KR20220077820A - Adaptive gain control apparatus - Google Patents
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Abstract
적응형 이득 제어 장치가 개시된다.
이 장치에서 유효성 판별부는 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 잡음 신호를 사용하여 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별한다. 적응형 이득 조절부는 유효성 판별부에 의해 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 동안에만 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행한다. 이러한 유효성 판별부는 원단으로부터의 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하는 잡음 업데이트부, 및 잡음 업데이트부에서 추정된 잡음 신호의 전력과 원단으로부터의 입력 신호의 전력을 비교하여 원단으로부터의 입력 신호의 유효 신호 여부를 판별하는 유효 신호 판별부를 포함한다.An adaptive gain control apparatus is disclosed.
In this device, the validity determining unit determines whether the input signal from the far end is valid, indicating that the voice signal is present, using the noise signal estimated from the input signal from the far end. The adaptive gain control unit performs adaptive gain control on the input signal from the far end only while the input signal from the far end is valid by the validity determining unit. The validity determining unit compares the noise update unit for estimating the noise signal from the input signal from the far end, and the power of the noise signal estimated by the noise update unit with the power of the input signal from the far end to determine whether the input signal from the far end is valid. and a valid signal determining unit for determining
Description
본 발명은 적응형 이득 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive gain control device.
일반적으로, 모바일, 차량내 핸즈프리 등과 같이 전화 회선처럼 송신자와 수신자가 동시에 양방향 통신을 할 수 있는 전이중 통신(full-duplex communication) 또는 무전기와 같이 한쪽에서 정보를 보내면 다른 한쪽에서는 정보를 모두 받아야만 반대쪽으로 정보를 보낼 수 있는 반이중 통신(half-duplex communication)에서 이득 제어 기능은 스피커로 출력되는 신호에 대한 이득을 제어하거나, 마이크로 입력된 신호에 대해 에코 및 잡음 제거(Echo Cancellation/Noise Reduction, EC/NR)를 수행한 신호의 이득을 제어하는 것을 말한다.In general, full-duplex communication in which the sender and the receiver can communicate in both directions at the same time, such as a telephone line, such as a mobile phone or hands-free in a vehicle, or when one side sends information, the other side must receive all the information to the other side. In half-duplex communication that can send information, the gain control function controls the gain of the signal output to the speaker, or Echo Cancellation/Noise Reduction (EC/NR) for the signal input to the microphone. ) means to control the gain of the performed signal.
종래의 이득 제어 기술은 원하는 신호뿐만 아니라 에코 신호와 잡음 신호를 고려하지 않고 이득 제어를 수행함에 따라, 출력 신호에 미쳐 다 제거되지 않은 잔여 에코 신호나 억제되지 못한 잡음 신호가 남아 있을 경우 해당 신호의 특성들도 함께 증폭될 수 있다. The conventional gain control technique performs gain control without considering not only the desired signal but also the echo signal and the noise signal. Therefore, when a residual echo signal that has not been completely removed or a noise signal that has not been suppressed remains in the output signal, the Characteristics can also be amplified together.
결과적으로, 종래의 이득 제어 기능을 사용하여 출력 신호의 레벨을 제어하였을 경우, 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal-to-interference-plus-noise ratio, SINR)가 동일하기 때문에 SINR 이득이 발생되지 않는다는 문제점이 있다. As a result, when the level of the output signal is controlled using the conventional gain control function, the SINR gain is not generated because the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) is the same. There is this.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유효한 신호에 대해서만 이득 조절을 수행함으로써, 신호 대 간섭 및 잡음비를 향상시킬 수 있는 적응형 이득 제어 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an adaptive gain control apparatus capable of improving signal-to-interference and noise ratios by performing gain adjustment only on effective signals.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다. The characteristic configuration of the present invention for achieving the object of the present invention as described above and for realizing the characteristic effects of the present invention to be described later is as follows.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적응형 이득 제어 장치가 제공되며, 이 장치는, According to one aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adaptive gain control, the apparatus comprising:
통신 시스템에서 근단(near end)과 원단(far end) 사이에 전송되는 신호의 적응형 이득 제어 장치로서, 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 잡음 신호를 사용하여 상기 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별하는 유효성 판별부, 그리고 상기 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 동안에만 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 적응형 이득 조절부를 포함한다.An apparatus for controlling an adaptive gain of a signal transmitted between a near end and a far end in a communication system, using a noise signal estimated from the input signal from the far end to add a voice signal to the input signal from the far end a validity determining unit that determines whether or not the validity indicating that includes wealth.
여기서, 상기 유효성 판별부는, 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하는 잡음 업데이트부, 그리고 상기 잡음 업데이트부에서 추정된 잡음 신호의 전력과 상기 원단으로부터의 입력 신호의 전력을 비교하여 상기 원단으로부터의 입력 신호의 유효 신호 여부를 판별하는 유효 신호 판별부를 포함한다.Here, the validity determining unit includes a noise update unit for estimating a noise signal from the input signal from the far end, and compares the power of the noise signal estimated by the noise update unit with the power of the input signal from the far end, and a valid signal determining unit for determining whether the input signal of
또한, 상기 유효 신호 판별부는, 상기 잡음 신호의 전력과 상기 원단으로부터의 입력 신호의 전력 비교시 저대역 전력과 고대역 전력을 각각 산출하여 비교한다.In addition, the effective signal determining unit calculates and compares the low-band power and the high-band power, respectively, when comparing the power of the noise signal and the power of the input signal from the far end.
또한, 상기 유효 신호 판별부는 상기 원단으로부터의 입력 신호가 저대역 전력과 고대역 전력 모두에서 상기 잡음 신호보다 큰 경우에 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효 신호인 것으로 판별한다.In addition, when the input signal from the far end is greater than the noise signal in both low band power and high band power, the effective signal determining unit determines that the input signal from the far end is a valid signal.
또한, 상기 잡음 업데이트부는 상기 유효 신호 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효 신호가 아닌 무효 신호인 것으로 판별되는 경우, 상기 무효 신호인 것으로 판별되는 횟수를 카운트하고, 카운트되는 횟수가 미리 설정된 업데이트 카운트를 초과하는 경우에 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하여 업데이트한다.In addition, when the noise update unit determines that the input signal from the far end is not a valid signal but an invalid signal by the valid signal determination unit, the noise update unit counts the number of times the signal is determined to be an invalid signal, and the number of times to be counted is preset When the update count is exceeded, the noise signal is estimated and updated from the input signal from the far end.
또한, 상기 적응형 이득 조절부는 상기 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 것으로 판별되는 경우, 상기 유효한 것으로 판별되는 횟수를 카운트하고, 카운트되는 횟수가 미리 설정된 조절 카운트를 초과하는 경우에 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응형 이득 조절을 수행한다.In addition, when the adaptive gain control unit determines that the input signal from the far end is valid by the validity determining unit, counts the number of times determined to be valid, and when the counted number exceeds a preset adjustment count An adaptive gain adjustment is performed on the input signal from the far end.
또한, 상기 적응형 이득 조절부는 상기 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 상태에서 유효하지 않은 상태로 판별되는 경우, 미리 설정된 일정 시간 동안 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응형 이득 조절을 지속적으로 수행한다.In addition, when the validity determining unit determines that the input signal from the far end is invalid from the valid state, the adaptive gain adjuster adjusts the adaptive gain for the input signal from the far end for a preset period of time. continuously perform
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적응형 이득 제어 장치가 제공되며, 이 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adaptive gain control, the apparatus comprising:
통신 시스템에서 근단과 원단 사이에 전송되는 신호의 적응형 이득 제어 장치로서, 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대해 에코 및 잡음 제거를 수행하여 에코 및 잡음 제거된 신호를 출력하는 에코 및 잡음 제거부, 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 제1 잡음 신호를 사용하여 상기 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별하는 제1 유효성 판별부, 상기 제1 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 경우, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 추정된 제2 잡음 신호를 사용하여 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성 여부를 판별하는 제2 유효성 판별부, 그리고 상기 제2 유효성 판별부에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 동안에만 상기 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 적응형 이득 조절부를 포함한다.An apparatus for controlling an adaptive gain of a signal transmitted between a near-end and a far-end in a communication system, the echo and noise canceling unit outputting an echo and noise-removed signal by performing echo and noise cancellation on an input signal from the far end; A first validity determining unit that determines whether or not validity indicating that a voice signal is present in the input signal from the far end using the first noise signal estimated from the input signal from the far end; When it is determined that the input signal is valid, a second validity determining unit for determining whether the echo and noise-cancelled signal is valid using a second noise signal estimated from the echo and noise-cancelled signal; And and an adaptive gain control unit configured to perform adaptive gain control on the echo and noise cancellation signals only while the echo and noise cancellation signals are determined to be valid by the second validity determining unit.
여기서, 상기 제2 유효성 판별부는, 상기 제1 유효성 판별부에 의한 판별 결과가 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것을 나타내고, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호와 상기 제2 잡음 신호의 전력 비교에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 상기 제2 잡음 신호보다 큰 경우에 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별한다.Here, the second validity determining unit, the determination result by the first validity determining unit indicates that the input signal from the far end is valid, and is used to compare the power of the echo and noise-removed signal and the second noise signal. When the echo and noise-cancelled signal are larger than the second noise signal, it is determined that the echo-cancelled signal is valid.
또한, 상기 제1 유효성 판별부는, 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 상기 제1 잡음 신호를 추정하는 제1 잡음 업데이트부, 그리고 상기 제1 잡음 업데이트부에서 추정된 제1 잡음 신호의 전력과 상기 원단으로부터의 입력 신호의 전력을 비교하여 상기 원단으로부터의 입력 신호의 유효 신호 여부를 판별하는 제1 유효 신호 판별부를 포함하고, 상기 제2 유효성 판별부는, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 상기 제2 잡음 신호를 추정하는 제2 잡음 업데이트부, 그리고 상기 제1 유효 신호 판별부의 판별 결과와, 상기 제2 잡음 업데이트부에서 추정된 제2 잡음 신호의 전력과 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 전력 비교 결과를 사용하여 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효 신호 여부를 판별하여 상기 적응형 이득 조절부로 제공하는 제2 유효 신호 판별부를 포함한다.In addition, the first validity determining unit includes a first noise updater for estimating the first noise signal from the input signal from the far end, and the power of the first noise signal estimated by the first noise updater and the far end. and a first valid signal determining unit for determining whether the input signal from the far end is a valid signal by comparing the power of the input signal of A second noise updater for estimating , the result of the determination of the first valid signal determiner, and the power of the second noise signal estimated by the second noise updater and the power comparison result of the echo and noise-removed signal are used and a second valid signal determining unit that determines whether the echo and noise cancelled signals are valid signals and provides them to the adaptive gain control unit.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 적응형 이득 제어 장치가 제공되며, 이 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adaptive gain control, the apparatus comprising:
통신 시스템에서 근단과 원단 사이에 전송되는 신호의 적응형 이득 제어 장치로서, 상기 근단으로부터의 입력 신호에 대해 에코 및 잡음 제거를 수행하여 에코 및 잡음 제거된 신호를 출력하는 에코 및 잡음 제거부, 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 제1 잡음 신호를 사용하여 상기 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별하는 제1 유효성 판별부, 상기 제1 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 동안에만 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 제1 적응형 이득 조절부, 상기 근단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 제2 잡음 신호를 사용하여 상기 근단으로부터의 입력 신호의 유효성 여부를 판별하는 제2 유효성 판별부, 상기 제2 유효성 판별부에 의해 상기 근단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 경우, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 추정된 제3 잡음 신호를 사용하여 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성 여부를 판별하는 제3 유효성 판별부, 그리고 상기 제3 유효성 판별부에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 동안에만 상기 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 제2 적응형 이득 조절부를 포함한다.An apparatus for controlling an adaptive gain of a signal transmitted between a near-end and a far-end in a communication system, comprising: an echo and noise canceling unit configured to output an echo and noise-removed signal by performing echo and noise cancellation on an input signal from the near-end; A first validity determining unit that determines whether or not validity indicating that a voice signal is present in the input signal from the far end using the first noise signal estimated from the input signal from the far end; A first adaptive gain adjuster that adaptively adjusts gain on the input signal from the far end only while the input signal from a second validity determining unit for determining whether the input signal of a third validity determining unit that determines whether the echo and noise-cancelled signal are valid by using a noise signal, and the third validity determination unit determines that the echo and noise-cancelled signal are valid only while the signal is valid. and a second adaptive gain adjuster that adaptively adjusts gain on the echo and noise cancelled signals.
여기서, 상기 제3 유효성 판별부는, 상기 제2 유효성 판별부에 의한 판별 결과가 상기 근단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것을 나타내고, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호와 상기 제3 잡음 신호의 전력 비교에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 상기 제3 잡음 신호보다 큰 경우에 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별한다.Here, the third validity determining unit, the determination result by the second validity determining unit indicates that the input signal from the near-end is valid, and is used to compare the power of the echo and noise-removed signal and the third noise signal. When the echo and noise-cancelled signal are larger than the third noise signal, it is determined that the echo-cancelled signal is valid.
본 발명에 따르면, 유효한 신호에 대해서만 이득 조절을 수행함으로써, 신호 대 간섭 및 잡음비를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the signal-to-interference and noise ratio by performing gain adjustment only on an effective signal.
도 1은 종래 기술에 따른 예시적인 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치가 적용되는 전이중 통신 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유효성 판별부의 구체적인 구성 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 유효 신호 판별부의 예시적인 구성 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시된 잡음 업데이트부의 구체적인 구성 블록도이다.
도 6은 도 2에 도시된 적응형 이득 조절부의 구체적인 구성 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치가 적용되는 전이중 통신 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치가 적용되는 전이중 통신 시스템의 개략적인 구성도이다. 1 is a diagram illustrating an exemplary apparatus according to the prior art.
2 is a schematic configuration diagram of a full-duplex communication system to which an apparatus for controlling an adaptive gain according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is a detailed block diagram of the validity determining unit shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is an exemplary configuration block diagram of the valid signal determining unit shown in FIG. 3 .
FIG. 5 is a detailed block diagram of the noise updater shown in FIG. 3 .
FIG. 6 is a detailed block diagram of the adaptive gain adjuster shown in FIG. 2 .
7 is a schematic configuration diagram of a full-duplex communication system to which the adaptive gain control apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied.
8 is a schematic configuration diagram of a full-duplex communication system to which the adaptive gain control apparatus according to the third embodiment of the present invention is applied.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
먼저, 종래의 이득 제어 기술에 대해 설명한다.First, a conventional gain control technique will be described.
도 1은 종래 기술에 따른 예시적인 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an exemplary apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, 원단(Far End)(10)으로부터 입력되어 근단(Near End)(20)의 스피커(21)의 출력의 이득 조절을 수행하는 이득 조절부(23)로 입력되는 입력 신호를 Input_A라고 하면, Input_A는 다음의 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있고, 그 신호대잡음비(Signal to Noise Ration, SNR)는 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 1 , an input signal inputted from a far
[수학식 1] [Equation 1]
여기서, Singal_A는 원하는 신호를 나타내고, Noise_A는 잡음 신호를 나타낸다.Here, Singal_A represents a desired signal, and Noise_A represents a noise signal.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, E[-]는 앙상블 평균을 나타내고, |A|2는 신호 A의 전력을 나타낸다.Here, E[-] represents the ensemble mean, and |A| 2 represents the power of signal A.
한편, 기존의 이득 조절부(23)에서의 이득 조절은 원하는 신호와 간섭 및 잡음 신호를 구분하지 않고 모든 신호에 대한 이득을 조절하게 된다. 따라서, 이득 조절부(23)에서 입력 신호(Input_A)에 대해 이득 조절이 적용된 후 스피커(21)로 출력되는 최종 출력 Output_A는 다음의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있으며, 이에 대한 SNR은 다음의 [수학식 4]와 같다.Meanwhile, in the conventional
[수학식 3][Equation 3]
여기서, Gain은 이득 조절부(23)에 의해 조절되는 이득을 나타낸다. Here, Gain represents a gain adjusted by the
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 4]에서 나타난 바와 같이, 이득 조절부(23)에 의해 이득 조절된 후의 출력 신호 Output_A의 SNR과 입력 신호 Input_A의 SNR이 동일함을 알 수 있다. 이와 같이, 종래의 이득 조절은 원하는 신호와 간섭 및 잡음 신호를 모두 증폭함에 따라 SNR 이득이 없게 된다.As shown in [Equation 4], it can be seen that the SNR of the output signal Output_A and the SNR of the input signal Input_A after the gain adjustment by the
한편, 근단(20)의 마이크(22)로 입력되는 신호 Input_M은 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, the signal Input_M input to the
[수학식 5] [Equation 5]
여기서, Signla_A는 원하는 신호를 나타내고, Echo_A는 에코 신호를 나타내며, Noise_A는 잡음 신호를 나타낸다.Here, Signla_A represents a desired signal, Echo_A represents an echo signal, and Noise_A represents a noise signal.
마이크(22)를 통해 입력된 신호 Input_M에 대해 에코 제거부(24) 및 잡음 제거부(25)에 의해 각각 EC/NR가 적용된 후의 신호 Input_B는 다음의 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.The signal Input_B after EC/NR is applied by the
[수학식 6][Equation 6]
여기서, Echo_A'는 에코 제거부(24)에 의해 추정된 에코 신호를 나타내고, Noise_A'는 잡음 제거부(25)에서 추정된 잡음 신호를 나타낸다.Here, Echo_A' denotes an echo signal estimated by the
EC/NR이 적용된 후의 신호 Input_B에서 잔여 에코 신호와 잔여 잡음 신호를 각각 ResEcho_A와 ResNoise_A라고 할 경우, 전술한 [수학식 6]은 다음의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있으며, 이 때의 Input_B에 대한 SNR은 다음의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.In the signal Input_B after EC/NR is applied, if the residual echo signal and the residual noise signal are ResEcho_A and ResNoise_A, respectively, the above [Equation 6] can be expressed as the following [Equation 7], at this time Input_B The SNR can be expressed as [Equation 8] below.
[수학식 7][Equation 7]
[수학식 8][Equation 8]
그 후, EC/NR이 적용된 신호 Input_B에 대해 이득 조절부(26)에 의해 이득 조절이 적용된 후 원단(10)으로 출력되는 출력 신호 Output_B는 다음의 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있으며, 이에 대한 SNR은 다음의 [수학식 10]와 같다.Thereafter, the output signal Output_B output to the
[수학식 9][Equation 9]
여기서, Gain은 이득 조절부(26)에 의해 조절되는 이득을 나타낸다.Here, Gain represents a gain adjusted by the
[수학식 10][Equation 10]
[수학식 10]에서 나타난 바와 같이, 이득 조절부(26)에 의해 이득 조절된 후의 출력 신호 Output_B의 SNR과 입력 신호 Input_B의 SNR이 동일함을 알 수 있다. 이와 같이, 마이크(22)에서 입력되어 원단(10)으로 출력되는 신호에 대한 종래의 이득 조절도 마찬가지로 원하는 신호와 간섭 및 잡음 신호를 모두 증폭함에 따라 SNR 이득이 없게 되는 문제가 있다.As shown in [Equation 10], it can be seen that the SNR of the output signal Output_B and the SNR of the input signal Input_B after the gain adjustment by the
이하, 종래의 문제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an adaptive gain control apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the conventional problems will be described.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치가 적용되는 전이중 통신 시스템(1)의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of a full-
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(110)는 전이중 통신 시스템(1)의 근단(100) 내에 위치하며, 원단(200)으로부터 출력되어 근단(100) 내의 스피커(120)를 통해 출력될 신호(이하, '원단 입력 신호'로 지칭함)의 유효성을 판별하고 유효성을 갖는 신호, 즉 유효 신호로 판단되는 동안에만 원단 입력 신호에 대한 이득 조절을 적응적으로 수행한다. 이 때, 적응형 이득 제어 장치(110)는 기존에 추정된 잡음을 사용하여 원단 입력 신호의 유효성을 판별하며, 만약 원단 입력 신호가 무효 신호로 판단되는 경우 다시 추정된 잡음으로 이전 잡음을 업데이트할 수 있다. 다만, 원단 입력 신호가 무효 신호로 판단되는 즉시 잡음 업데이트를 수행하는 것보다는 무효 신호로의 판단이 일정 횟수 동안 계속 판단되는 경우에 잡음 업데이트가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2 , the adaptive
구체적으로, 적응형 이득 제어 장치(110)는 유효성 판별부(111) 및 적응형 이득 조절부(112)를 포함한다.Specifically, the adaptive
유효성 판별부(111)는 원단 입력 신호로부터 추정된 잡음 신호를 사용하여 원단 입력 신호에 대한 유효성을 판별하여 판별 결과를 적응형 이득 조절부(112)로 전달한다. 즉, 유효성 판별부(111)는 원단 입력 신호가 잡음 신호보다 커서 유효 신호로서 판별되는 경우 판별 결과 신호를 활성화하여 적응형 이득 조절부(112)로 전달한다. 그러나, 원단 입력 신호가 잡음 신호보다 크지 않아서 무효 신호로서 판별되는 경우에는 판별 결과 신호를 비활성화하여 적응형 이득 조절부(112)로 전달한다.The
이러한 유효성 판별부(111)의 구체적인 구성의 예가 도 3에 도시되어 있다.An example of a specific configuration of the
도 3에 도시된 바와 같이, 유효성 판별부(111)는 유효 신호 판별부(1111) 및 잡음 업데이트부(1112)를 포함한다.As shown in FIG. 3 , the
유효 신호 판별부(1111)는 잡음 업데이트부(1112)에 의해 업데이트된 잡음 신호를 사용하여 원단 입력 신호에 대한 유효성을 판단하여 잡음 업데이트부(1112) 및 적응형 이득 조절부(112)로 전달한다. 예를 들어, 잡음 업데이트부(1112)에 의해 업데이트된 잡음 신호에 미리 설정된 가중치 상수를 적용한 값과 원단 입력 신호를 비교하여 원단 입력 신호의 레벨이 더 큰 경우에 유효 신호로서 판별하게 된다. 반면에, 잡음 업데이트부(1112)에 의해 업데이트된 잡음 신호에 미리 설정된 가중치 상수를 적용한 값과 원단 입력 신호를 비교하여 원단 입력 신호의 레벨이 작거나 같은 경우에 무효 신호로서 판별하게 된다.The effective
이하, 도 4를 참조하여 유효 신호 판별부(1111)에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the valid
도 4는 도 3에 도시된 유효 신호 판별부(1111)의 예시적인 구성 블록도이다.FIG. 4 is an exemplary configuration block diagram of the valid
도 4에 도시된 바와 같이, 유효 신호 판별부(1111)는 전력 스펙트럼부(11111, 11112), 저대역 전력 산출부(11113, 11114), 고대역 전력 산출부(11115, 11116), 저대역 비교부(11117), 고대역 비교부(11118) 및 판단부(11119)를 포함한다.As shown in FIG. 4 , the effective
전력 스펙트럼부(11111)는 원단 입력 신호의 전력 스펙트럼을 산출하고, 전력 스펙트럼부(11112)는 잡음 업데이트부(1112)로부터 제공되는 잡음 신호의 전력 스펙트럼을 산출한다.The
본 발명의 실시예에 따른 유효 신호 판별부(1111)에서, 추정된 잡음을 사용하여 원단 입력 신호의 유효성/무효성, 즉 음성 신호 존재/부재를 판별하는 방식은 음성 신호 및 잡음 신호의 대역별 특성을 고려하여 이하에서와 같이 저대역 및 고대역 등의 다중 대역 주파수 도메인에서 진행된다. In the effective
예를 들어, 저대역 전력 산출부(11113)는 전력 스펙트럼부(11111)에서 산출되는 원단 입력 신호의 전력 스펙트럼으로부터 저대역 전력을 산출한다.For example, the low-band
고대역 전력 산출부(11115)는 전력 스펙트럼부(11111)에서 산출되는 원단 입력 신호의 전력 스펙트럼으로부터 고대역 전력을 산출한다.The high-band
저대역 전력 산출부(11114)는 전력 스펙트럼부(11112)에서 산출되는 잡음 신호의 전력 스펙트럼으로부터 저대역 전력을 산출한다.The low-band
고대역 전력 산출부(11116)는 전력 스펙트럼부(11112)에서 산출되는 잡음 신호의 전력 스펙트럼으로부터 고대역 전력을 산출한다.The high-band
저대역 비교부(11117)는 저대역 전력 산출부(11113)에서 산출된 원단 입력 신호의 저대역 전력과 저대역 전력 산출부(11114)에서 산출된 잡음 신호의 저대역 전력의 크기를 비교한다. 구체적으로, 저대역 비교부(11117)는 저대역 전력 산출부(11113)에서 산출된 원단 입력 신호(Input_A)의 저대역 전력(Input_ALow)이 저대역 전력 산출부(11114)에서 산출된 잡음 신호(Noise_X)의 저대역 전력(Noise_XLow)에 미리 설정된 저대역 가중치 상수()의 곱한 값보다 큰 지의 여부를 비교한다. 이것은 다음의 [수학식 11]과 같이 나타낼 수 있다.The low-
[수학식 11][Equation 11]
고대역 비교부(11118)는 고대역 전력 산출부(11115)에서 산출된 원단 입력 신호의 고대역 전력과 고대역 전력 산출부(11116)에서 산출된 잡음 신호의 고대역 전력의 크기를 비교한다. 구체적으로, 고대역 비교부(11118)는 고대역 전력 산출부(11115)에서 산출된 원단 입력 신호의 고대역 전력(Input_AHigh)이 고대역 전력 산출부(11116)에서 산출된 잡음 신호의 고대역 전력(Noise_XHigh)에 미리 설정된 고대역 가중치 상수()의 곱한 값보다 큰 지의 여부를 비교한다. 이것은 다음의 [수학식 12]와 같이 나타낼 수 있다.The high-
[수학식 12][Equation 12]
판단부(11119)는 저대역 비교부(11117)의 비교 결과와 고대역 비교부(11118)의 비교 결과를 사용하여 원단 신호의 유효 신호 여부를 판단하여 잡음 업데이트부(1112) 및 적응형 이득 조절부(112)로 출력한다. 구체적으로, 판단부(11119)는 저대역 비교부(11117)의 비교 결과가 원단 입력 신호의 저대역 전력이 잡음 신호의 저대역 전력에 미리 설정된 저대역 가중치 상수를 곱한 값보다 큰 것을 나타내고, 그리고 고대역 비교부(11118)의 비교 결과가 원단 입력 신호의 고대역 전력이 잡음 신호의 고대역 전력에 미리 설정된 고대역 가중치 상수를 곱한 값보다 큰 것을 나타내는 경우에만 원단 신호가 유효 신호인 것으로 판단한다. 따라서, 저대역 비교부(11117)의 비교 결과가 원단 입력 신호의 저대역 전력이 잡음 신호의 저대역 전력에 미리 설정된 저대역 가중치 상수를 곱한 값보다 작거나 같은 경우, 또는 고대역 비교부(11118)의 비교 결과가 원단 입력 신호의 고대역 전력이 잡음 신호의 고대역 전력에 미리 설정된 고대역 가중치 상수를 곱한 값보다 작거나 같은 경우에는 무효 신호인 것으로 판단한다.The
판단부(11119)는 판단 결과 신호를 잡음 업데이트부(1112)와 적응형 이득 조절부(112)로 제공하며, 이 때 판단 결과 신호가 활성화되는 경우에는 원단 신호가 유효 신호인 것을 나타내고, 판단 결과 신호가 비활성화되는 경우에는 원단 신호가 무효 신호인 것을 나타낸다. 여기서, 원단 신호가 유효 신호라는 것은 원단(200) 화자의 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 것이고, 원단 신호가 무효 신호라는 것은 원단(200) 화자의 음성 신호가 부재라는 것을 의미한다.The
다음, 잡음 업데이트부(1112)는 원단 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하여 유효 신호 판별부(1111)로 제공한다. 이 때, 잡음 업데이트부(1112)는 유효 신호 판별부(1111)에 의해 원단 입력 신호가 무효 신호인 것으로 판별된 횟수를 카운팅하고 카운팅 횟수가 일정 횟수를 초과한 경우에 원단 입력 신호가 지속적으로 유효하지 않은 신호인 것으로 판단하여 잡음 신호에 대한 업데이트를 진행한다.Next, the
이하, 도 5를 참조하여 잡음 업데이트부(1112)에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the
도 5는 도 3에 도시된 잡음 업데이트부(1112)의 구체적인 구성 블록도이다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the
도 5에 도시된 바와 같이, 잡음 업데이트부(1112)는 잡음 추정부(11121) 및 업데이트부(11122)를 포함한다.As shown in FIG. 5 , the
일반적으로, 마이크 입력에 대한 잡음 신호의 레벨이나 특성은 실시간으로 계속 변경될 수 있기 때문에 이에 대한 지속적인 추적 및 추정 잡음의 업데이트가 필요하다.In general, since the level or characteristics of a noise signal for a microphone input can be continuously changed in real time, it is necessary to continuously track and update the estimated noise.
잡음 추정부(11121)는 원단 입력 신호를 사용하여 원단 입력 신호에 포함되어 있는 잡음 신호를 추정한다. 잡음 추정부(11121)는 다양한 잡음 추정 방식 중에서 Boll.S.F의 'Suppression of acoustic noise in speech using spectral subtraction'(IEEE Transactions on Signal Processing, 1979, 27권, 2호)에 개시된 방식을 사용하여 잡음 심호를 추정한다. 이러한 방식에 따라, 잡음 추정부(11121)는 원단 입력 신호에 섞여 들어온 잡음 신호를 d[n]이라고 하였을 경우, Noise_X 및 Noise_Y에 대한 잡음을 다음의 [수학식 13]과 같이 추정할 수 있다.The
[수학식 13][Equation 13]
잡음 추정부(11121)는 업데이트부(11122)로부터 업데이트 신호가 수신될 때마다 원단 입력 신호에 대한 잡음 신호를 추정하여 유효 신호 판별부(1111)로 제공한다.Whenever an update signal is received from the
업데이트부(11122)는 유효 신호 판별부(1111)로부터 수신되는 판별 결과 신호가 무효 신호임을 나타내는 경우, 지속적으로 무효 신호임을 나타내는 횟수를 카운팅하고, 카운팅 횟수가 미리 설정된 업데이트 카운트를 초과함으로써 잡음 환경이 변한 것으로 판단하여 해당 구간부터 다시 잡음 추정을 수행하도록 업데이트 신호를 잡음 추정부(11121)로 출력한다.When the determination result signal received from the valid
다음, 적응형 이득 조절부(112)는 유효성 판별부(111)로부터 원단 입력 신호가 유효 신호인 것을 나타내는 동안에만 적응적으로 원단 입력 신호에 대한 이득 조절을 수행한다.Next, the adaptive
이하, 도 6을 참조하여 적응형 이득 조절부(112)에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the
도 6은 도 2에 도시된 적응형 이득 조절부(112)의 구체적인 구성 블록도이다.6 is a detailed block diagram of the adaptive
도 6에 도시된 바와 같이, 적응형 이득 조절부(112)는 이득 조절 수행부(1121) 및 적응 조절부(1122)를 포함한다.As shown in FIG. 6 , the
이득 조절 수행부(1121)는 원단(200)에서 출력되어 수신되는 원단 입력 신호에 대해 이득 조절을 수행하되, 적응 조절부(1121)로부터 이득 조절 신호가 수신되는 경우에만 이득 조절을 수행한다. 여기에서 원단 입력 신호에 대한 이득 조절 작동은 종래 기술에 따른 이득 조절 작동과 동일하므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The
적응 조절부(1122)는 유효성 판별부(111)에서 출력되는 판별 결과 신호가 유효 신호임을 나타내는 경우, 유효 신호임을 나타내는 횟수를 카운팅하고, 카운팅 횟수가 미리 설정된 조절 카운트를 초과하는 경우 이득 조절 신호를 이득 조절 수행부(1122)로 출력한다. 다양한 잡음 환경에서 유효 신호의 카운팅 없이 유효 신호 판단시 즉각적으로 원단 입력 신호에 대해 이득 조절, 예를 들어 증폭할 경우 원하지 않는 신호에 대해 적용될 수 있는 문제를 방지하기 위해 전술한 바와 같은 유효 신호의 카운팅이 수행된다.When the determination result signal output from the
또한, 음성 신호의 경우 발음 세기나 억양 등에 따라 발성의 끝 부분에 대한 신호 레벨이 떨어지기 때문에 해당 구간에 대해서는 유효 신호 판단이 어려울 수 있다. 따라서, 원단 입력 신호에 대해 이득 조절을 수행하는 과정 중에 유효성 판별부(111)에서 더 이상 원단 입력 신호가 유효하지 않다고 판단하더라도 일정 구간 동안은 지속적으로 원단 입력 신호에 대해 이득 조절을 수행할 수 있는 보호 구간이 필요하다.In addition, in the case of a voice signal, it may be difficult to determine an effective signal for a corresponding section because the signal level at the end of the utterance is lowered depending on the strength of pronunciation or intonation. Therefore, even if the
따라서, 적응 조절부(1122)는 유효성 판별부(111)에서 수신되는 판별 결과 신호가 유효 신호임을 나타내다가 유효 신호가 아닌 것으로 나타내는 경우, 즉 무효 신호임을 나타내는 경우에는 그 때부터 미리 설정된 일정 시간이 경과할 때까지 이득 조절 수행부(1121)가 원단 입력 신호에 대해 이득 조절을 지속적으로 수행할 수 있도록 하는 이득 조절 신호를 이득 조절 수행부(1121)로 출력한다.Accordingly, when the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(110)에 따르면, 적응형 이득 조절부(112)에 입력되는 원단 입력 신호가 전술한 [수학식 1]과 같이 정의된 경우, 적응형 이득 조절부(112)에 의해 적응적으로 이득 조절이 수행된 후의 출력 신호 Output_A는 다음의 [수학식 14]과 같이 나타낼 수 있으며, 이에 대한 SNR은 다음의 [수학식 15]와 같다.As described above, according to the adaptive
[수학식 14][Equation 14]
여기서, Gain은 적응형 이득 조절부(112)에 의해 조절되는 이득을 나타낸다.Here, Gain represents a gain adjusted by the adaptive
[수학식 15][Equation 15]
[수학식 15]에서 나타난 바와 같이, 적응형 이득 조절부(112)에 의해 이득 조절된 후의 출력 신호 Output_A의 SNR과 입력 신호 Input_A의 SNR이 서로 다름을 알 수 있다. 구체적으로는, 입력 신호 Input_A의 SNR에 비해 적응형 이득 조절부(112)에 의해 조절되는 이득의 제곱의 앙상블 평균만큼 증가하는 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(110)에서는 간섭 및 잡음 신호의 특성을 고려하여 유효 신호인 원하는 신호의 레벨만을 이득 제어함으로써 출력 신호에서 조절된 이득의 레벨만큼의 SNR 이득이 발생하기 때문이다.As shown in [Equation 15], it can be seen that the SNR of the output signal Output_A and the SNR of the input signal Input_A after the gain is adjusted by the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 원하는 신호에 대해서만 이득 조절을 수행함으로써, 신호 대 간섭 및 잡음비를 향상시킬 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, by performing gain control only on a desired signal, the signal-to-interference and noise ratio can be improved.
한편, 상기에서는 원단(200)에서 입력되어 근단(100)의 스피커(120)로 출력되는 원단 입력 신호에 대한 적응형 이득 제어에 대해 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이것으로만 한정되는 것은 아니며, 다른 구성에 대해서도 적용될 수 있다. Meanwhile, in the above, the adaptive gain control for the far-end input signal input from the far-
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치는 원단(200)에서 입력되는 원단 입력 신호에 대해 에코 및 잡음 제거를 수행한 후에 이득 조절을 수행하는 장치에 해당한다.Hereinafter, an adaptive gain control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The adaptive gain control apparatus according to the second embodiment of the present invention corresponds to an apparatus for performing gain adjustment after echo and noise cancellation on a far-end input signal input from the far-
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치가 적용되는 전이중 통신 시스템(2)의 개략적인 구성도이다. 설명의 편의를 위해, 도 7에서 전술한 도 2 내지 도 6에서와 동일한 기능을 수행하는 컴포넌트에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다. 7 is a schematic configuration diagram of a full-
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(300)는 전이중 통신 시스템(2)의 근단(100) 내에 위치하며, 원단(200)으로부터 출력되어 에코 및 잡음 제거부(310)로 입력되는 원단 입력 신호의 유효성을 판별하는 동시에 에코 및 잡음 제거부(310)에 의해 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성을 판별하여 모두 유효성을 갖는 것으로 판별되는 동안에만 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 이득 조절을 적응적으로 수행한다. 마찬가지로, 적응형 이득 제어 장치(300)는 기존에 추정된 잡음을 사용하여 원단 입력 신호와 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성을 판별하며, 만약 원단 입력 신호와 에코 및 잡음 제거된 신호가 무효 신호로 판단되는 경우 다시 추정된 잡음으로 이전 잡음을 업데이트할 수 있다. 다만, 원단 입력 신호와 에코 및 잡음 제거된 신호가 무효 신호로 판단되는 즉시 잡음 업데이트를 수행하는 것보다는 무효 신호로의 판단이 일정 횟수 동안 계속 판단되는 경우에 잡음 업데이트가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.7, the adaptive
구체적으로, 적응형 이득 제어 장치(300)는 제1 유효성 판별부(320), 제2 유효성 판별부(330) 및 적응형 이득 조절부(340)를 포함한다.Specifically, the adaptive
제1 유효성 판별부(320)는 원단 입력 신호로부터 추정된 잡음 신호를 사용하여 원단 입력 신호에 대한 유효성을 판별하여 판별 결과를 제2 유효성 판별부(330)로 전달한다. 즉, 제1 유효성 판별부(320)는 원단 입력 신호가 잡음 신호보다 커서 유효 신호로서 판별되는 경우 판별 결과 신호를 활성화하여 제2 유효성 판별부(330)로 전달한다. 그러나, 원단 입력 신호가 잡음 신호보다 크지 않아서 무효 신호로서 판별되는 경우에는 판별 결과 신호를 비활성화하여 제2 유효성 판별부(330)로 전달한다.The first
구체적으로 제1 유효성 판별부(320)는 제1 유효 신호 판별부(321) 및 제1 잡음 업데이트부(322)를 포함한다.Specifically, the first
제1 유효 신호 판별부(321)는 제1 잡음 업데이트부(322)에 의해 업데이트된 잡음 신호를 사용하여 원단 입력 신호에 대한 유효성을 판단하고, 판단 결과를 제2 유효성 판별부(330) 및 제1 잡음 업데이트부(322)로 전달한다. 예를 들어, 제1 유효 신호 판별부(321)는 제1 잡음 업데이트부(322)에 의해 업데이트된 잡음 신호에 미리 설정된 가중치 상수를 적용한 값과 원단 입력 신호를 비교하여 원단 입력 신호의 레벨이 더 큰 경우에 유효 신호로서 판별하게 된다. 반면에, 제1 잡음 업데이트부(322)에 의해 업데이트된 잡음 신호에 미리 설정된 가중치 상수를 적용한 값과 원단 입력 신호를 비교하여 원단 입력 신호의 레벨이 작거나 같은 경우에 무효 신호로서 판별하게 된다.The first valid
이와 같이, 판별 결과를 제2 유효성 판별부(330)로 전달하는 구성을 제외하고 제1 유효 신호 판별부(321)의 작동 원리는 전술한 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 유효 신호 판별부(1111)의 작동 원리와 동일하므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.As such, except for the configuration for transferring the determination result to the second
제1 잡음 업데이트부(322)는 원단 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하여 제1 유효 신호 판별부(321)로 제공한다. 이 때, 제1 잡음 업데이트부(322)는 제1 유효 신호 판별부(321)에 의해 원단 입력 신호가 무효 신호인 것으로 판별된 횟수를 카운팅하고 카운팅 횟수가 일정 횟수를 초과한 경우에 원단 입력 신호가 지속적으로 유효하지 않은 신호인 것으로 판단하여 잡음 신호에 대한 업데이트를 진행한다.The
제1 잡음 업데이트부(322)에 대해서도 전술한 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 잡음 업데이트부(1112)와 동일하므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The
다음, 제2 유효성 판별부(330)는 제1 유효성 판별부(320)에 의해 원단 입력 신호의 유효성이 판별되는 경우, 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 추정된 잡음 신호를 사용하여 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 유효성을 판별하여 판별 결과를 적응형 이득 조절부(340)로 전달한다. 즉, 제2 유효성 판별부(330)는 먼저 제1 유효성 판별부(320)에 의해 원단 입력 신호의 유효성이 판별되는 경우에만 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 유효성 판단을 수행한다. 이 때, 에코 및 잡음 제거된 신호가 잡음 신호보다 커서 유효 신호로서 판별되는 경우 판별 결과 신호를 활성화하여 적응형 이득 조절부(340)로 전달한다. 그러나, 에코 및 잡음 제거된 신호가 잡음 신호보다 크지 않아서 무효 신호로서 판별되는 경우에는 판별 결과 신호를 비활성화하여 적응형 이득 조절부(340)로 전달한다.Next, when the validity of the far-end input signal is determined by the first
구체적으로 제2 유효성 판별부(330)는 제2 유효 신호 판별부(331) 및 제2 잡음 업데이트부(332)를 포함한다.Specifically, the second
제2 유효 신호 판별부(331)는 제1 유효성 판별부(320)에서 전달되는 판별 결과 신호와 제2 잡음 업데이트부(332)에 의해 업데이트된 잡음 신호를 사용하여 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 유효성을 판단하고, 판단 결과를 적응형 이득 조절부(340) 및 제2 잡음 업데이트부(332)로 전달한다. 예를 들어, 제2 유효 신호 판별부(331)는 제1 유효성 판별부(320)에서 전달되는 판별 결과 신호에 의해 원단 입력 신호가 유효 신호가 아닌 것으로 판단되는 경우에는 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성 판별 없이 바로 판별 결과가 무효 신호인 것으로 결정한다. 그러나, 제2 유효 신호 판별부(331)는 제1 유효성 판별부(320)에서 전달되는 판별 결과 신호에 의해 원단 입력 신호가 유효 신호인 것으로 판단되는 경우에는, 제2 잡음 업데이트부(332)에 의해 업데이트된 잡음 신호에 미리 설정된 가중치 상수를 적용한 값과 에코 및 잡음 제거된 신호를 비교하여 에코 및 잡음 제거된 신호의 레벨이 더 큰 경우에 유효 신호로서 판별하게 된다. 반면에, 제2 잡음 업데이트부(332)에 의해 업데이트된 잡음 신호에 미리 설정된 가중치 상수를 적용한 값과 에코 및 잡음 제거된 신호를 비교하여 에코 및 잡음 제거된 신호의 레벨이 작거나 같은 경우에 무효 신호로서 판별하게 된다.The second valid
이와 같이, 제1 유효성 판별부(320)에서 판별된 결과가 유효 신호인 경우에만 제2 유효 신호 판별부(331)가 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성을 판별하는 구성을 제외하고, 제2 유효 신호 판별부(331)의 작동 원리는 전술한 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 유효 신호 판별부(1111)의 작동 원리와 동일하므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.As such, only when the result determined by the first
제2 잡음 업데이트부(332)는 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 잡음 신호를 추정하여 제2 유효 신호 판별부(331)로 제공한다. 또한, 제2 잡음 업데이트부(332)는 제2 유효 신호 판별부(331)에 의해 무효 신호인 것으로 판별된 횟수를 카운팅하고 카운팅 횟수가 일정 횟수를 초과한 경우에 에코 및 잡음 제거된 신호가 지속적으로 유효하지 않은 신호인 것으로 판단하여 잡음 신호에 대한 업데이트를 진행한다.The second noise updater 332 estimates a noise signal from the echo and noise-removed signal and provides it to the second
제2 잡음 업데이트부(332)에 대해서도 전술한 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 잡음 업데이트부(1112)와 동일하므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The second noise updater 332 is also the same as the
적응형 이득 조절부(340)는 제2 유효성 판별부(330)로부터 원단 입력 신호와 에코 및 잡음 제거된 신호가 모두 유효 신호인 것을 나타내는 동안에만 적응적으로 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 이득 조절을 수행한다.The
적응형 이득 조절부(340)에 대해서도 작동 원리는 전술한 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 적응형 이득 조절부(112)와 동일하므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.Since the operating principle of the
전술한 바와 같이, 본원 발명의 제2 실시예에 따르면, 에코 및 잡음 제거부(310)에 의한 에코 및 잡음 제거 전후의 신호를 모두 이용하여 유효 신호를 판별하여 적응적으로 이득 조절을 수행함으로써, 유효 신호 및 잡음 판별의 신뢰성을 향상시켜서 적응형 이득 조절을 수행할 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, an effective signal is determined using both signals before and after the echo and noise cancellation by the echo and noise cancellation unit 310, and gain adjustment is adaptively performed, By improving the reliability of effective signal and noise discrimination, adaptive gain adjustment can be performed.
한편, 상기에서는 원단(200)으로부터 수신되는 원단 입력 신호를 스피커(120)로 출력하는 흐름에서의 이득 조절에 대해서만 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 근단(100)의 마이크(130)를 통해 입력되는 음성 신호를 원단(200)으로 출력하는 흐름에 대한 이득 조절에 대해서도 적용될 수 있다.Meanwhile, in the above, only the gain control in the flow of outputting the far-end input signal received from the far-
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치는 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(110)와 동일하게 원단(200)에서 근단(100)으로 입력되는 원단 입력 신호에 대한 적응형 이득 조절과 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 제2 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(300)와 유사하게 근단(200)에서 마이크(130)를 통해 입력되는 근단 입력 신호에 대해 에코 및 잡음 제거를 수행하기 전과 후의 신호가 유효 신호인 경우의 적응형 이득 조절을 모두 포함하는 구성에 해당한다.Hereinafter, an adaptive gain control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. The adaptive gain control apparatus according to the third embodiment of the present invention is the same as the adaptive
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치가 적용되는 전이중 통신 시스템(3)의 개략적인 구성도이다. 8 is a schematic configuration diagram of a full-
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(400)는 전이중 통신 시스템(3)의 근단(100) 내에 위치하며, 원단(200)으로부터 출력되어 근단(100) 내의 스피커(120)를 통해 출력될 원단 입력 신호의 유효성을 판별하고 유효성을 갖는 동안, 즉 유효 신호로 판단되는 동안에만 원단 입력 신호에 대한 이득 조절을 적응적으로 수행하며, 또한, 근단(200)의 마이크(130)를 통해 입력되어 에코 및 잡음 제거부(430)로 입력되는 근단 입력 신호의 유효성을 판별하는 동시에 에코 및 잡음 제거부(430)에 의해 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성을 판별하여 모두 유효성을 갖는 것으로 판별되는 동안에만 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 이득 조절을 적응적으로 수행한다. As shown in FIG. 8 , the adaptive
마찬가지로, 적응형 이득 제어 장치(400)는 기존에 추정된 잡음을 사용하여 원단 입력 신호, 근단 입력 신호 및 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성을 각각 판별하며, 만약 원단 입력 신호, 근단 입력 신호와 에코 및 잡음 제거된 신호가 무효 신호로 판단되는 경우 다시 추정된 잡음으로 이전 잡음을 업데이트할 수 있다. 다만, 원단 입력 신호, 근단 입력 신호와 에코 및 잡음 제거된 신호가 무효 신호로 판단되는 즉시 잡음 업데이트를 수행하는 것보다는 무효 신호로의 판단이 일정 횟수 동안 계속 판단되는 경우에 잡음 업데이트가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.Similarly, the adaptive
구체적으로, 적응형 이득 제어 장치(400)는 제3 유효성 판별부(410), 제1 적응형 이득 조절부(420), 제4 유효성 판별부(440), 제5 유효성 판별부(450) 및 제2 적응형 이득 조절부(460)를 포함한다.Specifically, the adaptive
먼저, 적응형 이득 제어 장치(400)의 제3 유효성 판별부(410) 및 제1 적응형 이득 조절부(420)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 적응형 이득 제어 장치(110)의 유효성 판별부(111) 및 적응형 이득 조절부(112)와 작동 원리가 동일하므로, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 설명을 참조한다.First, the third
또한, 적응형 이득 제어 장치(400)의 제4 유효성 판별부(440), 제5 유효성 판별부(450) 및 제2 적응형 이득 조절부(460)는 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 유효성 판별부(320), 제2 유효성 판별부(330) 및 적응형 이득 조절부(340)와 작동 원리가 동일하므로, 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 제2 실시예의 설명을 참조한다.In addition, the fourth
전술한 실시예 외에도, 본 발명의 특징인 입력 신호가 유효 신호인 동안에만 입력 신호에 대한 이득 조절을 수행하는 개념을 사용하여 보다 더 다양한 형태의 구현이 가능할 것임은 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이다.In addition to the above-described embodiments, it will be readily understood by those skilled in the art that more various forms of implementation are possible using the concept of performing gain adjustment on an input signal only while the input signal is a valid signal, which is a feature of the present invention.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiment of the present invention described above is not implemented only through the apparatus and method, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto. is within the scope of the right.
Claims (12)
상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 잡음 신호를 사용하여 상기 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별하는 유효성 판별부, 그리고
상기 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 동안에만 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 적응형 이득 조절부
를 포함하는 적응형 이득 제어 장치.An adaptive gain control device for a signal transmitted between a near end and a far end in a communication system, comprising:
a validity determining unit that determines whether the input signal from the far end is valid using the noise signal estimated from the input signal from the far end to determine whether a voice signal is present; and
An adaptive gain adjusting unit that adaptively adjusts gain on the input signal from the far end only while the input signal from the far end is valid by the validity determining unit
An adaptive gain control device comprising a.
상기 유효성 판별부는,
상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하는 잡음 업데이트부, 그리고
상기 잡음 업데이트부에서 추정된 잡음 신호의 전력과 상기 원단으로부터의 입력 신호의 전력을 비교하여 상기 원단으로부터의 입력 신호의 유효 신호 여부를 판별하는 유효 신호 판별부
를 포함하는, 적응형 이득 제어 장치.According to claim 1,
The validity determination unit,
a noise updater for estimating a noise signal from the input signal from the far end; and
A valid signal determining unit for determining whether the input signal from the far end is a valid signal by comparing the power of the noise signal estimated by the noise updater with the power of the input signal from the far end
Including, adaptive gain control device.
상기 유효 신호 판별부는,
상기 잡음 신호의 전력과 상기 원단으로부터의 입력 신호의 전력 비교시 저대역 전력과 고대역 전력을 각각 산출하여 비교하는,
적응형 이득 제어 장치.3. The method of claim 2,
The valid signal determining unit,
When comparing the power of the noise signal and the power of the input signal from the far end, calculating and comparing low-band power and high-band power, respectively,
Adaptive gain control unit.
상기 유효 신호 판별부는 상기 원단으로부터의 입력 신호가 저대역 전력과 고대역 전력 모두에서 상기 잡음 신호보다 큰 경우에 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효 신호인 것으로 판별하는,
적응형 이득 제어 장치.4. The method of claim 3,
The effective signal determining unit determines that the input signal from the far end is a valid signal when the input signal from the far end is greater than the noise signal in both low-band power and high-band power,
Adaptive gain control unit.
상기 잡음 업데이트부는 상기 유효 신호 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효 신호가 아닌 무효 신호인 것으로 판별되는 경우, 상기 무효 신호인 것으로 판별되는 횟수를 카운트하고, 카운트되는 횟수가 미리 설정된 업데이트 카운트를 초과하는 경우에 상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 잡음 신호를 추정하여 업데이트하는,
적응형 이득 제어 장치.3. The method of claim 2,
When the noise update unit determines that the input signal from the far end is not a valid signal but an invalid signal by the valid signal determining unit, the noise update unit counts the number of times the signal is determined to be the invalid signal, and the counted number of times is a preset update count estimating and updating the noise signal from the input signal from the far end when
Adaptive gain control unit.
상기 적응형 이득 조절부는 상기 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 것으로 판별되는 경우, 상기 유효한 것으로 판별되는 횟수를 카운트하고, 카운트되는 횟수가 미리 설정된 조절 카운트를 초과하는 경우에 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응형 이득 조절을 수행하는,
적응형 이득 제어 장치.According to claim 1,
The adaptive gain control unit counts the number of times the input signal from the far end is determined to be valid by the validity determination unit as valid, and when the counted number exceeds a preset adjustment count, the far end performing adaptive gain adjustment on the input signal from
Adaptive gain control unit.
상기 적응형 이득 조절부는 상기 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 상태에서 유효하지 않은 상태로 판별되는 경우, 미리 설정된 일정 시간 동안 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응형 이득 조절을 지속적으로 수행하는,
적응형 이득 제어 장치.According to claim 1,
The adaptive gain adjusting unit continuously adjusts the adaptive gain for the input signal from the far end for a preset period of time when the validity determining unit determines that the input signal from the far end is in an invalid state. performed with
Adaptive gain control unit.
상기 원단으로부터의 입력 신호에 대해 에코 및 잡음 제거를 수행하여 에코 및 잡음 제거된 신호를 출력하는 에코 및 잡음 제거부,
상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 제1 잡음 신호를 사용하여 상기 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별하는 제1 유효성 판별부,
상기 제1 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 경우, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 추정된 제2 잡음 신호를 사용하여 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성 여부를 판별하는 제2 유효성 판별부, 그리고
상기 제2 유효성 판별부에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 동안에만 상기 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 적응형 이득 조절부
를 포함하는 적응형 이득 제어 장치.An adaptive gain control device for a signal transmitted between a near-end and a far-end in a communication system, comprising:
an echo and noise canceling unit that performs echo and noise cancellation on the input signal from the far end to output a signal from which the echo and noise are removed;
a first validity determining unit that determines whether the input signal from the far end is valid using a first noise signal estimated from the input signal from the far end to determine whether a voice signal is present;
When it is determined by the first validity determining unit that the input signal from the far end is valid, whether the echo and noise cancelled signal is valid using the second noise signal estimated from the echo and noise cancelled signal A second validity determination unit to determine, and
An adaptive gain adjustment unit that performs adaptive gain adjustment on the echo and noise cancellation signal only while it is determined that the echo and noise cancellation signal are valid by the second validity determination unit
An adaptive gain control device comprising a.
상기 제2 유효성 판별부는,
상기 제1 유효성 판별부에 의한 판별 결과가 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것을 나타내고, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호와 상기 제2 잡음 신호의 전력 비교에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 상기 제2 잡음 신호보다 큰 경우에 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별하는,
적응형 이득 제어 장치.9. The method of claim 8,
The second validity determining unit,
The result of determination by the first validity determining unit indicates that the input signal from the far end is valid, and the echo and noise-removed signal is obtained by comparing the power of the echo- and noise-removed signal and the second noise signal. determining that the echo and denoised signal is valid when it is greater than the second noise signal;
Adaptive gain control unit.
상기 제1 유효성 판별부는,
상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 상기 제1 잡음 신호를 추정하는 제1 잡음 업데이트부, 그리고
상기 제1 잡음 업데이트부에서 추정된 제1 잡음 신호의 전력과 상기 원단으로부터의 입력 신호의 전력을 비교하여 상기 원단으로부터의 입력 신호의 유효 신호 여부를 판별하는 제1 유효 신호 판별부
를 포함하고,
상기 제2 유효성 판별부는,
상기 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 상기 제2 잡음 신호를 추정하는 제2 잡음 업데이트부, 그리고
상기 제1 유효 신호 판별부의 판별 결과와, 상기 제2 잡음 업데이트부에서 추정된 제2 잡음 신호의 전력과 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 전력 비교 결과를 사용하여 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효 신호 여부를 판별하여 상기 적응형 이득 조절부로 제공하는 제2 유효 신호 판별부
를 포함하는, 적응형 이득 제어 장치.9. The method of claim 8,
The first validity determination unit,
a first noise updater for estimating the first noise signal from the input signal from the far end; and
A first valid signal determining unit for determining whether the input signal from the far end is a valid signal by comparing the power of the first noise signal estimated by the first noise updater with the power of the input signal from the far end
including,
The second validity determining unit,
a second noise updater for estimating the second noise signal from the echo and noise cancelled signals; and
The validity of the echo and noise-cancelled signal is determined using the result of the determination of the first valid signal determining unit, the power of the second noise signal estimated by the second noise updater, and the power comparison result of the echo and noise-cancelled signal. A second valid signal determining unit that determines whether a signal is present and provides it to the adaptive gain adjuster
Including, adaptive gain control device.
상기 근단으로부터의 입력 신호에 대해 에코 및 잡음 제거를 수행하여 에코 및 잡음 제거된 신호를 출력하는 에코 및 잡음 제거부,
상기 원단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 제1 잡음 신호를 사용하여 상기 원단으로부터의 입력 신호에 음성 신호가 존재하는 것을 나타내는 유효성 여부를 판별하는 제1 유효성 판별부,
상기 제1 유효성 판별부에 의해 상기 원단으로부터의 입력 신호가 유효한 동안에만 상기 원단으로부터의 입력 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 제1 적응형 이득 조절부,
상기 근단으로부터의 입력 신호로부터 추정된 제2 잡음 신호를 사용하여 상기 근단으로부터의 입력 신호의 유효성 여부를 판별하는 제2 유효성 판별부,
상기 제2 유효성 판별부에 의해 상기 근단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 경우, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호로부터 추정된 제3 잡음 신호를 사용하여 상기 에코 및 잡음 제거된 신호의 유효성 여부를 판별하는 제3 유효성 판별부, 그리고
상기 제3 유효성 판별부에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별되는 동안에만 상기 에코 및 잡음 제거된 신호에 대한 적응적 이득 조절을 수행하는 제2 적응형 이득 조절부
를 포함하는 적응형 이득 제어 장치.An adaptive gain control device for a signal transmitted between a near-end and a far-end in a communication system, comprising:
an echo and noise canceling unit that performs echo and noise cancellation on the input signal from the near end to output an echo and noise cancelled signal;
a first validity determining unit that determines whether the input signal from the far end is valid using a first noise signal estimated from the input signal from the far end to determine whether a voice signal is present;
a first adaptive gain adjusting unit that adaptively adjusts gain on the input signal from the far end only while the input signal from the far end is valid by the first validity determining unit;
a second validity determining unit for determining whether the input signal from the near end is valid using a second noise signal estimated from the input signal from the near end;
When it is determined by the second validity determining unit that the input signal from the near-end is valid, whether the echo and noise-cancelled signal is valid using a third noise signal estimated from the echo- and noise-cancelled signal A third validity determination unit to determine, and
A second adaptive gain adjustment unit that performs adaptive gain adjustment on the echo and noise cancellation signal only while it is determined by the third validity determination unit that the echo and noise cancellation signal are valid
An adaptive gain control device comprising a.
상기 제3 유효성 판별부는,
상기 제2 유효성 판별부에 의한 판별 결과가 상기 근단으로부터의 입력 신호가 유효성이 있는 것을 나타내고, 상기 에코 및 잡음 제거된 신호와 상기 제3 잡음 신호의 전력 비교에 의해 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 상기 제3 잡음 신호보다 큰 경우에 상기 에코 및 잡음 제거된 신호가 유효성이 있는 것으로 판별하는,
적응형 이득 제어 장치.12. The method of claim 11,
The third validity determination unit,
A result of the determination by the second validity determining unit indicates that the input signal from the near end is valid, and the echo and noise-removed signal is obtained by comparing the power of the echo- and noise-removed signal and the third noise signal. determining that the echo and denoised signal is valid when it is greater than the third noise signal;
Adaptive gain control unit.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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