WO2012057589A2

WO2012057589A2 - 멀티 빔 음향시스템

Info

Publication number: WO2012057589A2
Application number: PCT/KR2011/008213
Authority: WO
Inventors: 김세웅
Original assignee: 주식회사 마이티웍스
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-05-03
Also published as: JP5913340B2; JP2013546247A; US20130216064A1; KR101103794B1; WO2012057589A3; US9521484B2

Abstract

멀티 빔 음향시스템이 개시된다. 상기 멀티 빔 음향시스템은 마이크 어레이로부터 입력되는 입력신호를 원하는 방향으로 조향(steering)하는 고정 빔 형성부, 상기 입력신호를 수신하고 수신된 상기 입력신호로부터 잡음 기준 신호를 획득하기 위한 블록킹 행렬부(blocking matrix), 상기 블록킹 행렬부로부터 출력되는 상기 잡음 기준 신호로부터 적응형 잡음 신호를 획득하기 위한 가변 빔 형성부, 및 상기 고정 빔 형성부로부터 출력된 신호에서 상기 적응형 잡음 신호를 제거한 목적신호를 출력하기 위한 제거수단을 포함하는 GSC(Generald sidelobe Canceller)를 포함하는 특징으로 하며, 상기 고정 빔 형성부는 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

멀티 빔 음향시스템

본 발명은 복수 개의 빔을 형성하도록 설정된 마이크(마이크로폰) 어레이를 이용하여 음향 솔루션을 제공할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 멀티 빔 음향시스템은 차량 내부에 설치되어 차량 내에서의 효율적인 음향 솔루션을 제공할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

최근에는 블루투스를 비롯한 다양한 기술의 발달로 차량 내 음향 솔루션(예컨대, 음성 통화 솔루션 등)가 편리해지고 활발히 사용되고 있다. 하지만 주행 중 차량 내부의 소음, 스피커의 사용에 따른 에코 등 여러 가지 문제로 인해 일반적인 휴대전화를 사용한 통화 품질의 수준에 미치지 못하고 환경 또한 열악하다. 그리고 음성 인식이 보편화 되면서 차량 내부에서도 상당한 수준의 음성인식성공률 또한 보장되기를 기대하고 있다.

차량 내에서의 통화 및 음성 인식을 위해서는 먼저, 마이크로폰을 이용하여 음성 신호를 입력받아야 한다. 이때, 단순히 마이크로폰 하나를 사용하여 이를 입력 받게 되면 원하는 신호의 SNR(Signal Noise Ratio)을 충분히 확보하지 못할 뿐 아니라, 주행중의 소음, 차량의 공간에 의한 왜곡 및 에코 등 음향 간섭 신호에 대하여 매우 취약한 문제점을 가질 수 있다.

또한, 차량 내의 통화 또는 음성인식 등과 같은 음향 솔루션에서는 운전자뿐만 아니라 다른 사람들의 음성도 수음할 필요가 있을 수 있다. 이러한 문제는 마이크로폰 배열을 이용, 빔을 형성하여 입력 SNR을 개선하고 음향 간섭 신호에 강인하도록 할 수 있다.

이러한 빔을 형성하기 위한 기술로 적응형 빔 형성장치(Adaptive beam former)에 대한 기술이 공개되어 있다. 이 중 광대역 LCMV(Linearly Constrained Minimum Variance) 적응 빔 형성장치는 1972년 Otis Lamont Frost III의 논문에서 공지된 바 있다.

이러한 적응형 빔 형성장치는 차량 내에서의 음향 솔루션에서도 자주 사용되고 있는데, 주로 음원 소스(예컨대, 화자) 또는 소음에 따라 빔의 방향을 적응적으로 변화시켜서 차량내에서 보다 효율적인 음향 솔루션을 제공하기 위해 사용되고 있다.

하지만, 종래의 적응형 빔 형성장치를 이용하여 빔을 형성하더라도 차량 내 여러 사람의 음성을 수음하기 위해서는 기존의 하나의 빔을 이용한 마이크로폰 어레이로는 여러 사람의 음성을 수음하기 힘들거나 그 성능이 낮게되는 문제점이 있다.

이를 위해 두 개 이상의 빔을 가지는 마이크로폰 어레이 시스템이 필요할 수 있다. 그리고 다양한 소음 및 간섭 신호들이 존재하므로 간섭 신호와 원하는 신호 간의 조향(steering) 또한 차이가 적어지게 되어, 더욱 정교한 빔 형성이 요구될 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 멀티 빔을 형성할 수 있는 마이크 어레이 및 이를 위한 적응 빔 형성장치를 제공하는 것이다.

또한, 전술한 바와 같은 차량 내의 환경에서 더욱 강인한 멀티 빔 음향시스템을 제공하며, 이를 위해 적응 알고리즘을 이용한 적응 빔 형성장치를 제공하는 것이다.

또한, 비교적 적은 연산량의 자가 조율(self-tuning) 알고리즘을 이용하여 비정상(non-stationary)적인 간섭 신호 및 에코에 강인한 빔 형성기를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 멀티 빔 음향시스템은 차량 내부의 소정의 위치에 설치되며 복수 개의 마이크로폰으로 구현되어 입력신호를 수신하는 마이크 어레이(microphone array) 및 상기 마이크 어레이의 빔을 형성하기 위한 적응 빔 형성장치를 포함하며, 상기 적응 빔 형성장치는 상기 마이크 어레이에 서로 다른 방향으로 형성되는 적어도 두 개의 빔을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 적응 빔 형성장치는 상기 마이크 어레이로부터 입력되는 상기 입력신호를 원하는 방향으로 조향(steering)하는 고정 빔 형성부, 상기 입력신호를 수신하고 수신된 상기 입력신호로부터 잡음 기준 신호를 획득하기 위한 블록킹 행렬부(blocking matrix), 상기 블록킹 행렬부로부터 출력되는 상기 잡음 기준 신호로부터 적응형 잡음 신호를 획득하기 위한 가변 빔 형성부, 및 상기 고정 빔 형성부로부터 출력된 신호에서 상기 적응형 잡음 신호를 제거한 목적신호를 출력하기 위한 제거수단을 포함하는 GSC(Generald sidelobe Canceller)를 포함하는 특징으로 하며, 상기 고정 빔 형성부는 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 GSC는 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하기 위해, 다음 수학식과 같은 제약조건을 같도록 설계되는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서

는 i 번째 제약조건 행렬,

는 원하는 방향의 조향벡터,

는 가중치 벡터 행렬,

는 목적하는 충격응답을 나타낸다.

상기 가변 빔 형성부는 자가 조율(self-tuning) RLS(Recursive Least Squares) 알고리즘을 이용해 상기 적응형 잡음 신호들을 획득할 수 있다.

상기 마이크 어레이는 상기 차량에 설치된 좌석들 중 어느 두 개의 좌석들에 대응되도록 상기 소정의 위치에 설치되며, 상기 소정의 위치는 상기 어느 두 개의 좌석 사이의 특정 위치에서 상기 어느 두 개의 좌석 방향과 수직방향의 선 상에 위치하며, 상기 적어도 두 개의 빔 중 적어도 하나는 상기 수직방향의 선을 기준으로 어느 한 방향에 위치한 좌석의 위치에 상응하는 방향으로 형성되고, 상기 적어도 두 개의 빔 중 다른 적어도 하나는 상기 수직방향의 선을 기준으로 다른 한 방향에 위치한 좌석의 위치에 상응하는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 멀티 빔 음향시스템은 상기 차량의 AVN(Audio Video Navigation) 장치부터 출력된 음향신호에 기초한 에코(echo)신호가 상기 입력신호에 포함된 경우, 수신된 상기 입력신호에서 상기 에코신호를 제거하기 위한 에코 제거장치를 더 포함할 수 있다.

상기 에코 제거장치는 상기 AVN 장치로부터 상기 음향신호에 대한 정보를 수신하여 저장하고, 저장된 상기 음향신호에 대한 정보에 기초하여 상기 에코신호를 추정하고, 추정된 상기 에코신호를 상기 입력신호에서 제거할 수 있다.

상기 멀티 빔 음향시스템은 상기 차량에 설치된 좌석들 중 상기 어느 두 개의 좌석을 제외한 적어도 하나의 좌석에 대응되도록 설치되는 제 2 마이크 어레이를 더 포함할 수 있다.

상기 제 2 마이크 어레이는 상기 적응 빔 형성장치에 의해 적어도 하나의 빔이 형성되거나, 상기 멀티 빔 음향시스템에 더 포함된 제2적응 빔 형성장치에 의해 적어도 하나의 빔이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 멀티 빔 음향 시스템은 차량 내부의 소정의 위치에 설치되며 복수 개의 마이크로폰으로 구현되어 입력신호를 수신하는 마이크 어레이의 빔을 형성하기 위한 적응 빔 형성장치 및 상기 마이크 어레이로부터 출력되는 출력신호에서 상기 차량의 AVN 장치로부터 출력되는 음향신호에 기초한 에코신호를 제거하기 위한 에코 제거장치를 포함하며, 상기 적응 빔 형성장치는 상기 마이크 어레이의 빔을 적어도 두 개 형성할 수 있다.

상기 입력신호는 상기 차량 내부 탑승자의 화자 신호 또는 음성명령 신호이며, 상기 멀티 빔 음향 시스템은 상기 적어도 두 개의 빔 중 적어도 하나를 통해 입력되는 상기 화자 신호 또는 상기 음성명령 신호에서 상기 에코신호를 제거한 에코제거 화자신호 또는 에코제거 음성명령 신호를 상기 AVN으로 출력하며, 상기 AVN은 상기 에코제거 화자신호를 상대방 통신장치로 송신하거나, 상기 에코제거 음성명령 신호에 따라 소정의 차량 장치를 제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 멀티 빔 음향 시스템은 마이크 어레이로부터 입력되는 입력신호를 원하는 방향으로 조향(steering)하는 고정 빔 형성부, 상기 입력신호를 수신하고 수신된 상기 입력신호로부터 잡음 기준 신호를 획득하기 위한 블록킹 행렬부(blocking matrix), 상기 블록킹 행렬부로부터 출력되는 상기 잡음 기준 신호로부터 적응형 잡음 신호를 획득하기 위한 가변 빔 형성부, 및 상기 고정 빔 형성부로부터 출력된 신호에서 상기 적응형 잡음 신호를 제거한 목적신호를 출력하기 위한 제거수단을 포함하는 GSC(Generald sidelobe Canceller)를 포함하는 특징으로 하며, 상기 고정 빔 형성부는 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서

는 i 번째 제약조건 행렬,

는 원하는 방향의 조향벡터,

는 가중치 벡터 행렬,

는 목적하는 충격응답을 나타낸다.

본 발명에 따른 멀티 빔 음향시스템은 적응적으로 복수 개의 빔을 형성할 수 있으므로, 복수의 음원 소스에 대한 인식률이 높아질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템이 차량에 적용되는 경우, 차량의 운전자뿐만 아니라 다른 탑승자의 음성도 효율적으로 수음할 수 있는 효과가 있다.

또한, 차량 내외의 소음 및 에코에 강인할 수 있으며 특히 에코 제거장치를 구비하는 경우, 더욱 소음 및 에코에 강인해질 수 있는 효과가 있다.

또한, 비교적 적은 연산량의 자가 조율 알고리즘을 이용하여 비교적 빠른 시간 내에 비정상적인 간섭신호 및 에코에 강인한 빔을 형성할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템이 차량에 설치되는 경우의 개념도를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 3은 일반적인 멀티 빔 음향시스템의 광대역 빔 형성장치의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 적응 빔 형성장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 어레이와 상기 마이크 어레이에 의한 빔이 차량의 내부에 형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다.

반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템이 차량에 설치되는 경우의 개념도를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

먼저 도 1a 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)을 구현하기 위해 마이크 어레이(microphone array, 200)가 도 1a에 도시된 바와 같이 설치될 수 있다. 상기 마이크 어레이(200)는 도 1a에 도시된 바와 같이 적어도 두 개의 빔을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 빔이라 함은, 본 발명의 실시 예에 따른 적은 빔 형성장치(Adaptive Beam Former, 110)에 의해 형성되는 메인 로브(mainlobe)를 의미할 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)은 후술할 바와 같은 기술적 사상에 의해 적어도 두 개의 빔을 형성할 수 있다. 이처럼 복수 개의 빔은 각각 차량의 운전자뿐만 아니라, 타 탑승자의 음성신호를 수음하기 용이하게 형성될 수 있다.

상기 마이크 어레이(200)는 복수 개의 좌석들에 대응되도록 설치될 수 있다. 상기 마이크 어레이(200)가 복수 개의 좌석들에 대응되도록 설치된다고 함은, 복수 개의 좌석들 각각의 위치에 상응하는 방향으로 빔이 형성되는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 마이크 어레이(200)가 도 1a에 도시된 바와 같이 두 개의 빔을 형성하는 경우, 상기 두 개의 빔 각각은 차량에 설치된 운전자석 및 조수석의 위치에 상응하는 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면 상기 마이크 어레이(200)에 의해 형성되는 빔이 두 개인 경우에는 상기 두 개의 빔 각각은 상기 마이크 어레이(200)의 중심부를 기준으로 서로 다른 방향으로 형성되도록 구현될 수 있다. 이처럼 서로 다른 방향의 빔을 형성함으로써 빔 간에 미칠 수 있는 간섭의 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서, 상기 마이크 어레이(200)는 도 1a에 도시된 바와 같이 차량의 앞 좌석용 대시보드(dashboard)에 설치 또는 매립될 수 있으며, 상기 마이크 어레이(200)는 상기 마이크 어레이(200)의 소정의 지점(예컨대, 중심부)에서의 수직방향의 선을 기준으로 서로 다른 방향으로 적어도 두 개의 빔을 형성할 수 있다. 이때 서로 다른 방향 각각은 운전자석 및 조수석 방향이 될 수 있다.

도 1b 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)은 제2마이크 어레이(200-1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2마이크 어레이(200-1)는 차량의 뒷 자석에 탑승한 탑승자들의 음성을 수음하기 위해 설치될 수 있다. 이를 위해 상기 제2마이크 어레이(200-1) 역시 본 발명의 실시 예에 따라 복수 개의 빔을 형성하도록 구현될 수도 있다. 구현 예에 따라서는, 상기 제2마이크 어레이(200-1)는 하나의 빔으로 적응적으로 빔 형성 방향이 변화되도록 구현될 수도 있으며, 이처럼 하나의 빔이 음원 소스의 위치에 따라 변화되는 기술적 사상은 종래에 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 제2마이크 어레이(200-1)는 뒷좌석의 탑승자들의 음성을 수음하기 용이한 위치에 설치 또는 매립될 수 있다. 예컨대, 상기 제2마이크 어레이(200-1)는 도 1b에 도시된 바와 같이 운전석과 조수석 사이에 위치한 콘솔박스의 소정의 위치에 설치 또는 매립될 수 있다. 일반적으로 콘솔박스는 뒷 좌석의 중심 부근과 수직의 위치에 있으므로 이처럼 콘솔박스의 소정의 위치에 설치됨으로써, 전술한 바와 같이 상기 수직을 기준으로 서로 다른 방향을 갖는 적어도 두 개의 빔을 형성할 수 있다. 물론, 반드시 상기 콘솔박스의 소정의 위치에 상기 제2마이크 어레이(200-1)가 설치되어야 하는 것은 아니다. 상기 제2마이크 어레이(200-1)는 상기 콘솔박스에 별도로 설치될 수도 있지만, 뒷좌석용 멀티미디어 기기가 상기 콘솔박스 인근 또는 그 외의 위치에 설치되는 경우, 상기 멀티미디어 기기에 포함되어 구현될 수도 있다.

도 1c는 마이크 어레이(200)및 제2마이크 어레이(200-1)가 각각 2 개의 빔을 형성하는 경우를 나타내며, 상기 마이크 어레이(200)가 형성하는 빔은 운전석 및 조수석에 상응하도록 형성될 수 있고, 상기 제2마이크 어레이(200-1)가 형성하는 빔은 운전석 뒷 좌석 및 조수석 뒷 좌석에 상응하도록 형성될 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)은 총 4개의 빔을 형성함으로써, 기존의 차량 내의 음향시스템이 운전석에 위치한 운전자의 음성을 수음하기 위해 주로 설치되는 것과는 달리, 차량에 탑승한 다른 탑승자들의 음성도 효율적으로 수음할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 복수의 빔을 형성함으로써 하나의 빔을 형성하여 실시간으로 빔의 방향을 변화하는 것에 비해 실시간으로 연산할 데이터의 량이 적게 되는 효과가 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)은 적응 빔 형성장치(110)를 포함할 수 있다. 상기 적응 빔 형성장치(110)는 소정의 제어장치(100)에 포함되도록 구현될 수 있다. 상기 제어장치(100)는 구현 예에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 에코 제거장치(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어장치(100)는 하나의 칩으로 구현될 수도 있고, 소정의 하드웨어와 유기적으로 결합하도록 구현되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다.

상기 제어장치(100)는 소정의 AVN(Audio Video Navigation) 장치(300)와 연결될 수 있으며, 상기 제어장치(100)로부터 출력되는 신호(예컨대, 상기 마이크 어레이(200)를 통해 수음된 신호 등)가 상기 AVN 장치(300)를 통하여 소정의 기기(예컨대, 상대방 통화장치 또는 음성명령을 수행할 기기 등)로 전송될 수 있다. 또한, 상기 제어장치(100)는 상기 AVN 장치(300)로부터 외부로 전송될 신호 또는 스피커를 통해 출력될 음향신호에 대한 정보를 수신하고 이를 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 제어장치(100)에 포함된 상기 에코 제거장치(120)는 상기 AVN 장치(300)로부터 외부로 전송될 신호 또는 차량의 내부로 출력될 음향신호에 대한 정보를 수신하고, 이를 이용해 상기 마이크 어레이(200)로부터 입력되는 입력신호에서 에코신호를 추정하여 추정된 에코신호를 상쇄할 수 있다.

상기 AVN 장치(300)는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)이 차량에 설치되는 경우에는 차량에 설치된 오디오 시스템, 비디오 시스템, 네비게이션 시스템, 음성 통화 시스템 등 차량에서 제공되는 가능한 모든 종류의 음성 시스템을 의미할 수 있다. 또한, 상기 멀티 빔 음향시스템(1)이 차량이 아닌 곳에 사용되는 경우에는 상기 마이크 어레이(200)를 타 기기로 전송하거나, 외부에서 전송되어온 신호를 출력할 수 있는 모든 형태의 음향시스템을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

상기 에코 제거장치(120)는 상기 AVN 장치(300)에 포함된 스피커로부터 소정의 음향신호가 출력되고, 출력된 상기 음향신호가 다시 상기 마이크 어레이(200)를 통해 입력되는 입력신호에 포함되어 입력되는 경우, 상기 입력신호에 포함된 에코신호를 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 마이크 어레이(200)로부터 입력되는 입력신호는 상기 에코 제거장치(120)를 통해 에코신호가 제거되고, 에코신호가 제거된 에코제거 신호는 상기 AVN 장치(300)로 전송될 수 있다.

이를 위해 상기 에코 제거장치(120)는 상기 AVN 장치(300)로부터 상기 스피커를 통해 출력되는(될) 음향신호에 대한 정보를 수신하여 임시로 저장할 수 있다. 그리고 저장된 상기 음향신호에 대한 정보에 기초하여 상기 에코신호를 추정할 수 있으며, 추정된 상기 에코신호를 상기 마이크 어레이(200)를 통해 입력되는 입력신호에서 제거할 수 있다. 이처럼 상기 에코 제거장치(120)는 스피커를 통해 출력될 신호를 미리 저장하고 있다가 이를 이용하여 에코신호를 제거하는 기술적 사상을 이용할 수 있는데, 이러한 기술적 사상은 본 출원인이 출원한 2009년 11월 18일에 출원한 한국특허출원(출원번호 10-2009-0111323, "신호분리방법, 상기 신호 분리 방법을 이용한 통신 시스템 및 음성인식 시스템", 이하 '선출원)에 상세히 개시된 바 있다. 상기 선출원에 개시된 기술적 사상 및 내용은 본 명세서의 레퍼런스로 포함된다.

상기 에코 제거장치(120)는 선출원에 개시된 바와 같이 소정의 변형된 BSS(Blind Source Separation) 알고리즘을 이용하여 빠른 시간 내에 실시간으로 입력신호에서 에코신호를 분리할 수 있다. 또한 선출원에 개시된 변형된 BSS 알고리즘에 의하면 하나의 마이크를 통해서도 두 개의 신호를 분리할 수 있는데, 상기 에코 제거장치(120)는, 상기 마이크 어레이(200)로부터 입력된 입력신호가 상기 적응 빔 형성장치(110)를 통해 목적신호로 출력되면, 출력되는 목적신호를 선출원에서의 하나의 마이크를 통해 입력되는 입력신호로써 처리하여 상기 에코신호를 제거할 수도 있다. 물론, 상기 에코 제거장치(120)는 선출원에 개시된 기술적 사상 이외에도 공지의 다양한 방식으로 에코를 제거할 수도 있다.

예컨대, 상기 마이크 어레이(200)에 의해 형성되는 적어도 두 개의 빔 중 적어도 하나를 통해 차량의 탑승자의 음성신호가 수음될 때, 상기 음성신호는 통화를 위한 화자신호일 수도 있고, 음성인식 명령을 위한 음성명령 신호일 수도 있다. 그러면, 상기 화자신호 또는 음성인식 명령신호는 상기 적응 빔 형성장치(110)를 통해 상기 에코 제거장치(120)로 출력될 수 있고, 상기 에코 제거장치(120)에 의해 에코신호가 제거되어 상기 AVN 장치(300)로 출력될 수 있다. 그러면, 상기 AVN 장치(300)는 에코신호가 제거된 화자신호를 상대방 통신장치로 출력할 수도 있고, 음성인식명령의 대상이 되는 소정의 장치(예컨대, 네비게이션, 차량의 윈도우, 기타 차량의 장치 등)를 제거하기 위한 제어신호로 출력할 수 있다. 입력신호가 음성인식 명령인 경우, 음성신호를 인식하고 소정의 상기 제어신호로 변환하기 위한 소정의 음성인식 장치(미도시)가 상기 제어장치(100) 및/또는 상기 AVN 장치(300)에 포함될 수도 있다. 만약 상기 음성인식 장치(미도시)가 상기 AVN 장치(300)에 포함되어 구현되는 경우, 상기 에코 제거장치(120)를 통해 출력된 신호는 상기 음성인식 장치(미도시)로 입력되고, 상기 음성인식 장치(미도시)는 입력된 신호에 기초하여 상기 제어신호를 생성하고, 생성된 상기 제어신호를 소정의 차량 장치로 출력할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 멀티 빔 음향시스템(1)은 제2마이크 어레이(200-1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2마이크 어레이(200-1)는 상기 제어장치(100)와 연결되어 상술한 바와 같은 기능을 수행할 수도 있지만, 별도의 제2제어장치(100-1)에 연결될 수도 있다. 상기 제2제어장치(100-1)은 상기 AVN 장치(300)에 연결될 수 있다.

상기 제2마이크 어레이(200-1)는 전술한 바와 같이 적어도 하나의 빔을 형성할 수 있다. 예컨대, 하나의 빔을 형성하는 경우에는 차량의 뒷 좌석 탑승자의 위치에 따라 적응적으로 빔의 방향이 변화될 수도 있고, 두 개 이상의 빔이 뒷 좌석의 탑승자가 탑승할 위치에 상응하도록 형성될 수도 있다.

한편, 상기 적응 빔 형성장치(110)의 기능은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

도 3은 일반적인 멀티 빔 음향시스템의 광대역 빔 형성장치의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 적응 빔 형성장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

먼저 도 3을 참조하면, 도 3은 광대역 LCMV 적응 빔 형성장치의 구조를 나타내고 있다. 광대역 LCMV 적응 빔형성장치는 1972년 Otis Lamont Frost Ⅲ의 논문에서 그 시초를 찾을 수 있다. 도 3에서 알 수 있듯이, 협대역 빔 형성장치와 달리 광대역 빔 형성장치는 하나의 센서(마이크로폰) 당 여러 개의 시간지연(Delay) 탭이 붙어 있는 구조로 구현할 수 있다. 또한 원하는 방향 (Look-direction)의 등가회로로 표현하면, 각각의 등가 필터 탭들은 전체 회로의 충격 응답 (Impulse Response)으로 나타낼 수 있다.

만약, 도 3의 빔 형성장치가 K개의 센서와 J개의 지연(Delay) 탭으로 이루어져 있다고 가정할 수 있다. 이 경우 가중치(Weight)의 총 개수는 KJ개이며, J 개의 제약조건(Constraint)을 가져야 한다. 또한 가중치를 조절함에 있어서 남은 (KJ-J)개의 자유도(Degree of Freedom)을 이용하여 출력 파워를 최소화하게 된다.

이때, 입력 신호와 가중치 벡터는 다음과 같이 정의될 수 있다.

수학식 1

수학식 2

여기서 n은 표본 수(sample number)를 나타내고,

은 입력신호 벡터를 나타내며,

은 가중치 벡터를 나타낸다.

또한, 선형 제약조건 (Linear Constraint)는 다음과 같이 주어진다.

수학식 3

위 식에서

는 목적하는 충격 응답(Impulse Response)이며

부터

까지의 값으로 이루어진

벡터를 나타낼 수 있다. 도 3에서 보듯이 광대역 빔 형성장치는 이에 대응하는(equivalent) FIR(Finite Impulse Response) 필터로 모델링할 수 있으며, 이때 원하는 주파수 응답을 가지는 충격 응답을 설계할 수 있다. 따라서 충격 응답

는 빔형성 장치의 주파수 특성을 결정하는 설계 인자(Design Parameter)라고 할 수 있다. 제약조건 행렬(Constraint Matrix)

는

의 크기를 가지는 행렬이며, 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.

수학식 4

수학식 4 에서

는 길이가

인 열벡터이며,

는 길이가

인 조향 벡터(Steering Vector)를 나타낸다. 따라서,

는

번째 그룹에 조향 벡터를 가지고 나머지 원소는 0을 가지는

길이의 열벡터가 된다.

일반적인 종래의 광대역 빔 형성장치는 빔 즉 메인 로브(mainlobe)를 하나만 가지도록 설계되며, 이때 제약조건 행렬은 다음 수식과 같을 수 있다.

수학식 5

여기서

는 원하는 방향의 조향벡터를 나타내며, 이 때 충격응답 (impulse response) f는 그 방향의 원하는 응답을 나타낸다. 또한 상기 광대역 빔 형성장치는 후술할 바와 같이 GSC로 구현될 수 있느데, 이때 GSC의 블록킹 행렬부(Blockng Matrix)

는 C의 null space로 정의되며, 그 크기는

로 정의될 수 있다. 또한, 가변 가중치 벡터 (adaptive weight vector)의 크기 또한

로 설계될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 적응 빔 형성장치(110) 역시 도 3에 도시된 광대역 LCMV 적응 빔 형성장치를 그 기본으로 하여 구현될 수 있다. 상기 적응 빔 형성장치(110)는 음성 대역에 적절한 주파수 응답을 가지도록 충격 응답

를 설계할 수 있다. 그러나 상술한 바와 같은 광대역 빔 형성장치는 자가 조율(Self-tuning) 적응 알고리즘을 사용하기가 어려우므로, 빔 형성장치의 가중치(Weight) 조절은 도 4에 도시된 바와 같은 GSC(Generalized Sidelobe Canceller)를 사용하여 구현될 수 있다.

[수학식 3]의 제약조건 행렬

의 직교 보수(orthogonal complement) 행렬을

라 할 수 있다. 그리고

행렬

와

벡터

를 다음 수식과 같이 정의할 수 있다.

수학식 6

수학식 7

수학식 6 및 7에 따라 가중치 벡터는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 8

수학식 8과 수학식 3을 이용하면 다음과 같은 수식을 얻을 수 있다.

수학식 9

직교 보수의 정의에 의해

이고, 따라서 수학식 9는 다음과 같이 정리될 수 있다.

수학식 10

수학식 11을 이용하면 빔 형성 장치에 있어서 고정요소(fixed beamformer component)를 구할 수 있는데, 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다.

수학식 11

수학식 8과 수학식 11에 의해 가중치 벡터는 다음과 같이 표현될 수 있다.

수학식 12

수학식 12를 구현하면 GSC가 될 수 있으며, GSC의 구조는 도 4와 같을 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 GSC 즉 적응 빔 형성장치(110)는 상기 마이크 어레이(200)로부터 입력되는 상기 입력신호를 원하는 방향으로 조향(steering)하는 고정 빔 형성부(111), 상기 입력신호를 수신하고 수신된 상기 입력신호로부터 잡음 기준신호를 획득하기 위한 블록킹 행렬부(blocking matrix, 112), 상기 블록킹 행렬부(112)로부터 획득된 상기 잡음 기준신호로부터 적응형 잡음 신호를 획득하기 위한 가변 빔 형성부(113), 및 상기 고정 빔 형성부(113)로부터 출력된 신호(

)에서 상기 적응형 잡음 신호(

)를 제거한 목적신호를 출력하기 위한 제거수단(114)을 포함하는 GSC(Generald sidelobe Canceller)를 포함할 수 있다. 상기 도 4에 도시된 적응 빔 형성장치(110)는 종래의 GSC와 유사한 구조를 가지도록 구현될 수 있으며, 이러한 GSC의 기능 및 구조에 대해서는 널리 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. 하지만,본 발명의 실시 예에 따른 적응 빔 형성장치(110)는 상기 고정 빔 형성부(111)가 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블록킹 행렬부(112)가 상기 잡음 기준신호를 생성하기 위해 생성하는 제약조건은 기존의 GSC가 수학식 3을 만족하도록 설정된다면, 본 발명의 실시 예에 따른 제약조건은 다음 수학식을 만족하도록 설정될 수 있다.

수학식 13

즉, 고정 빔 형성부(111)에 의해 획득되는 고정 가중치 벡터(fixed weight vector)와 볼록킹 행렬부(112)가 사용하는 블록킹 행렬(

)은 상기 적응 빔 형성장치(110)의 설계 값으로 미리 정해질 수 있는데, 이때 상기 고정 빔 형성부(111)에 의해 획득되는 고정 가중치 벡터는 본 발명의 실시 예에 따라 형성되는 복수 개의 빔에 대응되도록 설정될 수 있으며, 상기 블록킹 행렬(

)을 회득하기 위한 제약조건(C)는 수학식 13에 따 제약조건을 갖도록 설계될 수 있다.

종래의 빔 형성장치와 같은 경우, 제약조건 행렬 C의 크기는

와 같이 정의되나, 본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 빔(메인 로브(mainlobe))를 가지는 적응 빔 형성장치(110)의 경우

(N은 mainlobe의 개수)의 형태를 가진다. 따라서, 충격응답 벡터 의 크기도

에서

로 바뀌게 되며, 각각의 빔에 해당하는 충격응답이 수직으로 중첩(cascade)되어 있는 형태로 설계될 수 있다.

따라서, 상기 적응 빔 형성장치(110) 설계 값 또한 이에 맞춰 수정되어 설계되며, 특히 가변 가중치 벡터의 크기가

로 설계된다. 이에 따라, 가중치 벡터의 변환 행렬 (Transform matrix)에 해당하는 블록킹 행렬(

)의 크기 또한

로 설계될 수 있다. 이는 제약조건 행렬 C를 고유값 분해 (singular value decomposition) 한 후, 분해된 행렬에서 설계된 크기만큼을 취하되 고유 값이 큰 순서대로 취함으로써 설계될 수 있다.

일반적으로, 제약조건이 전혀 없는 GSC의 경우 가변 빔 형성부(113)의 자유도는 센서(마이크로폰)의 개수와 같으며, 제약조건이 존재하는 경우는 (센서(마이크로폰)의 개수-제약조건의 개수)가 된다. 이는 위에서 가변 가중치 벡터의 크기를 고려해보면 알 수 있다. 따라서, 제약 조건의 개수가 많아질수록 가변 빔 형성부(113)의 자유도가 감소하여 GSC의 성능이 떨어지게 되므로, 실질적으로 가능한 빔의 개수는 센서(마이크로폰)의 개수에 제한을 받게 된다. 만약 4개의 센서(마이크로폰)를 사용하여 상기 마이크 어레이(200)를 구현하는 경우, 실질적으로 의미 있는 빔의 개수는 1~2개 정도가 될 수 있다. 따라서, 상기 마이크 어레이(200)는 4 개 이상의 센서(마이크로폰)을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 적응 빔 형성장치(110)에서는 상기 가변 빔 형성부(113)에 의해 획득되는 상기 적응형 잡음 신호 즉, 가변 가중치 벡트(Adaptive weight vector)를 조절하는 데에 있어 자가조율(Self-Tuning) RLS(Reculsive Least Squares)를 사용할 수 있다. 이러한 자가조율 RLS 알고리즘은 적응 알고리즘 중에도 빠른 적응 속도를 가지는 알고리즘이므로, 비정상(Non-stationary)적인 간섭 신호에도 강인할 뿐 아니라, 원하는 방향 (Look-direction)을 변경한 뒤에도 빠르게 적응할 수 있다.

상기 가변 빔 형성부(113)는 자가조율 RLS 알고리즘을 이용해 상기 가변 가중치 벡터를 획득할 수 있는데, 상기 자가조율 RLS 알고리즘은 최소 자승(Least Squares) 문제의 해(Solution)을 재귀적으로 풀어내는 알고리즘일 수 있다.

일반적인 최소 자승 문제의 경우를 살펴보면 다음과 같다.

다음과 같이 Data Matrix A와 원하는 신호(Desired signal)

를 정의할 수 있다.

수학식 14

수학식 15

또한, 일반적인 적응 신호처리에서 목표로 하는 최적 해는 다음 수학식과 같은 조건을 만족한다.

수학식 16

수학식 16과 같은 조건을 만족하는 최적 해를 구하기 위하여, 다음과 같이 최소 자승 문제 (Least squares problem)를 정의할 수 있다.

수학식 17

위와 같은 목적 함수 (Cost function)을 최소화하는 최소 자승 문제의 최적해는 일반적으로 다음과 같이 주어진다.

수학식 18

이를 Time-averaged autocorrelation matrix

와 Time-averaged cross-correlation vector

로 나타내면 다음과 같다.

수학식 19

위와 같은 해를 재귀적으로 풀어낸 것이 RLS 알고리즘이며, 그 신호처리과정은 다음과 같다.

수학식 20

여기서

은 priori error를 나타내고,

은 게인 벡터를 나타내며,

는 forgetting vector를 나타낸다.

따라서, 수학식 20에서

은 도 4의 블록킹 행렬부(112)의 출력 신호에 대응될 수 있고, 수학식 20을 이용하여 수학식 13의 제약조건을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 적응 빔 형성장치(110)의 가변 가중치 벡터를 재귀적으로 획득할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템(1)은 적어도 하나의 마이크 어레이(200, 200-1)를 포함할 수 있다. 이 중 하나의 마이크 어레이(200)는 적어도 두 개의 빔을 형성할 수 있고, 그 중 하나는 운전석(S1)에 상응하는 방향으로 형성될 수 있으며, 다른 하나는 조수석(S2)에 상응하는 방향으로 형성될 수 있다. 이때 각각의 빔의 방향은 수학식 13의 제약조건에서 θ의 값을 설정함으로써 결정될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 마이크 어레이(200)는 소정의 좌석들(예컨대, S1, S2)의 사이의 특정 지점(10)에서 수직방향의 선(11) 상에 위치할 수 있고, 상기 마이크 어레이(200)에 의해 생성되는 복수 개의 빔 중 어느 하나는 상기 수직방향의 선(11)을 기준으로 일 방향으로 형성될 수 있으며, 다른 빔 중 어느 하나는 타 방향으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 마이크 어레이(200)가 소정의 좌석들(예컨대, S1, S2)의 사이의 특정 지점(10)에서 수직방향의 선(11) 상에 위치하는 것이 아니라 다른 곳에 위치하는 경우에는 상기 복수 개의 빔은 동일한 방향으로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 멀티 빔 음향시스템(1)은 제2마이크 어레이(200-1)를 더 포함할 수 있는데, 상기 제2마이크 어레이(200-1) 역시 복수 개의 빔을 형성할 수도 있다. 또한, 구현 예에 따라 하나의 빔을 형성하고 적응적으로 빔의 방향을 변환하도록 구현될 수도 있다.

상기 제2마이크 어레이(200-1)가 복수 개의 빔을 형성하는 경우, 차량의 뒷 좌석에 탑승할 탑승자의 위치(예컨대, S3, S4, S5)에 따라 상기 복수 개의 빔이 형성될 수 있다.

도 5에서는 상기 마이크 어레이(200)와 상기 제2마이크 어레이(200-1)가 동일 선상에 위치하는 경우를 일 예로 도시하였지만, 반드시 도 5에서 도시된 바와 같이 구현될 필요가 없음은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 멀티 빔 음향시스템 제공방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명은 차량용 음향시스템에 적용될 수 있다.

Claims

차량 내부의 소정의 위치에 설치되며 복수 개의 마이크로폰으로 구현되어 입력신호를 수신하는 마이크 어레이(microphone array); 및

상기 마이크 어레이의 빔을 형성하기 위한 적응 빔 형성장치를 포함하며,

상기 적응 빔 형성장치는,

상기 마이크 어레이에 서로 다른 방향으로 형성되는 적어도 두 개의 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.
제 1항에 있어서, 상기 적응 빔 형성장치는,

상기 마이크 어레이로부터 입력되는 상기 입력신호를 원하는 방향으로 조향(steering)하는 고정 빔 형성부;

상기 입력신호를 수신하고 수신된 상기 입력신호로부터 잡음 기준 신호를 획득하기 위한 블록킹 행렬부(blocking matrix);

상기 블록킹 행렬부로부터 출력되는 상기 잡음 기준 신호로부터 적응형 잡음 신호를 획득하기 위한 가변 빔 형성부; 및

상기 고정 빔 형성부로부터 출력된 신호에서 상기 적응형 잡음 신호를 제거한 목적신호를 출력하기 위한 제거수단을 포함하는 GSC(Generald sidelobe Canceller)를 포함하는 특징으로 하며

상기 고정 빔 형성부는 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.
제 2항에 있어서, 상기 GSC는,

적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하기 위해,

다음 수학식과 같은 제약조건을 같도록 설계되는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.

여기서
는 i 번째 제약조건 행렬,
는 원하는 방향의 조향벡터,
는 가중치 벡터 행렬,
는 목적하는 충격응답을 나타낸다.
제 2항에 있어서, 상기 가변 빔 형성부는,

자가 조율(self-tuning) RLS(Recursive Least Squares) 알고리즘을 이용해 상기 적응형 잡음 신호들을 획득하는 멀티 빔 음향시스템.
제 1항에 있어서, 상기 마이크 어레이는,

상기 차량에 설치된 좌석들 중 어느 두 개의 좌석들에 대응되도록 상기 소정의 위치에 설치되며,

상기 소정의 위치는,

상기 어느 두 개의 좌석 사이의 특정 위치에서 상기 어느 두 개의 좌석 방향과 수직방향의 선 상에 위치하며,

상기 적어도 두 개의 빔 중 적어도 하나는 상기 수직방향의 선을 기준으로 어느 한 방향에 위치한 좌석의 위치에 상응하는 방향으로 형성되고,

상기 적어도 두 개의 빔 중 다른 적어도 하나는 상기 수직방향의 선을 기준으로 다른 한 방향에 위치한 좌석의 위치에 상응하는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.
제 1항에 있어서, 상기 멀티 빔 음향시스템은,

상기 차량의 AVN(Audio Video Navigation) 장치부터 출력된 음향신호에 기초한 에코(echo)신호가 상기 입력신호에 포함된 경우,

수신된 상기 입력신호에서 상기 에코신호를 제거하기 위한 에코 제거장치를 더 포함하는 멀티 빔 음향시스템.
제 6항에 있어서, 상기 에코 제거장치는,

상기 AVN 장치로부터 상기 음향신호에 대한 정보를 수신하여 저장하고,

저장된 상기 음향신호에 대한 정보에 기초하여 상기 에코신호를 추정하고,

추정된 상기 에코신호를 상기 입력신호에서 제거하는 멀티 빔 음향시스템.
제 5항에 있어서, 상기 멀티 빔 음향시스템은,

상기 차량에 설치된 좌석들 중 상기 어느 두 개의 좌석을 제외한 적어도 하나의 좌석에 대응되도록 설치되는 제 2 마이크 어레이를 더 포함하는 멀티 빔 음향시스템.
제 8항에 있어서, 상기 제 2 마이크 어레이는,

상기 적응 빔 형성장치에 의해 적어도 하나의 빔이 형성되거나,

상기 멀티 빔 음향시스템에 더 포함된 제2적응 빔 형성장치에 의해 적어도 하나의 빔이 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.
차량 내부의 소정의 위치에 설치되며 복수 개의 마이크로폰으로 구현되어 입력신호를 수신하는 마이크 어레이의 빔을 형성하기 위한 적응 빔 형성장치; 및

상기 마이크 어레이로부터 출력되는 출력신호에서 상기 차량의 AVN 장치로부터 출력되는 음향신호에 기초한 에코신호를 제거하기 위한 에코 제거장치를 포함하며,

상기 적응 빔 형성장치는,

상기 마이크 어레이의 빔을 적어도 두 개 형성하는 멀티 빔 음향시스템.
제 10항에 있어서, 상기 입력신호는,

상기 차량 내부 탑승자의 화자 신호 또는 음성명령 신호이며,

상기 멀티 빔 음향 시스템은,

상기 적어도 두 개의 빔 중 적어도 하나를 통해 입력되는 상기 화자 신호 또는 상기 음성명령 신호에서 상기 에코신호를 제거한 에코제거 화자신호 또는 에코제거 음성명령 신호를 상기 AVN으로 출력하며,

상기 AVN은 상기 에코제거 화자신호를 상대방 통신장치로 송신하거나, 상기 에코제거 음성명령 신호에 따라 소정의 차량 장치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 멀티 빔 음향시스템.
마이크 어레이로부터 입력되는 입력신호를 원하는 방향으로 조향(steering)하는 고정 빔 형성부;

상기 입력신호를 수신하고 수신된 상기 입력신호로부터 잡음 기준 신호를 획득하기 위한 블록킹 행렬부(blocking matrix);

상기 블록킹 행렬부로부터 출력되는 상기 잡음 기준 신호로부터 적응형 잡음 신호를 획득하기 위한 가변 빔 형성부; 및

상기 고정 빔 형성부로부터 출력된 신호에서 상기 적응형 잡음 신호를 제거한 목적신호를 출력하기 위한 제거수단을 포함하는 GSC(Generald sidelobe Canceller)를 포함하는 특징으로 하며

상기 고정 빔 형성부는 적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.
제 2항에 있어서, 상기 GSC는,

적어도 두 개의 방향으로 상기 입력신호를 조향하기 위해,

다음 수학식과 같은 제약조건을 같도록 설계되는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 음향시스템.

여기서
는 i 번째 제약조건 행렬,
는 원하는 방향의 조향벡터,
는 가중치 벡터 행렬,
는 목적하는 충격응답을 나타낸다.