JP3865050B2 - エコーキャンセラ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの通信系を介して受信された受信信号が、回り込み経路を介して、他の通信系に回り込むことにより回り込みエコーを発生する伝送系において、そのエコーの消去を目的としたエコーキャンセラ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通話路において音声を劣化させる要因のひとつに、送話音声が受話側に回り込み送話者に聞こえる現象(エコー)がある。
この現象に対する解決策として、一般にエコーキャンセラ装置が用いられている。エコーキャンセラ装置では、回り込み経路の伝達関数を適応フィルタで推定し、推定エコーを生成して回り込み信号から減算してエコーを抑圧している。ここでは、図2に掲示しているFG(半固定フィルタ)/BG(適応フィルタ)方式によるエコーキャンセラを対象とする(特開平7−226700号公報参照)。ここで、端子13→端子11側の通信路が第1の通信路系であり、端子12→端子14側の通信路が第2の通信路系である。
【0003】
図2において、1は畳み込み演算を行い推定エコーを算出する半固定フィルタ、2は回り込み経路の特性の変動に応じて適応計算を行う適応フィルタ、3は回り込み経路のインパルス応答を推定する推定回路、4は適応フィルタ2の係数を半固定フィルタ1に転送する制御信号mを出力する転送判断回路、5は第1の通信路系の入力信号dのレベルを判定する入力判定回路、6は誤差aと誤差bとを比較する誤差比較回路、7は誤差aと回り込み信号cとのパワーを比較するパワー比較回路、8は入力判定回路5,誤差比較回路6,パワー比較回路7の出力から転送判断回路4の制御出力mを取り出す判定回路、9,10は減算器、11は第1の通信路系の出力端子、12は第2の通信路系の入力端子、13は第1の通信路系の入力端子、14は第2の通信路系の出力端子、dは第1の通信路系の入力端子13からの入力信号、cは第2の通信路系の入力端子からの入力信号、aは第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cから適応フィルタ2による適応計算の信号hを差し引いた誤差信号、bは第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cから半固定フィルタ1による畳み込み演算の信号iを差し引いた誤差信号を示している。
【0004】
このFG/BG方式は、畳み込み演算を行い推定エコーを算出する半固定フィルタ1と、回り込み経路の特性の変動に応じて適応計算を行う適応フィルタ2とを備えたデュオフィルタ方式であり、推定回路3において回り込み経路のインパルス応答(回り込み経路伝達特性)を推定し、その推定値jをBG側の適応フィルタ2に入力する。BG側の適応フィルタ2は、その推定値jを用いて第1の通信路系の入力端子13からの入力信号dの適応計算を行ったBG側推定エコー信号hを出力する。さらに、減算器11において第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cからBG側推定エコー信号hを差し引く。回り込み経路のインパルス応答の推定が良好に行われていれば、エコー信号e(相手端末からの入力信号fがないときにはエコー信号eが第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cに相当することになる)とBG側推定エコー信号hはほぼ相等しいものとなる。BG側の適応フィルタ2の特性が真の回り込み経路の特性に近ければ、BG側の適応フィルタ2の係数をFG側の半固定フィルタ1の係数に転送し、このFG側への半固定フィルタ1からFG側推定エコー信号iが出力される。一般的には、BG側の適応フィルタ2が真の回り込み経路の特性に近づいたことは、第2の通信路系の入力端子12の入力信号cとBG側推定エコー信号hとの差aと第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cとのパワーを比較することで行われる。ここで、前記転送は次の条件のもとに行われる。
【0005】
すなわち、▲1▼入力判定回路5で第1の通信路系の入力信号dが設定されたしきい値dth以上の時に、▲2▼パワー比較回路7で誤差信号aのパワーが第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cのパワーよりマージンk以上小さいと判断され、かつ▲3▼誤差比較回路6でBG側の誤差信号aのパワーがFG側の誤差信号bのパワーよりもマージンk’以上小さいと判断されたときに推定された係数はFG側の半固定フィルタの係数と比べて、実際の回り込み経路のインパルス応答をより良く擬似していると考えられるので、BG側の係数をFG側の半固定フィルタ1に転送する。
FG側の半固定フィルタ1の係数は、上記の条件が満たされたときのみ更新されるので、ダブルトーク時にBG側の推定回路3が誤推定をした場合には、上記条件が満たされないため、BG側の係数がFG側に転送されず、ダブルトークの前の良好なエコー消去状態が保持される。FG側の半固定フィルタ1から推定エコー信号iを減算器10で信号cから減算し、その減算出力bを第2の通信路系の出力端子14へ出力する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記FG/BG方式において、条件▲1▼を満たしても第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cが小さいとBG側の推定エコー信号hを差し引いた誤差信号aも小さいため、第2の通信路系の入力端子12からの入力信号cと誤差信号aのレベル差がマージンkを下回り、条件▲2▼を満たすことができない。また、同様にBG側の誤差信号aとFG側の誤差信号bの差もマージンk’を下回り、条件▲3▼を満たさないため、BG側からFG側に係数が転送されず、最適なエコー消去が実行できない場合が生じる。特に初期状態においては、FG側の半固定フィルタ1の係数はすべて“0”であるため、第2の通信路系の入力信号cは減算器10でエコーを消去することができず(b=c)、そのまま伝送路へ出力されるという問題がある。
【0007】
以上説明したように、従来のFG/BG方式においては、誤差信号が回り込み信号に比べ小さくなった場合においても、推定エコー信号が真の回り込み信号を擬似していないときがある。このような場合には、BG側の適応フィルタにおいては、動作が収束しても収束していないと判断するため、係数の転送が行われず、良好なエコー消去が行われない問題が生じる。特に、初期状態の場合においては、半固定フィルタのフィルタ係数はすべて“0”であるため、推定されたBG側の係数の転送が行われずに半固定フィルタは初期状態を維持することとなり、実際には全くエコーを抑圧しない現象が起きる。
【0008】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消して、通常のレベル変動範囲においては、真のエコー信号に正しく擬似して、所定の転送条件を満足する状態で動作するエコーキャンセラ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明によるエコーキャンセラ装置は、回り込み信号に擬似的な回り込み信号を加算するための経路を持つことによって、初期状態においては回り込み信号とBG側の誤差信号との差をマージンkよりも大きくすること、およびBG側の誤差信号とFG側の誤差信号との差をマージンk’よりも大きくすることにより、前記転送条件▲2▼▲3▼を満たし、回り込む信号のレベルによらず常に安定にエコーキャンセラを動作させるように構成されている。
【0010】
即ち、前記課題を解決するために、本発明によるエコーキャンセラ装置は、第1の通信系を介して受信された受信信号が回り込み経路を介して第2の通信系に回り込む伝送系において、
前記第1の通信系で前記回り込み経路の特性の変動に応じて前記第1の通信系への入力信号に対する適応計算を行いBG側推定エコーを算出するBG側適応フィルタと、
前記第1の通信系への入力信号に対して所要の係数を用いる畳み込み演算を行ってFG側推定エコーを算出するFG側半固定フィルタと、
前記第1の通信系への入力信号が予め定めたしきい値以上であり、前記BG側推定エコーの誤差が予め定めた第一のマージン以下であり、かつ、前記FG側推定エコーの誤差が予め定めた第二のマージン以下である転送条件が満たされたときに、前記BG側適応フィルタの係数を前記FG側半固定フィルタの前記所要の係数として転送する転送判断回路と、
前記第2の通信系への入力信号から前記FG側推定エコーを減算器で差し引いて前記第1の通信系から前記第2の通信系への回り込み信号を抑圧する引算手段、
とを備えたエコーキャンセラ装置であって、
前記第2の通信系側のエコーキャンセラ入力部と前記減算器との間に擬似回り込み経路が設けられ、初期動作状態で、前記BG側推定エコーの誤差が前記予め定めた第一のマージン以上であり、かつ、前記FG側推定エコーの誤差が予め定めた第二のマージン以上であり、しかも前記転送条件が満たされるように構成されている。
【0011】
前記擬似回り込み経路による回り込み信号の下限値と上限値は、前記BG側推定エコーの誤差が前記予め定めた第一のマージン以上である条件と、前記BG側適応フィルタの動作可能レベル範囲内にある条件とにより、それぞれ規制されているように構成することができる。
【0012】
前記回り込み経路は、ハイブリッド回路であり、前記第1の通信系の出力が該ハイブリッド回路への4線側入力となり、該ハイブリッド回路からの4線側出力は前記第2の通信系への入力となるように構成することができる。
【0013】
前記回り込み線路は、前記第1の通信系の出力と前記第2の通信系の入力との間に形成される音響反響路であるように構成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に基づき本発明の実施例を説明する。実施例として、ハイブリッド回路15を有し、エコーキャンセラを動作させたまま2線回線、または4線回線に切り替えるような系に接続する機能を備えたエコーキャンセラ装置について説明する。図1はその実施例であり、図2と共通な部分には同一の番号を付与した。図1の16,17は2線−4線切換スイッチ、18,19は4線回線の伝送路、22は2線回線の伝送路を示している。
図1のf,nは相手端末からの信号、dは相手端末への信号、cは回り込み信号と相手端末からの入力信号f,nの和の信号、20は擬似回り込み経路、21は前記擬似回り込み経路による擬似エコー信号gと回り込み信号eと相手端末からの信号f,nを加算する加算器、hは相手端末への信号dを基に適応フィルタで回り込み信号を推定した推定エコー信号、iは相手端末への信号dを基に半固定フィルタで回り込み信号を推定した推定エコー信号である。
【0015】
次に、本発明のエコーキャンセラ装置の動作を、図1を用いて説明する。まず、2線−4線切換スイッチ16,17でハイブリッド回路15を経由する2線−4線変換回路の場合について説明する。
【0016】
本発明ではエコーキャンセラとハイブリッド回路15との間に擬似回り込み経路12を挿入することにより、推定回路3での回り込み伝達特性の推定は、ハイブリッド回路15の回り込み経路と擬似回り込み経路20との2つの経路を基に実行される。すなわち、ハイブリッド回路15の回り込み信号eと擬似回り込み経路20で生成した擬似エコー信号gを加算した信号e+gを推定回路3において推定を行う。その推定された推定値をBG側の適応フィルタ2に転送し、相手側への入力信号dとの畳み込み演算を実行して推定エコー信号iを合成する。さらに、減算器9において、信号c’から推定エコー信号iを差し引く。ここで、転送判断回路4のパワー比較回路7で誤差信号aのパワーが信号c’のパワーよりマージンk以上小さいかを判断する。このとき、推定エコー信号hは信号e+gを推定して生成された信号であるから、実際のハイブリッド回路15による回り込み信号eがマージンkより小さい値でも、信号e+gを推定した推定エコー信号hがマージンk以上であれば、前記転送条件▲2▼を満たすことが可能となる。また、誤差比較回路6においてもFG側の誤差信号iとBG側の誤差信号aとの差がマージンk’以上と判断され、前記転送条件▲3▼を満たすことが可能となり、3つの転送条件を満たし、BG側からFG側に係数が転送され、良好なエコー消去が実行される。
【0017】
この実施例における擬似回り込み量の下限値は、前記転送条件▲2▼を満たす範囲とする。すなわち、転送条件▲2▼を式で表すと、
【数1】
(a+k)<c’ (1)
であり、かつc’は
【数2】
c’=c+g=n+e+g (2)
で表されるので、この2つの式から擬似回り込み量はa+k−e−nより大きい値でなければならない。
【0018】
一方、上限値は、回り込み信号が大きい場合に、適応フィルタの消去性能を損なわないレベルとする。例えば、エコー消去性能として信号bをBdBm(>0)以下にするためには、エコーキャンセラの消去量をAdBとすると、信号dがDdBのとき、擬似回り込みは(B−D+A)dB(<0)より小さい値でなければならない。実施例では−24 [dB] とした。擬似的な回り込み信号gを生成して信号cに加算することにより、回り込み信号のレベルによらず、エコーキャンセラ装置は常に良好なエコーの消去を行うことができる。
【0019】
本実施例では、擬似回り込み経路20を設けることにより、ハイブリッド回路15で回り込む信号のレベルによらず、前記転送条件を満たし、BG側からFG側へ係数を転送させることが可能となる。
【0020】
次に、2線−4線切換スイッチ16,17でハイブリッド回路15を有する2線回線から4線回線のみで構成された経路に切り替えた場合について説明する。
【0021】
2線回線から4線回線に切替え接続すると、2線−4線変換するハイブリッド回路15に接続しないため、回り込み信号レベルはほぼ“0”に等しく、エコーキャンセラは不必要となる。そのため、実際には2線回線から4線回線に切り替えると同時にエコーキャンセラの動作を停止する制御信号が送信され、エコーキャンセラは動作を停止する。反対に、2線−4線切換表示16,17で4線回線から2線回線に切り替えると同時にエコーキャンセラの動作を開始させる制御信号が送信され、エコーキャンセラは動作を開始する。このように、通常は2線−4線回線の切替えに対応してエコーキャンセラの動作を制御している。しかし、相手側端末がハイブリッド回路15に接続した2線回線であっても、4線回線であっても擬似回り込み経路20を設けることにより回り込み信号e(≒0)が微小でも、常に擬似回り込み経路20から擬似回り込み信号gが一定量回り込むため、2線−4線回線の切り替えが生じてもエコーキャンセラの制御を行う必要がなく、常に安定なエコー消去量を確保することができる。
【0022】
従って、前記動作に従えば、相手端末がどんな接続状態においても、また、エコーキャンセラの制御を行わなくても、エコーキャンセラは常に安定に動作することが可能となる。
【0023】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による擬似回り込み経路を備えることにより、回り込む信号のレベルによらずFG側からBG側に係数の転送が実行されることとなり、より良好なエコー消去が可能となり、通話路品質の改善につながる。また、2線−4線変換回路やその他の接続形態においても擬似回り込み経路を備えることにより常にエコーキャンセラを動作させ良好なエコー消去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】従来のエコーキャンセラの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 半固定フィルタ
2 適応フィルタ
3 インパルス応答の推定回路
4 転送判断回路
5 入力判定回路
6 誤差比較回路
7 パワー比較回路
8 判定回路
9,10 減算器
11 第1の通信系の出力端子
12 第2の通信系の入力端子
13 第1の通信系の入力端子
14 第2の通信系の出力端子
15 ハイブリッド回路
16,17 2線−4線切換スイッチ
18,19 4線回路の伝送路
20 擬似回り込み経路
21 加算器
22 2線回路
a 誤差信号(c−h)
b 誤差信号(c−i)
c 第2の通信系の入力端子からの入力信号
c’ 信号値
d 第1の通信系の入力端子からの入力信号
e 回り込み信号
f,n 相手端末からの入力信号
g 擬似エコー信号
h 適応計算の推定エコー信号
i 推定エコー信号
k,k’ マージン
j 推定回路からの推定値
m 転送判断回路からの制御信号
Claims (4)
- 第1の通信系を介して受信された受信信号が回り込み経路を介して第2の通信系に回り込む伝送系において、
前記第1の通信系で前記回り込み経路の特性の変動に応じて前記第1の通信系への入力信号に対する適応計算を行いBG側推定エコーを算出するBG側適応フィルタと、
前記第1の通信系への入力信号に対して所要の係数を用いる畳み込み演算を行ってFG側推定エコーを算出するFG側半固定フィルタと、
前記第1の通信系への入力信号が予め定めたしきい値以上であり、前記BG側推定エコーの誤差が予め定めた第一のマージン以下であり、かつ、前記FG側推定エコーの誤差が予め定めた第二のマージン以下である転送条件が満たされたときに、前記BG側適応フィルタの係数を前記FG側半固定フィルタの前記所要の係数として転送する転送判断回路と、
前記第2の通信系への入力信号から前記FG側推定エコーを減算器で差し引いて前記第1の通信系から前記第2の通信系への回り込み信号を抑圧する引算手段、
とを備えたエコーキャンセラ装置であって、
前記第2の通信系側のエコーキャンセラ入力部と前記減算器との間に擬似回り込み経路が設けられ、初期動作状態で、前記BG側推定エコーの誤差が前記予め定めた第一のマージン以上であり、かつ、前記FG側推定エコーの誤差が予め定めた第二のマージン以上であり、しかも前記転送条件が満たされるように構成されたエコーキャンセラ装置。 - 前記擬似回り込み経路による回り込み信号の下限値と上限値は、前記BG側推定エコーの誤差が前記予め定めた第一のマージン以上である条件と、前記BG側適応フィルタの動作可能レベル範囲内にある条件とにより、それぞれ規制されてい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。
- 前記回り込み経路は、ハイブリッド回路であり、前記第1の通信系の出力が該ハイブリッド回路への4線側入力となり、該ハイブリッド回路からの4線側出力は前記第2の通信系への入力となるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のエコーキャンセラ装置。
- 前記回り込み線路は、前記第1の通信系の出力と前記第2の通信系の入力との間に形成される音響反響路であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエコーキャンセラ装置。
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