KR20020058327A

KR20020058327A - 음성 통신에 있어서 통화 품질 향상을 위한 장치

Info

Publication number: KR20020058327A
Application number: KR1020000086394A
Authority: KR
Inventors: 이준혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2002-07-12

Abstract

본 발명은 음성 통신에 있어서 통화 품질 향상을 위한 장치에 관한 것이다.

일반전화, 디지털 전화망 등에서 8KHz의 샘플링 비율(Sampling Rate)로 샘플링된 후 착신측으로 64kbps의 속도로 전송되는 음성 데이터는 디지털 교환기로 연결되어 내부 로직을 통해 수신측으로 스위칭된다. 사람의 가청주파수인 20 ~ 20000 Hz 중 평상 대화시 사용되는 4000Hz까지만 8KHz 샘플링에 의해 전송대상이 되고 나머지 주파수들은 무시된다. 또한 4000Hz의 지원대역에서도 'a,u-law'라는 복호화 방식에 의해 음성의 진폭 중 고주파 영역에 대한 해석을 조밀하게 하지 않기 때문에 실제 사람이 듣고 있는 음성신호 중 일반적인 대화 톤 이외의 신호는 거의 전달되지 않고 있다. 고속통신망이 활성화 되기 시작했고 통신의 다양한 욕구와 수요가 발생하고 있는 현대에서 음성통신 서비스의 수용자를 만족시킬 만한 통신 품질을 제공할 필요성이 있다.

본 발명은 하나의 가입자에게 동시에 복수 개의 채널 점유를 허용하고 각 채널이 서로 다른 시간에, 하나의 시간에 대해 샘플링을 수행한 후 이를 합성하여 재구성함으로써, 결과적으로 샘플링 주파수를 높여 왜곡 현상을 감소시키고 통화 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

음성 통신에 있어서 통화 품질 향상을 위한 장치{Apparatus for Improvement of Telephonic Communication Quality in Voice Communication}

일반적으로 음성 통신을 하기 위해서 송신측에서 아날로그 음성신호를 디지털 의 2진 부호로 변환된 신호를 수신측에 전달하고, 수신측에서는 전송 받은 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 변환하여 음성으로 재생한다.

이와같이, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하는 방식을 PCM(Pulse Code Modulation) 방식이라고 하는데, PCM 방식을 실용화하기 위해서는 음성을 일정한 간격으로 샘플링(Sampling)한 후, 그 진폭의 값을 양자화(Quantizing)하고, 부호화(Encoding)하는 등의 일련의 전기적 작업을 순간적으로 행하여야 한다. PCM은 음성 파형을 최고 주파수의 2배 속도(Nyquit Rate)로 샘플링하고 표본값의 진폭을 양자화 과정을 거쳐 이산적인 양자화 레벨에 가장 가까운 레벨로 근사화 시킨 후 8비트로 부호화(Coding)한다. 음성 주파수 대역이 300~3400Hz로 표준화 되어 있기 때문에 샘플링 주파수는 6800Hz로 되나, 시스템의 필터 설계에 여유를 두기 위해 8000Hz로 표본화 주파수를 결정한다.

상기 샘플링이라는 것은 음성신호와 같은 연속파형을 일정한 간격으로 나우어 이 값만 취하고 나머지는 삭제하는 것, 즉 PAM 변조하는 과정을 말한다. 연속적인 신호를 샘플링하여 원래의 신호로 잘 복원하려면 샘플링의 주기간격을 되도록 작게 하여 많은 표본을 취하면 좋다. 그러나 표본을 많이 취하면 취할 수록 이를 전송하는데 필요한 대역폭이 커지며, 전송용량이 증가해 실시간 처리가 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.

음성 통신 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 기본적으로 가입자 채널을 수용하기 위한 가입자 보드(12,18)와 발신측 가입자 채널을 착신측 가입자 채널로 연결하기 위한 스위치부(14,16)로 구성된다. 이러한 구성을 가지는 음성 통신 시스템에 있어서 발신측 가입자 보드(12)는 단말기(10)를 통해 입력된 아날로그 음성신호를 아날로그 음성데이터로 변환한후 이를 다시 샘플링, 압축, 양자화, 부호화 등의 과정을 거쳐서 디지털 음성 데이터로 변환시킨 후에 이를 스위치부(14,16)의 스위칭에 의해 착신측 가입자 보드(18)로 전송하며, 착신측 가입자 보드(18)는 수신한 디지털 음성 데이터를 복호화(Decoding) 등의 과정을 거쳐 아날로그 음성신호로 변화하여 수신측 단말기(20)를 통해 출력한다.

도 2는 도 1에 도시된 가입자 보드(12)의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

가입자 보드(12)는 단말기(10)로부터 입력된 아날로그 신호를 아날로그 데이터로 변환하기 위한 변환기(Transformer, 23)와 PCM 방식에 따라 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 전환하기 위한 PCM 전환기(25)로 구성된다. 종래의 변환기(23)는 단말기(10) 및 PCM 전환기(25)와 일대일로 연결되어 있었다.

종래 음성 통신 방식에는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반전화, 디지털 전화망 등에서 8KHz의 샘플링 비율(Sampling Rate)로 샘플링된 후 착신측으로 64kbps의 속도로 전송되는 음성 데이터는 디지털 교환기로 연결되어 내부 로직을 통해 수신측으로 스위칭된다. 사람의 가청주파수인 20 ~ 20000 Hz 중 평상 대화시 사용되는 4000Hz까지만 8KHz 샘플링에 의해 전송대상이 되고 나머지 주파수들은 무시된다. 또한 4000Hz의 지원대역에서도 'a,u-law'라는 복호화 방식에 의해 음성의 진폭에 대한 해석을 조밀하게 하지 않기 때문에 실제 사람이 듣고 있는 음성신호 중 일반적인 대화 톤 이외의 신호는 거의 전달되지 않고 있다.

이러한 종래의 음성통신은 음성이라는 정보를 전달하기 위한 수단으로서 불편함은 없으나, 고속통신망이 활성화 되기 시작했고 통신의 다양한 욕구와 수요가 발생하고 있는 현대에서 음성통신 서비스의 수용자를 만족시킬 만한 통신 품질을 제공할 필요성이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 하나의 가입자에게 동시에 복수 개의 채널 점유를 허용하고 각 채널 마다 클럭 지연된 샘플링을 수행한 후 이를 합성하여 재구성함으로써, 결과적으로 샘플링 주파수를 높여서 왜곡 현상을 감소시키고 통화 품질을 향상 시킬 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 종래의 음성 통신 시스템.

도 2는 종래의 음성 통신 시스템의 가입자 보드 상세 블록도.

도 3은 본 발명에 따라 복수 채널을 점유하도록 하는 가입자 보드의 내부 구성 블록도.

도 4는 종래의 하나의 채널에서 샘플링이 수행되는 경우와 본 발명에 따라 복수개의 채널에서 샘플링이 수행되는 경우를 비교하기 위한 파형도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10a~10c : 단말기 16 : 스위치부

300 : 가입자 보드 310~314 : 변환기

320~324 : PCM 전환기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 아날로그 음성신호를 아날로그 데이터로 변환하기 위한 변환기와; 상기 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하기 위한 PCM 전환기와; 상기 변환기와 PCM 전환기를 제어하여 하나의 변환기의 출력을 다수의 PCM 전환기로 전송하도록 하기 위한 채널 할당 로직을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음성 통신에 있어서 통화 품질 향상을 위한 장치를 제공하는 데 있다.

여기서, 상기 채널 할당 로직은 하나의 변환기와 연결된 다수의 PCM 전환기를 제어하여 각 PCM 전환기에서의 샘플링이 동일한 샘플링 비율에 따라 수행되고, 각 PCM 전환기마다 일정한 간격의 클럭 지연을 두고 순차적으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3는 본 발명에 따라 복수 채널을 점유하도록 하는 가입자 보드의 내부 구성 블록도이다.

우선 발신측 가입자가 복수 채널에 대한 점유 요구를 하면 발신측 가입자의 복수 채널 점유 요구를 수신한 가입자 보드(300) 자체에 구비되어 있는 채널 할당 로직(330)이 해당 가입자의 단말기(10a)에 연결되어 있는 변환기(310)를 복수개의 PCM 전환기(320, 322, 324)에게 연결해 주는 방식으로 한 사람의 가입자에게 복수 개의 채널을 할당하여 점유하도록 한다. 이에, 통화로가 열리고 발신측 가입자가 음성 신호를 입력하는 경우 가입자 보드(300)에 구비되어 있는 PCM 전환기(320, 322, 324)에서 샘플링을 수행한 후 디지털 데이터를 생성하게 되는데, 이 경우 샘플링은 채널 할당 로직의 제어에 따라 이루어진다. 즉, 채널 할당 로직의 제어에 따라, 각 PCM 전환기(320, 322, 324)는 동일한 샘플링 비율에 따라 샘플링을 수행하며, 각 채널에서 상호 일정한 간격의 클럭 지연을 두고 순차적으로 샘플링을 수행하도록 함에 따라 하나의 채널에서의 샘플링 비율에 현재 점유하고 있는 채널의 갯수를 곱한 값만큼의 샘플링 주파수를 얻을 수 있다.

예컨대, 제1채널과 제2채널을 동시에 점유하여 음성 데이터를 전송하고자 하는 경우, 제1채널과 제2채널에서 동일하게 8KHz의 샘플링 비율로 샘플링이 수행되지만 제2채널은 제1채널을 기준으로 하여 반 클럭 지연되어 샘플링을 수행하게 된다. 이렇게 하면, 제1채널과 제2채널에서의 샘플링 지연으로 인해, 각각의 채널에서 샘플링된 신호를 합성하면 하나의 채널만 점유하여 샘플링을 수행한 경우보다 훨씬 더 원형에 가까운 디지털 음성신호를 생성할 수 있게 된다. 즉, 하나의 채널에서 16KHz의 샘플링을 수행한 것과 동일한 효과가 있므로 가입자에게 서비스되는 음성 통신의 대역폭을 확장시켜 주는 결과가 된다. 도 4는 종래 하나의 채널에서 샘플링이 수행되는 경우와 본 발명에 따라 복수개의 채널에서 샘플링이 수행되는 경우에 있어서 본래의 음성 파형과 후에 복원된 음성 파형을 도시한 도면이다. 여기서 본 발명에 따라 복수개의 채널에서 일정한 클럭 지연에 따라 샘플링을 하는 편이 나중에 원형 파형과 더 가깝게 복원되는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위 내에서 수정이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 명백한 것이며, 그러한 수정이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 하나의 가입자에게 동시에 복수 개의 채널 점유를 허용하고 각 채널 마다 클럭 지연된 샘플링을 수행한 후 이를 합성하여 재구성함으로써, 결과적으로 샘플링 주파수를 높여 왜곡 현상을 감소시킴으로서 고품질의 통화 서비스를 제공할 수 있게 된다.

Claims

아날로그 음성신호를 아날로그 데이터로 변환하기 위한 변환기와;

상기 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하기 위한 PCM 전환기와;

상기 변환기와 PCM 전환기를 제어하여 하나의 변환기의 출력을 다수의 PCM 전환기로 전송하도록 하기 위한 채널 할당 로직을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음성 통신에 있어서 통화 품질 향상을 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 채널 할당 로직은 하나의 변환기와 연결된 다수의 PCM 전환기를 제어하여 각 PCM 전환기에서의 샘플링이 동일한 샘플링 비율에 따라 수행되고, 각 PCM 전환기마다 일정한 간격의 클럭 지연을 두고 순차적으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 음성 통신에 있어서 통화 품질 향상을 위한 장치.