JPH0818482A - エコーキャンセラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 携帯電話機の小型化を図りつつ筐体内での音
響結合を原因とするエコーを除去するためのエコーキャ
ンセラーを提供する。 【構成】 エコーから算出した疑似エコーを減ずる減算
器１２と、逐次的に更新されるアダプティブディジタル
フィルタ１４と、アダプティブディジタルフィルタ１４
が算出するインパルス応答を記憶するメモリ２４と、ガ
ウス雑音を発生するガウス雑音発生器２２と、を有し、
無通話時にガウス雑音に基づいて予め計算しメモリ２４
に記憶しておいたエコーパスのインパルス応答を通話時
に用いることで疑似エコーを算出しエコーのキャンセル
動作を行う。また、タイマ機構を有するインパルス応答
更新部２６は、無通話時の適当な時間にメモリ２４が記
憶するインパルス応答を更新する。

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ー、特
に通話時と無通話時とでエコーパスのインパルス応答が
変化しないと想定されるディジタル自動車電話等の機器
に搭載される改良されたエコーキャンセラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から通話時、特に遠距離通話のとき
は顕著であるが、実際に発した音声から多少遅れて反響
波（エコー）が発生するという現象が起きる。エコーが
発生すると通話が困難になりやすい。このエコーが発生
する現象は、主に電気的遅延によるもので、電話機の電
話回線を介してマイクとスピーカ間で形成されるエコー
パスのインパルス応答が原因の一つとなる。つまり、実
際の音声とインパルス応答とのたたみ込み、いわゆる音
響結合により発生する。

【０００３】特に、音声コーデックを内蔵し無線通信時
にフレーム処理を行うディジタル携帯電話機では、フレ
ーム処理に多くの時間を要するため、その処理遅延によ
りエコーが発生する。

【０００４】ところで、ディジタル自動車電話システム
等で使用される携帯電話機は、携帯性が重視されること
から一層小型化が図られている。携帯電話機の小型化
は、商品価値を高めるうえにおいても必須条件となって
いる。このような携帯電話機においては、前述したマイ
クとスピーカ間における音響結合のみならず送受話器を
形成する筐体内で形成されるエコーパスにおける音響結
合も原因となりエコーが発生することになる。

【０００５】近年において、マイクとスピーカ間におけ
る音響結合によるエコーは、物理的な工夫によりその音
響結合を問題のないくらいに小さくすることができる
が、筐体内での音響結合は、物理的な工夫のみでは取り
きれないため、むしろマイクとスピーカ間における音響
結合より影響が大きくなる。従って、携帯電話機におい
て筐体内での音響結合を除去するためにエコーキャンセ
ラーが必要となる（参考文献：沖電気研究開発１９９４
年４月第１６２号Ｖｏｌ．６１）。

【０００６】図２は、ディジタル自動車電話機に搭載さ
れる従来のエコーキャンセラーの構成を示した図であ
る。図には、マイク１から入力する音声をディジタル信
号に変換して出力するエンコーダ２及び入力されたディ
ジタル信号をスピーカ４から出力するためにアナログ信
号に変換するデコーダ６から構成される音声コーデック
８と、マイク１及びスピーカ４と音声コーデック８との
間に設けられたエコーキャンセラー１０と、が示されて
いる。エコーキャンセラー１０は、エコーから算出した
疑似エコーを減ずる減算器１２と、逐次的に更新される
アダプティブディジタルフィルタ１４と、を有してい
る。従来のエコーキャンセラー１０は、エコーを除去す
るために学習同定法を導入している。以下、学習同定法
における演算手法を示す。

【０００７】

【数１】 上記（１）式は疑似エコーの算出式、（２）式は推定誤
差の算出式、（３）式はタップ係数の更新を示す算出式
である。

【０００８】上記参考文献によれば、エコーパスのイン
パルス応答は７ｍｓｅｃであることから、従来例におい
ては７ｍｓｅｃに相当するエコーパスのインパルス応答
を表現するため、アダプティブディジタルフィルタ１４
のタップ係数は、５６個必要となる。演算としては、
（３）式が最も負担となることがわかる。

【０００９】フレーム処理を行う無線電話機において、
通話時に、無線通信を行うフレーム長の中でエコーキャ
ンセラー１０におけるエコー除去処理と、音声コーデッ
ク８における音声コーデック処理と、を行うことが望ま
れる。なお、実際には筐体内での音響結合を除去した後
に音声を符号化処理することになるので、エコー除去処
理を行った残り時間で音声コーデック処理が行われるこ
とになる。

【００１０】ここで、各処理に要する時間について例を
あげて説明する。まず、音声コーデック８におけるフレ
ーム処理で取り扱うフレーム長を２０ｍｓｅｃとし、こ
のフレーム長の中でエコー除去処理及び音声コーデック
処理を行うものとする。また、エコーパスのインパルス
応答長は、前述したように７ｍｓｅｃである。８ｋＨｚ
サンプリングでは、７ｍｓｅｃのインパルス応答を表す
アダプティブディジタルフィルタ１４のタップ数は５６
となり、これをサンプリング間隔７ｍｓｅｃ／５６＝１
２５μｓｅｃで全て更新しなければならない。１タップ
更新するのに例えば０．５μｓｅｃかかるとすれば、５
６タップでは、５６×０．５＝２８μｓｅｃかかること
になる。これは、時間比で２８／１２５＝０．２２で、
全時間の２２％かかることを意味しており、残りの時
間、すなわちフレーム長２０ｍｓｅｃ×（１−０．２
２）＝１５．６ｍｓｅｃを音声コーデック処理に費やす
ことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、従来におけるエコーパルスのインパルス応答
は７ｍｓｅｃと長いため、それに伴いタップ係数も多く
なる。このような場合に上記学習同定法により演算を通
話時に行うようにすると、エコー除去処理に多大な時間
が必要となる。通話時においてエコー除去処理に多くの
時間をかけてしまうと、当然のことながら音声コーデッ
ク処理のための時間が少なくなってしまう。

【００１２】特に、通常帯域圧縮を目的とした音声コー
デックの処理は複雑となるため、多くの時間の要する従
来のエコー除去処理の残り時間で音声コーデック処理を
間に合わせることは、非常に困難なことになる。

【００１３】また、このような場合に図２に示したよう
にエコーキャンセラーと音声コーデックとの２チップ化
が行われているが、これでは携帯電話機のより一層の小
型化を図ることができない。前述したように、携帯機の
小型化は必須条件であるからエコーキャンセラーを組み
込む際にも携帯機の小型化が維持できるよう音響結合を
除去する処理を簡略化し音声コーデックに組み込む技術
が重要になってくる。

【００１４】本発明は以上のような問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、携帯電話機の小型
化を図りつつ筐体内での音響結合を原因とするエコーを
除去するためのエコーキャンセラーを提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、請求項１記載の発明は、送受話器の筐体内
で形成されるエコーパスのインパルス応答を算出するア
ダプティブディジタルフィルタと、エコーからインパル
ス応答に基づいて算出された疑似エコーを減ずる減算器
と、を有し、前記筐体内で発生するエコーを除去するエ
コーキャンセラーにおいて、前記アダプティブディジタ
ルフィルタが算出するインパルス応答を記憶する記憶手
段と、を有し、通話時に前記記憶手段が記憶するインパ
ルス応答に基づいて疑似エコーを算出することを特徴と
する。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載のエ
コーキャンセラーにおいて、受信音声の代わりに音声を
発生する音声発生手段を有し、前記記憶手段は、無通話
時に前記音声発生手段が発生した音声に基づいて算出さ
れたインパルス応答を記憶することを特徴とする。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項２記載のエ
コーキャンセラーにおいて、前記音声発生手段は、ガウ
ス雑音を発生するガウス雑音発生器であることを特徴と
する。

【００１８】請求項４記載の発明は、筐体内で形成され
るエコーパスのインパルス応答を算出するアダプティブ
ディジタルフィルタと、エコーからインパルス応答に基
づいて算出された疑似エコーを減ずる減算器と、を有
し、筐体内で発生するエコーを除去するエコーキャンセ
ラーにおいて、受信音声の代わりに音声を発生する音声
発生手段と、前記アダプティブディジタルフィルタが無
通話時に前記音声発生手段が発生する音声に基づいて算
出するインパルス応答を記憶する記憶手段と、タイマ機
構を有し前記記憶手段が記憶するインパルス応答を無通
話時に更新させるインパルス応答更新手段と、を有する
ことを特徴とする。

【００１９】

【作用】以上のような構成を有する本発明に係るエコー
キャンセラーによれば、通話時に記憶手段が記憶するイ
ンパルス応答に基づいて疑似エコーを算出するようにし
たので、通話時にインパルス応答を算出する必要がな
い。従って、通話時におけるエコー除去処理にかかる時
間を大幅に短縮することができる。

【００２０】また、記憶手段に記憶するインパルス応答
を、アダプティブディジタルフィルタが無通話時に音声
発生手段が発生する音声に基づいて算出する。筐体内で
のエコーは、筐体内の部品の物理的形状及び位置関係に
よって決まるものと考えられるので、通話時、無通話時
に関係なく同じであると考えられる。従って、上記無通
話時において実際に発生した音声から算出し記憶された
インパルス応答に基づいて通話時に疑似エコーを算出す
るので、通話時におけるエコー除去処理にかかる時間を
大幅に短縮することができるとともに正確なキャンセル
動作を行うことができる。

【００２１】特に音声発生手段としてガウス雑音発生器
を用いれば、広帯域に及ぶ信号を発生させることができ
る。

【００２２】また、インパルス応答は、前述したように
筐体内の部品の形状及び位置関係で決まるものと考えら
れる。これらは、エコーキャンセラーを搭載した電話機
を落としたりして多少変わる可能性がある。従って、イ
ンパルス応答更新手段は、搭載したタイマ機構を発揮
し、適当な時間間隔を開けて無通話時にインパルス応答
の再計算を行わせ、記憶手段に記憶させるので、正確な
エコー除去を行うことができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施
例を説明する。なお、従来例と同じ要素には同じ符号を
付ける。

【００２４】図１は、携帯電話機等に搭載される本実施
例におけるエコーキャンセラーを示した図である。図１
に示した本実施例においては、減算器１２とエンコーダ
２との間にスイッチ１６を設け、マイク１からの入力信
号をエンコーダ２あるいはアダプティブディジタルフィ
ルタ１４に切り換えて送るようにする。また、デコーダ
６からのディジタル入力信号をスピーカ４とアダプティ
ブディジタルフィルタ１４に送る配線上の分岐点１８と
デコーダ６との間にスイッチ２０を設け、ガウス雑音発
生器２２あるいはデコーダ６からの信号を切り換えてス
ピーカ４に送るようにする。ガウス雑音発生器２２は、
デコーダ６が通話時に受信する受信音声の代わりに音声
を発生する音声発生手段であり、音声としてガウス雑音
を出力する。更に、本実施例では、アダプティブディジ
タルフィルタ１４が算出するインパルス応答を記憶する
記憶手段を必要とするが、本実施例においては、通常、
音声コーデック８に内蔵されているメモリ２４を若干増
やして利用することにする。これは、詳細は後述する
が、本実施例におけるエコーキャンセラーは、音声コー
デック８に内蔵されているので利用可能となる。

【００２５】ここで、本実施例においては、電話回線を
介してのマイク１とスピーカ４との間における音響結合
は、影響が無視できるくらいに除去できたものとし、従
って、エコーパスは、筐体内でのみ発生するものとす
る。また、筐体内でのみ発生するエコーパスは、筐体内
の部品の物理的形状及び位置関係によって決まるものと
考えられ、測定されるエコーは、通話時、無通話時に関
係なく同じになるとする。なお、筐体内での音響結合
は、スピーカ４から発生される音声のみならず筐体内の
部品等の物理的な構成を伝搬する振動（電気的信号）に
よっても発生することになる。

【００２６】本実施例において特徴的なことは、無通話
時にガウス雑音発生器２２が発生するガウス雑音に基づ
いてエコーパスのインパルス応答を予め計算しておくこ
とであり、このインパルス応答をメモリ２４に記憶させ
ておくことである。また、通話時におけるエコー除去処
理は、負担のかかるインパルス応答を計算せずにメモリ
２４に記憶されたインパルス応答を用いて疑似エコーを
算出することである。これにより、通話時におけるエコ
ー除去処理は、単なる疑似エコーを算出し減算するとい
うエコーのキャンセル動作のみを行えばよくエコー除去
処理にかかる時間を大幅に短縮させることができ、この
結果、決められたフレーム長内でエコー除去処理と音声
コーデック処理とを確実に終了させることができる。

【００２７】以下、本実施例における動作について説明
する。

【００２８】まず、無通話時において、エコーパスのイ
ンパルス応答を算出する。このとき、スイッチ１６は接
点ａ１側に閉じ減算器１２とアダプティブディジタルフ
ィルタ１４を接続し、またスイッチ２０は接点ｂ１側に
閉じガウス雑音発生器２２を配線上に組み込む。ここ
で、ガウス雑音発生器２２は、エコーパスのインパルス
応答の学習のため、ガウス雑音をスピーカ４に向けて出
力する。アダプティブディジタルフィルタ１４は、従来
と同様、学習同定法で収束し、計算したインパルス応答
をメモリ２４に記憶する。

【００２９】通話時において、通常通りエコー除去処理
と音声コーデック処理とが行われる。このとき、スイッ
チ１６は接点ａ２側に閉じマイク１とエンコーダ２を接
続し、またスイッチ２０は接点ｂ２側に閉じスピーカ４
とデコーダ６を接続する。本実施例におけるエコー除去
処理においては、通話時にインパルス応答を計算せずに
メモリ２４に記憶されたインパルス応答を用いて疑似エ
コーを算出しエコーをキャンセルする。このため、音声
コーデック８に内蔵されるメモリ２４の容量をインパル
ス応答を記憶させるために若干増加させるだけで、通話
時における演算量は大幅に削減され、エコー除去処理に
かける時間を大幅に短縮することができる。

【００３０】特に、本実施例では、メモリ２４に記憶し
ておくインパルス応答をガウス雑音から算出している。
ガウス雑音を使用するのは、学習同定法がナイキスト周
波数までの周波数応答を測定することと等価な処理であ
るため、広帯域の信号を入れる必要があるためである。

【００３１】ところで、本実施例において更に特徴的な
ことは、タイマ機構を有しメモリ２４が記憶するインパ
ルス応答を無通話時に更新させるインパルス応答更新手
段としてのインパルス応答更新部２６を設けたことであ
る。前述したように、インパルス応答は、筐体内の部品
の形状及び位置関係で決まるものと考えられるから、エ
コーキャンセラーを搭載した電話機を落としたりするこ
とにより部品の形状及び位置関係が変化し、それに伴い
インパルス応答も多少変わる可能性がある。従って、エ
コーパスのインパルス応答に変動が生じたときには、イ
ンパルス応答の再計算を行いメモリ２４を更新する必要
があるが、この変動が起きることを予め知ることはでき
ないので、例えば１日に数回、無通話時にインパルス応
答の再計算を行うようにすればよい。従って、インパル
ス応答更新部２６は、タイマ機構を発揮し、無通話時の
適当な時間にインパルス応答の再計算を行わせ、メモリ
２４の内容を更新させる。これにより、無通話時にイン
パルス応答を計算させ適切な値でメモリ２４を更新する
ことができるので、通話時に正確なエコーのキャンセル
動作を行わせることができる。

【００３２】以上のように、本実施例におけるエコーキ
ャンセラは、負担のかかる演算処理を音声コーデック処
理が行われていない無通話時に行い、通話時にはキャン
セル動作のみを行うというように、通話時における処理
の簡略化を図ることができる。従って、エコーキャンセ
ラーを音声コーデックと同じチップに搭載させること、
すなわち１チップ化が可能となり、その結果携帯電話機
の小型化を図ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、通話時
に記憶手段が記憶するインパルス応答に基づいて疑似エ
コーを算出するようにしたので、アダプティブディジタ
ルフィルタは、通話時にインパルス応答を算出する必要
がない。従って、通話時におけるエコー除去処理にかか
る時間を大幅に短縮することが可能となる。

【００３４】また、この記憶手段に記憶されるインパル
ス応答は、アダプティブディジタルフィルタが無通話時
に実際に音声発生手段が発生する音声に基づいて算出さ
れるので、通話時に正確なエコーのキャンセル動作を行
うことが可能となる。

【００３５】また、音声発生手段としてガウス雑音発生
器を設け、ガウス雑音を発生させることにより広帯域に
及ぶ信号を発生させることができるので、学習同定法に
よる演算を行わせることが可能となる。

【００３６】また、インパルス応答更新手段を設けたこ
とにより、無通話時に計算され記憶手段に記憶されたイ
ンパルス応答を適当に更新することができるので、携帯
電話機を落としたことによりインパルス応答に変動が生
じた場合であっても、正確なエコー除去を行わせること
が可能となる。

【００３７】以上のように、本発明によれば、負担のか
かる演算処理を音声コーデック処理が行われていない無
通話時に行い、通話時にはエコー除去処理としてキャン
セル動作のみを行うようにしたので、通話時における負
荷を軽減し処理を簡略化することが可能となる。これに
より、通話時においてエコー除去処理及び音声コーデッ
ク処理を同時に行うことができるので、その結果音声コ
ーデックにエコーキャンセラを組み込むことも可能とな
り、携帯電話機の小型化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエコーキャンセラーの一実施例を
示した図である。

【図２】従来のエコーキャンセラーを示した図である。

【符号の説明】

８ 音声コーデック １２ 減算器 １４ アダプティブディジタルフィルタ １６、２０ スイッチ ２２ ガウス雑音発生器 ２４ メモリ ２６ インパルス応答更新部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送受話器の筐体内で形成されるエコーパ
   スのインパルス応答を算出するアダプティブディジタル
   フィルタと、 エコーからインパルス応答に基づいて算出された疑似エ
   コーを減ずる減算器と、 を有し、前記筐体内で発生するエコーを除去するエコー
   キャンセラーにおいて、 前記アダプティブディジタルフィルタが算出するインパ
   ルス応答を記憶する記憶手段と、 を有し、通話時に前記記憶手段が記憶するインパルス応
   答に基づいて疑似エコーを算出することを特徴とするエ
   コーキャンセラー。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエコーキャンセラーにお
   いて、 受信音声の代わりに音声を発生する音声発生手段を有
   し、前記記憶手段は、無通話時に前記音声発生手段が発
   生した音声に基づいて算出されたインパルス応答を記憶
   することを特徴とするエコーキャンセラー。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエコーキャンセラーにお
   いて、 前記音声発生手段は、ガウス雑音を発生するガウス雑音
   発生器であることを特徴とするエコーキャンセラー。
4. 【請求項４】 筐体内で形成されるエコーパスのインパ
   ルス応答を算出するアダプティブディジタルフィルタ
   と、 エコーからインパルス応答に基づいて算出された疑似エ
   コーを減ずる減算器と、 を有し、筐体内で発生するエコーを除去するエコーキャ
   ンセラーにおいて、 受信音声の代わりに音声を発生する音声発生手段と、 前記アダプティブディジタルフィルタが無通話時に前記
   音声発生手段が発生する音声に基づいて算出するインパ
   ルス応答を記憶する記憶手段と、 タイマ機構を有し前記記憶手段が記憶するインパルス応
   答を無通話時に更新させるインパルス応答更新手段と、 を有することを特徴とするエコーキャンセラー。