JP2006080660A - エコーキャンセラ付き通信端末及びそのエコーキャンセル方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記疑似回路が、信号の位相を反転させる位相反転器10と、真のエコーと特性が同じ又はほぼ同じ疑似エコーを作成する擬似ハイブリッド11及び擬似電話機5−2とを備え、真のエコーと位相が反対で特性が同じ又はほぼ同じ疑似エコーを作成して真のエコーを相殺する。電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間で、かつ、遠端話者信号が「音声なし」のときだけ、適応フィルタ収束用信号を発生させる。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の第1の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。図1において、1は受信入力端子Rin(以下「Rin1」という)であり、以下、2は受信出力端子Rout(以下「Rout2」という)、3はディジタルアナログ変換器(以下「D/A3」という)、4はハイブリッド、5−1は電話機、6はアナログ−ディジタル変換器(以下「A/D6」という)、7は送信入力端子Sin(以下「Sin7」という)、8は送信出力端子Sout(以下「Sout8」という)、11は擬似ハイブリッド、5−2は擬似電話機Ztel(以下「Ztel5−2」という)、10は位相反転器である。これにより、エコーキャンセラ付き通信端末装置12の全体が構成されている。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置12は、次のように動作する。以下、図1を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置12の動作を説明する。
ここで、*は畳み込みをあらわす。
一方、D/A3から位相反転器10に入力された信号X_aは位相反転されて−X_aとなり、擬似ハイブリッド11に入力される。この擬似ハイブリッド11では、信号の一部が反射して擬似エコー信号y_dum、となり、残りは擬似電話機5−2に出力される。
一方、擬似ハイブリッド11から擬似電話機5−2に向かって出力される信号Xd_ahもまた、ハイブリッド4における通過伝達関数Hgとエコー元信号X_aとの畳み込みで表現できるので式4のように表現できる。
ここで、前述したように、
Hy_dum≒Hy ……(5)
であるので、A/D6に入力される信号yaは、エコー信号yと、擬似エコー信号y_dumのアナログ加算信号となる。すなわち
ya=y+y_dum
=Hy*X_a+(Hy_dum*−X_a)
≒Hy*X_a+(Hy_dum*−X_a)
=(X_a−X_a)*Hy ……(6)
となってエコーが除去された信号となる。
以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、次のような効果を奏する。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図2を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。
第1の実施形態のようにアナログ信号の位相反転器10を用いる場合、このアナログ位相反転器10が無視できない程度の大きさのインピーダンス成分を持つ場合がある。インピーダンス成分が小さい場合は問題ないが、大きくなると、擬似エコーydumを真のエコーyに近づけるために、アナログ位相反転器10、擬似ハイブリッド11及び擬似電話機Ztel5−2の3つの組み合わせのインピーダンスが、ハイブリッド4と電話機5−1の組み合わせのインピーダンスと一致するように、調整する必要がある。しかし、このインピーダンスを一致させる調整は容易ではなく、アナログ回路設計に熟練を要する。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図3を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。
ここでX_a、Ref_aはおのおのX、Refをディジタル−アナログ変換した信号である。
一方、X_a、Ref_aの混成信号Ref_ecは適応フィルタ34に入力される。適応フィルタ34は既に説明したように、Ref_ecとディジタル変換されたエコーyd、加算器35の残差出力eを用いて、残差信号eが最小になるように、逐次的アルゴリズムを用いてハイブリッド4の反射伝達関数Hyを推定し、擬似エコーy‘を作成する。擬似エコー作成のアルゴリズムは公知のアルゴリズムである前述のNLMSアルゴリズムや、LMSなどの逐次アルゴリズムを用いる。ここではアルゴリズムの詳細は省略する。
X3_ah=Hg*(X3_a+Ref_a) ……(9)
ハイブリッド4から電話機5−3に出力された信号X3_ahは、擬似通過伝達関数演算器33からの出力X3’_ahとアナログ的に加算され、信号X3_telとなる。ここでの加算は式10のように表現され、適応フィルタ収束用の信号Ref_aがなくなった信号になる。
=Hg_dum*(−Ref_a)+Hg*(X3_a+Ref_a)
≒Hg*((−Ref_a)+(X3_a+Ref_a))
=Hg*X3_a ……(10)
ここで、(10)式はHg_dum≒Hgによっている。
以上説明したように、似通過伝達関数演算器33でハイブリッド4の通過伝達関数Hgを模擬して、真のエコーと位相が反転した擬似エコーを作成して、信号X3_ahをキャンセルするようにしたので、近端話者が適応フィルタ34収束用の信号を聞かされて違和感を被る事がなくなる。
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図4を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。なおここでは、擬似通過伝達関数フィルタ40を中心に説明する。
以上説明したように、第3の実施形態における擬似通過伝達関数演算器33に変えて擬似通過伝達関数フィルタ40を用いるようにしたので、近端話者はもはや抵抗素子などで実現された擬似通過伝達関数演算器33を交換する必要がなく、図示しないスイッチなどであらかじめ定めたいくつかの特性をもつ、擬似伝達関数フィルタ40のうち、ひとつの擬似通過伝達関数フィルタ40の特性を選択するだけでよい。
[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図5を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。なおここでは、適応擬似通過伝達関数フィルタ51を中心に説明する。
以上説明したように、第5の実施形態では、第4の実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。
[第6の実施形態]
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図6を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。
以上、説明したように、装置設定後に電話機64の買い替えやPBXによる頻繁な電話機の変更などによって、擬似通過伝達関数フィルタ40の特性が本来最適な特性から微小の誤差が発生する場合でも、音声のない期間に限定して適応フィルタ34の収束信号発生を行い、音声のある期間は適応フィルタ34収束のための信号を出力しないようにしたので、遠端話者の音声欠けを発生させることがなく、近端話者に対する適応フィルタ34の収束信号の違和感を軽減することができるようになる。
[第7の実施形態]
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
以下、図7を用いて第7の実施形態の動作を説明する。
以上により、第5の実施形態の効果に加え、電話機64と呼が接続されたときや、内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間で、かつ遠端話者信号が「音声なし」のときに限り、収束を行うようにしたので、適応擬似通過伝達関数フィルタ70が遠端音声パワーを最小化するように収束しない。その結果、PBXによる頻繁な電話機の変更によって、適応擬似通過伝達関数フィルタ70の特性を毎回収束する場合であっても、遠端話者の音声欠けを発生させることがなくなる。さらに、遠端話者の音声があるときには適応フィルタ収束信号は発生しないので、近端話者が適応フィルタ収束信号を聞くことによる違和感を軽減することができる。この結果、近端話者の疲労感を軽減し、通話品質を向上させることができる。
[第8の実施形態]
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。
通話状態2:近端話者音声あり(以下「センドトーク」という。)
通話状態3:近端話者音声あり、かつ、遠端話者音声あり(以下「ダブルトーク」という。)
通話状態4:両方とも音声なし(以下「無音」という。)
双方向通話検出器80は、無音のときだけ、適応擬似通過伝達関数フィルタ81と参照信号発生器82に対して収束許可信号dtd_adp_onを出力する。また、双方向通話検出器80はレシーブトーク及び無音のときだけ適応フィルタ83に適応フィルタ収束許可信号dtd_ec_adp_okを出力する。
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末は次のように動作する。なお。第8の実施形態が第7の実施形態と異なるのは、双方向通話検出器80、適応擬似通過伝達関数フィルタ81、参照信号発生器82、適応フィルタ83の動作だけであり、そのほかの部分に関しては第7実施形態と同じであるため、第7の実施形態と同じ部分に関してはここでは説明を省略する。
参照信号発生器82は、適応フィルタ83を収束する信号Refを適応フィルタ83、Rout2、位相反転器31に出力する。これにより、適応擬似通過伝達関数フィルタ81も適応フィルタ83も収束動作する。
レシーブトークのとき、参照信号発生器82はなにもしない。これにより、参照信号Refは出力されず、適応擬似通過伝達関数フィルタ81は収束動作をしない。参照信号を出力しない理由は第7の実施形態で説明したとおりである。本実施形態ではレシーブトークの時は適応フィルタ83は収束動作するようにした。なぜなら、レシーブトークのときは、適応フィルタ83にとっては参照信号Xが入手でき、Xに起因するエコーydが入手可能であり、適応フィルタ83の収束を行ってもかまわないからである。もちろんレシーブトーク時に適応フィルタ83の適応も停止し、双方向通話検出器80の判定結果が無音状態の時だけ収束動作するようにしてもかまわないのはもちろんである。
適応フィルタ83の収束は行わない。なぜなら、センドトーク時には、遠端信号Xが存在せず、遠端信号Xがないのだから消去すべきエコー信号ydも存在しないからである。参照信号発生器82も何もしない。したがって、適応擬似通過伝達関数フィルタ81も収束は行わない。もしも参照信号Refを発生し、通過伝達関数フィルタ81を収束させ始めると、X5_telには近端話者の送信音声が含まれることになる。結果、X5_telの最小化を行うと、今度は近端話者が遠端話者に対して送信する送信音声までも最小化(キャンセル)することになり不都合である。したがって、参照信号発生器82は何もしないし、適応擬似通過伝達関数フィルタ81は収束動作をしない。
近端話者音声、遠端話者音声の両方がある状態なので、第7の実施形態で説明したのと同様の理由により、適応擬似通過伝達関数フィルタ81は収束動作をしない。また、適応フィルタ83もydの中に遠端話者信号Xのエコーと近端話者の送信音声信号が混在するので、収束を行わない。もちろん参照信号発生器82は何もしない。
上記のように、双方向通話検出器80の検出結果に応じて、参照信号発生器82、適応フィルタ83、適応擬似通過伝達関数フィルタ81を動作させるようにしたので、たとえ図示しないPBX等の制御によって呼の接続転送などが発生しても、呼が確立するたびに自動的に適応擬似通過伝達関数フィルタ81を最適な特性に調整し、最適な期間で適応フィルタ83を収束させるための参照信号の出力を発生し、適応フィルタ83の収束には適度のレベル、十分な時間の参照信号で収束させる。これにより、遠端話者はエコーに煩わされることがなくなる。
第7の実施形態に加えて、参照信号発生器82は無音のときだけ適応フィルタ83収束用信号を発生し、適応擬似通過伝達関数フィルタ81は参照信号があるときだけ収束動作するようにし、適応フィルタ83はレシーブトークのときと、無音のときだけ収束動作するようにしたので、適応フィルタ83を十分なレベルの信号で十分な時間だけ収束させることができるようになる。
上記第1〜第8の実施形態では、一般的な電話機に接続する端末装置を例にして説明したが、近年普及しているIP電話向けの端末装置等にも適用が可能である。
Claims (20)
- 通信中のエコーを除去するエコーキャンセラ付き通信端末において、
真のエコーを発生する回路と同じ又はほぼ同じ特性を有し、真のエコーと位相が反対で真のエコーを相殺するための疑似エコーを作る疑似回路を備えたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記疑似回路が、信号の位相を反転させる位相反転器と、真のエコーと特性が同じ又はほぼ同じ疑似エコーを作成する擬似ハイブリッド及び擬似電話機とを備えて構成されたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1又は2に記載のエコーキャンセラ付き通信端末であって、
装置本体と近端話者電話機とが一体的に設けられたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項2又は3に記載のエコーキャンセラ付き通信端末であって、
上記位相反転器が、上記信号がディジタル状態のときにその位相を反転させるディジタル信号位相反転器で構成されたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記疑似回路が、ハイブリッドの通過伝達関数を模擬する擬似通過伝達関数演算器を備えて構成されたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記疑似回路が、ハイブリッドの通過伝達関数を模擬する擬似通過伝達関数フィルタを備えて構成されたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記疑似回路が、擬似ハイブリッド通過信号を作成する適応擬似通過伝達関数フィルタを備えて構成されたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項5ないし7のいずれか1項に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記信号がディジタル状態のときにその位相を反転させるディジタル信号位相反転器と、
適応フィルタ収束用信号を出力する参照信号発生器とを備えたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1ないし8のいずれか1項に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ、適応フィルタ収束用信号の出力を許可する信号を出力する呼制御装置と、
遠端話者信号が「音声なし」のときだけ適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号を出力する音声検出器と、
上記呼制御装置及び音声検出器からの信号の両方があるときに限り、適応フィルタ収束用信号を出力する参照信号発生器とを備え、
音声なしの一定期間に限定して適応フィルタ収束用信号を発生させることを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項9に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記参照信号発生器からの出力信号の位相を反転させる位相反転器と、ハイブリッドの通過伝達関数を模擬した擬似通過伝達関数を複数保存した擬似通過伝達関数フィルタとを備え、
上記呼制御装置が、上記位相反転器の出力が上記擬似通過伝達関数フィルタに出力される以前に、当該擬似通過伝達関数フィルタに保存した複数の擬似通過伝達関数のうちから最適な1個を選択することを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ、収束用信号の出力を許可する信号を出力する呼制御装置と、
遠端話者信号が「音声なし」のときだけ適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号を出力する音声検出器と、
上記呼制御装置及び音声検出器からの信号の両方があるときに限り収束を行う適応擬似通過伝達関数フィルタとを備え、
音声なしの一定期間に限定して収束を行うことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 請求項9ないし11のいずれか1項に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
上記音声検出器に代えて、遠端話者音声ありの状態である「レシーブトーク」、近端話者音声ありの状態である「センドトーク」、近端話者音声ありで、かつ、遠端話者音声ありの状態である「ダブルトーク」及び両方とも音声なしの状態である「無音」を検出する双方向通話検出器を備え、
当該双方向通話検出器の検出結果が無音のとき又はレシーブトークのとき上記参照信号発生器に適応フィルタ収束用信号を発生させ、
当該参照信号発生器からの信号があるときだけ上記適応擬似通過伝達関数フィルタに収束動作させることを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。 - 通信中のエコーを除去する通信端末のエコーキャンセル方法において、
真のエコーを発生する回路と同じ又はほぼ同じ特性を有し、真のエコーと位相が反対の疑似エコーを作り、真のエコーを相殺することを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項13に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
擬似ハイブリッド及び擬似電話機を用いて、真のエコーと特性が同じ又はほぼ同じで位相が反対の疑似エコーを作成することを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項13に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
擬似通過伝達関数演算器、擬似通過伝達関数フィルタまたは適応擬似通過伝達関数フィルタを用いて疑似エコーを作成することを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項13ないし15のいずれか1項に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
信号がディジタル状態のときにその位相を反転させることを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項13ないし16のいずれか1項に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を許可する信号と、遠端話者信号が「音声なし」のときだけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号との両方があるときに限り、適応フィルタ収束用信号を出力して、
音声なしの一定期間に限定して適応フィルタ収束用信号を発生させることを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項13ないし17のいずれか1項に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
位相反転器の出力が擬似通過伝達関数フィルタに出力される以前に、呼制御装置が上記擬似通過伝達関数フィルタに保存した複数の擬似通過伝達関数のうちから最適な1個を選択することを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項13ないし18のいずれか1項に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を許可する信号と、遠端話者信号が「音声なし」のときだけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号との両方があるときに限り、適応擬似通過伝達関数フィルタで収束を行い、
音声なしの一定期間に限定して収束を行うことを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。 - 請求項17ないし19のいずれか1項に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
遠端話者音声ありの状態である「レシーブトーク」、近端話者音声ありの状態である「センドトーク」、近端話者音声ありで、かつ、遠端話者音声ありの状態である「ダブルトーク」及び両方とも音声なしの状態である「無音」を検出する双方向通話検出器を用いて、
当該双方向通話検出器の検出結果が無音のとき又はレシーブトークのときに収束動作を行わせることを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。
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