KR20080056645A - 저복잡성 에코 보상 - Google Patents

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KR20080056645A KR1020070127399A KR20070127399A KR20080056645A KR 20080056645 A KR20080056645 A KR 20080056645A KR 1020070127399 A KR1020070127399 A KR 1020070127399A KR 20070127399 A KR20070127399 A KR 20070127399A KR 20080056645 A KR20080056645 A KR 20080056645A
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마르쿠스 벅
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마르틴 뢰슬러
게르하트 우베 슈미트
발터 슈너그
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하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템에서 라우드스피커 신호로 인한 에코 신호 기여를 포함하는 적어도 하나의 마이크로폰 신호의 에코 보상을 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호의 적어도 일부를 제1 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호로 변환하는 단계와; 상기 라우드스피커 신호를 상기 제1 다운-샘플링 레이트보다 작은 제2 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환하여, 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 얻는 단계와; 상기 제2 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 저장하는 단계와; 상기 미리 정해진 수의 서브-대역에서 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답에 대한 추정치와 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 중첩(folding)시키는 단계와; 상기 중첩된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 제3의 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링하여, 상기 미리 정해진 수의 서브-대역 각각에 대하여, 상기 제1 다운-샘플링 레이트로 효과적으로 다운-샘플링된 에코 신호 기여를 얻는 단계와; 각각의 서브-대역에 대하여, 각각의 마이크로폰 서브-대역 신호에서 상기 추정된 에코 신호 기여를 차감하여, 에러 서브-대역 신호를 얻는 단계를 포함한다.

Description

저복잡성 에코 보상{LOW COMPLEXITY ECHO COMPENSATION}
본 발명은 신호 처리, 특히 음향 에코 보상으로 신호 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 다운-샘플링된 서브-대역 신호의 처리에 의한 에코 보상에 관한 것이다.
에코 보상은 마이크로폰을 포함하는 통신 시스템에서 오디오 신호 처리시 기본적인 토픽이다. 상기 마이크로폰은 원하는 신호, 예컨대 음성 인식 시스템 또는 핸드프리 전화 세트의 사용자의 음성 신호 뿐만 아니라, 그 마이크로폰과 동일한 공간에 설치되는 상기 통신 시스템의 라우드스피커에 의해 출력된 교란 신호(disturbing signals)를 검출한다. 핸즈-프리 셋트의 경우에, 예컨대 원격의 당사자로부터 수신되고 인근단(near end)의 라우드스피커에 의해 출력된 신호가 다시 인근단의 마이크로폰에 의해 상기 통신 시스템에 다시 공급되어 상기 원격 당사자에게 전송되는 것을 방지하여야 한다. 상기 라우드스피커에 의해 출력된, 마이크로폰에 의한 신호를 검출하면 음향 에코를 성가시게 할 수 있는데, 이는 상기 음향 에코가 현저히 감쇠되지 않거나 실질적으로 제거되지 않는다면, 통신을 완전히 두절시킬 수도 있다.
노이즈 환경에서 사용되는 음성 인식 시스템의 경우에, 유사한 문제가 발생한다. 사용자의 음성 신호와 상이한 신호가 인식 유닛에 제공되는 것은 피해야 한다. 그러나, 음성 인식 시스템의 마이크로폰은, 예컨대 CD 또는 DVD 플레이어 또는 라디오와 같은 오디오 기기에 의해 재생되는 오디오 신호를 나타내는 라우드스피커 출력을 검출할 수도 있다. 만약 이들 신호가 충분히 필터링되지 않는다면, 사용자의 발성을 나타내는 원하는 신호는 노이즈에 파묻혀, 적절한 음성 인식이 불가능해질 수도 있다.
최근에 에코 보상을 위한 몇몇 방법이 제안되어 통신 시스템에서 실행되고 있다. 적응형 유한 임펄스 응답(FIR) 필터에 의해 라우드스피커-룸-마이크로폰(LRM)-시스템의 트랜스퍼 함수(임펄스 응답)를 모델링하는 데 사용되는 음향 신호의 에코 보상을 위해 적응형 필터가 채용된다(예컨대, Acoustic and Noise Control, E. Hansler and G. Schmidt, John Willey & Sons, New York, 2004 참조).
상기 에코 보상 필터를 적응시키기 위한 한 가지 공지의 방법은 정규화된 최소 자승법 알고리듬(Normalized Least Mean Square algorithm)에 기초한다. 그러나, 음성 신호의 경우에 컨버전스가 보통 다소 느리게 되는 것으로 알려져 있는데, 왜냐하면 연속한 신호 샘플들이 종종 상관되기 때문이다. 다른 한편으로, 컨버전스 특성을 가속화하는 데에는 메모리 용량 및 프로세서 부하와 관련하여 비교적 높은 컴퓨팅 리소스가 필요하다. 고성능 컴퓨터 수단에 대한 요구를 합리적인 수준 으로 포함시키기 위하여, 원칙적으로 컴퓨터 복잡성이 풀-대역 처리(full-band processing)와 비교하여 감소될 수 있는 다운-샘플링된 서브-대역 영역에서 신호 처리가 보통 실행된다.
에코 보상을 위해 처리되는 서브-대역 신호의 다운-샘플링 레이트(down-sampling rate)가 더 커질수록, 계산 비용은 더 많이 감소될 수 있다. 그러나, 관련 기술 분야에서, 적절한 다운-샘플링 팩터(factor)를 선택하는 것은 일반적으로, 알리어싱(aliasing)이라는 공지의 문제로 인해 제한된다. Hann 윈도우 또는 선택된 다른 필터들은 상이한 알리어싱 특성을 나타낸다. 다운-샘플링 레이트가 증가함에 따라 아티팩트(artifacts)는 증가하고, 더욱이, 다운-샘플링 레이트가 어느 문턱값을 초과하는 경우 에코 댐핑 레이트(echo damping rate)는 불충분해진다.
따라서, 최근의 공학 진보에도 불구하고, 허용 가능한 시간-지연(time-delay)으로 오디오 신호의 충분한 에코 보상에는 여전히 문제가 있고, 특히 구두 핸즈-프리 통신에서 에코 보상시 여전히 문제가 있다.
상기 문제점은 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템에서 에코 보상을 위한 방법에 의해 해결되거나 적어도 완화된다. 라우드스피커 신호(x(n))로 인한 에코 신호 기여(echo signal contribution)(d(n))를 포함하는 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))는 에코 보상된다. 청구항 제1항에 따라 제공되는 방법은,
상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부를 미리 정해진 수의 서브-대역의 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))로 변환하는 단계로서, 상기 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))는 제1 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링되는 것인, 변환 단계와,
상기 라우드스피커 신호(x(n))를 상기 제1 다운-샘플링 레이트보다 작은 제2 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환하여, 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 얻는 단계와,
상기 제2 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 저장하는 단계와,
상기 미리 정해진 수의 서브-대역에서 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답에 대한 추정치와 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 중첩(folding)시키는 단계와,
상기 중첩된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 제3의 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링하여, 각각의 서브-대역(이 대역에서 마이크로폰 신호가 분할된다) 에 대하여, 상기 제1 다운-샘플링 레이트로 효과적으로 다운-샘플링된 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00001
)를 얻는 단계와,
각각의 서브-대역에 대하여, 각각의 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))로부터 상기 추정된 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00002
)를 차감하여, 에러 서브-대역 신호(eμ(n))(각각의 서브-대역에 대하여 하나)를 얻는 단계를 포함한다.
에코 보상된 마이크로폰 서브-대역 신호를 나타내는 서브-대역 신호(eμ(n))는 후속하여, 미리 정해진 업-샘플링 레이트, 특히 상기 제1 다운-샘플링 레이트(이는 초(second)와 제3 다운-샘플링 레이트의 곱이다)와 동일한 레이트로 업-샘플링되고 합성되어, 증대된 마이크로폰 신호를 얻을 수 있다. 이 증대된 마이크로폰 신호는 원격의 통신 당사자에게 전송될 수 있다. 그러나, 상기 서브-대역 에러 신호(eμ(n))는 업-샘플링되거나 합성되기 전에 추가 처리될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))는 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰(LRM) 시스템의 일부인 마이크로폰에 의해 검출된다. 라우드스피커 신호(x(n))(기준 오디오 신호라고도 지칭된다)는 상기 LRM 시스템의 실제 임펄스 응답에 따라서 검출되고, 따라서 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))에 존재하는 에코 기여(d(n))를 야기한다. 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))는 또한 원하는 신호, 예컨대 로컬 스피커의 음성 신호를 포함할 수 있는데, 이는 에코 보상에 의해 증대된다. 에코 보상을 위해 처리되는 서브-대역 신호 내의 전체 마이크로폰 신호를 분할하는 것이 아니라, 상기 마이크로폰 신호의 일부분만, 예컨대 미리 정해진 주파수 범위만을 분할하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답은 채용된 에코 보상 필터링 수단의 적응형 필터 계수(adaptive filer coeficients)에 의해 추정/모델링된다.
본 발명의 방법에 따르면, 제1 라우드스피커 서브-대역 신호들은, (적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n)) 및 라우드스피커 신호(x(n)) 양자가 분할되는 미리 정해진 수의 서브-대역의) 각 서브-대역에 대하여, 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))의 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00003
)를 추정하는 후속 처리를 위해 (예컨대, 링 버퍼에) 저장된다. 상기 추정은 제1 라우드스피커 서브-대역 신호(yμ(n))에 기초하여 수행된다. 즉, 상기 추정은 (상기 제2 다운-샘플링 레이트로 샘플링된) 상기 저장된 라우드스피커 서브-대역 신호를 이용하여 생성되지만, 제1 샘플링 레이트(상기 마이크로폰 서브-대역 신호 중 하나)에서만 컴퓨팅된다. 상기 에코 신호 기여를 추정하고, 각각의 서브-대역에 대하여 상기 각각의 마이크로폰 서브-대역 신호로부터 상기 추정된 에코 신호 기여를 차감하는 것은 상기 제1 다운-샘플링 레이트에서 수행된다. 이에 따르면, 두 다운-샘플링 레이트의 이점(보다 낮은 다운-샘플링 레이트[기준 신호]에 대하여 낮은 알리어싱 및 보다 높은 다운-샘플링 레이트[마이크로폰 신호]에 대하여 낮은 계산 복잡성)이 이용될 수 있다.
상기 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00004
)를 추정하는 프로세스는 상기 제1 다운-샘플링 레이트에서만 요구되기 때문에, 상기 계산 복잡성은 (제2 다운-샘플링 레이트에서 전적으로 동작하는 셋업과 비교하여) 상당히 감소될 수 있다. 상기 에코 신호 기여를 추정하는 프로세스가 전적으로 상기 제1 샘플링 레이트에서 수행된다면, 라우드스피커 서브-대역 신호 중의 큰 알리어싱 항으로 인하여 매우 적은 상쇄 퀄리티만이 달성될 것이다.
상기 라우드스피커 서브-대역 신호(제2 다운-샘플링 레이트) 및 다른 신호들, 즉 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n)), 추정된 에코 서브-대역 신호(
Figure 112007088518494-PAT00005
) 및 에러 서브-대역 신호(eμ(n))에 대하여 상이한 샘플링 레이트를 이용하는 상기 추정 프로세스는 낮은 계산 복잡성으로 상기 서브-대역 라우드스피커 신호에 대하여 양호한 알리어싱 성질을 달성할 수 있다.
그러나, 제1 다운-샘플링 레이트보다 작은 제2 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링되기만 한 상기 저장된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호 외에, 상기 에코 보상 프로세스는, 상기 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))의 다운-샘플링 레이트로 추가 다운-샘플링된 상기 추정된 에코 신호 기여를 이용한다. 이들 추정된 에코 신호 기여(또는 제2의 필터링된 라우드스피커 서브-대역 신호)는 일반적으로, 상기 에코 보상 프로세스에 포함된 보다 고가의 동작을 위해 이용된다. 따라서, 종래 기술과 비교하여, 컴퓨터 리소스는 보다 효율적으로 이용되고, 상기 에코 기여의 추정은 보다 낮은 메모리 요구 조건으로 보다 빠르게 수행된다.
알리어싱이 전혀(거의) 일어나지 않도록 제2 샘플링 레이트가 선택되는 반면에, 상기 제3 다운-샘플링 레이트에 의한 후속 다운-샘플링에 의해, 일부 알리어싱 성분을 보여주는 제2 라우드스피커 서브-대역 신호가 얻어질 수 있다. 이들 제2 라우드스피커 서브-대역 신호는 상기 LRM의 임펄스 응답을 추정하는 프로세스에서 그러한 동작에 이용되고, 따라서 상기 마이크로폰 서브-대역 신호 중의 에코 기여 신호는 알리어싱에 크게 민감하지 않게 된다.
한 가지 실시예에 따르면, 상기 각각의 서브-대역에 대한 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00006
)를 추정하는 단계는, 상기 제1 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된, 상기 저장된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호에 기초하여, 에코 보상 필터링 수단의 필터 계수를 적합하게 하는(adapting) 단계를 포함한다. 즉, 상기 저장된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호의 일부만이 상기 제1 다운-샘플링 레이트로 수행되는 상기 적합화 프로세스에 대하여 이용된다.
따라서, 에코 보상을 위한 전체 신호 처리에서 가장 비싼 동작인 에코 보상 필터링 수단의 필터 계수의 적합화는 가장 합리적인 다운-샘플링 레이트(예컨대, 256개의 서브 대역에 대하여 128)로 수행될 수 있어, 종래 기술과 비교하여, 메모리를 절약할 수 있고, 프로세서 부하를 상당히 감소시킬 수 있다. 상기 제3 다운-샘플링 레이트는 예컨대, 2 내지 4에서, 예컨대 2 또는 3으로 선택될 수 있다.
상기 에코 보상 필터링 수단의 필터 계수는, 예컨대 다음의 정규화된 최송 자승법 알고리듬에 의해, 각각의 서브-대역에 대하여 효과적으로 적합하게 될 수 있다.
신호 벡터
Figure 112007088518494-PAT00007
에 대하여
Figure 112007088518494-PAT00008
상기 식에서, N은 필터
Figure 112007088518494-PAT00009
의 길이이고,
Figure 112007088518494-PAT00010
는 norm을 나타내고, 에러 신호 e(n)은 다음과 같다.
Figure 112007088518494-PAT00011
. 양(quantity) c(n)은 상기 적합화 프로세스(adaptation process)의 스텝-사이즈를 나타낸다.
에코 보상을 위한 본 발명의 한 가지 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부는 마이크로폰 서브-대역 신호로 변환되고, 및/또는 상기 라우드스피커 신호(x(n))는, 예컨대 제1 샘플링 레이트가 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 서브-대역 수의 절반인 분석 필터 뱅크에 의해 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환되며, 상기 서브-대역 신호(eμ(n))는 미리 정해진 업-샘플링 레이트, 바람직하게는 상기 제1 샘플링-레이트로 업-샘플링되고, 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 합성 필터 뱅크에 의해 합성되어, 증대된 마이크로폰 신호
Figure 112007088518494-PAT00012
를 얻는다.
스퀘어-루트 Hann 윈도우를 채용하는 것은 안정성 면에서 특히 효과적이고 강건하며, 상기 Hann 윈도우 함수의 스퀘어-루트는 바로 실행된다. 상기 분석 및 합성 필터 뱅크의 필터들의 길이는 동일한 것으로, 그리고 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호 및 기준 오디오 신호가 분할되어 있는 서브 대역의 수와 동일한 것으로 선택될 수 있다. M개의 패러렐 필터들의 필터 뱅크는 하나의 프로토타입 로 우-패스 필터 h0(n)와 변조된 대역-통과 필터
Figure 112007088518494-PAT00013
를 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 필터만이 디자인되어야 한다. 또한, 꽤 평탄한 주파수 응답을 제공하는 다위상(polyphase) 기법의 형태의 이산 푸리에 변환에 기초한 매우 효율적인 구현이 상기 변조 접근법에서 이용 가능하다는 것에 주목하여야 한다.
실험에 따르면, 상기 분석 필터 뱅크의 순수 Hann 윈도우 필터(스퀘어-루트 없음)가 미리 정해진 제1 유리수, 특히 0.75의 승(power)으로 거듭제곱되고(raised), 합성 필터 뱅크의 순수 Hann 윈도우 필터가 미리 정해진 제2 유리수, 특히 0.25의 승으로 거듭제곱되어, 상기 제1 유리수 및 제2 유리수의 합이 1이 되면, 상기 에코 보상에 대해 좋은 결과가 얻어질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 상기 분석 필터 뱅크는 결과적으로 얻어지는 증대된 마이크로폰 신호의 퀄리티에 상기 합성 필터 뱅크보다 더 큰 영향을 미치므로, 상기 제1 유리수는 제2 유리수보다 큰 것으로 선택하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 상기 에러 서브-대역 신호는 업-샘플링 및 합성되기 전에 추가 처리될 수 있다. 예컨대, 상기 에러 서브-대역 신호(eμ(n))는 노이즈 감소 필터링 수단 및/또는 잔여 에코 억제 필터링 수단에 의해 필터링되어, 상기 처리된 신호의 퀄리티를 더욱 증대시킬 수 있다. 상기 노이즈 감소 필터링 수단에 의해, 마이크로폰 신호(y(n)) 및 따라서 마이크로폰 서브-대역 신호 및 에러 서브-대역 신호에 존재할 수도 있는 배경 노이즈가 억제된다. 상기 에러 서브-대역 신호에 여전히 존재할 수도 있는 일부 잔여 에코는 당업계에 알려진 바와 같이, 상기 잔여 에코 억제 필터링 수단에 의해 억제된다.
상기 예 중 하나에 따른 본 발명의 방법은 2 이상의 마이크로폰 신호의 경우에도 적용될 수 있다. 예컨대, 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 빔성형(beamforming)되는 수 많은 마이크로폰 신호(채널)를 제공하는 LRM 시스템에 마이크로폰 어레이가 존재할 수 있다. 예를 들면, 지연-합 빔성형기(delay-and-sum beamformer)(또는 당업계에 공지된 임의의 다른 빔성형 수단)가 이용될 수 있다.
따라서, 상기 예 중 한 가지 변형예에 있어서, 상기 라우드스피커 신호(x(n))로 인한 에코 신호 기여를 포함하는 수 많은 마이크로폰 신호(yk(n))는 제1 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 마이크로 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00014
로 변환되고,
상기 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))의 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00015
에 대하여 각각의 신호 기여
Figure 112007088518494-PAT00016
가 추정되며,
각각의 서브-대역에 대하여, 상기 각각의 추정된 에코 신호 기여
Figure 112007088518494-PAT00017
는 (각각의 마이크로폰 채널에 대하여) 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))의 각 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00018
로부터 차감되어, 각 마이크로폰 신호(yk(n))에 대하여 에러 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00019
를 얻고,
각 마이크로폰 신호(yk(n))에 대하여 상기 에러 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00020
의 빔성형이 수행되어, 빔성형된 에러-서브 대역 신호를 얻는다.
상기 에코 신호 기여
Figure 112007088518494-PAT00021
는, 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))에 대하여 미리 정해진 수의 서브-대역에서, 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답에 대한 추정치와 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 중첩시키고, 상기 중첩된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 제3 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링 함으로써 추정된다.
본 발명은 또한, 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는데, 상기 제품은 에코 보상을 위한 본 방법의 상기 예의 단계를 수행하기 위한 컴퓨터-판독 가능한 명령어를 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다.
상기 문제는 라우드스피커 신호(x(n))로 인한 에코 신호 기여(d(n))를 포함 하는 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 에코 보상을 위한 신호 처리 수단에 의해 달성되는데, 상기 수단은,
상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부를, 제1 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00022
로 변환하도록 구성된 제1 분석 필터 뱅크와;
상기 라우드스피커 신호(x(n)를, 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)보다 작은 제2 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환하여 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 얻도록 구성된 제2 분석 필터 뱅크와;
상기 제2 다운-샘플링 레이트(r1)로 다운-샘플링된 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 저장하도록 구성된 메모리, 특히 링 버퍼와;
상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답에 대한 추정치와 중첩시키고, 상기 중첩된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 제3 다운-샘플링 레이트(r2)로 다운-샘플링하여, 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r=r1·r2)로 다운-샘플링된 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00023
)를 얻고, 상기 에코 신호 기여(
Figure 112007088518494-PAT00024
)에 의해 상기 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00025
를 에코 보상하여, 에코 보상된 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00026
를 얻도록 구성된 에코 보상 필터링 수단을 포함한다.
상기 에코 보상 필터링 수단에 의한 상기 에코 보상은, 상기 제2 샘플링 레이트로 샘플링된 상기 저장된 제1 라우드스피커 신호에 기초하여 수행되지만, 제1 레이트, 즉 마이크로폰 서브-대역 신호 중 하나에서만 컴퓨팅된다. 더 큰 레이트(r1)에서 수행되는 것은 상기 메모리의 필링(filling)이고, 보다 고가의 처리는 더 낮은 레이트에서 수행된다.
상기 신호 처리 수단은, 상기 에코 보상된 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00027
를 업-샘플링하고 합성하여, 증대된 마이크로폰 신호
Figure 112007088518494-PAT00028
를 얻도록 구성된 합성 필터 뱅크를 더 포함할 수 있다. 상기 업-샘플링은 상기 제1 다운-샘플링 레이트와 동일한 레이트(동일한 팩터)로 업-샘플링하기 위한 업-샘플링 수단을 포함하는 상기 합성 필터 뱅크에 의해 수행될 수 있다.
한 가지 예에 따르면, 상기 신호 처리 수단은 상기 에코 보상 필터링 수단에 의해 제거되지 않은 잔여 에코 기여 및/또는 일부 배경 노이즈를 억제하기 위하여, 상기 에코-보상된 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00029
를 필터링하도록 구성된 노이즈 감소 필터링 수단 및/또는 잔여 에코 억제 필터링 수단을 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 분석 필터 뱅크 및 상기 합성 필터 뱅크는 각각, 평행한 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 분석 필터 뱅크의 윈도우 필터에 대하여, 미리 정해진 제1 유리수, 특히 0.75의 승으로 거듭제곱된 Hann 윈도우와 미리 정해진 제2 유리수, 특히 0.25의 승으로 거듭제곱된 합성 필터 뱅크의 Hann 윈도우 필터를 사용하여, 상기 제1 유리수 및 제2 유리수의 합이 1이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제2 유리수는 상기 제1 유리수보다 작은 것으로 선택될 수 있다.
상기 예 중 하나의 신호 처리 수단은 수 많은 제1 분석 필터를 포함할 수 있는데, 각 분석 필터는 수 많은 마이크로폰 신호(yk(n)) 중 하나 또는 수 많은 마이크로폰 신호(yk(n)) 중 적어도 일부를 제1 다운-샘플링 레이트로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00030
로 변환하도록 구성되고(즉, 각각의 마이크로폰 채널에 대하여, 미리 정해진 수의 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00031
가 생성된다),
상기 에코 보상 필터링 수단은 상기 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))의 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00032
각각을 에코 보상하여, 상기 마이크로폰 신호(yk(n)) 각각에 대하여 에러 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00033
를 얻도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 신호 처리 수단은 상기 마이크로폰 신호(yk(n)) 각각에 대한 상기 에러 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00034
를 빔성형하여, 빔성형된 에러 서브-대역 신호를 얻도록 구성된 빔성형 수단을 더 포함한다.
상기 빔성형 수단은 지연-합 빔성형기 또는 Generalized Sidelobe Canceller일 수 있다. 상기 Generalized Sidelobe Canceller는 두 개의 신호 처리 경로, 즉 블로킹 매트릭스를 갖는 제1(또는 하위의) 적응형 경로와, 고정된 빔성형기를 갖는 제2의(또는 상위의) 비-적응형 경로로 이루어진다("An alternative approach to linearly constrained adaptive beamforming", by Griffihths, L.J. and Jim, C.W., IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 30., p.27, 1982 참조).
상기 신호 처리 수단의 예는 전자적으로 중개된 통신 및 자동화된 음성 인식을 위한 시스템에 유리하게 통합될 수 있다. 따라서, 상기 예 중 어느 하나에 따른 신호 처리 수단을 포함하는 음성 인식 수단 및 핸즈-프리 전화 시스템이 제공된다. 또한, 이러한 음성 인식 수단을 포함하는 보이스 제어 시스템 또는 음성 다이얼로그 시스템에 제공된다.
더욱이, 본 발명은 적어도 하나의 마이크로폰, 특히 하나 이상의 지향성 마이크로폰을 포함할 수 있는 마이크로폰 어레이와, 적어도 하나의 라우드스피커와, 상기한 신호 처리 수단을 포함하고, 또는 상기 핸즈-프리 텔리폰 시스템을 포함하는 차량 통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주기 위한 도면이 참조된다. 이러한 실시예는 본 발명의 전체 범위를 나타내는 것이 아니라는 점을 이해하여야 한다.
마이크로폰 신호의 에코 보상을 위한 본 발명의 방법의 기본적인 단계가 도 1에 도시되어 있다. 단계 1에서, 마이크로폰 신호는 여러 서브-대역 신호로 분할되고, 일부 다운-샘플링 팩터(r=r1·r2)에 의해 다운-샘플링된다. 기준 오디오 신호는, 기준 오디오 신호의 2-단계 다운-샘플링 프로세스의 제1 단계에서, 다운-샘플링 팩터(r1)에 의해 다운-샘플링된다. 상기 기준 오디오 신호는, 원격의 통신 상대방으로부터 수신되고, 근위단(near end)에서 라우드스피커에 입력된 오디오 신호를 나타낸다. 상기 라우드스피커에 의해 출력되는 대응 신호는, 상기 근위단에서 라우드스피커-룸-마이크로폰(LRM) 시스템의 임펄스 응답으로 인해 수정되고, 상기 LRM의 마이크로폰에 의해 검출된다.
이와 같이 다운-샘플링된 상기 기준 오디오 신호의 서브-대역 신호는 링 버퍼에 저장된다(단계 3). 상기 제1 다운-샘플링은 알리어싱이 충분히 억제되는 것 을 보장하는 다운-샘플링 레이트(r1)로 수행된다. 다음에, 다운-샘플링 팩터(r2)에 의한 제2 다운-샘플링이 단계 4에서 수행되어, 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호 중 하나에 대응하는 다운-샘플링 레이트(r=r1·r2)에 도달한다. 에코 보상 필터링 수단의 필터 계수의 적합화 및 상기 마이크로폰 서브-대역에 존재하는 에코의 추정이 상기 비교적 높은 다운-샘플링 레이트(r=r1·r2)에서 수행된다(단계 5).
상기 다운-샘플링 레이트(r=r1·r2)에서, 상기 추정된 에코는, 증대된 마이크로폰 서브-신호를 얻기 위하여, 상기 마이크로폰 서브-신호로부터 차감된다. 이어서, 이들 증대된 마이크로폰 서브-신호는 합성되어, 상기 원격의 통신 상대방에 전송될 수 있는 증대된 오디오 신호를 얻는다.
상기 본 발명의 예에서, 상기 채용된 에코 보상 필터 수단의 필터 계수를 적합화하고, 상기 필터 계수를 다운-샘플링된 기준 서브-대역 신호로 중첩시키는 고가의 처리 단계는, 상기 기준 신호의 서브-대역 신호를 생성하는 프로세서를 위해 종래에 사용되는 다운-샘플링 레이트보다 높은 다운-샘플링 레이트(r=r1·r2)에 의해 다운-샘플링된 신호에 대하여 수행될 수 있다. 사실, 예컨대, r=r1·r2 = 128의 다운-샘플링 레이트는 서브-대역(총 수, M=256)과 조합하여, 여전히 만족스러운 에코 보상을 위해 사용될 수 있다.
도 2는 마이크로폰 신호(y(n))(n: 이산 시간 인덱스를 나타낸다)의 퀄리티를 향상시키는 데 사용되는 신호 처리 수단의 한 가지 예를 보여준다. 상기 마이크로폰 신호(y(n))는 LRM 시스템(10)의 일부인 마이크로폰에 의해 얻어진다. 상기 마이크로폰은, 실제 LRM 임펄스 응답(h(n))에 따라 수정 후 마이크로폰에 의해 검출되는 기준 오디오 신호(x(n)) 또는 라우드스피커로 인한 에코 기여(d(n)) 및 로컬 스피커의 음성 신호(s(n))를 검출한다.
상기 마이크로폰 신호(y(n))는 필터계수가
Figure 112007088518494-PAT00035
인 필터링 수단에 의해 상기 전체-대역 신호를 서브 대역
Figure 112007088518494-PAT00036
으로 분할하는 분석 필터 뱅크(12)에 입력되는데, 상기 위첨자 T는 위치바꿈 동작(transposition operation)을 나타내고, Nans는 필터 길이를 나타낸다. 상기 서브-대역 신호들은 r=r1·r2의 다운-샘플링 팩터(r1, r2는 정수)를 갖고 있는 다운-샘플링 수단에 의해 다운-샘플링된다. 결과적으로 얻어지는 다운-샘플링된 서브-대역 신호들
Figure 112007088518494-PAT00037
은 에코 보상을 위해 추가 처리된다.
상기 다운-샘플링된 서브-대역 신호들
Figure 112007088518494-PAT00038
의 에코 보상을 위해, 기준 오디오 신호 x(n) 역시 분석 필터 뱅크(15)에 입력된다. 본 발명의 예에 따르면, 상 기 기준 오디오 신호 x(n)는 서브-대역 신호를 얻기 위해 마이크로폰 신호 y(n)에 대해 사용된 것과 같은 필터 계수
Figure 112007088518494-PAT00039
를 갖는 동일한 필터링 수단(13)에 의해 필터링되고, r1(예컨대, M=256 개의 서브-대역에 대해 r1=64)의 다운-샘플링 팩터를 갖고 있는 다운-샘플링 수단(16)에 의해 다운-샘플링된다(상기 마이크로폰 신호의 샘플링 레이트는 예컨대, 11025 Hz일 수 있다).
원리적으로, 상기 에코 보상을 위해 사용되는 에코 보상 필터링 수단(17)의 필터 계수의 적합화는, r1의 다운-샘플링 팩터에 의한 상기 제1 다운-샘플링 후에 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명의 상기 예에 따르면, r1에 의해 다운-샘플링된 상기 서브-대역 신호들은 링 버퍼(도시 생략)에 저장되고, 후속하여, 필터 계수의 적합화 및 실제 에코 보상이 r2(예컨대, M=256 개의 서브-대역에 대하여 r1=64의 선택을 위채 r2=2)의 다운-샘플링 팩터에 의한 제2 다운-샘플링 이후에 수행된다. 특히, 전체 에코 보상에 있어서 가장 고가의 동작, 예컨대 필터 계수의 적합화는 r=r1·r2에 의해 다운-샘플링된 신호에 대하여 수행되고, 이는 프로세서 부하 및 전체 신호 처리의 패스닝(fastening)을 매우 효과적으로 감소시킨다.
주파수(Ω) 도메인에서, 분석 필터 뱅크(15)는 서브-대역 신호(쇼트-타임 스 펙트럼(short-time spectra))를 출력한다.
Figure 112007088518494-PAT00040
이들 쇼트-타임 스펙트럼은 에코 보상 필터링 수단(17)에서 중첩되어 다음의 에코 보상된 스펙트럼을 얻는다.
Figure 112007088518494-PAT00041
상기 스펙트럼은 에코 보상 필터링 수단(17)의 (주파수 도메인에서) 필터 계수
Figure 112007088518494-PAT00042
를 갖고 있다. 상기 계수
Figure 112007088518494-PAT00043
는 (시간 도메인에서 h(n)의 계수에 따라) LRM
Figure 112007088518494-PAT00044
의 대응하는 임펄스 응답에 대한 일시적으로 적합화된 추정치를 나타낸다.
μ=0에 대하여, 상기 분석 필터 뱅크의 알리어싱 항은 하기 선택을 위해 제거될 수 있다.
Figure 112007088518494-PAT00045
여기서, 모든 서브-대역 M은 동일한 서브-대역 폭을 갖고 있다. μ=1,.., M-1인 다른 필터
Figure 112007088518494-PAT00046
는 간단한 주파수 이동 동작에 의해 서브 대역 μ=0에 대한 상기 필터로부터 유도될 수 있다.
상기 LRM의 마이크로폰에 의해 검출되고 따라서 마이크로폰 신호 y(n)에 존재하는 에코 기여 d(n)에 대한 상기 얻어진 서브-대역 추정치
Figure 112007088518494-PAT00047
는 상기 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호 yμ(n)로부터 차감되어 서브-대역 에러 신호 e μ(n)를 얻는다. 상기 서브-대역 추정치
Figure 112007088518494-PAT00048
에 대한 추정치는 (상기 제2 샘플링 레이트로 샘플링된) 상기 저장된 라우드스피커 신호를 이용하여 생성되지만, 이들 추정치는 상기 제1 레이트(상기마이크로폰 서브-대역 신호 중 하나)에서만 컴퓨팅된다는 것이 강조되어야 한다. 상기 마이크로폰 신호 y(n)에 보통 존재하는 배경 노이즈의 감소 및 잔여 에코 감소를 위해 상기 서브-대역 에러 신호 eμ(n)를 필터링하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 서브-대역 에러 신호 eμ(n)는 합성 필터 뱅크에 입력되는데, 이 뱅크는 r=r1·r2의 업-샘플링 팩터를 갖는 업-샘플링 수단(20)과, 당업계에 알려진 것과 같은 이미지 항을 제거하는 하이-패스 및 로우-패스 필터를 포함하는 필터링 수단(21)을 포함한다. 결과적으로 얻어지는 합성된 음성 신호
Figure 112007088518494-PAT00049
는 상당히 감소된 음향 신호를 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 에코 보상을 통신 시스템에 합체한 것을 보여주는데, 상기 통신 시스템은 지향성 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이와 빔성형 수단(22)을 포함한다. 복수의 마이크로폰 신호 yk(n)는 상기 마이크로폰 어레이로부터 얻어진다. 상기 마이크로폰 어레이의 마이크로폰 채널(k) 각각은 도 2를 참조 하여 상기한 것과 같이 동작하는 각 분석 필터 뱅크(12')와 연결되어 있다.
따라서, 에코 보상 필터링 수단(17')은 각각의 마이크로폰 채널에 대하여 필터
Figure 112007088518494-PAT00050
를 포함하고, 각 채널의 에코 기여에 대한 다운-샘플링된 추정치
Figure 112007088518494-PAT00051
는 마이크로폰 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00052
로부터 차감된다. 이에 의해, 빔성형 수단(22)에 입력되는 에러 신호
Figure 112007088518494-PAT00053
가 얻어진다. 상기 추정치
Figure 112007088518494-PAT00054
는 상기 필터
Figure 112007088518494-PAT00055
를 분석 필터 뱅크(15')에 의해 상기 기준 오디오 신호 x(n)로부터 얻어진 서브-대역 신호와 중첩함으로써 얻어진다. 상기 에코 보상 필터링 수단(17')의 필터 계수와 이들 필터계수와 상기 서브-대역 기준 신호의 중첩은 다시, 상기 마이크로폰 신호 yk(n)을 받는 분석 필터 뱅크(12')의 다운-샘플링 레이트와 유사한 다운-샘플링 레이트에서 수행된다(상기 설명 참조).
본 예의 다채널 시스템은 적응형 또는 비적응형 빔성형기를 사용할 수 있다(예컨대, "optimum Array Processing, Part IV of Detection, Estimation, and Modulation Theory by H. L. van Trees, Wiley & Sons, New York 2002. 참조). 빔성형 수단(22)은 마이크로폰 채널에 대한 에러 신호
Figure 112007088518494-PAT00056
를 합체하여, 빔성형된 서브-대역 신호를 얻는데, 이들 신호는, 당업계에 공지된 것과 같은 노이즈 감소에 의해 상기 빔성형된 서브-대역 신호의 퀄리티를 증대시키고 잔여 에코를 억제하는 필터링 수단(23)에 입력된다.
필터링 수단(23)은 예컨대,
Figure 112007088518494-PAT00057
에 의해 주어지는 주파수 영역에서의 필터 특성에 따라 배경 노이즈의 감소를 수행하는 Wiener 필터를 포함할 수 있는데,
Figure 112007088518494-PAT00058
과
Figure 112007088518494-PAT00059
는 배경 노이즈의 상기 추정된 쇼트-타임 파워 밀도와, (전체-대역) 에러 신호의 쇼트-타임 파워 밀도를 나타낸다.
상기 증대된 서브-대역 신호
Figure 112007088518494-PAT00060
는 도 2를 참조하여 설명한 것과 유사한 합성 필터 뱅크에 입력된다. 업-샘플링 수단(20)에 의해 수행되는 r=r1·r2의 업-샘플링 팩터에 의한 업-샘플링 및 하이-패스, 밴드-패스 및 로우-패스 필터를 포함하는 필터링 수단(21)에 의한 필터링을 하여 이미지 항을 제거한 후에, 결국, 상기 합성된 음성 신호
Figure 112007088518494-PAT00061
가 얻어진다.
상기 설명한 특징 중 일부 또는 전부는 다른 방식으로 합체될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 기준 오디오 신호의 2-단계 다운-샘플링을 포함하는, 마이크로폰 신호를 에코 보상하기 위한 본 발명의 방법의 한 가지 예의 필수 단계를 보여주는 흐름도이다.
도 2는 기준 오디오 신호가 에코 보상 필터링 수단에 의해 다운-샘플링되고 필터링되는 본 발명에 따른 신호 처리 수단의 한 가지 예를 보여준다.
도 3은 마이크로폰 어레이 및 빔성형 수단을 포함하는 본 발명에 따른 신호 처리 수단의 다른 실시예를 보여준다.

Claims (20)

  1. 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템에서 라우드스피커 신호(x(n))로 인한 에코 신호 기여(d(n))를 포함하는 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 에코 보상을 위한 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부를 제1 다운-샘플링 레이트(r)로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))로 변환하는 단계와,
    상기 라우드스피커 신호(x(n))를 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)보다 작은 제2 다운-샘플링 레이트(r1)로 다운-샘플링된 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환하여, 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 얻는 단계와,
    상기 제2 다운-샘플링 레이트(r1)로 다운-샘플링된 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 저장하는 단계와,
    상기 미리 정해진 수의 서브-대역에서 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답에 대한 추정치와 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 중첩(folding)시키는 단계와,
    상기 중첩된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 제3의 다운-샘플링 레이트(r2)로 다운-샘플링하여, 상기 미리 정해진 수의 서브-대역 각각에 대하여, 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)로 효과적으로 다운-샘플링된 에코 신호 기여(
    Figure 112007088518494-PAT00062
    )를 얻는 단계와,
    각각의 서브-대역에 대하여, 각각의 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))에서 상기 추정된 에코 신호 기여(
    Figure 112007088518494-PAT00063
    )를 차감하여, 에러 서브-대역 신호(eμ(n))를 얻는 단계
    를 포함하는 에코 보상 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 에코 신호 기여
    Figure 112007088518494-PAT00064
    를 얻는 단계는, 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)와 동일한 레이트에서 상기 저장된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호에 기초하여 에코 보상 필터링 수단의 필터 계수를 적응시키는 단계를 포함하는 것인 에코 보상 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 에코 보상 필터링 수단의 필터 계수는 정규화된 최소 자승법 알고리듬(Normalized Least Mean Square algorithm)에 의해 적응되는 것인 에코 보상 방법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제3 다운-샘플링 레이트(r2)는 2 내지 4의 간격으로 선택되는 것인 에코 보상 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부는 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))로 변환되고, 및/또는 상기 라우드스피커 신호(x(n))는 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 분석 필터 뱅크에 의해 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환되며, 상기 서브-대역 신호(eμ(n))는 미리 정해진 업-샘플링 레이트로 업-샘플링되고, 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 합성 필터 뱅크에 의해 합성되어, 증대된 마이크로폰 신호
    Figure 112007088518494-PAT00065
    를 얻는 것인 에코 보상 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부는 마이크로폰 서브-대역 신호(yμ(n))로 변환되고, 및/또는 상기 라우드스피커 신호(x(n))는 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 분석 필터 뱅크에 의해 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환되며, 상기 서브-대역 신호(eμ(n))는 미리 정해진 업-샘플링 레이트로 업-샘플링되고, 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 합성 필터 뱅크에 의해 합성되어, 증대된 마이크로폰 신호
    Figure 112007088518494-PAT00066
    를 얻고, 상기 분석 필터 뱅크의 Hann 윈도우 필터는 미리 정해진 제1 유리수, 특히 0.75의 승(power)으로 거듭제곱되고, 상기 합성 필터 뱅크의 Hann 윈도우 필터는 미리 정해진 제2 유리수, 특히 0.25의 승으로 거듭제곱되며, 상기 제1 유리수 및 제2 유리수의 합은 1이 되는 것인 에코 보상 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 노이즈 감소 필터링 수단 및/또는 잔여 에코 억제 필터링 수단에 의해 상기 에러 서브-대역 신호(eμ(n))를 필터링 하는 것을 더 포함하는 에코 보상 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라우드스피커 신호(x(n))로 인한 에코 신호 기여를 각각 포함하는 수 많은 마이크로폰 신호(yk(n))는 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00067
    로 변환되고,
    상기 제1 및 제2 라우드스피커 서브-대역 신호에 기초하여, 상기 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))의 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00068
    에 대하여 각각의 신호 기여
    Figure 112007088518494-PAT00069
    가 얻어지며,
    각각의 서브-대역에 대하여, 상기 각각의 추정된 에코 신호 기여
    Figure 112007088518494-PAT00070
    는 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))의 각 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00071
    에서 차감되어, 각 마이크로폰 신호(yk(n))에 대하여 에러 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00072
    를 얻고,
    상기 방법은 상기 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))에 대하여 상기 에러 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00073
    를 빔성형하여, 빔성형된 에러 서브-대역 신호를 얻는 것을 더 포함하는 에코 보상 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터-실행가능한 명령어를 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  10. 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템에서 라우드스피커 신호(x(n))로 인한 에코 신호 기여(d(n))를 포함하는 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 에코 보상을 위한 신호 처리 수단으로서,
    상기 적어도 하나의 마이크로폰 신호(y(n))의 적어도 일부를, 제1 다운-샘플링 레이트(r)로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00074
    로 변환하도록 구성된 제1 분석 필터 뱅크(12, 12')와;
    상기 라우드스피커 신호(x(n)를, 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)보다 작은 제2 다운-샘플링 레이트(r1)로 다운-샘플링된 라우드스피커 서브-대역 신호로 변환하여 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 얻도록 구성된 제2 분석 필터 뱅크(15, 15')와;
    상기 제2 다운-샘플링 레이트(r1)로 다운-샘플링된 상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 저장하도록 구성된 메모리, 특히 링 버퍼와;
    상기 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 상기 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템의 임펄스 응답에 대한 추정치와 중첩시키고, 상기 중첩된 제1 라우드스피커 서브-대역 신호를 제3 다운-샘플링 레이트(r2)로 다운-샘플링하여 상기 제1 다운-샘플링 레이트(r)로 다운-샘플링된 에코 신호 기여(
    Figure 112007088518494-PAT00075
    )를 얻고, 상기 에코 신호 기여(
    Figure 112007088518494-PAT00076
    )에 의해 상기 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00077
    를 에코 보상하여, 에코 보상된 마이크로폰 서브-대역 신호(eμ(n))를 얻도록 구성된 에코 보상 필터링 수단(17, 17')
    을 포함하는 신호 처리 수단.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 에코 보상된 마이크로폰 서브-대역 신호(eμ(n))를 업-샘플링하고 합성하여, 증대된 마이크로폰 신호
    Figure 112007088518494-PAT00078
    를 얻도록 구성된 합성 필터 뱅크(19)를 더 포함하는 신호 처리 수단.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 에코 보상된 마이크로폰 서브-대역 신호(eμ(n))를 필터링하도록 구성된 노이즈 감소 필터링 수단(23) 및/또는 잔여 에코 억제 필터링 수단(23)을 더 포함하는 신호 처리 수단.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 분석 필터 뱅크(12,12', 15, 15')와 상기 합성 필터 뱅크(19)는 각각 다중 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하는 것인 신호 처리 수단.
  14. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 분석 필터 뱅크(12,12', 15, 15')와 상기 합성 필터 뱅크(19)는 각각 다중 스퀘어-루트 Hann 윈도우 필터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 분석 필터 뱅크(12,12', 15, 15')의 Hann 윈도우 필터는 미리 정해진 제1 유리수, 특히 0.75의 승으로 거듭제곱되고, 상기 합성 필터 뱅크의 Hann 윈도우 필터는 미리 정해진 제2 유리수, 특히 0.25의 승으로 거듭제곱되며, 상기 제1 유리수 및 제2 유리수의 합은 1이 되는 것인 신호 처리 수단.
  15. 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 수 많은 제1 분석 피터 뱅크(15')를 포함하고, 이들 필터 뱅크 각각은 수 많은 마이크로폰 신호(yk(n)) 중 하나의 적어도 일부를 제1 다운-샘플링 레이트(r)로 다운-샘플링된 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00079
    로 변환하도록 구성되고,
    상기 에코 보상 필터링 수단(17; 17')은 상기 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))의 마이크로폰 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00080
    각각을 에코 보상하여, 상기 마이크로폰 신호(yk(n)) 각각에 대하여 에러 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00081
    를 얻도록 구성되며,
    상기 각각의 마이크로폰 신호(yk(n))에 대한 상기 에러 서브-대역 신호
    Figure 112007088518494-PAT00082
    를 빔성형하여, 빔성형된 에러 서브-대역 신호를 얻도록 구성된 빔성형 수단(22)을 더 포함하는 신호 처리 수단.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 빔성형 수단(22)은 지연-합 빔성형기 또는 Generalized Sidelobe Canceller인 신호 처리 수단.
  17. 청구항 10 또는 청구항 16에 따른 신호 처리 수단을 포함하는 핸즈-프리 전화 시스템.
  18. 청구항 10 또는 청구항 16에 따른 신호 처리 수단을 포함하는 음성 인식 수단.
  19. 청구항 18에 따른 음성 인식 수단을 포함하는 음성 다이얼로그 시스템 또는 음성 제어 시스템.
  20. 적어도 하나의 마이크로폰, 특히 마이크로폰 어레이와,
    적어도 하나의 라우드스피커와,
    청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 신호 처리 수단 또는 청구항 17에 따른 핸즈-프리 전화 시스템
    을 포함하는 차량 통신 시스템.
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