JP2503747B2 - Fir形エコ―キャンセラ - Google Patents

Fir形エコ―キャンセラ

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    • H04B3/00Line transmission systems
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    • H04B3/20Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は,衛星通信でのハイブリッド・トランスのイ
ンピーダンス不整合によるエコーや遠隔会議のスピーカ
とマイクロホンで音響結合によるエコーを消去するFIR
形エコーキャンセラに関するものである。特にフィルタ
係数の推定アルゴリズムに関するものである。
[従来の技術] 音声用のエコーキャンセラは非常に多くの乗算・加算
を短い時間に確実に実行しなければならない。すなわち
電話回線用エコーキャンセラで数百回,音響用エコーキ
ャンセラで数千回を約100msec程度の時間に計算しなけ
ればならない。そのため実用化されているエコーキャン
セラは,できるだけ演算量が少なくしてもアルゴリズム
の単純な学習同定法を用いたFIR形エコーキャンセラが
一般に用いられる。
従来の学習同定法を表記すると次のようになる。
ここで(j),y(j),e(j),x(j)は時刻jの
疑似エコー信号、送信入力信号、送信出力(残差出力信
号),受信入力信号である。また時刻jの受信入力ベク
トル と推定インパルス応答ベクトル と定義する。ここでhi(j)は,タップ位置i,時刻jの
推定インパルス応答である。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような学習同定法では収束速度の最大値は受信
信号が白色信号の場合に発揮される。その最大収束速度
はフィルタの推定次数に依存しており,おおよそ推定次
数の20倍程度の繰返しで収束する(エコー消去量で約30
dB程度)。音響用エコーキャンセラでは,サンプリング
周波数を仮に8kHzとしてもフィルタの推定次数は2000程
度必要で,収束にかかる時間は5秒以上かかる。このた
め初期収束や経路の変動の場合,エコーの増大が著しく
通話品質の劣化につながる。そこで,RLS法を用いたアル
ゴリズムが提案されているが,演算量の増加が著しくア
ルゴリズムも複雑であるという問題がある。
そこで本発明の目的は,これらの問題点を解決するた
めに演算量の増加の割合を押えしかも収束速度が速くな
るFIR形のエコーキャンセラを提供することにある。
[課題を解決するための手段] はじめに基本的な考え方を説明すると,学習同定法は
受信入力ベクトルが統計的にランダムに表れることでイ
ンパルス応答を推定している。しかし受信入力ベクトル
は時間軸方向にシフトしているため,インパルス応答の
推定にはタップ長の約10〜20倍のサンプリング回数が必
要となる。収束速度を向上させるには推定に必要なサン
プリング回数を減らす必要がある。そこで1サンプル時
間内で2度推定を行なえば見掛け上の繰返し回数が増え
てサンプリング回数を減らすことができる。しかし連続
したサンプルの信号では信号間の相関性が強くほとんど
推定が進まない。そこで受信信号と送信入力信号に充分
大きな遅延(Mサンプル)を挿入して,すなわち遅延2
重処理を施して,この相関性を除去しようとするもので
ある。
すなわち本発明によれば,最新のNサンプルの受信信
号を記憶する第1記憶回路と,エコー経路のインパルス
応答N次を記憶する第2記憶回路と,受信信号をMサン
プル遅らせる第1遅延回路と,前記第1遅延回路の出力
をNサンプル記憶する第3記憶回路と,送信入力信号を
Mサンプル遅らせる第2遅延回路と,前記第1記憶回路
の出力と前記第2記憶回路と,前記第1記憶回路の出力
と前記第2記憶回路の出力を畳み込む第1乗加算回路の
出力を畳み込む第2乗加算回路と,送信入力信号から前
記第1乗加算回路の出力を引いて送信出力信号とする第
1減算回路と,前記第2遅延回路の出力から前記第2乗
加算回路の出力を引く第2減算回路と,前記第1減算回
路の送信出力と前記受信信号より第1修正量を求める第
1修正量計算回路と,前記第1修正量計算回路の第1修
正量に前記第1記憶回路の出力を掛ける第1乗算回路
と,前記第2記憶回路のインパルス応答に前記第1乗算
回路の出力を加える第1加算回路と,前記第2減算回路
の出力と前記第1遅延回路の出力より第2修正量をもと
める第2修正量計算回路と,前記第2修正量計算回路の
第2修正量に前記第3記憶回路の出力を掛ける第2乗算
回路と,前記第1加算回路の出力に前記第2乗算回路の
出力を加え第2記憶回路に戻す第2加算回路を有するFI
R形エコーキャンセラが得られる。
また本発明によれば,前記第1項において前記第1修
正量計算回路を,受信信号のNサンプルの電力を求める
第1電力回路と,前記第1減算回路の出力を前記第1電
力回路の出力で割って第1修正量とする第1除算回路か
ら構成し,請求の第1項において前記第2修正量計算回
路を,前記第1遅延回路の出力のNサンプルの電力を求
める第2電力回路と,前記第2減算回路の出力を前記第
2電力回路の出力で割って第2修正量とする第2除算回
路から構成されるFIR形エコーキャンセラが得られる。
更に本発明によれば,前記第1項において,前記第1
修正量計算回路を,前記第1減算回路の出力を一定値μ
で掛け第1修正量とする第3除算回路から,請求の第1
項において前記第2修正量計算回路を,前記第2減算回
路の出力を一定値μで掛け第2修正量とする第4除算回
路から構成されるFIR形エコーキャンセラが得られる。
更に又,前記第1項において,M≦Nのとき第1遅延回
路の出力を,第1記憶回路の該当する遅延分の出力に置
き換えたことを特徴としている。
[作用] 上記の遅延2重処理の学習同定法をアルゴリズムとし
て記述すると, となる。この方法はLMS法にも適用可能である。従来技
術のアルゴリズムの式(1),式(2)および式(3)
と比較すれば,遅延2重処理の意味は明らかである。
[実施例] 次に,本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明請求第1項の一実施例である。ず受信
入力信号x(j)は,Nサンプル記憶回路1とMサンプル
遅延回路20に入力される。Nサンプル記憶回路1ではN
個の記憶単位で構成され,最新のN個の受信入力信号が
記憶される。すなわちx(j)が入力されると,最も古
いx(j−N)が消去される。Mサンプル遅延回路20は
最新のM個の受信信号を記憶しており,出力には最も古
い受信信号x(j−M)があらわれる。Nサンプル記憶
回路2もN個の記憶単位で構成され,時刻jの推定イン
パルス応答 が記憶される。Mサンプリング遅延回路20の出力はNサ
ンプル記憶回路3に入力され,最新のN個の受信信号が
記憶される。さらに送信入力信号y(j)はMサンプル
遅延回路21に入力され,最新のM個の送信入力信号が記
憶されており,出力には最も古い送信入力信号y(j−
M)が現われる Nサンプル記憶回路2のインパルス応答 と記憶回路1の受信出力信号 が乗加算回路10でたたみ込み演算がおこなわれ,推定エ
コー(j)が計算される。減算回路40で送信入力信号
y(j)から推定エコー(j)が引かれて送信出力信
号e(j)が求められる。Nサンプル記憶回路2のイン
パルス応答 とNサンプル記憶回路3の受信出力信号 が乗加算回路11でたたみ込み演算がおこなわれ,推定エ
コー(j−M)が計算される。減算回路41でNサンプ
ル遅延回路21の出力y(j−M)から推定(j−M)
が引かれる。
一方修正量計算回路30では受信信号x(j)と送信出
力信号e(j)より修正量Δh(j)を,修正量計算回
路31では遅延された受信信号x(j−M)と減算回路41
の出力より修正量Δh(j−M)を計算する。乗算回路
60で修正量Δh(j)とNサンプル記憶回路1の出力信
を掛け算し,乗算回路61で修正量Δh(j−M)とNサ
ンプル記憶回路3の出力信号 を掛け算する。加算回路50でNサンプル記憶回路2のイ
ンパルス応答 に乗算回路60の出力を加え,この出力に加算回路51で乗
算回路61の出力を加えてNサンプル記憶回路2に戻す。
以上でエコーキャンセラの基本的動作は行なわれる。
修正量計算回路30,31はエコーキャンセラの推定アルゴ
リズムにより各種の方法が適用できる。
第2図は学習同定法を想定したときの修正量計算回路
の構成を示す図である。受信信号x(j)は電力回路71
に入力されて過去Nサンプル分の電力Σx2(j)を計算
する。除算回路70で送信出力信号e(j)を電力回路71
の出力で割ったものを修正量Δh(j)として出力す
る。
第3図はLMS法を想定したときの修正量計算回路の構
成を示す図である。乗算回路62で送信出力信号e(j)
に一定値μを掛け算して修正量Δh(j)として出力す
る。なおこの場合第1図においてこの修正計算回路30に
入力している受信信号x(j)を送る入力線は削除す
る。
第4図はM≦Nの場合に適用できるエコーキャンセラ
の構成をあらわす図である。この場合,MNならば,Mサ
ンプル遅延回路20の出力は記憶回路1に保持されている
はずであるから,第4図のように記憶回路1より当該サ
ンプル遅れの出力を取り出せばよい。
[発明の効果] 本発明によれば,比較的演算量の少ない単純なアルゴ
リズムで収束速度が速いFIR形のエコーキャンセラを実
現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明の一実施例の構成を示すブロック図,
第2図は,本発明の他の実施例における修正量回路の構
成を示すブロック図,第3図は更に他の実施例における
修正量計算回路の構成を示すブロック図,第4図はM
Nの場合に適用できる本発明の別の実施例の構成を示す
ブロック図である。 記号の説明:1,2,3はNサンプルの記憶回路,10,11は乗加
算回路,20,21はMサンプルの遅延回路,30,31は修正量計
算回路,40,41は減算回路,50,51は加算回路,60〜62は乗
算回路,70は乗算回路,71は電力回路をそれぞれ示す。
フロントページの続き (56)参考文献 米国特許5289539(US,A) 1990年電子情報通信学会秋季全国大 会、B−619、P3−281、「遅延2重ア ルゴリズムによるエコーキャンセラの特 性」、(平成2年9月17日特許庁資料館 受入) 昭和63年電子情報通信学会秋季全国大 会、B−297、B−2−175頁「高速FI Rアルゴリズムを用いたエコーキャンセ ラー方式」

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】最新のNサンプルの受信信号を記憶する第
    1記憶回路と,エコー経路のインパルス応答N次を記憶
    する第2記憶回路と,受信信号をMサンプル遅らせる第
    1遅延回路と,前記第1遅延回路の出力をNサンプル記
    憶する第3記憶回路と,送信入力信号をMサンプル遅ら
    せる第2遅延回路と,前記第1記憶回路の出力と前記第
    2記憶回路の出力を畳み込む第1乗加算回路と,前記第
    2記憶回路の出力と前記第3記憶回路の出力を畳み込む
    第2乗加算回路と,送信入力信号から前記第1乗加算回
    路の出力を引いて送信出力信号とする第1減算回路と,
    前記第2遅延回路の出力から前記第2乗加算回路の出力
    を引く第2減算回路と,前記第1減算回路の送信出力と
    前記受信信号より第1修正量を求める第1修正量計算回
    路と,前記第1修正量計算回路の第1修正量に前記第1
    記憶回路の出力を掛ける第1乗算回路と,前記第2記憶
    回路のインパルス応答に前記第1乗算回路の出力を加え
    る第1加算回路と,前記第2減算回路の出力と前記第1
    遅延回路の出力より第2修正量をもとめる第2修正量計
    算回路と,前記第2修正量計算回路の第2修正量に前記
    第3記憶回路の出力を掛ける第2乗算回路と,前記第1
    加算回路の出力に前記第2乗算回路の出力を加え第2記
    憶回路に戻す第2加算回路を有することを特徴とするFI
    R形エコーキャンセラ。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第(1)項において,前記
    第1修正量計算回路を,受信信号のNサンプルの電力を
    求める第1電力回路と,前記第1減算回路の出力を前記
    第1電力回路の出力で割って第1修正量とする第1除算
    回路から構成し,請求の第1項において前記第2修正量
    計算回路を,前記第1遅延回路の出力のNサンプルの電
    力を求める第2電力回路と,前記第2減算回路の出力を
    前記第2電力回路の出力で割って第2修正量とする第2
    除算回路から構成されることを特徴とするFIR形エコー
    キャンセラ。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第(1)項において,前記
    第1修正量計算回路を,前記第1減算回路の出力を一定
    値μで掛け第1修正量とする第3除算回路から,請求の
    第1項において前記第2修正量計算回路を,前記第2減
    算回路の出力を一定値μで掛け第2修正量とする第4除
    算回路から構成されることを特徴とするFIR形エコーキ
    ャンセラ。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第(1)項において,M≦N
    のとき第1遅延回路の出力を,第1記憶回路の該当する
    遅延分の出力に置き換えたことを特徴とするFIR形エコ
    ーキャンセラ。
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