JP2841952B2 - エコー消去装置 - Google Patents

エコー消去装置

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JP2841952B2
JP2841952B2 JP21900491A JP21900491A JP2841952B2 JP 2841952 B2 JP2841952 B2 JP 2841952B2 JP 21900491 A JP21900491 A JP 21900491A JP 21900491 A JP21900491 A JP 21900491A JP 2841952 B2 JP2841952 B2 JP 2841952B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二線四線変換回路の四
線側で送信回路から受信回路へ漏れ込むエコーをアダプ
ティブフィルタを用いて消去するエコー消去装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】二線四線変換回路の四線側で送信回路か
ら受信回路へ漏れ込むエコーを消去する装置としてエコ
ーキャンセラが知られている。エコーキャンセラはエコ
ーのインパルス応答に等しい長さまたはそれ以上の長さ
のタップ係数を持つ適応(アダプティブ)フィルタを用
いて送信信号に対応した疑似エコー(エコーレプリカ)
を生成することにより、二線四線変換回路で送信回路か
ら受信回路へ漏れ込むエコーを抑圧するように動作す
る。このときに、アダプティブフィルタの各タップ係数
はエコーと受信信号とが混在した混在信号からエコーレ
プリカを差し引いた誤差信号と送信信号との相関をとる
ことによって修正される。このようなアダプティブフィ
ルタの係数修正すなわち収束アルゴリズムの代表的なも
のとして、「LMS ALGORITHM」(Proc
eding of IEEE 63巻12号、1975
年、1692〜1716ページ参照;以下、「文献
1」)と「LEARNING IDENTIFICAT
ION METHOD;LIM」(IEEE TRAN
SACTIONS ON AUTOMATICCONT
ROL 12巻3号、1967年、282〜287ペー
ジ参照;以下「文献2」)が知られている。
【0003】図4は従来のエコーキャンセラの構成を示
すブロック図である。送信信号端子41を経て入力され
た送信信号はアダプティブフィルタ42に入力されると
共に送信信号出力端子43を経て伝送路へ送出される。
伝送路へ送出された送信信号は二線四線変換回路44を
経て二線側へ伝送されるが、インピーダンス不整合によ
り受信回路へ一部が漏れ込み、受信信号入力端子45に
入力される。アダプティブフィルタ42は入力された送
信信号をフィルタ入力としてフィルタ積和演算を実施
し、フィルタ演算結果としてエコーレプリカを出力す
る。減算器46は受信信号入力端子45を経て入力され
たエコー信号からアダプティブフィルタ42の出力する
エコーレプリカを減算し、減算結果を誤差信号としてア
ダプティブフィルタ42に入力すると共にエコー消去後
の受信信号として受信信号出力端子47に出力する。ア
ダプティブフィルタ42は入力された誤差信号をもとに
前述した「文献1」や「文献2」の係数修正アルゴリズ
ムを用いてフィルタ係数の修正を行う。
【0004】ここで、フィルタ係数の修正アルゴリズム
として「文献1」の「LMS ALGORITHM」を
仮定し、係数修正方法を説明する。いま、送信信号をX
k、受信信号をYk、エコーレプリカを〔外1〕、誤差
信号をEk(ただし、kは時間を示す指標)と表すもの
とする。また、時刻kにおける第jタップ目のフィルタ
係数を〔外2〕と表すものとする。このときに、アダプ
ティブフィルタの出力であるエコーレプリカ〔外1〕は
(1)式で表現される。ここでは、Nはアダプティブフ
ィルタのタップ数を示す。
【0005】
【外1】
【0006】
【外2】
【0007】
【数1】 また、誤差信号Ekは(2)式で表現される。
【0008】
【数2】 また、係数修正は(3)式で表現される。
【0009】
【数3】 (3)式で、μはステップサイズと呼ばれる定数であ
り、係数の収束時間や収束後の残留エコー量を決定する
パラメータである。
【0010】以上が「文献1」に示された「LMS A
LGORITHM」による係数修正のアルゴリズムであ
るが、(3)式のμの代わりにμを入力信号電力で割っ
た値を用いることにより、「文献2」に示された「LI
M」を適用したことになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のエコ
ーキャンセラには次のような問題点がある。実際にエコ
ーキャンセラの挿入される四線上の地点と二線四線変換
回路のある地点の間に固定遅延が存在しかつその固定遅
延量が変化する場合に、従来のエコーキャンセラでは、
想定される最大の固定遅延量と実質的なインパルス応答
の応答波形部分をカバーする長さのタップ係数とを持つ
アダプティブフィルタを必要とする。この場合に、固定
遅延部分に対応するタップ係数は零であるべきにもかか
わらず係数修正が行われることになり、係数間の相互干
渉による収束時間の増加を伴う。また、収束後の残留エ
コー量は、同じステップサイズの場合にタップ数が多い
程増加する。したがって、アダプティブフィルタのタッ
プ係数は本来係数が零以外の値をもつインパルス応答の
応答波形部分にのみ配置した方がよい。
【0012】本発明は、このような従来のエコーキャン
セラの問題点を解決するもので、収束速度および残留エ
コー量を改善したエコー消去装置を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、二線四線変換
回路の四線側に結合され、送信信号と受信信号とに基づ
き疑似エコー信号を生成するアダプティブフィルタ手段
と、この疑似エコー信号を受信信号から減算し、この演
算結果である信号を上記アダプティブフィルタ手段に含
まれるアダプティブフィルタの係数修正を行う誤差信号
として供給する減算器とを備えたエコー消去装置におい
て、上記アダプティブフィルタ手段は、縦続接続された
複数個のアダプティブフィルタと、このアダプティブフ
ィルタの各々が出力するフィルタ積和出力信号を受信信
号から減算する上記複数個の減算器と、この減算器の各
々が出力する誤差信号を二乗して平均化する上記複数個
の平均回路と、上記複数個のアダプティブフィルタのフ
ィルタ積和出力信号を加算し、疑似エコー信号として上
記減算器に供給する加算器と、上記複数個のアダプティ
ブフィルタの出力とこのアダプティブフィルタに対応す
る上記加算器の入力との間の接続を開閉する上記複数個
のスイッチと、上記減算器の出力する誤差信号を二乗し
て平均化する平均回路と、この平均回路の出力信号と上
記複数の平均回路の各々の出力信号に基づき上記複数個
のスイッチを開閉制御する制御回路とを備えたことを特
徴とする。
【0014】
【作用】まず、複数のアダプティブフィルタをすべて動
作させ、各アダプティブフィルタの積和出力の和をエコ
ーレプリカとして算出し、受信信号からエコーレプリカ
を減算した結果として求まる誤差信号によって各アダプ
ティブフィルタの係数を更新する。誤差信号を二乗して
平均化した平均誤差信号電力が徐々に減少してある程度
収束が進んだと判定された時点で、各アダプティブフィ
ルタの出力するエコーレプリカを受信信号から差し引い
て得られる各アダプティブフィルタごとの誤差信号を二
乗して平均化した各アダプティブフィルタの平均化誤差
信号電力を比較し、平均化誤差信号電力の小さいアダプ
ティブフィルタを一つまたは複数決定する。誤差信号電
力の小さかったアダプティブフィルタはエコー信号除去
に関与していると判断し、それ以外のアダプティブフィ
ルタのフィルタ出力はエコーレプリカ算出時の加算に使
用しないようにして係数更新を続ける。これにより、固
定遅延部分に相当するアダプティブフィルタはタップ係
数の更新からはずされ、実質的にアダプティブフィルタ
の実効タップ長を小さくすることができる。これによ
り、収束速度の向上および残留エコーの低減を図ること
ができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図1はこの実施例の構成を示すブロック
図である。本発明のアダプティブフィルタ42は所定の
タップ数をもつアダプティブフィルタ42を縦続接続し
た構成になっている。この実施例では、2011 〜20
3 で示された3つアダプティブフィルタからなる。ア
ダプティブフィルタ2011 〜2013 の内部構造を図
2に示す。図2では、一つのアダプティブフィルタのタ
ップ数は3タップの場合を示している。XImより入力
された信号は遅延素子202〜204により遅延され
る。また、遅延素子204の出力は次段のアダプティブ
フィルタの入力のためにX0mとして出力される。各遅
延素子202〜204の出力は係数更新回路3011
3013 と乗算器205〜207とに入力される。係数
更新回路3011 〜3013 は各遅延素子出力X1 〜X
3 と誤差信号ERとを入力して各タップのフィルタ係数
1 〜W3 を出力する。乗算器205〜207は遅延素
子出力X1 〜X3 と係数W1 〜W3 の間の乗算を行い、
結果を加算器208に入力する。加算器208はそのア
ダプティブフィルタのフィルタ積和出力としてSUMm
を出力する。ここで、係数更新回路3011 〜3013
の内部を説明する。図3は係数更新回路を示している。
係数更新回路は、入力信号Xkと誤差信号Eとを乗算す
る乗算器302と、その乗算結果とステップサイズμ
(定数)とを乗算する乗算器303と、その乗算結果と
遅延素子305に格納されている過去の係数とを加算
し、新しい係数値として改めて遅延素子に格納する加算
器304とからなる。遅延素子305の値はフィルタ係
数値Wkとして出力される。
【0016】すなわち、この実施例は、図1に示すよう
に、二線四線変換回路403の四線側に結合され、送信
信号と受信信号とに基づき疑似エコー信号を生成するア
ダプティブフィルタ手段と、この疑似エコー信号を受信
信号から減算し、この演算結果である信号を上記アダプ
ティブフィルタ手段に含まれるアダプティブフィルタの
係数修正を行う誤差信号として供給する減算器111と
を備え、さらに、本発明の特徴とする手段として、上記
アダプティブフィルタ手段は、縦続接続されたアダプテ
ィブフィルタ2011 〜2013 と、このアダプティブ
フィルタ2011 〜2013 の各々が出力するフィルタ
積和出力信号を受信信号から減算する減算器105〜1
07と、この減算器105〜107の各々が出力する誤
差信号を二乗して平均化する平均回路102〜104
と、アダプティブフィルタ2011 〜2013 のフィル
タ積和出力信号を加算し、疑似エコー信号として減算器
111に供給する加算器114と、アダプティブフィル
タ2011 〜2013 の出力とこのアダプティブフィル
タ2011 〜2013 に対応する加算器114の入力と
の間の接続を開閉するスイッチ108〜110と、減算
器111の出力する誤差信号を二乗して平均化する平均
回路112と、この平均回路112の出力信号と平均回
路102〜104の各々の出力信号に基づきスイッチ1
08〜110を開閉制御する制御回路113とを備え
る。
【0017】次に、この実施例の動作を説明する。送信
信号入力端子401から入力された送信信号は、アダプ
ティブフィルタ2011 に入力されると共に送信信号出
力端子402から伝送路へ送出される。伝送路へ送出さ
れた送信信号は、二線四線変換回路403によって二線
側へ伝送されるが、インピーダンス不整合により受信回
路へ一部漏れ込み、受信信号入力端子404に入力され
る。各アダプティブフィルタ2011 〜2013 のフィ
ルタ積和出力は、それぞれスイッチ108〜110に出
力されるとともに、減算器105〜107によって受信
信号から減算され、減算結果として得られる各アダプテ
ィブフィルタの誤差信号は平均回路102〜104に入
力される。平均回路102〜104は、入力された誤差
信号を二乗した後に平均化される。平均化は過去M個の
和をMで割って求まるものとする(ただしM>0の整
数)。平均回路102〜104で平均化された各アダプ
ティブフィルタの誤差信号電力は、制御回路113に入
力される。制御回路113はスイッチ108〜110の
初期設定としてオン信号を出力している。したがって、
スイッチ108〜110を通じて各アダプティブフィル
タの出力するフィルタ積和出力は加算器114に入力さ
れて加算され、その加算結果はエコーレプリカとして受
信信号から減算器111によって減算される。減算され
た信号はエコー消去後の誤差信号として受信信号出力端
子405に出力されると共に、平均回路112に入力さ
れ、二乗した後に平均化される。平均化された誤差信号
電力は制御回路113に入力される。制御回路113は
平均回路112から入力された誤差信号電力を監視し、
その値がある設定値以下になったときに係数の収束があ
る程度進行したと判断し、今度はスイッチ108〜11
0を通じて入力されている平均回路102〜104の出
力を比較する。本来、係数が値を持たないすなわちイン
パルス応答が零である部分に相当するアダプティブフィ
ルタの誤差信号電力は大きく、逆にエコー消去のための
エコーレプリカ生成に寄与しているアダプティブフィル
タの誤差信号電力は他のものより小さくなるので、各ア
ダプティブフィルタの中で誤差信号電力の小さいアダプ
ティブフィルタを選択する。すなわち、選択されたアダ
プティブフィルタに対するスイッチはオンのままとし、
それ以外のスイッチをオフとする。この状態で選択され
たアダプティブフィルタのみの係数更新が続行される。
最終的には選択されたアダプティブフィルタの係数が収
束し、残留エコーが十分小さくなる。ところで、インパ
ルス応答の応答波形部分がある一つのアダプティブフィ
ルタ内に収まらず、複数のアダプティブフィルタにまた
がる場合がありうる。そのために上述した誤差信号電力
の大小比較によるアダプティブフィルタの選択は複数行
うものとする。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、最初に
縦続接続された複数のアダプティブフィルタのすべてを
動作させ、係数収束が途中まで進んだ時点でエコー消去
に関与しているアダプティブフィルタのみ選択動作させ
ることにより、実効的にフィルタのタップ数が減り、収
束速度および残留エコーを改善することができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の構成を示すブロック構成図。
【図2】図1に含まれるアダプティブフィルタの構成を
示すブロック構成図。
【図3】図2に含まれる係数更新回路の構成を示すブロ
ック構成図。
【図4】従来例の構成を示すブロック構成図。
【符号の説明】
41 送信信号端子 42 アダプティブフィルタ 43 送信信号出力端子 44 二線四線変換回路 45 受信信号入力端子 46 減算器 47 受信信号出力端子 102、103、104、112 平均回路 105、106、107 減算器 108、109、110 スイッチ 111 減算器 113 制御回路 114 加算器 2011 、2012 、2013 アダプティブフィルタ 202、203、204 遅延素子 205、206、207 乗算器 208 加算器 3011 、3012 、3013 係数更新回路 302、303 乗算器 304 加算器 305 遅延素子 401 送信信号入力端子 402 送信信号出力端子 403 二線四線変換回路 404 受信信号入力端子 405 受信信号出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 3/20 - 3/23 H04B 7/005 - 7/015 H03H 21/00 H04M 1/58 - 1/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二線四線変換回路の四線側に結合され、
    送信信号と受信信号とに基づき疑似エコー信号を生成す
    るアダプティブフィルタ手段と、この疑似エコー信号を
    受信信号から減算し、この演算結果である信号を上記ア
    ダプティブフィルタ手段に含まれるアダプティブフィル
    タの係数修正を行う誤差信号として供給する減算器とを
    備えたエコー消去装置において、 上記アダプティブフィルタ手段は、 縦続接続された複数個のアダプティブフィルタと、 このアダプティブフィルタの各々が出力するフィルタ積
    和出力信号を受信信号から減算する上記複数個の減算器
    と、 この減算器の各々が出力する誤差信号を二乗して平均化
    する上記複数個の平均回路と、 上記複数個のアダプティブフィルタのフィルタ積和出力
    信号を加算し、疑似エコー信号として上記減算器に供給
    する加算器と、 上記複数個のアダプティブフィルタの出力とこのアダプ
    ティブフィルタに対応する上記加算器の入力との間の接
    続を開閉する上記複数個のスイッチと、 上記減算器の出力する誤差信号を二乗して平均化する平
    均回路と、 この平均回路の出力信号と上記複数の平均回路の各々の
    出力信号に基づき上記複数個のスイッチを開閉制御する
    制御回路とを備えたことを特徴とするエコー消去装置。
JP21900491A 1991-08-29 1991-08-29 エコー消去装置 Expired - Lifetime JP2841952B2 (ja)

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