KR20060091970A - 이동통신단말기에서의 신호 대 잡음비 개선 방법 및 그 이동통신단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노이즈를 저감시켜 신호 대 잡음비를 개선하기 위한 신호 대 잡음비 개선 방법에 관한 것이다.

본 발명은 입력된 신호를 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부, 상기 퓨리에 변환부에서 변환된 신호의 노이즈를 예측하는 노이즈 예측부, 상기 노이즈 예측부에서 예측된 노이즈를 보상하는 노이즈 보상부, 상기 노이즈 보상부에서 보상된 노이즈를 토대로 SNR을 평가하는 SNR 평가부, 상기 SNR 평가부에서 평가된 SNR을 토대로 다음 전송 되어질 신호의 SNR을 예측하는 다음 SNR 예측부, 상기에서 평가된 SNR과 예측된 SNR을 토대로 이득을 보상하는 계산을 하는 이득 계산부와 이득 수정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 신호 대 잡음비 개선 방법을 제공한다. 따라서 본 발명은 노이즈를 저감시켜 신호 대 잡음비를 개선함으로써 고속 음성신호 복원시에 좀 더 깨끗한 통화 품질을 유지하도록 하는 장점이 있다.

노이즈, 예측부, 보상부, SNR

Description

이동통신단말기에서의 신호 대 잡음비 개선 방법 및 그 이동통신단말기{Signal to Noise Ratio improvement method for Mobile Phone and Mobile Phone}

도 1은 종래 기술에 따른 신호 대 잡음비 개선 방법을 설명하기 위한 블록도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 대 잡음비 개선 방법을 설명하기 위한 블록도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 대 잡음비 개선 방법의 흐름을 설명하기 위한 흐름도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 퓨리에 변환부 200 : 노이즈 예측부

300 : 노이즈 보상부 400 : SNR 평가부

500 : 다음 SNR 예측부 600 : 이득 계산부

700 : 이득 수정부

본 발명은 이동통신단말기에서의 신호 대 잡음비 개선 방법 및 그 이동통신단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대방과 통화 시 발생하는 노이즈를 저감 시키는 이동통신단말기에서의 신호 대 잡음비 개선 방법 및 그 이동통신단말기에 관한 것이다.

현재 이동통신단말기에서 음성신호의 부호 및 복호화를 시키기 위하여 여러 종류의 알고리즘을 사용하는데, 각 알고리즘의 주요 목적은 음성신호의 부호화 및 복호화 과정에서 얼마나 노이즈를 저감시킬 수 있느냐가 주요한 과제이다.

왜냐하면, 음성데이터에는 외부의 환경 노이즈가 존재하며, 또한 고속의 데이터를 처리하기 위해서 디지털 노이즈 역시 발생하게 된다. 그러므로 이러한 노이즈를 줄여서 원하는 신호만을 사용하는 것이 중요한 과제이다.

일반적으로 수신기, 증폭기를 비롯하여 일반 전송계에서 취급하는 신호와 잡음의 에너지비를 신호 대 잡음비(SNR; Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR' 와 '신호 대 잡음비'는 같은 의미이다.)라고 한다. 상기 신호 대 잡음비에 따라서 높은 품질의 음성신호를 복원할 수 있는 것이다.

이하 신호 대 잡음비를 간략히 설명하면, 신호는 단독으로 존재하지 않고 대개 잡음과 섞여 있다. 그 비율을 나타내는 척도로서 SNR이 쓰인다. 신호전력을 S, 잡음전력을 N이라 할 때 10log10(S/N)으로 나타낸다. 단위는 데시벨(dB)이다. 이론적으로는 수신기나 증폭기의 잡음지수와 들어오는 신호의 크기만으로 일률적으로 정해지며, 개선의 여지는 적다. 그러나 FM(주파수변조)이나 PM(위상 변조) 방식인 경우는 도래신호의 크기가 어느 일정한도 이상이면 복조신호의 SNR은 입력의 SNR보다 개선될 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 신호 대 잡음비를 개선 방법을 설명하기 위한 블록 도를 나타낸 것이다.

도 1의 각 블록은 기존에 사용되어지는 노이즈를 저감시켜 음성신호를 복원하는 구조를 보여준 것이다. 이는 퓨리에 변환부(10), 노이즈 예측부(20), SNR 평가부(30), 다음 SNR 예측부(40), 이득 계산부(50)로 구성되어 있다.

입력되는 신호를 X(t)라 하면, X(t)는 다음과 같은 수식 즉, X(t)=s(t)+d(t)로 표현할 수 있는데, 여기서 s(t)는 실제 원하는 신호를 말하고 d(t)는 발생되는 부수적인 노이즈로 표현 할 수 있다. 또한, 출력되는 신호를 y(t)라 표현할 수 있다.

상기 입력된 신호는 상기 퓨리에 변환부(10)로 입력되어, 상기 원하는 신호s(t)와 노이즈d(t)의 합으로 구성된 시간 축에서의 방정식을 퓨리에 변환부(10)에서 퓨리에 변환하여 시간 영역에서 주파수 영역으로 바꾸어 주게 된다.

그 후, 상기 노이즈 예측부(20)에서는 상기에서 변환된 신호에서 노이즈를 측정하고, 노이즈를 예측한다.

또한, 상기 SNR 평가부(30)와 상기 다음 SNR 예측부(40)는 상기 노이즈 예측부(20)에서 전송된 신호(이는 원하는 신호와 노이즈를 말한다.)의 SNR을 평가하고 예측한다.

그리고 상기 이득 계산부(50)에서는 상기에서 평가하고 예측된 신호 대 잡음비에 맞는 이득(gain)을 보상하여 계산을 통하여 신호 대 잡음비를 개선한다.

그런 후, 상기에서 계산된 신호 y(t)가 출력된다.

그러나, 상술한 종래의 신호 대 잡음비 개선 방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

일정한 노이즈에서는 종래의 방법이 유효하지만, 시간적으로 수시로 변하는 노이즈에서는 종래의 방법을 사용하면 신호 대 잡음비(SNR)를 정확히 예측하기 어렵다. 다시 말하면 유동적으로 변하는 노이즈의 세기를 트래킹하는데 많은 어려움이 생기게 된다. 따라서, 노이즈의 세기를 약간 크게 예측을 하여 신호 대 잡음비(SNR)를 계산할 경우 이득 값이 너무 커지므로 신호의 왜곡을 주게 된다. 반대로 신호 대 잡음비(SNR)를 너무 낮게 예측할 경우에는 높은 품질의 음성신호를 만들 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 노이즈를 저감시킴으로써 고속 음성신호 복원시에 좀 더 깨끗한 통화 품질을 유지하도록 하는 신호 대 잡음비 개선 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입력된 신호를 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부, 상기 퓨리에 변환부에서 변환된 신호의 노이즈를 예측하는 노이즈 예측부, 상기 노이즈 예측부에서 예측된 노이즈를 보상하는 노이즈 보상부, 상기 노이즈 보상부에서 보상된 노이즈를 토대로 SNR을 평가하는 SNR 평가부, 상기 SNR 평가부에서 평가된 SNR을 토대로 다음 전송 되어질 신호의 SNR을 예측하는 SNR 예측부, 상기에서 평가된 SNR과 예측된 SNR을 토대로 이득을 보상하는 계산을 하는 이득 계산부와 이득 수정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신단말기 를 제공한다.

또한, 노이즈가 섞인 신호가 입력되어 퓨리에 변환하는 단계와, 상기 퓨리에 변환된 신호의 노이즈를 예측하는 단계와, 상기 예측된 노이즈에 보상값을 곱하여 보상하는 단계와, 상기에서 보상된 노이즈에 의한 SNR을 평가하고 다음 SNR을 예측하는 단계와, 상기 평가된 SNR과 예측된 다음 SNR을 토대로 이득을 계산하는 단계와, 상기 계산된 이득을 수정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 신호 대 잡음비 개선 방법을 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 노이즈를 저감시켜 신호 대 잡음비를 개선함으로써 고속 음성신호 복원시에 좀 더 깨끗한 통화 품질을 유지하도록 하는 것이 가능하다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

하기 설명에서 특정 상세 설명들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 상세 설명의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 대 잡음비 개선 방법을 설명하기 위한 블록도이다.

신호 대 잡음비를 개선하기 위한 이동통신단말기는 퓨리에 변환부(100), 상기 퓨리에 변환부(100)와 접속되어 있는 노이즈 예측부(200), 상기 노이즈 예측부(200)와 접속되어 있는 노이즈 보상부(300), 상기 노이즈 보상부(300)와 접속되어 있는 SNR 평가부(400), 상기 SNR 평가부(400)와 접속되어 있는 다음 SNR 예측부(500), 상기 SNR 평가부(400), 다음 SNR 예측부(500)와 접속되어 있는 이득 계산부(600), 상기 이득 계산부(600)와 접속되어 있는 이득 수정부(700)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 음성신호인 실제 원하는 신호 s(t)와 부수적인 노이즈 d(t)를 가진 신호 X(t)가 입력된다.

상기에서 입력된 신호 X(t)가 입력되는 상기 퓨리에 변환부(100)는 종래 기술 도 1의 퓨리에 변환부(10)와 같이 퓨리에 변환을 수행하여

와

로 표현되는 퓨리에 함수로 신호를 변환한다. 이때 페이저는 이득 계산 후 y(t)로 출력되고

는 노이즈를 줄이는 블록을 수행하는 팩터(factor)로 사용된다.

상기 노이즈 예측부(200)는 상기 퓨리에 변환부(100)에서 퓨리에 변환된 신호의 노이즈를 측정하고, 노이즈를 예측하는 구성 요소로서, 종래 도 1의 노이즈 예측부(20)와 같이 노이즈의 측정치와 예측치를 연산해낸다.

상기 노이즈 보상부(300)는 본 발명의 특징으로서, 종래 도 1의 노이즈 예측부에 추가적으로 들어가는 구성 요소로써, 이에 대해 상술한다.

입력되는 여러 종류의 노이즈를 높게 예측하거나 낮게 예측하지 않고 본 발명이 의도하고자 하는 바와 같이 노이즈의 세기를 일정한 범위내로 적절하게 트래킹하는 부분이 필요한데, 상기 노이즈 예측부(200)에서 측정하고 예측한 노이즈에 대하여 다른 보상값을 적용할 수 있는 노이즈 보상부(300)가 추가한다.

상기와 같은 이러한 보상값들은 변동하는 노이즈에 대하여 연속적으로 그에 맞는 값을 매치(match)시킬 수 있다. 이러한 과정을 수행하기 위해서 노이즈 보상부(300)가 필요하다.

상기 노이즈 보상부(300)에서 노이즈를 보상하기 위해 곱해주는 보상값은 0부터 1까지의 수가 사용되어지고 비선형함수로 계산되어 진다.

이때 보상값으로 1을 곱하게 되면 상기 노이즈 예측부(200)에서 측정하고 예측한 노이즈가 그대로 상기 SNR 평가부(400)로 전송되어 SNR이 평가되고, 다음 SNR 예측부(500)에서 SNR이 예측되어 이를 토대로 상기 이득 계산부(600)에서 이득을 계산하게 된다.

반면에 갑자기 신호가 너무 크거나 작으면 상기 노이즈 보상부(300)에서 상기 노이즈 예측기(200)에서 측정하고 예측한 노이즈에 보상값으로 1보다 작은 값이 곱해지고, 상기 보상된 노이즈가 상기 SNR 평가부(400)로 전송되어 SNR이 평가되고, 다음 SNR 예측부(500)에서 SNR이 예측되어 이를 토대로 상기 이득 계산부(600)에서 이득을 계산하게 된다.

이에 더해 이득 수정부(700)에서 상기 이득 계산부(600)에서 보상되고 계산된 이득을 수정하여 y(t)가 출력된다.

상기 SNR 평가부(400)는 상기 노이즈 보상부(300)에서 보상된 신호를 평가하는 부인데 상기 노이즈 보상부(300)에서 보상 여부에 따라 실제 원하는 신호 대 잡음비가 달라지므로 이에 따라 평가가 된다.

또한 상기 다음 SNR 예측부(500)는 상기 노이즈 보상부(300)에서 보상된 신 호를 상기 SNR 평가부(400)에서 평가하고 이를 토대로 다음 SNR을 예측하는데 상기 노이즈 보상부(300)에서 보상 여부에 따라 실제 원하는 신호 대 잡음비가 달라지고 상기 SNR 평가부(400)에서 평가도 달라지므로 다음 SNR 예측도 달라진다.

상기 이득 계산부(600)는 상기 SNR 평가부(400)에서 평가된 SNR과 상기 다음 SNR 예측부(500)에서 예측된 SNR을 토대로 이득을 보상하는 계산을 한다.

그리고 상기 이득 수정부(700)는 상기 이득 계산부(600)에서 계산된 이득을 마지막으로 수정한다. 이는 노이즈 보상을 한 경우 보상값에 대하여 이득 수정을 해주어 곱해진 값이 y(t)가 된다.

도 3은 본 발명에 따라 신호 대 잡음비(SNR)를 개선 방법의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저 이동통신단말기 등에 신호가 입력되는데 이 신호에는 실제 원하는 신호뿐만 아니라 노이즈도 섞여있다.(S10)

상기 입력된 신호는 상기 노이즈 예측부(200)에서 노이즈 측정과 노이즈 예측을 하는 등의 일련의 과정을 거치기 위해 주파수 영역으로의 변환이 필요하여 상기 퓨리에 변환부(100)에서 퓨리에 변환하는 단계를 거친다.(S20)

상기 퓨리에 변환된 신호는 상기 노이즈 예측부(200)에서 노이즈를 측정하고 예측하는 과정(S30)을 거친 후, 상기 노이즈 보상부(300)에서 상기에서 측정하고 예측한 노이즈에 따라 일정한 보상값을 곱하여 노이즈를 보상하게 된다.(S40) 이때 상기 보상하는 단계에서 보상값들은 상기 노이즈 예측부에서 예측된 노이즈에 대하여 0부터 1까지의 값 중에서 연속적으로 매치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 SNR 평가부(400)에서는 보상한 노이즈에 의해 SNR을 평가하고,(S50) 상기 다음 SNR 예측부(500)에서는 상기 SNR 평가부(400)에서 평가한 SNR을 토대로 다음 SNR을 예측한다.(S60) 이렇게 상기 SNR 평가부(400)에서 평가된 SNR과 상기 다음 SNR 예측부(500)에서 예측된 다음 SNR을 토대로 상기 이득 계산부(600)에서는 이득을 계산한다.(S70)

이에 더하여 이득 수정부(700)에서는 상기 이득 계산부(600)에서 계산된 이득을 상기의 보상값에 대한 이득 수정을 한다.(S80) 마지막으로 상기 단계를 거친 신호가 출력된다.(S90)

본 발명을 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 신호 대 잡음비 개선 방법의 효과는 노이즈를 저감시켜 신호 대 잡음비를 개선함으로써 고속 음성신호 복원시에 좀 더 깨끗한 통화 품질을 유지하도록 하는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 수신된 신호의 노이즈를 예측하는 노이즈 예측부,

   상기 노이즈 예측부에서 예측된 노이즈를 보상하는 노이즈 보상부,

   상기 노이즈 보상부에서 보상된 노이즈를 토대로 SNR을 평가하는 SNR 평가부,

   상기 SNR 평가부에서 평가된 SNR을 토대로 다음 전송 되어질 신호의 SNR을 예측하는 다음 SNR 예측부,

   상기에서 평가된 SNR과 예측된 SNR을 토대로 이득을 보상하는 계산을 하는 이득 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.
2. 제 1 항에 있어서,

   입력된 신호를 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부를 더 포함된 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.
3. 제 1 항에 있어서,

   이득을 수정하기 위한 이득 수정부를 더 포함된 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 노이즈 보상부는 상기 노이즈 예측부의 노이즈에 보상값을 곱하여 보상하는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 보상값은 0부터 1까지의 값인 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.
6. 수신된 신호의 노이즈를 예측하는 단계와,

   상기 예측된 노이즈에 보상값을 곱하여 보상하는 단계와,

   상기 보상된 노이즈에 의한 SNR을 평가하고 다음 SNR을 예측하는 단계와,

   상기 평가된 SNR과 예측된 다음 SNR을 토대로 이득을 계산하는 단계와,

   상기 계산된 이득을 수정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 신호 대 잡음비 개선 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 보상하는 단계에서 보상값들은 상기 노이즈 예측기에서 예측된 노이즈에 대하여 연속적으로 매치되는 것을 특징으로 하는 신호 대 잡음비 개선 방법.

Images