KR20040044217A - 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20040044217A
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박호종
오승준
황종범
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주식회사 인티스
정보통신연구진흥원
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00Interconnection arrangements not involving centralised switching
    • H04M9/08Two-way loud-speaking telephone systems with means for suppressing echoes or otherwise conditioning for one or other direction of traffic
    • H04M9/082Two-way loud-speaking telephone systems with means for suppressing echoes or otherwise conditioning for one or other direction of traffic using echo cancellers

Abstract

본 발명은 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치는 전송되는 제 1입력신호와 수신되는 제 2입력신호에 의해 발생하는 반향 신호의 합신호를 소정의 시간간격으로 저장하는 입력 버퍼와; 상기 입력 버퍼로부터 버퍼단위로 상기 합신호를 입력받아, 상기 반향신호를 제거하여 상기 제1입력신호를 출력하는 반향 제거기와; 상기 반향 제거기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 소정의 방법으로 잡음을 제거하는 잡음 제거기와; 상기 잡음 제거기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 신호의 레벨을 조정하는 레벨 조정기와; 상기 레벨 조정기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하고 압축하는 음성 압축모듈을 포함하여 구성됨으로써, 음성 품질을 향상시키기 위한 각각 장치의 동작 결과에 의한 음성 신호 특성 정보를 서로 공유할 수 있고, 이를 통하여 보다 많은 정보를 활용하여 동작함으로써 성능을 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus and method for improving the voice quality of digital communication. The apparatus for improving the voice quality of digital communication according to the present invention is a sum signal of an echo signal generated by a first input signal transmitted and a second input signal received. An input buffer for storing the data at predetermined time intervals; An echo canceller receiving the sum signal in buffer units from the input buffer and removing the echo signal to output the first input signal; A noise canceller which receives a first input signal in units of buffers from the echo canceller and removes noise by a predetermined method; A level adjuster which receives a first input signal from the noise canceller in units of buffers and adjusts a level of the signal; And a voice compression module that receives the first input signal from the level adjuster in units of buffers, converts the digital signal into a digital signal, and compresses the digital signal, thereby sharing voice signal characteristic information resulting from operation of each device to improve voice quality. In this way, the performance is improved by operating using more information.

Description

디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법{Apparatus and Method for Voice Quality Enhancement in Digital Communications}Apparatus and Method for Voice Quality Enhancement in Digital Communications}

본 발명은 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 통신의 음성 품질 향상을 위한 반향 제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기 및 음성 부호화기를 유기적으로 통합하여 하나의 장치로 구성하여 음성 품질 향상의 성능을 극대화하고 구현을 간단히 하는 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for improving voice quality of packet-based digital communication. More particularly, the present invention relates to an apparatus in which an echo canceller, a noise canceller, a level adjuster, and a speech coder for improving voice quality of digital communication are organically integrated into a single device. The present invention relates to a voice quality improvement apparatus and method for packet-based digital communication that maximizes the performance of voice quality improvement and simplifies implementation.

향후의 통신은 공중전화교환망(PSTN:Public Switched Telephone Network) 기반의 통신에서 디지털 이동 통신과 인터넷 통신으로 대표되는 패킷(Packet) 기반디지털 통신으로 진화함에 따라 패킷 기반 디지털 통신에서의 우수한 음성 품질의 확보가 중요한 경쟁력 요소가 된다.The future communication is evolving from public switched telephone network (PSTN) -based communication to packet-based digital communication represented by digital mobile communication and Internet communication, thereby ensuring excellent voice quality in packet-based digital communication. Is an important competitive factor.

그러나, 패킷망은 기존의 공중전화교환망(PSTN)과 비교하면 실시간 양방향 음성 통신에 적합하지 않은 구조를 가지며, 디지털 통신을 위한 여러 처리 과정으로 인하여 새로운 품질 저하 요인이 발생한다. 이와 같이 통신을 위한 기본 구조가 변경됨에 따라 기존의 공중전화교환망(PSTN) 기반 통신에서는 문제가 되지 않았던 요인들이 새로운 문제점으로 나타나며 이로 인하여 음성 통화 품질이 심각하게 저하된다.However, the packet network has a structure that is not suitable for real-time two-way voice communication compared to the conventional public switched telephone network (PSTN), and a new quality degradation factor occurs due to various processes for digital communication. As the basic structure for communication is changed, factors that were not a problem in the existing PSTN-based communication appear as a new problem, which causes a serious degradation in voice call quality.

패킷 기반 음성 통신의 대표적인 문제점은 신호의 부호화, 데이터 전달 에러, 전달 지연 그리고 전달 지연 시간의 변화 등이 있다. 상기의 문제점은 비록 음성 통신 고유의 문제점은 아니지만 음성 통신의 특성과 연결되어 음성의 품질을 급격히 저하시킨다.Representative problems of packet-based voice communication include signal encoding, data transmission error, propagation delay, and change in propagation delay time. Although the above problem is not inherent to voice communication, it is connected with the characteristics of voice communication, thereby rapidly degrading voice quality.

또한, 이동 통신은 시끄러운 환경에서 통화를 하는 빈도가 많으며, 공중전화교환망(PSTN) 통신에서 문제가 되지 않았던 주변 잡음이 이동 통신에서는 저전송률 음성 부호화 과정으로 인하여 음질의 큰 저하 요인으로 작용한다.In addition, mobile communication is frequently made in a noisy environment, and ambient noise, which has not been a problem in public switched telephone network (PSTN) communication, acts as a significant deterioration factor of sound quality due to low rate voice encoding process in mobile communication.

이와 같이 기존의 음성 통신에서는 문제가 되지 않았던 항목들이 새로운 음성 품질 저하의 원인이 되고, 이 현상들이 반드시 해결되어야 고품질의 디지털 통신 서비스를 제공할 수 있다. 패킷 기반 디지털 통신에서 음성 품질을 결정하는 대표적인 요인을 항목별로 살펴보면 아래와 같다.As such, items that were not a problem in the existing voice communication cause new voice quality degradation, and these phenomena must be solved to provide high quality digital communication service. Representative factors that determine voice quality in packet-based digital communication are as follows.

(1) 패킷 에러: 음성 패킷 전달 과정에서 발생하는 비트 에러와 패킷 손실을말하며, 이동 통신에서 전파 환경, 복조기 성능, 전력 제어 성능, 에러 정정 방법, 알에프(RF) 모듈 성능, 셀 설계 등과, 유선 시스템에서의 네트워크 연결, 트래픽 부하, 에러 정정 방법 등에 의하여 결정됨.(1) Packet error: Bit error and packet loss that occurs during voice packet delivery process, and it is a wired environment, demodulator performance, power control performance, error correction method, RF module performance, cell design, etc. Determined by network connections, traffic loads, and error correction methods in the system.

(2) 패킷 전달 지연: 음성 패킷을 목표 위치까지 전달하는데 걸리는 시간으로, 신호 부호화를 위한 부호화 지연, 패킷화 지연, 지터 지연, 전송 지연 등으로 구성되고 음성 부호화기, 네트워크 설계, 버퍼 관리 방법 등에 따라 결정됨.(2) Packet propagation delay: The time taken to deliver a voice packet to a target position, which is composed of encoding delay, packetization delay, jitter delay, transmission delay for signal encoding, and the like according to a voice encoder, a network design, a buffer management method, etc. Determined.

(3) 지터(Jitter): 패킷 통신망에서 각 패킷을 전달하기 위한 전달 지연 시간의 변화를 말하며, 이로 인하여 전체 전달 지연이 증가하고 패킷 손실의 발생 빈도가 증가함.(3) Jitter: A change in propagation delay time for delivering each packet in a packet communication network, which increases the overall propagation delay and increases the frequency of packet loss.

(4) 음성 부호화: 음성 신호를 디지털 데이터로 부호화하는 과정에서 정보가 손실되어 음질 저하가 발생하며, 압축 방법과 압축률에 의하여 결정됨.(4) Speech coding: In the process of encoding a speech signal into digital data, information is lost and sound quality deteriorates, which is determined by the compression method and the compression rate.

(5) 반향(Echo) 신호: 양방향 음성 통화에서, 음성 신호가 상대편으로 전달되는 과정에서 음성 신호의 일부가 다시 발생 위치로 되돌아오는 신호를 말하며, 공중전화 교환망(PSTN) 교환기에서의 하이브리드 반향 신호와 단말기에서의 음향(Acoustic) 반향 신호가 여기에 해당된다. 반향 신호에 의한 왜곡 정도는 반향 신호의 크기와 전달 지연 시간에 의하여 결정되며, 신호의 전달 지연이 짧은 국내 공중전화 교환망(PSTN) 전화에서는 문제가 되지 않았으나 디지털 통신에서 전달 지연 시간이 증가하여 반향 신호가 음질을 저하시키는 요인으로 새롭게 나타남.(5) Echo signal: In a two-way voice call, a signal in which part of the voice signal is returned to the place where the voice signal is transmitted to the other party, and a hybrid echo signal in a public switched telephone network (PSTN) exchange. This corresponds to an acoustic echo signal at the and terminals. The amount of distortion caused by the echo signal is determined by the size of the echo signal and the propagation delay time, which is not a problem in domestic public switched telephone network (PSTN) telephones where the propagation delay is short. Appears as a degrading factor.

(6) 음성 신호 레벨: 비정상적인 레벨의 음성 신호에 의하여 음성 부호화기의 성능이 떨어져 음성 신호가 왜곡되고 전체 음질이 저하됨. 음성 부호화기를 거치지 않는 일반 공중전화 교환망(PSTN) 전화에서는 단지 소리의 크기가 감소 또는 증가하므로 큰 문제가 되지 않음.(6) Voice signal level: An abnormal level of speech signal degrades the performance of the speech coder, distorting the speech signal and degrading the overall sound quality. In public public switched telephone network (PSTN) phones that do not go through a voice coder, this is not a big problem because only the volume decreases or increases.

(7) 주변 잡음: 주변 잡음은 음성 부호화기에 의하여 특성이 변형되어 음질을 저하시킴. 음성 부호화기를 거치지 않는 일반 공중전화교환망(PSTN) 전화에서는 큰 문제가 되지 않음.(7) Ambient Noise: Ambient noise is deformed by the speech coder and degrades sound quality. It is not a big problem for general public switched telephone network (PSTN) phones without voice coders.

상기에서 기술된 음성 품질을 결정하는 요인이 중에서 (1), (2), (3)번 요인은 주로 정보의 전달과 관련된 문제이다. 즉, 정보를 에러 없이 정확하게 필요한 시점에 지연 없이 전달하지 못하여 발생하는 문제들로서 네트워크와 관련되어 연구되어야 한다. 특히, 이 문제들은 음성 신호와 관련된 음성 통신 고유의 문제가 아니라 전체 디지털 통신에 해당하는 보다 광범위한 문제이다.Among the factors determining the voice quality described above, the factors (1), (2), and (3) are mainly related to the transmission of information. In other words, the problems caused by failing to deliver information without error and without delay at the precisely necessary time should be studied in relation to the network. In particular, these issues are not inherent to voice communications related to voice signals, but rather to the wider range of digital communications.

그러나, 상기 (4), (5), (6), (7)번 요인은 디지털 음성 통신 고유의 문제로서, 전달하고자 하는 음성 신호 자체가 왜곡되어 음성 품질이 저하되는 것으로서 음성 신호를 직접 처리하여 문제점을 해결해야 하는 공통점을 가진다.However, the factors (4), (5), (6), and (7) are inherent in digital voice communication, and the voice signal to be transmitted is distorted, thereby degrading voice quality. It has something in common to solve the problem.

그러나, 이 중에서 음성 부호화는 디지털 음성 통신에서 표준으로 정해져 그 방법의 변화가 거의 불가능하며, 호환성을 유지하면서 성능을 향상시키는 경우 매우 제한적인 효과만을 가져다준다.However, among these, voice coding is set as a standard in digital voice communication, and a change of the method is almost impossible, and when the performance is improved while maintaining compatibility, a very limited effect is obtained.

따라서, 음성 신호를 처리하는 새로운 기술을 적용하여 효과적으로 음성 품질 향상을 기대할 수 있는 항목은 마지막의 세 항목인 반향 신호, 음성 신호 레벨, 주변 잡음 등이다.Accordingly, the last three items that can be expected to effectively improve speech quality by applying new technology for processing speech signals are echo signal, speech signal level, and ambient noise.

이상의 세 가지 문제를 해결하기 위한 기술은 이미 오랫동안 연구되었고, 여러 장치가 개발되어 시스템에 적용되어 왔다. 그러나, 상기의 각 문제를 해결하기 위한 장치는 주로 주어진 하나의 문제만을 해결하기 위하여 독립적으로 개발되고, 또한 적용할 시스템에 대하여 특별한 가정을 하지 않고 매우 일반화된 구조를 가정하여 설계된다.Techniques for solving the above three problems have been studied for a long time, several devices have been developed and applied to the system. However, the apparatus for solving each of the above problems is mainly developed independently to solve only one given problem, and is designed assuming a very generalized structure without making any special assumptions about the system to be applied.

이와 같은 일반화된 설계를 통하여 장치를 개발할 경우, 적용할 시스템에 무관하게 각 장치를 개발할 수 있고 다양한 시스템에 제약 없이 적용할 수 있게 되지만, 각 장치를 독립적으로 설계하고 시스템에 독립적으로 적용함에 따라서 반향 제거, 잡음 제거, 레벨 조정 등의 동작 사이의 관련성을 각각의 장치들이 활용하지 못하게 되고, 특히 음성 부호화기와 연계된 동작을 하지 못하여 동작이 제한되거나 또는 중복된 동작을 하는 단점을 가지게 된다.When developing devices through this generalized design, each device can be developed regardless of the system to be applied and can be applied to various systems without limitations, but each device is designed independently and reflected by the system independently. Each device is unable to utilize the relationship between operations such as cancellation, noise reduction, and level adjustment, and in particular, the operation is limited or duplicated due to the failure to operate in conjunction with the speech coder.

상기에서 기술한 세 가지 문제를 각각 해결하기 위한 종래의 독립적 장치는 다음과 같다.Conventional independent apparatuses for solving each of the three problems described above are as follows.

도 1은 종래 기술에 따른 적응 필터 기술을 이용한 반향 제거기의 구조를 도시한 도면이다. 동 도면을 참조하면, 종래 기술에 따른 반향 제거기(10)(Echo Canceller)는 적응 필터(106), 이중통화(Double-Talk; DT) 검출기(109) 및 비선형 장치(110)로 구성되며, 두 명이 통화하는 통신 시스템에 있어서 각 통화자의 통신 시스템, 예를 들면 교환기 또는 단말기에 각각 위치하여 반향 신호를 제거하는 기능을 한다.1 is a diagram illustrating the structure of an echo canceller using an adaptive filter technique according to the prior art. Referring to the figure, the echo canceller 10 according to the prior art is composed of an adaptive filter 106, a double-talk (DT) detector 109 and a nonlinear device 110, two In a communication system where a person talks, it is located in a communication system of each caller, for example, an exchange or a terminal, and functions to remove echo signals.

종래 기술에 따른 반향 제거기(10)의 동작을 사용자 A와 사용자 B가 통화하는 경우를 가정하여 설명한다. 사용자 A와 사용자 B사이는 기본적인 양방향 통신으로서, 원격의 사용자 A가 발성하여 전달한 음성 신호(101)를 사용자 B가 듣게 되며, 사용자 B가 발성한 음성 신호(104)는 원격의 사용자 A에게로 전달된다.The operation of the echo canceller 10 according to the related art will be described on the assumption that the user A and the user B make a call. As user A and user B are basic two-way communication, the user B hears the voice signal 101 transmitted by the remote user A, and the user B voice signal 104 is transmitted to the remote user A. do.

이때, 사용자 A의 음성신호(101)의 일부는 반향 발생기(공중전화교환망 교환기의 하이브리드 또는 단말기의 마이크와 스피커 사이의 음향 경로)에 의하여 반향 신호(103)가 된다. 상기 반향 신호(103)는 사용자 B의 음성신호(104)와 합쳐진 음성과 반향의 합신호(102)로 사용자 A에게로 다시 전달된다.At this time, a part of user A's voice signal 101 becomes an echo signal 103 by a echo generator (a hybrid path of a public switched telephone network switch or an acoustic path between a microphone and a speaker of a terminal). The echo signal 103 is transmitted back to the user A as the sum signal 102 of the voice and the echo combined with the user B's voice signal 104.

반향 제거기(10)는 상기 음성과 반향의 합 신호(102)를 입력받아 음성과 반향의 합 신호(102) 중에서 사용자 A의 음성신호에 의한 반향신호(103)를 제거하여 최종 반향 제거기(10)의 출력신호(105)를 생성한다.The echo canceller 10 receives the sum signal 102 of the speech and the echo and removes the echo signal 103 by the user A's speech signal from the sum signal 102 of the speech and the echo. Generates an output signal of.

이때, 음성과 반향의 합 신호(102)에 포함되어 있는 사용자 B의 음성신호(104)에는 영향을 미치지 않도록 하여 사용자 B의 음성 신호(104)를 사용자 A에게로 정확히 전송할 수 있게 하여야 한다. 즉, 이상적인 반향 제거기(10)는 반향 제거기(10)의 출력신호(105)를 사용자 B의 음성신호(104)와 동일하게 한다.In this case, the user B's voice signal 104 should be transmitted to the user A accurately so as not to affect the voice signal 104 of the user B included in the sum signal 102 of the voice and the echo. That is, the ideal echo canceller 10 makes the output signal 105 of the echo canceller 10 equal to the voice signal 104 of user B.

상기 반향 제거기(10)의 구조와 반향 제거 동작을 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 상기 적응필터(106)는 사용자 A의 음성신호(101)를 이용하여 반향 신호(103)를 예측하는 부분으로서, 디지털 적응 필터 기술을 이용하여 반향 발생기와 동일한 동작을 함으로써 예측된 반향 신호(107)를 출력한다. 반향 제거를 위한 적응 알고리즘으로는 주로 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘이 많이 사용된다.The structure and echo cancellation operation of the echo canceller 10 will be described in more detail as follows. The adaptive filter 106 predicts the echo signal 103 using the voice signal 101 of the user A. The adaptive filter 106 predicts the echo signal 107 by performing the same operation as the echo generator using the digital adaptive filter technique. Outputs As an adaptive algorithm for echo cancellation, a NLMS (Normalized Least Mean Square) algorithm is commonly used.

그리고 반향 제거기(10)는 음성과 반향의 합 신호(102)에서 적응필터(106)의예측된 반향 신호(107)를 빼줌으로써, 반향 신호(103)가 제거된 신호(108)를 얻는다. 적응필터(106)의 구체적인 구조는 사용자 A의 음성신호(101)와 반향 신호(103) 사이의 시간 지연, 목표 성능, 계산의 복잡도 등을 고려하여 각 적용 분야에 맞도록 설계된다.The echo canceller 10 subtracts the predicted echo signal 107 of the adaptive filter 106 from the sum signal 102 of the speech and the echo, thereby obtaining the signal 108 from which the echo signal 103 has been removed. The specific structure of the adaptive filter 106 is designed for each application in consideration of the time delay between the user A's voice signal 101 and the echo signal 103, the target performance, the complexity of the calculation, and the like.

상기 이중통화(double-talk) 검출기(109)는 통신하는 두 사용자 A와 사용자 B가 동시에 발성을 하는 시점을 검출한다. 즉, 사용자 A의 음성신호(101)와 사용자 B의 음성신호(104)의 입력이 동시에 존재하는지를 검출한다. 이때, 이중통화 검출기(109)는 사용자 B의 음성신호(104)를 직접 입력받을 수 없으므로 음성과 반향의 합 신호(102)로부터 사용자 B의 음성신호(104)의 존재 여부를 추정한다.The double-talk detector 109 detects a point in time at which two users A and B communicating with each other simultaneously speak. That is, it is detected whether the input of the audio signal 101 of the user A and the audio signal 104 of the user B is present at the same time. In this case, since the double call detector 109 cannot directly receive the voice signal 104 of the user B, the dual call detector 109 estimates the presence or absence of the voice signal 104 of the user B from the sum signal 102 of the voice and the echo.

따라서, 이중통화 검출기(109)는 사용자 A의 음성신호(101)와 음성과 반향의 합 신호(102)의 상관 관계를 분석하고, 추가로 예측된 반향신호(107)와 반향신호가 제거된 신호(108)를 분석하여 최종 이중통화 검출여부를 판단을 한다. 만일 사용자 A의 음성신호(101)와 사용자 B의 음성신호(104) 입력이 동시에 존재한다고 판정되면 일반적으로 적응 필터(106)의 계수 갱신(Update)을 멈추게 한다.Accordingly, the dual call detector 109 analyzes the correlation between the user signal A's voice signal 101 and the sum signal 102 of the voice and the echo, and further extracts the predicted echo signal 107 and the echo signal. Analyze (108) to determine whether the final double call is detected. If it is determined that the input of the audio signal 101 of the user A and the audio signal 104 of the user B exist at the same time, the coefficient update of the adaptive filter 106 is generally stopped.

상기 비선형장치(110)는 불완전한 적응 필터(106)의 동작에 의하여 반향신호가 제거된 신호(108)에 미세하게 남아 있는 반향 신호(103)를 최종적으로 제거한다. 비선형장치(110)는 사용자 B의 음성신호(104)의 입력이 존재하지 않는다고 판정되면 반향 신호가 제거된 신호(108)를 차단하고 매우 낮은 레벨의 백색 잡음을 삽입하여 상대편 사용자 A가 반향신호가 제거된 신호(108)에 포함되어 있는 미세한 반향 신호(103)를 듣지 못하도록 한다.The nonlinear apparatus 110 finally removes the echo signal 103 remaining fine in the signal 108 from which the echo signal is removed by the operation of the incomplete adaptive filter 106. If the nonlinear device 110 determines that the input of the voice signal 104 of the user B is not present, the non-linear device 110 blocks the signal 108 from which the echo signal is removed and inserts a very low level of white noise so that the opposite user A receives the echo signal. The small echo signal 103 included in the removed signal 108 may not be heard.

그러나, 비선형장치(110)는 사용자 B의 음성신호(104)가 존재한다고 판정되는 경우 사용자 B의 음성신호(104)를 왜곡 없이 전달하여야 하므로 신호 차단 동작을 멈추어야 한다. 이와 같이 반향 제거기(10)는 여러 신호를 동시에 분석하여 최적의 동작을 하게 되며, 특히 사용자 A의 음성신호(101)와 사용자 B의 음성신호(104)의 입력 존재의 유무를 판단하는 중요한 기능을 한다.However, when the nonlinear device 110 determines that the voice signal 104 of the user B exists, the nonlinear device 110 must stop the signal blocking operation because the user B voice signal 104 must be transmitted without distortion. As described above, the echo canceller 10 analyzes several signals at the same time for optimal operation. In particular, the echo canceller 10 performs an important function of determining the presence or absence of input of the user A's voice signal 101 and the user B's voice signal 104. do.

상기에서 기술된 종래의 반향 제거기(10)는 대부분의 경우 신호의 샘플 단위로 동작을 한다. 즉, 한 샘플에 해당하는 사용자 A의 음성신호(101)와 음성과 반향의 합 신호(102)가 입력되면 이 값과 과거의 정보를 종합하여 반향 제거 동작을 수행하여 한 샘플의 출력신호(105)를 만든다. 즉, 앞으로 입력될 신호에 대한 정보는 전혀 활용할 수 없고 따라서 한정된 정보만 이용하게 된다.The conventional echo canceller 10 described above operates in a sample unit of a signal in most cases. That is, when the voice signal 101 of the user A corresponding to one sample and the sum signal 102 of the voice and the echo are input, this value and the past information are combined to perform an echo cancellation operation to output an output signal of one sample. ) That is, the information on the signal to be input in the future cannot be used at all, and thus only limited information is used.

만일 미래의 정보를 이용하고 싶으면 사용자 A의 음성신호(101)와 음성과 반향의 합 신호(102) 입력부에 저장 버퍼를 삽입하여 신호를 저장하였다가 처리하여야 한다. 그러나 이 경우 사용자 B의 음성신호(104)가 출력신호(105)로 전달되는 과정에 시간 지연이 발생하여 전체 통신의 전달 지연이 증가하는 문제점이 발생한다. 또한, 반향 제거기(10)의 안정적인 동작을 위하여 사용자 음성 입력여부 판정의 오류를 최소화하여야 하는데, 이는 여러 가용한 신호들에 대한 더욱 복잡하고 다양한 분석을 필요로 한다.If the future information is to be used, a storage buffer must be inserted into the user A's voice signal 101 and the sum signal 102 of the voice and echo to store and process the signal. However, in this case, a time delay occurs in a process in which the voice signal 104 of the user B is transmitted to the output signal 105, thereby increasing the transmission delay of the entire communication. In addition, in order to ensure the stable operation of the echo canceller 10, it is necessary to minimize the error of the user's voice input determination, which requires more complicated and diverse analysis of various available signals.

따라서, 동 도면에서 기술된 종래의 반향 제거기(10)는 범용성을 가지는 반면에 전달 지연 제약에 의하여 최대의 성능을 가지지 못하게 되며, 성능 향상을 위하여 추가적인 전달 지연과 계산량의 증가가 요구되므로 반향 제거기의 구현의 관점에서 부담을 가지게 된다.Therefore, while the conventional echo canceller 10 described in the drawing has general purpose and does not have the maximum performance due to the propagation delay constraint, an additional propagation delay and an increase in calculation amount are required to improve the performance. It is burdensome in terms of implementation.

도 2는 종래 기술에 따른 주파수 차감법을 사용한 잡음 제거기 구조를 도시한 도면이다. 동 도면을 참조하면, 종래의 주파수 차감법을 사용한 잡음 제거기(20)는 주파수 영역 변환부(203), 대역 분할부(205), 대역별 잡음 추정부(206), 잡음성분 차감부(207) 및 시간 영역 변환부(208)로 구성되며, 음성 신호와 잡음의 합으로 이루어진 입력신호(201)를 입력받아 잡음을 제거하여 잡음이 없는 출력신호(202)를 생성한다.2 is a diagram illustrating a noise canceller structure using a frequency subtraction method according to the related art. Referring to the same figure, the noise canceller 20 using the conventional frequency subtraction method includes a frequency domain converter 203, a band divider 205, a band-specific noise estimator 206, and a noise component subtractor 207. And a time domain converter 208, and receives the input signal 201 composed of the sum of the voice signal and the noise to remove the noise to generate the noise-free output signal 202.

상기 주파수 영역 변환부(203)(예로, 푸리에 변환)는 입력신호(201)를 입력받아 주파수 성분 신호(204)로 변환하고, 상기 대역 분할부(205)는 변환된 주파수 성분 신호(204)를 일정한 주파수 대역으로 분할한다.The frequency domain converter 203 (for example, a Fourier transform) receives an input signal 201 and converts it into a frequency component signal 204, and the band divider 205 converts the converted frequency component signal 204. Divide into constant frequency bands.

상기 대역별 잡음 추정부(206)는 입력 신호(201)와 주파수 성분 신호(204)를 분석하여 주파수 대역별로 잡음 성분을 추정하며, 상기 잡음성분 차감부(207)는 입력신호(210)에서 잡음을 제거하기 위하여 원 주파수 성분 신호(204)에서 상기의 대역별로 추정된 잡음 성분을 빼줌으로써 주파수 영역에서 잡음이 제거된 음성 신호를 구한다.The noise estimation unit 206 for each band analyzes the input signal 201 and the frequency component signal 204 to estimate noise components for each frequency band, and the noise component subtraction unit 207 generates noise in the input signal 210. In order to remove the noise, the noise component from which the noise is removed in the frequency domain is obtained by subtracting the noise component estimated for each band from the original frequency component signal 204.

마지막으로 상기 시간 영역 변환부(208)는 주파수 영역에서의 상기 음성신호를 다시 시간 영역으로 변환하여 최종 음성신호(202)를 생성한다. 이 때, 잡음 성분의 예측은 주로 입력신호(201)에 음성 신호가 없을 때 주파수 대역별로 성분을 분석하여 수행한다.Finally, the time domain converter 208 converts the voice signal in the frequency domain back to the time domain to generate a final voice signal 202. At this time, the prediction of the noise component is mainly performed by analyzing the component for each frequency band when there is no voice signal in the input signal 201.

따라서 잡음 제거기(20)의 동작과정은 상기에서 설명한 반향 제거기(10)의동작에서와 같이 입력신호(201)에 대한 음성 신호의 유무 판단이 필요하게 된다. 또한, 상기 잡음성분 차감부(207)에서 주파수 대역별로 잡음 성분을 제거할 때, 음성 신호의 특성을 고려하여야 우수한 성능을 얻을 수 있지만, 이는 입력신호(201)에 대한 음성 신호 측면의 많은 수학적 분석을 요구하므로 독립적으로 잡음 제거기(20)의 성능을 향상시키는 경우 구현의 관점에서 부담이 된다.Therefore, the operation of the noise canceller 20 needs to determine the presence or absence of a voice signal with respect to the input signal 201 as in the operation of the echo canceller 10 described above. In addition, when the noise component is removed in each frequency band by the noise component subtractor 207, it is necessary to consider the characteristics of the speech signal to obtain excellent performance, but this is a large mathematical analysis of the aspect of the speech signal for the input signal 201 Since it is required to improve the performance of the noise canceller 20 independently, it is a burden from the implementation point of view.

잡음성분 차감부(207)에서 각 주파수 대역에서의 구체적인 차감 동작과 차감 양의 결정, 대역별 잡음 추정부(206)의 잡음 예측 방법, 기타 각 부분의 구체적인 설계 및 구현 방식은 적용 분야와 사용 기술에 따라 차이를 가진다. 잡음 제거기(20)는 상기의 주파수 차감법 이외에 다른 방법을 통하여 구현될 수 있다.In the noise component subtraction unit 207, the specific subtraction operation and the subtraction amount determination in each frequency band, the noise estimation method of the noise estimation unit 206 for each band, and the specific design and implementation methods of the other parts are applicable fields and technologies. Has a difference. The noise canceller 20 may be implemented through other methods besides the frequency subtraction method.

도 3은 종래의 기술에 따른 레벨 조정기의 구조를 도시한 도면이다. 동 도면을 참조하면, 종래의 레벨 조정기(30)는 레벨 추정기(302), 레벨변환 결정기(303) 및 레벨 변환기(304)로 구성되며, 입력 신호(301)의 레벨을 적정하게 조정하여 준다.3 is a view showing the structure of a level adjuster according to the prior art. Referring to the figure, the conventional level adjuster 30 is composed of a level estimator 302, a level conversion determiner 303 and a level converter 304, and adjusts the level of the input signal 301 appropriately.

상기 레벨 추정기(302)는 입력신호(301)를 분석하여 신호의 레벨을 추정하고, 상기 레벨변환 결정기(303)는 추정된 신호 레벨을 이용하여 변화할 레벨을 결정한다. 상기 레벨 변환기(304)는 입력신호(301)의 레벨을 레벨변환 결정기(303)에서 결정한 레벨로 변환하고, 최종 출력 신호(305)를 만든다.The level estimator 302 analyzes the input signal 301 to estimate the level of the signal, and the level conversion determiner 303 determines the level to change using the estimated signal level. The level converter 304 converts the level of the input signal 301 to the level determined by the level conversion determiner 303, and produces a final output signal 305.

상기 레벨 추정기(302)는 입력신호(301) 전체의 레벨이 아니라 입력신호(301) 중의 음성 신호의 레벨만을 측정하여 음성 신호에만 레벨의 조정을 적용토록 하는 것이 성능의 향상 측면에서 유리하다. 그러므로, 레벨 추정기(302)내부에는 음성 신호의 유무 판단 기능이 포함되어야 한다. 또한, 신호 레벨의 변환 전에 잡음이 제거되어야 우수한 성능을 얻을 수 있으므로 레벨 변환기(304) 내부에 잡음 제거 기능이 있어야 한다. 따라서, 레벨 조정기(20)의 성능 향상이 독립적으로 이루어지는 경우 상기에서 설명한 반향 제거기(10)와 잡음 제거기(20)가 수행하는 기능을 중복하여 구현하여야 하는 문제점이 발생할 수 있다.The level estimator 302 measures the level of the voice signal in the input signal 301, not the level of the entire input signal 301, so that the adjustment of the level is applied only to the voice signal. Therefore, the level estimator 302 should include a function of determining the presence or absence of a voice signal. In addition, noise must be removed inside the level converter 304 because noise must be removed before the signal level is converted. Therefore, when the performance of the level adjuster 20 is independently achieved, a problem may occur in that the functions performed by the echo canceller 10 and the noise canceller 20 described above are overlapped.

도 4는 종래 기술에 따른 CELP(Code Excited Linear Prediction) 기반의 음성 부호/복호화기의 구조를 도시한 도면이다. 동 도면을 참조하면, 종래의 CELP 기반 음성 부호화기(40)는 음성 압축기(41)와 음성 복원기(42)로 구성되며 이는 현재 디지털 통신에서 가장 많이 사용되고 있는 음성 부호화기이다.4 is a diagram illustrating a structure of a code coded linear prediction (CELP) based speech coder / decoder according to the prior art. Referring to the figure, the conventional CELP-based speech coder 40 is composed of a speech compressor 41 and a speech decompressor 42, which is the most widely used speech coder in the current digital communication.

상기 음성 압축기(41)는 음성 신호를 디지털 부호로 변환하는 장치로서, 입력버퍼(402)와 음성압축모듈(43)로 구성된다. 입력 음성 신호(401)는 보통 20msec의 상기 입력 버퍼(402)에 저장되고 20msec 단위로 상기 음성압축모듈(43)에 의해 압축된다.The voice compressor 41 is a device for converting a voice signal into a digital code, and comprises an input buffer 402 and a voice compression module 43. The input voice signal 401 is usually stored in the input buffer 402 of 20 msec and compressed by the voice compression module 43 in units of 20 msec.

상기 음성압축모듈(43)은 선형예측부호화(LPC: Linear Prediction Coding) 분석부(403), 피치 분석부(404), 코드북 분석부(405) 및 패킷화부(406)로 구성된다.The speech compression module 43 includes a linear prediction coding (LPC) analyzer 403, a pitch analyzer 404, a codebook analyzer 405, and a packetizer 406.

상기 LPC 분석부(403)는 상기 입력버퍼(402)에 저장된 신호(420)에서 음성 신호의 LPC 정보(421)를 추출하고, 상기 피치 분석부(404)는 이 결과와 입력버퍼(402)에 저장된 신호(420)에 대하여 피치 정보(422)를 구하며, 상기 코드북 분석부(405)는 입력버퍼(402)에 저장된 신호(420), LPC 정보(421) 및 피치정보(422)를 이용하여 코드북 정보(423)를 구한다. 상기 패킷화부(406)는 LPC 정보(421), 피치 정보(422) 및 코드북 정보(423)를 패킷화하여 음성 패킷(407)을 생성함으로써 음성 압축 과정을 마무리한다.The LPC analyzer 403 extracts the LPC information 421 of the speech signal from the signal 420 stored in the input buffer 402, and the pitch analyzer 404 transmits the result to the input buffer 402. The pitch information 422 is obtained from the stored signal 420, and the codebook analyzer 405 uses the codebook 420, the LPC information 421, and the pitch information 422 stored in the input buffer 402. Obtain information 423. The packetizer 406 finishes the voice compression process by generating the voice packet 407 by packetizing the LPC information 421, the pitch information 422, and the codebook information 423.

상기 음성 복원기(42)는 음성 패킷을 음성 신호로 복원하는 장치로서, 출력버퍼(413)와 음성복원모듈(44)로 구성되어 상기 음성 압축기(41)의 역동작을 수행한다. 전달된 음성 패킷(408)을 상기 음성복원모듈(44)의 역패킷화부(409)에서 역패킷화하여 필요한 정보 즉, 코드북 정보(424), 피치 정보(425) 및 LPC 정보(426)를 얻고, 이를 이용하여 코드북 합성부(410), 피치 합성부(411) 및 LPC 합성부(412)는 복원된 음성 신호(427) 구하여 이를 출력버퍼(413)에 저장한다. 출력버퍼(413)의 크기는 상기 음성압축기(41)의 입력버퍼(402)와 동일하며 출력버퍼(413)에 저장된 음성 신호가 한 샘플씩 최종 출력된다.The speech decompressor 42 is an apparatus for restoring a speech packet to a speech signal. The speech decompressor 42 includes an output buffer 413 and a speech restoration module 44 to perform a reverse operation of the speech compressor 41. Depacket the received voice packet 408 by the depacketizer 409 of the voice restoration module 44 to obtain necessary information, that is, codebook information 424, pitch information 425, and LPC information 426. Using this, the codebook synthesizer 410, the pitch synthesizer 411, and the LPC synthesizer 412 obtain the reconstructed speech signal 427 and store it in the output buffer 413. The size of the output buffer 413 is the same as that of the input buffer 402 of the voice compressor 41, and the voice signal stored in the output buffer 413 is finally output by one sample.

여기에서, 상기 LPC 정보(421,426), 피치정보(422,425) 및 코드북 정보(423,424)는 일반적인 CELP 기반의 음성부호화기에서 정의되는 항목이다. 상기 LPC 정보(421,426)는 음성신호의 스펙트럼 정보를 알려주는 정보로서 보통 10개의 LPC 필터 계수로 표현된다. 상기 피치정보(422,425)는 음성신호의 주기성질을 나타내며 보통 피치주기와 피치이득으로 표현된다. 또한, 상기 코드북 정보(423,424)는 음성합성에 필요한 최초의 여기신호에 해당하며 코드북 인덱스와 코드북 이득으로 표현된다.Here, the LPC information 421 and 426, the pitch information 422 and 425, and the codebook information 423 and 424 are items defined in a general CELP-based voice encoder. The LPC information 421 and 426 is information indicating spectrum information of a voice signal and is usually expressed by ten LPC filter coefficients. The pitch information 422, 425 represents the periodic quality of the voice signal and is usually expressed in pitch period and pitch gain. In addition, the codebook information 423, 424 corresponds to the first excitation signal required for speech synthesis and is represented by a codebook index and a codebook gain.

CELP 기반의 음성압축과정의 LPC 분석과정, 피치 분석과정 및 코드북 분석과정에서 파라미터의 양자화 오차를 계산하고 원 신호와 복원된 신호사이의 오차를계산하여 음성압축성능을 측정할 수 있다. 상기의 측정된 음성압축성능 정보(428)는 음성 압축기(41)의 전단에서 이루어지는 다른 신호처리과정에 활용될 수 있으며, 이때 음성 압축의 성능이 향상되도록 상기 다른 신호처리과정을 자동으로 조절할 수 있다.In the LLP analysis process, pitch analysis process and codebook analysis process of CELP-based speech compression process, the speech compression performance can be measured by calculating the quantization error of the parameter and calculating the error between the original signal and the reconstructed signal. The measured voice compression performance information 428 may be used for other signal processing performed at the front end of the voice compressor 41, and the other signal processing may be automatically adjusted to improve the performance of the voice compression. .

또한, 상기 음성 압축기(41)에서 추출된 음성 신호의 주요 특성 정보는 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20) 및 레벨 조정기(30)의 동작에 많은 정보를 제공할 수 있다. 또한, 음성 신호의 부호화는 일반적으로 20msec의 입력버퍼(402)의 저장을 통하여 이루어지는데, 이와 같은 입력버퍼(402)에 저장된 신호를 상기 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20) 및 레벨 조정기(30)의 동작에서 활용하면 각 장치의 동작의 성능이 향상될 수 있다.In addition, the main characteristic information of the speech signal extracted by the speech compressor 41 may provide much information to the operation of the echo canceller 10, the noise canceller 20, and the level adjuster 30. In addition, the encoding of the speech signal is generally performed through the storage of an input buffer 402 of 20 msec, and the signal stored in the input buffer 402 is converted into the echo canceller 10, the noise canceller 20, and the level adjuster ( When used in the operation of 30), the performance of the operation of each device may be improved.

또한, 특정 음성 부호화기의 음성 압축기(41)는 입력버퍼(402)에 저장된 신호(420)와 과거 정보를 분석하여 음성 신호의 유무를 판정하여, 음성 신호가 존재하면 높은 전송률로 통신하고, 그렇지 않으면 낮은 전송률로 통신함으로써, 음성 신호의 존재를 판단하고 이에 따라 신호를 가변 전송률로 전송할 수 있도록 한다. 상기 음성 부호화기(40)의 음성신호 유무판정 결과를 상기 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20) 및 레벨 조정기(30)의 동작에서 활용하면 각 장치의 동작의 성능이 향상될 수 있다.In addition, the voice compressor 41 of the specific voice encoder analyzes the signal 420 stored in the input buffer 402 and past information to determine the presence or absence of the voice signal, and communicates at a high data rate if the voice signal is present. By communicating at a low data rate, it is possible to determine the presence of a voice signal and thus transmit the signal at a variable data rate. When the result of determining whether the speech signal of the speech encoder 40 is present or not is used in the operation of the echo canceller 10, the noise canceller 20, and the level adjuster 30, the performance of each device may be improved.

따라서, 음성 부호화기(40)는 음성 품질향상을 위하여 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20) 및 레벨 조정기(30) 등 다른 장치와 유기적으로 결합하여 음성 부호화기(40)가 제공하는 버퍼를 공유하고, 음성 부호화기(40)의 동작 과정에서 생성된부가정보를 공유할 필요성이 있다.Therefore, the speech coder 40 is organically combined with other devices such as the echo canceler 10, the noise canceler 20, and the level adjuster 30 to share the buffer provided by the speech encoder 40 to improve speech quality. There is a need to share additional information generated during the operation of the voice encoder 40.

그러나, 종래에 음성 부호화기(40)는 상기 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20), 레벨 조정기(30)와 개별적으로 개발되고 독립적으로 동작함으로써 음성 부호화기(40)의 동작의 결과로 생성되는 정보들이 공유되지 못하고, 각 장치들은 음성 부호화기(40)와 중복되는 동작을 수행하게 되어 성능향상의 최적화에 문제점이 있다.However, in the related art, the speech coder 40 is developed separately from the echo canceller 10, the noise canceller 20, and the level adjuster 30 and operates independently, thereby generating information generated as a result of the operation of the speech coder 40. Are not shared, and each device performs an overlapping operation with the speech coder 40, which causes problems in optimization of performance improvement.

또한, 상기 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20), 레벨 조정기(30) 및 음성부호화기(40)의 종래의 장치는 각 장치의 단순한 조합에 불과하여 연속 동작에 따른 전달지연 발생, 정보가 유기적으로 공유되지 못함에 따른 중복동작 등의 문제점이 해소되지 않음으로 인하여 효과적으로 음성품질을 향상시키는 동작을 수행하지 못한다. 종래의 장치의 구체적 예를 아래에서 설명한다.In addition, the conventional devices of the echo canceller 10, the noise canceller 20, the level adjuster 30, and the voice encoder 40 are only simple combinations of the respective devices, so that transmission delay occurs due to continuous operation and information is organic. Since the problems such as the overlapping operation due to not being shared are not solved, the operation of effectively improving the voice quality cannot be performed. Specific examples of the conventional apparatus are described below.

도 5는 종래 기술에 따라 음성 부호/복호화기를 사용하는 패킷 기반 디지털 통신에서 음성 품질향상을 위하여 반향 제거기, 잡음 제거기 및 레벨 조정기를 적용한 장치의 구조를 도시한 도면이다. 동 도면을 참조하면, 종래의 음성 부호화기를 사용하는 디지털 통신에서 반향 제거, 잡음 제거, 레벨 조정 등의 세 가지 품질 향상 기능을 모두 사용할 경우, 각 기능을 위한 독립적인 장치를 순차적으로 연결하여 사용한다. 각 장치의 연결 순서는 구체적인 설계에서 변경될 수 있다.FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of an apparatus employing an echo canceller, a noise canceller, and a level adjuster for improving speech quality in a packet-based digital communication using a speech coder / decoder according to the related art. Referring to the figure, when all three quality enhancement functions such as echo cancellation, noise cancellation, and level adjustment are used in a digital communication using a conventional speech coder, independent devices for each function are sequentially connected and used. . The order of connection of each device can be changed in the specific design.

종래 음성품질향상을 위한 장치의 동작과정을 살펴보면, 최초 입력 신호(102)는 반향 제거기(10)를 통하여 반향 신호가 제거되고, 그 결과는 잡음 제거기(20)를 통하여 잡음이 제거되어 레벨 조정기(30)에서 레벨이 조정된 후, 음성부호화기(40) 내부의 음성 압축기(41)에 의하여 부호화된다. 또한, 음성 복원기(42)의 출력 신호(414)는 반향 제거기(10)로 입력되어 반향 제거기(10)의 동작에 사용된다.Looking at the operation of the conventional device for improving the voice quality, the first input signal 102 is the echo signal is removed through the echo canceller 10, the result is the noise is removed through the noise canceller 20, the level adjuster ( After the level is adjusted in 30, it is encoded by the speech compressor 41 inside the speech encoder 40. In addition, the output signal 414 of the voice decompressor 42 is input to the echo canceller 10 and used for the operation of the echo canceller 10.

종래의 장치 구조에서 각 장치의 기능은 독립적인 장치로 구현되고 서로 입출력 신호로만 연결되므로 각 장치는 동작과정에서 발생하는 내부 정보를 서로 공유하기 어렵고, 만일 가능하더라도 추가적인 하드웨어가 필요하고 이에 따른 전달 지연이 발생한다.In the conventional device structure, since the functions of each device are implemented as independent devices and connected only to input / output signals with each other, it is difficult for each device to share internal information generated during the operation process, and if necessary, additional hardware is required and the propagation delay accordingly. This happens.

그러나, 상기에서 설명한 반향신호, 음성 신호레벨 및 잡음의 세 가지 음성 품질 저하의 문제점은 모두 음성 신호와 밀접한 관계가 있는 것들이고, 각 항목들의 성능이 완전 독립적이지 않고 서로 연결되어 영향을 주므로 통합 연구의 필요성이 크다.However, the problems of the three voice quality degradations of the echo signal, the voice signal level, and the noise described above are all closely related to the voice signal, and the performance of each item is not completely independent but is connected to each other and affects the integrated research. The need is great.

예를 들면, 반향 제거기(10)는 입력 신호의 레벨에 따라 동작을 결정하고 주변 잡음 크기에 따라 동작을 달리하며 입력 신호의 분석을 통하여 성능이 향상될 수 있으며, 또한 음성 부호화기(40)는 신호 레벨 및 주변 잡음에 따라 성능의 차이로 보이며 이에 따라 패킷 에러에 대한 처리 방법도 변경될 수 있다. 따라서, 음성 통화 품질 향상을 위한 여러 항목을 하나의 모듈로 묶어 통합적으로 구현하면 여러 개의 독립적 구현에 비하여 향상된 결과를 얻을 수 있다.For example, the echo canceller 10 may determine the operation according to the level of the input signal, change the operation according to the amount of ambient noise, and improve the performance through the analysis of the input signal. The performance may vary depending on the level and ambient noise, and the processing of packet errors may be changed accordingly. Therefore, when several items for the voice call quality improvement are combined and implemented in one module, an improved result can be obtained compared to several independent implementations.

이러한 음성 통화 품질 향상을 위한 통합장치로는 음성 부호화기(40)와 잡음 제거기(20)가 통합된 제품이 개발되어 있다. 그 예로, IS-127 EVRC(Enhanced Variable-Rate Coder)음성 부호화기가 있다. IS-127 EVRC 음성 부호화기는 음성 압축기 내부에 입력 신호의 잡음을 제거하는 잡음 제거기를 포함하고 있다.As an integrated device for improving the voice call quality, a product in which the voice coder 40 and the noise canceller 20 are integrated has been developed. An example is the IS-127 Enhanced Variable-Rate Coder (EVRC) speech coder. The IS-127 EVRC speech coder includes a noise canceller inside the speech compressor to remove noise from the input signal.

그러나, IS-127 EVRC는 레벨 조정 기능과 반향 제거 기능을 제공하지 않으므로 대부분의 경우 추가로 레벨조정과 반향 제거를 위한 외부 장치를 가진다. 이에 따라서 외부에 장착된 각 장치는 IS-127 EVRC와 독립적인 동작을 하게되어 서로 연계되어 동작하기 어렵다.However, the IS-127 EVRC does not provide level adjustment and echo cancellation, so in most cases there are additional devices for leveling and echo cancellation. Accordingly, each externally mounted device is operated independently of the IS-127 EVRC, making it difficult to operate in conjunction with each other.

특히, 이 경우 잡음 제거기는 음성 부호화기 내부에 있고 레벨 조정기는 음성 부호화기 외부에 독립되어 있으므로 잡음을 제거하기 전에 신호의 레벨을 변경하여야 문제점이 있어 최적의 성능을 가질 수 없다. 또한, 각 장치별로 많은 계산을 통하여 얻은 신호에 대한 정보들을 공유하지 못하게 되므로 하드웨어적인 자원을 낭비하게 되는 문제점이 있다.In particular, in this case, since the noise canceller is inside the speech coder and the level adjuster is independent outside the speech coder, there is a problem in that the level of the signal must be changed before the noise is removed. In addition, there is a problem that wastes hardware resources because it can not share the information on the signal obtained through a number of calculations for each device.

음성 통화 품질 향상을 위한 다른 통합장치로는 잡음 제거기(20)와 반향 제거기(10)가 결합된 형태의 제품이 개발되어 있으나, 이는 음성 부호화기와 통합되지 못하고 일반적인 음성 신호에 대하여만 동작할 수 있도록 되어 있다.Other integrated devices for improving voice call quality have been developed in which a noise canceller 20 and an echo canceller 10 are combined. However, this product is not integrated with a speech coder and can operate only on a general speech signal. It is.

이 경우, 범용성은 증가하지만 음성 부호화기에서 얻는 많은 정보를 공유할 수 없고, 특히 음성 부호화기가 제공하는 긴 버퍼링을 이용하지 못하므로 제한적인 매우 짧은 구간의 음성 신호만을 이용하거나 또는 추가적인 전달 지연을 가지게 된다. 이에 따라, 음성 품질 향상 장치는 최적의 성능을 가질 수 없고 자원의 낭비가 커지는 문제점이 있다.In this case, although the versatility increases, it cannot share much information obtained from the speech coder, and in particular, does not use the long buffering provided by the speech coder, thereby using only a very short speech signal or additional propagation delay. . Accordingly, the voice quality improving apparatus may not have optimal performance and has a problem in that waste of resources becomes large.

상기에서 기술한 바와 같이, 음성 통화 품질 향상을 위한 종래의 장치들은 다음과 같은 문제점과 한계를 가지고 있다.As described above, conventional apparatuses for improving voice call quality have the following problems and limitations.

첫 번째로, 각 장치는 독립적인 목적으로 개발되고 일반적인 구조에 적합하도록 설계되어 각 장치의 동작의 연계성과 상호 관련성을 충분히 활용하지 못하여 성능의 저하를 수반하는 문제점이 있다.Firstly, each device is developed for an independent purpose and designed to fit a general structure, and there is a problem that the performance of the devices is not sufficiently utilized due to insufficient utilization of the connection and interrelationship of the operation of each device.

두 번째로, 각각의 모든 장치들은 동일한 입력 신호를 분석하고 성질을 파악하여 각각의 동작을 수행하게 되므로, 각각의 독립적인 장치가 연속적으로 연결되어 동작하는 경우 구현의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.Secondly, since each device analyzes the same input signal, grasps the property, and performs each operation, there is a problem that the efficiency of implementation is inferior when each independent device is continuously connected and operated.

세 번째로, 음성 통화 품질 향상을 위한 각 장치는 최소의 전달 지연을 가져야 실시간 양방향 통신에 장애 요인이 되지 않지만, 종래의 각 장치들이 독립적으로 동작할 경우 각 장치가 독립적인 전달 지연을 가지며 전체 전달 지연은 각 장치의 전달 지연 시간의 합이 되어 매우 커지는 문제점이 있다.Third, each device for improving voice call quality should have a minimum propagation delay so that it is not an obstacle to real-time two-way communication. However, when each conventional device operates independently, each device has an independent propagation delay and total propagation. The delay is a sum of the propagation delay times of the devices, which is very large.

따라서, 반향 제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기 및 음성부호화기를 통합하여 각 장치가 유기적으로 동작하는 새로운 음성 통화 품질 향상 장치 및 방법이 요구된다.Accordingly, there is a need for a new voice call quality improving apparatus and method in which each device operates organically by incorporating an echo canceller, a noise canceller, a level adjuster, and a voice coder.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질을 향상시키기 위한 반향 제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기 및 음성 부호화기를 하나의 장치로 유기적으로 통합하여, 독립적으로 구현되는 각 장치들의 동작의 상관 관계를 이용하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. The present invention is to independently integrate an echo canceller, a noise canceller, a level adjuster, and a speech coder in one device to improve the speech quality of packet-based digital communication. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for improving voice quality of digital communication using a correlation of operations of respective devices to be implemented.

또, 본 발명은 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질을 향상시키기 위한 반향제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기 및 음성 부호화기를 하나의 장치로 유기적으로 통합하여, 종래의 장치에서 독립적으로 이루어졌던 계산 과정의 중복성을 제거하고 정보를 공유하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention organically integrates an echo canceller, a noise canceller, a level adjuster, and a speech coder to improve the speech quality of packet-based digital communication into a single device, thereby eliminating the redundancy of the calculation process performed independently in the conventional device. It is another object to provide an apparatus and method for improving the voice quality of digital communication that removes and shares information.

또한, 본 발명은 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질을 향상시키기 위한 반향 제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기 및 음성 부호화기를 하나의 장치로 유기적으로 통합하여, 추가적인 전달 지연 없이 각 동작에 대한 시간적 제약을 제거하는 디지털 통신 의 음성 품질 향상 장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention organically integrates an echo canceller, noise canceller, level adjuster, and speech coder into one device to improve the speech quality of packet-based digital communication, thereby eliminating time constraints for each operation without additional propagation delay. Another object is to provide an apparatus and method for improving voice quality of digital communication.

도 1은 종래 기술에 따른 적응 필터 기술을 이용하는 반향 제거기의 구조를 도시한 도면.1 shows the structure of an echo canceller using the adaptive filter technique according to the prior art;

도 2는 종래 기술에 따른 주파수 차감법을 사용하는 잡음 제거기의 구조를 도시한 도면.2 is a diagram illustrating a structure of a noise canceller using a frequency subtraction method according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 따른 레벨 조정기의 구조를 도시한 도면.3 shows the structure of a level adjuster according to the prior art;

도 4는 종래 기술에 따른 CELP(Code Excited Linear Prediction) 기반의 음성 부호/복호화기의 구조를 도시한 도면.4 is a diagram illustrating the structure of a code coded linear prediction (CELP) based speech coder / decoder according to the prior art.

도 5는 종래 기술에 따라 음성 부호/복호화기를 사용하는 패킷 기반 디지털 통신에서 음성 품질향상을 위하여 반향 제거기, 잡음 제거기 및 레벨 조정기를 적용한 장치의 구조를 도시한 도면.FIG. 5 illustrates the structure of an apparatus employing an echo canceller, a noise canceller and a level adjuster for speech quality improvement in a packet-based digital communication using a speech coder / decoder according to the prior art. FIG.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질 향상장치의 구조를 도시한 도면.6 is a diagram illustrating a structure of an apparatus for improving voice quality of packet-based digital communication according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 반향 제거기의 상세 구성도.Figure 7 is a detailed configuration of the echo canceller in the speech quality improving apparatus according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 잡음 제거기의 상세 구성도.8 is a detailed block diagram of a noise canceller in the apparatus for improving speech quality according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 레벨 조정기의 상세 구성도.9 is a detailed configuration diagram of a level adjuster in the apparatus for improving speech quality according to the present invention;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10: 반향 제거기 20: 잡음제거기10: echo canceller 20: noise canceller

30: 레벨조정기43: 음성압축모듈30: level adjuster 43: voice compression module

44: 음성복원모듈402: 입력버퍼44: voice restoration module 402: input buffer

413: 출력버퍼413: output buffer

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치는, 전송되는 제 1입력신호와 수신되는 제 2입력신호에 의해 발생하는 반향 신호의 합신호를 소정의 시간간격으로 저장하는 입력 버퍼와; 상기 입력 버퍼로부터 버퍼단위로 상기 합신호를 입력받아, 상기 반향신호를 제거하여 상기 제1입력신호를 출력하는 반향 제거기와; 상기 반향 제거기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 소정의 방법으로 잡음을 제거하는 잡음 제거기와; 상기 잡음 제거기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 신호의 레벨을 조정하는 레벨 조정기와; 상기 레벨 조정기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하고 압축하는 음성 압축모듈을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the apparatus for improving voice quality of digital communication according to a preferred embodiment of the present invention includes a predetermined sum of echo signals generated by a first input signal transmitted and a second input signal received. An input buffer for storing at time intervals; An echo canceller receiving the sum signal in buffer units from the input buffer and removing the echo signal to output the first input signal; A noise canceller which receives a first input signal in units of buffers from the echo canceller and removes noise by a predetermined method; A level adjuster which receives a first input signal from the noise canceller in units of buffers and adjusts a level of the signal; And a voice compression module that receives the first input signal from the level adjuster in units of buffers, converts the first input signal into a digital signal, and compresses the digital signal.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 통신의 음성 품질 향상 방법은, 원격으로 전송되는 제 1입력신호와 원격으로부터 수신되는 제 2입력신호에 의해 발생하는 반향 신호의 합신호를 소정의 시간간격으로 버퍼링 하는 제 1단계와; 상기 합신호를 버퍼단위로 입력받아 상기 반향신호를 제거하여 상기 제 1입력신호를 추출하는 제 2단계와; 상기 제 1입력신호를 버퍼단위로 입력받아 소정의 방법으로 잡음을 제거하는 제 3단계와; 상기 잡음이 제거된 제 1입력신호를 버퍼단위로 입력받아 신호의 레벨을 조정하는 제 4단계 및; 상기 레벨 조정된 제 1입력신호를 버퍼단위로 입력받아 디지털 신호로 변환하고 압축하는 제 5단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, a voice quality improving method of digital communication according to an exemplary embodiment of the present invention includes a sum of an echo signal generated by a first input signal transmitted remotely and a second input signal received remotely. A first step of buffering the signal at a predetermined time interval; Receiving the sum signal in a buffer unit and extracting the first input signal by removing the echo signal; A third step of receiving the first input signal in a buffer unit and removing noise by a predetermined method; A fourth step of receiving a first input signal from which the noise is removed in buffer units and adjusting a level of the signal; And a fifth step of receiving the level-adjusted first input signal in a buffer unit and converting and compressing the digital signal into a digital signal.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치 및 방법에 대하여 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and a method for improving voice quality of digital communication according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 기반 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치의 구조를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure of an apparatus for improving voice quality of packet-based digital communication according to an embodiment of the present invention.

동 도면에서, 본 발명에 따른 음성 품질 향상 장치(60)는 음성 부호화기(음성 압축기:43과 402, 음성 복원기:44와 413), 반향 제거기(10), 잡음 제거기(20) 및 레벨 조정기(30)를 포함하여 하나의 장치로 유기적으로 통합되어 구성된다.In the figure, the speech quality improving apparatus 60 according to the present invention includes a speech coder (speech compressors 43 and 402, speech decompressors 44 and 413), an echo canceller 10, a noise canceller 20 and a level adjuster ( 30) and organically integrated into one device.

특히, 상기 음성 부호화기의 음성 압축기(43,402)와 음성 복원기(44,413)는 종래 장치와는 달리 입력버퍼(402)와 출력버퍼(413)를 각 음성 품질 향상을 위한 장치들과 공유하여 유기적으로 동작할 수 있는 특징적인 구조를 가진다.In particular, the voice compressors 43 and 402 and the voice decompressors 44 and 413 of the voice encoder operate organically by sharing the input buffer 402 and the output buffer 413 with devices for improving the voice quality, unlike conventional devices. It has a characteristic structure that can be done.

여기서 유기적 통합이란 모든 동작을 하나의 하드웨어 프로세서(예로, 범용 DSP Chip 또는 ASIC) 또는 하나의 동작 단위로 처리한다는 것을 의미하며, 각 기능블록 사이에 자유로운 정보 교환이 가능하고, 전체 동작을 하나의 동작으로 간주하여 하나의 장치로 설계하고 구현한다는 것을 의미한다.Here, organic integration means processing all operations as one hardware processor (for example, general-purpose DSP chip or ASIC) or one operation unit, and it is possible to exchange information freely between each functional block, and to operate the entire operation as one operation. This means designing and implementing a single device.

본 발명의 일 실시예에 따른 음성 품질 향상 장치(60)의 동작과정에 대하여 개략적으로 설명한다. 입력신호(102)는 양방향 통신 시스템에 있어서 본 발명에 따른 음성 품질 향상 통합장치(60)가 설치된 측의 입력 음성 신호와 상대측 음성의 반향신호가 더하여진 신호이다.An operation process of the voice quality improving apparatus 60 according to an embodiment of the present invention will be described schematically. The input signal 102 is a signal obtained by adding an echo signal of an opposite voice and an input voice signal on the side where the voice quality improving integrated device 60 according to the present invention is installed in the bidirectional communication system.

상기 입력신호(102)에서 반향 신호와 잡음이 제거되고 음성 신호레벨이 적절하게 조정된 후 압축되어 음성 패킷(407)으로 만들어져 상대편으로 전송됨으로써 통신이 이루어진다. 이때 입력 음성 신호의 LPC 정보(421), 피치 정보(422) 및 코드북 정보(423)를 포함한 입력 음성 신호의 특성 정보가 계산되며, 음성압축의 성능이 측정되어 압축성능 정보(428)가 생성된다. 음성 압축성능 측정방법은 상기 도 4에서 기술한 바와 같다.The echo signal and noise are removed from the input signal 102, and the voice signal level is appropriately adjusted and then compressed and made into a voice packet 407 to be transmitted to the other side. At this time, the characteristic information of the input speech signal including the LPC information 421, the pitch information 422, and the codebook information 423 of the input speech signal is calculated, and the performance of the speech compression is measured to generate the compression performance information 428. . Speech compression performance measurement method is as described in FIG.

상대편에서 전송한 음성 패킷(408)은 본 발명에 따른 장치(60) 내부의 복원 모듈(44)로 입력되어 복원된 음성 신호(427)로 출력되며, 이 신호가 출력 버퍼(413)를 거쳐 음성신호(414)로 최종 출력된다. 이 과정에서 원격으로부터 수신된 상대편 음성 신호의 LPC 정보(426), 피치 정보(425) 및 코드북 정보(424)를 포함한 상대편 음성 신호의 특성 정보가 부산물로 생성된다.The voice packet 408 transmitted from the other side is inputted to the reconstruction module 44 in the device 60 according to the present invention and output as a reconstructed voice signal 427, which is output via the output buffer 413. The signal 414 is finally output. In this process, the characteristic information of the other voice signal including the LPC information 426, the pitch information 425, and the codebook information 424 of the other voice signal received from the remote is generated as a by-product.

본 발명의 일 실시예에 따른 음성 품질 향상 장치(60)의 구성과 동작과정을 동 도면을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 입력 버퍼(402)는 음성 압축기에서 제공하는 기본 버퍼로서 일반적으로 현재 입력 신호를 20msec의 시간간격으로저장한다. 이 입력 버퍼(402)에 의하여 20msec 동안의 신호(420)가 출력된다.Referring to the configuration and operation of the voice quality improving apparatus 60 according to an embodiment of the present invention in more detail with reference to the drawings, the input buffer 402 is generally provided as a basic buffer provided by the voice compressor The current input signal is stored at 20msec intervals. This input buffer 402 outputs a signal 420 for 20 msec.

상기 반향 제거기(10)는 상기 입력 버퍼(402)로부터 출력되는 20msec 동안의 신호를 한번에 제공받는다. 즉, 반향 제거기(10)는 종래와는 달리 샘플 단위의 입력이 아니라 버퍼 단위로 저장된 입력을 가진다.The echo canceller 10 receives a signal for 20 msec output from the input buffer 402 at one time. That is, the echo canceller 10 has an input stored in a buffer unit rather than a sample unit, unlike the conventional art.

반향 제거기(10)는 상기 입력버퍼(402)에 저장된 신호(420)와 함께 출력버퍼(413)에 저장된 신호(414)를 입력받아 이들을 이용하여 반향 신호가 제거된 신호(601)를 생성한다. 이때 반향 신호가 제거된 신호(601)는 입력버퍼(402)에 저장된 20msec 동안의 신호의 형태와 동일한 버퍼단위의 신호가 된다.The echo canceller 10 receives a signal 414 stored in the output buffer 413 together with the signal 420 stored in the input buffer 402 to generate a signal 601 from which the echo signal is removed. In this case, the signal 601 from which the echo signal is removed becomes a signal of the same buffer unit as that of the signal for 20 msec stored in the input buffer 402.

도 7은 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 반향 제거기의 상세 구성도이다. 동 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반향 제거기(10)와 상기 도 1에서 기술된 종래의 반향 제거기와 비교하여 보면, 종래의 반향 제거기(도 1의 10)는 원격의 사용자 A의 음성신호(도1의 101)와 음성과 반향의 합 신호(도1의 102)(사용자 A 음성신호에 의한 반향신호와 사용자 B의 음성신호의 합)의 한 샘플을 입력받아 반향 제거동작을 수행하여 한 샘플의 출력신호(도1의 105)를 출력하지만, 본 발명에 따른 반향 제거기(10)는 입력버퍼(402)와 출력버퍼(413)로부터 출력되는 입력신호(420, 414)에서 많은 입력 샘플을 동시에 입력받아 버퍼단위로 동작하여 반향 제거된 출력 신호(601)를 생성한다.7 is a detailed block diagram of the echo canceller in the apparatus for improving speech quality according to the present invention. Compared with the echo canceller 10 according to the present invention and the conventional echo canceller described in FIG. 1 with reference to the drawings, the conventional echo canceller (10 in FIG. 1) is a remote user A voice signal (FIG. 1) and a sample of the sum signal of the speech and the echo (102 in FIG. 1) (the sum of the echo signal of the user A audio signal and the speech signal of the user B) are input to perform an echo cancellation operation to Although the output signal (105 in FIG. 1) is output, the echo canceller 10 according to the present invention simultaneously inputs many input samples from the input buffer 402 and the input signals 420 and 414 output from the output buffer 413. In response, the buffer unit operates in a buffer unit to generate an echo canceled output signal 601.

따라서, 본 발명에 따른 반향 제거기(10)의 반향 제거 동작은 입력버퍼(402) 단위로 처리될 수 있게 되므로 종래의 한 샘플 단위로 동작하는 반향 제거기에 비하여 성능이 향상 되게 된다.Therefore, since the echo canceling operation of the echo canceller 10 according to the present invention can be processed in the unit of the input buffer 402, the performance is improved compared to the conventional echo canceller operating in one sample unit.

또한, 반향 제거기(10)의 적응필터(106)는 기존의 적응 필터(도 1의 106)를 그대로 사용하지만, 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 적응 필터(106)는 본 발명에 따라 제공된 입력 버퍼(402)를 활용하여 버퍼 단위로 동작할 수 있게 된다. 이때 적응 필터(106)는 다양한 블록 적응 알고리즘을 활용하는 것이 바람직하다.In addition, the adaptive filter 106 of the echo canceller 10 uses an existing adaptive filter (106 of FIG. 1) as it is, but in the speech quality improving apparatus according to the present invention, the adaptive filter 106 is provided according to the present invention. The input buffer 402 may be utilized to operate in a buffer unit. In this case, the adaptive filter 106 preferably utilizes various block adaptation algorithms.

상기에서 설명한 바와 같이 반향 제거기(10)는 입력 신호를 저장한 입력 버퍼(402)로부터 신호를 입력받아 버퍼 단위로 동작하지만, 상기 입력 버퍼(402)는 음성 부호화기가 이미 표준으로 제공하고 있는 것이므로 본 발명에 따른 장치에 의하여 추가적인 전달 지연은 발생하지 않는다.As described above, the echo canceller 10 receives a signal from an input buffer 402 storing an input signal and operates in a buffer unit. However, the echo buffer 402 is already provided as a standard by a speech encoder. By means of the device according to the invention no further propagation delay occurs.

또한, 종래 반향 제거기에 있어서 이중 통화 검출기(도1의 109)는 반향 제거기 내부의 여러 신호들의 특성과 상관 관계를 분석하여 결정하게 되는데, 본 발명의 일 실시예에서 이중통화 검출기(109)는 이때도 모든 동작을 버퍼 단위로 할 수 있으며 이를 통하여 매우 안정적인 이중 통화 검출 동작을 할 수 있게된다.In addition, in the conventional echo canceller, the dual call detector (109 of FIG. 1) is determined by analyzing the characteristics and correlations of various signals inside the echo canceller. In an embodiment of the present invention, the dual call detector 109 In addition, all operations can be performed in units of buffers, thereby enabling highly stable dual call detection.

현재 가장 많이 사용하고 있는 검출 방법 중에 하나는 신호 사이의 상관 관계를 이용하는 것인데, 근본적으로 이 과정에는 평균 연산이 필요하므로 종래의 반향 제거기(도1의 10)에서와 같이 한 샘플씩 동작을 시키면 현재와 과거의 정보만을 이용하게 된다. 그러나, 본 발명에 일 실시예에 따르면 반향 제거기(10)의 이중통화 검출기(109)가 버퍼 단위의 동작을 하면 하나의 버퍼 크기의 입력 정보와 과거 정보를 통하여 평균 연산을 취하여 보다 정확한 정보를 취할 수 있다.One of the most commonly used detection methods is to use the correlation between signals, and since this process basically requires averaging, if you operate one sample as in the conventional echo canceller (10 in Fig. 1), You will only use information from the past. However, according to an exemplary embodiment of the present invention, when the double call detector 109 of the echo canceller 10 performs a buffer unit operation, an average operation is taken through input information and past information of one buffer size to take more accurate information. Can be.

또한 본 발명에 따른 반향 제거기(10)는 동 도면에 도시된 바와 같이, 반향제거 동작을 위하여 별도의 계산동작 없이 음성 부호화기가 제공하는 음성 신호의 특성 정보(421부터 426)를 이용할 수 있게된다. 상기 음성 신호의 특성 정보는 입력 버퍼(402)부터의 입력 신호(420)와 음성 복원모듈(도6의 44)의 역패킷화부로부터의 입력신호에 대한 LPC 정보(421,426), 피치 정보(422,425), 코드북 정보(423,424)를 포함하여 음성 부호화기 내부에서 계산되는 모든 정보를 의미한다.In addition, the echo canceller 10 according to the present invention, as shown in the figure, it is possible to use the characteristic information (421 to 426) of the speech signal provided by the speech coder without a separate calculation operation for the echo cancellation operation. The characteristic information of the voice signal includes LPC information 421 and 426 and pitch information 422 and 425 for the input signal 420 from the input buffer 402 and the input signal from the depacketization unit of the voice reconstruction module (44 in FIG. 6). This means all information calculated inside the speech coder, including the codebook information (423, 424).

상기의 LPC 정보(421)와 피치정보(422)는 한 버퍼 크기 입력 전의 입력에 대한 정보이지만 음성 신호에서는 피치 정보, LPC 정보 및 이득 등이 급격하게 변하지 않으므로 현재 입력 신호에 대한 분석에서 많은 도움이 된다.The LPC information 421 and the pitch information 422 are information about an input before inputting a buffer size, but since the pitch information, the LPC information, and the gain do not change drastically in the voice signal, it is very helpful in the analysis of the current input signal. do.

상기 음성신호의 특성정보는 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반향 제거기(10)의 이중통화(Double-Talk; DT) 검출기(109) 및 적응필터(106)에 직접 입력될 수 있으며, 이는 음성 부호화기가 제공하는 음성 신호의 특성 정보(421부터 426)를 반향 제거기(10)가 활용하는 일예가 된다.Characteristic information of the speech signal may be directly input to the double-talk (DT) detector 109 and the adaptive filter 106 of the echo canceller 10 according to the present invention, which is shown. As an example, the echo canceller 10 utilizes the characteristic information 421 to 426 of the voice signal provided by the PDP.

다시 설명하면, 반향 제거기(10)의 이중통화 검출기(109)는 정확한 이중 통화 검출을 위하여 입력 버퍼(402)로부터의 입력 신호(420)와 출력버퍼(413)로부터의 입력 신호(414)의 상호 관련성을 계산하는데, 이때 이중통화 검출기(109)는 각 신호의 LPC 정보(421, 426)와 피치 정보(422, 425)를 상기 음성 압축모듈(43)과 음성 복원모듈(44)로부터 입력받아 음성신호의 존재유무를 판단하는데 추가정보로 활용함으로써 보다 정확하게 이중통화검출을 판별할 수 있게 된다.In other words, the double call detector 109 of the echo canceller 10 is a cross talk of the input signal 420 from the input buffer 402 and the input signal 414 from the output buffer 413 for accurate double call detection. In this case, the dual call detector 109 receives the LPC information 421 and 426 and the pitch information 422 and 425 of each signal from the voice compression module 43 and the voice recovery module 44. By using the additional information to determine the existence of the signal it is possible to more accurately determine the double call detection.

또한, 반향 제거기(10)의 적응필터(106)는 입력신호(420)의 음성 유무 판정은 입력 신호만으로 할 수 있지만, 본 발명에 따른 음성품질향상을 위한 통합장치(60)에서는 음성 압축모듈(43)이 제공하는 부가정보[즉, 코드북 정보(422)의 코드북 이득, 피치 정보(423)의 피치 이득 정보]를 반향 제거기(10)의 적응필터(106)에서 활용하여 보다 효과적으로 음성유무를 판정할 수 있으며, 음성 복원모듈(44)이 제공하는 코드북 정보(424)의 코드북 이득, 피치정보(425)의 피치 이득 등을 분석하여 음성의 유무를 판정할 수도 있다.In addition, although the adaptive filter 106 of the echo canceller 10 may determine the presence or absence of the voice of the input signal 420, only the input signal is used, but in the integrated device 60 for improving the voice quality according to the present invention, the voice compression module ( 43 provides additional information (i.e., codebook gain of codebook information 422 and pitch gain information of pitch information 423) in adaptive filter 106 of echo canceller 10 to determine whether speech is more effective. In addition, the presence or absence of voice may be determined by analyzing the codebook gain of the codebook information 424 and the pitch gain of the pitch information 425 provided by the voice reconstruction module 44.

또한, 본 발명에 따른 장치(60)에서 만일 가변 전송률 음성 압축기를 사용할 경우, 출력버퍼(413)로부터의 입력신호(414)에 대한 음성 유무판정은 음성 복원모듈(44)의 압축률만으로 판정할 수 있게 되므로 수신된 패킷(408) 정보만 보면 출력버퍼(413)로부터의 입력신호(414)에 대한 음성 유무판정을 쉽게 할 수 있으며, 입력버퍼(420)로부터의 입력신호(420)에 대한 음성 유무판정은 음성 압축모듈(43)의 압축률 즉, 원격으로 전송되는 패킷(도6에서 407)에서 20msec 이전 신호에 대한 음성 유무 판정 결과를 활용하여 음성 유무판정을 할 수 있게된다.In addition, in the apparatus 60 according to the present invention, if a variable rate voice compressor is used, the presence or absence of the voice for the input signal 414 from the output buffer 413 can be determined only by the compression rate of the voice reconstruction module 44. Since it is possible to easily determine the presence or absence of the voice for the input signal 414 from the output buffer 413 by looking at the received packet 408 information, the presence or absence of the voice for the input signal 420 from the input buffer 420. The determination is made by using the compression rate of the voice compression module 43, that is, the voice presence determination result for the signal 20msec before in the remotely transmitted packet (407 in FIG. 6).

따라서, 본 발명에 따른 음성품질 향상을 위한 통합장치(60)의 반향 제거기(10)는 음성 부호화기(음성압축모듈:43, 음성복원모듈:44)가 제공하는 입력 신호에 대한 다양한 정보를 활용하여 보다 신뢰성 있는 반향 제거 동작을 할 수 있게 된다. 음성 부호화기가 제공하는 입력신호에 대한 정보는 표준 음성 부호화 동작을 위하여 필수적으로 수행되는 결과로 제공되는 정보들이므로 상기 본 발명에 따른 구성에 의하여 추가적인 전달지연이 발생되지 않는다.Therefore, the echo canceller 10 of the integrated device 60 for improving the speech quality according to the present invention utilizes various information on the input signal provided by the speech encoder (voice compression module: 43, voice restoration module: 44). More reliable echo cancellation can be achieved. Since the information on the input signal provided by the speech coder is information provided as a result that is essentially performed for the standard speech encoding operation, no additional transmission delay is generated by the configuration according to the present invention.

상기와 같이 반향 제거기(10)가 전체 장치에 통합되어 동작 될 경우, 독립적인 장치로 동작하는 경우에 대비하여 얻을 수 있는 장점은 상기의 예시에 한하지 아니하며, 반향 제거기(10)의 구체적인 설계에 따라서 음성 부호화기에서 제공되는 상기 정보들을 다양하게 활용할 수 있음은 당업자에게 있어 자명한다.As described above, when the echo canceller 10 is integrated and operated in the entire apparatus, the advantages obtained in the case of operating as an independent apparatus are not limited to the above examples, and the specific design of the echo canceller 10 is limited. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the information provided by the speech coder may be variously used.

또한, 반향 제거기(10)는 정상적으로 동작하기 위하여 출력버퍼(413)로부터의 입력신호(414)에 음성 입력이 있고 입력버퍼(402)로부터의 입력신호(420)에 음성 입력이 없을 때(이를 Single-Talk 이라 함)에만 적응 필터(106)의 계수 갱신을 수행한다. 따라서 반향 제거기(10)는 각 입력 신호를 분석하여 음성의 입력 유무를 결정하며, 그 결과를 잡음 제거기(20) 및 레벨 조정기(30)의 동작에서 사용할 수 있도록 제공할 수 있다.Also, the echo canceller 10 has a voice input to the input signal 414 from the output buffer 413 and no voice input to the input signal 420 from the input buffer 402 in order to operate normally. Coefficient updating of the adaptive filter 106 only. Therefore, the echo canceller 10 may analyze each input signal to determine the presence or absence of voice input, and provide the result to be used in the operation of the noise canceller 20 and the level adjuster 30.

도 8은 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 잡음 제거기의 상세 구성도이다. 동 도면을 참조하면, 상기 잡음 제거기(20)는 상기 반향 제거기(10)가 버퍼단위로 입력하는 입력 신호(601)에서 잡음 성분을 제거하는 동작으로 하며, 잡음이 제거된 신호(602)를 버퍼 형태로 출력한다. 잡음 제거기(20)는 상기 반향 제거기(10)에서의 동작에 있어서와 같이 버퍼단위로 신호를 입력받아 정보를 한꺼번에 이용 가능하므로 주파수 변환 등에서 장점을 가진다.8 is a detailed block diagram of the noise canceller in the apparatus for improving speech quality according to the present invention. Referring to the figure, the noise canceller 20 operates to remove noise components from the input signal 601 input by the echo canceller 10 in units of buffers, and buffers the signal 602 from which the noise is removed. Output in the form The noise canceller 20 has an advantage in frequency conversion because the noise canceller 20 can receive the information in a buffer unit and use the information at once, as in the operation of the echo canceller 10.

동 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잡음 제거기(20)와 이를 상기의 도 2의 잡음 제거기와 비교하여 설명하면, 종래의 잡음 제거기(도2의 20)는 주파수 영역 변환부(203)에서 주파수 변환을 할 때 자체적인 버퍼링이 필요하며 버퍼링을 위한 별개의 장치를 독립적으로 설치하는 경우 추가 전달 지연일 발생하지만, 본 발명에 따른 장치(60)에서 잡음 제거기(20)는 음성 부호화기의 입력버퍼(402)를 공유함에따라서 잡음 제거기(20)의 입력신호(601)는 이미 버퍼 형태의 신호이므로 추가 전달 지연이 발생하지 않는 장점을 가진다.Referring to the noise canceller 20 and the noise canceller 20 of FIG. 2 according to the present invention will be described with reference to the drawings, the conventional noise canceller (20 in FIG. 2) is a frequency conversion in the frequency domain converter 203 However, when a separate device for buffering is required and additionally installs a separate device for buffering, an additional propagation delay occurs. However, in the device 60 according to the present invention, the noise canceller 20 is an input buffer 402 of a speech encoder. Since the input signal 601 of the noise canceller 20 is already a buffer type signal, the additional propagation delay does not occur.

또한, 잡음 제거기(20)의 입력신호(601)에서의 음성 유무 판정은 본 발명에 따른 상기 반향 제거기(10)의 입력신호(420)의 음성 유무 판정을 그대로 사용할 수 있게 되어 잡음 구간을 예측하고 잡음 성분을 추정할 수 있다.In addition, the presence or absence of the voice in the input signal 601 of the noise canceller 20 can use the presence or absence of the voice in the input signal 420 of the echo canceller 10 according to the present invention to predict the noise section. The noise component can be estimated.

또한, 동 도면에 도시된 바와 같이 음성 압축모듈(43)에서 수행된 음성압축성능 정보(428)를 잡음 제거기(20)의 대역별 잡음 추정부(206)와 잡음성분 차감부(207)로 입력받아, 상기 잡음 제거기(20)의 대역별 잡음 추정부(206)와 잡음성분 차감부(207)의 동작을 자동으로 조절하여 상기 음성압축모듈(43)의 성능이 향상되도록 할 수 있다.In addition, as shown in the same figure, the voice compression performance information 428 performed by the voice compression module 43 is input to the noise estimation unit 206 and the noise component subtraction unit 207 for each band of the noise canceller 20. In response, the performance of the voice compression module 43 may be improved by automatically adjusting the operations of the noise estimation unit 206 and the noise component subtraction unit 207 of the noise canceller 20.

다시 설명하면, 상기 음성압축 성능정보(428)는 잡음 제거기(20)의 대역별 잡음 추정부(206)와 잡음성분 차감부(207)의 동작을 결정하는 파라미터를 최적화하는 기준이 된다. 즉, 음성 압축모듈(43)에서 피드백(Feedback)된 음성압축 성능(428)이 우수한 경우 잡음 제거기(20)가 입력 신호(601)에서 잡음 성분을 제거하는 동작이 잘 이루어지고 있음을 의미하며, 음성압축 성능(428)이 떨어지는 경우 잡음 제거기(20)가 입력 신호(601)에서 잡음 성분을 제거하는 동작이 잘 이루어지고 있지 않음을 의미하게 되므로, 음성압축 성능정보(428)에 따라서 잡음 제거기(20)의 대역별 잡음 추정부(206)와 잡음성분 차감부(207)의 파라미터를 조절하여 음성압축모듈(43)의 성능을 향상시킬 수 있다.In other words, the voice compression performance information 428 serves as a criterion for optimizing a parameter for determining the operation of the band-specific noise estimator 206 and the noise component subtractor 207 of the noise canceller 20. That is, when the speech compression performance 428 fed back from the speech compression module 43 is excellent, it means that the noise canceller 20 performs the operation of removing the noise component from the input signal 601 well. When the voice compression performance 428 is deteriorated, it means that the noise canceller 20 does not perform the operation of removing the noise component from the input signal 601 well, and according to the voice compression performance information 428, The performance of the voice compression module 43 may be improved by adjusting the parameters of the band-specific noise estimation unit 206 and the noise component subtraction unit 207 of FIG. 20.

도 9는 본 발명에 따른 음성품질 향상 장치에 있어서 레벨 조정기의 상세 구성도이다. 동 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레벨 조정기(30)와 상기의 도 3에 기술된 종래의 레벨 조정기를 비교하여 설명하면, 상기 레벨 조정기(30)는 종래의 레벨 조정기(도3의 30)와 달리 상기 잡음 제거기(20)의 버퍼 형태의 출력신호(602)를 입력받아 입력된 신호(602)의 레벨을 음성 압축에 가장 적합한 형태로 변환하여 버퍼 형태의 출력 신호(603)를 만든다. 이때 추가적인 전달 지연 없이 모든 동작을 버퍼 단위로 처리할 수 있어 동작의 안정성을 확보할 수 있다.9 is a detailed block diagram of the level adjuster in the apparatus for improving speech quality according to the present invention. Referring to FIG. 3, the level adjuster 30 according to the present invention is compared with the conventional level adjuster described in FIG. 3, and the level adjuster 30 is compared with the conventional level adjuster 30 in FIG. Alternatively, the buffer output signal 602 of the noise canceller 20 is input to convert the level of the input signal 602 into a form most suitable for speech compression to form the buffer output signal 603. At this time, all operations can be processed in buffer units without additional propagation delay, thereby ensuring stability of the operation.

또한, 동 도면에 도시된 바와 같이, 레벨 조정기(30)는 음성 압축모듈(43) 동작과정에서 생성되는 음성압축성능 정보(428)를 레벨 조정기(30)의 레벨 추정기(302), 레벨변환 결정기(303) 및 레벨 변환기(304)로 입력받아 이 결과를 토대로 레벨 조정기(30)의 성능을 스스로 판단하여 성능을 향상시킬 수 있게된다.In addition, as shown in the figure, the level adjuster 30, the voice compression performance information 428 generated during the operation of the voice compression module 43, the level estimator 302 of the level adjuster 30, level conversion determiner The performance of the level adjuster 30 can be judged on the basis of the result of the input to the 303 and the level converter 304, and the performance can be improved.

즉, 레벨 조정기(30)는 음성 압축모듈(43)로부터 음성압축 성능정보(428)를 피드백(Feedback)받아 음성압축 성능(428)이 우수한 경우, 입력 신호(602)에 대하여 음성 압축기에서 가정 적절하게 압축될 수 있도록 레벨을 조정된 것으로 판단하고, 음성압축 성능(428)이 떨어지는 경우 입력 신호(602)에 대한 레벨 조정이 적절치 못한 것으로 판단하여 스스로의 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 만일 레벨 조정기(30)가 음성 압축기와 독립적으로 동작하면 이와 같은 레벨 조정의 성능을 검증할 수 없다.That is, the level adjuster 30 receives feedback of the speech compression performance information 428 from the speech compression module 43, and when the speech compression performance 428 is excellent, it is assumed that the level adjuster 30 is appropriate for the input signal 602 in the speech compressor. It is determined that the level is adjusted to be compressed, and when the voice compression performance 428 is deteriorated, it is determined that the level adjustment for the input signal 602 is not appropriate, thereby improving its own performance. If the level adjuster 30 operates independently of the voice compressor, the performance of such level adjustment cannot be verified.

그러나, 본 발명에 따른 장치에 있어서, 레벨 조정기(30)는 음성 압축모듈(43)의 동작과정에서 생성되는 내부 결과(예로, 코드북 및 피치 이득의 양자화 결과, 가중치가 적용된 복원 오류 신호의 에너지, 음성압축기의 음성압축성능등)를 활용하여 성능을 분석하고, 그 결과를 반영하여 성능을 향상시킬 수 있다.However, in the apparatus according to the present invention, the level adjuster 30 is an internal result generated during the operation of the speech compression module 43 (eg, the quantization result of the codebook and the pitch gain, the energy of the weighted recovery error signal, Performance can be analyzed by using the voice compressor's voice compression performance) and reflecting the results.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described typical preferred embodiments, but can be carried out in various ways without departing from the gist of the present invention, various modifications, alterations, substitutions or additions are common in the art Those who have knowledge will easily understand. If the implementation by such improvement, change, replacement or addition falls within the scope of the appended claims, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 디지털 통신의 음성 품질 향상을 위하여 음성 부호화기, 반향 제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기가 통합된 장치를 사용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, if the voice coder, the echo canceller, the noise canceller, and the level adjuster are integrated to improve the voice quality of the digital communication, the following effects can be obtained.

첫 번째로, 현재 디지털 통신의 음성 품질을 향상시키기 위하여 각각 독립적으로 개발되고 시스템에 독립적으로 적용되고 있는 반향 제거기, 잡음 제거기, 레벨 조정기를 하나로 통합하고, 특히 음성 부호화기와 통합하여 시스템에 적용함으로써, 각 기능의 동작 결과에 의한 다양한 정보를 서로 공유할 수 있고, 이를 통하여 보다 많은 정보를 활용하여 동작함으로써 성능을 향상시키는 효과가 있다.First, in order to improve the voice quality of digital communication, the echo canceller, noise canceller, and level adjuster, which are independently developed and applied independently to the system, are integrated into one, and in particular, the voice encoder is applied to the system. Various information by the operation result of each function can be shared with each other, through which there is an effect of improving the performance by using more information.

두 번째로 디지털 통신의 음성 품질을 향상시키기 위한 각각의 장치를 통합하여 종래 각 장치에 서 독립적으로 이루어졌던 계산과정의 중복을 제거함으로써, 낮은 가격으로 간단히 구현할 수 있는 효과가 있다.Second, by integrating each device to improve the voice quality of the digital communication to eliminate the duplication of the calculation process that was performed independently in each conventional device, there is an effect that can be easily implemented at a low price.

세 번째로 디지털 통신의 음성 품질을 향상시키기 위한 각각의 장치의 동작에 필요한 입력 신호를 하나의 버퍼로 관리하여 추가적인 전달 지연 없이 모든 동작을 버퍼 단위로 수행함으로써, 전체 전달 지연 기간을 제거하여 각 기능의 성능을 향상시키는 효과가 있다.Third, by managing the input signals required for the operation of each device to improve the voice quality of digital communication in one buffer, all operations are performed in the buffer unit without additional propagation delay, thereby eliminating the entire propagation delay period. Has the effect of improving performance.

Claims (25)

  1. 전송되는 제 1입력신호와 수신되는 제 2입력신호에 의해 발생하는 반향 신호의 합신호를 소정의 시간간격으로 저장하는 입력 버퍼와;An input buffer for storing a sum signal of an echo signal generated by a first input signal transmitted and a second input signal received at predetermined time intervals;
    상기 입력 버퍼로부터 버퍼단위로 상기 합신호를 입력받아, 상기 반향신호를 제거하여 상기 제1입력신호를 출력하는 반향 제거기와;An echo canceller receiving the sum signal in buffer units from the input buffer and removing the echo signal to output the first input signal;
    상기 반향 제거기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 잡음을 제거하는 잡음 제거기와;A noise canceller receiving a first input signal from the echo canceller in buffer units to remove noise;
    상기 잡음 제거기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 신호의 레벨을 조정하는 레벨 조정기와;A level adjuster which receives a first input signal from the noise canceller in units of buffers and adjusts a level of the signal;
    상기 레벨 조정기로부터 버퍼단위로 제 1입력신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하고 압축하는 음성 압축모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.And a voice compression module configured to receive a first input signal from the level adjuster in a buffer unit, convert the first input signal into a digital signal, and compress the digital signal.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 음성 압축모듈은 상기 제 1입력신호를 디지털 신호로 변환하고 가변 전송률로 압축하며, 상기 압축과정을 통해 상기 제 1입력신호에 음성신호의 존재유무를 판단하여 음성입력 판정정보를 생성하고, 이를 상기 반향 제거기로 입력하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.The voice compression module converts the first input signal into a digital signal and compresses the variable signal at a variable bit rate. The voice compression module determines whether a voice signal is present in the first input signal and generates voice input determination information. And inputting to the echo canceller.
  3. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 음성 압축모듈은 상기 제1입력신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 상기 제 1입력신호에 대한 특성정보를 생성하고 이를 상기 반향 제거기로 입력하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.And the voice compression module generates characteristic information on the first input signal and inputs it to the echo canceller in the process of converting the first input signal into a digital signal.
  4. 제 3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 음성 압축모듈은 상기 제 1입력신호에 대한 선형예측부호화 분석부, 피치 분석부 및 코드북 분석부를 포함하여 구성되어 켈프(CELP: Code Excited Linear Prediction)를 기반으로 동작하며,The speech compression module is configured to include a linear predictive encoding analyzer, a pitch analyzer, and a codebook analyzer for the first input signal to operate based on kelp (Code Excited Linear Prediction),
    상기 특성정보는 상기 제 1입력신호에 대한 선형예측부호화(LPC) 정보, 피치정보 및 코드북 정보 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.And the characteristic information comprises at least one of linear predictive coding (LPC) information, pitch information, and codebook information for the first input signal.
  5. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 음성 압축모듈은 상기 특성정보의 파라미터의 양자화 오차를 계산하고 상기 제 1입력신호와 복원된 제 1입력신호의 오차를 계산하여 음성압축 성능정보를 생성하고, 상기 음성압축 성능정보를 상기 잡음 제거기와 상기 레벨 조정기 중 적어도 어느 하나로 입력하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.The speech compression module calculates a quantization error of a parameter of the characteristic information, calculates an error between the first input signal and the restored first input signal, generates speech compression performance information, and converts the speech compression performance information into the noise canceller. And at least one of the level adjuster.
  6. 제 5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 잡음 제거기는 상기 제 1입력신호의 주파수 대역별 잡음을 추정하는 대역별 잡음 추정부와 상기 대역별 잡음 추정부에서 추정된 잡음 성분을 상기 제 1입력신호의 주파수 대역별 신호에서 감하는 잡음성분 차감부를 포함하여 구성되며,The noise canceller subtracts the noise component estimated by the band-specific noise estimator and the band-specific noise estimator to estimate the noise for each frequency band of the first input signal from the signal for each frequency band of the first input signal. It is configured to include a deduction part,
    상기 잡음성분 차감부와 대역별 잡음 추정부 중 적어도 어느 하나는 상기 음성압축 성능정보를 입력받아 상기 음성 압축모듈의 압축률을 증가시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.At least one of the noise component subtraction unit and the band-specific noise estimation unit receives the voice compression performance information and operates to increase the compression rate of the voice compression module.
  7. 제 5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 레벨 조정기는 상기 제 1입력신호를 입력받아 음성신호의 레벨을 추정하는 레벨 추정기와, 상기 레벨 추정기에서 추정된 레벨을 이용하여 변화될 레벨을 결정하는 레벨변환 결정기 및, 상기 레벨변환 결정기에서 결정된 레벨로 상기 음성신호의 레벨을 변환하는 레벨 변환기를 포함하여 구성되며,The level adjuster is a level estimator that receives the first input signal and estimates a level of a voice signal, a level shift determiner that determines a level to be changed using the level estimated by the level estimator, and the level shift determiner And a level converter for converting the level of the voice signal into a level.
    상기 레벨 추정기, 레벨변환 결정기 및 레벨 변환기는 상기 음성압축 성능정보를 입력받아 상기 음성신호에 대한 레벨 조정의 성능을 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 장치.And the level estimator, the level converting determiner, and the level converter receive the voice compression performance information to determine the performance of level adjustment for the voice signal.
  8. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    입력되는 디지털 신호를 수신하여 상기 제 2입력신호로 복원하는 음성복원모듈과;A voice restoration module for receiving an input digital signal and restoring the second input signal;
    상기 복원된 제 2입력신호를 소정의 시간간격으로 저장하는 출력버퍼를 더 포함하여 구성되며,It further comprises an output buffer for storing the restored second input signal at a predetermined time interval,
    상기 출력버퍼에 저장된 제 2입력신호는 버퍼단위로 상기 반향 제거기로 입력되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.And a second input signal stored in the output buffer is input to the echo canceller in units of buffers.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 음성 복원모듈은 가변 전송률로 상기 제 2입력신호를 복원하고, 상기 제 2입력신호를 복원과정을 통해 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무를 판단하여 음성입력 판정정보를 생성하고, 이를 상기 반향 제거기로 입력하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.The voice reconstruction module restores the second input signal at a variable transmission rate, determines whether a voice signal is present in the second input signal by restoring the second input signal, and generates voice input determination information. And inputting to the echo canceller.
  10. 제 2항 또는 제 9항에 있어서,The method according to claim 2 or 9,
    상기 반향 제거기는 상기 제 1입력신호와 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무를 판정하는 이중통화 검출기와, 상기 이중통화 검출기의 판정에 따라 상기 반향신호를 예측하는 적응필터와, 상기 반향신호와 상기 적응필터에서 예측된 반향신호의 차이를 구하여 반향을 제거하는 반향제거부와, 잔여 반향 신호를 최종적으로 제거하는 비선형장치를 포함하여 구성되며,The echo canceller includes a dual call detector for determining whether a voice signal is present in the first input signal and the second input signal, an adaptive filter for predicting the echo signal according to the determination of the double call detector, and the echo signal. And an echo cancellation unit for removing echoes by obtaining a difference between the echo signals predicted by the adaptive filter, and a nonlinear device for finally removing residual echo signals.
    상기 이중통화 검출기와 상기 적응필터 중 적어도 어느 하나는 상기 음성입력 판정정보를 입력받아 상기 이중통화 검출기의 음성신호의 존재유무 판정결과로 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 장치.And at least one of the dual call detector and the adaptive filter receives the voice input determination information and uses the voice input determination information as a determination result of the presence or absence of the voice signal of the dual call detector.
  11. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 음성 복원모듈은 상기 제 2입력신호를 복원하는 과정에서 생성된 상기 음성신호에 대한 특성정보를, 상기 반향 제거기로 입력하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.And the voice reconstruction module inputs, to the echo canceller, characteristic information on the voice signal generated during the reconstruction of the second input signal.
  12. 제 11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 음성 복원모듈은 상기 제 2입력신호에 대한 코드북 합성부, 피치 합성부 및 선형예측부호화 합성부를 포함하여 구성되어 켈프(CELP: Code Excited Linear Prediction) 기반으로 동작하며,The speech reconstruction module is configured to include a codebook synthesizer, a pitch synthesizer, and a linear predictive encoding synthesizer for the second input signal to operate based on kelp (Code Excited Linear Prediction).
    상기 특성정보는 상기 제 2입력신호에 대한 선형예측부호화(LPC) 정보, 피치정보 및 코드북 정보 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.And the characteristic information comprises at least one of linear predictive coding (LPC) information, pitch information, and codebook information for the second input signal.
  13. 제 5항 또는 제 12항에 있어서,The method of claim 5 or 12,
    상기 반향 제거기는 상기 제 1입력신호와 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무를 판정하는 이중통화 검출기와, 상기 이중통화 검출기의 판정에 따라 상기 반향신호를 예측하는 적응필터와, 상기 반향신호와 상기 적응필터에서 예측된 반향신호의 차이를 구하여 반향을 제거하는 반향제거부 및, 잔여 반향 신호를 최종적으로 제거하는 비선형장치를 포함하여 구성되며,The echo canceller includes a dual call detector for determining whether a voice signal is present in the first input signal and the second input signal, an adaptive filter for predicting the echo signal according to the determination of the double call detector, and the echo signal. And an echo cancellation unit for removing echoes by obtaining a difference between the echo signals predicted by the adaptive filter, and a nonlinear device for finally removing residual echo signals.
    상기 이중통화 검출기와 상기 적응필터 중 적어도 어느 하나는 상기 특성정보를 입력받아 상기 이중통화 검출기의 음성신호의 존재유무 판정과정에서 추가정보로 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 장치.At least one of the dual call detector and the adaptive filter receives the characteristic information and uses the additional information in the presence or absence of the voice signal of the dual call detector as additional information.
  14. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 반향 제거기는 상기 제 1입력신호와 상기 제2입력신호에 음성신호의 존재유무를 판정하는 이중통화 검출기와, 상기 이중통화검출기의 판정에 따라 상기 반향신호를 예측하는 적응필터와, 상기 반향신호와 상기 적응필터에서 예측된 반향신호의 차이를 구하여 반향을 제거하는 반향제거부 및, 잔여 반향 신호를 최종적으로 제거하는 비선형장치를 포함하여 구성되며,The echo canceller includes a dual call detector for determining the presence or absence of a voice signal in the first input signal and the second input signal, an adaptive filter for predicting the echo signal according to the determination of the double call detector, and the echo signal. And an echo cancellation unit for removing echoes by obtaining a difference between the echo signals predicted by the adaptive filter, and a nonlinear device for finally removing residual echo signals.
    상기 이중통화 검출기가 상기 제 1입력신호와 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무에 대해 판정한 정보를 상기 잡음 제거기와 상기 레벨 조정기 중 적어도 어느 하나로 입력하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.Voice quality of the digital communication, wherein the dual call detector inputs the first input signal and the second input signal to at least one of the noise canceller and the level adjuster to determine whether a voice signal is present. Enhancement device.
  15. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,The method according to claim 1 or 8,
    상기 소정의 시간간격은 10msec ~ 30msec인 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 장치.The predetermined time interval is 10msec ~ 30msec Voice quality improvement apparatus for digital communication.
  16. 원격으로 전송되는 제 1입력신호와 원격으로부터 수신되는 제 2입력신호에 의해 발생하는 반향 신호의 합신호를 소정의 시간간격으로 버퍼링 하는 제 1단계와;A first step of buffering a sum signal of an echo signal generated by a first input signal transmitted remotely and a second input signal received remotely at a predetermined time interval;
    상기 합신호를 버퍼단위로 입력받아 상기 반향신호를 제거하여 상기 제 1입력신호를 추출하는 제 2단계와;Receiving the sum signal in a buffer unit and extracting the first input signal by removing the echo signal;
    상기 제 1입력신호를 버퍼단위로 입력받아 잡음을 제거하는 제 3단계와;A third step of removing noise by receiving the first input signal in a buffer unit;
    상기 잡음이 제거된 제 1입력신호를 버퍼단위로 입력받아 신호의 레벨을 조정하는 제 4단계와;Receiving a first input signal from which the noise is removed in a buffer unit and adjusting a level of the signal;
    상기 레벨 조정된 제 1입력신호를 버퍼단위로 입력받아 디지털 신호로 변환하고 압축하는 제 5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 방법.And a fifth step of receiving the level-adjusted first input signal in a buffer unit and converting and compressing the first input signal into a digital signal.
  17. 제 16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제 1단계에서 상기 제 2입력신호는 디지털 신호로 수신되어 음성신호로 복원되며, 상기 음성신호는 소정의 시간간격으로 버퍼링되어 출력되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 방법.And in the first step, the second input signal is received as a digital signal and restored as a voice signal, and the voice signal is buffered and output at a predetermined time interval.
  18. 제 17항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 제 1단계는 상기 제 2입력신호가 음성신호로 복원되는 과정에서 상기 제 2입력신호에 대한 특성정보를 생성하고,The first step is to generate the characteristic information on the second input signal in the process of restoring the second input signal to a voice signal,
    상기 제 5단계는 상기 제 1입력신호를 디지털로 변환하고 압축하는 과정에서 상기 제 1입력신호에 대한 특성정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의음성 품질 향상 방법.The fifth step is to improve the voice quality of the digital communication, characterized in that for generating the characteristic information for the first input signal in the process of converting and compressing the first input signal to digital.
  19. 제 18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제 1단계에서 상기 특성정보는 상기 제 2입력신호에 대한 선형예측부호화(LPC) 정보, 피치정보 및 코드북 정보 중 적어도 어느 하나로 구성되며,In the first step, the characteristic information includes at least one of linear predictive coding (LPC) information, pitch information, and codebook information on the second input signal.
    상기 제 5단계에서 상기 특성정보는 상기 제 1입력신호에 대한 선형예측부호화(LPC) 정보, 피치정보 및 코드북 정보 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 방법.And in the fifth step, the characteristic information comprises at least one of linear predictive coding (LPC) information, pitch information, and codebook information of the first input signal.
  20. 상기 제 18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제 2단계는 상기 제 1입력신호와 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무를 판정하고, 상기 판정에 따라 상기 반향신호를 예측한 후, 상기 합신호에서 상기 예측된 반향신호를 감하고, 상기 반향신호와 상기 예측된 반향신호의 차이분에서 최종 잔여 반향신호를 제거하는 단계를 포함하며,The second step determines whether a voice signal exists in the first input signal and the second input signal, predicts the echo signal according to the determination, and then subtracts the predicted echo signal from the sum signal. And removing a final residual echo signal from the difference between the echo signal and the predicted echo signal,
    상기 음성신호의 존재 유무를 판정하는 과정에서 상기 특성정보를 입력받아 추가정보로 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 방법.And receiving the characteristic information and using the additional information in the process of determining the presence or absence of the voice signal.
  21. 제 16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제 1단계는 가변전송률로 상기 제 2입력신호를 음성신호로 복원하는 과정에서 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무의 판정하여 음성입력 판정정보를 생성하는 단계를 포함하며,The first step includes generating voice input determination information by determining whether a voice signal is present in the second input signal in the process of restoring the second input signal to the voice signal at a variable transmission rate.
    상기 제 5단계는 상기 제 1입력신호를 디지털로 변환하고 가변전송률로 압축하는 과정에서 상기 제 1입력신호에 음성신호의 존재유무의 판정하여 음성입력 판정정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성 품질 향상 방법.The fifth step may include generating voice input determination information by determining whether a voice signal is present in the first input signal in the process of converting the first input signal into a digital signal and compressing it at a variable bit rate. To improve the voice quality of digital communications.
  22. 상기 제 20항에 있어서,The method of claim 20,
    상기 제 2단계는 상기 제 1입력신호와 상기 제 2입력신호에 음성신호의 존재유무를 판정하고, 상기 판정에 따라 상기 반향신호를 예측한 후, 상기 합신호에서 상기 예측된 반향신호를 감하고, 상기 반향신호와 상기 예측된 반향신호의 차이분에서 최종 잔여 반향신호를 제거하는 단계를 포함하며,The second step determines whether a voice signal exists in the first input signal and the second input signal, predicts the echo signal according to the determination, and then subtracts the predicted echo signal from the sum signal. And removing a final residual echo signal from the difference between the echo signal and the predicted echo signal,
    상기 음성신호의 존재 유무의 판정은 상기 음성입력 판정정보를 입력받아 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 방법.And determining the presence or absence of the voice signal to receive and use the voice input determination information.
  23. 제 19항에 있어서,The method of claim 19,
    상기 제 5단계는 상기 특성정보의 파라미터의 양자화 오차를 계산하고 상기 제 1입력신호와 복원된 제 1입력신호의 오차를 계산하여 음성압축 성능정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 방법.The fifth step may further include generating voice compression performance information by calculating a quantization error of the parameter of the characteristic information and calculating an error between the first input signal and the restored first input signal. How to improve voice quality of communication.
  24. 제 23항에 있어서,The method of claim 23, wherein
    상기 제 3단계는 상기 음성압축 성능정보를 입력받아, 상기 제 1입력신호의 주파수 대역별 잡음을 추정하는 추가정보로 사용하여 상기 음성압축 성능을 증가시키도록 상기 제 1입력신호에서 잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 방법.In the third step, the noise is removed from the first input signal to increase the voice compression performance by receiving the voice compression performance information and using the additional information for estimating noise for each frequency band of the first input signal. Method for improving the voice quality of digital communication, characterized in that.
  25. 제 23항에 있어서,The method of claim 23, wherein
    상기 제 4단계는 상기 음성압축 성능정보를 입력받아, 상기 제 1입력신호의 음성신호의 레벨을 조정하는 성능을 판단하는 추가정보로 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신의 음성품질 향상 방법.And in the fourth step, the voice compression performance information is input and used as additional information for determining performance of adjusting the level of the voice signal of the first input signal.
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