KR20020039750A

KR20020039750A - 반향제거기의 성능을 위한 디에스피의 채널할당방법

Info

Publication number: KR20020039750A
Application number: KR1020000069543A
Authority: KR
Inventors: 양해용
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-05-30
Also published as: KR100394851B1

Abstract

본 발명은 다중채널 보코딩이 가능한 DSP에 있어서, 새로운 채널 할당시 최소의 채널을 할당하고 있는 DSP에 채널을 할당하여 DSP의 잔여 성능을 반향제거기의 성능을 위해 사용함으로써 보코더의 음질과 반향제거기의 반향제거 성능을 향상시킬 수 있도록 한 반향제거기의 성능을 위한 DSP의 채널할당방법에 관한 것으로, DSP의 채널할당을 제어하는 상위 프로세서에서 DSP에 할당된 채널수에 따른 반향제거기의 성능산출표를 작성하는 반향제거기의 성능산출표 작성단계와, 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계 수행 후, 새로운 호가 설정될 때 여유채널이 있다면 할당된 채널수가 가장 적은 DSP를 검색하는 최소 DSP 검색단계와, 상기 최소 DSP 검색단계에서 검색된 DSP에 상기 설정된 호를 위해 채널을 할당하는 채널 할당단계와, 상기 채널 할당단계에서 채널이 할당된 DSP의 총 채널수를 확인하고, 이 채널수에 따른 성능개선요소를 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계에서 작성된 성능산출표에서 찾아 해당 DSP 내 반향제거기의 파라미터로 설정하는 반향제거기의 파라미터 설정단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

반향제거기의 성능을 위한 디에스피의 채널할당방법 {CHANNEL ASSIGN METHOD OF DSP FOR IMPROVING THE ECHO REMOVER}

본 발명은 반향제거기의 성능을 위한 DSP(Digital Signal Processor)의 채널할당방법에 관한 것으로, 특히 다중채널 보코딩(Multi Channel Vocoding)이 가능한 DSP에 있어서, 새로운 채널 할당시 최소의 채널을 할당하고 있는 DSP에 채널을 할당하여 DSP의 잔여 성능을 반향제거기의 성능을 위해 사용함으로써 보코더의 음질과 반향제거기의 반향제거 성능을 향상시킬 수 있도록 한 반향제거기의 성능을 위한 DSP의 채널할당방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신시스템에서는 채널용량을 증가시키기 위해 음성신호를 압축하고 복원하는 보코딩(Vocoding) 기능을 수행하며, 이러한 보코딩 기능은 제어국 내 DSP에서 이루어진다.

상기 DSP의 경우 반도체 기술의 발전에 따른 칩의 성능 향상으로 하나의 DSP에서 여러 채널의 보코딩을 수행할 수 있는 다중채널 환경으로 발전해 가고 있다.

즉, 도1에 도시된 바와 같이 제어국(30)의 DSP(32) 내 보코더(32-1)에서는 이동단말기(10)와 기지국(20) 간의 음성신호를 압축한 8kbps 또는 13kbps의 패킷신호를 64kbps의 PCM신호로 복원하여 교환국(40)으로 전송하고, 교환국(40)과 고정단말기(50) 간의 음성신호를 복원한 64kbps PCM신호를 8kbps 또는 13kbps 패킷신호로 압축하여 상기 기지국(20)으로 전송한다.

이때, 상기 보코더(32-1)에 의해 압축되고 복원된 음성신호가 전송될 때 반향(Echo)이 발생하며, 이러한 반향은 상기 DSP(32) 내 반향제거기(32-2)에서 제거되게 된다.

상기와 같은 반향은 전화망에 있어서 2-와이어(Wire)와 4-와이어 회로간의 변환을 수행하는 하이브리드 회로에서 주로 발생하는 것으로서, 이동가입자와 고정가입자 간의 통화 중 이동가입자의 음성신호가 되돌아오는 현상을 말한다.

상기와 같이 반향제거기(32-2)는 음성을 압축하고 복원하는 DSP(32)에서 그역할을 담당하는 것이 일반적이며, 반향제거를 위해 정상 NLMS(Normalized List Mean Square) 알고리즘을 사용하고 동시화자 검출기능을 사용한다.

이때, 이동통신시스템에서 사용되는 상기 반향제거기(32-2)의 경우 ITU-T G.165에 제시된 규격을 만족할 때 보코딩 동작에 비해서 약 30% 성능을 차지한다.

한편, 상기 보코더(32-1)와 반향제거기(32-2)를 포함하는 DSP(32)의 경우, DSP(32)의 최대가용 채널산출과 그 사용률을 알아보면 다음과 같다.

여기서 다중채널 보코딩을 실시할 경우에 DSP(32)의 반향제거기(32-2)를 256 탭, 1/16 업데이트로 설정하고, DSP 전체 MIPS(Million Instruction Per Second)가 200이고 1채널 보코딩에 사용되는 MIPS가 17이며 1채널 반향제거기에 사용되는 MIPS가 7이라고 가정하면 수학식 1에 의해 최대가용 채널수는 6이 된다.

즉, 보코딩 모드와 반향제거 모드로 동작 가능한 최대가용 채널수는 아래 수학식 1을 만족하는 최대 정수의 채널수이며, 이때 DSP(32)는 안정성을 위해 최악의 경우 80% 이상을 초과해서는 안된다.

상기와 같이 계산된 최대 채널수는 DSP 당 6이 되고, 이에 따라 총 144 MIPS를 사용하는 것이 된다.

이때, 만약 최대가용 채널수 미만의 채널, 예를 들면 2 채널만 할당할 경우에는 48 MIPS가 사용되고 결과적으로 총 DSP 성능 중 24%만 사용한 것이 된다.

그러나, 종래 DSP의 채널할당방법에 있어서, 상기와 같이 DSP의 최대가용 채널수 미만의 채널이 할당되면 DSP의 최대성능을 제대로 사용하지 못하여 그대로 낭비되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 다중채널 보코딩이 가능한 DSP에 있어서, 새로운 채널 할당시 최소의 채널을 할당하고 있는 DSP에 채널을 할당하고, 할당된 채널수에 따른 반향제거기의 성능개선요소를 반향제거기의 파라미터로 설정함으로써 DSP의 잔여 성능을 반향제거기의 성능을 위해 사용하고, 이에 따라 보코더의 음질과 반향제거기의 반향제거 성능을 향상시킬 수 있도록 한 반향제거기의 성능을 위한 DSP의 채널할당방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 제어국을 상세히 보인 이동통신시스템의 블록구성도,

도 2는 본 발명에 의한 반향제거기 성능을 위한 DSP의 채널할당방법을 보인 동작 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 이동단말기 20 : 기지국

30 : 제어국 31 : TSB

32 : DSP 32-1 : 보코더

32-2 : 반향제거기 40 : 교환국

50 : 고정단말기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반향제거기의 성능을 위한 DSP의 채널할당방법은, DSP의 채널할당을 제어하는 상위 프로세서에서 DSP에 할당된 채널수에 따른 반향제거기의 성능산출표를 작성하는 반향제거기의 성능산출표 작성단계와, 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계 수행 후, 새로운 호가 설정될 때 여유채널이 있다면 할당된 채널수가 가장 적은 DSP를 검색하는 최소 DSP 검색단계와, 상기 최소 DSP 검색단계에서 검색된 DSP에 상기 설정된 호를 위해 채널을 할당하는 채널 할당단계와, 상기 채널 할당단계에서 채널이 할당된 DSP의 총 채널수를 확인하고, 이 채널수에 따른 성능개선요소를 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계에서 작성된 성능산출표에서 찾아 해당 DSP 내 반향제거기의 파라미터로 설정하는 반향제거기의 파라미터 설정단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 반향제거기의 성능을 위한 DSP의 채널할당방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 반향제거기 성능을 위한 DSP의 채널할당방법을 보인 동작 흐름도로서, 보코더 채널을 할당하는 상위 프로세서에서 DSP의 채널을 할당하게 된다.

먼저, 반향제거기의 성능산출표 작성단계(S1)에서는 DSP에 할당된 채널수에 따른 반향제거기의 성능산출표를 작성한다.

이때, 상기 반향제거기의 성능산출표는 다음 표2에 도시된 바와 같이 DSP 당 할당된 채널수, 탭수, 업데이트, 반향제거기 성능, DSP 사용률을 그 항목으로 채택하게 된다.

한편, 본 발명은 반향제거기의 효율을 극대화하기 위한 것으로서, 반향제거기의 성능개선요소로는 상기 탭수와 업데이트(블록 NLMS 알고리즘 또는 NLMS 알고리즘)가 있다.

상기 탭수의 경우, 현재 이동통신시스템에서 사용하고 있는 반향제거기는 ITU-T G.165의 규격을 만족하도록 256 탭의 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 사용하여 32ms에 해당하는 반향경로에서의 지연을 모델링하여 반향을 제거하도록 구현된다.

그러나, 일반적으로 24ms 이하의 지연을 제거하는 것은 실제 상황에서 많은 음질저하를 가져오는 경우이며, 최대 48ms(384 탭)의 지연에 해당하는 반향을 제거할 경우에는 많은 음질의 개선이 이루어진다.

그리고, 업데이트의 경우 반향제거기의 알고리즘을 그대로 적용하면 매 PCM 샘플이 입력될 때마다 256탭의 필터계수를 갱신해야 한다.

그러나, 동일한 DSP 내에서 음성부호화기와 동시에 동작하는 반향제거기에서 매 샘플마다 256탭에 달하는 필터의 갱신은 DSP 처리속도의 한계로 인하여 매우 제한적이다.

이러한 문제점을 보완하기 위한 방법으로 256개의 탭에 일정한 규칙을 적용하여 몇 개의 블록으로 나눈 다음, 하나의 샘플이 입력될 때마다 해당 블록에 소속된 필터계수를 순차적으로 갱신하는 방법으로써 블록 NLMS 알고리즘을 이용한다.

현재 이동통신시스템에서는 시간 지연을 줄이기 위해 1/16 블록 NLMS 알고리즘을 이용하고 있으며 이는 음질저하에 비해 성능개선 효과가 크기 때문에 음질저하를 알고서도 사용하고 있다.

상기와 같이 설명된 성능개선요소에 따른 반향제거기의 성능은 아래 표1에 도시된 바와 같이 탭수와 업데이트를 다르게 지정함으로서 반향제거기의 성능이 각각 달라지는 것을 알 수 있으며, 특히 탭수가 386개이고, 업데이트가 풀(Full)일 경우 반향제거기의 성능이 가장 우수하다는 것을 알 수 있다.

표1. 성능개선요소에 따른 반향제거기 성능

	1/16 업데이트	1/8 업데이트	1/4 업데이트	1/2 업데이트	Full 업데이트
256 탭	7 MIPS	9 MIPS	11 MIPS	13 MIPS	16 MIPS
384 탭	10 MIPS	12 MIPS	14 MIPS	17 MIPS	22 MIPS

상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계(S1)에서는 상기 표1을 참고하여 아래 표2에 도시된 바와 같이 DSP에 할당된 채널수에 따른 탭수, 업데이트를 설정하여 반향제거기의 성능을 최대로 개선하도록 하고 있다.

표2. 할당된 채널수에 따른 반향제거기 성능 산출

DSP 당 할당된 채널수	탭 수	업데이트(NLMS 알고리즘)	반향제거기성능 (MIPS)	DSP 사용률
1	384	Full	22	20 %
2	384	Full	22	39 %
3	384	Full	22	59 %
4	384	Full	22	78 %
5	256	1/2	13	75 %
6	256	1/16	9	78 %

상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계(S1) 후에 호 설정단계(S2)로 진행하여 새로운 호를 설정한다.

상기 호 설정단계(S2) 후에 여유채널 유무 판별단계(S3)로 진행하여 각 DSP 내에 여유 채널이 있는지를 판별한다.

상기 여유채널 유무 판별단계(S3)의 판별 결과, 여유채널이 있으면 최소 DSP 검색단계(S4)로 진행하여 할당된 채널수가 가장 적은 DSP를 검색하고, 여유채널이 없으면 채널 할당에 대한 호를 거절한다.

상기 최소 DSP 검색단계(S4) 후에 채널 할당단계(S5)로 진행하여 상기 최소 DSP 검색단계(S4)에서 검색된 DSP에 상기 호 설정단계(S2)에서 설정된 호를 위해 새로운 채널을 DSP에 할당한다.

상기 채널 할당단계(S5) 후에 반향제거기의 파라미터 설정단계(S6)로 진행하여 상기 채널 할당단계(S5)에서 상기 채널이 할당된 DSP의 총 채널수를 확인하고, 이 채널수에 따른 성능개선요소를 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계(S1)에서 작성된 성능산출표에서 찾아 해당 DSP 내 반향제거기의 파라미터로 설정한다.

상기와 같이 본 발명은 새로운 채널 할당시 DSP별로 할당되어 있는 채널수를 확인하여 가장 적은 수의 채널이 할당되어 있는 DSP에 채널을 할당하여 줌으로써, DSP당 할당하는 채널수를 전체적으로 줄이고 결과적으로 반향제거기의 성능을 향상시킬 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다중 채널 환경에서 DSP 당 할당된 채널수를 확인하여 DSP의 잔여성능을 반향제거기의 성능을 위해 사용함으로써 보코더의 음질을 개선시킴은 물론 반향제거기의 성능을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, 2채널이 할당되었을 경우 남는 76%의 DSP 성능을 현재 할당되어 있는 2채널의 반향제거기 성능에 사용함으로써 음질을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims

DSP의 채널할당을 제어하는 상위 프로세서에서 DSP에 할당된 채널수에 따른 반향제거기의 성능산출표를 작성하는 반향제거기의 성능산출표 작성단계와,

상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계 수행 후, 새로운 호가 설정될 때 여유채널이 있다면 할당된 채널수가 가장 적은 DSP를 검색하는 최소 DSP 검색단계와,

상기 최소 DSP 검색단계에서 검색된 DSP에 상기 설정된 호를 위해 채널을 할당하는 채널 할당단계와,

상기 채널 할당단계에서 채널이 할당된 DSP의 총 채널수를 확인하고, 이 채널수에 따른 성능개선요소를 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계에서 작성된 성능산출표에서 찾아 해당 DSP 내 반향제거기의 파라미터로 설정하는 반향제거기의 파라미터 설정단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반향제거기의 성능을 위한 디에스피의 채널할당방법.
제1항에 있어서, 상기 반향제거기의 성능산출표 작성단계에서 작성되는 반향제거기의 성능산출표가, DSP당 채널수, 탭수, 업데이트, 반향제거기 성능, DSP 사용률을 항목으로 구비하는 것을 특징으로 하는 반향제거기의 성능을 위한 디에스피의 채널할당방법.