KR20100097085A - 스펙트럼 음향 특성에 기초한 더블 토크 검출 방법 - Google Patents

스펙트럼 음향 특성에 기초한 더블 토크 검출 방법 Download PDF

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Abstract

핸즈프리 통신 장치에서 더블 토크 상황을 검출하는 방법이 개시된다. 일반적으로, 본 발명의 교시에 따른 방법은, 사용되는 트랜스듀서들 간의 고유 주파수 응답 차 및 돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과에 기초하여 더블 토크 상황을 검출한다. 원단 대화자로부터의 입력 신호 및 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호가 검출기에 의해 수신된다. K 스펙트럼 부대역(subband)들이 각각의 입력 신호에 대하여 생성된다. 이 K 부대역들로부터, 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차에 기초하여, q 부대역들이 선택된다. 스펙트럼 에코 잔여 전력이 각각의 부대역에서 추정된다. 추정된 스펙트럼 에코 전력 및 선택된 부대역에 대한 에코 상쇄기로부터의 출력 신호가 소정의 임계값과 비교된다. 이 비교에 기초하여, 더블 토크 상황이 존재하는지 여부가 판정된다.

Description

스펙트럼 음향 특성에 기초한 더블 토크 검출 방법{DOUBLE TALK DETECTION METHOD BASED ON SPECTRAL ACOUSTIC PROPERTIES}
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 2007년 5월 31일 제출된 미국 가출원 제60/941,188호 및 2007년 9월 14일 출원된 영국 0717907.0의 우선권을 주장하고, 양 출원은 모두 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
<기술분야>
본 발명은 핸즈프리 전화 통신에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 핸즈프리 전화 시스템에서 더블 토크(double talk) 조건들을 검출하는 방법에 관한 것이다.
마이크와 스피커 사이의 음향 결합의 직접적인 결과인 음향 에코는 핸즈프리 전화 시스템에서 왜곡의 주요 원인이다.
전이중 통신을 유지하면서 에코를 제거하기 위해, 대부분의 에코 상쇄기들은 마이크와 스피커 사이의 음향 경로를 식별하는 적응성 필터(adaptive filter)를 사용하고 이 식별된 경로에 기초하여 마이크 신호로부터 음향 에코가 감산된다. 제한된 DSP 엔진 자원들(메모리 및 MIPS)로 인해, 적응성 필터의 크기는 일반적으로 음향 에코 경로의 실제 크기보다 작고 음향 에코의 정확한 추정이 이루어질 수 없다는 점을 유의한다. 또한, 실제 환경에서, 노이즈, 에코 경로에서의 비선형성 등으로 인해, 선형의 적응성 에코 상쇄기의 성능은 더욱 제한될 것이다. 이러한 모든 효과들의 결과로서, 선형의 적응성 에코 상쇄기들은 에코를 완벽하게 상쇄할 수 없고, 원단 청취자(far-end listener)가 들을 수 있는 잔여 에코가 항상 존재한다.
이러한 제한을 개선하기 위하여, 통상의 접근법에서는 적응성 필터의 출력에서 비선형 처리(NLP)를 이용하여 임의의 잔여 에코를 더욱 억제한다. NLP는 근단 대화자(near-end talker)의 음성 또한 억제하기 때문에, 이상적으로 NLP는 원단 대화자가 활동중인 경우에만 활성화되어야 한다. 더블 토크 기간 중에, 근단 및 원단 대화자들 모두가 동시에 대화하는 경우, 근단 대화자의 음성을 잘라내는 것을 방지하기 위하여 NLP는 턴오프 되어야 한다. 또한, 더블 토크 기간 중에, 적응성 필터의 적용은 그것이 분기하는(diverging) 것을 방지하기 위하여 정지될 필요가 있다.
상기 언급한 모든 것들 때문에, 더블 토크 검출기들은 음향 에코 상쇄기에서 중요한 역할을 한다. 이상적으로, 더블 토크 검출기는 근단 및 원단 입력 신호들이 동시에 존재하는 상황만을 검출해야 한다. 실제로는, 일정 상황 하에서, 더블 토크 검출기는 더블 토크 상황을 놓칠 수 있거나 또는 더블 토크가 아닌 상황(예를 들면, 원단 신호만이 존재하는 경우)을 잘못하여 검출할 수 있다. 잘못된 더블 토크 검출은 NPL이 활성화되는 것과 적응성 필터가 임의의 경로 변화를 추적하는 것을 방해한다. 이들 모두는 에코 잔여를 크게 증가시킬 것이다.
가장 통상적인 더블 토크 검출 방식은, 전력 차 또는 근단 및 원단 신호들 사이의 상관에 의존하여 더블 토크 상황을 검출한다. 이들 방법들의 대부분은 또한 근단 신호가 돌아온 에코에 비해 높은 전력을 갖는다는 것을 가정한다. 이것은 일부 응용들에서는 맞지만, 마이크와 스피커가 음향적으로 고도로 결합되어 있고 스피커 볼륨이 높은 경우에 대해서는 돌아온 에코 레벨이 근단 신호보다 훨씬 높을 수 있다. 이러한 상황 하에서, 대부분의 더블 토크 검출기는 더블 토크를 검출하는 데 실패하거나 더블 토크를 잘못하여 검출할 것이다.
일부 종래의 발명들은 근단 입력의 상위 대역 스펙트럼에서의 신호 에너지를 검출하는 것에 의해 주파수 영역에서 이러한 문제를 해결하려고 하였다. 이러한 방법들의 주된 단점은 그 성능이 근단 대화 신호의 스펙트럼에 의존하고, 소정의 대화 신호들에서 발생할 수 있는 경우인, 높은 주파수 대역에서의 신호 에너지가 없는 경우에는 실패할 수 있다는 것이다.
본원은 핸즈프리 통신 장치들에서의 더블 토크 상황을 검출하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
핸즈프리 통신 장치들에서의 더블 토크 상황을 검출하는 방법이 개시된다. 일반적으로, 본 발명의 교시에 따르는 방법은, 사용되는 트랜스듀서들 사이의 고유 주파수 응답 차 및 돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과에 기초하여 더블 토크 상황을 검출한다.
본 발명의 교시에 따르는 방법은 더블 토크 검출기를 이용하는 임의의 음향 에코 상쇄기의 전이중 성능을 향상시켜 근단 신호의 왜곡 또는 잘라짐을 방지하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 한가지 이점은, 근단 및 원단 신호들의 상관 또는 돌아온 에코의 레벨에 무관한 강력한 검출이다. 더블 토크는 심지어 에코 레벨이 근단 신호 레벨보다 높은 경우에도 검출될 수 있다. 제안된 방식은 또한 연산의 복잡도가 낮고, 독립적으로 사용되거나 기존의 주파수 영역 에코 상쇄 방식에 통합될 수 있다.
본 발명의 교시에 따르는 본 발명의 실시예들은 더블 토크를 검출하기 위해 상위 대역 에너지 신호들을 사용하지 않는다. 오히려, 더블 토크를 검출하기 위해, 선택된 부대역(subband)들의 에코 잔여들이 측정된다(이는 신호 스펙트럼 내의 임의의 장소일 수 있고 트랜스듀서들의 스펙트럼 차에 기초하여 자동으로 선택됨). 이렇게 함으로써, 본 접근법은 근단 대화 신호의 스펙트럼에 무관하게 더욱 강력한 더블 토크 검출 성능을 가질 것이다.
따라서, 일 양태에 따르면, 본 발명은 핸즈프리 통신 시스템에서 트랜스듀서들 사이에 고유 주파수 차 및 돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과에 기초하여 더블 토크 검출이 행해지는 더블 토크 검출기를 제공한다.
일 양태에서, 본 발명은 핸즈프리 통신 시스템에서 더블 토크 상황을 검출하는 방법을 제공한다. 본 방법은 원단 트랜스듀서로부터의 입력 신호 및 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호를 수신하는 단계; N-포인트 FFT 블록들을 이용하여 입력 신호들을 주파수 영역으로 변환하는 단계; FFT 블록들의 출력으로부터 K 스펙트럼 부대역들을 생성하는 단계; 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차에 기초하여 각각의 변환된 입력 신호에 대하여 q 스펙트럼 부대역들을 선택하는 단계; 및 원단 트랜스듀서로부터의 추정된 에코 전력을, 선택된 q 부대역들에 대한 에코 상쇄기의 평균 전력 출력과 비교한 것에 기초하여 더블 토크 상황이 존재하는지를 판정하는 단계를 포함한다.
더블 토크를 검출하는 단계는 원단 트랜스듀서로부터의 입력 신호에 대하여, 선택된 부대역들에 대한 스펙트럼 에코 전력을 추정하는 단계; 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호에 대하여, 선택된 부대역들에 대한 평균 전력 출력을 추정하는 단계; 및 스펙트럼 에코 전력 및 평균 전력을 소정의 임계값과 비교하는 단계를 포함한다. 본 발명은 각각의 스펙트럼 부대역에 대하여 에코 손실 계수(ELC)들을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 여기서 각각의 부대역에서의 스펙트럼 에코 전력은 추정된 ELC에 기초하여 추정된다. ELC는 재귀적(recursive) 방법을 이용하여 추정될 수 있다. 일 실시예에서, K는 N보다 작을 수 있다. 본 방법은 ELC를 추정하는 단계 전에 각각의 부대역의 평균 전력 출력을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 각각의 부대역의 평균 전력 출력을 추정하는 단계는 재귀적 방법을 이용하여 행해질 수 있다.
본 방법은 비교 단계 전에 각각의 부대역에서의 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호에 대한 평균 노이즈 전력을 추정하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 각각의 부대역에서의 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호에 대한 평균 노이즈 전력을 추정하는 단계는 재귀적 방법을 이용하여 행해질 수 있다. 본 방법은 또한 백그라운드 노이즈의 평균 추정치를 계산하고 이것을 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호로부터 감산하여 감도를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 에코 전력이 근단 신호 전력보다 작은 부대역들을 자동으로 찾는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은 또한 핸즈프리 통신 시스템에서의 더블 토크 상황을 검출하는 방법을 제공한다. 본 방법은 핸즈프리 통신 시스템에서 원단 트랜스듀서 및 근단 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차를 검출하는 단계; 돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과를 검출하는 단계; 및 고유 주파수 차와 음향 효과들을 비교하여 더블 토크 상황을 검출하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은, 핸즈프리 통신 시스템에서 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차를 검출하기 위한 회로; 돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과를 검출하기 위한 회로; 및 고유 주파수 차와 음향 효과를 비교하여 더블 토크 상황을 검출하기 위한 회로를 포함하는 더블 토크 검출기를 제공한다.
검출기는 또한, 원단 트랜스듀서로부터의 입력 신호 및 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부; N-포인트 복소 FFT 블록을 이용하여 입력 신호들을 주파수 영역으로 변환하기 위한 FFT 필터; 각각의 입력 신호에 대해 K 스펙트럼 부대역들을 생성하기 위한 서브 밴더 유닛(sub bander unit); 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 스펙트럼 음향 차에 기초하여 q 부대역들을 선택하기 위한 회로; 원단 트랜스듀서로부터의 입력 신호에 대하여, 선택된 부대역들에 대한 스펙트럼 에코 전력을 추정하기 위한 추정기; 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호에 대하여, 선택된 부대역들에 대한 평균 전력 출력을 추정하기 위한 추정기; 스펙트럼 에코 전력 및 평균 전력 출력을 소정의 임계값과 비교하기 위한 비교기; 및 상기 비교에 기초하여 더블 토크 상황이 존재하는지 여부를 판정하기 위한 회로를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 부대역에서의 스펙트럼 에코 잔여 전력을 추정하기 위한 회로는 각각의 스펙트럼 부대역에 대한 에코 손실 계수(ELC)들을 추정하기 위한 회로를 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 부대역에서의 스펙트럼 에코 잔여 전력은 추정된 ELC에 기초하여 추정된다. 검출기는 ELC를 추정하기 전에 각각의 부대역의 평균 전력 출력을 추정하기 위한 회로를 더 포함할 수 있다. 검출기는 비교 전에 각각의 부대역에서 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호에 대한 평균 노이즈 전력을 추정하기 위한 노이즈 추정 회로를 더 포함할 수 있다. 노이즈 추정 회로는 재귀적 회로일 수 있다. 검출기는 백그라운드 노이즈의 평균 추정치를 계산하고 이것을 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호에서 감산하여 감도를 감소시키기 위한 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 다른 양태들 및 이점들은 본 기술 분야의 숙련자가 이하의 설명을 검토함으로써 쉽게 명백해질 것이다.
본원은 핸즈프리 통신 장치들에서의 더블 토크 상황을 검출하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부 도면들과 함께 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 교시에 따른 더블 토크 검출기의 일 응용을 폭넓게 예시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 교시에 따른 스펙트럼 영역 더블 토크 검출기를 예시하는 블록도.
도 3은 도 2의 검출기에서 사용될 수 있는 노이즈 활성 검출기의 일 실시예의 블록도.
도 4는 도 2의 검출기에서 사용될 수 있는 에코 잔여 스펙트럼 전력 추정기의 일 실시예의 블록도.
도 5는 도 2의 검출기에서 사용될 수 있는 검출 회로의 일 실시예의 블록도.
도 6은 핸즈프리 장치에서 스피커와 마이크 사이의 주파수 응답의 일례를 도시하는 도면.
본 발명은 예시적인 목적으로만 의도된 예들인 것으로 이해될, 본 발명의 소정의 특정한 대표적 실시예들, 물질들, 장치들 및 처리 단계들과 관련하여 상세하게 설명될 것이다. 특히, 본 발명은, 본 명세서에 구체적으로 열거된 방법들, 물질들, 상황들, 처리 파라미터들, 장치 등으로 제한되는 것을 의도하지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 교시에 따른 음향 에코 상쇄를 위한 더블 토크 검출기의 일 응용이 예시된다. 도시되는 바와 같이, 본 발명의 교시에 따른 검출기 및 방법은 선형 에코 상쇄기와 비선형 처리 장치(NLP) 사이의 부가적인 회로로서 사용되어 더블 토크를 더 정확하게 검출할 수 있다. 넓은 의미에서, 검출기로 입력되는 두 개의 신호가 있다. 신호들은 원단 대화자로부터의 Err 및 에코 상쇄기의 출력으로부터의 Rout이다. 이후, K 스펙트럼 부대역들이 각각의 입력 신호에 대하여 생성된다. 스펙트럼 에코 잔여 전력이 각각의 부대역에서 추정되고 추정된 스펙트럼 에코 잔여 및 선택된 부대역에 대한 에코 상쇄기로부터의 출력 신호가 소정의 임계값과 비교된다. 이 비교에 기초하여, 검출기는 더블 토크 상황이 존재하는지 여부를 판정한다.
도 2는 본 발명의 교시에 따른 바람직한 스펙트럼 영역 더블 토크 검출기를 예시하는 블록도이다. 입력 신호들인 Rout 및 Err은 우선 두 개의 사전 처리 단계들(1 및 3)을 통과하는데, 두 개의 사전 처리 단계는 모두 프리엠퍼시스(preemphasis) 필터, 프레이머(framer) 및 윈도윙 함수(windowing function)로 구성된다. 프리엠퍼시스 필터는, 입력 신호들의 고주파수부를 강화시키는 1차 FIR 필터이다. 프레이머는 M-샘플 입력 데이터 각각으로부터 M+L 크기의 샘플들의 오버랩된 프레임들을 형성한다. 각각의 데이터 프레임에 대하여, 제1 L 샘플들은 이전 프레임의 최종 L 샘플들과 동일할 것이다. 협대역 응용들에서(샘플 레이트=8kHz), M=80 및 =24이고, 반면 광대역 응용들에서(샘플 레이트=16kHZ), M=160 및 L=48이다. 윈도윙 함수(w(t))는 프레이머의 출력에서 인가되며 다음과 같이 주어진다.
Figure pat00001
윈도윙 함수의 출력은 제로 패딩되어(zero padded) N 개의 샘플들을 형성하고, 여기서, 협대역 응용에 대해서는 N=128이고, 광대역 응용에 대해서는 N=256이다.
사전 처리 후에, K 스펙트럼 부대역들은 단계 5에서 각각의 입력 신호에 대해 생성된다. 스펙트럼 부대역들을 생성하기 위하여, 각각의 입력 데이터 스트림마다 하나씩, 두 개의 N-포인트 DFT들이 단계 4에서 계산된다. 입력 데이터가 실수 값의 신호들이기 때문에, N-포인트 복소 FFT가 단계 2에서 사용되어 이하에서 설명하는 방법을 이용하여 양쪽의 DFT들을 계산할 수 있다.
우선, 이하의 복소 신호가 다음 설정에 의해 형성되고,
Figure pat00002
여기서, x1 및 x2는 사전 처리된 입력 신호들(블록들(1 및 3)의 출력들)이고, j=√-1이다. 다음으로, N-포인트 복소 FFT를 이용하여 x의 N-포인트 DFT가 계산된다. 개별적인 입력 x1 및 x2 각각의 DFT는 아래와 같이 산출되고,
Figure pat00003
Figure pat00004
여기서, X1(n) 및 X2(n)은 x1 및 x2의 DFT들이고, X r (n) 및 X i (n)은 x의 DFT의 실수부 및 허수부이며, n = 0, 1, ..., N-1이다.
각각의 입력에 대해 계산된 DFT에 기초하여, K 에너지 부대역들이 다음의 수학식들을 이용하여 단계 5에서 계산되고,
Figure pat00005
Figure pat00006
여기서, f h(k) 및 f l(k)는 균일하게 또는 임계적으로 이격된 부대역들에 기초하여 설정된다(임계적으로 이격된 부대역들의 예로는 표 1을 참조).
도 2에서, FFT 포인트들의 수 및 부대역들의 수는, 최적의 검출 대 연산 복잡도와 메모리 요구사항 사이의 교환 조건에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는, K는 FFP 포인트들의 수보다 매우 작은 수이다.
Figure pat00007
단계 6에서, 각각의 부대역 출력의 평균 전력은 재귀적 수학식을 이용하여 추정되고,
Figure pat00008
Figure pat00009
여기서, 0≤α<1이고, k는 부대역 번호에 대한 지표이며, t는 데이터 프레임 번호에 대한 지표이다.
단계 7에서는 각각의 부대역에서 Err 입력에 대한 평균 노이즈 전력을 추정한다. 노이즈 전력을 추정하기 위해, 도 3에 도시된 회로가 사용될 수 있다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 노이즈 전력을 갱신하기 위해 재귀적 회로가 사용된다. 노이즈 전력의 갱신은 Err 입력에서 노이즈 활성 검출기(18)에 의해, 그리고 Rout 입력에서 신호 활성 검출기(17)에 의해 제어된다. 노이즈 활성 검출기(18)는 노이즈만이 존재하고 대화 전력은 무시할 수 있는 데이터 프레임들을 검출한다. 신호 활성 검출기(17)는 에코 잔여가 노이즈로서 검출되지 않을 것이라는 점을 보증하는데 사용된다.
갱신 유닛(19)은 노이즈 추정에 대한 재귀적 갱신을 제어한다. 노이즈 전력 추정은 Rout에 신호가 존재하지 않고 Err 입력에서 노이즈 활성이 검출되었을 때만 갱신된다.
도 2에서, 단계 8은 에코 잔여 전력 스펙트럼을 추정한다. 각각의 부대역에 대하여 에코 잔여 전력은 도 4에 도시된 회로를 이용하여 계산된다. 이 회로의 일부는 각각의 부대역 k 및 데이터 프레임 t에 대한 Rout 및 Err 입력들에 대하여 에코 손실 계수들(ELCs)(C(k, t))을 적응적으로 계산한다.
제어 회로는 신호 활성 검출기(22) 및 Rout 입력에서 활성 신호가 없을 때 C(k, t)를 갱신하는 것을 중단하는 유닛(24)을 포함한다. ELC는 각각의 부대역에서 스펙트럼 에코 잔여 전력을 추정하는데 사용될 것이다. Rout 입력에 의해 증배된 에코 손실 계수들 C(k, t)은 에코 잔여 스펙트럼 y_ est(k, t)의 추정치를 제공한다. 이 추정치는 Rout 입력에서 활성 신호가 없으면, 유닛(26)을 통해 제로로 설정된다.
도 2에서, 음향 에코 상쇄기의 출력에 의해 발생된 Err 신호와 도 4에 도시된 회로를 이용하여 발생된 y_ est 신호 사이의 스펙트럼 차에 기초하여 단계 9에서 더블 토크 상황이 검출된다. 시간 영역 에코 잔여가 아무리 크더라도, 에코 잔여 전력은 매우 작은 반면, 근단 신호 전력은 충분한 일부 주파수 대역이 존재할 것이다. 이것은 이하에서 설명하는 바와 같이 더블 토크 상황을 검출하는데 사용될 수 있다.
이 주파수 대역들은 핸즈프리 장치의 트랜스듀서들(스피커들 및 마이크들) 사이의 고유 주파수 응답 차에 기초하여 잘 예측될 수 있고 계획된 더블 토크 검출기 회로로 프로그래밍 될 수 있다. 핸즈프리 장치에서는, 마이크들 및 스피커들이 일반적으로 상이한 주파수 응답들을 갖는다는 점에 유의한다. 예를 들어, 스피커 폰 장치들에서 사용되는 작은 스피커들은 원단 신호의 저주파수부를 재생할 수 없지만, 마이크(근단 대화자의 신호를 포착함)는 더 나은 저주파수 응답을 가질 수 있다. 이는 더블 토크 기간 중에 근단 신호의 저주파수 대역 신호 에너지가 원단 에코 신호의 저주파수 신호 에너지보다 훨씬 커야 한다는 것을 의미하고, 이것은 더블 토크 상황을 검출하는데 사용될 수 있다.
또한, 핸즈프리 장치의 음향 특성 및 마이크와 스피커의 위치는 돌아온 에코의 스펙트럼에 영향을 줄 수 있고 그 결과 소정의 주파수 대역들에서 적은 에코를 낳는다. 이러한 지식은 또한 더블 토크 조건에 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 6은 핸즈프리 장치에서 스피커와 마이크 사이의 주파수 응답의 예를 도시한다. 이 주파수 응답은 또한 마이크와 스피커 사이의 음향 경로의 효과를 포함한다는 것을 유의한다. 도면 내에 원들로써 표시되어 있는 바와 같이, 주파수 응답에 널(null)들이 존재하고, 이 널들의 위치는 주파수 스펙트럼 내의 임의의 곳일 수 있다. 이 널들의 위치는 스피커의 전자음향(electroacoustic) 특성들 및 스피커와 마이크(마이크 자체는 일반적으로 평탄한 스펙트럼을 가짐) 사이의 매체의 음향 특성에 의존한다는 것을 유의한다. 이 널들은 더블 토크 신호의 존재들을 예측하는데 이용될 수 있다. 이 널들로 인해, 스피커, 음향 경로 및 마이크를 통과하는 원단 신호가 널 주위에서 주파수 대역들에 대해 감쇄될 것이고, 그 결과, 이들 주파수 대역들에서 적은 에코 잔여가 예측된다는 것에 유의한다. 동시에, 마이크만을 통과하는 근단 신호는 이 널들에 의해 덜 영향을 받을 것이고, 따라서 이들 주파수 대역들에서 계산된 전력을 추정된 에코 전력과 비교함으로써 더블 토크의 존재가 검출될 수 있다.
도 5는 주파수 영역 더블 토크 검출기를 위한 회로의 일 실시예이다. 합산 유닛들(29, 30 및 32)은 각각의 입력 신호들 Err, 노이즈 및 y_ est에 대하여, 선택된 주파수 대역들 P1, ..., Pq에서의 전체 에너지를 계산한다.
P1, ..., Pq는 원단 대화자 에코 및 근단 대화자 신호 사이의 알려진 스펙트럼 차에 기초하여 (이하에 설명되는 바와 같이) 자동으로 또는 수동으로 선택된다. 예를 들어, 일부 스피커 폰 장치 P1, ..., Pq는 저주파수 대역(대역들 1 내지 3)로 설정되거나, 또는 마이크와 스피커 사이에서 상이한 것으로 알려진 다른 주파수 대역들로 설정될 수 있다.
백그라운드 노이즈에 대한 더블 토크 검출기의 감도를 감소시키기 위하여, 합산 유닛(30)은 백그라운드 노이즈의 평균 추정치를 계산하고, 이 추정치가 Err 신호에서 감산된다. 비교기(33)는 Err 입력의 평균 에너지를 에코의 추정치(도 4의 회로에 기초하여 계산됨)와 비교한다. 제어기(34)는 더블 토크 검출기의 감도를 제어한다.
도 5에서, 에코 전력이 근단 신호 전력보다 훨씬 작은 주파수 대역들의 집합을 자동으로 찾는 회로가 추가될 수 있다. 본 발명의 교시에 따른 더블 토크 검출 방법에서, 널들의 위치에 기초하여 부대역들(P1 내지 Pq)이 선택된다. 널들의 위치를 찾기 위해 다음의 두 가지 방법 중 하나가 사용될 수 있다:
1) 에코 손실 계수(ELC)들을 서로 비교하고, 최대 ELC를 갖는 부대역들을 선택하는 방법. 부대역에 대한 ELC 값이 클수록, 그 부대역에 대한 널의 지표인 그 부대역에 대한 에코 감쇄도 커진다는 점을 유의한다. 일반적으로, 30dB보다 크면 높은 에코 감쇄인 것으로 고려된다.
2) 스피커를 통해 화이트 노이즈(white noise) 또는 스윕 정현파 신호(sweep sinusoidal signal)를 통과시키고 각각의 부대역에 대한 에코 잔여의 전력을 측정하는 방법. 가장 작은 에코 잔여를 갖는 부대역들이 널에 대응한다.
상기한 방법들의 각각은 널의 위치를 자동으로 찾는다는 점을 유의한다. 방법 (1)의 이점은 장치가 일상적인 사용 하에서 동작하는 중에 부대역들의 선택이 온라인으로 행해진다는 점이다. 방법 (2)의 이점은 그것이 오프라인 작업을 필요로 하지만, 부대역들을 선택함에 있어서 더 정확한 결과를 준다는 점이다.
첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같이, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 다양한 변경들이 행해질 수 있다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
17: 신호 활성 검출기
18: 노이즈 활성 검출기
22: 신호 활성 검출기

Claims (14)

  1. 핸즈프리(hands free) 통신 시스템에서 더블 토크(double talk) 상황들을 검출하는 방법으로서,
    원단 트랜스듀서(far-end transducer)로부터의 입력 신호 및 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호를 수신하는 단계;
    N-포인트 FFT 블록들을 이용하여 상기 입력 신호들을 주파수 영역으로 변환하는 단계;
    FFT 블록들의 출력으로부터 K 스펙트럼 부대역들을 생성하는 단계;
    상기 원단 트랜스듀서와 근단(near-end) 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차에 기초하여 각각의 변환된 입력 신호에 대하여 q 스펙트럼 부대역들을 선택하는 단계; 및
    선택된 q 부대역들에 대한 에코 상쇄기의 평균 전력 출력과 원단 트랜스듀서로부터의 추정된 에코 전력을 비교한 것에 기초하여 더블 토크 상황이 존재하는지 여부를 판정하는 단계
    를 포함하는 더블 토크 상황 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더블 토크를 판정하는 단계는,
    상기 원단 트랜스듀서로부터의 상기 입력 신호에 대하여 선택된 부대역들에 대한 스펙트럼 에코 전력을 추정하는 단계;
    상기 에코 상쇄기의 출력으로부터의 상기 입력 신호에 대하여 선택된 부대역에 대한 평균 전력 출력을 추정하는 단계; 및
    상기 스펙트럼 에코 전력과 상기 평균 전력 출력을 소정의 임계값과 비교하는 단계
    를 포함하는 더블 토크 상황 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    에코 전력이 근단 신호 전력보다 작은 부대역들을 자동으로 찾는 단계를 더 포함하는 더블 토크 상황 검출 방법.
  4. 핸즈프리 통신 시스템에서 더블 토크 상황을 검출하는 방법으로서,
    핸즈프리 통신 시스템에서 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차를 검출하는 단계;
    돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과를 검출하는 단계; 및
    상기 고유 주파수 차와 음향 효과를 비교하여 더블 토크 상황을 검출하는 단계
    를 포함하는 더블 토크 상황 검출 방법.
  5. 핸즈프리 통신 시스템에서 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 주파수 차를 검출하기 위한 회로;
    돌아온 에코 신호의 스펙트럼에 대한 음향 효과를 검출하기 위한 회로; 및
    상기 고유 주파수 차와 음향 효과를 비교하여 더블 토크 상황을 검출하기 위한 회로
    를 포함하는 더블 토크 검출기.
  6. 제5항에 있어서,
    원단 트랜스듀서로부터의 입력 신호 및 에코 상쇄기의 출력으로부터의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부;
    N-포인트 복소 FFT 블록들을 이용하여 상기 입력 신호들을 주파수 영역으로 변환하기 위한 FFT 필터;
    각각의 입력 신호에 대해 K 스펙트럼 부대역들을 생성하기 위한 서브 밴더 유닛(sub bander unit);
    상기 원단 트랜스듀서와 근단 트랜스듀서 사이의 고유 스펙트럼 음향 차에 기초하여 q 부대역들을 선택하기 위한 회로;
    상기 원단 트랜스듀서로부터의 상기 입력 신호에 대하여, 선택된 부대역들에대한 스펙트럼 에코 전력을 추정하기 위한 추정기;
    상기 에코 상쇄기의 출력으로부터의 상기 입력 신호에 대하여, 선택된 부대역들에 대한 평균 전력 출력을 추정하기 위한 추정기;
    상기 스펙트럼 에코 전력과 상기 평균 전력 출력을 소정의 임계값과 비교하기 위한 비교기; 및
    상기 비교에 기초하여 더블 토크 상황이 존재하는지 여부를 판정하기 위한 회로
    를 포함하는 더블 토크 검출기.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 부대역에서 스펙트럼 에코 잔여 전력을 추정하기 위한 회로는 각각의 스펙트럼 부대역에 대하여 에코 손실 계수(ELC)를 추정하기 위한 회로를 포함하고,
    각각의 부대역에서의 상기 스펙트럼 에코 잔여 전력은 상기 추정된 ELC에 기초하여 추정되는 더블 토크 검출기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 ELC를 추정하기 전에 각각의 부대역의 평균 전력 출력을 추정하기 위한 회로를 더 포함하는 더블 토크 검출기.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 부대역의 평균 전력 출력을 추정하기 위한 추정기는 재귀적 회로인 더블 토크 검출기.
  10. 제9항에 있어서,
    비교하기 전에, 각각의 부대역에서 상기 에코 상쇄기의 출력으로부터의 상기 입력 신호에 대한 평균 노이즈 전력을 추정하기 위한 노이즈 추정 회로를 더 포함하는 더블 토크 검출기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 노이즈 추정 회로는 재귀적 회로인 더블 토크 검출기.
  12. 제11항에 있어서,
    백그라운드 노이즈의 평균 추정치를 계산하고 이를 상기 에코 상쇄기의 출력으로부터의 상기 입력 신호에서 감산하여 감도를 감소시키기 위한 회로를 더 포함하는 더블 토크 검출기.
  13. 제12항에 있어서,
    에코 전력이 근단 신호 전력보다 작은 주파수 대역들을 자동으로 찾기 위한 회로를 더 포함하는 더블 토크 검출기.
  14. 제7항에 있어서,
    각각의 스펙트럼 부대역에 대하여 에코 손실 계수(ELC)들을 추정하기 위한 회로 및 각각의 ELC에 기초하여 각각의 부대역에서 스펙트럼 에코 잔여 전력을 추정하기 위한 회로는 단일 회로로 결합되는 더블 토크 검출기.
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