KR20060105770A

KR20060105770A - 단일 트랜스듀서를 갖는 쌍방향 통신 장치

Info

Publication number: KR20060105770A
Application number: KR1020067011295A
Authority: KR
Inventors: 마사히사 마수다; 야수히로 쿠메
Original assignee: 마테크, 인코포레이티드
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-10-11
Also published as: IL175360A0; WO2005048572A3; JP2007511962A; JP2009089397A; US7881483B2; RU2370890C2; CN1879393A; WO2005048572A2; KR100851286B1; JP4446125B2; JP4888852B2; EP1683328A4; RU2006120471A; EP1683328A2; US20070133442A1

Abstract

작고 경제적인 쌍방향 통신 장치가 개시된다. 쌍방향 통신 장치는 전주파수 영역에서 반향을 억제하는 탁월한 반향 제거 기능을 구비한다. 쌍방향 통신 장치는 대화 도중의 부자연스러운 단절이나 반향을 방지하여 대화의 자연스러운 대화음의 자연스러운 단락을 제공하는 탁월한 음성 기반 작동 변환 기능을 구비한다. 이러한 기능은 단일 트랜스듀서에서 수신 신호와 전송 신호가 중첩될 때에도 가능하다.

Description

단일 트랜스듀서를 갖는 쌍방향 통신 장치{TWO-WAY COMMUNICATIONS DEVICE HAVING A SINGLE TRANSDUCER}

본 발명은 사용자의 음성에 의한 고막의 진동 현상을 이용하는 쌍방향 통신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하나의 트랜스듀서를 사용하여 음성을 수신하고 송신하는 쌍방향 통신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 쌍방향 음성 전달에 사용되는 장치는 송화기(microphone)와 수화기(earphone)를 포함한다. 상기 송화기와 수화기는 헤드셋(headset)에 통합되어 사용자가 손을 자유롭게 사용할 수 있게 해 준다. 이러한 헤드셋의 문제점은 송화기가 사용자의 주위의 주변 소음(ambient noise)도 또한 포착한다는 것이다.

한 가지 대안으로서, 사용자의 음성이 입에서 포착되는 것이 아니고, 사용자의 이도(ear canal) 내의 골전도(bone conduction)를 통하여 포착되는 것을 들 수 있다. 이와 같은 방법으로 사용자는 입이 자유로워진다. 즉, 사용자의 입 주변이 자유로운 상태이다. 골전도를 통하여 수신된 음성 신호는 주변 소음을 어느 정도는 억제한다. 하지만, 이와 같은 골전도를 통하여 감지된 음성 신호의 음질은 일반적으로 나쁘다.

두 개의 트랜스듀서들을 사용하는 헤드셋들이 제안되어 왔다. 제1 트랜스듀 서는 송화기로 사용되고, 제2 트랜스듀서는 수화기로 사용된다. 두 개의 트랜스듀서들은 사용자의 오른쪽 귀와 왼쪽 귀에 삽입된다. 송화기 트랜스듀서는 사용자의 고막에 있는 막의 진동을 통하여 사용자의 음성을 감지한다. 이러한 두 개의 트랜스듀서 시스템에서는 사용자의 주변 소음이 자연적으로 억제되어 송화기는 더 좋은 음질을 제공한다.

단일 트랜스듀서를 사용하는 헤드셋 또한 발전되어 왔다. 기본 개념은 음성을 송신하고 수신하는데 단일 트랜스듀서 소자를 사용하는 것이다. 이 방법을 사용하면, 오직 하나의 귀마개가 요구된다. 사용자의 다른 쪽 귀는 수화기가 필요하지 않기 때문에 사용자는 주위의 소리나 음성도 들을 수 있다.

이러한 장치들은 반향 소거(echo-cancellation)기능을 갖는 것이 중요하다. 반향 소거 기능은 수신 신호가 음성 전송 신호에 중첩되는 것을 방지한다. 경우에 따라, 헤드셋은 또한 음성 기반 작동 변환기(voice-operated exchanger)도 구비한다. 음성 기반 작동 변환기는 송신 및/또는 수신 신호의 유무에 따라서 음성 송신 모드와 음성 수신 모드 사이에서 스위칭된다.

일본 공개 특허 공보 제2001-60985호에는 반향 소거 장치와 음성 기반 작동 변환기가 장착된 아날로그 회로만을 이용하는 송수신회로가 개시된다. 상기 공보의 브리지 회로는 증폭기와 비교기를 임베디드 단일 트랜스듀서와 결합한다.

그렇지만, 이러한 타입의 아날로그 회로에서는 신뢰성 있고 만족할 만한 반향 소거와 음성기반 작동 변환기의 동작을 달성하기는 어렵고 비용이 많이 든다. 이러한 문제점들 때문에, 상기한 단일 트랜스듀서 송수신회로는 아직 실제적으로 사용되지 못하고 있다.

반향 소거 회로를 디자인할 때는 트랜스듀서의 실제 임피던스 특성을 시뮬레이션하는 것이 필요하다. 즉, 반향 소거 회로와 실제 트랜스듀서의 평형을 맞추기 위하여 특정 사용자의 외이도에 삽입되었을 때의 트랜스듀서의 특성을 시뮬레이션해야 한다. 하지만, 트랜스듀서의 유도적 특성(inductive properties) 때문에 이러한 임피던스를 시뮬레이션하기는 쉽지 않다. 더욱이, 트랜스듀서의 실제 임피던스는 시간의 경과에 따라 변하고, 각각의 사용자와 주변 환경에 따라서 변한다.

일반적인 아날로그 시뮬레이션 회로는 커패시터들과 저항들로 구성된다. 아날로그 회로는 상기 두 가변 소자를 조절하여 단일의 특정한 주파수에서 대체로 평형을 이루도록 할 수 있다. 모든 주파수 영역에서 평형을 이루기는 실질적으로 불가능하다. 이론적으로는, 유도성 소자가 아날로그 시뮬레이션 회로에 포함되면 모든 주파수 영역에서 평형을 이루는 것도 가능할 수 있다. 하지만, 유도성 소자를 사용하는 것은 공간을 많이 차지하고 비용이 많이 든다. 또한, 변하는 트랜스듀서의 특성에 일치하도록 유도성 소자를 조절하는 것은 매우 어렵다. 이러한 점들 때문에 헤드셋에 아날로그 인덕터 회로를 적용하는 것은 비실용적이다.

반이중(half duplex) 쌍 방향 전달의 경우에는, 음성 기반 작동 변환기가 필수적이다. 음성 기반 작동 변환기는 음성 신호의 수신과 송신을 모니터링하여 수 밀리 초 이내에 송신 모드를 선택할지 수신 모드를 선택할지 결정한다.

대화 중에, 수신되고 송신된 음성 신호는 그 크기가 계속 변하고, 어떤 때에는 간헐적으로 소리가 끊긴다. 그러므로 수신 모드로 갈 것인가 송신 모드로 갈 것 인가가 결정될 때에 맞추어 계속적으로 음성 데이터를 축적하여 처리하는 것이 필요하다. 특히 아날로그 회로를 사용할 때에는, 이러한 결정 과정이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 선행 기술의 문제점에 주목하고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 개선된 성능의 반향 소거 및/또는 음성 기반 작동 변환기를 구비하는 쌍방향 통신 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍방향 통신 장치는 단일 트랜스듀서 소자, 마이크로 프로세서 유닛(Micro Processor Unit; MPU) 및 아날로그 회로와 결합된 디지털 신호 처리기(Digital-Signal Processor; DSP)와 같은 디지털 회로를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 작고 경제적인 쌍방향 통신 장치는 단일 트랜스듀서를 구비한다. 상기 통신 장치는 사용자 주위의 주변 환경 소음을 전달하지 송신하지 않으면서 사용자의 음성을 분명하게 전달한다. 사용자는 대화 상대방의 음성을 전해 들으면서 또한 사용자 주위의 음성이나 소리를 들을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 트랜스듀서에서 수신 신호와 전송 신호가 중첩될 때에도, 실질적으로 전 주파수 영역에서 수신 신호가 전송 신호로 침투해 들어가는 것을 방지하는 반향 소거 기능이 뛰어나다.

더욱이, 반이중 쌍방향 전달의 경우에, 본 발명의 실시예에 따르면, 음성 기반 작동 변환기는 대화의 부자연스러운 방해나 끊김 없이 송신 모드와 수신 모드 사이에서 자연스럽게 스위칭하는 개선된 동작을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다.

도 9a 및 도 9b는 각기 임의의 자연스러운 대화의 전송 및 수신 신호의 스위칭에 여러 가지 종류의 이득 천이 곡선이 적용되었을 경우 주고받은 음성의 질을 테스트한 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.

도 10a 내지 도 10c는 위에서 기술된 쌍 방향 통신 장치의 어떤 실시예도 포함하기 위하여 디자인된 이어피스(earpiece)의 모습이다.

[도면상의 기호에 대한 정의]

MPU(Micro Processor Unit): 마이크로프로세서 유닛

EC(Echo Canceller): 반향 제거기

VOX(Voice-Operated Exchanger): 음성 기반 작동 변환기

AGC(Automatic Gain Controller): 자동 이득 조절기

L: 압전 트랜스듀서

R1, R2, R3, R4: 저항

R: 중간 탭(t)이 있는 가변 저항

C1, C2: 커패시터

AMP1, AMP2, AMP3: 증폭기

D/A1, D/A2, D/A3: 디지털 아날로그 컨버터

A/D1, A/D2: 아날로그 디지털 컨버터

BUF1, BUF2: 버퍼

ADD: 가산기

FIL, FIL1, FIL2: 필터

k-Calculator, k1-Calculator, k2-Calculator: 필터 매개변수 k, k1, k2에 대한 연산기

SW1,SW2, SW3, SW4, SW5, SW: 스위치

ATT1, ATT2: 감쇄기

ATT3, ATT4: 아날로그 감쇄기

LPF1, LPf2: 로우 패스 필터

Rx: 수신 단자(수신 신호)

Tx: 전송 단자(전송 신호)

이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전이중 쌍방향 통신 장치(10)를 나타내는 블록도이다.

전이중 쌍방향 통신 장치(10)는 압전 트랜스듀서(L)를 구비하는 아날로그 신호 처리기(Analog Signal Processor; ASP)(105)와 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor; DSP)(110)를 포함한다. 디지털 신호 처리기(DSP)(110)는 제1 디지털 아날로그 컨버터(D/A1), 제1 아날로그 디지털 컨버터(A/D1), 제2 아날로그 디지털 컨버터(A/D2), 마이크로프로세서 유닛(Micro Processor Unit; MPU) 및 제2 디지털 아날로그 컨버터(D/A2)를 포함한다. 상기 마이크로프로세서 유닛(MPU)은 단일 디지털 신호 처리기(DSP) 및/또는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU) 또는 복수개의 디지털 신호 처리기(DSP)들 및 중앙 처리 장치(CPU)들로 구성될 수 있다.

설명의 편의를 위하여 이하 나머지 실시예들에서는 아날로그 디지털 컨버터는 A/D1, A/D2 등으로 기재한다. 마찬가지로, 디지털 아날로그 컨버터는 D/A1, D/A2 등으로 기재한다.

다시 도 1을 참조하면, ASP(105)에 있는 압전 트랜스듀서(L)는 사용자의 외이도에 삽입되고 수신 신호(Rx)에 해당하는 전압을 진동(음파)으로 변환하는 기능을 수행한다. 트랜스듀서(L)는 또한 외이도로부터 수신된 진동(음파)을 전송 신호(Tx)에 해당하는 기전력으로 변환하는 역할도 수행한다. 압전 트랜스듀서(L)는 유도성 소자와 전기적으로 등가이며 하기되는 설명에서 코일(L)로 표현된다.

코일(L)에서부터 외이도로 향하는 화살표는 코일에 인가된 전압에 해당하는 진동(음파)을 나타낸다. 반대 방향의 다른 화살표는 코일(L)내에서 상당하는 기전력을 발생시키는 사용자의 고막에서의 공기 진동을 나타낸다.

수신 단자에서는, 수신 신호(Rx)는 컨버터(A/D1), 음성 기반 작동 변환기(125)(이하, VOX라 함), 반향 제거기(120) 및 D/A1을 통하여 순차적으로 처리되어 수신 신호 입력으로 ASP(105)에 보내진다. ASP(105)로부터의 전송 신호 출력은 A/D2, 음성 기반 작동 변환기(125), D/A2를 통하여 순차적으로 처리되어 전송 신호(Tx)로서 전송 단자에서 출력 된다.

음성 기반 작동 변환기(125)는 제1 및 제2 감쇄기(ATT1, ATT2)를 포함하며, 제1 및 제2 로우 패스 필터(LPF1, LPF2)와 파워 컨트롤러도 포함한다. 파워 컨트롤러는 제1 및 제2 감쇄기(ATT1, ATT2)의 이득을 조절하기 위하여 수신 신호(Rx)와 전송 신호(Tx)의 파워를 측정한다. 이득을 조절하기 위해서는 제1 및 제2 감쇄기(ATT1, ATT2)의 출력을 기 설정된 값의 범위 내에 위치하게 한다. 도 2 내지 도 6에 도시된 VOX들(225, 325, 425, 525, 625)은 도 1에 도시한 VOX(125)와 실질적으 로 동일한 구성을 가지므로 이들에 대한 설명은 반복하지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에서, VOX(125)는 도 1과 같은 구성 요소를 구비할 수도 있지만, 자동 이득 조정기(Automatic Gain Controller; AGC)라 칭해질 수도 있다.

수신 단자와 전송 단자는 압전 트랜스듀서(L)를 통하여 서로 연결되어 있다. 정상 동작에서, 최초의 전송 신호(Rx)에 중첩된 약간의 수신 신호(Rx) 성분을 포함한 소위 "반향(echo)"이 발생한다. 반향 제거 기술을 통하여 이러한 반향을 억제하는 것이 필요하다. 본 실시예에 있어서, ASP(105)는 제1 반향 조절 기능을 수행하고 반향 제거기(120)는 제2 반향 조절 기능을 수행한다.

ASP(105)는 압전 트랜스듀서(L)와 저항들(R1, R2, R3, R4)과 커패시터들(C1, C2)을 포함하는 브리지 회로(115)를 구비한다.

상기 브리지 회로(115)의 제1 변은 압전 트랜스듀서(L)를 포함한다. 제1 변에 접촉한 제2 변과 제4 변은 각각 저항들(R2, R4)을 포함한다. 제1 변과 제4 변의 연결노드는 접지되어 있다.

D/A1의 출력은 제1 증폭기(AMP1)를 경유하여 수신 신호 입력으로서 브리지 회로(115)의 제2 변과 제3 변의 연결노드로 보내진다. 제1 변과 제2 변 사이의 노드와 제3 변과 제4 변 사이의 노드 사이의 차동 퍼텐셜은 제2 증폭기(AMP2)에 인가된다. 제2 증폭기(AMP2)의 출력은 ASP(105)의 전송 신호 출력으로서 A/D2에 전송된다.

브리지 회로(115)의 제1 변은 서로 직렬 연결된 제1 저항(R1)과 제1 커패시 터(C1)에 병렬로 연결된 압전 트랜스듀서(L)를 포함한다. 브리지 회로(115)의 제3 변은 제1 변의 맞은편에 위치하고, 제2 커패시터(C2)에 병렬 연결된 제3 저항(R3)을 포함한다.

저항들(R1, R3)의 저항값들은 가변적이어서 적어도 하나의 특정 주파수에 대하여 특정한 L 값(즉, 트랜스듀서가 특정 사용자의 왼쪽 또는 오른쪽 외이도에 삽입되었을 때의 L의 값)의 위상과 이득이 균형을 이루도록 조절할 수 있다.

수신 신호 입력이 중첩되는 것은 증폭기(AMP2)의 차동 입력을 브리지회로(115)의 맞은편 노드에 연결하여 방지한다. 이것이 반향 소거이다. 그 결과, 트랜스듀서(L)상의 기전력만이 차동 입력으로서 나타난다. 예를 들어, 특정 주파수로서 600Hz를 선택했다고 하자. 브리지 회로(115)만을 사용하면, 수신 신호의 누설(즉, 반향)이 선택된 특정 주파수의 양 쪽의 다른 모든 가청 주파수에 대하여 충분히 방지되지 않을 수도 있다.

반향 조절기(Echo Controller)

반향 제거기(120)가 정상적으로 동작할 때는, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 모두 스위치의 "r" 쪽에 위치해 있다. 정상 동작 중에는, 수신 신호는 제1 버퍼(BUF1)를 경유하여 반향 제거기(120)로부터 출력되고, 전송 신호는 제2 버퍼(BUF2)를 경유하여 A/D2로부터 출력된다. 필터(FIL)는 D/A1에서부터 ASP(105)를 경유하여 제2 버퍼(BUF2)까지의 전송 특성을 시뮬레이션하기 위하여 제공된다.

수신 신호 입력은 D/A1로 전송됨과 동시에 필터(FIL)에 의하여 처리된다. 필터(FIL)의 출력은 가산기(ADD)에 의하여 전송 신호 입력에서 감산되고, 감산된 결과 출력은 제2 버퍼(BUF2)로부터 반향 제거기(120)로의 전송 신호 출력으로서 VOX(125)에 전송 된다.

반향 제거기(120)는 전 가청 주파수 범위에서 ASP(105)의 시뮬레이션을 실행할 수 있다. 따라서 수신 신호의 누설(반향)에 기인한 전송 신호 입력의 일부분은 필터(FIL)의 출력과 동일하다. 이는 가산기(ADD)로부터의 출력이 수신 신호 성분을 전혀 포함하지 않는다는 것을 의미하고, 또한 반향 제거 기능이 향상되었음을 의미한다.

반향 제거기(120)에서는, 필터(FIL)에 대한 계수 k는 미리 설치된 프로그램(도시되지 않음)에 의하여 자동적으로 설정된다. k의 최대값은 필터에 있는 탭(tap)의 숫자, 예를 들어, 256과 동일하다. 계수 k는 압전 트랜스듀서(L)가 외이도와 같은 물체에 부착된 후에 바로 설정된다. 이와는 달리, 매개변수 k는 트랜스듀서(L)가 외이도에 부착되면 주기적으로 설정될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 매개변수 k는 수신 신호 및/또는 전송 신호가 생성될 때마다 설정될 수도 있다.

쌍방향 통신 장치 쪽에서 보면, 트랜스듀서(L)의 전기적 특성은 특정 외이도의 구조와 환경에 따라서 약간 다르고 변화한다. 즉, 전기적 특성은 대화 도중의 외이도 내의 온도와 습도에 따라서 변할 수 있다.

반향 제거기(120)의 측정(테스트) 동작 중에, 필터(FIL)의 매개변수 k가 설정되면, 스위치들(SW1, SW2)은 "m" 쪽으로 연결되고 테스트 신호 생성기는 테스트 신호를 생성한다. 테스트 신호는 매 임펄스 마다 대화 중에 발생된 실제 음성, 자연적 음성, 수신음, 음악, 확산 코드 신호나 톤 제거 신호로 이루어지는 음성 신호들 중의 어느 하나를 나타내는 디지털 신호이다.

따라서 VOX(125)로부터의 수신 신호 대신에, 테스트 신호 생성기에서 생성된 테스트 신호가 제1 버퍼(BUF1)를 경유하여 D/A1에 전송된다. A/D2의 출력과 테스트 신호는 모두 각각 버퍼들(BUF1, BUf2)을 경유하여 k-연산기에 제공된다. 그러면 k-연산기는 미리 설정된 계산 방법에 따라서 필터(FIL)에서 사용되는 매개변수 k를 생성한다.

스위치(SW2)의 "m" 쪽은 접지되어 있고, VOX(125)에 대한 전송 신호 입력도 또한 접지되어 있다. 그러므로 매개 변수 k에 대한 계산 동안에 가산기(ADD)의 어떤 출력도 전송 신호(Tx)에 대한 소음으로서 누설되지 않는다.

테스트 신호 생성기로부터의 선택된 테스트 신호 출력이 임펄스라면, 미리 설정된 연산 과정은 전 주파수 영역을 동등하게 처리하고, 연산은 비교적 간단하다. 하지만, 약간의 특정한 주파수 특성이 필요하면, 실제 음성 신호와 같은 다른 테스트 신호와 이에 해당하는 계수 k의 연산 과정을 행하여 좀더 바람직한 반향 제거를 달성할 수 있다.

이러한 연산에서, 음성의 최대 주파수보다 더 짧은 시간에 이산 고속 푸리에 변환 같은 복잡한 연산을 수행하여야 한다. 본 발명은 전술한 연산을 수행할 수 있는 가장 최근의 MPU와 갈은 기술을 전적으로 이용한다. 이러한 MPU의 파워 소모는 낮아서 본 발명의 모든 실시예들을 귀마개 틀에 수용할 수 있다.

VOX(125)는 A/D1로부터 출력되는 수신 신호를 제1 루우 패스 필터(LPF1)에서 수신하고, 반향 제거기(120)로부터 출력되는 전송 신호를 제2 로우 패스 필터(LPF2)에서 수신한다. VOX(125)는 각각 제1 및 제2 감쇄기(ATT1, ATT2)를 통하여 수신 신호(Rx)를 반향 제거기(120)에 전송하고 전송 시호(Tx)를 D/A2에 전송한다. VOX(125)는 파워 컨트롤러를 사용하여 수신 신호(Rx)와 전송 신호(Tx)의 파워를 측정한다. 파워 컨트롤러는 감쇄기들(ATT1, ATT2)의 파워 출력이 미리 설정된 파워 값에 정합되도록 감쇄기들(ATT1, ATT2)의 이득을 조절한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 후술하는 바에 있어서, 도 2에서 도 1과 다른 부분은 강조될 것이고, 도 1과 같은 부분은 도 1에서 설명된 방식과 유사하게 동작하기 때문에 간략히 설명될 것이다. 즉, 도 2에 도시된 ASP(205)와 반향 제거기(220)는 도 1에 도시된 ASP(105)와 반향 제거기(120)와 다르기 때문에 상세히 설명될 것이다.

ASP(205)에서는, 컨버터(D/A1)의 출력이 증폭기(AMP1)를 경유하여 수신신호 입력으로서 저항(R1)의 일 종단에 제공된다. 압전 트랜스듀서(L)의 일 종단은 저항(R1)의 다른 종단에 연결되고, 압전 트랜스듀서(L)의 다른 종단은 접지된다.

압전 트랜스듀서(L)와 저항(R1)의 연결노드는 제2 앰프(AMP2)의 양(+)의 차동 입력단에 연결되고, 제3 컨버터(D/A3)의 출력은 제2 증폭기(AMP3)와 로드 회로를 경유하여 제2 증폭기(AMP2)의 음(-)의 입력단에 연결된다. 제2 증폭기(AMP2)의 출력은 ASP(205)의 전송 신호 출력으로서 제2 컨버터(D/A2)에 전송된다.

ASP(205)의 로드 회로는 저항들(R2, R3)의 직렬회로를 포함한다. 저항 (R2) 의 일 종단은 제3 증폭기(AMP3)의 출력에 연결되고, 저항(R3)의 일 종단은 접지되고, 저항들(R2, R3)의 연결노드는 제2 증폭기(AMP2)의 음의 입력단에 연결된다. 바람직하게는, 저항들(R1, R2, R3)의 저항값은 저항(R2)이 저항(R1)이 동일하고 저항(R3)이 압전 트랜스듀서(L)의 임피던스 값과 동일하도록 설정된다. 예를 들어, R3 = 2π*f0*L이다. 여기서, f0는 600Hz이고 L은 헨리 단위의 인덕턴스이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 반향 제거기(220)는 제1에서 제5 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)를 포함하는데, 반향 제거기(220)의 정상 동작에서 모든 스위치들은 "r" 쪽에 연결되어 있다. 예를 들어, 회로가 음향 신호를 수신하고 사용되면, 반향 제거기(220)는 제1 및 제2 필터(FIL1, FIL2)를 더 포함한다.

반향 제거기(220)는 VOX(225) 내의 감쇄기(ATT1)로부터 출력되는 수신 신호를 수신한다. 수신 신호는 그 뒤에 버퍼(BUF1)에 의해 버퍼링 되고 컨버터(D/A1)에 전송된다. 반향 제거기(220)는 또한 제2 필터(FIL2)를 통하여 버퍼링 된 수신 신호를 컨버터(D/A3)에 전송하고 제1 필터(FIL1)를 통하여 가산기(ADD)에 전송한다.

제2 버퍼(BUF2)에서, 반향 제거기(220)는 컨버터(A/D2)에서 출력된 전송신호를 수신한다. 제1 필터(FIL1)의 출력은 가산기(ADD)에서 버퍼링된 전송 신호로부터 감산되고, 그 차이가 반향 제거기(220)로부터의 전송 신호 출력으로서 VOX(225)로 출력된다.

제2 필터(FIL2)는 제1 버퍼(BUF1)의 출력 노드에서부터 제1 필터(FIL1), 컨버터(D/A3), 증폭기(AMP3), 로드 회로(R2, R3)와 증폭기(AMP2, 음의 입력 단 경유) 및 컨버터(A/D2)를 통하고 제2 버퍼(BUF2)의 출력 노드에 이르기까지의 전송 특성 을 시뮬레이션 하도록 설정된다.

제1 필터(FIL1)는 제1 버퍼(BUF1)의 출력 노드에서부터 두 가지 경로( 한 경로른 컨버터(D/A1)에서 시작하고 다른 한 경로는 제2 필터(FIL2)와 컨버터(D/A3)에서 시작한다)를 통과하는 ASP(205)와 두 경로가 만나는 차동 증폭기(AMP2) 및 컨버터(D/A3)를 경유하여 제2 버퍼(BUF2)의 출력 노드에 이르기까지의 전송 특성을 시뮬레이션하도록 설정된다.

반향 제거기(220)의 측정(테스트) 동작의 경우에는, 제1 및 제2 필터의 계수가 결정되면, 측정 동작은 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)에 의하여 각각 나타나는 m1, m2 및 m3 단계의 3 가지 순차적 과정에 의하여 행하여진다. 측정 동작 중에는 스위치들은 먼저 m1 단자에 연결되고, 그 다음에 m2 단자에 연결되고, 마지막으로 m3 단자에 연결된다.

예를 들어, 스위치(SW1)는 제1, 제2, 제3 단계 동안에 같은 단자에 연결되어 있다고 하자. 다른 한편으로는, 스위치(SW4)는 제 1 단계에서는 m1 단자에서 시작하고, 제2 단계에서는 m2 단자로 스위칭하고, 제3 단계에서는 m3 단자로 스위칭한다. 어떤 경우에서도, 반향 제거기(220)의 측정 동작 중에는, VOX(125)로부터의 수신 신호 대신에 테스트 신호 생성기에서 생성된 테스트 신호가 버퍼(BUF1)에 제공된다. 이러한 단계들은 아래에서 좀 더 상세히 기술될 것이다.

제1 단계에서, 테스트 신호 생성기로부터의 테스트 신호는 버퍼(BUF1)와 컨버터(D/A1)를 통하여 ASP(205)에 전송되고, 컨버터(D/A3)의 입력은 스위치(SW4)를 통하여 접지되어 있고, 버퍼(BUF2)의 결과적인 출력은 Signal 1로서 저장된다.

제2 단계에서, 동일한 테스트 신호가 버퍼(BUF1)와 컨버터(D/A3)를 경유하는 신호 경로를 통하여 ASP(205)에 전송되고, 컨버터(D/A1)의 입력은 스위치(SW3)를 통하여 접지되어 있고, 버퍼(BUF2)의 결과적인 출력은 Signal 2로서 저장된다.

상기 Signal 1, Signal 2 및 테스트 신호는 그 후에 k2-연산기에 의하여 미리 정해진 연산 과정에 의하여 처리된다. 이러한 동작으로 제2 필터(FIL2)의 K2 매개 변수가 설정된다.

제3 단계에서, 테스트 신호는 버퍼(BUF1)와 컨버터(D/A1)를 경유하는 신호 경로를 통하여 ASP(205)에 전송된다. 테스트 신호는 또한 버퍼(BUF1)와 필터(FIL2)와 컨버터(D/A3)를 경유하는 신호 결오를 통하여 ASP(205)에 전송된다. 그 다음에 버퍼(BUF2)의 결과적인 출력과 테스트 신호는 k1-연산기에 의하여 미리 정하여진 연산 과정에 의하여 처리된다. 이와 같은 동작에 의하여 제1 필터(FIL1)의 k1 매개 변수가 결정된다.

제1 및 제2 단계에서 설정되는 제2 필터(FIL2)는 증폭기(AMP2)의 입력 전압의 진폭이 큰 경우를 시뮬레이션 하고, 제3 단계에서 설정되는 제1 필터(FIL1)는 증폭기(AMP2)의 입력 전압의 진폭이 작은 경우를 시뮬레이션 한다.

본 실시예에서는, 반향 제거기(220)가 미리 설치된 프로그램을 사용하여 반향 제거에 필요한 모든 조정 작용을 하기 때문에, ASP(205)가 브리지 회로를 포함할 필요가 없고, 이에 따라 하드웨어가 간단히 디자인되고 조정없이 제조될 수 있다. 또한, 하드웨어의 크기도 쉽게 소형화 될 수 있어서 여러 가지 이점이 있다.

상기한 과정을 이용하면, 압전 트랜스듀서가 사용자의 외이도에 삽입된 바로 후에 반향 제거기(220)가 필터들(FIL1, FIL2)을 자동으로 설정할 수 있다. 반향 제거기(220)는 트랜스듀서가 외이도에 삽입되어 있는 동안에 필터들(FIL1, FIL2)을 설정할 수도 있다. 또는, 수신 신호 및/또는 전송 신호가 발생될 때마다 필터들(FIL1, FIL2)은 설정될 수도 있다. 이와 같이, 다른 사용자들의 외이도사이의 구조적 차이점에 의한 특성을 포함하는 음향 특성의 진동이 필터들(FIL1, FIL2)을 설정하는데 반영된다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. DSP(310)는 도 1의 DSP(110)와는 다른 구조를 가진다. MPU만이 반이중 통신에서 사용되는 VOX(325)를 구비한다. 여기에는 반향 소거 기능이 없다. 하지만, ASP(305)는 도 1에 도시된 ASP(305)와 동일하다.

본 실시예에 있어서, ASP(305)가 반향 제거 기능을 수행하고, VOX(325)는 전송 모드와 수신 모드에서 스위칭한다. 본 실시예에 있어서, 도 1의 반향 제거기(120)와 도 2의 반향 제거기(220)가 수행하는 것과 같은 양질의 반향 제거 기능을 달성하기는 일반적으로 불가능하다. 하지만, 본 실시예에 있어서, VOX(325)는 송신 시와 수신 시에 각각 감쇄기(ATT2, ATT1)의 이득을 감소시킨다. 따라서 실제 사용에 있어서는, 반향이 전적으로 억제될 수도 있다.

상기 MPU의 감소된 동작은 덜 복잡하고 덜 비싼 처리 유닛을 이용하여 좀더 경제적으로 제조할 수 있다는 것을 의미한다. 이와는 다르게, 동일한 MPU를 사용하면, 잉여의 처리 능력을 VOX(325)의 성능 향상에 사용할 수 있다.

VOX(325)는 컨버터(A/D1)를 경유하여 수신 단자(Rx)로부터 수신 신호를 수시 하여 모니터링하고, 컨버터(A/D2)를 경유하여 전송 신호를 수신하여 모니터링한다. VOX(325)는 수신 신호 및/또는 전송 신호의 유무를 결정하고 동작 모드를 수신 모드(수화기 모드) 또는 전송 모드(송화기 모드)로 스위칭할 것인지를 결정한다. 그리고 나서, 미리 결정된 절차를 이용하여, VOX(325)는 수신 신호를 처리하여 컨버터(D/A1)에 전송하고(다음 단계), 그 동안에 전송 신호를 처리하여 컨버터(D/A2)를 경유하여 전송 단자(Tx)에 보낸다.

VOX(325)가 어떻게 수화기 모드와 송화기 모드 사이에서 스위칭 타이밍을 결정하는 지에 대한 몇 가지 예들이 아래에 기술된다. 각각의 예들은 디지털 신호 처리기(310)내에 설치된 프로그램에 의하여 구현될 수 있다.

제1 예로서, 수신 신호만이 모니터링 된다. 수신 신호가 있으면, 동작 모드는 수신 모드로 스위칭 되고, 감지된 수신 신호가 없으면, 동작 모드는 전송 모드로 스위칭된다.

제2 예로서, 전송 신호만이 모니터링 된다. 전송 신호가 있으면, 동작 모드는 전송 모드로 스위칭 되고, 감지된 전송 신호가 없으면, 수신 모드로 스위칭 된다.

다른 예로서, 수신 신호와 전송 신호가 모두 모니터링 된다. 수신 신호만이 있을 때, 수신 모드로 스위칭 되고, 전송 신호만이 있을 때, 전송 모드로 스위칭 된다.

또 다른 예로서, 수신 신호와 전송 신호가 모두 존재할 때나 양 신호가 모두 없을 때에는 동작 모드는 상기한 동작 모드의 통계적 특성에 기초하여 수신 모드 도는 전송 모드로 설정된다.

보다 상세하게는, VOX(325)는 제1 및 제2 로우 패스 필터(LPF1, LPF2), 제1 및 제2 감쇄기(ATT1, ATT2) 및 파워 컨트롤러를 포함한다. 수신 신호와 전송 신호가 로우 패스 필터들(lPF1, LPF2)에서 처리된 후에, 양 신호 중 한 신호 또는 양 신호 모두 파워 컨트롤러에 제공된다. 로우 패스 필터들(LPF1, LPF2)로부터의 신호들은 각각 감쇄기들(ATT1, ATT2)에 제공되고, 또한 각각 컨버터들(D/A1, D/A2)에 전송된다.

수신 신호와 전송 신호 중 어느 한 신호나 두 신호의 진폭 값(들)은 파워 컨트롤러에 의하여 미리 정해진 시간 구간(T1)동안에 평균(예를 들어, 제곱 평균 또는 절대값 평균)되어 진다. 이러한 평균값은 각 신호의 파워를 결정하는데 사용된다. 상기 평균값들은 미리 설정된 파워 기준 값과 비교된다. 이와 같은 비교에 기초하여 수신 신호 및/또는 전송 신호의 존재 여부가 결정되고, 이에 따라서 다음의 동작 모드가 선택된다.

수신 모드가 선택되면, 감쇄기(ATT1)의 이득은 수신 신호의 이득을 1 쪽으로 움직이고 감쇄기(ATT2)의 이득은 전송 신호의 이득을 0 쪽으로 움직인다. 전송 모드가 선택되면, 감쇄기(ATT1)의 이득은 수신 신호의 이득을 0 쪽으로 움직이고 감쇄기(ATT2)의 이득은 전송 신호의 이득을 1 쪽으로 움직인다.

시간 구간(T1) 동안 내려 진 복수의 결정의 누적적인 효과가 결정될 수 있다. 즉, 수신 모드가 계속 되면, 수신 신호의 이득은 미리 설정된 이득 천이 곡선에 따라서 계속 증가한다. 전송 모드로 스위칭하라는 결정이 내려지면, 미리 설정 된 이득 천이 곡선의 반대 방향으로, 수신 신호의 이득은 점점 감소한다.

다음 동작 모드가 수신 신호와 전송 신호 중 어느 한 신호의 존재 여부에 기초하여서만 결정되고, 미리 설정된 시간 구간(T1)이 짧으면, 대화 도중에 자연스럽게 대화가 끊길 때마다 빈번하게 모드 스위칭이 빈번하게 발생할 것이다. 반대로, 시간 구간(T1)이 너무 길면, 모드는 수신 모드와 전송 모드 사이에서 성공적으로 스위칭하지 못한다. 그러므로 미리 설정된 파워 기준 값이 아무리 정확하게 조정되더라도 시간 구간(T1)에 대한 적당한 범위의 값(solution window)을 찾지 못할 수도 있다.

하지만, 본 실시예에 따르면, 감쇄기들(ATT1, ATT2)의 이득은 대화 중의 자연적인 단절이 있을 때마다 매우 조금씩 변화한다. 따라서 같은 결정이 여러 번 반복되는 후에만, 스위칭이 실제적으로 효과를 나타나게 되어 그 결과 자연스럽고 정상적인 스위칭이 된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 미리 설정된 이득 천이 곡선은 에스(S)자 모양의 계단 형태의 이산 천이 곡선이다. 즉, 단위 결정에 대한 이득 변화는 최종 값인 0 과 1 부근에서는 작고, 중간 영역에서는 이득 변화가 커서, 계단이 에스(S)자 모양으로 되는 것이다. 이러한 에스(S)자 형태의 이득 천이 곡선은 도 9a에 도시된 S1과 S2에서 볼 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 어떤 자연스러운 대화의 전송 및 수신 신호의 스위칭에 여러 가지 종류의 이득 천이 곡선이 적용되었을 때, 주고받은 음성의 질을 테스트한 결과를 나타낸다. 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치의 VOX 안에 있는 감쇄기에 대한 여러 가지 이득 천이 곡선의 그래프이다. 도 9b는 도 9a의 이득 천이 곡선을 사용하여 주고받은 음성에 대한 민감도를 평가한 결과를 나타내는 표이다. 여기에서"A"는 훌륭한 것을"B"는 나쁘지 않은 것을"C"는 나쁜 것을 나타낸다.

자연적인 대화에서의 음성 신호의 파워(여기서는 진폭의 제곱 평균으로 정의된다)는 평가에서의 다른 변수로서 변화된다. 또한, 본 테스트에서는, 진폭의 제곱 평균을 얻기 위한 미리 설정된 시간 구간(T1)이 약 10밀리 초로 설정되고, 미리 설정된 파워 기준 값은 약 15㏈mO으로 설정된다. 여기서, ㏈m0는 제로 전송 레벨 지점에서 측정된 파워(단위는 ㏈)를 나타내고, ㏈는 1 밀리와트(mili watt)를 나타낸다. 평가에 따르면, 선형 계단 형태의 곡선들(L1, L2, L3, L4)을 사용하면, 주고받은 음성의 질은 계단 간격의 크기(40㏈ 내지 4㏈)에 상관없이 나쁘다. 에스(S)자 모양의 계단 타입의 곡선들(S1, S2)을 사용하였을 때만, 보통의 목소리의 파워 레벨(15㏈m0)부근에서 음성의 질이 좋거나 나쁘지 않다. 하지만, 이득이 0으로부터 1 로 천이할 때 약 300m/sec를 초과하는 에스(S)자 모양의 계단 타입의 곡선(S2)을 사용하면, 약간의 반향이 남을 수도 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서는, 반향 제거기(420)는 도 1의 반향 제거기(120)와 동일하다. DSP(410)는 도 3에 도시된 VOX(325)와 동일한 VOX(425)를 포함한다. 따라서 반이중 쌍방향 통신 장치(40)는 도 3의 장치(30)보다 반향 제거 효과가 더 뛰어나다.

또 다른 가능한 실시예들로서, 도 1, 도 3 및 도 4의 ASP들(105, 305, 405)의 증폭기(AMP2)는 각각 이득이 1인 차동 증폭기와 이득이 600인 증폭기와 저역 이득이 1인 로우 패스 필터를 직렬로 연결하여 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 있어서, ASP(505)와 DSP(510)은 도 2에 도시된 전이중 쌍방향 통신 장치(20)의 ASP(205)와 DSP(210)와 동일하다. 따라서 본 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치(40)는 도 4의 장치(40)보다 반향 제거 기능이 뛰어나다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 ASP(305)와 비교하였을 때 간단한 ASP(605)를 제공한다.

본 실시예에서, ASP(605)는 중간 탭(t)을 구비한 가변 저항(R)을 포함한다. 상기 중간 탭(t)의 위치는 디지털 신호에 의하여 조절된다. 압전 트랜스듀서(L)의 일 종단이 접지되어 있고, 다른 종단은 중간 탭(t)에 연결되어 있다.

가변 저항(R)의 일 종단은 수신 신호, 즉, 제1 앰프(AMP1)를 경유하여 DSP(610)의 컨버터(D/A1)의 출력을 수신한다. 가변 저항(R)의 다른 종단은 DSP(610)의 컨버터(A/D2)에 연결되어 있고, 제2 증폭기(AMP2)를 경유하여 ASP(605)로부터의 전송 신호를 출력한다.

DSP(610)은 VOX(625)와 컨버터(A/D1)와 컨버터(D/A2)를 더 포함한다. 컨버터들(A/D1, D/A2)들은 도 3의 컨버터들과 동일하지만, VOX(625)의 파워 컨트롤러는 가변 저항(R)의 중간 탭(t)의 위치를 조절하는 제3 출력을 더 구비한다.

DSP(625)는 도 3에 도시한 VOX(325)와 유사한 VOX(625)를 제공한다. 파워 컨트롤러의 제3 출력을 이용하여 중간 탭(t)의 위치를 변화시켜서 반향 제거 기능을 제공한다. 중간 탭(t)의 위치는 수신 모드에서는 제1 증폭기(AMP1)의 출력 노드 쪽으로 움직이고, 전송모드에서는 제2 증폭기(AMP2)의 입력 노드 쪽으로 움직인다. 중간 탭(t)의 위치는 미리 설정된 탭-위치 천이 곡선을 따라서 한쪽 노드에서 다른 쪽 노드로 움직인다.

중간 탭(t)의 위치가 어떤 위치에서 원하는 최종 위치(가변 저항(R)의 양 종단 중 어느 한 종단)로 움직이면, 도 3을 참조하여 위에서 기술된 바와 같이 감쇄기들(ATT1, ATT2)의 이득의 경우와 유사하게 시간 구간(T1)동안 내려진 여러 번의 선택에 축적된 효과가 나타난다.

즉, 수신(또는 전송)모드로 스위칭 한다는 결정이 계속되면, 중간 탭(t)의 위치는 미리 설정된 탭-위치 천이 곡선을 따라서 한 쪽 끝(또는 다른 쪽 끝)으로 계속 움직인다. 전송(또는 수신)모드로 스위칭 한다는 결정이 내려지면, 중간 탭(t)의 위치는 미리 설정된 탭-위치 천이 곡선을 따라서 반대 쪽 끝으로 움직이게 된다.

도 9a에 도시된 이득 천이 곡선들(S1, S2)과 유사하게, 미리 설정된 탭-위치 천이 곡선도 에스(S)자 형태의 계단 모습일 수 있다. 즉, 단위 결정 마다 탭 위치의 변화는 최종 값인 0 과 1 부근에서는 작고, 중간 영역에서는 크다. 또는, 미리 설정된 탭-위치 천이 곡선은 도 9a에 나타낸 곡선들(L1. L2, L3, L4)과 같은 선형 계단 형태의 고선들을 포함할 수도 있다.

도 6의 탭(t)의 위치에 대하여 도 9a의 이득 천이 곡선들을 해석할 때는, 수직 축의 감쇄기 이득은 알맞은 범위의 탭-위치 축으로 해석해야 한다. 예를 들어, 가변 저항(R)의 일 종단, 가운데, 다른 끝단 등으로 해석해야 한다.

선택 시점에, 대화가 자연스럽게 교환되도록 수신/전송 모드 사이에서 스위칭하기 위해서, 탭 위치와 감쇄기(ATT1)이득 및/또는 감쇄기(ATT2)에 대하여 곡선들 중에서 가장 알맞은 조합을 채택해야 한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 ASP(305)와 DSP(310)을 대체하는 더 단순화된 구조를 제공한다. 본 실시예에 있어서, ASP(705)는 중간 탭(t)이 있는 가변 저항(R)을 포함한다. 압전 트랜스듀서(L)의 일 종단은 접지되어 있고, 다른 종단은 중간 탭(t)에 연결되어 있다. 가변 저항(R)의 일 종단은 제1 앰프(AMP1)와 제1 아날로그 감쇄기(ATT3)를 경유하여 수신 단자(Rx)에 직접 연결된다. 가변 저항(R)의 다른 종단은 제2 앰프(AMP2)와 제2 아날로그 감쇄기(ATT4)를 경유하여 전송 단자(Tx)에 직접 연결된다. 중간 탭(t)의 위치와 아날로그 감쇄기들(ATT3, ATT4)의 이득은 디지털 신호에 의하여 조절될 수 있다.

DSP(710)은 컨버터(A/D1)와 MPU를 포함한다. 상기 MPU는 로우 패스 필터(LPF1)와 파워 컨트롤러를 구비하는 VOX(725)를 포함한다. VOX(725)는 컨버터(A/D1)와 로우 패스 필터(LPF1)를 경유하여 수신 단자(Rx)로부터 수신 신호를 수신 하고 모니터링 한다. VOX(725)는 수신 신호의 유무를 결정하고, 수신 모드(수화 기 모드)또는 전송 모드(송화기 모드)로 스위칭할지를 결정한다. 그리고 나서, VOX(725)는 중간 탭(t)의 위치와 아날로그 감쇄기들(ATT3, ATT$)의 이들을 조절한다.

파워컨트롤러는 미리 정해진 시간 구간(T1)도안 수신 신호의 진폭을 평균(제곱 평균 또는 절대값 평균)하여 신호의 파워를 결정한다. 그 후에 파워값은 미리 정해진 기준 값과 비교되어 수신 신호의 유무를 결정한다. 이러한 비교에 기초하여 VOX(725)는 다음 단계의 동작을 선택한다.

수신 모드가 선택되면, 감쇄기(ATT3)와 감쇄기(ATT4)의 이득은 각각 1과 0쪽으로 움직이고, 중간 탭(t)의 위치는 가변 저항(R)의 한 쪽 끝으로 움직인다. 전송 모드가 선택되면, 이득과 중간 탭의 위치는 반대 방향으로 움직인다.

도 6에 도시된 장치(60)와 유사하게, 아날로그 감쇄기들(ATT3, ATT4)과 중간 탭(t)의 위치의 천이 곡선들은 자연스러운 방법으로 음성을 주고받고 스위칭할 수 있도록 선택되고 결정된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반이중 쌍방향 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 따르면 도 7에 도시된 ASP(705)를 대체하는 더 간단한 ASP(805)가 제공된다.

본 실시예에서, 중간 탭(t)이 있는 가변 저항(R)이 스위치(SW)로 대체된다. 아래에 기술되는 동작에 의해서 전송모드에서 수신모드로 스위칭할 때, 음성의 중첩현상이나 스위칭 노이즈를 방지할 수 있다. 제2 아날로그 감쇄기(ATT4)의 이득은 밀 설정된 천이 곡선을 따라서 먼저 1에서 0으로 변한다. 그러면 스위치(SW)는 전 송모드에서 수신모드로 스위칭한다. 최종적으로 제1 아날로그 감쇄기(ATT3)의 이득이 미리 설정된 천이 곡선을 따라서 0에서 1로 변한다.

수신 모드에서 전송 모드로 스위칭하면, 위에서 기술한 것과 반대로 동작이 일어난다. 스위치(SW)의 위치는 디지털 신호 처리기(810)의 음성기반 작동 변환기내에 있는 파워 컨트롤러로부터의 디지털 신호에 의하여 조절된다.

상술한 본 발명의 실시예들은 아래에 기술되는 문제점들을 언급한다. 일반적으로, 고막에서 선택되는 음성, 즉, 말하는 사람의 음성은 공기 전파를 통하여 말하는 사람의 고막의 진동에 의하여 감지되고, 말하는 사람의 입에서 감지되는 음성보다 높은 주파수에서 더 많은 감쇄가 발생한다. 예를 들어, 감쇄 현상은 약 2,000Hz에서는 10㏈나 되는데, 낮은 주파수(약 1,000Hz 까지)에서는 실제적으로 감쇄가 없다. 그러므로 고막에서 감지되는 음성은 매우 나쁜 음질일 수 있으므로, 그 결과 듣기에는 매우 어려울 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예들은 DSP에 조정 필터를 두어 이런 문제점을 해결한다. 즉, 도 1에서 도 6의 VOX들(125에서 625)의 전송 신호에 대한 처리 경로에서 제2 로우 패스 필터(LPF2)의 출력은 상기한 보정 필터를 경유하여 감쇄기(ATT2)와 파워 컨트롤러에 전송된다. 그리고 나서 상기 차이점을 조정하기 위하여 보정 필터의 주파수 특성이 설정된다.

본 발명의 다른 실시예들은 도 7 및 도 8에 도시된 장치를 약간 변경한 반이중 쌍방향 통신 장치를 제공하여 이러한 감쇄 문제를 해결한다. 이러한 본 발명의 다른 실시예들도 추가적인 아날로그 디지털 컨버터와 디지털 아날로그 컨버터와 함 께 보정 필터를 DSP들(710, 810)에 추가한다. 즉, 도 7 및 8의 아날로그 감쇄기(ATT4)의 출력은 직접이 아니고 컨버터(A/D2)(도시되지 않음)와 보정필터(도시되지 않음)와 컨버터(D/A1)를 경유하여 전송 터미널(Tx)에 전송된다.

도 10a 내지 도 10c는 전술한 쌍방향 통신 장치의 어떤 실시예도 적용되기 위하여 디자인된 이어피스(earpiece)의 모습이다. 이어피스(900)는 사용자의 귀(905)를 통과하여 외이도(908) 내에 밀착되는 꼭지(906)부분을 포함한다. 꼭지 부분(906)은 외이도(908)의 모양에 맞는 부드럽고 유연성이 있는 우산 모양의 덮개(910)를 구비한다. 덮개(910)의 끝 부분은 틀(902)안에 있는 아날로그 신호 처리기(914)내의 트랜스듀서에 공기가 통하도록 하는 개구(opening)를 포함한다.

도 10c는 도 10a 및 도 10b에 도시된 이어피스의 횡단면도이다. 꼭지 부분(906)은 트랜스듀서와 다른 아날로그 신호 처리 회로(914)를 담고 있는 틀(902)의 연장 부분(904)위를 감싸고 있다. 디지털 신호 처리기(916)도 틀(902)안에 있다. 디지털 신호 처리기(916)는 아날로그 신호 처리기(914)와 연결되어 있고, 또한 수신 신호와 전송 신호를 전파하는 와이어(918)에도 연결된다.

도 10a에서 도 10c의 이어피스는 상기한 회로들이 포함될 수 있는 많은 가능한 형태 중의 일 실시예를 나타내는 것이란 점이 중요하다. 사용자의 머리의 외이도에 삽입되는 하나의 이어피스를 포함하는 형태도 있고, 사용자의 머리에 밴드로 고정되는 한 쌍의 이어피스를 포함하는 헤드셋에 있는 쌍방향 통신 장치를 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 쌍방향 통신 장치는 크기가 작고 경제적이고 여러 가지 많은 이점이 있다. 음성 신호는 매우 시끄럽거나 강한 바람이나 비가 오는 그러한 악 조건에서도 명확하게 전송 및 수신 될 수 있다. 본 발명에 따른 통신 장치는 사용자의 한 쪽 귀만을 사용하기에 사용자는 자신의 손이나 입 그리고 다른 쪽 귀를 자유롭게 사용할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 통신 장치를 사용하고 있을 때에도, 사용자는 주위의 사람들과 대화할 수 있고 주위의 소리들을 들을 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 통신 장치는 자동차나 기계에 연관된 복잡하고 위험한 일에 가장 적합하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

수신 신호를 수신하고, 전송 신호를 출력하며 트랜스듀서를 포함하는 아날로그 신호 처리기; 및

상기 아날로그 신호 처리기의 동작 특성을 측정하고 측정된 동작 특성을 이용하여 상기 전송 신호에서 수신 신호의 반향을 여파하는 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 아날로그 신호 처리기의 측정된 동작 특성을 시뮬레이션하는 필터 계수를 생성하는 필터 계수 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 수신 신호에 상기 필터 계수 연산기에 의하여 생성된 상기 필터 계수를 인가하여 출력 신호를 생성하는 필터를 포함하며, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 필터의 출력을 상기 전송 신호에 인가하는 가산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 테스트 신호를 상기 아날로그 신호 처리기에 연결하고 상기 테스트 신호를 이용하여 상기 아날로그 신호 처리기의 동작 특성을 측정하는 스위칭 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 트랜스듀서가 외이도에 위치하는 동안에 상기 트랜스듀서의 동작 특성을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 트랜스듀서가 동작하는 동안에 주기적으로 상기 트랜스듀서의 동작 특성을 측정하고 상기 주기적인 측정결과를 이용하여 상기 전송 신호에서 상기 수신 신호의 반향의 여파에 계속적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 기 설정된 이득 값에 따라 상기 수신 신호와 상기 전송 신호의 감쇄를 조절하는 음성 기반 작동 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 음성 기반 작동 변환기에 의하여 수신된 상기 수신 신호를 변환하는 제1 아날로그 디지털 컨버터;

상기 제1 아날로그 디지털 컨버터에 의해 변환된 수신 신호를 여파하는 제1 로우 패스 필터;

상기 수신 신호를 감쇄시키는 제1 감쇄기; 및

상기 여파된 제1 아날로그 디지털 컨버터에 의해 변환된 수신 신호에 따라 상기 감쇄기에 의하여 상기 수신 신호의 감쇄를 조절하는 파워 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 파워 컨트롤러에 따라서 상기 아날로그 신호 처리기로부터 출력된 상기 전송 신호를 감쇄하는 제2 감쇄기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리기로부터 상기 전송 신호를 수신하여 여파된 전송 신호를 상기 제2 감쇄기에 송신하는 제2 로우 패스 필터를 포함하고, 상기 파워 컨트롤러는 상기 여파된 전송 신호의 파워 레벨 또는 상기 여파된 수신 신호의 파워 레벨에 따라서 상기 여파된 전송 출력 신호의 감쇄를 조절하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 음성 기반 작동 변환기로부터 수신 신호를 수신하고 상기 음성 기반 작동 변환기에 수신 신호의 반향이 제거된 상기 전송 신호를 출력하는 반향 제거기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 11 항에 있어서,

수신 단자와 상기 음성 기반 작동 변환기 사이에서 동작하는 제1 아날로그 디지털 컨버터;

상기 반향 제거기로부터 출력되는 상기 수신 신호와 상기 아날로그 신호 처리기 사이에서 동작하는 제1 디지털 아날로그 컨버터;

상기 아날로그 신호 처리기로부터 출력되는 상기 전송 신호와 상기 반향 제거기 사이에서 동작하는 제2 아날로그 디지털 컨버터; 및

상기 음성 기반 작동 변환기로부터 출력되는 상기 전송 신호와 상기 음성 기반 작동 변환기 사이에서 동작하는 제2 디지털 아날로그 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 12 항에 있어서 상기 반향 제거기는,

출력이 상기 제1 디지털 아날로그 컨버터의 입력과 제 1 보상 필터의 입력에 모두 연결된 제1 버퍼;

입력은 상기 제2 아날로그 디지털 컨버터의 출력에 연결되며, 상기 보상 필터가 전송 특성을 시뮬레이션 하는 신호 경로인 상기 제1 디지털 아날로그 컨버터의 입력에서 시작하여 상기 아날로그 신호처리기와 상기 제2 아날로그 디지털 컨버터를 통과하고 그 출력에서 끝나는 제2 버퍼; 및

상기 제2 버퍼의 출력에서 상기 보상 필터의 출력을 감산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 음성 기반 작동 변환기나 테스트 신호 생성기 중 어느 하나에 상기 제1 버퍼의 입력을 선택적으로 제공하는 제1 스위치;

상기 제1 버퍼 및 상기 제2 버퍼의 출력을 입력 받아 상기 제2 버퍼로부터의 신호와 상기 제1 버퍼로부터의 테스트 신호를 처리하여 상기 보상 필터의 계수를 설정하는 계수 연산기; 및

상기 음성 기반 작동 변환기나 접지 중 어느 하나에 상기 가산기의 출력을 선택적으로 제공하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리기는, 제1 노드는 상기 디지털 신호 처리기부터 출력되는 상기 수신 신호에 연결되어 있고, 제2 노드는 상기 전송 신호를 상기 디지털 신호 처리기에 출력하는 4 변 구조의 브리지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리기는 상기 제1 노드와 상기 반향 제거기로부터의 상기 수신 신호 출력 사이에 연결된 제1 증폭기와 상기 브리지 회로의 상기 제1 노드와 상기 제2 노드에 연결되어 상기 반향 제거기에 상기 전송 신호를 출력하는 제2 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 브리지 회로는,

제1 커패시터와 직렬 연결되어 상기 트랜스듀서에 상기 제1 커패시터와 병렬 연결되는 제1 저항을 구비하는 제1 변;

제2 저항을 구비하는 제2 변;

제2 커패시터에 병렬 연결되는 제3 저항을 구비하는 제3 변; 및

제4 저항을 구비하는 제4 변을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리기는 제1 단자는 상기 디지털 신호 처리기로부터의 상기 수신 신호 출력에 연결되고 제2 단자는 상기 디지털 신호 처리기로의 전송 신호 출력에 연결되는 가변 저항과 상기 음성 기반 작동 변환기에 연결되는 센터 탭을 포함하며, 상기 센터 탭은 선택된 수신 모드 또는 전송 모드에 따라서 상기 음성 기반 작동 변환기에 의하여 상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자 쪽으로 움직이는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
디지털 신호 처리기와 이도에 삽입되도록 디자인된 트랜스듀서를 갖는 아날로그 신호 처리기를 포함하는 쌍방향 통신 장치에 있어서,

상기 아날로그 신호 처리기를 통과하는 신호 경로를 시뮬레이션 하는 상기 디지털 신호 처리기 내의 필터를 배열하는 단계; 및

상기 아날로그 신호 처리기의 출력에서 상기 필터의 출력을 감산하여 상기 아날로그 신호 처리기의 출력에 존재하는 반향 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리기를 통과하는 신호 경로를 시뮬레이션 하는 상기 디지털 신호 처리기 내의 필터를 배열하는 단계는,

테스트 신호를 생성하는 단계;

상기 트랜스듀서가 외이도에 위치하는 동안에 상기 신호 경로를 통하여 상기 테스트 신호를 전파하는 단계; 및

상기 전파된 테스트 신호의 특성에 기초하여 상기 필터의 계수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 테스트 신호를 생성하는 단계는,

임펄스, 대화 중의 실제 음성, 자연적 음성, 수신음, 또는 음악 소리 중 어느 하나에 해당하는 디지털 신호와 확산 코드 신호 및 톤 제거 신호로 이루어지는 그룹에서 선택된 테스트 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서 상기 이도의 청각 상태의 변화에 대하여 보상하기 위한 기 설정된 시간이 지난 후에 상기 필터를 재배열 하는 단계를 포함하는 것을 특징 으로 하는 방법.
디지털 신호 처리기와 이도에 삽입되도록 디자인된 트랜스듀서를 구비한 아날로그 신호 처리기를 포함하는 쌍방향 통신 장치에 있어서,

상기 디지털 신호 처리기에 위치하는 제1 필터를 사용하는 상기 아날로그 신호 처리기를 통과하는 결합된 제1 및 제2 신호 경로를 시뮬레이션하는 단계;

상기 디지털 신호 처리기에 위치하는 제2 필터를 사용하는 상기 아날로그 신호 처리기를 통과하는 상기 제1 신호 경로를 시뮬레이션 하는 단계; 및

상기 아날로그 신호 처리기의 출력에서 상기 제1 필터의 출력을 감산하여 상기 아날로그 신호 처리기의 출력에서 반향 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 23 항에 있어서,

외이도에 상기 단일 트랜스듀서를 위치시키는 단계;

테스트 신호를 생성하는 단계;

상기 제1 신호 경로 및 상기 제2 신호 경로를 통하여 상기 테스트 신호를 전파시키는 단계; 및

상기 전파된 테스트 신호의 특성에 기초하여 상기 제1 필터의 계수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 제2 신호 경로에 대한 입력이 접지인 동안에 상기 제1 신호 경로를 통하여 상기 테스트 신호를 전파시키는 단계;

상기 제1 신호 경로에 대한 입력이 접지인 동안에 상기 제2 신호 경로를 통하여 상기 테스트 신호를 전파시키는 단계; 및

상기 전파된 테스트 신호의 특성에 기초하여 상기 제2 필터의 계수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서 임펄스, 대화 중의 실제 음성, 자연적 음성, 수신음, 또는 음악 소리 중 어느 하나에 해당하는 디지털 신호와 확산 코드 신호 및 톤 제거 신호로 이루어지는 그룹에서 선택된 테스트 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 23 항에 있어서 상기 이도의 청각 상태의 변화에 대하여 보상하기 위한 기 설정된 시간이 지난 후에 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 재배열 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
음성 기반 작동 변환기를 구비한 디지털 신호 처리기와 이도에 삽입되도록 디자인된 트랜스듀서를 구비한 아날로그 신호 처리기를 포함하는 쌍 방향 통신 장치에 있어서,

대화량의 다소에 응답하여 수신 모드와 전송 모드사이에서 선택적으로 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 사이에서 선택적으로 스위칭하는 단계는,

상기 쌍 방향 통신 장치의 입력으로부터의 수신 신호를 모니터링하는 단계;

상기 수신 신호가 존재한다고 결정되면 상기 수신 모드에서 동작하는 단계; 및

상기 수신 신호가 존재하지 않는다고 결정되면 상기 전송 모드에서 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 사이에서 선택적으로 스위칭하는 단계는,

상기 트랜스듀서의 출력으로부터 전송 신호를 모니터링하는 단계;

상기 전송 신호가 존재한다고 결정되면 상기 전송 모드에서 동작하는 단계; 및

상기 전송 신호가 존재하지 않는다고 결정되면 상기 수신 모드에서 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 사이에서 선택적으로 스위칭하는 단계는,

상기 쌍 방향 통신 장치의 입력으로부터 수신 신호를 모니터링하는 단계;

상기 트랜스듀서의 출력으로부터 전송 신호를 모니터링하는 단계;

상기 수신 신호가 존재한다고 결정될 때만 상기 수신 모드에서 동작하는 단계;

상기 전송 신호가 존재한다고 결정될 때만 상기 전송 모드에서 동작하는 단계; 및

상기 수신 신호와 상기 전송 신호가 모두 존재한다고 결정될 때나 상기 수신 신호와 상기 전송 신호가 모두 존재하지 않는다고 결정될 때는 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 중에서 어느 하나를 통계적으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 사이에서 선택적으로 스위칭하는 단계는,

기 설정된 시간 동안에 상기 쌍 방향 통신 장치의 입력으로부터의 수신 신호와 상기 트랜스듀서의 출력으로부터의 전송 신호로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 신호의 평균 진폭을 계산하는 단계;

기 설정된 한계치와 상기 평균 진폭으로부터 계산된 파워 레벨을 비교하여 상기 적어도 하나의 신호의 존재 여부를 결정하는 단계;

상기 수신 신호와 연관된 제1 감쇄기의 이득을 하한에서 상한으로 변화시키 고 상기 전송 신호와 연관된 제2 감쇄기의 이득을 상기 상한에서 상기 하한으로 변화시켜서 상기 전송 모드에서 상기 수신 모드로 스위칭하는 단계; 및

상기 제1 감쇄기의 이득을 상기 상한에서 상기 하한으로 변화시키고 상기 제2 감쇄기의 이득을 상기 하한에서 상기 상한으로 변화시켜서 상기 수신 모드에서 상기 전송 모드로 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 32 항에 있어서, 상기 전송 모드에서 상기 수신 모드로 스위칭하는 단계는,

상기 수신 모드가 지시되면, 상기 제1 감쇄기의 상기 이득이 기 설정된 매 시간 구간 동안 상기 상한에 점점 더 근접하여 기 설정된 이득 천이 곡선에 따라서상기 제1 감쇄기의 이득을 상기 하한에서부터 상기 상한 쪽으로 점진적으로 증가시키는 단계; 및

상기 수신 모드가 지시되면, 상기 제2 감쇄기의 상기 이득이 기 설정된 매 시간 구간 동안 상기 하한에 점점 더 근접하여 기 설정된 상기 이득 천이 곡선에 따라서 상기 제2 감쇄기의 이득을 상기 상한에서부터 상기 하한 쪽으로 점진적으로 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 수신 모드에서 상기 전송 모드로 스위칭하는 단계는,

상기 전송 모드가 지시되면, 상기 제1 감쇄기의 상기 이득이 기 설정된 매 시간 구간 동안 상기 하한에 점점 더 근접하여 기 설정된 상기 이득 천이 곡선에 따라서 상기 제1 감쇄기의 이득을 상기 상한에서부터 상기 하한 쪽으로 점진적으로 감소시키는 단계; 및

상기 전송 모드가 지시되면, 상기 제2 감쇄기의 상기 이득이 기 설정된 매 시간 구간 동안 상기 상한에 점점 더 근접하여 기 설정된 상기 이득 천이 곡선에 따라서 상기 제2 감쇄기의 이득을 상기 하한에서부터 상기 상한 쪽으로 점진적으로 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 항에 있어서, 상기 기 설정된 이득 천이 곡선은 에스(S)자 형태의 계단 모습이고, 상기 단위 결정 당 이득 변화는 상기 상한과 상기 하한 부근에서는 작고 상기 상한과 상기 하한 사이에서는 큰 것을 특징으로 하는 방법.
제 35 항에 있어서, 상기 상한과 상기 하한은 각각 1 과 0 인 것을 특징으로 하는 방법.
진동을 기전력으로 변환시키고 전압을 진동으로 변환시키는 압전 트랜스듀서와 중간 탭을 구비한 가변 저항을 포함하는 아날로그 신호 처리기; 및

아날로그 디지털 변환기와 상기 아날로그 디지털 변환기를 경유한 수신 신호를 모니터링하고, 상기 수신 신호의 존재 여부를 결정하여 다음의 잠재적 동작 모드를 수신 모드나 전송 모드 중 하나로 결정하여 사기 결정된 다음의 잠재적 동작 모드에 따라서 상기 중간 탭의 위치를 결정하는 음성 기반 작동 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 37 항에 있어서, 제1 증폭기와 제1 아날로그 감쇄기를 경유하여 상기 가변 저항의 제1 단에 연결된 수신 단자를 포함하며, 상기 가변 저항의 제2 단은 제2 증폭기와 제2 아날로그 감쇄기를 경유하여 전송 단자에 연결되고, 상기 중간 탭의 위치와 상기 제1 아날로그 감쇄기 및 상기 제2 아날로그 감쇄기의 이득은 상기 음성 기반 작동 변환기로부터의 디지털 신호에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 38 항에 있어서, 상기 음성 기반 작동 변환기는 제1 로우 패스 필터와 파워 컨트롤러를 포함하고, 상기 수신 신호는 상기 로우 패스 필터에 의하여 처리된 후에 상기 파워 컨트롤러에 제공되고, 상기 파워 컨트롤러는 기 설정된 시간 동안 상기 수신 신호의 진폭을 평균하여 상기 수신 신호의 파워를 결정하고, 기 설정된 기준값과 상기 파워를 비교하고, 상기 수신 신호의 존재 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 38 항에 있어서, 상기 제1 감쇄기 및 상기 제2 감쇄기의 이득은 기 설정된 이득 천이 곡선을 따르고, 상기 중간 탭의 위치는 기 설정된 탭 위치 곡선을 따르고, 상기 이득과 상기 탭은 기 설정된 매 시간 구간 마다 한 번씩 이동하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 기 설정된 이득 천이 곡선과 상기 기 설정된 탭 위치 곡선은 모두 에스(S)자 형태의 계단 모양이고 단위당 게인 변화와 단위당 위치 변화는 모두 곡선의 양 끝 부분에서는 작고 곡선의 중간 부분에서는 큰 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 38 항에 있어서, 제2 로우 패스 필터와 상기 제2 감쇄기 사이에 위치한 보정 필터를 포함하며, 상기 보정 필터는 사용자의 고막의 진동에 의하여 감지되는 상기 사용자의 음성과 상기 사용자의 입을 경유하여 감지된 상기 사용자의 음성 사이의 주파수 특성에 있어서의 차이를 조절하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제 42 항에 있어서,

상기 제2 아날로그 감쇄기와 상기 보정 필터 사이에 위치하는 제2 아날로그 디지털 컨버터; 및

상기 보정 필터와 전송 단자 사이에 위치하는 제1 디지털 아날로그 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
음파에 의한 고막의 진동을 감지하고, 상기 고막에 음파를 전송하는 압전 트 랜스듀서;

상기 압전 트랜스듀서를 포함하는 귀마개 모양의 틀(housing); 및

상기 고막와 상기 고막과 연관된 오이의 가변 음파 특성을 모델링하는 반향 제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 통신 장치.
제1 압전 트랜스듀서를 사용하여 기 설정된 일정한 주파수를 갖는 초음파를 생성하는 단계;

상기 초음파를 고막으로 향하게 하는 단계;

상기 제1 압전 트랜스듀서 또는 제2 압전 트랜스듀서로 상기 고막으로부터 반사된 초음파를 수신하는 단계;

상기 고막의 진동에 의하여 반사된 상기 초음파의 도플러 효과에 의한 변조를 분석하는 단계;

상기 반사된 초음파를 복조하여 음성 전송 신호를 얻는 단계;

음성 수신 신호에 상당하는 음파를 생성하는 단계; 및

상기 초음파에 상기 음파를 중첩시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송화기와 수화기를 사용하는 쌍 방향 통신을 전파하는 방법.