JP2944310B2 - エコーキャンセラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエコーキャンセラに関
し、特に、ハンズフリー電話機に適用して好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ハンズフリー電話機においては、近端話
者の位置自由度を高めるようにマイクロホンに無指向性
のものを適用するので、スピーカから発音された遠端話
者の音声がこのマイクロホンで捕捉されることを避ける
ことができず、遠端話者に向かってエコーとして送信さ
れる。このような不都合を避けるために、多くのハンズ
フリー電話機においては、エコーキャンセラが設けられ
ている。

【０００３】図２は、従来のエコーキャンセラの一例を
示すものである（特開平３−８０６２８号公報）。な
お、図２は原理的構成を示し、アナログ／デジタル変換
器やデジタル／アナログ変換器等を省略して示してい
る。

【０００４】図２において、遠端話者の発声に係る受話
信号Ｒは、スピーカ１０４に与えられて発音されると共
に、適応フィルタ１０１に入力される。スピーカ１０４
から発音された受話音声（エコー）Ｒ２は、無指向性の
主マイクロホン１０２に回り込み、主マイクロホン１０
２で捕捉されて加算器１０５に被減算入力として与えら
れる。適応フィルタ１０１は、受話信号Ｒが入力される
と、そのときのフィルタ係数（エコー経路利得の推定
値）と畳み込み演算してその演算値を擬似エコー信号と
して加算器１０５の減算入力端子に与える。かくして、
加算器１０５からは、マイクロホン１０２による捕捉信
号からエコー成分が除去された信号が出力され、これが
送信されると共に、係数制御回路１０６に与えられる。
係数制御回路１０６は、後述するように、適応フィルタ
１０１の係数の更新が許容されている期間では、加算器
１０５から出力された信号に基づいて、適応フィルタ１
０１の係数を更新させる。

【０００５】エコーが問題となるのは受話信号Ｒを受信
しているときであるが、このような場合としては、受話
信号Ｒだけを受信している場合と、受話信号を受信して
いると共に近端話者１０８が音声を発しているいわゆる
ダブルトークの場合とがある。前者の場合には、加算器
１０５からはエコー成分の除去残り信号が出力されるの
で、フィルタ係数を更新するのに適した場合である。他
方、後者の場合には、加算器１０５からはエコー成分の
除去残り信号に加えて近端話者に係る送話信号が出力さ
れ、この信号によってフィルタ係数を更新すると主とし
て送話信号の内容に基づいて係数が更新されるため一般
には更新に適さない。

【０００６】そのため、ダブルトーク時には、適応フィ
ルタ１０１の係数の更新を禁止させるための構成が設け
られている。すなわち、指向性を有する副マイクロホン
１０３及びダブルトーク検出回路１０７が設けられてい
る。マイクロホン１０３は、後述する(1) 式〜(4) 式を
満足するように、指向性が定められており、また、設置
位置が定められている。ダブルトーク検出回路１０７
は、主マイクロホン１０２の捕捉信号及び副マイクロホ
ン１０３の捕捉信号からダブルトーク状態を検出し、ダ
ブルトーク状態を検出したときに係数制御回路１０６に
対して係数更新を禁止させる。

【０００７】以下、この従来例におけるダブルトーク状
態の検出原理を説明する。ここで、無指向性マイクロホ
ン１０２による捕捉信号のうち、受話信号成分、送話信
号成分及びノイズ（背景雑音）成分の入力レベルをそれ
ぞれＲ２、Ｓ２、Ｎ２とし、指向性マイクロホン１０３
による捕捉信号のうち、受話信号成分、送話信号成分及
びノイズ成分の入力レベルをそれぞれＲ３、Ｓ３、Ｎ３
として説明する。

【０００８】副マイクロホン１０３の指向性と、両マイ
クロホン１０２及び１０３並びにスピーカ１０４の位置
関係とを適宜選定することにより、次の(1) 式〜(4) 式
を満足させるようにする。すなわち、この従来例は、
(1) 式〜(4) 式が成立していることを前提としている。

【０００９】 Ｒ２＋Ｎ２＞Ｒ３＋Ｎ３ …(1) Ｓ３＋Ｎ３＞Ｓ２＋Ｎ２ …(2) Ｒ２＞Ｒ３ …(3) Ｓ３＞Ｓ２ …(4) 近端話者１０８だけが音声を発している送話状態におい
ては、各マイクロホン１０２、１０３による捕捉信号は
送話信号成分Ｓ２、Ｓ３とノイズ成分Ｎ２、Ｎ３とでな
る。従って、送話状態における両マイクロホン１０２及
び１０３の捕捉信号のパワー比Ｓsendは、次式で表すこ
とができる。

【００１０】 Ｓsend＝（Ｓ３＋Ｎ３）／（Ｓ２＋Ｎ２） …(5) 同様に、捕捉信号を成分に分けて考えると、遠端話者だ
けが音声を発している受話状態における両マイクロホン
１０２及び１０３の捕捉信号のパワー比Ｓrecは、(6)
式で表すことができ、近端話者１０８及び遠端話者が共
に音声を発しているダブルトーク状態における両マイク
ロホン１０２及び１０３の捕捉信号のパワー比Ｓdouble
は、(7) 式で表すことができる。

【００１１】 Ｓrec ＝（Ｒ３＋Ｎ３）／Ｒ２＋Ｎ２ …(6) Ｓdouble＝（Ｒ３＋Ｓ３＋Ｎ３）／（Ｒ２＋Ｓ２＋Ｎ２） …(7) 送話状態におけるパワー比Ｓsend、受話状態におけるパ
ワー比Ｓrec 及びダブルトーク状態におけるパワー比Ｓ
doubleの大小関係を、上述した(1) 〜(4) 式を利用して
求めると、次式のようになる。

【００１２】 Ｓrec ＜Ｓdouble＜Ｓsend …(8) 従って、両マイクロホン１０２及び１０３の捕捉信号間
のパワー比を求め、このパワー比を２段の閾値と比較す
ることで、３つの状態のいずれかであるかを判定するこ
とができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来のエコーキャンセラにおいては、ダブルトー
クの検出について以下の欠点を有するものであった。

【００１４】(1) ノイズ源が指向性マイクロホンと近端
話者の延長線上に近い位置にある場合等、ノイズが大き
な場合には上述した(1) 式〜(4) 式の前提を満足するこ
とができず、ダブルトーク検出性能が劣化する。

【００１５】(2) ノイズが大きい場合には、受話信号が
ない場合でもノイズのみで受話状態であると誤解して適
応フィルタの係数更新をしてしまい、適応フィルタの係
数値を乱してエコー消去量の劣化を引き起こすことがあ
る。

【００１６】(3) 両マイクロホンの捕捉信号のパワー間
に差がでるのは一人の近端話者からの音声を１個の指向
性マイクロホンで拾うためである。従って、近端に複数
の話者がいて同時に発声している場合には、ダブルトー
ク検出性能が劣化する。

【００１７】(4) 主マイクロホンの他に副マイクロホン
が必要であって、しかも指向性や設置位置等が規定され
ているため、ハンズフリー電話機全体が大型化してしま
う。

【００１８】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、ダブルトーク状態を含め各種の通話状態をノ
イズの存在に拘らず高精度に判定することができ、エコ
ーキャンセル精度を向上させることができる小形のエコ
ーキャンセラを提供しようとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、スピーカからマイクロホンに回
り込んだエコー信号を適応フィルタが形成した擬似エコ
ー信号を用いて加算器が除去する、ハンズフリー電話機
に設けられたエコーキャンセラにおいて、以下の手段を
設けた。

【００２０】すなわち、送話信号線上に設けられ、その
信号線上の信号の自己相関に基づいて、ダブルトーク状
態及び送話状態のときに有意な検出信号を出力すると共
に、受話状態及び無音状態のときに非有意な検出信号を
出力する送話音声検出器と、受話信号線上に設けられ、
その信号線上の信号に基づいて、ダブルトーク状態及び
受話状態のときに有意な検出信号を出力すると共に、送
話状態及び無音状態のときに非有意な検出信号を出力す
るに受話音声検出器と、送話音声検出器及び受話音声検
出器からの検出信号に基づいて、通話状態を判定する通
話状態判定器と、判定された通話状態に基づいて、適応
フィルタの係数更新を制御する係数制御部とを設けた。

【００２１】ここで、適応フィルタ及び加算器でなるエ
コー除去構成部を多重化し、各エコー除去構成部の適応
フィルタにおける係数を係数制御部が作成した時点が異
なるものとすると共に、各エコー除去構成部から出力さ
れた除去後信号のパワー比較によりダブルトーク状態に
おいて送信信号とする除去後信号を決定するパワー比較
器と、ダブルトーク状態においてパワー比較器が決定し
た除去後信号を送信信号として選択し、受話状態におい
て予め定まっているエコー除去構成部による除去後信号
を送信信号として選択し、送話状態及び無音状態におい
てマイクロホンが捕捉した信号を送信信号として選択す
る送信信号選択手段とを備えることが好ましい。

【００２２】この好ましい態様において、受話状態にお
いて出力信号が送信信号として選択される予め定まって
いるエコー除去構成部を除き、各エコー除去構成部にお
ける適応フィルタの係数をダブルトーク状態において固
定させていることがさらに好ましい。

【００２３】

【作用】本発明において、送話音声検出器は、送話信号
線上の信号の自己相関に基づいて、ダブルトーク状態及
び送話状態のときに有意な検出信号を出力すると共に、
受話状態及び無音状態のときに非有意な検出信号を出力
し、受話音声検出器は、受話信号線上の信号に基づい
て、ダブルトーク状態及び受話状態のときに有意な検出
信号を出力すると共に、送話状態及び無音状態のときに
非有意な検出信号を出力する。そして、通話状態判定器
は、送話音声検出器及び受話音声検出器からの検出信号
に基づいて、通話状態を判定し、係数制御部は、判定さ
れた通話状態に基づいて、適応フィルタの係数更新を制
御する。

【００２４】ここで、送話信号線上の信号としては、送
話信号成分、エコー成分、ノイズ成分の各種の組み合わ
せ信号が考えられるが、送話音声検出器が、送話信号線
上の信号の自己相関に基づいて、検出動作しているため
その検出精度は良好である。なお、受話音声検出器にも
自己相関を用いたものを適用できる。

【００２５】上述のように、送話音声検出器及び受話音
声検出器を設けているので、無音状態を単独で検出で
き、無音状態に適した動作をも実行させることができ
る。また、通話状態判定にのみ用いるマイクロホンが不
要となる。

【００２６】４個の通話状態に応じて、エコー除去動作
を適切に制御できるように、適応フィルタ及び加算器で
なるエコー除去構成部を多重化し、各エコー除去構成部
の適応フィルタにおける係数を係数制御部が作成した時
点が異なるものとすると共に、各エコー除去構成部から
出力された除去後信号のパワー比較によりダブルトーク
状態において送信信号とする除去後信号を決定するパワ
ー比較器と、ダブルトーク状態においてパワー比較器が
決定した除去後信号を送信信号として選択し、受話状態
において予め定まっているエコー除去構成部による除去
後信号を送信信号として選択し、送話状態及び無音状態
においてマイクロホンが捕捉した信号を送信信号として
選択する送信信号選択手段とを設けることが好ましい。

【００２７】ここで、ダブルトーク状態において、過去
の安定した係数を利用できるように、受話状態において
出力信号が送信信号として選択される予め定まっている
エコー除去構成部を除き、各エコー除去構成部における
適応フィルタの係数をダブルトーク状態において固定さ
せることが好ましい。

【００２８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の概念的構成を示
すものである。まず、図１を用いて、実施例の概念的構
成及びその動作を説明する。なお、図１は、実施例の構
成を正確に表したものではなく、その最も大きな特徴が
明らかになるように概念的に示したものである。実施例
の正確な構成については、図４の説明を通じて明らかに
する。

【００２９】この実施例も、エコーを除去する基本的構
成及び動作は従来と同様である。すなわち、受話信号
は、スピーカ２に与えられて発音されると共に、適応フ
ィルタ４に入力される。スピーカ２から発音された受話
音声（エコー）ｙは、無指向性のマイクロホン１に回り
込み、マイクロホン１で捕捉されて加算器３に被減算入
力として与えられる。適応フィルタ４は、受話信号が入
力されると、そのときのフィルタ係数（エコー経路利得
の推定値）と畳み込み演算してその演算値を擬似エコー
信号Ｙとして加算器３の減算入力端子に与える。かくし
て、加算器３からは、マイクロホン１による捕捉信号か
らエコー成分が除去された信号ｅが出力され、これが送
信されると共に、係数制御回路６に与えられる。係数制
御回路６は、適応フィルタ４の係数の更新が許容されて
いる期間では、加算器６から出力された信号ｅに基づい
て、適応フィルタ４の係数を更新させる。

【００３０】しかしながら、適応フィルタ４の係数を更
新させるか否かを制御する構成が従来とは異なってい
る。

【００３１】すなわち、送話音声検出器８、受話音声検
出器１０及び通話状態判定器１１が設けられている。送
話音声検出器８は、加算器３からの出力信号ｅに基づい
て送話信号があるか否かを自己相関を利用して検出して
検出結果を通話状態判定器１１に与える。受話音声検出
器１０は、受話信号があるか否かを自己相関を利用して
検出して検出結果を通話状態判定器１１に与える。通話
状態判定器１１は、これら送話音声検出器８及び受話音
声検出器１０の検出結果から、通話状態がダブルトーク
状態、送話状態、受話状態及び無音状態のいずれである
かを判定する。そして、受話状態のときに係数制御部６
による係数更新動作を許可し、ダブルトーク状態のとき
に係数制御部６による係数更新動作を許可したり禁止し
たりし、他の状態のときに係数制御部６による係数更新
動作を禁止する。

【００３２】因に、従来では、無音状態を単独では判定
できず、受話状態として判定していた。

【００３３】送話音声検出器８及び受話音声検出器１０
は、上述したように、自己相関を利用して送話信号又は
受話信号の存在を検出するものである。この検出方法に
ついて詳述する。

【００３４】サンプリング周期ｉでの話者信号（送話信
号又は受話信号）をａi とすると、サンプリング周期の
ｊ倍だけずらせた場合の自己相関関数Ｓ（ｊ）は、次式
によって表される。

【００３５】 Ｓ（ｊ）＝Σ ａi ・ａi+j ／Σ ai・ai …(9) ここで、２個の総和はそれぞれｉが１からＮ（話者信号
ａi の考えられる最大ピッチより長い期間に対応する
値）について求める。送話音声検出器８及び受話音声検
出器１０は、パラメータｊを話者信号の平均的なピッチ
に対応する値を中心とした所定の範囲で変化させて複数
の自己相関関数Ｓ（ｊ）を求める。そして、複数の自己
相関関数Ｓ（ｊ）の例えば最大値Ｓmax （ｊ）を求め、
この最大値Ｓmax （ｊ）を所定の閾値と大小比較し、最
大値Ｓmax （ｊ）が大きい場合に話者信号（送話信号又
は受話信号）が存在すると判定し、最大値Ｓmax （ｊ）
が小さい場合に話者信号（送話信号又は受話信号）が存
在しないと判定する。

【００３６】周知のように、音声信号は周期性を有する
ものであり、その周期と一致した自己相関関数は非常に
大きな値をとる。これに対して、雑音は一般にはランダ
ムであり、パラメータｊを変化させて求めた複数の自己
相関関数は共に小さい値をとるものである。従って、自
己相関関数を用いて、雑音と話者信号との区別を行なう
ことができる。

【００３７】ここで、送話音声検出器８には、通話状態
や通話状態の切替わり等によって、入力される信号が変
化する。例えば、送話状態からダブルトーク状態に変化
した直後で通話状態判定器１１が継続して送話状態と判
定しているときには送話信号に受話信号のエコー成分が
加わった信号が当該検出器８に入力される。送話信号及
び受話信号は共に自己相関が高いものであり、送話信号
に受話信号のエコー成分が加わった信号も多少値が下が
るが、送話信号のパワーが大きいので自己相関はまだま
だ高いものである。また、例えば、無音状態から受話状
態に変化した直後で通話状態判定器１１がまだ無音状態
と判定しているときには受話信号のエコー成分が加わっ
た信号が当該検出器８に入力される。エコー経路は厳密
には多数あるため、また、エコー成分と雑音成分とのパ
ワー比も小さいため、受話信号がピッチ性を有するもの
であってもエコー成分の自己相関は小さい。同様な検討
により、送話音声検出器８は、閾値を適宜選定すること
によって、送話状態及びダブルトーク状態において容易
な検出信号を出力することができる。

【００３８】さらに、近端話者が複数いて同時に発声し
ている場合でも、その合成音声は周期性を有し、送話音
声検出器８は送話信号の存在を検出することができる。

【００３９】他方、受話音声検出器１０には、受話信号
が入力されるか又は入力されないかの２個の状態だけで
あるので、判定を容易に行なうことができる。

【００４０】上述した係数制御部６が実行するタップ係
数の更新方法には、周知の方法、例えば学習同定法等の
アルゴリズムを適用できる。図３は、受話信号のみがあ
る場合のエコー除去量の変化例を示すものである。な
お、エコー除去量を、１０・ｌｏｇ（加算器３の入力パ
ワー／加算器３の出力パワー）を定義した例である。無
音状態からの立上げ時からエコー消費量が一定の値ｖ１
を取るようになるまでは周知の学習同定法等のアルゴリ
ズムで逐次処理を行なってタップ係数の更新を行なう。
エコー消費量が一定の値ｖ１付近の値を取るようになっ
た後もタップ係数の更新は１サンプリング周期毎に行な
う。

【００４１】図４は、この実施例による加算器３及び適
応フィルタ４の構成部分を詳細に示したものである。図
４において、この実施例の適応フィルタ部分は、２種類
の擬似エコー信号Ｙ１、Ｙ２を同時又は選択的に発生で
きるようになされており、この点もこの実施例の特徴で
ある。

【００４２】第１の擬似エコー信号Ｙ１を発生するた
め、遅延素子群５５（５５１〜５５（ｎ−１））、係数
乗算器群５４（５４１〜５４ｎ）及び加算器群５２（５
２１〜５２（ｎ−１））が設けられている。また、係数
乗算器群５４に与える係数の経路を開閉するスイッチ６
３と、第１の擬似エコー信号の出力経路を開閉するスイ
ッチ６２が設けられている。

【００４３】第２の擬似エコー信号Ｙ２を発生するた
め、遅延素子群５５、係数乗算器群５３（５３１〜５３
ｎ）及び加算器群５１（５１１〜５１（ｎ−１））が設
けられており、遅延素子群５５は第１の擬似エコー信号
の発生構成と共通する。また、第２の擬似エコー信号Ｙ
２の発生を停止させるため、スイッチ群５６（５６１〜
５６ｎ）が設けられている。

【００４４】なお、スイッチ群５４、５６、スイッチ６
２、６３及び後述するスイッチ６０、６１は、係数制御
部６及び又は後述するパワー比較器５９によって制御さ
れるものであり、制御内容については後述する動作説明
で明らかにする。

【００４５】遠端話者からの受話信号（受話信号系列デ
ータ）は、縦続接続された１サンプリング周期遅延素子
５５１〜５５（ｎ−１）に入力され、ｎ個のタップから
取り出された１サンプリング周期ずつ異なるタイミング
の各タップデータは、対応する可変係数乗算器５４１〜
５４ｎに与えられる。各可変係数乗算器５４１〜５４ｎ
は、入力された各タップデータにそのとき設定されてい
る係数を乗算して対応する加算器５２１〜５２（ｎ−
１）に与える。各加算器５２１〜５２（ｎ−１）は縦続
接続されており、加算器群５２全体で、係数倍された各
タップデータの総和を求めるようになされており、最終
段の加算器５２（ｎ−１）から出力された総和データを
第１の擬似エコー信号Ｙ１としてスイッチ６２が閉成し
ているときにエコー除去用加算器５８に減算入力として
与える。可変係数乗算器５４１〜５４ｎの係数は、スイ
ッチ６３が閉成しているときに（ダブルトーク状態の一
部期間及び受話状態）、係数制御部６によってサンプリ
ング周期毎に更新される。

【００４６】連動して開閉動作するスイッチ５６１〜５
６ｎが閉成されている状態においては、遅延素子群５５
のｎ個のタップから取り出された１サンプリング周期ず
つ異なるタイミングの各タップデータは、対応するスイ
ッチ５６１〜５６ｎを介して可変係数乗算器５３１〜５
３ｎに与えられる。各可変係数乗算器５３１〜５３ｎ
は、入力された各タップデータにそのとき設定されてい
る係数を乗算して対応する加算器５１１〜５１（ｎ−
１）に与える。各加算器５１１〜５１（ｎ−１）は縦続
接続されており、加算器群５１全体で、係数倍された各
タップデータの総和を求めるようになされており、最終
段の加算器５１（ｎ−１）から出力された総和データを
第２の擬似エコー信号Ｙ２としてエコー除去用加算器５
７に減算入力として与える。

【００４７】ここで、受話状態において、各可変係数乗
算器５３１〜５３ｎには、第１の擬似エコー信号Ｙ１の
形成用可変係数乗算器５４１〜５４ｎから係数が転送さ
れるようになされており、この転送周期は、所定時間Ｔ
２の２倍の時間である。他の通話状態のときには、各可
変係数乗算器５３１〜５３ｎは設定された係数を維持す
る。

【００４８】図５は、送話音声検出器８の検出応答時間
Ｔ１と転送周期を規定する所定時間Ｔ２との関係を示す
説明図であり、受話状態から係数更新が行なわれないダ
ブルトーク状態に移行した場合を示している。時点Ｂで
ダブルトーク状態に変化しても、送話音声検出器８は直
ちには検出できず、多少遅れた時点Ａで初めて検出す
る。このような検出応答時間Ｔ１（信号内容によって多
少変化する）より長い時間Ｔ２に所定時間を定め、受話
状態ではこの２倍の時間２×Ｔ２毎に、可変係数乗算器
係数５４１〜５４ｎに設定されていた係数を可変係数乗
算器５３１〜５３ｎに設定するように転送動作する。す
なわち、転送動作前の期間Ｔ２(k+1）では、期間Ｔ２(k
-1）に可変係数乗算器５４１〜５４ｎから転送された係
数が、可変係数乗算器５３１〜５３ｎに設定されてい
る。従って、状態切替わり等によって可変係数乗算器５
４１〜５４ｎの係数が乱れても可変係数乗算器５３１〜
５３ｎの係数は安定できる。

【００４９】以上のように、２種類の擬似エコー信号Ｙ
１、Ｙ２を発生させるようにしたのは、少なくとも一方
の係数が更新されない通話状態においても、良好な擬似
エコー信号によってエコーを除去させようとしたためで
ある。

【００５０】第１の擬似エコー信号Ｙ１が入力されるエ
コー除去用加算器５８及び第２の擬似エコー信号Ｙ２が
入力されるエコー除去用加算器５７には、マイクロホン
１による捕捉信号Ｐが被減算入力として与えられ、エコ
ー除去用加算器５８又は５７は、捕捉信号Ｐから第１又
は第２の擬似エコー信号Ｙ１、Ｙ２を減算し、その減算
後の信号を第１及び第２の送信候補信号Ｅ１及びＥ２と
して出力する。

【００５１】これら第１及び第２の送信候補信号Ｅ１及
びＥ２は、その時点で閉成されているスイッチ６０又は
６１を介して送信信号になって送信回線及び送話音声検
出器８に与えられる。

【００５２】また、第１及び第２の送信候補信号Ｅ１及
びＥ２は、パワー比較器５９に与えられる。パワー比較
器５９は、第１及び第２の送信候補信号Ｅ１及びＥ２の
平均パワーを求め、第１の送信候補信号の平均パワー
と、第２の送信候補信号の平均パワーにオフセットを加
えた値との大小比較を行ない、その比較結果に応じて、
スイッチ６０、６１、６３の開閉を制御する。なお、パ
ワー比較器５９によるスイッチ制御は、通話状態判定器
１１の判定結果がダブルトーク状態の場合にのみ有効に
機能するようになされている。

【００５３】以下、以上の構成を有する実施例のエコー
キャンセラの動作を、通話状態で場合分けをして説明す
る。

【００５４】（Ａ）受話状態 受話信号だけがある受話状態においては、受話音声検出
器１０が有意な検出信号を通話状態判定器１１に与え、
送話音声検出器８は有意な検出信号を出力しない。

【００５５】かくして、通話状態判定器１１は受話状態
と判定し、その判定結果を係数制御部６に与える。この
とき、係数制御部６は、スイッチ６１〜６３を閉成させ
ると共に、スイッチ６０及びスイッチ群５６を開放させ
る。従って、受話状態では第１の擬似エコー信号Ｙ１だ
けが形成されて加算器５８に与えられ、マイクロホン１
からの捕捉信号Ｐからこの第１の擬似エコー信号Ｙ１を
減算してエコーを除去し、除去後の信号（除去残差だけ
を含む）Ｅ１が送信信号として送信される。このような
送信信号Ｅ１が与えられた送話音声検出器８は継続して
非有意な検出信号を出力する。

【００５６】除去残差だけを含む除去後の信号Ｅ１は、
係数制御部６に与えられ、係数制御部６は、可変係数乗
算器５４１〜５４ｎの係数をサンプリング周期毎に更新
する。また、可変係数乗算器５４１〜５４ｎの係数は、
所定時間Ｔ２の２倍の時間毎に可変係数乗算器５３１〜
５３ｎに転送されて、可変係数乗算器５４１〜５４ｎに
過去に設定されていた係数が乗算器５３１〜５３ｎに設
定される。

【００５７】以上のように、受話状態においては、第１
の擬似エコー信号Ｙ１を用いたエコー除去動作と、係数
更新動作とが繰返し実行される。

【００５８】（Ｂ）ダブルトーク状態 送話信号と受話信号の両方があるダブルトーク状態にお
いては、受話音声検出器１０が有意な検出信号を通話状
態判定器１１に与え、送話音声検出器８も有意な検出信
号を通話状態判定器１１に与える。マイクロホン１によ
る捕捉信号Ｐにはエコー成分も含まれているが、送話音
声検出器８は上述したように自己相関関数を利用して検
出動作しているので、有意な検出信号を出力する。

【００５９】かくして、通話状態判定器１１はダブルト
ーク状態と判定し、その判定結果を係数制御部６に与え
る。係数制御部６は、ダブルトーク状態として判定され
た直後においてはスイッチ６３を開放させて係数更新が
なされない状態にすると共に、スイッチ６２及びスイッ
チ群５６を閉成させて第１及び第２の擬似エコー信号Ｙ
１及びＹ２を共に加算器５８、５７に与える状態とさせ
る。なお、ダブルトーク状態においては、スイッチ６０
及び６１の制御はパワー比較器５９に委ねられ、初期状
態を越えるとスイッチ６３の制御もパワー比較器５９に
委ねられる。

【００６０】従って、ダブルトーク状態への切替わり直
後では、マイクロホン１による捕捉信号Ｐから第１の擬
似エコー信号Ｙ１を減算してエコーを除去した第１の送
信候補信号（除去残差及び送話信号成分でなる）Ｅ１
と、マイクロホン１による捕捉信号Ｐから第２の擬似エ
コー信号Ｙ２を減算してエコーを除去した第２の送信候
補信号（除去残差及び送話信号成分でなる）Ｅ２とがパ
ワー比較器５９に入力される。パワー比較器５９は、第
１の送信候補信号Ｅ１の平均パワーと、第２の送信候補
信号Ｅ２の平均パワーにオフセットを加えた値との大小
比較を行なう。そして、前者が大きい場合には第１の送
信候補信号Ｅ１に含まれている除去残差成分の方が大き
いと判断して、スイッチ６０を閉成させ、スイッチ６１
を開放させて除去残差成分が小さい方の第２の送信候補
信号Ｅ２を送信信号として選択させる。逆に、後者が大
きい場合には第１の送信候補信号Ｅ１に含まれている除
去残差成分の方が小さいと判断して、スイッチ６１を閉
成させ、スイッチ６０を開放させて除去残差成分が小さ
い第１の送信候補信号Ｅ１を送信信号として選択させ
る。また、このように第１の送信候補信号Ｅ１を選択し
た場合には、スイッチ６３を閉成して可変係数乗算器５
４１〜５４ｎの係数を更新させる。但し、可変係数乗算
器５３１〜５３ｎの係数更新は行なわない。

【００６１】以上のように、初期状態においてはスイッ
チ６３は開放させるが、これ以降はパワー比較器５９の
比較結果に応じてスイッチ６３は閉成されたり開放され
たりする。

【００６２】なお、オフセットを加えて大小判断するの
は、エコー経路のインパルス応答のより最新の推定値に
係る係数が可変係数乗算器５４１〜５４ｎに設定されて
いるので、第１の擬似エコー信号Ｅ１を第２の擬似エコ
ー信号Ｅ２より多少優先させるためである。また、第１
の送信候補信号Ｅ１はダブルトーク状態では送話信号成
分が中心のものであるが、この信号に基づいて、場合に
よっては可変係数乗算器５４１〜５４ｎの係数を更新す
るようにしたのは、以下の理由による。ダブルトーク状
態から受話状態への変化で受話状態と判定される以前の
エコー除去特性の改善を瞬時にできるためであり、ま
た、ダブルトーク期間が長くなったような場合には可変
係数乗算器５３１〜５３ｎや５４１〜５４ｎの係数が妥
当でなくなってこのように更新させた方がより良好な出
力信号が得られる場合があるためであり、さらに、第１
の送信候補信号Ｅ１及び第２の送信候補信号Ｅ２を短い
周期で交互に繰返し選択するハウリングを防止するため
である。

【００６３】ダブルトーク状態で選択されて形成された
送信信号は、殆どが送話信号であるので、送話音声検出
器８はこの状態中継続して有意な検出信号を出力する。

【００６４】以上のように、ダブルトーク状態において
は、第１の擬似エコー信号Ｙ１を用いたエコー除去動作
と、第２の擬似エコー信号Ｙ２を用いたエコー除去動作
とが並行して行なわれ、除去が良好な方を選択して送信
信号にすると共に、係数更新動作をその選択内容に応じ
て制御する。

【００６５】（Ｃ）送話状態 送話信号だけがある送話状態においては、受話音声検出
器１０が非有意な検出信号を通話状態判定器１１に与
え、送話音声検出器８が有意な検出信号を通話状態判定
器１１に与える。

【００６６】かくして、通話状態判定器１１は送話状態
と判定し、その判定結果を係数制御部６に与える。この
とき、係数制御部６は、スイッチ６１だけを閉成し、他
のスイッチ６０、６２、６３及びスイッチ群５６を開放
させる。従って、加算器５８に入力される第１の擬似エ
コー信号Ｙ１は０であり、マイクロホン１による捕捉信
号（送話信号だけである）Ｐは加算器５８及びスイッチ
６１を介してそのまま送信信号となる。従って、送話音
声検出器８は有意な検出信号を継続して通話状態判定器
１１に与える。送話状態においては、受話信号のエコー
成分が存在しないのでエコー除去を行なう必要がない。

【００６７】ここで、スイッチ６１以外の他のスイッチ
が全て開放されているので、係数更新動作は行なわれる
ことがなく、このような他のスイッチの開放によって可
変係数乗算器５３１〜５３ｎ、５４１〜５４ｎに保持さ
れている係数は雑音や受話信号の影響を受けることなく
保護される。

【００６８】以上のように、送話状態においては、エコ
ー除去を行なうことなくマイクロホン１の捕捉信号Ｐを
そのまま送信信号にすると共に、可変係数乗算器５３１
〜５３ｎ、５４１〜５４ｎに対する係数更新動作を停止
する。

【００６９】（Ｄ）無音状態 送話信号も受話信号も存在しない無音状態においては、
受話音声検出器１０が非有意な検出信号を通話状態判定
器１１に与え、送話音声検出器８も非有意な検出信号を
通話状態判定器１１に与える。

【００７０】かくして、通話状態判定器１１は無音状態
と判定し、その判定結果を係数制御部６に与える。この
とき、係数制御部６は、スイッチ６１だけを閉成し、他
のスイッチ６０、６２、６３及びスイッチ群５６を開放
させる。すなわち、送話状態と同じ制御を行なう。従っ
て、マイクロホン１による捕捉信号（雑音だけである）
Ｐは加算器５８、スイッチ６１を介してそのまま送信信
号となる。従って、送話音声検出器８は非有意な検出信
号を継続して通話状態判定器１１に与える。無音状態に
おいても、受話信号のエコー成分が存在しないのでエコ
ー除去を行なう必要がない。この場合も、スイッチ６１
以外の他のスイッチが全て開放されているので、係数更
新動作は行なわれることがなく、このような他のスイッ
チの開放によって可変係数乗算器５３１〜５３ｎ、５４
１〜５４ｎに保持されている係数は雑音や受話信号の影
響を受けることなく保護される。

【００７１】上述した従来では、無音状態と受話状態と
を同じ取扱としていたが（無音状態も受話状態と判定し
ていたが）、この実施例では無音状態を送話状態と同様
に処理している。無音状態及び送話状態は共に、マイク
ロホン１による捕捉信号Ｐがエコー成分を有しないとい
う共通点があり、従って同様に取り扱うことができる。
受話状態と同様に無音状態を取り扱う場合には、係数が
更新されるという不都合が生じ、この実施例のようにす
ることが好ましい。

【００７２】以上のように、無音状態においては、エコ
ー除去を行なうことなくマイクロホン１の捕捉信号Ｐを
そのまま送信信号にすると共に、可変係数乗算器５３１
〜５３ｎ、５４１〜５４ｎに対する係数更新動作を停止
する。

【００７３】上記実施例によれば、受話音声検出器１０
及び送話音声検出器８が自己相関関数を用いて受話信号
又は送話信号の存在を検出し、これらの検出信号によっ
て通話状態判定器１１が通話状態を判定するようにした
ので、ノイズの存在に拘らず高精度に通話状態を判定で
き、エコー除去動作を適切に制御できてエコー除去特性
を向上させることができる。

【００７４】また、上記実施例によれば、ダブルトーク
状態においては、２種類の擬似エコー信号を用いてエコ
ー除去した２種類の除去後信号から選択して送信信号を
決定するようにしたので、受話状態や送話状態からダブ
ルトーク状態に移行した際やダブルトーク状態中に係数
が乱れたような場合でも、安定な過去の係数を用いた擬
似エコー信号によってエコーを除去でき、この点からも
エコー除去特性を向上させることができる。

【００７５】さらに、上記実施例によれば、通話状態の
判定にのみ利用するマイクロホンが不要であり、ハンズ
フリー電話機を小形化できると共に、設けられるマイク
ロホン１の位置自由度も高めることができる。

【００７６】さらにまた、上記実施例によれば、無音状
態を他の通話状態と区別して判定すると共に、無音状態
においては、適応フィルタの係数更新を停止するように
したので、従来とは異なって無音状態でのノイズによっ
て徒に係数が更新されることを防止することができる。

【００７７】なお、上記実施例においては、適応フィル
タが２重構成のものを示したが、１重構成のものに対し
ても本発明を適用することができ、さらに３重以上の構
成のものに対しても本発明を適用することができる。

【００７８】また、上記実施例においては、受話音声検
出器１０及び送話音声検出器８が共に自己相関関数を用
いて受話信号又は送話信号の存在を検出するものであっ
たが、入力信号の成分の組み合わせが単純である受話音
声検出器１０については自己相関関数を用いないものを
適用しても良い。例えば、入力された信号のパワーを求
めてそのパワーを検出用閾値と比較して検出するもので
あっても良い。

【００７９】さらに、上記実施例においては、ダブルト
ーク状態で可変係数乗算器５４１〜５４ｎの係数を更新
させる場合もあったが、ダブルトーク状態において可変
係数乗算器５４１〜５４ｎの係数更新を完全に禁止する
ようにしても良い。

【００８０】さらにまた、受話状態における可変係数乗
算器５４１〜５４ｎから可変係数乗算器５３１〜５３ｎ
への係数転送周期は、可変係数乗算器５３１〜５３ｎに
設定される係数の安定化を確保できるならば上記実施例
のものに限定されない。また、係数制御部６に大容量の
レジスタを設けてこの係数制御部６から転送させるよう
にしても良く、この場合には転送周期を１サンプリング
周期（但し転送される係数はかなり前のもの）にもする
ことができる。

【００８１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、送話信
号線上に設けられ、その信号線上の信号の自己相関に基
づいて、ダブルトーク状態及び送話状態のときに有意な
検出信号を出力すると共に、受話状態及び無音状態のと
きに非有意な検出信号を出力する送話音声検出器と、受
話信号線上に設けられ、その信号線上の信号に基づい
て、ダブルトーク状態及び受話状態のときに有意な検出
信号を出力すると共に、送話状態及び無音状態のときに
非有意な検出信号を出力するに受話音声検出器と、送話
音声検出器及び受話音声検出器からの検出信号に基づい
て、通話状態を判定する通話状態判定器と、判定された
通話状態に基づいて、適応フィルタの係数更新を制御す
る係数制御部とを備えたので、ダブルトーク状態を含め
各種の通話状態をノイズの存在に拘らず高精度に判定す
ることができ、エコーキャンセル精度を向上させること
ができる小形のエコーキャンセラを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の概念的全体構成を示すブロック図であ
る。

【図２】従来の構成を示すブロック図である。

【図３】実施例の係数更新方法の説明に供する図であ
る。

【図４】実施例の適応フィルタ及び加算器回りの詳細構
成を示すブロック図である。

【図５】実施例の送話信号の検出応答時間と両係数間の
時間差との説明図である。

【符号の説明】

１…マイクロホン、２…スピーカ、３、５７、５８…加
算器、４…適応フィルタ、６…係数制御部、８…送話音
声検出器、１０…受話音声検出器、１１…通話状態判定
器、５１、５２…加算器群、５３、５４…可変係数乗算
器群、５５…遅延素子群、５６…スイッチ群、５９…パ
ワー比較器、６０〜６３…スイッチ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−27325（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−80628（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−14100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24726（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 1/76 - 3/44 H04B 3/50 - 3/60 H04B 7/005 - 7/015 H04M 1/00 H04M 1/24 H04M 1/58 - 1/62 H04M 1/66 - 1/78

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピーカからマイクロホンに回り込んだ
   エコー信号を適応フィルタが形成した擬似エコー信号を
   用いて加算器が除去する、ハンズフリー電話機に設けら
   れたエコーキャンセラにおいて、 送話信号線上に設けられ、その信号線上の信号の自己相
   関に基づいて、ダブルトーク状態及び送話状態のときに
   有意な検出信号を出力すると共に、受話状態及び無音状
   態のときに非有意な検出信号を出力する送話音声検出器
   と、 受話信号線上に設けられ、その信号線上の信号に基づい
   て、ダブルトーク状態及び受話状態のときに有意な検出
   信号を出力すると共に、送話状態及び無音状態のときに
   非有意な検出信号を出力するに受話音声検出器と、 上記送話音声検出器及び上記受話音声検出器からの検出
   信号に基づいて、通話状態を判定する通話状態判定器
   と、 判定された通話状態に基づいて、上記適応フィルタの係
   数更新を制御する係数制御部とを備えたことを特徴とす
   るエコーキャンセラ。
2. 【請求項２】 上記適応フィルタ及び上記加算器でなる
   エコー除去構成部を多重化し、上記各エコー除去構成部
   の適応フィルタにおける係数を上記係数制御部が作成し
   た時点が異なるものとすると共に、 上記各エコー除去構成部から出力された除去後信号のパ
   ワー比較によりダブルトーク状態において送信信号とす
   る除去後信号を決定するパワー比較器と、 ダブルトーク状態において上記パワー比較器が決定した
   除去後信号を送信信号として選択し、受話状態において
   予め定まっているエコー除去構成部による除去後信号を
   送信信号として選択し、送話状態及び無音状態において
   上記マイクロホンが捕捉した信号を送信信号として選択
   する送信信号選択手段とを備えたことを特徴とする請求
   項１に記載のエコーキャンセラ。
3. 【請求項３】 受話状態において出力信号が送信信号と
   して選択される予め定まっている上記エコー除去構成部
   を除き、上記各エコー除去構成部における適応フィルタ
   の係数をダブルトーク状態において固定させていること
   を特徴とした請求項２に記載のエコーキャンセラ。