JPH10341190A - エコー消去システム及び方法、並びに移動通信装置 - Google Patents
エコー消去システム及び方法、並びに移動通信装置Info
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- JPH10341190A JPH10341190A JP10109881A JP10988198A JPH10341190A JP H10341190 A JPH10341190 A JP H10341190A JP 10109881 A JP10109881 A JP 10109881A JP 10988198 A JP10988198 A JP 10988198A JP H10341190 A JPH10341190 A JP H10341190A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/02—Details
- H04B3/20—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
- H04B3/23—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Telephone Function (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電話システムに使用されるエコー消去方法に
関し、特に２つのフィルターを使用するエコー消去方法
を提供する。 【解決手段】 ２つの適応型フィルターを、即ち主フィ
ルター１０及び背景フィルター５０を使用する。背景フ
ィルター５０の目的は、主フィルター１０のモデルを確
実に正しい状態に保つことである。主フィルター係数及
び背景フィルター係数は種々の条件で更新され、各フィ
ルターで作られた残差信号（L RES1，L RES2）が相互
に比較される。エコーキャンセラの出力信号（S OUT
）を作るのに使用されるフィルター係数の集合は、該
残差信号の比較に基づいて選択される。フィルター係数
の集合の選択は、背景フィルター係数を主フィルターに
コピーすることにより、又は背景フィルターの機能と主
フィルターの機能とを交換することにより実行される。
関し、特に２つのフィルターを使用するエコー消去方法
を提供する。 【解決手段】 ２つの適応型フィルターを、即ち主フィ
ルター１０及び背景フィルター５０を使用する。背景フ
ィルター５０の目的は、主フィルター１０のモデルを確
実に正しい状態に保つことである。主フィルター係数及
び背景フィルター係数は種々の条件で更新され、各フィ
ルターで作られた残差信号（L RES1，L RES2）が相互
に比較される。エコーキャンセラの出力信号（S OUT
）を作るのに使用されるフィルター係数の集合は、該
残差信号の比較に基づいて選択される。フィルター係数
の集合の選択は、背景フィルター係数を主フィルターに
コピーすることにより、又は背景フィルターの機能と主
フィルターの機能とを交換することにより実行される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電話システムで使
用されるエコー消去方法に関し、特に２個のフィルター
を使用するエコー消去方法に関する。
用されるエコー消去方法に関し、特に２個のフィルター
を使用するエコー消去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電話回線網においてエコーの発生に寄与
する要因は幾つかある。インピーダンスの不整合は、電
話回線網の２／４線回路又はハイブリッド回路に電気エ
コーを発生させる原因となる。音がスピーカーからマイ
クロホンに回り込むと、音響エコーが電話装置において
発生する。例えば、ハンドフリー電話機では、スピーカ
ーから生じた音が部屋の壁を介してマイクロホンへ跳ね
返ると音響エコーが発生することがある。音響エコー
は、音響信号が例えば普通の電話機のハンドセットの構
造体を介して、或いは移動電話のボディーの構造を介し
て伝わるときにも発生することがある。移動通信システ
ムでは、有線回線網から生じたかも知れない電気エコー
及び音響エコーを消去するために移動交換センターでエ
コーキャンセラを使用し、また移動通信装置ではその移
動通信装置で発生している音響エコーを消去するために
エコーキャンセラを使用する。
する要因は幾つかある。インピーダンスの不整合は、電
話回線網の２／４線回路又はハイブリッド回路に電気エ
コーを発生させる原因となる。音がスピーカーからマイ
クロホンに回り込むと、音響エコーが電話装置において
発生する。例えば、ハンドフリー電話機では、スピーカ
ーから生じた音が部屋の壁を介してマイクロホンへ跳ね
返ると音響エコーが発生することがある。音響エコー
は、音響信号が例えば普通の電話機のハンドセットの構
造体を介して、或いは移動電話のボディーの構造を介し
て伝わるときにも発生することがある。移動通信システ
ムでは、有線回線網から生じたかも知れない電気エコー
及び音響エコーを消去するために移動交換センターでエ
コーキャンセラを使用し、また移動通信装置ではその移
動通信装置で発生している音響エコーを消去するために
エコーキャンセラを使用する。
【０００３】エコーキャンセラは通常は適応型フィルタ
ー (adaptive filter ) を使用して実現される。図１
は、適応型フィルターを使って実現された典型的なエコ
ーキャンセラの構造を示すブロック図である。適応型フ
ィルター１０は、遠端信号R INをフィルタリングし、こ
の信号に基づいてエコー推定信号EST を作り、この信号
はエレメント２０において近端音声信号S INから差し
引かれる。適応型フィルターにより作られるエコー推定
信号EST が信号S INに生じている遠端信号エコーをな
るべく正確に消去するように、該適応型フィルターは残
差信号 (residual signal ）L RES によって制御され
る。図１は、例として、典型的な適応型フィルターの構
造も示している。そのフィルター１０を、２つの機能ブ
ロック、即ちフィルター・ブロック１０ａと係数計算ブ
ロック１０ｂとにより説明することができる。係数計算
ブロックは、フィルター・ブロック１０ａが使用するフ
ィルター係数についての新たな値を連続的に計算し続け
る。
ー (adaptive filter ) を使用して実現される。図１
は、適応型フィルターを使って実現された典型的なエコ
ーキャンセラの構造を示すブロック図である。適応型フ
ィルター１０は、遠端信号R INをフィルタリングし、こ
の信号に基づいてエコー推定信号EST を作り、この信号
はエレメント２０において近端音声信号S INから差し
引かれる。適応型フィルターにより作られるエコー推定
信号EST が信号S INに生じている遠端信号エコーをな
るべく正確に消去するように、該適応型フィルターは残
差信号 (residual signal ）L RES によって制御され
る。図１は、例として、典型的な適応型フィルターの構
造も示している。そのフィルター１０を、２つの機能ブ
ロック、即ちフィルター・ブロック１０ａと係数計算ブ
ロック１０ｂとにより説明することができる。係数計算
ブロックは、フィルター・ブロック１０ａが使用するフ
ィルター係数についての新たな値を連続的に計算し続け
る。
【０００４】適応型フィルターは、エコーの通路の特性
に適応して、その通路が変化してもエコーを信号内で消
去することができる。通常、適応型フィルターはエコー
を完全には消去できなくて、残留エコーが信号中に残
る。エコーキャンセラの残差信号を減衰させることによ
って、残っているエコーを弱めることができる。残差信
号を減衰させることができるだけではなくて、その特性
がS IN信号中の暗騒音に対応するノイズをそれに付加
することもできる。通常、適応型フィルターの動作は、
残っている信号に含まれているエコーが大きすぎるため
にその信号を減衰させる必要があるかないかを判定する
のに役立つ。図１に示されているエコーキャンセラで
は、減衰ブロック５が残差信号の減衰と、場合によって
はノイズの付加とを行う。
に適応して、その通路が変化してもエコーを信号内で消
去することができる。通常、適応型フィルターはエコー
を完全には消去できなくて、残留エコーが信号中に残
る。エコーキャンセラの残差信号を減衰させることによ
って、残っているエコーを弱めることができる。残差信
号を減衰させることができるだけではなくて、その特性
がS IN信号中の暗騒音に対応するノイズをそれに付加
することもできる。通常、適応型フィルターの動作は、
残っている信号に含まれているエコーが大きすぎるため
にその信号を減衰させる必要があるかないかを判定する
のに役立つ。図１に示されているエコーキャンセラで
は、減衰ブロック５が残差信号の減衰と、場合によって
はノイズの付加とを行う。
【０００５】エコーキャンセラの適応型フィルターは普
通は最小平均二乗（least mean square ）（ＬＭＳ）ア
ルゴリズムによって実現される。そのフィルターの係数
は、通常は、受信信号が遠端話声（far-end talk）を含
んでいて、送出音声信号が遠端信号エコーを含んでいる
ときに限って更新される。もし送出音声信号がエコーの
他に近端話声（near-end talk ）も含んでいるならば、
両話状態（a double-talk situation ）が発生する。そ
の様な状態では、近端話声がフィルターモデルを劣化さ
せるので、フィルター係数の更新を阻止しなければなら
ない。
通は最小平均二乗（least mean square ）（ＬＭＳ）ア
ルゴリズムによって実現される。そのフィルターの係数
は、通常は、受信信号が遠端話声（far-end talk）を含
んでいて、送出音声信号が遠端信号エコーを含んでいる
ときに限って更新される。もし送出音声信号がエコーの
他に近端話声（near-end talk ）も含んでいるならば、
両話状態（a double-talk situation ）が発生する。そ
の様な状態では、近端話声がフィルターモデルを劣化さ
せるので、フィルター係数の更新を阻止しなければなら
ない。
【０００６】フィルターの更新を制御するアルゴリズム
が幾つか知られている。それらのアルゴリズムは通常は
信号R IN、S IN、L RES 及びEST に基づいてフィ
ルターの更新を制御する。例えば図２に示されているよ
うなブロック図を使ってその様なエコーキャンセラを説
明することができる。その構造は他の点では図１に示さ
れているものと同一であるけれども、信号R IN、S
IN、L RES 及びESTに基づいて適応型フィルター１０
の更新を制御するための制御エレメント３０が付加され
ている。この構造では、制御エレメント３０は、係数計
算ブロック１０ｂに係数の計算をやめさせる信号をフィ
ルター１０に送ることができる。しかし、それらの方法
には、エコーが急速に強くなってゆく事態に対処する問
題がある。その場合、強くなってゆくエコーは通常は近
端話声信号であると解釈される、即ち、その様な事態は
両話状態と解釈され、フィルター係数は更新されず、少
なくとも或る程度の時間にわたってエコーは減衰させら
れずにフィルターを通過する。その様なエコーは、例え
ば係数の更新を阻止するしきい値を高めることによって
補正することができる。しかし、その様な補正方法に
は、両話状態を見過ごしてしまう可能性があるという問
題があり、その様な場合にはフィルターモデルが劣化す
る。
が幾つか知られている。それらのアルゴリズムは通常は
信号R IN、S IN、L RES 及びEST に基づいてフィ
ルターの更新を制御する。例えば図２に示されているよ
うなブロック図を使ってその様なエコーキャンセラを説
明することができる。その構造は他の点では図１に示さ
れているものと同一であるけれども、信号R IN、S
IN、L RES 及びESTに基づいて適応型フィルター１０
の更新を制御するための制御エレメント３０が付加され
ている。この構造では、制御エレメント３０は、係数計
算ブロック１０ｂに係数の計算をやめさせる信号をフィ
ルター１０に送ることができる。しかし、それらの方法
には、エコーが急速に強くなってゆく事態に対処する問
題がある。その場合、強くなってゆくエコーは通常は近
端話声信号であると解釈される、即ち、その様な事態は
両話状態と解釈され、フィルター係数は更新されず、少
なくとも或る程度の時間にわたってエコーは減衰させら
れずにフィルターを通過する。その様なエコーは、例え
ば係数の更新を阻止するしきい値を高めることによって
補正することができる。しかし、その様な補正方法に
は、両話状態を見過ごしてしまう可能性があるという問
題があり、その様な場合にはフィルターモデルが劣化す
る。
【０００７】２つの適応型フィルターを使って、即ち２
エコー通路モデルによって、上記の問題を解決しようと
する試みがなされている。その種の１つの解決方法
が、”２エコー通路モデルを持ったエコーキャンセラ”
という論文（the article "EchoCanceller with Two Ec
ho Path Models" by Kazuo Ochiai, Takashi Araseki,
Takashi Ogihara, 16 Transactions on Communication
s, Vol. COM-25, No. 6, June 1977）に開示されてい
る。その方法は２つのフィルターを、即ち背景フィルタ
ー（”背景エコーモデル”("background echo model")
）及び主フィルター（”前景エコーモデル”("foregro
und echo model") ）を使用する。背景フィルターの係
数は上記の通りに更新され、背景フィルターの残留エコ
ーは主フィルターの残留エコーと比較される。主フィル
ターの係数は単独では更新されなくて、一定の条件が満
たされたときに係数が背景フィルターから主フィルター
へコピーされる。主フィルターによってフィルタリング
された信号がエコーキャンセラの出力信号である。この
構成では、更新は常に背景フィルターに向けて行われる
という問題がある。背景フィルターモデルの卓越性は、
その更新後の残留エコーを主フィルターの残留エコーと
比較した後にはじめて見いだされ得るので、主フィルタ
ーの係数は一定の遅延時間後にはじめて変更される。
エコー通路モデルによって、上記の問題を解決しようと
する試みがなされている。その種の１つの解決方法
が、”２エコー通路モデルを持ったエコーキャンセラ”
という論文（the article "EchoCanceller with Two Ec
ho Path Models" by Kazuo Ochiai, Takashi Araseki,
Takashi Ogihara, 16 Transactions on Communication
s, Vol. COM-25, No. 6, June 1977）に開示されてい
る。その方法は２つのフィルターを、即ち背景フィルタ
ー（”背景エコーモデル”("background echo model")
）及び主フィルター（”前景エコーモデル”("foregro
und echo model") ）を使用する。背景フィルターの係
数は上記の通りに更新され、背景フィルターの残留エコ
ーは主フィルターの残留エコーと比較される。主フィル
ターの係数は単独では更新されなくて、一定の条件が満
たされたときに係数が背景フィルターから主フィルター
へコピーされる。主フィルターによってフィルタリング
された信号がエコーキャンセラの出力信号である。この
構成では、更新は常に背景フィルターに向けて行われる
という問題がある。背景フィルターモデルの卓越性は、
その更新後の残留エコーを主フィルターの残留エコーと
比較した後にはじめて見いだされ得るので、主フィルタ
ーの係数は一定の遅延時間後にはじめて変更される。
【０００８】”２フィルター制御システムを使用する音
響エコーキャンセラの実現方法及び評価”という論文
（the article "Implementation and Evaluation of an
Acoustic Echo Canceller using the Duo-Filter Cont
rol System" by Yoichi Haneda, Shoji Makino, Junji
Kojima, Suehiro Shimauchi, International Workshopo
n Acoustic Echo and Noise Control, R nos, Norway,
June 1995）で類似の解決方法が記述されている。この
論文も、２つの適応型フィルターを使って実現される構
造を開示しており、それらのフィルターの一方のみが更
新される。
響エコーキャンセラの実現方法及び評価”という論文
（the article "Implementation and Evaluation of an
Acoustic Echo Canceller using the Duo-Filter Cont
rol System" by Yoichi Haneda, Shoji Makino, Junji
Kojima, Suehiro Shimauchi, International Workshopo
n Acoustic Echo and Noise Control, R nos, Norway,
June 1995）で類似の解決方法が記述されている。この
論文も、２つの適応型フィルターを使って実現される構
造を開示しており、それらのフィルターの一方のみが更
新される。
【０００９】出願文献EP 0 627 840は、２つの適応型フ
ィルターを使用するもう一つの方法を開示している。そ
れは、フィルター係数がコピーされなくて両方のフィル
ターの係数が更新される点で上記の２適応型フィルター
方法とは異なっている。遠端信号中に話声が検出される
ときには常に背景フィルターが更新される。両話検出器
は主フィルター及び背景フィルターの残留エコーを比較
し、前記の残留エコーに基づいて主フィルターの更新を
制御する。この解決法の欠点は、大きな計算力を必要と
することである。フィルター係数によって表されるモデ
ルを計算するには割合に大きな計算能力が必要であり、
この出願文献EP 0 627 840に開示されている解決法で
は、両方のフィルターのモデルを同時に計算して更新す
ることができる。
ィルターを使用するもう一つの方法を開示している。そ
れは、フィルター係数がコピーされなくて両方のフィル
ターの係数が更新される点で上記の２適応型フィルター
方法とは異なっている。遠端信号中に話声が検出される
ときには常に背景フィルターが更新される。両話検出器
は主フィルター及び背景フィルターの残留エコーを比較
し、前記の残留エコーに基づいて主フィルターの更新を
制御する。この解決法の欠点は、大きな計算力を必要と
することである。フィルター係数によって表されるモデ
ルを計算するには割合に大きな計算能力が必要であり、
この出願文献EP 0 627 840に開示されている解決法で
は、両方のフィルターのモデルを同時に計算して更新す
ることができる。
【００１０】計算能力を無駄に使わないために、出願文
献EP 0 627 840が説明している構成では、背景フィルタ
ーのサンプリング速度を低下させることによって、必要
な計算能力を小さくすることができるように、背景フィ
ルターは低域フィルタリングされたある一定の周波数以
下の周波数帯域だけをフィルタリングする。しかし、こ
の解決法には、一方のフィルターの帯域を制限したため
にフィルター出力の比較の信頼性に影響が及ぶという欠
点がある。前記文献に開示されている構成では、背景フ
ィルターは前記のある一定の周波数より高い信号部分を
全く考慮に入れないので、背景フィルターのモデルは、
この信号帯域に関する限りはエコー通路の特性に対応し
ない。更に、高周波数の楽音（tone) などの信号が前記
のある一定の周波数より高い帯域にだけ存在するなら
ば、背景フィルターは全く応答しない。
献EP 0 627 840が説明している構成では、背景フィルタ
ーのサンプリング速度を低下させることによって、必要
な計算能力を小さくすることができるように、背景フィ
ルターは低域フィルタリングされたある一定の周波数以
下の周波数帯域だけをフィルタリングする。しかし、こ
の解決法には、一方のフィルターの帯域を制限したため
にフィルター出力の比較の信頼性に影響が及ぶという欠
点がある。前記文献に開示されている構成では、背景フ
ィルターは前記のある一定の周波数より高い信号部分を
全く考慮に入れないので、背景フィルターのモデルは、
この信号帯域に関する限りはエコー通路の特性に対応し
ない。更に、高周波数の楽音（tone) などの信号が前記
のある一定の周波数より高い帯域にだけ存在するなら
ば、背景フィルターは全く応答しない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、両話
（double talk ）中エコー通路モデルをできるだけ良好
に維持するエコーキャンセラを提供することである。本
発明の他の目的は、従来技術の装置より迅速にエコー通
路の変化に応答するエコーキャンセラを提供することで
ある。
（double talk ）中エコー通路モデルをできるだけ良好
に維持するエコーキャンセラを提供することである。本
発明の他の目的は、従来技術の装置より迅速にエコー通
路の変化に応答するエコーキャンセラを提供することで
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、一方が
主フィルターとして作用し、他方が背景フィルターとし
て作用する２つの適応型フィルターを使い、出力信号フ
ィルタリングに使用されるフィルター係数の集合を、よ
り低い残差信号レベルを有するフィルターに応じて選択
することによって、達成される。残差信号を少なくとも
２つの周波数帯域に分割し、その分割された周波数帯域
同士を比較することによって、残差信号同士の比較を行
う。
主フィルターとして作用し、他方が背景フィルターとし
て作用する２つの適応型フィルターを使い、出力信号フ
ィルタリングに使用されるフィルター係数の集合を、よ
り低い残差信号レベルを有するフィルターに応じて選択
することによって、達成される。残差信号を少なくとも
２つの周波数帯域に分割し、その分割された周波数帯域
同士を比較することによって、残差信号同士の比較を行
う。
【００１３】本発明のエコー消去システムは、エコー消
去システムを対象とする独立請求項で述べられている事
項を特徴とする。本発明は、方法を対象とする独立請求
項で述べられている事項を特徴とする方法をも目的とし
ている。本発明は更に、移動通信装置を対象とする独立
請求項で述べられている事項を特徴とする移動通信装置
をも目的としている。従属請求項は更に本発明の有利な
実施例を記述している。
去システムを対象とする独立請求項で述べられている事
項を特徴とする。本発明は、方法を対象とする独立請求
項で述べられている事項を特徴とする方法をも目的とし
ている。本発明は更に、移動通信装置を対象とする独立
請求項で述べられている事項を特徴とする移動通信装置
をも目的としている。従属請求項は更に本発明の有利な
実施例を記述している。
【００１４】本発明のエコーキャンセラは、２つの適応
型フィルターを、即ち主フィルター及び背景フィルター
を使用する。背景フィルターの目的は、主フィルター・
モデルが確実に正しく保たれるようにすることである。
主フィルター及び背景フィルターの各係数はいろいろな
条件で更新され、これらのフィルターにより作られる残
差信号は互いに比較される。エコーキャンセラの出力信
号の生成に使用されるフィルター係数の集合は、残差信
号同士のこの比較に基づいて選択される。フィルター係
数の集合の選択は、背景フィルターの係数を主フィルタ
ーにコピーすることにより、又は主フィルターの機能と
背景フィルターの機能とを交換することにより、実行さ
れる。両話状態でのエコーキャンセラの動作は、２つの
フィルターが作る残差信号同士を周波数帯域毎に比較す
ることによって、両話状態において無秩序で大きな騒音
に起因するエコーに似ている相関によって引き起こされ
るエラーを防止する、という方法で強化される。
型フィルターを、即ち主フィルター及び背景フィルター
を使用する。背景フィルターの目的は、主フィルター・
モデルが確実に正しく保たれるようにすることである。
主フィルター及び背景フィルターの各係数はいろいろな
条件で更新され、これらのフィルターにより作られる残
差信号は互いに比較される。エコーキャンセラの出力信
号の生成に使用されるフィルター係数の集合は、残差信
号同士のこの比較に基づいて選択される。フィルター係
数の集合の選択は、背景フィルターの係数を主フィルタ
ーにコピーすることにより、又は主フィルターの機能と
背景フィルターの機能とを交換することにより、実行さ
れる。両話状態でのエコーキャンセラの動作は、２つの
フィルターが作る残差信号同士を周波数帯域毎に比較す
ることによって、両話状態において無秩序で大きな騒音
に起因するエコーに似ている相関によって引き起こされ
るエラーを防止する、という方法で強化される。
【００１５】好ましい実施例と添付図面とを参照して本
発明をいっそう詳しく説明する。
発明をいっそう詳しく説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】この出願では、S IN、S OUT
、R IN、R OUT 、EST1及びEST2という名称は、た
とえ図面のいろいろな部分で同じ名称がそれらの信号に
対応するインターフェースを指していても、ある一定の
信号を指すものである。
、R IN、R OUT 、EST1及びEST2という名称は、た
とえ図面のいろいろな部分で同じ名称がそれらの信号に
対応するインターフェースを指していても、ある一定の
信号を指すものである。
【００１７】図３は、本発明の好ましい実施例の構造を
例示している。本発明のエコーキャンセラは２つの適応
型フィルター１０，５０を使用しており、それらを本出
願では主フィルター１０及び背景フィルター（backgrou
nd filter ）５０と称する。背景フィルターは、主フィ
ルター・モデルを確実に正しくするために使用される。
背景フィルターのエコー推定値EST2は信号S INから差
し引かれ、この様にして背景フィルターの残差信号L
RES2が作られる。同様に、主フィルターのエコー推定値
EST1は信号S INから差し引かれ、この様にして主フィ
ルターの残差信号L RES1が作られる。信号L RES1及
びL RES2は制御エレメント６０に入力され、このエレ
メントは、主フィルター１０及び背景フィルター５０の
更新を必要なときに中断させることによって、これらの
フィルターを制御する。制御エレメント６０は、エコー
推定値EST1及びEST2及び入力信号S INに基づいて主フ
ィルター及び背景フィルターを制御する。必要ならば制
御エレメント６０は背景フィルター係数を主フィルター
へコピーさせることもでき、そのことは図３にスイッチ
９０で表されている。
例示している。本発明のエコーキャンセラは２つの適応
型フィルター１０，５０を使用しており、それらを本出
願では主フィルター１０及び背景フィルター（backgrou
nd filter ）５０と称する。背景フィルターは、主フィ
ルター・モデルを確実に正しくするために使用される。
背景フィルターのエコー推定値EST2は信号S INから差
し引かれ、この様にして背景フィルターの残差信号L
RES2が作られる。同様に、主フィルターのエコー推定値
EST1は信号S INから差し引かれ、この様にして主フィ
ルターの残差信号L RES1が作られる。信号L RES1及
びL RES2は制御エレメント６０に入力され、このエレ
メントは、主フィルター１０及び背景フィルター５０の
更新を必要なときに中断させることによって、これらの
フィルターを制御する。制御エレメント６０は、エコー
推定値EST1及びEST2及び入力信号S INに基づいて主フ
ィルター及び背景フィルターを制御する。必要ならば制
御エレメント６０は背景フィルター係数を主フィルター
へコピーさせることもでき、そのことは図３にスイッチ
９０で表されている。
【００１８】次に、本発明のエコーキャンセラの動作を
一般的レベルで説明する。主フィルター１０のエコー推
定値EST1のレベルが信号S INのレベルと比べて充分に
高いときには、主フィルター１０の各係数は更新され
る。もし主フィルターのエコー推定レベルが充分に高く
なければ、両話状態があるか或いはエコーの強度が雑音
と比べて低く、これらの両方の場合に主フィルター係数
の更新は主フィルターのエコー通路モデルを劣化させ
る。その様な状況では、エコーの強度が信号路に沿って
強まったならば、背景フィルター５０の係数が更新さ
れ、主フィルターのエコー推定レベルがS IN信号レベ
ルに関して低下しているので主フィルターの更新は阻止
される。
一般的レベルで説明する。主フィルター１０のエコー推
定値EST1のレベルが信号S INのレベルと比べて充分に
高いときには、主フィルター１０の各係数は更新され
る。もし主フィルターのエコー推定レベルが充分に高く
なければ、両話状態があるか或いはエコーの強度が雑音
と比べて低く、これらの両方の場合に主フィルター係数
の更新は主フィルターのエコー通路モデルを劣化させ
る。その様な状況では、エコーの強度が信号路に沿って
強まったならば、背景フィルター５０の係数が更新さ
れ、主フィルターのエコー推定レベルがS IN信号レベ
ルに関して低下しているので主フィルターの更新は阻止
される。
【００１９】主フィルターが更新されないときに背景フ
ィルター係数が更新される。残差信号L RES1及びL
RES2の比較に基づいて背景フィルター係数が主フィルタ
ーにコピーされる。もしL RES2信号のレベルが所定時
間にわたって所定程度までL RES1信号のレベルより低か
ったならば、背景フィルター係数が主フィルターにコピ
ーされる。エコー通路減衰は大きいことがあり、また弱
いエコー信号も近端背景雑音と混じり合っていることが
あるので、必要なレベル差は割合に小さくなければなら
ない。また、エコーキャンセラがエコー通路変化に充分
迅速に応答するために、必要な時間は割合に短くなけれ
ばならない。
ィルター係数が更新される。残差信号L RES1及びL
RES2の比較に基づいて背景フィルター係数が主フィルタ
ーにコピーされる。もしL RES2信号のレベルが所定時
間にわたって所定程度までL RES1信号のレベルより低か
ったならば、背景フィルター係数が主フィルターにコピ
ーされる。エコー通路減衰は大きいことがあり、また弱
いエコー信号も近端背景雑音と混じり合っていることが
あるので、必要なレベル差は割合に小さくなければなら
ない。また、エコーキャンセラがエコー通路変化に充分
迅速に応答するために、必要な時間は割合に短くなけれ
ばならない。
【００２０】ある種の両話状態（double talk situatio
n ）では、背景フィルターは、S IN信号中の近端音声信
号での狭い周波数帯域を減衰させることができる。例え
ば、近端音声に有声音（voiced sound）がある時にS
IN信号に生じた有声音の強い周波数成分は、偶発的に遠
端音声と瞬間的に相関することがある。そのような相関
が原因となって、背景フィルターの残差信号L RES2の
レベルが主フィルターの残差信号L RES1のレベルより
低くなるという事態が発生することがあり、その事態の
結果として背景フィルター係数が主フィルターにコピー
されることがある。その様な両話状態では、背景フィル
ター・モデルは実際のエコー通路の状態に対応せず、そ
のことは主フィルターのモデルも歪むことを意味する。
信号L RES1及びL RES2を少なくとも２つの周波数帯域
に分割して、これらの信号のレベルを周波数帯域毎に比
較し、信号L RES2の全ての周波数帯域のレベルが信号
L RES1の対応する周波数帯域のレベルより低い場合に
限って背景フィルター係数を主フィルターにコピーさせ
ることによって、上記のようなエラーを防止することが
できる。
n ）では、背景フィルターは、S IN信号中の近端音声信
号での狭い周波数帯域を減衰させることができる。例え
ば、近端音声に有声音（voiced sound）がある時にS
IN信号に生じた有声音の強い周波数成分は、偶発的に遠
端音声と瞬間的に相関することがある。そのような相関
が原因となって、背景フィルターの残差信号L RES2の
レベルが主フィルターの残差信号L RES1のレベルより
低くなるという事態が発生することがあり、その事態の
結果として背景フィルター係数が主フィルターにコピー
されることがある。その様な両話状態では、背景フィル
ター・モデルは実際のエコー通路の状態に対応せず、そ
のことは主フィルターのモデルも歪むことを意味する。
信号L RES1及びL RES2を少なくとも２つの周波数帯域
に分割して、これらの信号のレベルを周波数帯域毎に比
較し、信号L RES2の全ての周波数帯域のレベルが信号
L RES1の対応する周波数帯域のレベルより低い場合に
限って背景フィルター係数を主フィルターにコピーさせ
ることによって、上記のようなエラーを防止することが
できる。
【００２１】上で説明した本発明の実施例では、背景フ
ィルター係数の方が良い結果をもたらすことが分かった
ならば背景フィルター係数が主フィルターにコピーされ
る。本発明の好ましい実施例では、その様な場合には一
方のフィルターから他方のフィルターへの係数のコピー
は行われなくて、その残差信号がエコーキャンセラの出
力信号として選択されることになるフィルターを交代さ
せることによって主フィルターの機能と背景フィルター
の機能とが交換される。図４は、その様な実施例の一般
的構造の例を示している。この実施例では、エコーキャ
ンセラの出力S OUT となる信号を選択するスイッチ８０
を比較エレメント７０が制御する。図４の例では、比較
エレメント７０は、残差信号L RES1及びL RES2の比
較に基づいて信号選択を行う。本発明のエコーキャンセ
ラでは、比較エレメント７０は該エコーキャンセラ内の
他の信号を使ってこの信号選択を制御することもでき
る。当該実施例によっては、その様な場合には実施例の
いろいろなエレメントの動作も別様に変更する必要があ
るかも知れない。例えば、信号プロセッサを使って実現
される実施例において主フィルターに背景フィルターよ
りは長い計算時間が与えられる場合には、これらのフィ
ルターのために確保される時間及び計算資源も交換され
なければならない。
ィルター係数の方が良い結果をもたらすことが分かった
ならば背景フィルター係数が主フィルターにコピーされ
る。本発明の好ましい実施例では、その様な場合には一
方のフィルターから他方のフィルターへの係数のコピー
は行われなくて、その残差信号がエコーキャンセラの出
力信号として選択されることになるフィルターを交代さ
せることによって主フィルターの機能と背景フィルター
の機能とが交換される。図４は、その様な実施例の一般
的構造の例を示している。この実施例では、エコーキャ
ンセラの出力S OUT となる信号を選択するスイッチ８０
を比較エレメント７０が制御する。図４の例では、比較
エレメント７０は、残差信号L RES1及びL RES2の比
較に基づいて信号選択を行う。本発明のエコーキャンセ
ラでは、比較エレメント７０は該エコーキャンセラ内の
他の信号を使ってこの信号選択を制御することもでき
る。当該実施例によっては、その様な場合には実施例の
いろいろなエレメントの動作も別様に変更する必要があ
るかも知れない。例えば、信号プロセッサを使って実現
される実施例において主フィルターに背景フィルターよ
りは長い計算時間が与えられる場合には、これらのフィ
ルターのために確保される時間及び計算資源も交換され
なければならない。
【００２２】本発明のエコーキャンセラは、２入力と唯
一の出力とを有するようにも実現されることができる。
図４の例では、その様な実現態様が破線で限られている
領域内の構造９０によって表されている。図４は、この
例では遠端信号は入力R IN及び出力R OUT の間で全
く処理されないことを示しており、従ってこの例での動
作に関しては出力R OUT は不要であり、本発明のエコ
ーキャンセラのアプリケーションでは対応する信号を該
エコーキャンセラの外側に接続できることを示してい
る。
一の出力とを有するようにも実現されることができる。
図４の例では、その様な実現態様が破線で限られている
領域内の構造９０によって表されている。図４は、この
例では遠端信号は入力R IN及び出力R OUT の間で全
く処理されないことを示しており、従ってこの例での動
作に関しては出力R OUT は不要であり、本発明のエコ
ーキャンセラのアプリケーションでは対応する信号を該
エコーキャンセラの外側に接続できることを示してい
る。
【００２３】次に、本発明の好ましい実施例の構造につ
いて、フィルターの数学的表現を手段として詳しく説明
する。例えば下記の式：
いて、フィルターの数学的表現を手段として詳しく説明
する。例えば下記の式：
【数１】 を使って主フィルターのエコー推定値を計算することが
でき、ここでEST1は主フィルターのエコー推定値であ
り、ベクトルh1(i) は主フィルター係数を含んでおり、
ベクトルx(i)は入力信号R INの記憶されている前のサ
ンプルを含んでおり、N はフィルターの長さである。ベ
クトルx(i)では最新のサンプルはx(1)であり、最も古い
サンプルはx(N)である。主フィルターによりフィルタリ
ングされた信号L RES1は、主フィルターエコー推定値
EST1を入力信号S INから差し引くことによって得られ
る：
でき、ここでEST1は主フィルターのエコー推定値であ
り、ベクトルh1(i) は主フィルター係数を含んでおり、
ベクトルx(i)は入力信号R INの記憶されている前のサ
ンプルを含んでおり、N はフィルターの長さである。ベ
クトルx(i)では最新のサンプルはx(1)であり、最も古い
サンプルはx(N)である。主フィルターによりフィルタリ
ングされた信号L RES1は、主フィルターエコー推定値
EST1を入力信号S INから差し引くことによって得られ
る：
【数２】 主フィルターの係数を例えば下記の式（３）を使って更
新することができる：
新することができる：
【数３】 ここでp は遅延線中でのサンプルのパワーである。式
（３）は各フィルター係数h1(i) について反復され、こ
こでi = [1, N]である。式（３）は、公知の正規化LMS
アルゴリズムに基づいている。例えば下記の式（４）を
使って遅延線中での各サンプルのパワーp を計算するこ
とができる：
（３）は各フィルター係数h1(i) について反復され、こ
こでi = [1, N]である。式（３）は、公知の正規化LMS
アルゴリズムに基づいている。例えば下記の式（４）を
使って遅延線中での各サンプルのパワーp を計算するこ
とができる：
【数４】 例えば、式（１）に対応する下記の式（５）を使って背
景フィルターのエコー推定値を計算することができる：
景フィルターのエコー推定値を計算することができる：
【数５】 式（５）においてh2(i) は背景フィルター係数を含むベ
クトルであり、EST2は背景フィルターによって作られた
エコー推定値である。同様に、例えば下記の式（６）を
使って背景フィルター係数値を計算することができる：
クトルであり、EST2は背景フィルターによって作られた
エコー推定値である。同様に、例えば下記の式（６）を
使って背景フィルター係数値を計算することができる：
【数６】 式（６）は各フィルター係数h2(i) について反復され、
ここでi = [1, N]である。背景フィルターによりフィル
タリングされた信号L RES2は、背景フィルターエコー
推定値EST2を入力信号S INから差し引くことによって
得られる：
ここでi = [1, N]である。背景フィルターによりフィル
タリングされた信号L RES2は、背景フィルターエコー
推定値EST2を入力信号S INから差し引くことによって
得られる：
【数７】 残差信号L RES1及びL RES2の２周波数帯域への分割
は、例えば、当業者に知られているいわゆるオールパス
・フィルター対を使って実行することができる：
は、例えば、当業者に知られているいわゆるオールパス
・フィルター対を使って実行することができる：
【数８】
【数９】 式（８）及び（９）において、係数a 、b 及びc はフィ
ルター対の応答を決定する係数であり、x(n)は時点n で
のフィルター入力であり、A1(n) 及びA2(n) は時点n で
のフィルター対の出力値である。所望の信号S の低い方
の周波数帯域Ｓlpは上記の式から次のように得られる：
ルター対の応答を決定する係数であり、x(n)は時点n で
のフィルター入力であり、A1(n) 及びA2(n) は時点n で
のフィルター対の出力値である。所望の信号S の低い方
の周波数帯域Ｓlpは上記の式から次のように得られる：
【数１０】 高い方の周波数帯域Ｓhpは下記の式（１１）を使って得
られる：
られる：
【数１１】 式（８）、（９）、（１０）、及び（１１）を使って、
式（８）及び（９）でフィルター入力値x(n)に信号値L
RES1を代入することによってL RES1信号の周波数帯
域L RES1lp及びL RES1hpを計算することができ、同
様に式（８）及び（９）でフィルター入力値x(n)に信号
値L RES2を代入することによってL RES2信号の周波
数帯域L RES2lp及びL RES2hpを計算することができ
る。
式（８）及び（９）でフィルター入力値x(n)に信号値L
RES1を代入することによってL RES1信号の周波数帯
域L RES1lp及びL RES1hpを計算することができ、同
様に式（８）及び（９）でフィルター入力値x(n)に信号
値L RES2を代入することによってL RES2信号の周波
数帯域L RES2lp及びL RES2hpを計算することができ
る。
【００２４】普通は、連続するサンプルは大幅に変動す
ることがあるので、個々のサンプルを使って信号同士の
相対的強度関係を比較してもあまり意味がない。信号強
度の比較には、例えば、次の式：
ることがあるので、個々のサンプルを使って信号同士の
相対的強度関係を比較してもあまり意味がない。信号強
度の比較には、例えば、次の式：
【数１２】 を使って計算された信号レベルなど、平均の量を使うの
が好ましい。このαは適当な時定数であり、Ｓt は計算
されるべき信号S についての信号レベル・カウンタであ
り、x(n)は時点n での対応する信号S のサンプルであ
り、abs() は絶対値を計算する関数である。係数αの値
は、例えば0.95である。このアプリケーションでは、Ｓ
t は一般的に信号S についての信号レベル・カウンタの
値を指しており、例えばS INt は信号S INについて
の信号レベル・カウンタの値を指す。
が好ましい。このαは適当な時定数であり、Ｓt は計算
されるべき信号S についての信号レベル・カウンタであ
り、x(n)は時点n での対応する信号S のサンプルであ
り、abs() は絶対値を計算する関数である。係数αの値
は、例えば0.95である。このアプリケーションでは、Ｓ
t は一般的に信号S についての信号レベル・カウンタの
値を指しており、例えばS INt は信号S INについて
の信号レベル・カウンタの値を指す。
【００２５】図５乃至８は、上記の数式に言及して本発
明の好ましい実施例の動作を示すブロック図である。こ
れらの図の実施例は、デジタル信号処理装置によって特
に有利に実現され得るものである。例えば新しい通話が
開始されるときにエコー消去動作を開始することができ
る（１００）。開始時（１００）に、全ての信号レベル
・カウンタとフィルター係数とが所定の初期値にリセッ
トされる。次の段階１１０で、入力信号R IN及びS
INの次のサンプルが取り出される。例えば、通話が終了
したために新しいサンプルがなければ、動作を終わらせ
ることができる（４００）。そうでなければ、サンプル
が取り出されると、主フィルターのエコー推定値EST1の
信号レベルEST1t が、係数K が乗じられたS IN信号の
レベルS INt と比較される（１２０）。定数係数K の値
は例えば0.9 である。エコー推定値の信号レベルの方が
高ければ、動作は段階１３０に入って主フィルターの係
数を更新する。
明の好ましい実施例の動作を示すブロック図である。こ
れらの図の実施例は、デジタル信号処理装置によって特
に有利に実現され得るものである。例えば新しい通話が
開始されるときにエコー消去動作を開始することができ
る（１００）。開始時（１００）に、全ての信号レベル
・カウンタとフィルター係数とが所定の初期値にリセッ
トされる。次の段階１１０で、入力信号R IN及びS
INの次のサンプルが取り出される。例えば、通話が終了
したために新しいサンプルがなければ、動作を終わらせ
ることができる（４００）。そうでなければ、サンプル
が取り出されると、主フィルターのエコー推定値EST1の
信号レベルEST1t が、係数K が乗じられたS IN信号の
レベルS INt と比較される（１２０）。定数係数K の値
は例えば0.9 である。エコー推定値の信号レベルの方が
高ければ、動作は段階１３０に入って主フィルターの係
数を更新する。
【００２６】段階１３０及び１３５において、式（１）
及び（２）に従って主フィルターエコー推定値と信号L
RES1の次のサンプルが計算される。その後、式（３）
及び（４）に従って主フィルターの新しい係数が計算さ
れる（１４０）。段階１５０において、式（１２）に従
って信号レベルEST1t 、S INt 、L RES1t の新しい
値を計算する。段階１６０において、特別のコピー・カ
ウンタ（copying counter ）の値がゼロにリセットされ
る。このコピー・カウンタは、図５乃至８に示されてい
る実施例において、動作を制御するために使用される。
段階１６０の後に、動作は段階１１０に戻る。
及び（２）に従って主フィルターエコー推定値と信号L
RES1の次のサンプルが計算される。その後、式（３）
及び（４）に従って主フィルターの新しい係数が計算さ
れる（１４０）。段階１５０において、式（１２）に従
って信号レベルEST1t 、S INt 、L RES1t の新しい
値を計算する。段階１６０において、特別のコピー・カ
ウンタ（copying counter ）の値がゼロにリセットされ
る。このコピー・カウンタは、図５乃至８に示されてい
る実施例において、動作を制御するために使用される。
段階１６０の後に、動作は段階１１０に戻る。
【００２７】もし段階１２０において主フィルターのエ
コー推定値の信号レベルEST1t が前記限度より高くない
ことが分かったならば、動作は段階１７０に移行して、
ここで主フィルターのエコー推定値が計算され、その後
に段階１７５において式（１）及び（２）に従って信号
L RES1の次のサンプルが計算される。段階１８０にお
いて、式（１２）に従って信号レベルEST1t 、S I
Nt 、L RES1t の新しい値を計算する。次の段階１９
０において特別のサンプル・カウンタ（sample counte
r）の値を調べる。この実施例では、信号処理装置の負
担を減らすために１つおきのサンプルで背景フィルター
値を計算してその係数を更新するだけである。このサン
プル・カウンタは、この計算を制御するために使われ
る。段階１９０において、このサンプル・カウンタの値
がゼロより大きいか否か検査される。もしカウンタ値が
ゼロより大きくなければ、サンプル・カウンタの値は段
階２００において１にセットされ、その後に動作は段階
１１０に戻る。もしカウンタ値がゼロより大きければ、
サンプル・カウンタの値は段階２１０においてゼロにセ
ットされる。従って、背景フィルター計算は１つおきの
サンプルだけについて実行される。
コー推定値の信号レベルEST1t が前記限度より高くない
ことが分かったならば、動作は段階１７０に移行して、
ここで主フィルターのエコー推定値が計算され、その後
に段階１７５において式（１）及び（２）に従って信号
L RES1の次のサンプルが計算される。段階１８０にお
いて、式（１２）に従って信号レベルEST1t 、S I
Nt 、L RES1t の新しい値を計算する。次の段階１９
０において特別のサンプル・カウンタ（sample counte
r）の値を調べる。この実施例では、信号処理装置の負
担を減らすために１つおきのサンプルで背景フィルター
値を計算してその係数を更新するだけである。このサン
プル・カウンタは、この計算を制御するために使われ
る。段階１９０において、このサンプル・カウンタの値
がゼロより大きいか否か検査される。もしカウンタ値が
ゼロより大きくなければ、サンプル・カウンタの値は段
階２００において１にセットされ、その後に動作は段階
１１０に戻る。もしカウンタ値がゼロより大きければ、
サンプル・カウンタの値は段階２１０においてゼロにセ
ットされる。従って、背景フィルター計算は１つおきの
サンプルだけについて実行される。
【００２８】図７及び８は、図５及び６に示されている
ブロック図の続きを示している。段階２１０の後に、動
作は段階２２０に移って、ここで背景フィルターのエコ
ー推定値と、残差信号L RES2の新しい値と背景フィル
ター係数とが計算され、背景フィルターの係数が更新さ
れる。次に、残差信号L RES1及びL RES2が式
（８）、（９）、（１０）及び（１１）に従って周波数
帯域L RES1lp、L RES1hp、L RES2lp及びL RES2
hpに分割される（２３０）。段階２４０において、式
（１２）に従って信号L RES1lp、L RES1hp、L RE
S2lp及びL RES2hpの信号レベルが計算される。
ブロック図の続きを示している。段階２１０の後に、動
作は段階２２０に移って、ここで背景フィルターのエコ
ー推定値と、残差信号L RES2の新しい値と背景フィル
ター係数とが計算され、背景フィルターの係数が更新さ
れる。次に、残差信号L RES1及びL RES2が式
（８）、（９）、（１０）及び（１１）に従って周波数
帯域L RES1lp、L RES1hp、L RES2lp及びL RES2
hpに分割される（２３０）。段階２４０において、式
（１２）に従って信号L RES1lp、L RES1hp、L RE
S2lp及びL RES2hpの信号レベルが計算される。
【００２９】次の段階２５０において、信号L RES1及
びL RES2が相互に周波数帯域毎に比較される。もし信
号L RES2の少なくとも１つの周波数帯域の信号レベル
が、ある一定の定数K2が乗じられている信号L RES1の
対応する周波数帯域の信号レベルより大きければ、コピ
ー・カウンタの値が段階２６０においてゼロにセットさ
れ、動作は段階１１０に戻る。定数K2の値は、１より大
きいのが有利であり、例えば２である。
びL RES2が相互に周波数帯域毎に比較される。もし信
号L RES2の少なくとも１つの周波数帯域の信号レベル
が、ある一定の定数K2が乗じられている信号L RES1の
対応する周波数帯域の信号レベルより大きければ、コピ
ー・カウンタの値が段階２６０においてゼロにセットさ
れ、動作は段階１１０に戻る。定数K2の値は、１より大
きいのが有利であり、例えば２である。
【００３０】次の段階２７０において、信号L RES1及
びL RES2が再び相互に周波数帯域毎に比較される。も
し背景フィルターの残差信号L RES2の両方の周波数帯
域の信号レベルL RES2lpt 及びL RES2hpt が、ある
一定の係数K3が乗じられている主フィルターの残差信号
L RES1の対応する周波数帯域の信号レベルL RES1
lpt 及びL RES1hpt より低くなければ、動作は段階１
１０に戻る。定数K3の値は１より小さいのが有利であ
り、例えば0.5 である。もし信号レベルL RES2lp t 及
びL RES2hpt の方が小さければ、動作は段階２８０に
移って、ここでコピー・カウンタの値がインクリメント
される。次の段階２９０において、コピー・カウンタの
値は所定限界値K4と比較される。定数K4の値は例えば16
0 である。この限界値を超えていなければ、動作は段階
１１０に戻る。もしコピー・カウンタの値が限界値K4よ
り大きければ、背景フィルター係数が主フィルターへコ
ピーされ（３００）、コピー・カウンタはゼロにセット
され（３１０）、その後に動作は段階１１０に戻る。
びL RES2が再び相互に周波数帯域毎に比較される。も
し背景フィルターの残差信号L RES2の両方の周波数帯
域の信号レベルL RES2lpt 及びL RES2hpt が、ある
一定の係数K3が乗じられている主フィルターの残差信号
L RES1の対応する周波数帯域の信号レベルL RES1
lpt 及びL RES1hpt より低くなければ、動作は段階１
１０に戻る。定数K3の値は１より小さいのが有利であ
り、例えば0.5 である。もし信号レベルL RES2lp t 及
びL RES2hpt の方が小さければ、動作は段階２８０に
移って、ここでコピー・カウンタの値がインクリメント
される。次の段階２９０において、コピー・カウンタの
値は所定限界値K4と比較される。定数K4の値は例えば16
0 である。この限界値を超えていなければ、動作は段階
１１０に戻る。もしコピー・カウンタの値が限界値K4よ
り大きければ、背景フィルター係数が主フィルターへコ
ピーされ（３００）、コピー・カウンタはゼロにセット
され（３１０）、その後に動作は段階１１０に戻る。
【００３１】本発明のエコーキャンセラがデジタル信号
処理装置又はその他のマイクロプロセッサを使用するソ
フトウェアの形で実現される場合には、２つのフィルタ
ーを使っても、１つのフィルターを連続的に計算し更新
する場合より必要な計算量が増えないように該エコーキ
ャンセラを実現することができる。図５乃至８について
の説明との関係で既に明らかにしたように、主フィルタ
ーが更新されないときに使える計算能力だけを使って背
景フィルターを計算することができる。もし、例えば、
フィルターのエコー推定値の計算と、フィルター係数の
計算及び更新とが同数の処理装置クロック・サイクルを
使用するならば、主フィルターが更新されないときには
半数のクロック・サイクルを使用できる。背景フィルタ
ーのエコー推定値と係数とを例えば１つおきの信号サン
プルで計算することができるが、その場合には背景フィ
ルターの全ての計算は主フィルターの更新と実質的に同
じ大きさの計算能力を利用して行われることになる。
処理装置又はその他のマイクロプロセッサを使用するソ
フトウェアの形で実現される場合には、２つのフィルタ
ーを使っても、１つのフィルターを連続的に計算し更新
する場合より必要な計算量が増えないように該エコーキ
ャンセラを実現することができる。図５乃至８について
の説明との関係で既に明らかにしたように、主フィルタ
ーが更新されないときに使える計算能力だけを使って背
景フィルターを計算することができる。もし、例えば、
フィルターのエコー推定値の計算と、フィルター係数の
計算及び更新とが同数の処理装置クロック・サイクルを
使用するならば、主フィルターが更新されないときには
半数のクロック・サイクルを使用できる。背景フィルタ
ーのエコー推定値と係数とを例えば１つおきの信号サン
プルで計算することができるが、その場合には背景フィ
ルターの全ての計算は主フィルターの更新と実質的に同
じ大きさの計算能力を利用して行われることになる。
【００３２】既に説明した、２周波数帯域への残差信号
の分割は、本発明の好ましい実施態様の例である。本発
明のエコーキャンセラでは、残差信号を３つ以上の周波
数帯域に分割することもできる。残差信号を２周波数帯
域に分割する実施例では適当な分割周波数は例えば1000
Hzであり、その場合には周波数帯域は通常は0 〜1000Hz
と1000Hz〜4000Hzとである。
の分割は、本発明の好ましい実施態様の例である。本発
明のエコーキャンセラでは、残差信号を３つ以上の周波
数帯域に分割することもできる。残差信号を２周波数帯
域に分割する実施例では適当な分割周波数は例えば1000
Hzであり、その場合には周波数帯域は通常は0 〜1000Hz
と1000Hz〜4000Hzとである。
【００３３】図５乃至８の説明との関係で、好ましい実
施例における機能として背景フィルターの入力信号の一
定割合の部分を間引きすること（decimation）、即ち背
景フィルターの計算を１つおきのサンプルだけで行うこ
と、に言及した。毎秒8000サンプルのサンプリング周波
数で0 〜4000Hzの周波数帯域で通常の音声信号から１つ
おきのサンプルだけを取り出すと、2000〜4000Hzの周波
数帯域は0 〜2000Hzの周波数帯域に擬せられる（aliase
d ）ことになる。その様な実施例で1000Hzを分割周波数
として残差信号を２帯域に分割すると、高い方の1000〜
2000Hz帯域は元の信号の1000〜3000Hz帯域の残差信号を
包含し、低い方の0 〜1000Hz帯域は元の信号の0 〜1000
Hzと3000〜4000Hz帯域の残差信号を含む。背景フィルタ
ーの場合には、残差信号は信号レベルの比較のためにだ
け使われるので、信号の折り返し（folding ）は無害で
ある。上記のように信号の一定割合の部分が間引きされ
るけれども、元の信号の周波数帯域全体が背景フィルタ
ー・モデルの形状に影響を及ぼすので、背景フィルター
・パラメータは該周波数帯域全体のエコー特性に応じた
形状を持つことになり、必要ならば該パラメータを背景
フィルターから主フィルターにコピーすることができ
る。本発明の好ましい実施例では、１つおきよりももっ
と低い頻度で背景フィルターを計算することができる。
背景フィルターが全てのサンプルで計算されるように本
発明のエコーキャンセラを実現することもできる。
施例における機能として背景フィルターの入力信号の一
定割合の部分を間引きすること（decimation）、即ち背
景フィルターの計算を１つおきのサンプルだけで行うこ
と、に言及した。毎秒8000サンプルのサンプリング周波
数で0 〜4000Hzの周波数帯域で通常の音声信号から１つ
おきのサンプルだけを取り出すと、2000〜4000Hzの周波
数帯域は0 〜2000Hzの周波数帯域に擬せられる（aliase
d ）ことになる。その様な実施例で1000Hzを分割周波数
として残差信号を２帯域に分割すると、高い方の1000〜
2000Hz帯域は元の信号の1000〜3000Hz帯域の残差信号を
包含し、低い方の0 〜1000Hz帯域は元の信号の0 〜1000
Hzと3000〜4000Hz帯域の残差信号を含む。背景フィルタ
ーの場合には、残差信号は信号レベルの比較のためにだ
け使われるので、信号の折り返し（folding ）は無害で
ある。上記のように信号の一定割合の部分が間引きされ
るけれども、元の信号の周波数帯域全体が背景フィルタ
ー・モデルの形状に影響を及ぼすので、背景フィルター
・パラメータは該周波数帯域全体のエコー特性に応じた
形状を持つことになり、必要ならば該パラメータを背景
フィルターから主フィルターにコピーすることができ
る。本発明の好ましい実施例では、１つおきよりももっ
と低い頻度で背景フィルターを計算することができる。
背景フィルターが全てのサンプルで計算されるように本
発明のエコーキャンセラを実現することもできる。
【００３４】上記の本発明の例示的実施例では、エコー
キャンセラの出力信号S OUT は残差信号から直接作ら
れる。しかし、本発明のエコーキャンセラでは、従来技
術の減衰ブロック５を使用し、出力信号S OUT を作る
ために残差信号を減衰させ且つ／又はそれにノイズを付
け加えるようにすることもできる。減衰ブロック５を本
来のエコーキャンセラの外側の機能ブロックとして実現
することもできる。
キャンセラの出力信号S OUT は残差信号から直接作ら
れる。しかし、本発明のエコーキャンセラでは、従来技
術の減衰ブロック５を使用し、出力信号S OUT を作る
ために残差信号を減衰させ且つ／又はそれにノイズを付
け加えるようにすることもできる。減衰ブロック５を本
来のエコーキャンセラの外側の機能ブロックとして実現
することもできる。
【００３５】本発明の方法において例としてＬＭＳアル
ゴリズムを使用することについて説明をした。しかし、
本発明はＬＭＳアルゴリズムの使用に限定されるもので
はなくて、本発明の方法は他の如何なる公知のアルゴリ
ズムを使うこともできる。
ゴリズムを使用することについて説明をした。しかし、
本発明はＬＭＳアルゴリズムの使用に限定されるもので
はなくて、本発明の方法は他の如何なる公知のアルゴリ
ズムを使うこともできる。
【００３６】複式のフィルターを使用する従来技術シス
テムの利点を、本発明の方法により小さな計算能力で達
成する。本発明のシステムでは、計算能力を無駄に使わ
ないために、背景フィルターにより使用される周波数帯
域を制限する必要はなく、背景フィルターは周波数帯域
全体にわたってエコー通路に適応する。更に、フィルタ
ー比較の信頼性が向上し、必要ならば背景フィルター係
数を主フィルターに移すことができる。主フィルター更
新中は背景フィルターは計算されないので、計算能力も
節約される。
テムの利点を、本発明の方法により小さな計算能力で達
成する。本発明のシステムでは、計算能力を無駄に使わ
ないために、背景フィルターにより使用される周波数帯
域を制限する必要はなく、背景フィルターは周波数帯域
全体にわたってエコー通路に適応する。更に、フィルタ
ー比較の信頼性が向上し、必要ならば背景フィルター係
数を主フィルターに移すことができる。主フィルター更
新中は背景フィルターは計算されないので、計算能力も
節約される。
【００３７】本発明の解決法では、残差信号が周波数帯
域毎に比較されるので、本発明の解決法は、たとえ信号
レベル及び時間しきい値が低くても、両話状態において
も確実に作用するので、主フィルター及び背景フィルタ
ーの比較に使われる信号レベル及び時間しきい値を従来
技術の場合より低く保つことができる。本発明の解決法
は従来技術の解決法より速やかにエコー通路の変化に適
応し、更に弱いエコー信号も適応をもたらす原因とな
る。
域毎に比較されるので、本発明の解決法は、たとえ信号
レベル及び時間しきい値が低くても、両話状態において
も確実に作用するので、主フィルター及び背景フィルタ
ーの比較に使われる信号レベル及び時間しきい値を従来
技術の場合より低く保つことができる。本発明の解決法
は従来技術の解決法より速やかにエコー通路の変化に適
応し、更に弱いエコー信号も適応をもたらす原因とな
る。
【００３８】図９は、本発明の有利なアプリケーショ
ン、即ち本発明のエコーキャンセラ３１５を有する移動
通信装置、のブロック図である。この移動通信装置は、
該装置を特徴づける例えばマイクロホン３０１，キーパ
ッド３０７，ディスプレイ３０６，イヤホン３１４，送
受信切り替えスイッチ３０８，アンテナ３０９，及び制
御ユニット３０５などの部分を持っている。また、この
図は移動通信装置を特徴づける送信ブロック３０４及び
受信ブロック３１１も示している。送信ブロック３０４
は音声符号化、チャネル符号化、スクランブリング及び
変調に必要な機能と、ＲＦ機能とを有する。受信ブロッ
ク３１１は、対応するＲＦ機能と、復調、デスクランブ
リング、チャネル復号及び音声復号に必要な機能とを持
っている。マイクロホン３０１から入ってきて増幅段３
０２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器でデジタル形に変換され
た信号は、エコーキャンセラ３１５の入力信号S INを
提供する。エコーキャンセラ３１５の出力信号S OUT
は送信ブロック３０４に（通常はこの送信ブロックの音
声符号化エレメントに）入力される。受信ブランチで
は、エコーキャンセラは受信ブロック３１１の出力から
（通常はこの受信ブロックの音声復号エレメントから）
入力信号R INを得る。エコーキャンセラの出力信号R
OUT は、Ｄ／Ａ変換器３１２によってアナログ形に変
換され、イヤホン３１４に入力される前に増幅段３１３
で増幅される。この種の実施例では、通常は前記信号処
理装置及び必要なメモリー及び制御回路を有するように
デジタル信号処理装置を使って本発明のエコーキャンセ
ラ３１５を実現することができる。
ン、即ち本発明のエコーキャンセラ３１５を有する移動
通信装置、のブロック図である。この移動通信装置は、
該装置を特徴づける例えばマイクロホン３０１，キーパ
ッド３０７，ディスプレイ３０６，イヤホン３１４，送
受信切り替えスイッチ３０８，アンテナ３０９，及び制
御ユニット３０５などの部分を持っている。また、この
図は移動通信装置を特徴づける送信ブロック３０４及び
受信ブロック３１１も示している。送信ブロック３０４
は音声符号化、チャネル符号化、スクランブリング及び
変調に必要な機能と、ＲＦ機能とを有する。受信ブロッ
ク３１１は、対応するＲＦ機能と、復調、デスクランブ
リング、チャネル復号及び音声復号に必要な機能とを持
っている。マイクロホン３０１から入ってきて増幅段３
０２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器でデジタル形に変換され
た信号は、エコーキャンセラ３１５の入力信号S INを
提供する。エコーキャンセラ３１５の出力信号S OUT
は送信ブロック３０４に（通常はこの送信ブロックの音
声符号化エレメントに）入力される。受信ブランチで
は、エコーキャンセラは受信ブロック３１１の出力から
（通常はこの受信ブロックの音声復号エレメントから）
入力信号R INを得る。エコーキャンセラの出力信号R
OUT は、Ｄ／Ａ変換器３１２によってアナログ形に変
換され、イヤホン３１４に入力される前に増幅段３１３
で増幅される。この種の実施例では、通常は前記信号処
理装置及び必要なメモリー及び制御回路を有するように
デジタル信号処理装置を使って本発明のエコーキャンセ
ラ３１５を実現することができる。
【００３９】例えば通信網においてエコー消去のために
このエコー消去方法及びシステムを使用することもでき
る。例えばＧＳＭシステムの場合には、通信網の具体的
構成に応じてエコーキャンセラを基地局（ＢＴＳ）、基
地局コントローラ（ＢＳＣ）又は移動交換センター（Ｍ
ＳＣ）に置くことができる。本明細書において言及した
信号R IN、R OUT 、S IN及びS OUT は、通信網
のアップリンク及びダウンリンクのそれぞれの信号に対
応する。
このエコー消去方法及びシステムを使用することもでき
る。例えばＧＳＭシステムの場合には、通信網の具体的
構成に応じてエコーキャンセラを基地局（ＢＴＳ）、基
地局コントローラ（ＢＳＣ）又は移動交換センター（Ｍ
ＳＣ）に置くことができる。本明細書において言及した
信号R IN、R OUT 、S IN及びS OUT は、通信網
のアップリンク及びダウンリンクのそれぞれの信号に対
応する。
【００４０】本発明の様々な実施例及びアプリケーショ
ンは本明細書に記載した例には限定されず、各請求項で
定義されている範囲内でいろいろに変化し得ることは当
業者には明らかなことである。
ンは本明細書に記載した例には限定されず、各請求項で
定義されている範囲内でいろいろに変化し得ることは当
業者には明らかなことである。
【００４１】特許請求の範囲の欄において、機能パラメ
ータという用語は、適応型フィルター１０，５０のフィ
ルタリング特性を決定する係数の集合（set ）を指す。
ータという用語は、適応型フィルター１０，５０のフィ
ルタリング特性を決定する係数の集合（set ）を指す。
【図１】１つの適応型フィルターを有する上記の従来技
術のエコーキャンセラを示す図である。
術のエコーキャンセラを示す図である。
【図２】１つの適応型フィルターを有する上記の従来技
術の第２のエコーキャンセラを示す図である。
術の第２のエコーキャンセラを示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施例の構造を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の好ましい実施例の構造を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の好ましい実施例の機能ブロック図の第
１部分（その１）を示す図である。
１部分（その１）を示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施例の機能ブロック図の第
１部分（その２）を示す図である。
１部分（その２）を示す図である。
【図７】図５及び図６に示されているブロック図の終端
部分（その１）を示す図である。
部分（その１）を示す図である。
【図８】図５及び図６に示されているブロック図の終端
部分（その２）を示す図である。
部分（その２）を示す図である。
【図９】本発明の好ましいアプリケーションのブロック
図である。
図である。
【符号の説明】 １０…第１適応型フィルター（主フィルター） ２０…第１差し引きエレメント ４０…第２差し引きエレメント ５０…第２適応型フィルター（背景フィルター） EST1…第１エコー推定値（主フィルターのエコー推定
値） EST2…第２エコー推定値（背景フィルターのエコー推定
値） L RES1…第１残差信号（主フィルターの残差信号） L RES2…第２残差信号（背景フィルターの残差信号） R IN…第１入力 S IN…第２入力 S OUT …出力
値） EST2…第２エコー推定値（背景フィルターのエコー推定
値） L RES1…第１残差信号（主フィルターの残差信号） L RES2…第２残差信号（背景フィルターの残差信号） R IN…第１入力 S IN…第２入力 S OUT …出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョーマ マキネン フィンランド国，エフアイエヌ−33720 タンペレ，アキテディンカトゥ ３ディー 13 (72)発明者 アンティ バハタロ フィンランド国，エフアイエヌ−33610 タンペレ，アホランムトカ 18 イー
Claims (9)
- 【請求項１】 第１信号のエコーを第２信号から除去す
るためのエコー消去システムであって、このシステム
は、 該第１信号を入力するための第１入力（R IN）と、 該第２信号を入力するための第２入力（S IN）と、 処理された信号を出力するための出力（S OUT ）とを
有するとともに、 第１エコー推定値（EST1）を作るための第１適応型フィ
ルター（１０）を有し、前記第１適応型フィルターは第
１機能パラメータを有し、前記第１適応型フィルターは
該第１入力に見いだされる信号から実質的に前記第１機
能パラメータに基づいて前記第１エコー推定値を作るよ
うになっており、 該第２入力に見いだされる信号から該第１エコー推定値
を差し引いて第１残差信号（L RES1）を作るための第
１差し引きエレメント（２０）を有し、 第２エコー推定値（EST2）を作るための第２適応型フィ
ルターを有し、前記第２適応型フィルターは第２機能パ
ラメータを有し、前記第２適応型フィルターは前記第１
入力に見いだされる信号から実質的に前記第２機能パラ
メータに基づいて前記第２エコー推定値を作るようにな
っており、 該第２入力に見いだされる信号から該第２エコー推定値
を差し引いて第２残差信号（L RES2）を作るための第
２差し引きエレメント（４０）を有し、 このエコー消去システムは、該第２入力に見いだされる
信号から該第１信号のエコーの少なくとも一部分を除去
して、該第１信号のエコーの少なくとも一部分が除去さ
れている対応する処理済み信号を該出力に作るようにな
っており、 該エコー消去システムは、 少なくとも該第１残差信号と該第２残差信号とを比較す
る比較エレメントを更に有し、 該出力（S OUT ）に見いだされる該処理済み信号を作
るのに使われる機能パラメータを前記比較エレメントの
出力信号に基づいて前記の第１及び第２の機能パラメー
タの中から選び出すようになっていることを特徴とする
エコー消去システム。 - 【請求項２】 前記比較エレメントの出力信号での、該
第１機能パラメータの代わりに該第２機能パラメータを
使うことを要求する変化に応答して該第１機能パラメー
タの代わりに該第２機能パラメータを使うようになって
いることを特徴とする請求項１に記載のエコー消去シス
テム。 - 【請求項３】 該出力を介して出力されるべき処理済み
信号を前記比較エレメントの出力信号に基づいて前記の
第１残差信号（L RES1）及び第２残差信号（L RES
2）の中から選択するようになっていることを特徴とす
る請求項１に記載のエコー消去システム。 - 【請求項４】 該第１残差信号を少なくとも２つの周波
数帯域に分割するようになっている第１周波数帯域分割
エレメントと、該第２残差信号を少なくとも２つの周波
数帯域に分割するようになっている第２周波数帯域分割
エレメントとを更に有し、前記比較エレメントは、該第
１残差信号の前記の少なくとも２つの周波数帯域を該第
２残差信号の前記の少なくとも２つの対応する周波数帯
域と比較することによって前記の第１及び第２の残差信
号を比較するようになっていることを特徴とする請求項
１に記載のエコー消去システム。 - 【請求項５】 第１信号のエコーの少なくとも一部分を
第２信号から除去することによって処理済み第２信号を
作るためのエコー消去方法であって、前記方法は、第１
機能パラメータに基づいて該第１信号から第１エコー推
定値を作る第１適応型フィルターと、第２機能パラメー
タに基づいて該第１信号から第２エコー推定値を作る第
２適応型フィルターとを使用し、 前記方法は、該第１エコー推定値を該第２信号から差し
引くことによって第１残差信号を作るとともに該第２エ
コー推定値を該第２信号から差し引くことによって第２
残差信号を作り、 この方法は、 前記の処理済み第２信号を作るのに使われる機能パラメ
ータを前記の第１及び第２の残差信号のレベルの比較に
基づいて前記の第１及び第２の機能パラメータの中から
選択することを特徴とする方法。 - 【請求項６】 前記の比較に基づいて該第１残差信号又
は該第２残差信号を前記処理済み第２信号として選択す
ることによって前記処理済み第２信号を作ることを特徴
とする請求項５に記載のエコー消去方法。 - 【請求項７】 該処理済み第２信号は、実質的に、該第
１適応型フィルターにより作られた第１エコー推定値と
該第１エコー推定値を使って作られた第１残差信号とに
基づいて作られるようになっており、 前記の比較の結果に応じて、該第１機能パラメータの値
を該第２機能パラメータの値と置き換え、その後はこの
様にして変更された該第１機能パラメータに基づいて該
第１エコー推定値を作るか、又は該第１機能パラメータ
の値を変更せず、その後は、変更されていない第１機能
パラメータに基づいて該第１エコー推定値を作ることを
特徴とする請求項５に記載のエコー消去方法。 - 【請求項８】 前記の第１残差信号及び第２残差信号の
両方を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、前記の第
１及び第２の残差信号の周波数帯域同士を比較すること
によって前記の第１及び第２の残差信号同士を比較する
ことを特徴とする請求項５に記載のエコー消去方法。 - 【請求項９】 第１信号のエコーを第２信号から除去す
るエコー消去システムを有する移動通信装置であって、
このエコー消去システムは、 該第１信号を入力するための第１入力（R IN）と、 該第２信号を入力するための第２入力（S IN）と、 処理された信号を出力するための出力（S OUT ）とを
有するとともに、 第１エコー推定値（EST1）を作るための第１適応型フィ
ルター（１０）を有し、前記第１適応型フィルターは第
１機能パラメータを有し、前記第１適応型フィルターは
該第１入力に見いだされる信号から実質的に前記第１機
能パラメータに基づいて前記第１エコー推定値を作るよ
うになっており、 該第２入力に見いだされる信号から該第１エコー推定値
を差し引いて第１残差信号（L RES1）を作るための第
１差し引きエレメント（２０）を有し、 第２エコー推定値（EST2）を作るための第２適応型フィ
ルターを有し、前記第２適応型フィルターは第２機能パ
ラメータを有し、前記第２適応型フィルターは前記第１
入力に見いだされる信号から実質的に前記第２機能パラ
メータに基づいて前記第２エコー推定値を作るようにな
っており、 該第２入力に見いだされる信号から該第２エコー推定値
を差し引いて第２残差信号（L RES2）を作るための第
２差し引きエレメント（４０）を有し、 このエコー消去システムは、該第２入力に見いだされる
信号から該第１信号のエコーの少なくとも一部分を除去
して、該第１信号のエコーの少なくとも一部分が除去さ
れている対応する処理済み信号を該出力に作るようにな
っており、 該移動通信装置は、 該移動通信装置のエコー消去システムが、少なくとも該
第１残差信号と該第２残差信号とを比較する比較エレメ
ントを更に有し、また、 該移動通信装置のエコー消去システムが、該第２出力
（S OUT ）に出現する該処理済み信号を作るのに使わ
れる機能パラメータを前記比較エレメントの出力信号に
基づいて前記の第１及び第２の機能パラメータの中から
選び出すようになっていることを特徴とする移動通信装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI971664 | 1997-04-18 | ||
| FI971664A FI104524B (fi) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | Kaiunpoistojärjestelmä ja -menetelmä sekä matkaviestin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341190A true JPH10341190A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3679245B2 JP3679245B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=8548674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10988198A Expired - Fee Related JP3679245B2 (ja) | 1997-04-18 | 1998-04-20 | エコー消去システム及び方法、並びに移動通信装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6163609A (ja) |
| EP (1) | EP0872962B1 (ja) |
| JP (1) | JP3679245B2 (ja) |
| AT (1) | ATE343874T1 (ja) |
| DE (1) | DE69836240T2 (ja) |
| FI (1) | FI104524B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010263567A (ja) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | Ari:Kk | 音声抽出装置 |
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- 1998-04-17 EP EP98302979A patent/EP0872962B1/en not_active Expired - Lifetime
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