본 논문에서는 잡음 환경 하에서 음성신호에 대한 신호대잡음비(SNR)를 개선하기 위한 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 백색잡음 및 자동차잡음 등과 같은 배경잡음으로부터 음성신호의 SNR을 개선할 목적으로 먼저 저역, 중역, 고역 SNR 대역에서 SNR을 추정한다. 다음으로 본 알고리즘은 각 대역에서 스펙트럼을 강조함으로써 잡음으로 오염된 음성신호 속에서 잡음신호를 차감한다. 백색잡음, 자동차잡음에 의하여 오염된 음성에 대하여 본 논문에서 제안한 알고리즘이 스펙트럼 차감 방법과 비교하여 양호한 신호대잡음비 값을 구하였다. 실험결과로부터 스펙트럼 차감 방법과 비교하여 백색잡음에 대하여 최대 4.2 dB, 자동차잡음에 대하여 최대 3.7 dB의 출력 신호대잡음비가 개선된 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 잡음의 변화(variance)가 없는 정적인 통계적 특성(Stationary Static Characteristic)을 갖는 환경에서 잡음 추정을 통해 지각 필터의 성능을 개선하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 잡음 추정 알고리즘은 입력되는 잡음에 열화 된 신호의 묵음 구간에서 추정된 잡음을 이용하여 입력되는 잡음의 SNR을 추정 후, 대역 별로 smoothing 상수 값으로 잡음 에너지를 제어하여 첨가된 잡음을 추정함으로써 초기 추정 잡음 보다 가까운 추정 잡음을 얻을 수 있게 된다. 이는 신호를 열화 시킨 잡음을 보다 정확한 추정을 제공함으로써, 지각 필터의 응답을 개선할 수 있고 더불어 잡음에 의해 열화 된 신호의 음질을 개선할 수 있다. 또한 저 대역에 영향을 미치는 잡음인 경우 다른 방법들과는 달리 음질의 개선이 뚜렷하다. 기존의 방식과 비교를 위해 다양한 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio, SNR)에서 열화 된 오디오 신호를 입력으로 사용하였다. 입력 SNR이 5dB, 10dB, 15dB와 20dB의 각각의 경우에 대하여 SSNR(Segmental SNR)과 잡음 대 마스킹 비(Noise-to-mask ratio, NMR), 음질 테스트를 수행한 결과, 청감 테스트(Mean Opinion Score, MOS Test) 결과의 향상과 음질개선의 개선을 확인할 수 있었다.
도래각 추정을 위한 대표적인 알고리즘으로 고유치 분해방식을 이용한 ESPRIT 알고리즘이 있다. 이 알고리즘은 다중 신호의 도래각을 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 낮은 SNR에서 뛰어난 분해능을 가지고 있다. 이러한 뛰어난 추정 능력에도 불구하고, ESPRIT 알고리즘은 서로 주파수와 위상이 같은 coherent 한 신호를 분해하지 못하는 커다란 결점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 보완한 개선된 ESPRIT (Modified ESPRIT )알고리즘을 제안한다. 개선된 ESPRIT 알고리즘 기존의 ESPRIT 에 spatial smoothing 방법을 도입하여 구성되어진다. 모의실험결과 개선된 ESPRIT 알고리즘은 coherent 하게 입사하는 신호의 도래각을 분해하는 능력에 있어서 매우 우수한 성능을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 고속의 적웅 지각 필터에서 잡음 과추정으로 인해서 발생하는 불필요한 반복 계산 및 결과 신호의 SNR 성능 저하를 개선시키는 방법을 제안한다. 적응 지각 필터를 고속연산이 가능하도록 개선하는 과정에서 시간적인 측면에서는 많은 성능의 개선이 있었지만 음질 개선 과정에서 과추정된 잡음의 적용에 의한 성능 저하가 발생하였다. 제안하는 시스템에서는 적웅 지각 필터의 임계값을 조정하고, 임계값이외에 발생하는 잡음 과추정에 대해서 실험적으로 필터 반복 연산량 제한을 통해 향상된 결과를 얻었다. 이 시스템에서 필터 반복 연산량은 입력 구간의 신호에 따라 적응적으로 제한된다. 제안된 알고리즘의 개선 확인을 위해서 감소된 반복 연산량과 SNR 개선량을 측정하여 기존의 방법과 비교하였다.
전술통신 환경에서 MELP 보코더의 잡음에 대한 성능을 개선시키기 위해 전단에는 음향잡음억제기를, 그리고 채널과 접면에는 FEC 코드를 설치한 개선된 MELP 보코더를 제안한다. 여기서 음향잡음억제기는 IS-127 EVRC의 잡음억제 알고리즘을 MELP 보코더에 정합시켜 구현한 것이고, 채널오류 정정기는 recursive convolution 방식의 rate 1/3 인코딩 및 BCJR-MAP 디코딩 알고리즘을 근간으로 구현된 turbo 코드를 사용한다. 성능실험 결과 제안 시스템은 음향잡음 환경에서 SNR이 낮아질수록 잡음 억제 효과가 증가된다. 또한 비정체성 잡음 보다 정체성 잡음에서 더 나은 성능을 나타내며, 원래 MELP 보코더 보다 MOS가 0.24 정도 개선된다. 채널잡음 환경에서는 채널오류 정정기의 인터리버가 MELP 프레임 한 개 크기일 때 채널 비트 SNR 4.2 ㏈에서 BER 10-6이 달성된다. 디코딩 반복횟수는 3회 정도가 복잡도 대비 성능 측면에서 최적으로 판단된다. 또한 인터리버가 MELP 프레임 한 개 크기이고 디코딩 반복횟수가 3회 이상인 경우 채널 비트 SNR 2 ㏈에서 MOS 2.5 이상의 합성음질이 실현된다.
DR 시스템에서 일반X선 검사 시 환자에 의해 물리적으로 발생되는 산란X선으로 인하여 영상의 흐림 현상으로 인해 질 저하를 초래한다. 현재 임상에서는 격자를 사용하여 물리적으로 발생한 산란X선을 제거하여 영상의 대조도를 높이지만, 이로 인해 촬영조건이 증가되기 때문에 환자의 피폭선량이 증가되고 격자에 의한 아티팩트가 생길 가능성이 있다. 따라서, 본 연구에서는 가상 격자 역할을 하는 VGR (virtual grid role) 알고리즘을 사용하여 Non-grid 수준의 촬영조건을 가지고 Real-grid를 사용했을 때와 유사한 영상을 얻어내는데 목적이 있다. Real-grid 영상의 70%의 촬영조건을 가지고 획득한 Non-grid와 VGR 알고리즘 영상의 MTF, SNR, CNR을 비교한 결과 Non-grid와 GLE 알고리즘은 MTF0.5는 0.265와 0.350, MTF0.1은 0.412와 0.467로 차이가 나타났으며 SNR과 CNR도 차이가 있음을 보여줬다. 또한, VGR 알고리즘과 Real-grid 영상의 MTF, SNR, CNR을 비교한 결과 VGR 알고리즘과 Real-grid는 MTF0.5는 0.350과 0.367, MTF0.1은 0.467와 0.483으로 차이가 거의 없었으며 SNR과 CNR도 차이가 거의 없음을 보여줬다.
기존의 MMA(Multi-Modulus Algorithm)는 심벌간 간섭(Intersymbol Interference: ISI)이 심한 등화 초기에는 부정확한 판단을 할 가능성이 매우 높기 때문에 눈모형을 열리게 하는데 어려움이 있다. 이러한 문제점을 피하기 위해 최근에 MCMA(Modified Constant Modulus Algorithm)를 기반으로 한 SMMA(Sliced MMA)가 제안되었다. SMMA는 높은 SNR 조건에서는 MMA보다 개선된 성능을 보이나, 낮은 SNR 조건에서는 비용함수에 사용되는 판정 값이 부정확할 가능성이 매우 높다는 사실을 알 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 등화 초기에 블라인드 수렴 특성을 저하시키지 않으면서 정상상태 성능을 개선하는 다중 modulus 블라인드 등화 알고리즘 기법을 제시한다. 제안한 방법에서는 단일 modulus와 다중 modulus의 선택적 적용을 위해 등화기 출력의 잔류심벌간 간섭 양을 이용한 초기수렴검출 기법을 고안${\cdot}$적용하여 최적의 전환 시점을 자동으로 겨??ㅇ하였다. 제안 알고리즘의 성능을 모의실험을 통하여 수렴 속도와 잔류 ISI 성능에서 기존방식에 비해 제안한 방식의 유용성을 확인하였다.
본 논문에서는 잡음 에너지 제어를 통한 지각 필터의 성능을 향상시킴으로써 잡음에 의해 열화 된 오디오 신호의 음질을 개선하는 알고리즘을 제안한다. 기존의 방식에서는 묵음 구간에서 획득한 잡음 에너지를 사용하여 필터를 구성하여 사용하지만, 신호 구간마다 달라지는 신호의 세기 및 잡음의 환경 정도에 많은 영향을 받아 잡음의 에너지가 급격하게 변화한다면 음질의 개선률이 감소함을 알 수 있다. 그러나 제안하는 방식에서는 묵음 구간에서 추정한 잡음의 에너지 제어를 통해 초기 추정 잡음보다 가까운 추정 잡음을 얻음으로써 잡음 에너지가 급격하게 변화하여도 음질 개선률에는 변화가 적음을 알 수 있었다. 또한 저 대역에 영향을 미치는 잡음의 경우에도 다른 방법들과는 달리 음질의 개선이 뚜렷하였다. 기존 방식과의 비교를 위해 다양한 신호 대 잡음 비 (signal-to-noise ratio, SNR)에서 열화 된 오디오 신호를 입력으로 사용하였다. 입력 SNR이 5dB, l0dE, 15dB와 20dB의 각각의 경우에 대하여 SSNR (Segmental SNR)과 잡음 대 마스킹 비 (Noise-to-mask ratio, NMR), 음질 테스트를 수행한 결과, 청감 테스트 (Mean Opinion Score, MOS Test)결과의 향상과 음질의 개선을 확인할 수 있었다.
고속의 데이터 전송에 대한 채널의 왜곡을 보상하기 위해 다중 경로 다이버시티 수신을 수행하였다. 다이버시티 가지에 보상 알고리즘을 결합한 수신 구조를 갖는 DS/BPSK 시스템을 구성하고 시스템의 성능을 SNR에 따른 평균 비트 에러율 관점에서 평가하였다. 상호부호간 간섭을 극복하기 위해 L 개의 다이버시티 가지에 비선형 탭 지연선 구조를 사용하고 보상 알고리즘에 따라 탭 계수가 시변채널에 적응하도록 하였다. 그 결과 일반적인 보상 알고리즘에 비해 제안한 알고리즘의 평균 비트 에러율이 $10^{-2}$ 정도 개선되었다.
본 논문에서는 음향궤환제거기의 수렴특성을 향상시키기 위한 새로운 적응 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 음성신호와 같이 상관도가 높은 신호를 사용하여 적응필터의 계수를 갱신할 때 궤환신호의 상관도를 감소시켜주기 위해 비상관 잡음을 사용함으로서 수렴성능을 향상시킨다. 시뮬레이션 결과, 제안한 궤환제거 알고리즘은 약 20 dB 이상의 SNR 성능이 개선되는 것을 보여 주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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