KR20110096250A - 기본잡음 신호원을 갖는 중복가산 잡음제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잡음이 포함된 입력신호에 대하여 디지틀 신호처리 소자 등을 사용하지 않고 효율적으로 잡음을 제거하는 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 상대방은 사용자의 음성, 주변, 소음을 모두 듣고 사용자의 음성을 인지해야 하므로 잡음의 세기가 클 경우 사용자의 음성을 인지하기 어려운 상태에 있게 되거나 높은 부품 비용을 부담하고 디지틀 신호처리를 수행하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 감안한 본 발명은 통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 외부 신호입력원의 잡음 신호 위상과 동일하게 소리 신호를 위상 천이 하여 출력하는 주 신호입력부와; 통화자 주변의 잡음을 입력받아 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 감쇠시키고 위상을 반대로 변위 시키는 잡음입력부와; 소리신호, 혼합된 잡음 신호를 커플링하여 통화자 주변의 잡음을 1차제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력하는 1차 감산기출력부와; 노이즈리미터에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 2차 감산기출력부와; 음성 신호를 출력레벨에 대해 다음 지연동기된 출력레벨과 1/2의 값으로 조정함으로서 높은 신호를 덜 높게 낮은 신호를 덜 낮게 미세 감쇠하는 신호출력부를 구성하여 잡음을 효율적으로 제거하는 효과가 있다.

Description

기본잡음 신호원을 갖는 중복가산 잡음제거 장치{The Apparatus for Noise Cancelling of Hybrid Type with Basic Noise Source}

도 1은 잡음원과 신호원의 입력 구성도

도 2는 종래 이동통신 단말기의 음성 입력장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 신호처리기법을 적용한 잡음 제거 장치의 구성을 보인 블록도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중복가산 잡음제거 방법의 구성 블록도.

제안하는 발명은 통화자의 음성 이외의 잡음을 판단하고 통화자의 음성에 부과되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달함으로써 사용자가 외부 잡음이 심한 환경에 놓인 경우에도 상대방은 주변 환경의 잡음 없이 사용자의 음성을 듣고 사용자의 메시지를 올바로 인지하고저 하는 목적을 갖습니다. 그리고, 사용자가 놓인 환경의 잡음 레벨을 판단하여 외부 잡음이 심한 환경일 경우 사용자의 음성에 부가되는 잡음을 제거하여 상대방에게 사용자의 음성을 전달함으로써 상대방은 사용자의 주변 환경에 의한 잡음 방해 없이 사용자의 음성을 들을 수 있는 하이브리드형 고효율 음성수신장치를 구성하고저 한다.

[기술분야]

본 발명은 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 외부 잡음이 심한 환경에서 통화자의 음성에 부가되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달 할 수 있게 한 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것이다

이동통신 단말기는 마이크를 이용하여 사용자의 음성을 전기 신호로 변환하고 전기신호를 증폭하여 디지털 변환하고 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 상대방 단말기로 전달하는 일련의 동작에 의해 사용자의 음성을 상대방에게 전달한다

기존의 잡음제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 제거하고자 하는 잡음신호를 구성하는 방법에 따라서 다음과 같은 유형들의 잡음제거 방법들이 있다.

첫째는, 다이오드의 단방향성을 이용한 Noise Limiter 입니다. 이 벙법의 구성은 다이오드 두 개를 거꾸로 연결하고 적당한 전류를 흐르게 해주면 신호에 비해서 비교적 큰 잡음은 없앨 수 있는 다이오드의 특성을 이용한 것이며, 제어하기에 따라서 실용적이기도 한 가장 간편한 잡음제거 방법입니다.

둘째는, 신호원의 중간주파수 증폭기 신호의 일부를 받아서 증폭한 후 강한 잡음을 펄스성형한 뒤에 중간주파 증폭기의 신호를 개폐하는 식으로 잡음을 제거하는 것입니다. 흔히 많이 사용되는 방법이지만 가까운 곳에서 강한 그리고 간격이 짧은 펄스성 잡음이나 흔히 순간적 폭발성 잡음에는 별효과가 없으며 음성이 끊어지는 현상이 나타납니다.

세째는, 별도의 수신기회로를 통해 신호는 적으면서 잡음이 비교적 많은 30MHz대의 신호로 잡음제어를 하는 경우입니다. 하지만 이 경우 또한 순간적 폭발성 잡음에는 별효과가 없습니다.

네째는, 잡음소거기라는 별도의 수신회로를 사용하여 잡음의 형태를 검출하는 방법입니다. 중간주파 증폭기의 이득을 잡음의 형태에 따라 조절하는 것으로 사용자는 잡음이 없는 신호를 수신한다고 생각할 정도로 깨끗해집니다. 이 장치는 음성주파수 성분에 따라 선별적으로 적용하는 경우 무척 효율적인 제거 방법을 확보할 수 있습니다.

다섯째, DSP(Digital Signal Processor)를 사용하여 신호를 셈플링한 후 평균화 알고리즘이나 이동 평균법이나 가우시안 평균법등을 사용하여 잡음을 제거하는 것입니다. 다른 방법들보다 가장 효율적인 잡음제거 방법으로서 가장 효과가 좋았고 또 필요에 따라 소프트웨어 프로그램을 바꿔서 여러 경우의 상황을 대처할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.

도 1은 잡음원과 신호원의 입력신호에 대한 분리입력 구성도를 나타낸다. 잡음제거에 대한 큰 원칙으로서, 잡음이 포함된 원래신호에서 순수 잡음만을 제거할수 있다면 순수한 원래 신호를 얻을 수 있는데, 이러한 잡음을 별도의 신호로 형성하는 경우의 그림을 나타낸다. 도 2는 종래 이동통신 단말기의 음성 입력 장치의 구성을 보인 블록도로서, 음성 입력 장치는 통화자의 음성을 입력받는 입력신호원마이크(1)과; 순수 음성 신호대역 만을 유지시키는 대역필터(2)와; 발생되는 노이즈 성분을 다이오드의 정전용량 성분으로 제거하는 노이즈 리미터(3)와; 이를 노이 즈리미터 이전의 성분에 감산하는 감산기(4)와 최종 신호출력부(5)로 구성된다.

종래 기술 가운데 첫째, 둘째, 세째 방법은 간편하기는 하나 성능이 부족하며, 네째, 다섯째 방법은 성능은 비교적 뛰어나나 회로구성비용이나 DSP소자 비용이 높아서 간편한 회로 채택에는 부담스러운 상황이며, 따라서 본 발명에서는 잡음이 포함된 입력신호원에서 잡음을 제거하는 간편한 회로 구성법을 제안하고저 합니다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 마이크로 모든 소리를 입력받아 입력된 소리를 신호 처리하여 상대방 단말기로 전달하므로 사용자가 소음이 심한 환경에 노출될 경우 사용자의 음성에 주변 소음까지 더하여 상대방에게 전달한다. 상대방은 사용자의 음성, 주변 소음을 모두 듣고 사용자의 음성을 인지해야 하므로 잡음의 세기가 클 경우 사용자의 음성을 인지하기 어려운 문제점이 있습니다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 외부 잡음이 심한 환경에서 통화자의 음성 이외의 잡음을 판단하고 잡음의 세기가 클 경우 통화자의 음성에 부과되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달할 수 있도록 한 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있습니다.

특히, 디지틀 신호처리로 잡음제거기를 구성하는 경우 높은 부품 구성비를 지출하여야 하나 본 발명에서는 비교적 간단한 회로 구성으로 효율적인 잡음제거 방법을 제안하고저 합니다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 도 3에서 나타낸바와 같이 낮은 신호(6)는 덜 낮게 높은 신호(7)는 덜 높게 하는 회로적 과정을 가산기(10)와 지연동기(9)를 사용하여 수행함으로서, 간편한 회로 구성에서 제거하기 어려운 폭발성 잡음을 제거하는 회로 구성도를 나타내었다.

상세한 본 발명의 구성으로서 도 4에서는, 통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 외부 신호입력원의 잡음 신호 위상과 동일하게 소리 신호를 위상 천이 하여 출력하는 주 신호입력부(12)와; 통화자 주변의 잡음을 입력받아 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 감쇠시키고 위상을 반대로 변위 시키는 잡음입력부(13)와; 소리신호, 혼합된 잡음 신호를 커플링하여 통화자 주변의 잡음을 1차제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력하는 1차 감산기출력부(15)와; 노이즈리미터에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 2차 감산기 출력부(19)와; 음성 신호를 출력레벨에 대해 다음 지연동기된 출력레벨과 1/2의 값으로 조정함으로서 높은 신호를 덜 높게 낮은 신호를 덜 낮게 미세 감쇠하는 신호출력부(23)를 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 신호입력(12)과 잡음입력(13)이 포함된 가산기(14)로 부터 노이즈 리미터(17)의 출력을 받아 출력 레벨을 미세 조정하는 제 1 잡음제거 단계와, 다시 2차적으로 복합신호(19)로부터 잡음신호를 제거하는 제 2잡음제거 단계와, 지연동기(21)와 가산기(22)를 사용하여 높은 신호는 덜 높게 낮은 신호는 덜 낮게 조정하는 제 3 미세조정 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상, 기본 잡음 신호원을 갖는 중복 가산 잡음제거 장치는 신호와 잡음이 함께 포함된 신호로 부터 잡음신호를 1차 제거하고, 반복하여 2차 제거한후에, 지연동기된 출력레벨과 1/2의 값으로 조정함으로서 높은 신호를 덜 높게 낮은 신호를 덜 낮게 미세 감쇠하여 신호 출력하여 순수한 신호원으로서 스피커 등의 입력으로 보내진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 통화자의 음성 이외의 잡음을 판단하고 통화자의 음성에 부과되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달함으로써 사용자가 외부 잡음이 심한 환경에 놓인 경우에도 상대방은 주변 환경의 잡음 없이 사용자의 음성을 듣고 사용자의 메시지를 올바로 인지하는 효과가 있다.

또한, 사용자가 놓인 환경의 잡음 레벨을 판단하여 외부 잡음이 심한 환경일 경우 사용자의 음성에 부가되는 잡음을 제거하여 상대방에게 사용자의 음성을 전달함으로써 상대방은 사용자의 주변 환경에 의한 잡음 방해 없이 사용자의 음성을 듣는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 통화자의 음성 이외의 잡음을 판단하고 통화자의 음성에 부과되는 잡음을 중복적으로 제거하고 디지틀 신호처리 소자 없이 폭발성 잡음을 없애기 위해 상대방에게 통화자의 음성을 전달하고 인지하는 잡음제거 장치를 구성하는 데 있어서,

   통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 외부 신호입력원의 잡음 신호 위상과 동일하게 소리 신호를 위상 천이 하여 출력하는 주 신호입력부와; 통화자 주변의 잡음을 입력받아 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 감쇠시키고 위상을 반대로 변위 시키는 잡음입력부와; 소리신호, 혼합된 잡음 신호를 커플링하여 통화자 주변의 잡음을 1차제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력하는 1차 감산기출력부와; 노이즈리미터에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 2차 감산기 출력부와; 음성 신호를 출력레벨에 대해 다음 지연동기된 출력레벨과 1/2의 값으로 조정함으로서 높은 신호를 덜 높게 낮은 신호를 덜 낮게 미세 감쇠하는 신호출력부를 구성한 것을 특징으로 하는 중복가산 잡음제거 구성방법.
2. 제 1항에 있어서,

   잡음제거장치는, 신호입력과 잡음입력이 포함된 가산기로 부터 노이즈 리미터의 출력을 받아 출력 레벨을 미세 조정하는 제 1 잡음제거 단계와, 다시 2차적으 로 잡음제거된 복합신호로부터 잡음신호를 제거하는 제 2잡음제거 단계와, 지연동기와 가산기를 사용하여 높은 신호는 덜 높게 낮은 신호는 덜 낮게 조정하는 제 3 미세조정 단계로 구성된 중복가산 잡음제거 장치.

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