JP4977401B2

JP4977401B2 - ハンズフリー電話装置

Info

Publication number: JP4977401B2
Application number: JP2006134752A
Authority: JP
Inventors: 文雄石川
Original assignee: NEC Infrontia Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: JP2007306451A

Description

本発明は、音響エコーキャンセラを備えたハンズフリー電話装置に関するものである。

従来の音響エコーキャンセラを備えたハンズフリー電話装置の一例について図３を参照して説明する。

図３は、従来のハンズフリー電話装置の一例の部分構成図である。図示のように、従来のハンズフリー電話装置は、ハンズフリー用マイクロホン(以下、単にマイクと呼ぶ)１、ハンズフリー用スピーカ(以下、単にスピーカと呼ぶ)２、Ａ／Ｄ(アナログ/デジタル)変換器３、Ｄ／Ａ(デジタル/アナログ)変換器４、音響エコーキャンセル用適応デジタルフィルタ(以下、エコーキャンセラと呼ぶ)５、送話信号のレベルを可変・調整する送話系デジタルアンプ６、及び受話信号のレベルを可変・調整する受話系デジタルアンプ７を有している。

また、エコーキャンセラ５は、加算器５１、適応デジタルフィルタ部５２、適応制御部５３及びフィルタ係数格納用メモリ(以下、単にメモリと呼ぶ)５４を有している。

ハンズフリー電話装置は、さらに、送話端子Ｔｘ及び受話端子Ｒｘに接続される図示しないコーデック部や、コーデック部に接続される通信部などを有している。そして、ハンズフリー電話装置は、公衆網等を介して回線接続された他の電話装置と通話ができるようになっている。

次に、ハンズフリー電話装置の動作について説明する。ここでは、既に他の電話装置との間に通話回線が接続されているものとする。

まず、他の電話装置から送信された音声信号は、受話信号（デジタル信号）として受話端子Ｒｘに与えられる。受話系デジタルアンプ７は、受話端子Ｒｘに与えられた受話信号を増幅し、エコーキャンセラ５へ出力する。エコーキャンセラ５は入力された受話信号を２分岐し、一方を内部に取り込み、他方をＤ／Ａ変換器４へ出力する。Ｄ／Ａ変換器４は、入力された受話信号をアナログ信号に変換し、スピーカ２へ出力する。スピーカ２は、入力されるアナログ信号に基づき音声を再生する。

一方、使用者の声は、マイク１により電気信号（アナログ信号）に変換される。このときマイク１は、スピーカ２で再生された音（音響エコー）を含む周囲の音も電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３は、マイク１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、エコーキャンセラ５へ出力する。エコーキャンセラ５は、入力されたデジタル信号から、受話信号を用いて生成した擬似エコーを差し引いて、送話系デジタルアンプ６へ出力する。送話系デジタルアンプ６は、入力されたデジタル信号を増幅し、送話信号として送話端子Ｔｘへ出力する。

エコーキャンセラ５は、スピーカ２からマイク１へ回り込む音響エコーに基づく成分をＡ／Ｄ変換器からのデジタル信号から除去するため、適応フィルタ５２に受話信号を入力して擬似エコーを発生させる。音響エコーを効果的に取り除くため、適応制御部５３が適応フィルタ５２のフィルタ係数を適応制御する。

スピーカ２からマイク１へと回り込む音の経路となる音響空間は、このハンズフリー電話装置の設置場所など、周囲の状況によって異なる。それゆえ、エコーキャンセラ５は、音響エコーに対してトレーニングを実施し、適応フィルタ５２のフィルタ係数の最適化をはかることが可能であり、その結果をメモリ５４内へ保存することができる。さらに、エコーキャンセラ５は、メモリ５４に保存しているフィルタ係数でエコーキャンセル処理を行うことも可能である。つまり、エコーキャンセラ５は、音響エコーが変化しトレーニングが必要となった場合、トレーニングを開始し、トレーニングが完了すると最終のフィルタ係数をメモリ５４へ格納し、次回のハンズフリー通話時に利用することができる。

さて、エコーキャンセラ５は、処理を開始してから収束するまでの間（エコーキャンセルトレーニング期間）、音響エコーを十分に除去することができない。それゆえ、トレーニング期間中に出力した送話信号は、不自然な音声となる可能性がある。

そこで、従来のハンズフリー電話装置では、着信音を利用してエコーキャンセルトレーニングを行い、それによって得られたフィルタ係数をメモリ５４に格納しておくことで、その後、ハンズフリーモードに切り替えられた際に、トレーニングを行うことなく、直ちに、送話信号を送信することを可能としている（例えば、特許文献１参照。）。

また、発信時及び着信時の必要不可欠な操作等に応じてチャープ音を発生させ、そのチャープ音を利用してエコーキャンセルトレーニングを行うことにより、その後、ハンズフリーモードに切り替えられた際に、トレーニングを行うことなく直ちに、送話信号の送信を可能としたものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００３−８７２９号公報特開平６−３０１０４号公報

従来の、着信音を利用してエコーキャンセラのトレーニングを行うハンズフリー電話装置では、着信音が鳴らない場合、即ち、発信側となる場合には、エコーキャンセルトレーニングを行うことができない。つまり、このようなハンズフリー電話装置には、発信の場合、トレーニング期間中に送話ができないという問題点がある。

また、発信時及び着信時の必要不可欠な操作等に応じてエコーキャンセルトレーニングを行うハンズフリー電話装置では、トレーニングが終了するまで、通話を開始することができないという問題点がある。

そこで、本発明は、エコーキャンセラがエコーキャンセルトレーニングを実行しているときであっても、不自然な音声を送出することなく送話信号を送信することができるハンズフリー電話装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、エコーキャンセラと装置全体の動作を司る装置制御部とを備えたハンズフリー電話装置において、前記エコーキャンセラをバイパスするバイパス送話路と、前記エコーキャンセラを含む主送話路と、前記バイパス送話路と前記主送話路のいずれか一方を選択する切替器とを有し、前記装置制御部の制御に応じて、前記エコーキャンセラがトレーニング中のときは、前記バイパス送話路を選択し、トレーニング中以外のときは前記主送話路を選択することを特徴とする。

上記ハンズフリー電話装置は、前記バイパス送話路に送話信号を減衰させる減衰器を備えることができる。

また、上記ハンズフリー電話装置は、送話信号及び受話信号に基づいて、音響エコーの影響を低減するように、前記減衰器の減衰率を制御するためのボイススイッチ制御部を備えていてもよい。

さらに、上記ハンズフリー電話装置は、前記ボイススイッチが、音響エコーの影響を低減するように、前記受話信号を増幅するための受話系デジタルアンプの増幅率をも制御するように構成されてもよい。

また、上記ハンズフリー電話装置は、前記バイパス送話路に専用のマイクと該専用のマイクからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とが接続されていてもよい。

本発明によれば、エコーキャンセラを備えたハンズフリー電話装置において、エコーキャンセラをバイパスするバイパス送話路と切替器とを設けたことで、エコーキャンセラがエコーキャンセルトレーニングを実行中でも、バイパス送話路を通じて送話信号を出力することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るハンズフリー電話装置の部分構成を示すブロック図である。

図１のハンズフリー電話装置は、従来の構成に加えて、マイク１１と、Ａ／Ｄ変換器１３と、減衰器（アッテネータ：ＡＴＴ）１８と、切替器１９とを備えている。マイク１１、Ａ／Ｄ変換器及び減衰器１８は、エコーキャンセラ５をバイパスするバイパス送話路を構成し、マイク１、Ａ／Ｄ変換器３、エコーキャンセラ５及び送話側デジタルアンプ６は、主送話路を構成する。

このハンズフリー電話装置は、また、装置全体の動作を司る図示しない装置制御部（ＣＰＵ）を有している。装置制御部は、エコーキャンセラ５がトレーニング中か否かの判定を行い、トレーニング中であれば切替器１９を減衰器１８側に、そうでなければ送話系デジタルアンプ６側に切り替える制御を行う。つまり、エコーキャンセラ５がトレーニング中のときはバイパス送話路が、それ以外の場合は主送話路が選択される。

ハンズフリー電話装置がハンドフリーモードで動作するとき、受話信号（デジタル信号）は、受話端子Ｒｘに入力される。受話系デジタルアンプ７は、スピーカ２で再生される音声を調節するために、受話端子Ｒｘに入力された受話信号を増幅する。受話系デジタルアンプ７で増幅された受話信号は、エコーキャンセラ５の適応フィルタ５２に供給されるとともに、Ｄ／Ａ変換器４に供給される。Ｄ／Ａ変換器４は、増幅された受話信号をアナログ信号に変換する。スピーカ２は、Ｄ／Ａ変換器４からのアナログ信号を音声に変換する。

一方、マイク１及びマイク１１は、それぞれ、使用者の声を含む周囲の音を検出して電気信号（アナログ信号）に変換する。この電気信号には、スピーカ２より出力された音声の一部（音響エコー）に基づく成分が含まれる。通常、マイク１及びスピーカ２は、使用者に向けられるが、マイク１１は、マイク１とは異なる方向、例えば、スピーカ２からの音響エコーが小さくなる方向に向けることができる。

Ａ／Ｄ変換器３は、マイク１からの電気信号を第１のデジタル信号に変換する。エコーキャンセラ５は、第１のデジタル信号から擬似エコーを差し引く。送話側デジタルアンプ６は、擬似エコーが差し引かれた第１のデジタル信号を増幅し送話信号として切替器１９へ出力する。

また、Ａ／Ｄ変換器１３は、マイク１１からの電気信号を第２のデジタル信号に変換する。減衰器１８は、音響エコーの影響を低減するため第２のデジタル信号を減衰させて切替器１９へ出力する。

切替器１９は、電話制御部からの制御の下、送話側デジタル増幅器６又は減衰器１８からのデジタル信号を送話信号として送話端子Ｔｘへ出力する。

エコーキャンセラ５では、適応制御部５３が装置制御部からの指示に従って適応制御を開始する。適応制御部５３は、フィルタ係数メモリ５４に記憶されているフィルタ係数を初期値として適応フィルタ５２に与える。その後、適応制御部は公知のアルゴリズムを用いて適応フィルタ５２のフィルタ係数を最適化する。適応制御部５３は、加算器５１の出力（誤差信号）が収束したと判断したなら、トレーニングを終了し、終了時のフィルタ係数をフィルタ係数メモリ５４に格納した後、トレーニング終了を装置制御部に通知する。

装置制御部は、適応制御部５３に対して処理開始を指示したとき、切替器１９を減衰器１８側に切り替え、適応制御部５３からのエコーキャンセルトレーニング終了の通知を受けると、トレーニングが終了したと判断して、切替器１９を送話系デジタルアンプ６側へ切り替える。

以上のようにして、本実施の形態に係るハンズフリー電話装置では、エコーキャンセラ５においてエコーキャンセルトレーニングが行われている間、マイク１１により電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器１３によりデジタル信号に変換され、１３及び減衰器１８により減衰させた音声を通話相手に送信する。これにより、エコーキャンセラ５におけるトレーニング中であっても、その影響を受けていない使用者の音声（送話信号）を安定して通話相手に送ることができる。なお、この場合、減衰器により送話信号を減衰させることにより、音響エコーの影響を低減するようにしている。

また、エコーキャンセラ５のトレーニングが終了した後は、切替器１９を切り替えて、マイク１、Ａ／Ｄ変換器３、エコーキャンセラ５及び送話系デジタルアンプ６により構成される経路を選択することにより、エコーが除去された良好な音声（送話信号）を通話相手に送ることができる。

なお、上記実施の形態では、エコーキャンセラをバイパスするバイパス送話路に、専用のマイク１１及びＡ／Ｄ変換器１３を備える場合について説明したが、マイク１及びＡ／Ｄ変換器３を両経路で共用するようにしてもよい。即ち、Ａ／Ｄ変換器３の出力を減衰器１８へ入力させるようにしてもよい。この場合、パイパス送話路は、減衰器１８とそれをＡ／Ｄ変換器３及び切替器１９に接続する接続線とによって構成され、部品点数の削減及びコストの削減ができる。

また、上記実施例では、マイク１１に回り込んだ音響エコーを低減するために、減衰器１８を用いて一定の減衰率で送話出力を減衰させるようにしたが、図２に示すように、受話信号及び送話信号に基づいて、減衰器１８の減衰率を制御して、音響エコーの影響を低減するようにしてもよい。また、ボイススイッチ制御部２０により、受話系デジタルアンプの増幅率をも制御して、音響エコーの影響を低減するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係るハンズフリー電話装置の部分構成図である。本発明の他の実施の形態に係るハンズフリー電話装置の部分構成図である。従来のハンズフリー電話装置の一例の部分構成図である。

符号の説明

１マイク
２スピーカ
３Ａ／Ｄ変換器
４Ｄ／Ａ変換器
５エコーキャンセラ
５１加算器
５２適応フィルタ部
５３適応制御部
５４フィルタ係数メモリ
６送話系デジタルアンプ
７受話系デジタルアンプ
１１マイク
１３Ａ／Ｄ変換器
１８減衰器
１９切替器
２０ボイススイッチ制御部

Claims

エコーキャンセラと装置全体の動作を司る装置制御部とを備えたハンズフリー電話装置において、
前記エコーキャンセラをバイパスするバイパス送話路と、
前記エコーキャンセラを含む主送話路と、
前記バイパス送話路と前記主送話路のいずれか一方を選択する切替器とを有し、
前記装置制御部の制御に応じて、
前記エコーキャンセラがトレーニング中のときは、前記バイパス送話路を選択し、
トレーニング中以外のときは前記主送話路を選択することを特徴とするハンズフリー電話装置。
請求項１に記載されたハンズフリー電話装置において、
前記バイパス送話路に送話信号を減衰させる減衰器を備えていることを特徴とするハンズフリー電話装置。
請求項２に記載されたハンズフリー電話装置において、
送話信号及び受話信号に基づいて、音響エコーの影響を低減するように、前記減衰器の減衰率を制御するためのボイススイッチ制御部を備えていることを特徴とするハンズフリー電話装置。
請求項３に記載されたハンズフリー電話装置において、
前記ボイススイッチ制御部が、音響エコーの影響を低減するように、前記受話信号を増幅するための受話系デジタルアンプの増幅率をも制御することを特徴とするハンズフリー電話装置。
請求項１乃至４のいずれか一つに記載されたハンズフリー電話装置において、
前記バイパス送話路に専用のマイクと該専用のマイクからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とが接続されていることを特徴とするハンズフリー電話装置。