performing a Decimation using a Decimator (ST11-ST13); Removing noise by performing multirate digital filtering on the reduced digital voice data (ST14, ST15); When the digital voice data received from the base station is input, performing interpolato using the same interpolator as the reduction factor (ST21-ST23); Steps to remove noise are performed by performing multirate digital filtering on the interpolated digital voice data (ST24 and ST25).

상기와 같은 본 발명에 의한 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법을 설명하면 다음과 같다.The noise reduction method using the multirate digital filter in the vocoder according to the present invention as described above is as follows.

이동통신 단말기에서 트래픽(traffic)을 기지국 측으로 송신하는 경우의 동작에 대해 설명하면, 마이크를 통해 입력된 아날로그 음성 데이터는 송신 A/D 컨버터(11)에서 디지털 음성 데이터로 변환된 후, 보코더(12)로 전송된다.Referring to the operation in the case where the mobile terminal transmits traffic to the base station, analog voice data input through the microphone is converted into digital voice data by the transmission A / D converter 11, and then the vocoder 12 Is sent).

그러면 보코더(12)는 도3에 도시된 바와 같이, 다수개의 지연기(Z-1)(20)와 간축 디바이스(21)를 통해 간축인자(Decimator)를 이용하여 디지털 음성 데이터에 대해 압축을 수행한다(ST11-ST13). 그런 다음, 멀티레이트 디지털 필터()를 통해 필터링을 수행하여 반향(echo)을 포함한 디지털 잡음을 제거한다(ST14,ST15).Then, as shown in FIG. 3, the vocoder 12 compresses the digital voice data using a Decimator through a plurality of retarders (Z −1 ) 20 and a reduction device 21. (ST11-ST13). Then the multirate digital filter ( Filtering is performed to remove digital noise including echo (ST14, ST15).

이렇게 잡음이 제거된 디지털 음성 데이터는 처리된 순서대로 메모리(13)에 저장된 후 모뎀(14)에서 변조된 다음 송신 D/A 컨버터(15)로 전송된다. 그래서 아날로그 신호로 변환된 후 RF 처리부(16)를 통해 기지국 측으로 송신된다. 이처럼 간축 처리를 통해 디지털 음성 데이터의 처리 속도가 향상되고, 멀티레이트 디지털 필터링을 통해 잡음을 제거할 수 있게 되는 것이다.The noise-free digital voice data is stored in the memory 13 in the order in which it is processed, modulated in the modem 14, and then transmitted to the transmission D / A converter 15. Thus, the signal is converted into an analog signal and then transmitted to the base station through the RF processor 16. This simplified processing speeds up the processing of digital voice data, and multirate digital filtering can remove noise.

다음으로, 기지국 측으로부터 전송된 신호를 이동통신 단말기에서 수신하여 스피커를 통해 사용자에게 출력해 주는 수신의 경우 동작을 설명하면, 기지국 측으로부터 수신되어 RF 처리부(16)에서 기저 대역으로 처리된 수신 신호는 수신 A/D 컨버터(17)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 그런 다음 모뎀(14)에서 복조되어 메모리(13)에 저장된다.Next, a description will be given of an operation of receiving a signal transmitted from a base station at a mobile communication terminal and outputting the signal to a user through a speaker. Is converted into a digital signal via the receive A / D converter 17. It is then demodulated in modem 14 and stored in memory 13.

보코더(12)는 이 메모리(13)에 저장된 디지털 음성 데이터를 읽어와 도4에 도시된 바와 같이, 보간 디바이스(30)와 지연기(31) 및 덧셈기(32)를 통해, 보간(Interpolatoin)을 수행하고, 멀티레이트 디지털 필터링을 수행한다. 보간시 보간 인자(Interpolator)는 간축 인자와 동일한 값을 사용하여 수행된다(ST21-ST25).The vocoder 12 reads the digital voice data stored in the memory 13 and interpolates the interpolator through the interpolation device 30, the delay unit 31, and the adder 32, as shown in FIG. And multi-rate digital filtering. Interpolation factor (Interpolator) during interpolation is performed using the same value as the reduction factor (ST21-ST25).

보코더(12)에서 보코딩 처리된 디지털 음성 데이터는 수신 D/A 컨버터(18)를 통해 아날로그 신호로 변환된 후 스피커로 출력된다.The digital voice data vocoded by the vocoder 12 is converted into an analog signal through the reception D / A converter 18 and then output to the speaker.

이렇게 보코더(12)에서 디지털 음성 데이터에 대해 보간이 수행되어 음성데이터의 처리 속도가 향상되며, 멀티레이트 디지털 필터링을 통해 잡음이 제거되어 음질 향상된 서비스를 제공받을 수 있게 된다.In this way, the interpolation is performed on the digital voice data in the vocoder 12 to improve the processing speed of the voice data, and noise can be removed through multi-rate digital filtering to provide a sound quality enhanced service.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법은, CDMA 단말기의 모뎀(MODEM)에서 보코더를 분리하여 구현하고, 그 보코더에 멀티레이트 디지털 필터를 구비하여 음성 데이터로부터의 잡음 제거 기능을 향상시키고 간축과 보간을 통해 음성데이터 처리의 속도를 향상시켜 주는 효과가 있다.As described above, the noise reduction method using the multirate digital filter in the vocoder of the present invention is implemented by separating the vocoder from the modem of the CDMA terminal, and the vocoder is provided with a multirate digital filter for It has the effect of improving the noise reduction function and speeding up the processing of voice data through reduction and interpolation.

Claims (1)

모뎀으로부터 분리된 보코더를 구비한 CDMA 이동통신 단말기에 있어서,In a CDMA mobile communication terminal having a vocoder separated from a modem, 기지국 측으로 송신될 디지털 음성 데이터가 입력되면, 간축인자(Decimator)를 이용하여 간축(Decimation)을 수행하는 단계와;When the digital voice data to be transmitted to the base station is input, performing a decimation using a decimator; 상기 간축 처리된 디지털 음성 데이터에 대해 멀티레이트 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거하는 단계와;Removing noise by performing multirate digital filtering on the reduced digital voice data; 상기 기지국 측으로부터 수신된 디지털 음성 데이터가 입력되면 상기 간축 인자와 동일한 보간 인자(Interpolator)를 사용하여 보간(Interpolatoin)을 수행하는 단계와;Performing interpolato using the same interpolator as the reduction factor when the digital voice data received from the base station is input; 상기 보간 처리된 디지털 음성 데이터에 대해 멀티레이트 디지털 필터링을 수행하여 잡음을 제거하는 단계를 수행함을 특징으로 하는 보코더에서 멀티레이트 디지털 필터를 이용한 잡음 제거 방법.And removing noise by performing multirate digital filtering on the interpolated digital voice data.
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