JP3176825B2 - エコーキャンセラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電話通信等に利用され
るエコーキャンセラに関し、特に、エコー抑圧性能を向
上させたものである。

【０００２】

【従来の技術】加入者線が２線、中継線が４線の伝送路
で構成される電話回線では、加入者線と中継線との接続
部にハイブリッドを導入してインピーダンスの整合を図
っているが、このインピーダンス整合が不完全である
と、受信信号の一部が４線式回線を通して送信側に漏れ
る、いわゆるエコーが発生する。エコーキャンセラは、
こうしたエコーを抑制する動作を行なう。

【０００３】近年、ディジタル信号処理技術の進歩によ
り、エコーキャンセラはより高性能のものが開発されて
いる。

【０００４】以下に従来のエコーキャンセラについて説
明する。

【０００５】図１８は従来の電話回線用のエコーキャン
セラの使用例を示すものである。ディジタルの受信信号
Ｒin（ｎ）が入力し、ディジタルの送信信号Ｓout
（ｎ）を出力するエコーキャンセラ205と、エコーキャ
ンセラ205から出力されたディジタル信号Ｒout（ｎ）を
アナログ信号ＡＲoutに変換するＤＡ変換器204と、２線
−４線間のインピーダンス整合を図るハイブリッド202
と、アナログ送信信号ＡＳinをディジタル信号Ｓin
（ｎ）に変換するＡＤ変換器203とは中継局側の装置で
あり、２線式の電話機200は２線式伝送路201を介してハ
イブリッド202に接続されている。

【０００６】エコーキャンセラ205は、電話機200からの
送信信号がある状態（ダブルトーク状態）を検出するダ
ブルトーク判定器206と、受信信号Ｒin（ｎ）を基に送
信信号Ｓout（ｎ）に含まれるエコーを取り除く適応フ
ィルタ207と、適応フィルタ207で取り切れなかった残留
エコーを抑圧するノンリニアプロセッッサ（ＮＬＰ）20
8とを備えている。

【０００７】エコーキャンセラ205は、ディジタルの受
信信号Ｒin（ｎ）をそのまま出力し、このディジタルの
受信信号Ｒout（ｎ）は、ＤＡ変換器204でアナログの受
信信号ＡＲoutに変換される。受信信号ＡＲoutはハイブ
リッド202により、２線式の伝送路201に出力され、電話
機200はこの信号を受信する。また、電話機200より送信
された信号は２線式の伝送路201に出力され、ハイブリ
ッド202がこの信号を送信信号ＡＳinとして出力する。
電話機200とハイブリッド202との間の２線式伝送路201
は、受信信号と送信信号の双方向の信号を伝送する。ハ
イブリッド202は、２線式の信号と４線式の信号の変換
を行なう。ハイブリッド202の出力ＡＳinは、ＡＤ変換
器203により、デジタルの送信信号Ｓin（ｎ）に変換さ
れてエコーキャンセラ205に入力する。

【０００８】しかし、ハイブリッド202の性能は十分で
ないため、受信信号ＡＲoutの一部がハイブリッド202の
出力ＡＳinに漏れて、これがエコー信号Ａechoとなる。
エコーキャンセラ205は、このエコー信号を送信信号Ｓi
nから取り除く働きをする。

【０００９】エコーキャンセラ205は、電話機200からの
送信信号が無く、Ｓin信号にＲout信号からのエコーの
みがある状態（シングルトーク状態）において、エコー
経路のインパルス応答を推定する。ダブルトーク判定器
206は、電話機200からの送信信号があるダブルトーク状
態を検出する。そして、ダブルトーク状態では、 ｃ（ｎ）＝０ シングルトーク状態では、 ｃ（ｎ）＝１ の信号を適応フィルタ207に出力し、適応フィルタ207は
ｃ（ｎ）＝１のときにエコー経路のインパルス応答を推
定する。

【００１０】適応フィルタ207は、図１９に示すよう
に、信号ｄ（ｎ）からエコー推定値ｙ（ｎ）を減算して
信号ｅ（ｎ）を出力する減算器209と、信号ｅ（ｎ）に
修正係数μ（ｎ）を乗算する乗算器229と、入力信号ｘ
（ｎ）を順次遅延させる遅延器219〜221と、乗算器229
の出力と遅延器219〜221の出力する過去の入力信号ｘ
（ｎ）、ｘ（ｎ−１）、ｘ（ｎ−Ｎ＋２）、ｘ（ｎ−Ｎ
＋１）とを乗算する乗算器212、214、218と、乗算器21
2、214、218の出力を用いて更新したエコー経路のイン
パルス応答の推定値ｈｉ（ｎ）（０≦ｉ＜Ｎ）と遅延器
219〜221の出力する過去の入力信号ｘ（ｎ−ｉ）とを乗
算する乗算器211、213、215、217と、各乗算器211、21
3、215、217の出力を加算してエコー推定値ｙ（ｎ）を
出力する加算器210と、入力信号ｘ（ｎ）のパワーを求
めるために遅延器219〜221の出力を２乗する２乗計算器
222〜225と、２乗計算器222〜225の出力を加算する加算
器226と、定数αを加算器226の出力で除算する除算器22
7と、除算器227の出力にダブルトーク判定器206の出力
ｃ（ｎ）を乗算して修正係数μ（ｎ）を出力する乗算器
228とを備えている。なお、ｎは信号のサンプル数を表
し、Ｎは応答フィルタ207のタップ数を表している。

【００１１】この適応フィルタ207では、エコーの推定
値ｙ（ｎ）が、インパルス応答の推定値ｈｉ（ｎ）とｘ
（ｎ−ｉ）との畳込み演算により、次のように計算され
る。 ｙ（ｎ）＝Σ ｈｉ（ｎ）×ｘ（ｎ−ｉ） （但し、Σはｉを０からＮ−１まで加算） 減算器209は、信号ｄ（ｎ）からエコー推定値ｙ（ｎ）
を減算し、次式によってエコー成分を打ち消す。 ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ（ｎ） また、インパルス応答の推定値ｈｉ（ｎ）は以下のよう
に更新される。

【００１２】ｈｉ（ｎ＋１）＝ｈｉ（ｎ） ＋ μ（ｎ）
× ｅ（ｎ）× ｘ（ｎ−ｉ）（０≦ｉ＜Ｎ） 修正係数μ（ｎ）は次式で計算される。

【００１３】μ（ｎ）＝｛α ×ｃ（ｎ）｝／｛Σ ｘ
（ｎ−ｉ）×ｘ（ｎ−ｉ）｝ （但し、Σはｉを０からＮ−１まで加算） ここで、αは定数であり０＜α＜２である。また、ダブ
ルトーク状態ではｃ（ｎ）＝０となり、インパルス応答
の推定値ｈｉ（ｎ）は保持される。

【００１４】 ｈｉ（ｎ＋１）＝ｈｉ（ｎ） （０≦ｉ＜Ｎ）。

【００１５】こうして、適応フィルタ207により、入力
信号ｄ（ｎ）からエコーの推定値ｙ（ｎ）が取り除か
れ、エコー成分の抑制された信号ｅ（ｎ）が出力され
る。しかし、実際には、ｅ（ｎ）には以下のような理由
で残留エコーが残ってしまう。 （１）インパルス応答の推定値の収束が十分でない。 （２）エコー経路の伝達関数が線形でない。 （３）量子化器では量子化雑音がある。

【００１６】このｅ（ｎ）の残留エコー成分を取り除く
働きをするのがＮＬＰ208である。従来のＮＬＰ208は、
図２０に示すように、センタクリップ関数の入出力特性
を有している。このＮＬＰ208にレベルの小さい信号ａ
が入力すると、クリップされて出力Ｓout（ｎ）は０と
なる。一方、レベルの大きい信号ｂが入力すると、信号
ｃの形で出力される。通常、残留エコーのレベルは電話
機からの送信信号のレベルに比べて微小であり、ＮＬＰ
208は、この微小な入力信号のときに出力を０にして、
残留エコーを取り除いている。

【００１７】図２１にエコーキャンセラのモデルを示し
ている。受信信号にエコー経路の伝達関数230を乗算し
たエコーが送信側に入り、加算器231が送信信号とエコ
ーとを加算する。加算器232は、加算器231の出力にさら
にノイズｎ（ｎ）を加算して、信号ｓ（ｎ）を出力す
る。

【００１８】エコーキャンセラ233は、受信信号ｘ
（ｎ）にエコー経路の伝達関数（インパルス応答）の推
定値234を乗算してエコー信号の推定値ｙ（ｎ）を求
め、減算器235により信号ｓ（ｎ）からｙ（ｎ）を減算
してｅ（ｎ）を出力し、ＮＬＰ236でｅ（ｎ）の残留エ
コーを取り除く。エコーキャンセラ233は、送信信号の
無いとき、ｓ（ｎ）がエコー信号だけのシングルトーク
状態でのみエコーパスの推定が可能である。

【００１９】こうして、エコーキャンセラは、受信信号
のエコーの還流を防いでいる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のエコー
キャンセラは、次のような課題を有している。

【００２１】（１）図１９の適応フィルタは、定数αの
値の選定の仕方によって、その動作が次のように変わっ
てくる。αが大きいときは、インパルス応答の推定値ｈ
ｉ（ｎ）の収束は速いが、推定精度が悪くなる。このた
め、収束した状態でもｅ（ｎ）に残留エコーが残ってし
まう。逆に、αが小さいときは、インパルス応答の推定
値ｈｉ（ｎ）の推定精度は良くなるが収束が遅くなる。
従来の適応フィルタ207では、定数αの選定により、適
応フィルタの推定精度と収束速度とが決められてしま
い、状況に応じて適応フィルタの特性を変化させること
ができないという問題があった。

【００２２】（２）従来のエコーキャンセラのＮＬＰ20
8は、図２０の例で明かなように、入出力特性が非線形
であるため、電話機から送信された送信信号を歪ませて
しまうという問題を有していた。

【００２３】（３）従来のエコーキャンセラでは、ダブ
ルトーク判定器206の判定誤りや、エコー経路の変化が
発生した場合に、適応フィルタのインパルス応答の推定
値がエコー経路のインパルス応答と大きく異なってしま
うことがある。そうしたとき、適応フィルタのエコー推
定値ｙ（ｎ）がエコー信号と大きくずれて、ｅ（ｎ）に
対して、逆に雑音を付加してしまう場合がある。

【００２４】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、エコーを素早く、且つ高精度に取り除く
ことができ、送信信号の品質の低下を防ぐことができ、
また、異常時にも適切に対応することができるエコーキ
ャンセラを提供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、送
信信号からエコー推定値を減算する適応フィルタと、適
応フィルタの出力信号に含まれる残留エコーを取り除く
ノンリニアプロセッサとを備えるエコーキャンセラ装置
において、適応フィルタの係数更新の修正係数を、適応
フィルタに入力する送信信号のＳＮ比が小さいときは、
前記修正係数が小さくなるように制御し、前記ＳＮ比が
大きいときは、前記適応フィルタの出力信号が増加傾向
にあるときに前記修正係数が大きくなるように制御し、
前記出力信号が減少傾向にあるときに前記修正係数が小
さくなるように制御している。

【００２６】

【００２７】また、ノンリニアプロセッサは、適応フィ
ルタの出力信号を入力する乗算器と、乗算器のゲインを
ファジイ推論により決定するゲイン制御手段とで構成し
ている。

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【作用】適応フィルタの係数更新の修正係数を適応フィ
ルタの状態に応じて制御することにより、適応フィルタ
の状態に合わせて、適用フィルタにおける推定精度また
は収束速度のいずれかを優先させることができる。

【００３１】送信信号のＳＮ比が悪いときは、推定に誤
差が多く含まれることになるから、修正係数を小さくし
て、インパルス応答の推定値の更新量を抑える。送信信
号のＳＮ比が良い状態では、出力信号が増加傾向にある
とき、つまり、推定が巧く働いていないときは、修正係
数を大きくしてインパルス応答の推定値の更新量を大き
くする。また、出力信号が減少傾向にあるときは、修正
係数を小さくして、収束速度を下げ、推定精度を上げ
る。

【００３２】また、ノンリニアプロセッサを、乗算器と
ファジイ推論を用いるゲイン制御手段とで構成し、電話
機からの送信信号が無いときには、乗算器のゲインを小
さくして残留エコーを抑圧し、また、電話機からの送信
信号があるときには、乗算器のゲインを１にして、送信
信号を歪ませること無く、そのまま送出する。

【００３３】

【００３４】

【実施例】

（第１実施例）第１実施例のエコーキャンセラは、イン
パルス応答の推定値ｈｉ（ｎ）を速く収束させる必要が
ある状態では、修正係数μ（ｎ）を大きくし、また、ｈ
ｉ（ｎ）を速く収束させる必要がない状態では、μ
（ｎ）を小さくするように、μ（ｎ）の制御を行なって
いる。

【００３５】このエコーキャンセラの適応フィルタは、
図４に示すように、除算器37の出力に対して係数ｋを乗
算する乗算器38を備えている。その他の構成は従来のエ
コーキャンセラの適応フィルタ（図１９）と変わりがな
い。この係数ｋはエコーキャンセラの状態に応じて可変
される。その結果、修正係数μ（ｎ）が動的に変化す
る。

【００３６】このエコーキャンセラは、全体構成として
は、図１に示すように、エコーやノイズを含む信号ｓin
のパワーＳＰを計算するパワー計算機１と、ダブルトー
クを判定するダブルトーク判定器３と、図４に示す構成
を持つ適応フィルタ４と、適応フィルタ４の出力ｅ
（ｎ）のパワーＥＰを計算する計算機２と、ｅ（ｎ）に
含まれるノイズ成分のパワーＮＰを計算するノイズパワ
ー推定器５と、ＳＰ、ＥＰ及びＮＰを用いて適応フィル
タ４に与える係数ｋを制御する係数制御器６と、ｅ
（ｎ）に含まれる残留エコーを除くＮＬＰ７とを備えて
いる。

【００３７】パワー計算機１、２には、例えば図２に示
すように、入力信号の絶対値を計算する絶対値計算機８
と、入力信号の絶対値に固定値ａを乗算する乗算器９
と、出力信号を遅延させる遅延器12と、遅延された出力
信号に固定値１−ａを乗算する乗算器10と、乗算器９、
10の出力を加算して入力信号のパワーを表す信号を出力
する加算器11とを備えた公知の計算機を用いることがで
きる。

【００３８】ノイズパワー推定器５は、図２１のノイズ
のパワーＮＰを、ダブルトーク状態以外のときのＥＰの
値より推定する。そのため、ノイズパワー推定器５に
は、図３に示すように、パワー計算機における乗算器1
3、14の係数ｇを制御するフィルタ係数制御器18と、１
−ｇを出力する減算器16とを設け、フィルタ係数制御器
18にダブルトーク判定器３の出力ｃ（ｎ）を入力する。
そして、ｃ（ｎ）＝１のとき、即ち、シングルトーク状
態では、フィルタ係数制御器18から、ｇとして１以下の
１に近い値を出力させ、ｃ（ｎ）＝０のとき、即ち、ダ
ブルトーク状態では、ｇとして０以上の０に近い値を出
力させる。

【００３９】係数制御器６は、図５に示すように、ＳＰ
（ｎ）をＮＰ（ｎ）で除算してエコーキャンセラの入力
信号におけるＳＮ比（ＳＮＲ）を計算する除算器41と、
ＳＮＲに応じた値をデータテーブル42から読み出すテー
ブル読出器43と、パワー計算機２の出力ＥＰを遅延する
遅延器44と、入力したＥＰから遅延したＥＰを減算して
ＥＰの変化値を計算する減算器45と、その変化値に応じ
た値にデータ変換するデータ変換器46と、係数制御器６
の出力に変化分を加算する加算器47と、テーブル読出器
43の出力または加算器47の出力のいずれか小さい方を出
力する最小値計算器48と、最小値計算器48の出力または
０．０５のいずれか大きい方を係数ｋ（ｎ）として出力
する最大値計算器49と、最大値計算器49の出力を遅延さ
せて加算器47に入力する遅延器50とを備えている。

【００４０】この係数制御器６では、除算器41が信号ｄ
（ｎ）のＳＮＲを次式によって推定している。 ＳＮＲ ＝エコー成分のパワー／ノイズ成分のパワー データテーブル42は図６のような形をしており、ＳＮＲ
の値が小さいとき、テーブル読出器43は小さな値を出力
する。従って、係数制御器６の出力ｋ（ｎ）は小さい値
に制限される。これにより、ＳＮＲの値が小さく、エコ
ー経路のインパルス応答の推定を精度良く行なうことが
できないときには、適応フィルタの修正係数μ（ｎ）は
小さくなり、その結果、インパルス応答の推定値ｈｉ
（ｎ）の更新量は小さくなる。

【００４１】一方、遅延器44と減算器45とは、ＥＰの変
化値を計算し、データ変換器46は、図７により、この変
化値が正のときは正のデータを、負のときは負のデータ
を出力する。

【００４２】このＥＰは、インパルス応答の推定が適切
に行なわれているときには、エコー推定値ｙ（ｎ）が減
算されるために、シングルトーク状態では順次小さくな
る筈である。このＥＰが増加しているときは、推定が巧
く働いていないことを表している。

【００４３】ＥＰが増加する状態では、データ変換器46
から大きい正のデータが出力され、加算器47からｋ
（ｎ）を大きい値に変えるデータが出力される。ｋ
（ｎ）が大きくなると、インパルス応答推定値ｈｉ
（ｎ）の収束速度は速くなる。

【００４４】また、ＥＰが減少する状態では、データ変
換器46から負のデータが出力され、加算器47からｋ
（ｎ）を小さい値に変えるデータが出力される。ｋ
（ｎ）が小さくなると、インパルス応答推定値ｈｉ
（ｎ）の収束速度は遅くなるが推定精度は良くなる。

【００４５】最小値計算器48は、テーブル読出器43の出
力または加算器47の出力のいずれか小さい方を出力す
る。従って、ｄ（ｎ）のＳＮＲの極めて悪い状態では、
加算器47からどのようなデータが出力されようと、係数
ｋ（ｎ）は小さく抑えられる。一方、ＳＮＲが良好な状
態では、加算器47の出力が係数ｋ（ｎ）として出力さ
れ、その結果、ＥＰが増加する状態でインパルス応答推
定値ｈｉ（ｎ）の収束速度が速くなり、ＥＰが減少する
状態でインパルス応答推定値ｈｉ（ｎ）の収束速度が遅
くなる。

【００４６】最大値計算器49は、ｋ（ｎ）の値を少なく
とも０．０５以上に保つ働きをしており、ｋ（ｎ）が０
となって推定が働かなくなる事態を防いでいる。

【００４７】このように第１実施例のエコーキャンセラ
は、エコーキャンセラの状態をフィードバックし、この
状態に応じて適応フィルタの修正係数μ（ｎ）の値を制
御している。

【００４８】（第２実施例）第２実施例のエコーキャン
セラは、残留エコーを除くためにノンリニアプロセッサ
（ＮＬＰ）をファジイ制御している。

【００４９】このエコーキャンセラは、図８に示すよう
に、信号ｓinのパワーＳＰを計算するパワー計算機51
と、ダブルトーク判定器53と、従来の構成を持つ適応フ
ィルタ56と、適応フィルタ56の出力ｅ（ｎ）のパワーＥ
Ｐを計算する計算機52と、ｅ（ｎ）に含まれるノイズ成
分のパワーＮＰを計算するノイズパワー推定器54と、適
応フィルタ56のエコー抑圧量（ＥＲＬＥ）を推定するＥ
ＲＬＥ推定器55と、ＥＰ、ＮＰ及びＥＲＬＥを用いて残
留エコーを除くための処理を行なうＮＬＰ57とを備えて
いる。

【００５０】パワー計算器51、52の構成は、図２に示す
通りである。また、ノイズ推定器54の構成は図３と同様
である。

【００５１】ＥＲＬＥ推定器55は、図９に示すように、
ＥＰをＳＰで除算する除算器58を備えており、除算器58
の出力が乗算器59に入力される。その他の構成はノイズ
推定器（図３）と同じである。ＥＲＬＥ推定器55は、シ
ングルトーク状態でのエコーの抑圧量（ＥＲＬＥ）を次
式によって推定している。

【００５２】ＥＲＬＥ＝ＥＰ／ＳＰ 次にＮＬＰ57の構成を説明する。ＮＬＰ57は、図１０に
示すように、適応フィルタの出力ｅ（ｎ）に係数（ゲイ
ン）ｇswを乗算する乗算器78と、このゲインｇswをファ
ジイ推論で決定する機構とを備えている。

【００５３】このゲイン決定機構は、エコー抑圧量の希
望値（ＴＬＯＳＳ）をＥＲＬＥで除算する除算器65と、
定数（ノイズパワーの最大値）ＥＮをＥＰで除算する除
算器66と、ＥＰをＮＰで除算する除算器67と、除算器65
または除算器66の出力のいずれか大きい方を出力する最
大値計算器68と、最大値計算器68の出力または１．０の
いずれか小さい方を出力する最小値計算器69と、メンバ
シップ関数を記憶するデータテーブル70、72、74と、入
力するＥＰの値に応じて状態の一致度α₁をデータテー
ブル70から読み出すテーブル読出器71と、入力するＥＰ
の値に応じて状態の一致度α₂をデータテーブル72から
読み出すテーブル読出器73と、除算器67から出力される
ＥＰ／ＮＰの値に応じて状態の一致度α₃をデータテー
ブル74から読み出すテーブル読出器75と、テーブル読出
器73の出力した一致度α₂またはテーブル読出器75の出
力した一致度α₃のいずれか大きい方を出力する最大値
計算器76と、各データから重心法によりゲインｇswを計
算する非ファジイ化器77とを備えている。

【００５４】このＮＬＰ57は、ダブルトーク状態では乗
算器78のゲインｇswを１に、また、シングルトーク状態
では乗算器78のゲインｇswを０に近づけることによって
残留エコーを抑圧する。このゲインｇsw は、ＥＰ、Ｎ
Ｐ、ＥＲＬＥの値を用いてファジィ推論により決定され
る。最小値計算器69はシングルトーク状態でのゲインｇ
onを出力し、ダブルトーク状態でのゲインｇoffは１．
０に設定される。また、現在の状態がシングルトーク状
態とどの程度一致しているかを表す一致度αonが最大値
計算器76から出力され、現在の状態とダブルトーク状態
との一致度αoffがテーブル読出器71から出力される。
非ファジイ化器77は、これらのｇon、ｇoff、αon、αo
ffを用いてｇswを算出する。

【００５５】このゲインｇsw の決定方法について以下
で詳しく説明する。

【００５６】（１）シングルトーク状態でのゲインｇon
の計算 シングルトーク状態での乗算器78のゲインｇon は以下
のように計算される。

【００５７】 ｇon ＝（ＴＬＯＳＳ／ＥＲＬＥ∨ＥＮ／ＥＰ）∧１．０ （式１） ここで、ＴＬＯＳＳ、ＥＮは定数であり、∨はｍａｘ演
算、∧はｍｉｎ演算を表す。

【００５８】ＴＬＯＳＳはエコー抑圧量の希望値を表
し、ＴＬＯＳＳ／ＥＲＬＥはエコー抑圧量をＴＬＯＳＳ
にするための乗算器78のゲインを表す。

【００５９】ＥＮはノイズパワーの最大値を表し、ＥＮ
／ＥＰはＮＬＰ57の出力パワーをＥＮにするための乗算
器78のゲインを表す。

【００６０】ｇon は上記２つのゲインの大きい方を取
る。また、ゲインは１を超えないように最小値計算器69
で制限される。

【００６１】ＴＬＯＳＳ／ＥＲＬＥの除算を除算器65が
実行し、ＥＮ／ＥＰの除算を除算器66が実行しており、
最大値計算器68、最小値計算器69により式１のｇonを計
算している。

【００６２】（２）ダブルトーク状態でのゲインｇoff
の計算 ダブルトーク状態での乗算器78のゲインｇoffは、１．
０の定数である。

【００６３】（３）以下の推論規則により乗算器78のゲ
インｇswを計算する。

【００６４】 Ｉｆ ＥＰ is ＬＡＲＧＥ ｔｈｅｎ ｇsw = ｇoff 規則１ Ｉｆ ＥＰ is ＳＭＡＬＬ ｔｈｅｎ ｇsw = ｇon 規則２ Ｉｆ ＥＰ ＜ ＮＰ ｔｈｅｎ ｇsw = ｇon 規則３ 規則１は、適応フィルタの出力が大きい場合であるか
ら、音声が送信されている状態であり、規則２は、適応
フィルタの出力が小さい場合であるから、シングルトー
クの状態である。また、規則３は、適応フィルタの出力
よりもノイズパワーの方が大きい状態であるから、音声
が送信されていないシングルトークの状態である。

【００６５】規則１は、図１１（ａ）（ｂ）によりメン
バシップ関数により表現される。規則１の前件部「ＥＰ
is ＬＡＲＧＥ」は、図１１（ａ）のメンバシップ関数
で表される。また、後件部の「ｇ=ｇoff」は、図１１
（ｂ）のメンバシップ関数で表される。

【００６６】規則２、３も同様に図１１（ｃ）（ｄ）、
図１１（ｅ）（ｆ）のメンバシップ関数により表され
る。図１１（ａ）、図１１（ｃ）、図１１（ｅ）のメン
バシップ関数は、それぞれ図１０のデータテーブル70、
データテーブル72、データテーブル74に記憶される。

【００６７】次に、テーブル読出器71、73、75は、ＥＰ
またはＥＰ／ＮＰが入力すると、データテーブル70、7
2、74からメンバシップ関数を読み出し、入力したＥＰ
またはＥＰ／ＮＰを基に、それぞれの規則の前件部の一
致度α₁、α₂、α₃を求める。この様子を図１１
（ａ）、図１１（ｃ）、図１１（ｅ）に示している。

【００６８】それぞれの一致度α₁、α₂、α₃により、
後件部のそれぞれのメンバシップ関数、図１１（ｂ）、
図１１（ｄ）、図１１（ｆ）に頭切り演算を行なうと図
１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）のようにな
る。

【００６９】この３つのメンバシップ関数を∪演算で合
成すると、図１２（ｄ）のメンバシップ関数が得られ
る。ここで、 αoff ＝ α₁ αon ＝ α₂∨α₃ である。テーブル読出器71の読出した一致度はこのαof
fであり、また、最大値計算器76が出力する一致度はこ
のαonである。

【００７０】非ファジィ化器77は、重心法を用いて次式
によってゲインｇswを計算する。

【００７１】ｇsw ＝（αoff ×ｇoff＋αon×ｇon）／
（αoff＋αon） こうして得られたゲインｇswで乗算器78を制御すること
により、ｅ（ｎ）に含まれる残留エコーが除去され、ま
た、音声信号に対する歪の発生が回避できる。このＮＬ
Ｐでは、ファジイ推論によりゲインｇswを決定している
ため、状況の変化に対して非常に滑らかに対応すること
ができ、受信者に違和感を与えない。また、ゲインの計
算には、複雑な計算が必要でないため、簡単且つ高速で
演算することができる。

【００７２】（第３実施例）第３実施例のエコーキャン
セラは、適応フィルタの異常動作によって出力に雑音が
付加される事態を防いでいる。

【００７３】このエコーキャンセラの適応フィルタは、
図１４に示すように、エコーキャンセラへの入力信号ｄ
（ｎ）からエコー推定値ｙ（ｎ）を減算して信号ｆ
（ｎ）を出力する減算器86と、エコー推定値ｙ（ｎ）に
係数ｇｐ（ｎ）を乗算する乗算器87とを備えている。そ
の他の構成は従来のもの（図１９）と変わりがない。

【００７４】この適応フィルタの出力ｅ（ｎ）は次のよ
うになる。

【００７５】 ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｇｐ（ｎ）×ｙ（ｎ） この係数ｇｐ（ｎ）は、異常時に０に制御される。その
結果、減算器85でのエコー推定値ｙ（ｎ）の寄与が抑制
され、適応フィルタの出力ｅ（ｎ）が入力ｄ（ｎ）と等
しくなる。一方、減算器86は、係数ｇｐ（ｎ）の制御の
ために使用される、エコー推定値ｙ（ｎ）の寄与を抑制
しない状態の出力信号ｆ（ｎ）を生成している。

【００７６】このエコーキャンセラは、全体構成とし
て、図１３に示すように、入力信号ｄ（ｎ）のパワーＳ
Ｐを計算するパワー計算機79と、ダブルトーク判定器81
と、図１４に示す適応フィルタ82と、適応フィルタ82か
ら出力された信号ｆ（ｎ）のパワーＥＰを計算するパワ
ー計算機80と、ＳＰとＥＰとを用いて適応フィルタの係
数ｇｐ（ｎ）を制御する保護係数制御器83と、ＮＬＰ84
とを備えている。

【００７７】パワー計算機79、80の構成は、図２と同じ
である。

【００７８】保護係数制御器83は、図１５に示すよう
に、ＥＰからＳＰを減算する減算器108と、ＥＰをＳＰ
で除算する除算器109と、入力信号とデータとの対応関
係を記憶するデータテーブル110、112、114と、入力す
るＥＰ−ＳＰの値に対応するデータをデータテーブル11
0または114から読出すテーブル読出器111、115と、ＥＰ
／ＳＰの値に対応するデータをデータテーブル112から
読出すテーブル読出器113と、テーブル読出器111または
テーブル読出器113の出力における大きい方を出力する
最大値計算器116と、最大値計算器116またはテーブル読
出器115の出力における小さい方を係数ｇｐとして出力
する最小値計算器117とを備えている。

【００７９】データテーブル110、112、114には、それ
ぞれ図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のデータが記憶され
ている。このときの保護係数制御器83に入力するＥＰ及
びＳＰと、出力されるｇｐとの関係を図１７に示してい
る。

【００８０】図１７において、点線より下の領域、即
ち、ＥＰ≦ＳＰの領域は、シングルトークにおいてエコ
ーが減衰されている状態、即ち、エコーキャンセラが正
常に動作している状態である。このときはｇｐ＝１とな
り、通常動作が続けられる。

【００８１】ＥＰ ＞ ＳＰの領域は、異常が発生してい
る状態である。しかし、実際には、点線より僅かに上の
領域でも、正常なエコー減衰動作が行なわれることがあ
るので、この領域はｇｐ＝１としている。

【００８２】斜線の領域では、０＜ｇｐ＜１の範囲でｇ
ｐが徐々に変化する。斜線領域の上側では、ｇｐ＝０と
なり、ｙ（ｎ）の減算器85への入力が抑えられる。この
場合は、エコーの取り除きはできないが、エコーキャン
セラの出力に余計な雑音が付加されることを防ぐことが
できる。

【００８３】このように、第３実施例のエコーキャンセ
ラは、インパルス応答の推定値がずれたような、異常な
状態が発生したときでも、悪い方向に補正される事態を
防ぐことができる。また、このエコーキャンセラでは、
係数の変更領域をデータテーブルと、最大値、最小値計
算器とを用いて規定しているため、細かい領域を簡単な
構成で規定することができる。

【００８４】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明のエコーキャンセラは、適応フィルタの修正
係数を制御する係数制御器を設けることにより、適応フ
ィルタの修正係数μ（ｎ）を適切な値に制御することが
でき、それにより、収束速度と推定精度とを適切に制御
することができる。

【００８５】また、エコーキャンセラのＮＬＰを、乗算
器と、ファジイ推論によりそのゲインを制御する機構と
で構成することにより、送信信号に歪を生じさせること
なく残留エコーを抑圧することができる。

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるエコーキャンセラ
の構成図、

【図２】第１実施例におけるパワー計算器の構成図、

【図３】第１実施例におけるノイズパワー推定器の構成
図、

【図４】第１実施例における適応フィルタの構成図、

【図５】第１実施例における係数制御器の構成図、

【図６】第１実施例における係数制御器のデータテーブ
ル図、

【図７】第１実施例における係数制御器のデータ変換器
の図、

【図８】本発明の第２実施例におけるエコーキャンセラ
の構成図、

【図９】第２実施例におけるＥＲＬＥ推定器の構成図、

【図１０】第２実施例におけるＮＬＰの構成図、

【図１１】第２実施例におけるＮＬＰの動作説明のため
のメンバシップ関数の図、

【図１２】第２実施例における頭切り演算したメンバシ
ップ関数の図、

【図１３】本発明の第３実施例におけるエコーキャンセ
ラの構成図、

【図１４】第３実施例における適応フィルタの構成図、

【図１５】第３実施例における保護係数制御器の構成
図、

【図１６】第３実施例における保護係数制御器のデータ
テーブルの図、

【図１７】第３実施例における保護係数制御器の特性を
示す図、

【図１８】従来のエコーキャンセラの構成図、

【図１９】従来のエコーキャンセラの適応フィルタの構
成図、

【図２０】従来のエコーキャンセラのＮＬＰの動作説明
のための図、

【図２１】エコーキャンセラのモデルの説明図である。

【符号の説明】

１、２、51、52、79、80 パワー計算器 ３、53、81、206 ダブルトーク判定器 ４、56、82、207 適応フィルタ ５ ノイズパワー推定器 ６ 係数制御器 ７、57、84、208、236 ノンリニアプロセッサ（ＮＬ
Ｐ） ８ 絶対値計算器 ９、10、13、14、21〜28、38〜40、59、60、78、87、89
〜96、106、107、211〜218、228、229 乗算器 11、15、20、36、61、88、104、210、226、231、232
加算器 12、17、29〜31、44、50、63、97〜99、219〜221 遅延
器 16、19、45、47、62、85、86、209、235 減算器 18、64 フィルタ係数制御器 32〜35、100〜103、222〜225 ２乗計算器 37、41、58、65〜67、105、227 除算器 42、70、72、74 データテーブル 43、71、73、75 テーブル読出器 46 データ変換器 48、68 最小値計算器 49、69、76 最大値計算器 54 ノイズパワー推定器 55 ＥＲＬＥ推定器 77 非ファジィ化器 83 保護係数制御器 200 電話機 201 ２線式伝送路 202 ハイブリッド 203 ＡＤ変換器 204 ＤＡ変換器 205、233 エコーキャンセラ 230 エコーパス 234 エコーパス推定値

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号からエコー推定値を減算する適
   応フィルタと、適応フィルタの出力信号に含まれる残留
   エコーを取り除くノンリニアプロセッサとを備えるエコ
   ーキャンセラ装置において、 適応フィルタの係数更新の修正係数を、 前記適応フィルタに入力する送信信号のＳＮ比が小さい
   ときは、前記修正係数が小さくなるように制御し、 前記ＳＮ比が大きいときは、前記適応フィルタの出力信
   号が増加傾向にあるときに前記修正係数が大きくなるよ
   うに制御し、前記出力信号が減少傾向にあるときに前記
   修正係数が小さくなるように 制御することを特徴とする
   エコーキャンセラ装置。
2. 【請求項２】 前記ノンリニアプロセッサが、前記出力
   信号を入力する乗算器と、前記乗算器のゲインをファジ
   イ推論により決定するゲイン制御手段とを具備すること
   を特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ装置。