JP2006511174A - アップリンクデータの有効データ流を部分的に変換した圧縮音声のエコー抑圧方法およびエコーキャンセラ - Google Patents

Abstract

本発明は時間遅延および品質劣化をともなって移動無線端末機（２，３）から到来するアップリンクデータにおけるエコー（ｚ（ｔ））抑圧方法に関する。ここでダウンリンクデータ（１２〜１６）およびアップリンクデータ（１９〜２１）のオリジナルまたはコピーがエコー抑圧（１０）の準備のために分析される。ダウンリンクデータ（１２〜１６）およびアップリンクデータ（１９〜２１）の分析結果を用いて圧縮アップリンクデータ（１９〜２１）がエコー抑圧のために変更される。

Description

本発明は端末機から到来するアップリンクデータにおけるエコー抑圧方法およびエコー抑圧装置に関する。

種々の通信網、特にＧＳＭ，ＵＭＴＳ，３Ｇ，ＣＤＭＡなどをベースとしたセルラー方式移動無線通信網およびその他のネットワークでは、端末機から移動無線通信網の方向へ送信されるデータつまりアップリンクデータにエコーが発生する。これは通信網から端末機へ伝送されたダウンリンクデータに基づいて音響信号が端末機のスピーカから出力され、幾分弱まった状態で端末機のマイクロフォンに収容されることにより生じる。つまり端末機のマイクロフォンは端末機の通話機能を現に利用しているユーザまたは他の機能を利用しているユーザからの音響信号を受信するが、付加的に通話相手の音声または通話相手側の環境音すなわち通信網から端末機へ到来しスピーカによって再生される成分としての弱い障害ノイズも受信する。マイクロフォンに収容された移動無線端末機のユーザ側の音声データも既に一度マイクロフォンに収容されている付加的なノイズデータも共にユーザの通話相手側へ伝送されるので、通話相手はユーザ側からの音声信号に加えて自身の発語などをエコーとして聴取する。したがって、ユーザと通話相手とのあいだには、通話相手から端末機のスピーカひいてはマイクロフォンへ、さらに同じマイクロフォンから端末機を介して通話相手へ戻るという音声シーケンスが存在していることになる。

このために移動無線通信網では、例えばwww.etsi.orgまたはJacek Biala, "Mobilfunk und intelligente Netze", Vieweg-Verlag, ISBN3-528-15302-4 109頁，127頁，344頁に記載されているように、エコー抑圧装置すなわちエコーキャンセラが用いられる。移動無線通信網の交換装置ではデータが例えばＡＴＭ‐ＡＡＬ‐２コネクションまたは他のコネクションを介して到来する。ここでデータはエアインタフェースを介した圧縮伝送のために移動無線コーデックフォーマット（特にＡＭＲフォーマット）で符号化されている。エコー抑圧のために、コーデックフォーマットで符号化された圧縮状態の音声は時間特性によって音声を表す時分割多重ＴＤＭなどのフォーマットへ変換され、端末機から到来したアップリンクデータに含まれるエコーができるかぎり低減される。これはアップリンクデータ内のダウンリンクデータを考慮することにより行われる。このようにエコーを回避することにより音声品質は著しく改善される。

したがって本発明の課題は、端末機から到来するアップリンクデータにおけるエコー抑圧方法において、エコー抑圧（エコーキャンセリング）に基づくデータの遅延をできるかぎり効率的に最適化できるようにすることである。この課題は本発明の独立請求項の特徴部分に記載の構成により解決される。

端末機へ送信される圧縮データ（ダウンリンクデータ）および端末機から到来する圧縮データ（アップリンクデータ）のオリジナルまたはコピーをそれぞれ完全にまたは部分的にＴＤＭフォーマットなどへ変換し、得られたデータを分析して端末機から到来する圧縮非変換状態のアップリンクデータのエコーを低減することにより、端末機から到来するデータの変換に起因するデータの遅延および／または音声品質の劣化を効率的に低減することができる。

本発明の他の特徴および利点は特許請求の範囲および以下に説明する図示の実施例から得られる。図１にはエコーの発生する様子が示されている。図２には本発明のエコー抑圧装置の概略図が示されている。図３には本発明のエコー抑圧装置におけるデータ流が示されている。

図１には、ユーザ１がマイクロフォン２およびスピーカ３を有する詳細には示されていない端末機を室４、例えば車両キャビン内で使用している様子が示されている。この端末機に属するスピーカ３、または例えばヘッドセットまたはハンズフリー装置などを介して端末機に接続されたスピーカは、それ自体周知の図示されていない移動無線通信網および端末機を介して、室４または車両キャビンを伝搬した音声出力のダウンリンクデータｘ（ｔ）と端末機のマイクロフォン２によって再び収容された障害ノイズｚ（ｔ）とを受信する。すなわち端末機のマイクロフォン２は通話相手側から送信されスピーカ３から出力されたダウンリンクデータｘ（ｔ）および端末機のユーザ１が音声などとして発したデータｓ（ｔ）を強くまたは弱く受信し、意図しないスピーカからの音声およびユーザ１の所望の音声の全体をアップリンクデータｙ（ｔ）として移動無線端末機およびエアインタフェースを介して通話相手側へ伝送してしまう。したがってユーザ１の通話相手には抑圧すべき自身の会話のエコーまでもが聴取され、音声品質が劣化する。

図２にはエコーキャンセラ７によって通話相手５から移動無線通信網およびエアインタフェースを介したダウンリンク６でスピーカ３を備えた端末機へ伝送されるダウンリンクデータｘ（ｔ）に対してエコーの低減が行われる様子が示されている。

ダウンリンク６を介して伝送されるダウンリンクデータｘ（ｔ）はコピーされ、そのコピーまたはオリジナルが端末機の方向への伝送とは別個にエコーキャンセラ７において完全にまたは部分的に変換される。これに対して分析が行われ、分析結果が端末機から到来するアップリンクデータのエコーの低減に用いられる。同じことがアップリンクデータにも相当する。

本発明によれば、端末機へ送信されるダウンリンクデータｘ（ｔ）および端末機から到来するアップリンクデータｙ（ｔ）のオリジナルまたはコピーは復号化装置１８で完全にまたは部分的に変換される。その後修正されたデータが分析装置９で分析される。この分析結果がエコー抑圧装置１０でのエコー抑圧に使用される。アップリンクデータのエコーは非変換状態で低減されることにより、変換に起因して発生する音声品質の劣化および／または遅延が回避される。ダウンリンクデータの分析により実験値を得ることができる。つまり変換されたダウンリンクデータを分析すればアップリンクデータは時間特性を表すフォーマット（例えばＴＤＭフォーマット）へ変換することなく変更でき、アップリンクデータにおけるダウンリンクデータのエコーをも低減可能となる。これは一般にダウンリンクデータのエコーを含んでいるおそれのあるアップリンクデータのうち幾つかのビット値を変更することにより行われる。ここで変換されたダウンリンクデータの音響シーケンスの時点と、非変換状態のアップリンクデータの音響シーケンスの時点および大きさと、実験値に関連する時点とにより、別の時点のアップリンクデータにおけるダウンリンクデータのエコーも簡単に考慮することができる。

図３には端末機へ送信されるダウンリンクデータ１２〜１６がコピー装置１７ａで、端末機から送信されるアップリンクデータ１９〜２１がコピー装置１７ｂでコピーされ、そのコピーまたはオリジナルが復号化装置１８で復号化される様子が示されている。復号化装置での復号化は時間特性を表すフォーマット、例えばＴＤＭフォーマットへの変換である。さらにその後、分析装置９により分析が行われ、分析結果がエコー抑圧装置１０によって使用され、アップリンクで端末機から到来するデータ１９〜２１のエコーが変換の必要なしに低減される。分析装置９は変換されたダウンリンクデータおよびアップリンクデータをアップリンクデータのエコー低減のために分析する。エコーを低減するためのエコー抑圧装置１０で変更されたアップリンクデータ２２は矢印８で示されているアップリンク方向で受信機へ向かって１つまたは複数の無線通信網を介して伝送される。

エコーの発生する様子を示す図である。 本発明のエコー抑圧装置を示す概略図である。 本発明のエコー抑圧装置におけるデータ流を示す図である。

Claims (10)

1. 移動無線端末機（２，３）から到来するアップリンクデータ（ｙ（ｔ））におけるエコー抑圧方法において、
   ダウンリンクデータ（１２〜１６）およびアップリンクデータ（１９〜２１）のオリジナルまたはコピーをエコー抑圧の準備のために分析し、
   ダウンリンクデータ（１２〜１６）およびアップリンクデータ（１９〜２１）の分析結果を用いて圧縮アップリンクデータ（１９〜２１）をエコー抑圧のために変更する
   ことを特徴とするエコー抑圧方法。
2. 非変換状態とは移動無線網を介して圧縮アップリンクデータを伝送する圧縮符号化状態のことである、請求項１記載の方法。
3. ダウンリンクデータ（１２〜１６）およびアップリンクデータ（１９〜２１）を分析前にデータ信号の時間特性を表すフォーマット（例えばＴＤＭ）へ完全にまたは部分的に復号化する、請求項１または２記載の方法。
4. 少なくとも端末機の方向へ送信されるダウンリンクデータ（１２〜１６）からコピー（１７ａ，１７ｂ）を形成し、そのコピーまたはオリジナルを端末機へ送信し、別のコピーまたはオリジナルに対してアップリンクデータのエコー抑圧のための復号化および分析を行い、ダウンリンクデータのオリジナルまたはコピーのいずれか１つのみを復号化する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 分析の前にダウンリンクデータおよびアップリンクデータをコピーする、請求項４記載の方法。
6. アップリンクデータでのエコー抑圧の際にダウンリンクデータの分析結果とともにダウンリンクデータとアップリンクデータの変化量との関係に関する一般知識も考慮する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 端末機は移動無線端末機である、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 端末機はセルラー方式移動無線通信網の移動無線端末機である、請求項７記載の方法。
9. 時間遅延量はアップリンクデータで部分的な復号化を行った場合のほうが完全な復号化に続けてエコー抑圧および逆符号化を行った場合よりも小さい、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載のエコー抑圧方法を実行するエコー抑圧装置において、
    端末機へ送信されたダウンリンクデータまたは端末機から到来するアップリンクデータをデータ信号の時間特性を表すフォーマット（例えばＴＤＭ）へ変換する復号化装置（１８）と、
    アップリンクデータのエコー抑圧のために変換されたデータを分析する分析装置（９）と、
    端末機から到来する非変換状態のアップリンクデータのエコーを抑圧するエコー抑圧装置（１０）とを有する
    ことを特徴とするエコーキャンセラ。

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