JP4705893B2 - エコーキャンセラ - Google Patents
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Description
エコーキャンセラは、遠端から入力された受信信号x(t)が、DAC(ディジタル・アナログ変換器)1でアナログ信号に変換され、近端のスピーカ2から出力されてマイクロホン3に音響信号として回り込み、ADC(アナログ・ディジタル変換器)4でディジタル信号に変換されてエコーとして遠端に送信されることを防止するものである。
H(t)=[h1(t),h2(t),…,hm(t)]T
X(t)=[x(t),x(t−1),…,x(t−m+1)]T
但し、Tはベクトルの転置を表す。
r(t)=H(t)TX(t)
e(t)=y(t)−r(t)
H(t+1)=H(t)+μΔH(t)
H(t+1)=H(t)+μ[e(t)X(t)]/‖X(t)‖2
この場合のμは、0<μ<2である。
請求項2に係る発明のエコーキャンセラは、請求項1に係る発明のエコーキャンセラにおいて、前記反射係数に基づいて前記受信信号がトーン性信号か否かを判定する狭帯域信号判定部を設け、該受信信号がトーン性信号と判定されたときに、前記適応フィルタにおけるタップ係数の更新を停止するように構成したことを特徴とする。
請求項3に係る発明のエコーキャンセラは、請求項1または2に係る発明のエコーキャンセラにおいて、前記送信信号と前記第1の残差信号、または前記白色化送信信号と前記第2の残差信号に基づいて、該送信信号に含まれる前記エコーと該送信信号に含まれる背景雑音との比である信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出部を設け、該信号対雑音比に基づいて前記適応フィルタにおけるタップ係数の更新時のステップサイズを調整するように構成したことを特徴とする。
請求項4に係る発明のエコーキャンセラは、請求項1、2または3に係る発明のエコーキャンセラにおいて、前記線形予測部で算出された線形予測係数を書き込み、前記遅延制御部からの要求に応じて該線形予測係数をその書き込んだ順に読み出して出力する先入れ先出しバッファを設けたことを特徴とする。
請求項5に係る発明のエコーキャンセラは、受信信号を遅延させて遅延受信信号を出力する遅延バッファと、前記受信信号から線形予測係数を算出する線形予測部と、前記線形予測係数を用いて前記遅延受信信号を白色化し、白色化受信信号を生成する第1の逆フィルタと、前記遅延受信信号と前記白色化受信信号をそれぞれ同一のタップ係数で演算して擬似エコーと白色化擬似エコーを出力すると共に、与えられた残差信号に従って該タップ係数を更新する適応フィルタと、前記適応フィルタのタップ係数に基づいてエコーの遅延時間を推定し、前記線形予測部から出力された前記線形予測係数を該遅延時間だけ遅延させて出力する遅延制御部と、前記遅延制御部から出力された線形予測係数を用いて送信信号を白色化し、白色化送信信号を生成する第2の逆フィルタと、前記送信信号から前記擬似エコーを差し引いて第1の残差信号を出力する第1の加算器と、前記白色化送信信号から前記白色化擬似エコーを差し引いて第2の残差信号を出力する第2の加算器と、前記タップ係数が収束していないときには前記第2の残差信号を選択し、該タップ係数が収束した時点で前記第1の残差信号を選択し、その選択した残差信号を前記適応フィルタに与える残差信号切替部と、を備えたエコーキャンセラであって、前記送信信号と前記第1の残差信号、または前記白色化送信信号と前記第2の残差信号に基づいて、該送信信号に含まれる前記エコーと該送信信号に含まれる背景雑音との比である信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出部を設け、該信号対雑音比に基づいて前記適応フィルタにおけるタップ係数の更新時のステップサイズを調整するように構成したことを特徴とする。
特に、白色化送信信号を生成する第2の逆フィルタでは、線形予測部から出力された線形予測係数を適応フィルタのタップ係数に基づいて推定されたエコーの遅延時間だけ遅延させ、この遅延させた線形予測係数を用いて送信信号を白色化しているので、エコーの遅延時間を考慮した残差信号が得られ、迅速かつ的確にタップ係数を収束させることが出来る。更に、高帯域信号判定部を有しているので、受信信号が白色性信号の場合に、残差信号切替部による切り替えのタイミングを待たずに、直ちに適応フィルタのタップ係数の更新を通常の状態に切り替えて、安定した状態に移行することが出来る。
請求項3に係る発明によれば、S/N(信号対雑音比)算出部を設け、送信信号に含まれるエコーと背景雑音との比であるS/Nに応じて、タップ係数を更新するステップサイズの大きさを調整するように構成しているので、例えば、送信信号に背景雑音が多く存在する場合には、タップ係数の更新量を小さくすることで、収束速度は低下するものの第2の逆フィルタによって増幅される高域雑音成分の影響を少なくして、エコーキャンセル量の低下を軽減することが出来る。また、送信信号に背景雑音があまり存在しない場合には、タップ係数の更新量を大きくして収束速度を向上することが出来る。
請求項4に係る発明によれば、FIFO(先入れ先出し)バッファを設けたので、エコー遅延時間に拘らず、的確にタップ係数を収束させることが出来る。
線形予測部12のp次の線形予測係数LPC1をa0,a1,…,apとし、逆フィルタ13,16を次のようにする。
H(t)=[h1(t),h2(t),…,hm(t)]T
Xw(t)=[xw(t),xw(t−1),…,xw(t−m+1)]T
rw(t)=H(t)TXw(t)
ew(t)=yw(t)−rw(t)
H(t+1)=H(t)+μ[ew(t)Xw(t)]/‖Xw(t)‖2
H(t)=[h1(t),h2(t),…,hm(t)]T
X(t)=[x(t),x(t−1),…,x(t−m+1)]T
r(t)=H(t)TX(t)
e(t)=y(t)−r(t)
H(t+1)=H(t)+μ[e(t)X(t)]/‖X(t)‖2
線形予測部12においてi番目の分析フレームで計算されたp次の線形予測係数LPC1を、次のように表す。
Ai=[a0i,a1i,…,api]
SLV(t)=α×SLV(t−1)+(1−α)×|y(t)|
但し、0<α<1 である。
S/N(t)=20×log{SLV(t)/NLV(t)}
このエコーキャンセラは、適応フィルタ31と、加算器32と、S/N検出部33とで構成されている。
H(t)=[h1(t),h2(t),…,hm(t)]T
X(t)=[x(t),x(t−1),…,x(t−m+1)]T
r(t)=H(t)TX(t)
e(t)=y(t)−r(t)
H(t+1)=H(t)+μ[e(t)X(t)]/‖X(t)‖2
(1) 図1等において、切替制御部20は、適応フィルタ14のタップ係数の更新回数に応じて切替信号SWを出力するように構成しているが、実際のタップ係数の収束状況に応じて切替信号SWを出力するように構成することが出来る。その場合、例えば、シングルトーク時の残差信号e(t)のパワーレベルを監視し、そのパワーレベルが一定レベル以下になったときに、残差信号e(t)を選択する切替信号SWを出力するように構成する。
(2) 図7等において、S/N検出部25は、送信信号y(t)と残差信号e(t)からS/Nを算出しているが、送信信号yw(t)と残差信号ew(t)からS/Nを算出するように構成しても良い。
(3) 図7等において、適応フィルタ14Aは、検出信号SNに基づいてタップ係数H(t)の更新時のステップサイズμの大きさを調整するように構成されているが、S/N検出部25及び検出信号SNを用いずに、切替信号SWを用いてステップサイズμを2段階に切り替えるようにしても良い。
(4) 図6〜図9に、図4と同様のFIFOバッファ22を設けても良い。
12 線形予測部
13,16 逆フィルタ
14,14A 適応フィルタ
15 遅延制御部
17,18 加算器
19 切替スイッチ
20 切替制御部
21 ダブルトーク検出部
22 FIFOバッファ
23 広帯域信号判定部
25 S/N検出部
26 狭帯域信号判定部
Claims (5)
- 受信信号を遅延させて遅延受信信号を出力する遅延バッファと、
前記受信信号から反射係数と線形予測係数を算出する線形予測部と、
前記線形予測係数を用いて前記遅延受信信号を白色化し、白色化受信信号を生成する第1の逆フィルタと、
前記遅延受信信号と前記白色化受信信号をそれぞれ同一のタップ係数で演算して擬似エコーと白色化擬似エコーを出力すると共に、与えられた残差信号に従って該タップ係数を更新する適応フィルタと、
前記適応フィルタのタップ係数に基づいてエコーの遅延時間を推定し、前記線形予測部から出力された前記線形予測係数を該遅延時間だけ遅延させて出力する遅延制御部と、
前記遅延制御部から出力された線形予測係数を用いて送信信号を白色化し、白色化送信信号を生成する第2の逆フィルタと、
前記送信信号から前記擬似エコーを差し引いて第1の残差信号を出力する第1の加算器と、
前記白色化送信信号から前記白色化擬似エコーを差し引いて第2の残差信号を出力する第2の加算器と、
前記反射係数に基づいて前記受信信号が白色性信号か否かを判定する広帯域信号判定部と、
前記タップ係数が収束しておらず、かつ前記受信信号が白色性信号でないときには前記第2の残差信号を選択し、該タップ係数が収束しているかまたは該受信信号が白色性信号であるときには前記第1の残差信号を選択し、その選択した残差信号を前記適応フィルタに与える残差信号切替部と、
を備えたことを特徴とするエコーキャンセラ。 - 前記反射係数に基づいて前記受信信号がトーン性信号か否かを判定する狭帯域信号判定部を設け、該受信信号がトーン性信号と判定されたときに、前記適応フィルタにおけるタップ係数の更新を停止するように構成したことを特徴とする請求項1記載のエコーキャンセラ。
- 前記送信信号と前記第1の残差信号、または前記白色化送信信号と前記第2の残差信号に基づいて、該送信信号に含まれる前記エコーと該送信信号に含まれる背景雑音との比である信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出部を設け、該信号対雑音比に基づいて前記適応フィルタにおけるタップ係数の更新時のステップサイズを調整するように構成したことを特徴とする請求項1または2記載のエコーキャンセラ。
- 前記線形予測部で算出された線形予測係数を書き込み、前記遅延制御部からの要求に応じて該線形予測係数をその書き込んだ順に読み出して出力する先入れ先出しバッファを設けたことを特徴とする請求項1、2または3記載のエコーキャンセラ。
- 受信信号を遅延させて遅延受信信号を出力する遅延バッファと、
前記受信信号から線形予測係数を算出する線形予測部と、
前記線形予測係数を用いて前記遅延受信信号を白色化し、白色化受信信号を生成する第1の逆フィルタと、
前記遅延受信信号と前記白色化受信信号をそれぞれ同一のタップ係数で演算して擬似エコーと白色化擬似エコーを出力すると共に、与えられた残差信号に従って該タップ係数を更新する適応フィルタと、
前記適応フィルタのタップ係数に基づいてエコーの遅延時間を推定し、前記線形予測部から出力された前記線形予測係数を該遅延時間だけ遅延させて出力する遅延制御部と、
前記遅延制御部から出力された線形予測係数を用いて送信信号を白色化し、白色化送信信号を生成する第2の逆フィルタと、
前記送信信号から前記擬似エコーを差し引いて第1の残差信号を出力する第1の加算器と、
前記白色化送信信号から前記白色化擬似エコーを差し引いて第2の残差信号を出力する第2の加算器と、
前記タップ係数が収束していないときには前記第2の残差信号を選択し、該タップ係数が収束した時点で前記第1の残差信号を選択し、その選択した残差信号を前記適応フィルタに与える残差信号切替部と、
を備えたエコーキャンセラであって、
前記送信信号と前記第1の残差信号、または前記白色化送信信号と前記第2の残差信号に基づいて、該送信信号に含まれる前記エコーと該送信信号に含まれる背景雑音との比である信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出部を設け、該信号対雑音比に基づいて前記適応フィルタにおけるタップ係数の更新時のステップサイズを調整するように構成したことを特徴とするエコーキャンセラ。
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