JP2003324372A - 改善された音響エコーキャンセレーション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信デバイスのリターンチャンネルで発生す
るエコーの大きさを低減するためのエコーキャンセラー
およびエコーキャンセラーを実行するための方法を提供
すること。 【解決手段】 通信デバイスのリターンチャンネルに発
生するエコーの大きさを低減させるエコーキャンセラー
であって、エコーキャンセラーは、エコー減衰信号を生
成する処理ユニットを備え、処理ユニットは、エコーの
プリカーサである第１の信号を受信する第１の入力と、
エコーを含む可能性のある第２の信号を受信する第２の
入力と、エコー減衰信号を出力する出力とを含み、エコ
ー減衰信号は第２の信号と適応信号とを組み合わせるこ
とにより誘発され、適応信号はエコー減衰信号を規格化
して規格化された適応信号を生成し、そして規格化され
た適応信号と第１の信号とを組み合わせて中間信号を生
成することにより生成され、中間信号は適応信号を生成
するために非規格化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に通信ネット
ワーク用の適応音響エコーキャンセリングデバイスに関
する。より詳細には、本発明は、改善された音響エコー
キャンセレーションおよびそれを実施するための方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な電話ネットワークにおいて、２
つのタイプのエコーが存在する。それは、音響エコーと
電子エコーである。音響エコーは、ハンズフリー電話端
末を使用する場合に電気通信ネットワークに発生し得
る。端末のスピーカから発生したスピーチ信号は、音響
環境（空気）を介した音響波の形態で伝播し、そしてそ
の一部は端末のマイクロホンに戻るように反射する。こ
の反射信号は、話者に戻るように伝送され、それにより
エコーが起こる。いくつかの場合では、音響的エコーは
イヤホンとマイクロホンとの間で結合（ｃｏｕｐｌｉｎ
ｇ）する貧弱な音声の電話において発生し得る。従っ
て、２つの異なるコンポーネントが音響エコーを構成し
得る。第１のコンポーネントは、屋根、窓、および壁で
反射される所望でない遠隔のスピーチである。第２のコ
ンポーネントは、拡声器とマイクロホンとの間の直接結
合である。第１のコンポーネントからのエコーは、２０
０ミリ秒程も遅延し得る。

【０００３】電子エコーは、ハイブリッドコンバータの
存在により発生する。ハイブリッドコンバータは、公衆
通信電話交換網（ＰＳＴＮ）からの単一指向性の４つの
ワイヤリンクをローカルな２つのワイヤループに接続す
ることが必要とされる。ハイブリッドコンバータの基本
的な機能は、ＰＳＴＮセクションで受信した信号からロ
ーカルループに起源を有する伝送された信号を分離する
ことであり、その逆もある。このプロセスは、受信され
た信号のエネルギーがローカルループを十分に通過する
ことが必要である。しかし、ハイブリッドコンバータの
インピーダンスの不整合のために、受信されたエネルギ
ーの一部は伝送ポートに戻るように反射される。結果と
して、話者は自分自身の遅延したスピーチを聞くことに
なり、もちろんこれは望ましいことではない。

【０００４】通信ネットワークにおけるエコー低減の１
つのアプローチは、エコー抑制器を使用することであ
る。典型的なエコー抑制器は、両方向に伝達する音声信
号をモニタするスイッチのように作用する。典型的なエ
コー抑制器は、どの人が会話をしているかを検知し、そ
の反対方向に伝達する信号を遮断する。このようなエコ
ー抑制器の欠点は、スピーチのアクティビティをモニタ
する応答時間のためにユーザが迅速に会話を前後に進め
る場合に、エコー抑制器がスピーチ信号を「チョップ」
する傾向があるということである。さらに、二重会話の
間（すなわち、ユーザが同時に会話する場合）、抑制器
はエコーを制御し損なう。

【０００５】このエコー抑制器の問題を避けるための１
つの提案された解決策は、通信リンクのある方向におけ
るスピーチ信号を遮断するのではなく、適応フィルタを
用いてエコーをキャンセルする回路またはアルゴリズム
を提供することである。適応フィルタは、双方向様式で
リアルタイムの２つの信号間の関係をモデル化すること
を試みる演算デバイスである。適応フィルタは、エコー
キャンセレーションおよびラインイコライゼーションの
ために、通信システムにおいて十分に容認される。適応
フィルタは、たたみこみ（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）に
基づく。適応フィルタの最も頻繁に使用される構造は、
有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。

【０００６】適応フィルタは、開ループフィルタまたは
閉ループフィルタとして実施され得る。閉ループフィル
タでは、アルゴリズムは反復性様式で動作し、新規なデ
ータの到着で調整可能なパラメータおよび現信号性能フ
ィードバックパラメータ（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｓｉｇｎａ
ｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｐａ
ｒａｍｅｔｅｒ）を更新する。各反復の間、システムは
入力信号の特性についてより学習する。プロセッサは、
最近のシステム性能に基づいた現在のセットのパラメー
タ（すなわち、エラー信号ｅ（ｎ））を調整する。従っ
て、調整可能なパラメータの値の最適なセットの値に順
次接近する。

【０００７】図１は、従来の（従来技術の）適応エコー
キャンセルデバイスのブロック図であり、２１０で示さ
れる。適応エコーキャンセルデバイス２１０の１つの入
力は、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０である。この図に
おいて、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０は、遠エンド端
末（例えば、電話、携帯電話、ＩＰ電話による音声な
ど）由来であってもよい。遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２
０は、ハンズフリー近エンド端末（図示せず）の拡声器
を駆動するために使用される不連続時間信号（ｄｉｓｃ
ｒｅｔｅ−ｔｉｍｅ ｓｉｇｎａｌ）である。

【０００８】適応エコーキャンセルデバイス２１０の別
の入力は、近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６である。近エ
ンド入力信号ｄ（ｎ）２６は、ハンズフリー近エンド端
末のマイクロホン（図示せず）によってピックアップさ
れる信号である。近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６は、エ
コー、バックグラウンドノイズ、およびおそらくローカ
ルスピーチの形態の遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０の一
部を含む。

【０００９】適応エコーキャンセルデバイス２１０の出
力は、遠エンドに出力される出力／エラー信号ｅ（ｎ）
２８である。適応エコーキャンセルデバイス２１０は、
遠エンドに出力される出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８を
さらに処理するために、ロスコントローラ、非線形プロ
セッサ、補助的ハウリングコントロールデバイスなど
（図示せず）を含んでもよい。

【００１０】適応エコーキャンセルデバイス２１０は、
適応ＦＩＲフィルタ２１１を含む。適応ＦＩＲフィルタ
２１１は、メインＦＩＲコンポーネント２３０、加算器
２３２、および更新ステップサイズコントロール２３４
を含む。適応ＦＩＲフィルタ２１１はまた、遠エンド入
力信号ｘ（ｎ）２０および近エンド入力信号ｄ（ｎ）２
６を受信するための入力を含む。適応ＦＩＲフィルタ２
１１は、遠エンドに直接出力され得るか、または上記の
コンポーネントのうちの１つによってさらに処理され得
る出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８を出力する。

【００１１】メインＦＩＲコンポーネント２３０は、基
準信号として遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０を使用す
る。メインＦＩＲコンポーネント２３０は、推定された
エコー信号ｙ（ｎ）２３６を出力する。上記のように、
メインＦＩＲコンポーネント２３０は、たたみこみに基
づく。

【００１２】メインＦＩＲコンポーネント２３０はま
た、図中でＺ^−１で示される複数の遅延ユニットを含
む。遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０は、第１の遅延ユニ
ットの入力に結合される。第１の遅延ユニットの出力
は、第２の遅延ユニットの入力に結合される。第２の遅
延ユニットの出力は、続く遅延ユニットの入力に結合さ
れる。続く遅延ユニットの出力は、別の続く遅延ユニッ
ト（図示せず）の入力に結合される。最後の遅延ユニッ
トは、その入力として連なる先の遅延ユニットの出力を
受ける。遅延ユニットの数は、適応ＦＩＲフィルタ２１
１のタップの数に依存する。遅延ユニットの数は、タッ
プの数から１を引いたものである。

【００１３】メインＦＩＲコンポーネント２３０はま
た、タップ係数（例えば、Ａ_ｘ）のシンボルを含む円で
示される複数の乗算器を含む。遠エンド入力信号ｘ
（ｎ）２０はまた、第１の乗算器の入力に結合される。
第１の遅延ユニットの出力はまた、第２の乗算器の入力
に結合される。第２の遅延ユニットの出力はまた、続く
乗算器の入力に結合される。各続く遅延ユニットの出力
はまた、それぞれ各続く乗算器（図示せず）の入力に結
合される。最後の遅延ユニットの出力は、最後の乗算器
の入力に結合される。乗算器の数はまた、タップの数に
依存する。タップの数は、乗算器の数に等しい。各乗算
器は、第２の入力を有する。さらに以下に記載されるよ
うに、更新されたタップ係数ベクトルＡ（ｋ）の各コン
ポーネントは、それぞれ各乗算器の第２の入力に結合さ
れる。

【００１４】上記のように、メインＦＩＲコンポーネン
ト２３０は複数のタップを含む。一点鎖線のブロック２
３８（本明細書中以後「フィルタタップ２３８」）に囲
まれた演算ステップは、タップの例である。フィルタタ
ップ２３８の１つの入力は、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）
２０である。この例では、一連の遅延ユニットにおける
先の遅延ユニットからの遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０
の遅延した出力は、最後の遅延ユニットへの入力であ
る。フィルタタップ２３８の別の入力は、更新ステップ
サイズコントロール２３４により出力された更新された
タップ係数Ａ_Ｎである。特に、更新されたタップ係数Ａ
_Ｎは、最後の乗算器の入力に入力される。最後の遅延ユ
ニットの出力は、最後の乗算器の他の入力に入れられ
る。最後の乗算器は、最後の遅延ユニットの出力を更新
されたタップ係数Ａ_Ｎで乗算する。最後の乗算器の出力
は、タップ出力である。従って、フィルタタップ２３８
は、たたみこみのステップと係数適応のステップとの両
方を含む。

【００１５】タップの出力は、加算器２４０の複数の出
力に結合される。加算器２４０の出力は、推定されたエ
コー信号ｙ（ｎ）２３６である。加算器２４０の出力
（すなわち、推定されたエコー信号ｙ（ｎ）２３６）
は、加算器２３２の負の入力に結合される。近エンド入
力信号ｄ（ｎ）２６は、加算器２３２の正の入力に結合
される。

【００１６】加算器２３２は、近エンド入力信号ｄ
（ｎ）２６と推定されたエコー信号ｙ（ｎ）２３６とを
比較し、出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８を出力する。従
って、出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８は、近エンド入力
信号ｄ（ｎ）２６とメインＦＩＲコンポーネント２３０
の推定されたエコー信号ｙ（ｎ）２３６との差分であ
る。出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８は、適応ＦＩＲフィ
ルタ２１１により遠エンドに出力される。

【００１７】出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８はまた、更
新ステップサイズコントロール２３４を介してメインＦ
ＩＲコンポーネント２３０に戻される。更新ステップサ
イズコントロール２３４は、乗算器２４２と適応係数ア
ルゴリズム２４４とを含む。出力／エラー信号ｅ（ｎ）
２８は、乗算器２４２の入力に入力される。乗算器２４
２の出力は、適応係数アルゴリズム２４４の入力に入力
される。適応係数アルゴリズム２４４の出力は、更新さ
れたタップ係数ベクトルＡ（ｋ）である。従って、更新
ステップサイズコントロール２３４は、Ａ（ｋ）＝［Ａ
_０，Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_Ｎ］として定義された更新さ
れたタップ係数ベクトルを出力する。

【００１８】乗算器２４２は、μで示されるステップサ
イズファクターを含む。ステップサイズμは、通常小さ
な正の定数である。可変のステップサイズμが用いられ
てもよいことが当業者に理解されるべきである。タップ
の適応係数更新が停止されるために必要である場合、い
くつかの状況が存在し得る。例えば、タップの適応係数
更新は、ローカルスピーチ信号が存在する場合に停止さ
れる必要があり得る。この場合、ステップサイズμは、
数学的に０に設定されているものとして示され得る。こ
れは、適応機能をディセーブルする一時的な効果を有す
る。

【００１９】従って、従来の適応ＦＩＲフィルタ２１１
では、ｘ（ｎ）、ｄ（ｎ）、およびｅ（ｎ）は、それぞ
れ遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０、近エンド入力信号ｄ
（ｎ）２６、および出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８を示
す。適応ＦＩＲフィルタ２１１は、遠エンド入力信号ｘ
（ｎ）２０によって刺激され、適応アルゴリズム（例え
ば、規格化された最小平均２乗アルゴリズム（ＮＬＭＳ
またはＬＭＳ））によって駆動され、推定されたエコー
信号ｙ（ｎ）２３６またはエコー信号のレプリカを生成
する。次いで、エラー信号ｅ（ｎ）２８が、近エンド入
力信号ｄ（ｎ）２６からこの推定されたエコー信号ｙ
（ｎ）２３６を減算することで得られる。そして、以下
のように表すことができる：

【００２０】

【数１】 タップ係数ベクトル更新式の適応アルゴリズム（すなわ
ち、ＬＭＳアルゴリズムを用いる場合）は、以下のよう
に表すことができる： Ａ_ｎｅｗ（ｋ）＝Ａ_ｏｌｄ（ｋ）＋μｅ（ｎ）ｘ（ｎ−
ｋ）， ｋ＝０，・・・，Ｎ ここで、Ａ（ｋ）はタップの係数ベクトルを示し、μは
ステップサイズである。収束係数がμｅ（ｎ）（すなわ
ち、出力／エラー信号ｅ（ｎ）で乗じられたステップサ
イズμ）で示されることが当業者に理解される。

【００２１】出力信号ｅ（ｎ）２８が近エンド入力信号
ｄ（ｎ）２６に近似しない場合、適応アルゴリズムはタ
ップ係数を補正または更新するために実行され、その結
果推定されたエコー信号ｙ（ｎ）２３６は、近エンド入
力信号ｄ（ｎ）２６（すなわち、所望の信号）に徐々に
接近する。近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６は未知であ
り、常に変化する。従って、適応ＦＩＲフィルタ２１１
は、近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６の規定に従うように
常に適応するリアルタイム閉ループフィードバックシス
テムである必要がある。

【００２２】高品質の適応フィルタでは、係数の設定が
常に適応され、それゆえ、計算機能力の点において多く
のコストがかかる。従って、適応フィルタは計算機能力
の点において高価になる。

【００２３】上記のように、適応アルゴリズムの１つの
例は、ＬＭＳアルゴリズムである。ＬＭＳアルゴリズム
は、最もポピュラーな適応アルゴリズムであるが、他の
適応アルゴリズムを用いてもよい。さらに、ＬＭＳアル
ゴリズムは、最も急な優れたアプローチを利用し得る。
ＬＭＳアルゴリズムは、限定された数のデータサンプル
に基づいて勾配ベクトルの推定を引き起こす。

【００２４】さらに、適応アルゴリズムは、係数適応に
加えて収束コントロールを含み得る。収束コントロール
は、計算機能力のコストを低減するために、すべてのタ
ップで実行されるわけではない。他方で、係数適応は通
常、高性能適応フィルタの各サンプルの間にすべてのタ
ップについて実行される。従って、ほとんどの適応フィ
ルタの計算機能力は、係数適応を実行するときに消費さ
れる。

【００２５】初期のエコーキャンセレーション実行は、
アナログ回路技術に基づいていた。しかし、アナログ技
術は、ルーム環境の変化に適切に従うことができなかっ
た。従って、現在では、エコーキャンセレーションは、
典型的にはディジタル技術を用いて行われる。ディジタ
ルエコーキャンセラーは、ロングタップサイズの適応Ｆ
ＩＲフィルタである。

【００２６】ロングタップ適応ＦＩＲフィルタのタップ
の数は、例えば、１６ｋＨｚサンプリングレートのＩＳ
ＤＮ電話システムで使用される２００ｍｓエコーキャン
セラーについて、３２００個より多くなり得る。このこ
とは、少なくとも７２００個の乗算累積（ＭＡＣ）演算
が各サンプルで必要であることを意味する。これは、た
たみこみに関する３２００のＭＡＣ演算、および係数適
応に関する３２００のＭＡＣ演算を含む。これは、１億
２４０万の指示／秒（ＭＩＰ）に匹敵する。他の関連す
る演算およびコントロール演算を含む、ＭＩＰの全数
は、１１０ＭＩＰよりも多くなり得る。ＭＩＰの数を低
減する１つの方法は、適応演算の一部（これは、比較的
低い適応品質となる）をスキップすることである。

【００２７】典型的なディジタル音響エコーキャンセレ
ーションにおいて、ロングタップ適応ＦＩＲフィルタ
は、上記のようにエコー環境をシミュレーションするた
めに使用され、近エンド入力信号からエコーを差し引
く。通常、テールコンポーネントのタップは、エコーエ
ネルギーが距離とともに減衰するためにヘッダーコンポ
ーネントのタップと比較して幾分小さいエンベロープ幅
を有する。有限の精度（すなわち、固定点）の実行にお
いて、テールコンポーネントのタップの係数適応は、係
数の精度が非常に低いために非能率的になる。二重精度
のアルゴリズムを採用することができるが、これらのア
ルゴリズムは計算の複雑性を顕著に増加させる。

【００２８】例えば、音響エコーキャンセレーションの
低コストの実行において、音声信号およびＦＩＲタップ
は、１６ビットの固定点データで表される。テールコン
ポーネントのタップが有効なデータの３〜４のビットだ
けを含む場合、テールコンポーネントのタップの更新ま
たは適応は非常に非能率的である。二重精度がタップを
格納するために用いられると、タップ適応のＭＩＰは二
重にされる。さらに、テールコンポーネントのタップの
メモリにおけるより高いビットが浪費される。

【００２９】従って、改善された適応エコーキャンセリ
ングデバイスの分野には大きな必要性が存在する。この
改善された適応エコーキャンセリングデバイスは、特
に、少なくとも１つのハンズフリー電話端末を含む通信
セッションの間での使用に非常に適切である。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通信
デバイスのリターンチャンネルで発生するエコーの大き
さを低減するためのエコーキャンセラーおよびエコーキ
ャンセラーを実行するための方法を提供することであ
る。

【００３１】さらに本発明の目的は、、全体のアルゴリ
ズムの計算の複雑性を顕著に増加させることなく、既知
のタップ幅エンベロープに対してテールコンポーネント
のタップ係数の精度を増加させ、エコーリターンロス
（ＥＲＬ）およびエコーキャンセラーの収束速度を含む
全体の性能が向上させることである。さらに、テールコ
ンポーネントを、既知のエンベロープの幅を超えること
なく、飽和状態にさせ、結果として、適応ＦＩＲフィル
タ１１はより安定、分岐が少なくなるようにすることで
ある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明によるエコーキャ
ンセラーは、通信デバイスのリターンチャンネルに発生
するエコーの大きさを低減させるエコーキャンセラーで
あって、エコーキャンセラーは、エコー減衰信号を生成
する処理ユニットを備え、処理ユニットは、ａ）エコー
のプリカーサである第１の信号を受信する第１の入力
と、ｂ）エコーを含む可能性のある第２の信号を受信す
る第２の入力と、ｃ）エコー減衰信号を出力する出力と
を含み、エコー減衰信号は第２の信号と適応信号とを組
み合わせることにより誘発され、適応信号はエコー減衰
信号を規格化して規格化された適応信号を生成し、そし
て規格化された適応信号と第１の信号とを組み合わせて
中間信号を生成することにより生成され、中間信号は適
応信号を生成するために非規格化され、それにより上記
目的が達成される。

【００３３】適応信号は、エコー信号の推定であっても
よい。

【００３４】エコー信号の推定はエコー減衰信号を適応
させ、かつ重み付けることで生成されてもよい。

【００３５】処理ユニットは、適応信号と第２の信号の
エコーとの差分を反復して低減するように動作してもよ
い。

【００３６】処理ユニットはエコー減衰信号を生成する
適応フィルタを含み、適応フィルタは伝送機能によって
特徴付けられ、通信デバイスのリターンチャンネル中の
エコーを推定する適応信号により、適応フィルタが伝送
機能を変化させ、適応信号と第２の信号との差分を反復
して低減してもよい。

【００３７】処理ユニットは加算器を含み、加算器はエ
コーを含む可能性のある第２の信号から適応信号を減算
し、エラー信号を生成するように動作してもよい。

【００３８】処理ユニットは、エラー信号を低減するの
に役立つ適応フィルタを特徴付ける伝送機能を周期的に
更新する更新ユニットを含んでもよい。

【００３９】更新ユニットは、エラー信号に基づいて伝
送機能を更新してもよい。

【００４０】適応フィルタは、メインＦＩＲコンポーネ
ントを含んでもよい。

【００４１】メインＦＩＲコンポーネントは、少なくと
も２つのタップを含んでもよい。

【００４２】少なくとも２つのタップは、第１の信号の
少なくとも２つのコンポーネントを表すようにセグメン
トに分離されてもよい。

【００４３】第１の信号を非規格化するようにセグメン
トに重み付けが加えられてもよい。

【００４４】エコー減衰信号を規格化するようにセグメ
ントに重み付けが加えられてもよい。

【００４５】電気通信デバイスは、エコーキャンセラー
を含んでもよい。

【００４６】本発明による方法は、通信デバイスのリタ
ーンチャンネルに発生するエコーの大きさを低減させる
方法であって、方法は、エコー減衰信号を生成するステ
ップを包含し、エコー減衰信号を生成するステップは、
ａ）エコーのプリカーサである第１の信号を第１の入力
を介して受信するステップと、ｂ）エコーを含む可能性
のある第２の信号を第２の入力から受信するステップ
と、ｃ）エコー減衰信号を出力から出力するステップ
と、ｄ）第２の信号と適応信号とを組み合わせてエコー
減衰信号を誘発するステップと、ｅ）規格化された適応
信号を生成するステップと、ｆ）中間信号を非規格化し
て適応信号を生成するステップとを含むことにより、上
記目的が達成される。

【００４７】規格化された適応信号を生成するステップ
は、１）規格化された適応信号を生成するようにエコー
減衰信号を規格化するステップと、２）規格化された適
応信号と第１の信号とを組み合わせて中間信号を生成す
るステップとをさらに含んでもよい。

【００４８】エコーを含む可能性のある第２の信号から
エコー推定を減算し、エラー信号を生成するステップを
さらに含んでもよい。

【００４９】適応信号と第２の信号のエコーとの差分を
反復して低減させるステップをさらに含んでもよい。

【００５０】エコー減衰信号を生成したエコー信号の推
定に適応し、かつ重み付けるステップをさらに含んでも
よい。

【００５１】ｇ）エコー減衰信号を規格化するためにエ
コー減衰信号のセグメントを重み付けるステップと、
ｈ）適応信号を生成するために中間信号のセグメントを
重み付けるステップとをさらに含んでもよい。

【００５２】本発明は、音響エコーキャンセレーション
に使用される適応ＦＩＲフィルタにセグメント重み付け
（ｓｅｇｍｅｎｔ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）を加えること
を含む。特に、セグメント重み付けは、適応ＦＩＲフィ
ルタの更新ステップサイズコントロールの更新されたタ
ップ係数に加えられる。さらに、セグメント重み付け
は、適応ＦＩＲフィルタのメインＦＩＲフィルタ部分に
おけるタップの出力に加えられる。

【００５３】テールコンポーネントのタップのエンベロ
ープ幅はヘッドコンポーネントのタップよりも低いの
で、タップは数個のセグメントに分離され、異なる精度
範囲でメモリに格納され得る。従って、タップ係数の適
応更新の間、重み付けがタップ格納変化を示すように各
セグメントのタップに加えられ得る。各セグメントのタ
ップに加えられた重み付けは、上記セグメントの精度を
向上させるために調整され得る。例えば、テールコンポ
ーネントセグメント（単数または複数）のタップに加え
られた重み付けは、ヘッドコンポーネントセグメント
（単数または複数）のタップに加えられた重み付けより
も比例的に大きくなり得る。

【００５４】テールコンポーネントのタップに加えられ
た比例的に大きな重み付けは、テールコンポーネントの
タップの実質上の幅を増加する。特に、テールコンポー
ネントのタップの係数の精度が向上し、それによりタッ
プ係数の係数適応がより能率的になる。

【００５５】更新ステップサイズコントロールにおける
更新されたタップ係数へのセグメント重み付けの結果と
して、セグメント重み付けは、適応ＦＩＲフィルタのメ
インＦＩＲにおいて、処理された遠エンド信号を元のス
ケールに再設計するために加えられる。特に、セグメン
ト重み付けは、処理された遠エンド信号を元のスケール
に再設計するために、適応ＦＩＲフィルタのメインＦＩ
Ｒにおけるタップ出力に加えられる。さらに、メインＦ
ＩＲに加えられたセグメント重み付けは、テールコンポ
ーネントセグメントのタップ係数に加えられた比例的に
より大きな重み付けを除去する。再設計されたタップ出
力の合計は、推定されたエコー信号ｙ（ｎ）である。推
定されたエコー信号ｙ（ｎ）は、適応ＦＩＲフィルタの
メインＦＩＲコンポーネントの出力である。

【００５６】さらに、タップを数個のセグメントに分割
することにより、さらなる重み付けが、従来の適応ＦＩ
Ｒフィルタのアルゴリズムに非常に多くの複雑性を加え
ることなく、効率的に実行することが可能となる。

【００５７】従って、これらの２つのセグメントの重み
付けの目的は、アルゴリズム全体の計算の複雑性を顕著
に増加させずに既知のタップ幅エンベロープに対してテ
ールコンポーネントのタップの係数の事実上の幅または
精度を増加させることである。従って、エコーリターン
ロスおよびエコーキャンセラーの収束速度を含む、全体
の性能が向上する。

【００５８】本発明の１つの局面によれば、本発明は、
通信デバイスのリターンチャンネルに発生するエコーの
大きさを低減するためのエコーキャンセラーである。エ
コーキャンセラーは、エコー減衰信号を生成するための
処理ユニットを含む。処理ユニットは、第１の入力、第
２の入力、および出力を含む。第１の入力は、エコーの
プリカーサである第１の信号を受信するためのものであ
る。第２の入力は、エコーを含む可能性のある第２の信
号を受信するためのものである。出力は、エコー減衰信
号を出力するためのものである。エコー減衰信号は、第
２の信号と適応信号とを組み合わせることにより引き起
こされる。適応信号は規格化された適応信号を生成する
ようにエコー減衰信号を規格化し、そして中間信号を生
成するように規格化された適応信号と第１の信号とを組
み合わせることによって発生される。さらに、中間信号
は、適応信号を生成するように非規格化される。

【００５９】本発明の別の局面によれば、本発明は、通
信デバイスのリターンチャンネルに発生する大きさを低
減するための方法である。この方法は、エコー減衰信号
を生成するステップを包含する。エコー減衰信号を生成
するステップは、第１の入力を介してエコーのプリカー
サである第１の信号を受信し、第２の入力からエコーを
含む可能性のある第２の信号を受信するステップを包含
する。この方法は、出力からエコー減衰信号を出力する
ステップをさらに包含する。この方法はまた、エコー減
衰信号を引き起こすために第２の信号と適応信号とを組
み合わせるステップを包含する。さらに、この方法は、
規格化された適応信号を生成し、そして低濠信号を生成
するために中間信号を非規格化するステップを包含す
る。

【００６０】エラー信号のテールコンポーネントのタッ
プ係数に加えられた比例的により大きい重み付けは、ヘ
ッドコンポーネントに対してテールコンポーネントのタ
ップの精度を増加させる。推定されたエコー信号ｙ
（ｎ）を出力する前にタップの出力に加えられたセグメ
ント重み付けは、適応ＦＩＲフィルタの更新ステップサ
イズコントロールにおいて加えられた重み付けのため
に、推定されたエコー信号ｙ（ｎ）を再設計する。従っ
て、アルゴリズムの複雑性が顕著に増加することなく、
テールコンポーネントに関するタップの係数の精度は増
加する。それゆえ、リターンチャンネルにおけるエコー
の低減およびエコーキャンセラーの収束速度を含む、全
体の性能が向上する。

【００６１】

【発明の実施の形態】明確かつ簡潔な様式で本発明を記
載するために、図面は必ずしもスケールが合わされてい
るわけではなく、ある特徴がいくらか概略的な形で示さ
れ得る。

【００６２】以下の詳細に説明において、示される異な
る実施形態において同様の構成要素は、１００でインク
リメントされる同様の参照符号を有する。例えば、第１
の実施形態では、電気通信ネットワークには参照符号１
４が割り当てられる。続く実施形態では、電気通信ネッ
トワークには参照符号１１４が割り当てられる。しか
し、この電気通信ネットワークは、異なる実施形態では
異なる機能を有していてもよい。簡潔にするために、同
様の構成要素の詳細な記載は、引き続く実施形態の記載
からは省略され得る。

【００６３】本発明は、通信リンクの一端で起こる音響
フィードバック（音響エコー）の結果としてエコーが発
生する通信ネットワークに使用するために特によく適し
た改善されたエコーキャンセリングデバイスを提供す
る。

【００６４】図２〜４は、適応エコーキャンセリングデ
バイス１０の例示的な実施形態を示す。この例示的な実
施形態において、適応エコーキャンセリングデバイス１
０は、例えば電気通信端末１２ａ内部に設置される。電
気通信端末１２ａは、単純な昔ながらの電話（ＰＴ
Ｏ）、ＶｏＩＰ（ボイスオーバーインターネットプロト
コル）電話、携帯電話などであり得る。電気通信端末１
２ａは、電気通信ネットワーク１４の一部である。電気
通信ネットワーク１４はＰＳＴＮネットワーク、ＶｏＩ
Ｐネットワーク、無線ネットワークなどであり得ること
が当業者に理解されるべきである。

【００６５】電気通信端末１２ａは、音響エコーパス１
８が存在するルーム１６（図２〜３に示される）に設置
され得る。適応エコーキャンセリングデバイス１０は、
遠エンド端末１２ｂから遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０
を受信する。遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０はまた、ユ
ーザが相手方を聞くことができるように、電気通信端末
１２ａの拡声器２２の出力に供給される。拡声器２２で
生成した得られた音波は、ルーム１６中の壁および他の
物体で反射されて（すなわち、音波は音響エコーパス１
８をたどる）、電気通信端末１２ａに結合されたマイク
ロフォン２４でピックアップされる。

【００６６】従って、反射された音波は、マイクロフォ
ン２４を発生源とする近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６の
一部として電気通信端末１２ａに戻る（図３に示す）。
マイクロフォン２４は、近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６
を適応エコーキャンセリングデバイス１０に送信する。
適応エコーキャンセリングデバイス１０は、可能な限り
多くのエコーを除去し、出力信号／エラー信号ｅ（ｎ）
２８を遠エンド端末１２ｂに送信する。理想的には、こ
の出力信号／エラー信号ｅ（ｎ）２８は、可能な限りエ
コーを無くすことが必要である。

【００６７】図５は、適応エコーキャンセリングデバイ
ス１１０の別の実施形態を示す。この場合では、適応エ
コーキャンセリングデバイス１１０は、電気通信端末１
２ａの外部であって、電気通信ネットワーク１１４内部
に設置される。しかし、信号パスは、図４に関する上記
のものと同様である。図５に示される例示の実施形態
は、いくつかの状況において好ましくあり得る。なぜな
ら、１つの適応エコーキャンセリングデバイス１１０
は、１つ以上の音声チャンネルを提供するように設計さ
れてもよいからである。これは、図３〜４に示される例
示の実施形態（このケースでは、各電気通信端末（すな
わち、例えば電気通信端末１２ａおよび電気通信端末１
２ｂ）は専用の適応エコーキャンセリングデバイス１０
に提供される）と比較してリソースのより良い利用をも
たらす。

【００６８】図６は、概して１０で示される本発明の適
応エコーキャンセリングデバイスのブロック図を示す。
適応エコーキャンセリングデバイス１０の一方の入力
は、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０である。遠エンド入
力信号ｘ（ｎ）２０は、例えば、電話、携帯電話、Ｖｏ
ＩＰ電話などのような遠エンド端末からのものであり得
る。遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０は、ハンズフリー近
エンド端末１２ａの拡声器２２（例えば、図３〜５に示
される）を駆動するために使用される離散時間信号であ
る。

【００６９】適応エコーキャンセリングデバイス１０の
他方の入力は、近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６である。
近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６は、ハンズフリー近エン
ド端末１２ａのマイクロホン２４（例えば、図３〜５に
示される）でピックアップされる信号である。近エンド
入力信号ｄ（ｎ）２６は、エコー、バックグラウンドノ
イズ、そしておそらくローカルスピーチの形態で、遠エ
ンド入力信号ｘ（ｎ）２０の一部を含む。

【００７０】適応エコーキャンセリングデバイス１０の
出力は、遠エンド端末１２ｂに出力される出力／エラー
信号ｅ（ｎ）２８である。適応エコーキャンセリングデ
バイス１０は、遠エンド端末１２ｂに出力される出力／
エラー信号ｅ（ｎ）２８をさらに処理するために、ロス
コントローラ、非線形プロセッサ、補助的ハウリングコ
ントロールデバイスなど（図示せず）を含んでもよい。

【００７１】適応エコーキャンセルデバイス１０は、適
応ＦＩＲフィルタ１１を含む。適応ＦＩＲフィルタ１１
は、メインＦＩＲコンポーネント３０、加算器３２、お
よび更新ステップサイズコントロール３４を含む。適応
ＦＩＲフィルタ１１はまた、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）
２０および近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６を受信するた
めの入力を含む。適応ＦＩＲフィルタ１１は、遠エンド
に直接出力され得るか、または上記のコンポーネントの
うちの１つによってさらに処理され得る出力／エラー信
号ｅ（ｎ）２８を出力する。

【００７２】メインＦＩＲコンポーネント３０は、基準
信号として遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０を使用する。
メインＦＩＲコンポーネント３０は、推定されたエコー
信号ｙ（ｎ）３６を出力する。メインＦＩＲコンポーネ
ント３０は、たたみこみに基づく。

【００７３】メインＦＩＲコンポーネント３０はまた、
図中でＺ^−１で示される複数の遅延ユニットを含む。遠
エンド入力信号ｘ（ｎ）２０は、第１の遅延ユニットの
入力に結合される。第１の遅延ユニットの出力は、第２
の遅延ユニットの入力に結合される。第２の遅延ユニッ
トの出力は、続く遅延ユニットの入力に結合される。続
く遅延ユニットの出力は、別の続く遅延ユニット（図示
せず）の入力に結合される。最後の遅延ユニットは、そ
の入力として連なる先の遅延ユニットの出力を受ける。
遅延ユニットの数は、適応ＦＩＲフィルタ１１のタップ
の数に依存する。遅延ユニットの数は、タップの数から
１を引いたものである。

【００７４】メインＦＩＲコンポーネント３０はまた、
タップ係数（例えば、Ａ_ｘ）のシンボルを含む円で示さ
れる複数の乗算器を含む。遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２
０はまた、第１の乗算器の入力に結合される。第１の遅
延ユニットの出力はまた、第２の乗算器の入力に結合さ
れる。第２の遅延ユニットの出力はまた、続く乗算器の
入力に結合される。各続く遅延ユニットの出力はまた、
それぞれ各続く乗算器（図示せず）の入力に結合され
る。最後の遅延ユニットの出力は、最後の乗算器の入力
に結合される。乗算器の数はまた、タップの数に依存す
る。タップの数は、乗算器の数に等しい。各乗算器は、
第２の入力を有する。さらに以下に記載されるように、
更新されたタップ係数ベクトルＡ（ｋ）の各コンポーネ
ントは、それぞれ各乗算器の第２の入力に結合される。

【００７５】上記のように、メインＦＩＲコンポーネン
ト３０は複数のタップを含む。一点鎖線のブロック３８
（本明細書中以後「フィルタタップ３８」）に囲まれた
演算ステップは、タップの例である。フィルタタップ３
８の１つの入力は、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０であ
る。この例では、一連の遅延ユニットにおける先の遅延
ユニットからの遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０の遅延し
た出力は、最後の遅延ユニットへの入力である。フィル
タタップ３８の別の入力は、更新ステップサイズコント
ロール３４により出力された更新されたタップ係数Ａ_Ｎ
である。特に、更新されたタップ係数Ａ_Ｎは、最後の乗
算器の入力に入力される。最後の遅延ユニットの出力
は、最後の乗算器の他の入力に入れられる。最後の乗算
器は、最後の遅延ユニットの出力を更新されたタップ係
数Ａ_Ｎで乗算する。最後の乗算器の出力は、タップ出力
である。従って、フィルタタップ３８は、たたみこみの
ステップと係数適応のステップとの両方を含む。

【００７６】メインＦＩＲコンポーネント３０はまた、
セグメント重み付けユニット４６を含む。タップは、セ
グメントに分割される。タップの数は、例えば１６００
個であり得る。タップは、例えば４つのセグメントに分
割され得る。タップは、セグメント間で均一に分配され
る必要はない。例えば、１６００のタップは、４つのセ
グメント間で以下のように分割されてもよい：０〜３
１、３２〜１２７、１２８〜３８３、および３８４〜１
５９９。従って、特定のコンポーネントを示すタップの
数は、特定のコンポーネントの分解能ソート（ｒｅｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ ｓｏｕｇｈｔ）に調整され得る。

【００７７】各セグメント（すなわち、０〜３１、３２
〜１２７、１２８〜３８３、および３８４〜１５９９）
のタップ出力は、それぞれの加算器（加算器のうち２つ
のみ（加算器４７および加算器４９）が示される）の複
数の入力に入力される。加算器４７および４９は、タッ
プの入力を合計する。加算器４７および４９の出力は、
各セグメント重み付けブロックに入力される。

【００７８】セグメント重み付けブロックは、図におい
てＷ_（ｘ）で示される。各セグメント重み付けブロック
は、セグメントの出力の小計をセグメント重み付けで乗
算し、セグメントをその元の大きさに再設計する。本質
的に、メインＦＩＲコンポーネント３０におけるセグメ
ント重み付けは、更新ステップサイズコントロール３４
に加えられたセグメント重み付けを除去する。メインＦ
ＩＲコンポーネント３０の各セグメント重み付けブロッ
クについてのセグメント重み付けは、以下のようであり
得る：１、１／４、１／１６、１／６４。

【００７９】各セグメント重み付けブロックの出力は、
加算器４０の複数の入力に結合される。加算器４０は、
入力を合計する。加算器４０の出力は、推定エコー信号
ｙ（ｎ）３６である。従って、各セグメント重み付けブ
ロックの出力が合計されて、推定エコー信号ｙ（ｎ）３
６を生成する。加算器４０の出力（すなわち、推定エコ
ー信号ｙ（ｎ）３６）は、加算器３２の負の入力に結合
される。近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６は、加算器３２
の正の入力に結合される。

【００８０】加算器３２は、近エンド入力信号ｄ（ｎ）
２６と推定エコー信号ｙ（ｎ）３６とを比較し、出力／
エラー信号ｅ（ｎ）２８を出力する。従って、出力／エ
ラー信号ｅ（ｎ）２８は、近エンド入力信号ｄ（ｎ）２
６とメインＦＩＲコンポーネント３０の推定エコー信号
ｙ（ｎ）３６との差分である。出力／エラー信号ｅ
（ｎ）２８は、適応ＦＩＲフィルタ１１により遠エンド
に出力される。

【００８１】出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８はまた、更
新ステップサイズコントロール３４を介してメインＦＩ
Ｒコンポーネント３０に戻される。更新ステップサイズ
コントロール３４は、乗算器４２、適応係数アルゴリズ
ム４４、およびセグメント重み付けユニット４８を含
む。出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８は、乗算器４２の入
力に入力される。乗算器４２の出力は、適応係数アルゴ
リズム４４の入力に入力される。適応係数アルゴリズム
４４の出力は、更新されたタップ係数ベクトルＡ（ｋ）
である。更新されたタップ係数ベクトルＡ（ｋ）は、タ
ップセグメントに対応するセグメントに分離される。従
って、適応係数アルゴリズム４４のセグメント化された
出力は、セグメント重み付けユニット４８の複数の入力
に結合される。

【００８２】セグメント重み付けユニット４８は、Ｗ
_μｘで示される複数の重み付けブロックを有する。セグ
メント重み付けブロックの数は、タップがそこに分けら
れているセグメントの数に等しい。複数の重み付けブロ
ックの数は、セグメント重み付けを有する更新されたタ
ップ係数ベクトルＡ（ｋ）である。従って、更新ステッ
プサイズコントロール３４は、Ａ（ｋ）＝［Ａ_０，
Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_Ｎ］として定義された更新された
タップ係数ベクトルを出力する。

【００８３】乗算器４２は、μで示されるステップサイ
ズファクターを含む。ステップサイズμは、通常小さな
正の定数である。可変のステップサイズμが用いられて
もよいことが当業者に理解されるべきである。タップの
適応係数更新が停止されるために必要である場合、いく
つかの状況が存在し得る。例えば、タップの適応係数更
新は、ローカルスピーチ信号が存在する場合に停止され
る必要があり得る。この場合、ステップサイズμは、数
学的に０に設定されているものとして示され得る。これ
は、適応機能をディセーブルする一時的な効果を有す
る。

【００８４】従って、適応ＦＩＲフィルタ１１では、ｘ
（ｎ）、ｄ（ｎ）、およびｅ（ｎ）は、それぞれ遠エン
ド入力信号ｘ（ｎ）２０、近エンド入力信号ｄ（ｎ）２
６、および出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８を示す。適応
ＦＩＲフィルタ１１は、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０
によって刺激され、適応アルゴリズム（例えば、規格化
された最小平均２乗アルゴリズム（ＮＬＭＳまたはＬＭ
Ｓ））によって駆動され、推定されたエコー信号ｙ
（ｎ）３６またはエコー信号のレプリカを生成する。次
いで、エラー信号ｅ（ｎ）２８が、近エンド入力信号ｄ
（ｎ）２６からこの推定されたエコー信号ｙ（ｎ）３６
を減算することで得られる。

【００８５】タップ出力は、上記のようにセグメントに
分割される。重み付けＷ（ｍ）が、上記のように出力セ
グメント重み付けブロック４６を介してタップ出力に加
えられる。これらの重み付けは、推定エコー信号ｙ
（ｎ）をその元の大きさに調整または再設計するために
推定エコー信号ｙ（ｎ）に適用される。タップ格納モー
ド変更の結果として、重み付けＷ_μ（ｍ）が上記のよう
に更新ステップサイズコントロールブロック３４のセグ
メント重み付けブロック４８を介して更新されたタップ
係数ベクトルに加えられる。

【００８６】先のテールコンポーネントタップＡ（ｘ）
のエンベロープの幅はより低いと知られているので、よ
り正確にテールコンポーネントタップを格納する方法が
考えられ得る。例えば、テールコンポーネントタップの
エンベロープの幅は、適応アルゴリズム演算に従うある
重み付けで「規格化」され、次いで、メインＦＩＲ演算
中にある重み付けで元に「非規格化」され得る。最適値
に各タップを規格化することは費用がかかる。なぜな
ら、それはアルゴリズムのＭＩＰを顕著に増加させるか
らである。従って、あまりコストが掛からない様式で高
分解能を達成するために、タップは数個のセグメントに
分割され得る。次いで、テールコンポーネントは、セグ
メント重み付けを用いて大まかに規格化され得る。各セ
グメントのタップ出力は小計されて、その後そのそれぞ
れのセグメント重み付け値で乗算される。従って、セグ
メントの数が十分に小さい場合、計算の複雑性が低減さ
れる。

【００８７】それゆえ、メインＦＩＲおよび例示の実施
形態の減算式は、

【００８８】

【数２】 となる。

【００８９】タップ適応更新式（すなわち、適応アルゴ
リズムとしてＬＭＳを用いる場合）は、以下のように表
すことができる： Ａ_ｎｅｗ（ｋ）＝Ａ_ｏｌｄ（ｋ）＋Ｗ_μ（ｋ）μｅ
（ｎ）ｘ（ｎ−ｋ）， ｋ＝０，・・・，Ｎ；ｍ＝０，・・・，Ｓ ここで、Ａ（ｋ）はタップの係数ベクトルを示し、μは
ステップサイズであり、Ｗ_μはセグメント重み付けであ
る。Ｓ＋１セグメント（すなわち、０−Ｓ）が存在す
る。収束係数がμｅ（ｎ）（すなわち、出力／エラー信
号ｅ（ｎ）で乗じられたステップサイズμ）で示される
ことが当業者に理解される。

【００９０】出力信号ｅ（ｎ）２８が近エンド入力信号
ｄ（ｎ）２６に近似しない場合、適応アルゴリズムはタ
ップ係数を補正または更新するために実行され、その結
果推定されたエコー信号ｙ（ｎ）３６は、近エンド入力
信号ｄ（ｎ）２６（すなわち、所望の信号）に徐々に接
近する。近エンド入力信号ｄ（ｎ）２６は未知であり、
常に変化する。従って、適応ＦＩＲフィルタ１１は、近
エンド入力信号ｄ（ｎ）２６の規定に従うように常に適
応するリアルタイム閉ループフィードバックシステムで
ある必要がある。

【００９１】従って、残留エコーの低減が達成される。
さらに、適応ＦＩＲフィルタの収束プロセスの効率が向
上する。結果として、従来の適応ＦＩＲフィルタと比較
して、エコーのより速い低減速度が観測される。これ
は、より速い収束速度が達成されることを意味する。

【００９２】ここで、適応エコーキャンセリングデバイ
ス１０を実施する方法が、図６〜７を参照して詳細に説
明される。図７は、本発明の適応エコーキャンセリング
デバイス１０を実施するステップを概略的に示すフロー
図５０である。

【００９３】図７で示される本発明の方法のステップ５
２のように第１のステップにおいて、遠エンド信号が適
応ＦＩＲフィルタ１１のメインＦＩＲコンポーネント３
０に入力される。次に、ステップ５４において、遠エン
ド入力信号ｘ（ｎ）２０が一連の遅延ユニットに入力さ
れる。遅延ユニットは、遠エンド入力信号ｘ（ｎ）２０
を別々のコンポーネントに分離する。遠エンド入力信号
ｘ（ｎ）２０の別々のコンポーネントは、各乗算器の入
力に入力される。更新されたタップ係数は、各乗算器の
他の入力に入力される。乗算器は、遠エンド入力信号ｘ
（ｎ）２０のコンポーネント（または遠エンド入力信号
ｘ（ｎ）２０の遅延したコンポーネント）を各更新され
たタップ係数で乗算する。得られた出力は、タップ出力
である。

【００９４】次に、ステップ５６において、タップ出力
がセグメントに分割される。例えば、タップ出力は、４
つのセグメントに分割される。２つのセグメントはヘッ
ドコンポーネントに対応し、２つのセグメントはテール
コンポーネントに対応する。適応ＦＩＲフィルタ１１の
例示の実施形態において、１６００個のタップが存在し
得る。これらのタップは、以下のように４個のセグメン
トに分割され得る：０〜３１、３２〜１２７、１２８〜
３８３、３８４〜１５９９。タップの数は分解能ソート
に応じて増加または減少し得ることが当業者に理解され
るべきである。同様に、セグメントの数が増加または減
少し得る。なおさらに、セグメント分割は別々にグルー
プ化され得る。

【００９５】次に、ステップ５８において、各セグメン
トのタップ出力が小計される。各セグメント（すなわ
ち、０〜３１、３２〜１２７、１２８〜３８３、３８４
〜１５９９）のタップ出力は、それぞれの加算器４７お
よび４９の複数の入力に入力される。加算器４７および
４９は、入力を合計する。加算器４７および４９の出力
は、各セグメント重み付けブロックに入力される。

【００９６】次に、ステップ６０において、各セグメン
ト重み付けブロックは小計されたセグメントの出力をセ
グメント重み付けで乗算し、セグメントをその元の大き
さに再設計する。本質的に、メインＦＩＲコンポーネン
ト３０のセグメント重み付けは、更新されたステップサ
イズコントロール３４に加えられたセグメント重み付け
を除去する。メインＦＩＲコンポーネント３０の各セグ
メント重み付けブロックについてのセグメント重み付け
は、以下のようにであり得る：１、１／４、１／１６、
１／６４。

【００９７】次に、ステップ６２において、各セグメン
ト重み付けブロックの出力が合計され、推定されたエコ
ー信号ｙ（ｎ）３６を生成する。特に、各重み付けブロ
ックの出力は、加算器４０の複数の入力に入力される。
加算器４０は入力を合計し、推定エコー信号ｙ（ｎ）３
６を出力する。

【００９８】次に、ステップ６４において、メインＦＩ
Ｒコンポーネント３０の出力は、近エンド入力信号ｄ
（ｎ）２６と比較される。次に、信号が近エンド入力信
号ｄ（ｎ）２６に近いか否かが決定される。信号が近く
ない場合、信号はエラー信号ｅ（ｎ）２８である。エラ
ー信号ｅ（ｎ）２８は更新ステップサイズコントロール
３４を介して戻され、ステップ６６でステップサイズμ
で乗算される。

【００９９】次に、ステップ６８において、ステップサ
イズμの出力は、適応係数アルゴリズム４４に出力され
る。適応係数アルゴリズム４４は、ＬＭＳアルゴリズム
であり得る。適応係数アルゴリズム４４の出力は、更新
されたタップ係数ベクトルＡ（ｋ）である。更新された
タップ係数ベクトルＡ（ｋ）のセグメント化された出力
は、セグメント重み付けユニット４８の複数の入力に結
合される。セグメント化された出力は、各セグメント重
み付けブロックに入力される。各セグメント重み付けブ
ロックは、ステップ７０において更新されたタップ係数
ベクトルＡ（ｋ）のセグメント化された出力を乗じる。
セグメント重み付けブロック４８の各セグメント重み付
けブロックについてのセグメント重み付けは、以下のよ
うであり得る：１、２、４、８。

【０１００】直感的に、Ｗ_μ（ｉ）は、Ｗ_（ｉ）のイン
バースであるべきである。しかし、２つの重み付けセグ
メント（メインＦＩＲコンポーネント３０のセグメント
重み付けブロックおよび更新ステップサイズコントロー
ル３４のセグメント重み付けブロック）の重み付けは、
別々に精細に調整され得る。これは、各セグメントの異
なるステップサイズを用いることにより最適に示され得
る。すなわち、セグメント重み付けを有するステップサ
イズμは、セグメント重み付けを有さないステップサイ
ズμとは異なる。このように、セグメント重み付けは細
かく調整され、信号のテールコンポーネントのタップ係
数の精度を向上することができる。

【０１０１】次に、ステップ７２において、更新された
タップ係数の重み付けられた出力がメインＦＩＲコンポ
ーネント３０の乗算器に戻され、乗算器のタップ係数を
更新する。タップ係数の更新は、上記のように遠エンド
入力信号およびその遅延したコンポーネントに対して乗
算される。これは、ステップ５４のプロセスに戻って示
される。このプロセスは、ステップ６４においてメイン
ＦＩＲコンポーネント３０の出力が所望の信号に近似す
ると判定するまで、ステップ５４からステップ７２をル
ープするように続く。信号が所望の信号に近似したと判
定されると、このプロセスはステップ７４に進む。次い
で、出力／エラー信号ｅ（ｎ）２８が出力信号と見なさ
れ、遠エンド電気通信端末１２ｂに伝送される。

【０１０２】１６ビットＤＳＰチップ上で実行される適
応エコーキャンセリングデバイス１０の例は、以下のと
おりである： スピーチサンプリングレート：８ｋＨｚ スピーチ分
解能：１４ビットリニア （１６ビット格納装置を使用） 音響エコーキャンセラーＦＩＲタップ長：１６００（２
００ｍｓエコー遅延） タップ格納精度：１６ビット 適応アルゴリズム：Ｌ
ＭＳ セグメント数：４ セグメント分割：０〜３１、３２〜１２７、１２８〜３
８３、３８４〜１５９９ 各セグメント（Ｗ）についてのＦＩＲ出力重み付け：
１、１／４、１／１６、１／６４ 各セグメント（Ｗ_μ）についてのタップ更新重み付け：
１、２、４、８ 本発明は、全体のアルゴリズムの計算の複雑性を顕著に
増加させることなく、既知のタップ幅エンベロープに対
してテールコンポーネントのタップ係数の精度を増加さ
せる。従って、エコーリターンロス（ＥＲＬ）およびエ
コーキャンセラーの収束速度を含む全体の性能が向上す
る。さらに、テールコンポーネントは、既知のエンベロ
ープの幅を超えることなく、飽和状態になり得る。結果
として、適応ＦＩＲフィルタ１１はより安定になり、分
岐が少なくなるようである。

【０１０３】本発明の特定の実施形態を詳細に説明して
きたが、本発明は相当する範囲に波限定されず、特許請
求の範囲の意図および文言の範囲内のすべての変更、改
変、および均等物を含むことが理解される。

【０１０４】例えば、適応性エコーキャンセリングデバ
イスの他のコンポーネントが存在し得ることが当業者に
理解されるべきである。これらのコンポーネントは、ロ
スコントローラ、非線形プロセッサ、補助的ハウリング
コントロールデバイスなどを含んでもよい。これらの他
のコンポーネントとは無関係に、適応性ＦＩＲフィルタ
におけるセグメント重み付けを追加することが可能であ
る。

【０１０５】さらに、２つの余分なセグメント重み付け
が適応ＦＩＲフィルタのメモリに格納される固定点タッ
プに関連する。このような固定点タップを用いる場合、
どのタイプの適応アルゴリズムが使用されるかは問題で
はないということが当業者に理解されるべきである。適
応アルゴリズム（例えば、ＬＭＳ、ＮＬＭＳ、ＲＬＳな
ど）が使用可能である。さらに、種々のストラテジーま
たは基準が、本発明の範囲を逸脱することなく、収束お
よびタップ更新を制御するために使用され得る。出力信
号が良好な場合、出力信号を遠エンドに送信するか否か
を判定するために種々のストラテジーまたは基準が使用
され得ることも当業者に理解されるベきである。さら
に、図７のフロー図５０は特定の実行順序を示すが、実
行順序は示されたものとは異なり得ることが理解され
る。例えば、２つ以上のブロックの実行順序が示された
順序に対して混ぜ合わせられ得る。さらに、図７の流れ
に示される２つ以上のブロックは、同時にまたは部分的
に一致して実行され得る。

【０１０６】本発明は、通信デバイスのリターンチャン
ネルで発生するエコーの大きさを低減するためのエコー
キャンセラーおよびそれを実行するための方法である。
エコーキャンセラーは、エコー減衰信号を生成するため
の処理ユニットを含む。処理ユニットは、第１の入力、
第２の入力、および出力を含む。第１の入力は、エコー
のプリカーサである第１の信号を受信するためのもので
ある。第２の入力は、エコーを含む可能性のある第２の
信号を受信するためのものである。出力は、エコー減衰
信号を出力するためのものである。エコー減衰信号は、
第２の信号と適応信号とを組み合わせることで引き起こ
される。適応信号は、規格化された適応信号を生成する
ようにエコー減衰信号を規格化し、中間信号を生成する
ように規格化された適応信号と第１の信号とを組み合わ
せることにより生成される。さらに、中間信号は、適応
信号を生成するように非規格化される。

【０１０７】

【発明の効果】本発明により、通信デバイスのリターン
チャンネルで発生するエコーの大きさを低減するための
エコーキャンセラーおよびエコーキャンセラーを実行す
るための方法を提供することができる。

【０１０８】全体のアルゴリズムの計算の複雑性を顕著
に増加させることなく、既知のタップ幅エンベロープに
対してテールコンポーネントのタップ係数の精度を増加
させることができる。従って、エコーリターンロス（Ｅ
ＲＬ）およびエコーキャンセラーの収束速度を含む全体
の性能が向上する。さらに、テールコンポーネントは、
既知のエンベロープの幅を超えることなく、飽和状態に
なり得る。結果として、適応ＦＩＲフィルタ１１はより
安定になり、分岐が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来技術の適応エコーキャンセリング
デバイスの電子ブロック図である。

【図２】図２は、本発明による適応エコーキャンセリン
グデバイスを特徴とするハンズフリー電気通信端末を含
む電気通信ネットワークの概略図である。

【図３】図３は、本発明による適応エコーキャンセリン
グデバイスを特徴とするハンズフリー電気通信端末のよ
り詳細な概略図である。

【図４】図４は、本発明による適応エコーキャンセリン
グデバイスを特徴とするハンズフリー電気通信端末の機
能的ブロック図である。

【図５】図５は、図４に示される実施形態の変型であ
る。

【図６】図６は、本発明による適応エコーキャンセリン
グデバイスの電子ブロック図である。

【図７】図７は、本発明による基本的な処理ステップを
示す概略のフロー図である。

【符号の説明】

１０ 適応エコーキャンセリングデバイス １１ 適応ＦＩＲフィルタ １２ａ 電気通信端末 １２ｂ 遠エンド端末 １４ 電気通信ネットワーク ２０ 遠エンド入力信号 ２６ 近エンド入力信号 ２８ 出力／エラー信号 ３０ メインＦＩＲコンポーネント ３４ 更新ステップサイズコントロール ３６ 推定されたエコー信号 ３８ フィルタタップ １１４ 電気通信ネットワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 3/04 Ｇ１０Ｌ 9/08 Ｈ Ｆターム(参考） 5D020 CE04 5J023 DA01 DB01 DC07 DD01 5K027 BB03 DD10 HH03 5K046 BA01 BA06 BB01 HH24 HH31 HH53 HH77 HH78 HH79

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信デバイスのリターンチャンネルに発
   生するエコーの大きさを低減させるエコーキャンセラー
   であって、 該エコーキャンセラーは、エコー減衰信号を生成する処
   理ユニットを備え、該処理ユニットは、 ａ）該エコーのプリカーサである第１の信号を受信する
   第１の入力と、 ｂ）該エコーを含む可能性のある第２の信号を受信する
   第２の入力と、 ｃ）該エコー減衰信号を出力する出力と を含み、該エコー減衰信号は該第２の信号と適応信号と
   を組み合わせることにより誘発され、該適応信号は該エ
   コー減衰信号を規格化して規格化された適応信号を生成
   し、そして該規格化された適応信号と該第１の信号とを
   組み合わせて中間信号を生成することにより生成され、
   該中間信号は該適応信号を生成するために非規格化され
   る、エコーキャンセラー。
2. 【請求項２】 前記適応信号は、前記エコー信号の推定
   である、請求項１に記載のエコーキャンセラー。
3. 【請求項３】 前記エコー信号の推定は前記エコー減衰
   信号を適応させ、かつ重み付けることで生成される、請
   求項２に記載のエコーキャンセラー。
4. 【請求項４】 前記処理ユニットは、前記適応信号と前
   記第２の信号の前記エコーとの差分を反復して低減する
   ように動作する、請求項１に記載のエコーキャンセラ
   ー。
5. 【請求項５】 前記処理ユニットは前記エコー減衰信号
   を生成する適応フィルタを含み、該適応フィルタは伝送
   機能によって特徴付けられ、前記通信デバイスの前記リ
   ターンチャンネル中の前記エコーを推定する前記適応信
   号により、該適応フィルタが該伝送機能を変化させ、該
   適応信号と前記第２の信号との差分を反復して低減す
   る、請求項１に記載のエコーキャンセラー。
6. 【請求項６】 前記処理ユニットは加算器を含み、該加
   算器は前記エコーを含む可能性のある前記第２の信号か
   ら前記適応信号を減算し、前記エラー信号を生成するよ
   うに動作する、請求項１に記載のエコーキャンセラー。
7. 【請求項７】 前記処理ユニットは、前記エラー信号を
   低減するのに役立つ前記適応フィルタを特徴付ける前記
   伝送機能を周期的に更新する更新ユニットを含む、請求
   項５に記載のエコーキャンセラー。
8. 【請求項８】 前記更新ユニットは、前記エラー信号に
   基づいて前記伝送機能を更新する、請求項７に記載のエ
   コーキャンセラー。
9. 【請求項９】 前記適応フィルタは、メインＦＩＲコン
   ポーネントを含む、請求項５に記載のエコーキャンセラ
   ー。
10. 【請求項１０】 前記メインＦＩＲコンポーネントは、
    少なくとも２つのタップを含む、請求項９に記載のエコ
    ーキャンセラー。
11. 【請求項１１】 前記少なくとも２つのタップは、前記
    第１の信号の少なくとも２つのコンポーネントを表すよ
    うにセグメントに分離される、請求項１０に記載のエコ
    ーキャンセラー。
12. 【請求項１２】 前記第１の信号を非規格化するように
    前記セグメントに重み付けが加えられる、請求項１１に
    記載のエコーキャンセラー。
13. 【請求項１３】 前記エコー減衰信号を規格化するよう
    に前記セグメントに重み付けが加えられる、請求項１１
    に記載のエコーキャンセラー。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載の前記エコーキャンセ
    ラーを含む電気通信デバイス。
15. 【請求項１５】 通信デバイスのリターンチャンネルに
    発生するエコーの大きさを低減させる方法であって、 該方法は、エコー減衰信号を生成するステップを包含
    し、該エコー減衰信号を生成するステップは、 ａ）該エコーのプリカーサである第１の信号を第１の入
    力を介して受信するステップと、 ｂ）該エコーを含む可能性のある第２の信号を第２の入
    力から受信するステップと、 ｃ）該エコー減衰信号を出力から出力するステップと、 ｄ）該第２の信号と適応信号とを組み合わせて該エコー
    減衰信号を誘発するステップと、 ｅ）規格化された適応信号を生成するステップと、 ｆ）中間信号を非規格化して該適応信号を生成するステ
    ップとを含む、方法。
16. 【請求項１６】 前記規格化された適応信号を生成する
    ステップは、 １）規格化された適応信号を生成するように前記エコー
    減衰信号を規格化するステップと、 ２）該規格化された適応信号と前記第１の信号とを組み
    合わせて前記中間信号を生成するステップとをさらに含
    む、請求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 エコーを含む可能性のある前記第２の
    信号からエコー推定を減算し、エラー信号を生成するス
    テップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記適応信号と前記第２の信号の前記
    エコーとの差分を反復して低減させるステップをさらに
    含む、請求項１５に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記エコー減衰信号を生成した前記エ
    コー信号の推定に適応し、かつ重み付けるステップをさ
    らに含む、請求項１５に記載の方法。
20. 【請求項２０】 ｇ）前記エコー減衰信号を規格化する
    ために該エコー減衰信号のセグメントを重み付けるステ
    ップと、 ｈ）前記適応信号を生成するために前記中間信号のセグ
    メントを重み付けるステップとをさらに含む、請求項１
    ５に記載の方法。