JPH08256089A

JPH08256089A - エコー打消装置

Info

Publication number: JPH08256089A
Application number: JP5863995A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Suzuki; 正和鈴木; Takayuki Taniguchi; 隆行谷口; Shigenobu Minami; 重信南
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】ダブルトーク検出によりエコーパス推定動作
の制御を行うエコー打消装置において、背景雑音が存在
する場合でもエコーによる通話障害を改善すること。【構成】背景雑音レベル測定器４による測定結果に応
じて、エコーパス推定動作を行っているので、受信時に
背景雑音が存在する場合にも、なんらかのエコーパス推
定動作が行え、、聴感上のエコーを減少させ、通話障害
を少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、拡声電話のスピーカー
からマイクへの受話音声の回り込みにより発生する音響
エコーや、通信回線の途中における２線−４線変換ハイ
ブリッド回路で発生する回線エコーを消去するために使
用されるエコー打消装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】拡声電話においては、スピーカーから出
た音が壁、人間等で反射してマイクに拾われ音響結合を
生じる。この音響結合は、ハウリングの原因になった
り、エコーとして通話品質の劣化につながる。そのた
め、従来より、例えば図５に示すエコー打消装置をスピ
ーカーとマイク間に挿入し、音響結合を防いでいる。

【０００３】図５において、エコーキャンセラ７は、エ
コーパス特性を受信信号x(k)と後述するe(k)とにより学
習し、自装置内上にエコーパス特性に近似した擬似エコ
ー信号y(ハット)(k)を生成し、近端話者の真の送話信号
u(k)とエコー信号y(k)よりなる送信信号d(k)からy(ハッ
ト)(k)を減算器６で差し引くことにより、エコー信号y
(k)を打ち消す。

【０００４】このエコーキャンセラ７は、一般的に図５
に示すように、ディジタルフィルタ（ＤＦ）８とエコー
パス推定回路（ＥＳＴ）９とにより構成される適応ディ
ジタルフィルタ（ＡＤＦ）１０、減算器１２およびダブ
ルトークディテクタ（ＤＴＤ：同時通話検出回路）１１
からなる。

【０００５】ディジタルフィルタ８は、 kサンプル時点
で、

【数１】なるＮ個の係数を持つ非巡回型ディジタルフィルタで、
エコーパス推定回路９は、サンプリングされたx(k)と後
述するe(k)とにより、ディジタルフィルタ８が擬似エコ
ーパス特性を持つフィルタとなるようＨ（ハット）(k)
を定める。このＨ（ハット）(K) の算出は、一般に逐次
的に、

【数２】なる演算を繰り返し、順次、修正項Δ(k) を加えること
により、ディジタルフィルタ８を真のエコーパス特性に
近づけていく。

【０００６】式（２）のΔ(k) の算出は、種々の方式が
あるが、例えば、学習同定法と呼ばれる方式では、サン
プリングされた受信信号の系列、

【数３】と減算器より求めた残差信号

【数４】により

【数５】なる演算を行う。

【０００７】以上の各回路によりエコーパス推定が進
み、最終的には、

【数６】となり、式（４）によるe(k)＝u(k)となることにより、
エコー信号が打消されるが、学習同定法を含む多くの推
定方式は、送信信号が存在する時、すなわちe(k)≠u(k)
の時は、Ｈ（ハット）(k) の逐次推定が乱れる場合があ
る。そのため、従来より、ダブルトークディテクタを設
け、近端話者が送話中の時は、Δ(k) ＝ 0にして、これ
を防いでいる。

【０００８】上記のダブルトークディテクタは、図６に
示すように、一般にレベル検出回路１４により検出され
た受信信号x(k)のレベルとレベル検出回路１３により検
出された送信信号d(k)のレベルとを比較回路１５に入力
し、これらの平均電圧比、平均電力比、ピーク電力比等
のレベル比を計算することでダブルトークの検出をして
いる。すなわち、エコーパスが利得を有さないため、送
信信号d(k)中のエコー信号y(k)のレベルは、受信信号x
(k)のレベルを越えることがなく、ダブルトーク時のみ
送話信号u(k)が加わることにより、このレベル関係が逆
転する性質を利用している。

【０００９】また、この他の方式として、図７に示すよ
うに、送信信号d(k)に替えて、エコーキャンセラの残差
信号e(k)を用いる方式がある。すなわち、レベル検出回
路１７により検出された受信信号x(k)のレベルとレベル
検出回路１６により検出された残差信号e(k)のレベルと
を比較回路１８により比較するものである。この場合、
エコーキャンセラのエコーパス推定が終了しているとす
れば、e(k)において、エコー信号y(k)は、すでに打ち消
されているため、エコーキャンセラの打ち消し量Ｇ dＢ
分、しきい値を下げることができ、すなわち図７に示す
減算器１９によってレベル検出回路１７の出力から打ち
消し量発生回路２０の出力を減算することで、ダブルト
ーク信号u(k)のレベルが小さい場合でもダブルトーク検
出が可能となる。

【００１０】従来は、このように受信信号x(k)と送信信
号d(k)のレベル比や受信信号x(k)と残差信号e(k)のレベ
ル比を用いてダブルトークを検出し、ダブルトークを検
出した場合、適応ディジタルフィルタのエコーパス推定
動作を禁止している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のように、受信信
号x(k)と送信信号d(k)のレベル比や受信信号x(k)や残差
信号e(k)のレベル比を用いてダブルトークを検出する方
式では、背景雑音が存在している場合に問題がでてく
る。

【００１２】例えば図８に示すように、受信信号x(k)と
送信信号d(k)のレベル比や受信信号x(k)や残差信号e(k)
のレベル比を用いてダブルトークを検出する従来のダブ
ルトークディテクタ２５を持つエコーキャンセラ２３を
考える。

【００１３】例えば受信信号x(k)と残差信号e(k)のレベ
ル比を用いてダブルトークを検出するためには、残差信
号e(k)と受信信号x(k)のレベル比

【数７】をダブルトークディテクタ２５により観測し、−Ａがし
きい値−Ａ_Tを越えた時（−Ａ＞−Ａ_T）に、ダブルト
ークであると判定する。これにより、受信時に送話信号
が入ってくると、e(k)のレベルが増大してダブルトーク
を検出する。

【００１４】ところが、図８のように、背景雑音n(k)が
加わった場合においてもe(k)のレベルが増大してダブル
トークを誤判定する。

【００１５】エコーパス推定が終了していない場合、ダ
ブルトークの誤判定によりエコーパス推定動作が停止す
ると、背景雑音がなくなるまで、エコーパス推定が行わ
れなくなり、そのため受信信号x(k)のエコーy(k)がエコ
ーキャンセラで打ち消されないまま遠端話者の耳に入
り、通話障害となる。

【００１６】エコーパス推定において、背景雑音が存在
する時は、Ｈ（ハット）(k) の逐次推定は乱れるが、推
定動作を継続していればある程度のエコー打ち消し量は
得られるので、背景雑音が存在する場合でも、エコーパ
ス推定を行う方が、通話障害が少なくなる。また、背景
雑音が大きい場合は、ダブルトーク時においても、エコ
ーパス推定を続ける方が、聴感上のエコーは少なくな
り、通話障害も小さくなる。

【００１７】本発明は、かかる点に着目してなされたも
ので、ダブルトーク検出によりエコーパス推定動作を制
御するエコー打消装置において、背景雑音が存在する場
合でもエコーによる通話障害を改善することができるエ
コー打消装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明のエコー打消装置は、受信信号と、この受信
信号のエコーが加わった送信信号よりエコーパス特性を
推定し、推定されたエコーパス特性に基づき疑似エコー
を生成し、送信信号から前記疑似エコーを差し引く事に
より、エコーを打ち消した残差信号を生成するエコー打
消装置において、送信信号に含まれる背景雑音の特性を
測定する背景雑音測定手段と、送信信号あるいは残差信
号の少なくとも一方のレベルと受信信号のレベルと前記
背景雑音測定手段によって得られる特性パラメータとを
用いて、送話と受話が同時に行われているかどうかを検
出する同時通話検出手段と、この同時通話検出手段によ
る検出結果に応じて、エコーパス推定動作を制御する制
御手段とを具備する。

【００１９】上記のエコー打消装置において、同時通話
検出手段の検出結果が同時通話とみなされるとき、制御
手段が、エコーパス推定動作を禁止するようにしてもよ
い。他の発明のエコー打消装置は、受信信号と、この受
信信号のエコーが加わった送信信号よりエコーパス特性
を推定し、推定されたエコーパス特性に基づき疑似エコ
ーを生成し、送信信号から前記疑似エコーを差し引く事
により、エコーを打ち消した残差信号を生成するエコー
打消装置において、送信信号に含まれる背景雑音の特性
を測定する背景雑音測定手段と、送信信号あるいは残差
信号の少なくとも一方のレベルと受信信号のレベルを用
いて、送話と受話が同時に行われているかどうかを検出
する同時通話検出手段と、この同時通話検出手段による
検出結果と前記背景雑音測定手段によって得られる特性
パラメータとを用いて、エコーパス推定動作を制御する
制御手段とを具備する。

【００２０】上記のエコー打消装置において、同時通話
検出手段の検出結果が同時通話とみなされるとき、制御
手段が、背景雑音測定手段からの特性パラメータ値に応
じてエコーパス特性の修正係数を定めるようにしてもよ
い。

【００２１】

【作用】本発明では、前述の構成により、受信時に背景
雑音が存在する場合にも、なんらかのエコーパス推定動
作が行え、聴感上のエコーを減少させ、通話障害を少な
くできる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
るる。

【００２３】図１は本発明の一実施例に係るダブルトー
クディテクタを備えたエコー打消装置の構成図である。

【００２４】図１において、１は受信信号x(k)を拡声す
るスピーカー、２は送話音声信号u(k)、スピーカー１か
らの回り込みエコーy(k)、送話音声信号u(k)および背景
雑音n(k)が入力されるマイクロフォン、３はエコーパス
の特性を推定し、疑似エコーを生成する適応ディジタル
フィルタ（ＡＤＦ）、４はマイクから入力される背景雑
音信号のレベルを測定する背景雑音レベル測定器、５は
ダブルトークを判定し、適応ディジタルフィルタ（ＡＤ
Ｆ）３に制御信号（ＩＮＨ）を与えるダブルトークディ
テクタ（ＤＴＤ）、６は送信信号ｄ（ｋ）から疑似エコ
ー信号ｙ（ハット）（ｋ）を除去する減算器である。

【００２５】ここで、本発明のダブルトークディテクタ
５は、受信信号x(k)、送信信号d(k)、残差信号e(k)、背
景雑音レベル測定器４の出力g(k)を入力し、これらの情
報を基にダブルトークと判断した場合にエコーパス推定
動作を禁止する制御信号（ＩＮＨ）を適応ディジタルフ
ィルタ３に出力する。

【００２６】このダブルトークディテクタ５によるダブ
ルトーク判定は、以下のように行う。まず、受信信号x
(k)、送信信号d(k)、残差信号e(k)、背景雑音レベル測
定器４の出力g(k)の各々の信号は、ダブルトークディテ
クタ５内でレベル検出が行われ、対数領域の値Ｌ_x(k)
、Ｌ_d(k) 、Ｌ_e(k) 、Ｌ_n(k) になる。ここで、各
々の信号のレベルとは、平均電圧、平均電力、ピーク電
圧またはピーク電力などのレベルである。

【００２７】次に、ダブルトークの時は受信信号が必ず
存在するので、受信信号のレベルがあるしきい値Ｘ_tよ
り大きいかどうか、すなわちＬ_x(k) ＞Ｘ_t （８）を満たすかどうかを調べる。式（８）を満たすならば、
受信信号が存在するということなので、次の条件を満た
すかどうかを調べる。

【００２８】Ｌ_d(k) ＞Ｌ_x(k) −Ａ_d＋α (Ｌ_n(k)) （９）または、Ｌ_e(k) ＞Ｌ_x(k) −Ａ_e＋β (Ｌ_n(k)) （１０）（但し、α (Ｌ_n(k))、β (Ｌ_n(k))は各々、Ｌ_n(k)
の関数である。）上式も満たしたなら、ダブルトークと判定される。式
（９）のＡ_dはスピーカー１から出た受信信号がマイク
２に入るまでの減衰量の推定値、式（１Ｏ）のＡ_eはス
ピーカー１から出た受信信号がマイク２に入るまでの減
衰量とエコーキャンセラの打ち消し量を合わせた量の推
定値であり、それぞれ固定または可変のしきい値であ
る。

【００２９】従来のダブルトーク判定においては、式
（９）、式（１０）は、それぞれＬ_d(k) ＞Ｌ_x(k) −Ａ_d （１１）Ｌ_e(k) ＞Ｌ_x(k) −Ａ_e （１２）であった。すなわち、式（１１）では、送信信号d(k)が
受信信号x(k)からエコーパスでの減衰量を引いた値より
も大きい信号が入ってくれば、送話信号があると判断
し、また、式（１２）では、エコーキャンセラを通った
あとの残差信号e(k)が、受信信号x(k)からエコーパスの
減衰量＋エコーキャンセラの打ち消し量を引いた値より
も、大きい信号であれば、送話信号があるものと判断す
るものであった。

【００３０】これに対して、本発明のダブルトークディ
テクタ５では、背景雑音レベル測定器４からの出力g(k)
のレベル値Ｌ_n(k) によって変わる関数α、βを、上式
に加えることにより、背景雑音のレベルに応じて比較式
のしきい値を変化させ、ダブルトーク検出の判断条件を
変えている。

【００３１】次に、α、βの変え方の一例として、α、
βの値を背景雑音のレベルに応じて段階的に変える場合
を説明する。

【００３２】（１）背景雑音レベルＬ_n(k) が小さい時残差信号e(k)程度またはそれ以下のレベルの背景雑音の
時は、α＝ 0、β＝ 0とする。すなわち、ダブルトーク
判定式（９）（１０）は、従来の判定式（１１）（１
２）と同一になる。

【００３３】（２）背景雑音レベルＬ_n(k) が大きい時 α＝大、β＝大としてダブルトークとみなす条件をきび
しくする。背景雑音が送話音声と同じくらいまたはそれ
以上の時は常に適応ディジタルフィルタを学習させて、
ダブルトークと誤検出することによりエコーパス推定が
停止することがないようにする。また、背景雑音が大き
い場合は、送話信号ｕ（ｋ）が存在しても適応ディジタ
ルフィルタの学習を続けた方が、聴感上のエコーはエコ
ーは少なくなる。上記のように、背景雑音レベルＬ
_n(k) に対する関数（αＬ_n(k) 、βＬ_n(k) ）を定め
ておけば、従来のエコー打消装置により、エコーによる
通話障害を抑えることができる。

【００３４】以上の実施例では、背景雑音のレベルによ
りエコーキャンセラに対して適切なエコーパス推定動作
禁止信号を出力するようなダブルトークディテクタの例
を用いて説明したが、背景雑音のレベル値以外の背景雑
音の分散等の特性を用いてダブルトークディテクタの制
御を行ってもよい。

【００３５】次に、背景雑音の特性を用いて適応ディジ
タルフィルタのフィルタ係数の更新の制御を行うことに
より、エコーパスの推定動作を制御する実施例を説明す
る。図２はその実施例に係るエコー打消装置の構成図で
ある。

【００３６】同図において、受信信号x(k)、送信信号d
(k)、残差信号e(k)の情報を基に式（８）、式（１
１）、式（１２）によりダブルトークと判断した場合に
エコーパス推定動作を禁止する制御信号（ＩＮＨ）を出
力するダブルトークディテクタ５´と、この制御信号
（ＩＮＨ）と背景雑音レベル測定器４の出力g(k)、受信
信号x(k)、送信信号d(k)、残差信号e(k)を入力する適応
ディジタルフィルタ３´より構成される。

【００３７】図３はこの適応ディジタルフィルタ３´の
構成図である。

【００３８】図３に示すように、適応ディジタルフィル
タは、それぞれ複数の掛算器３２、単位遅延素子３３お
よび加算器３５からなる非巡回型ディジタルフィルタで
ある。また、３１はエコーキャンセラの適応アルゴリズ
ムによりディジタルフィルタ（掛算器３２）のタップ係
数h （ハット）_iを更新するフィルタ係数更新制御部で
ある。

【００３９】図４にこのようなフィルタ係数更新制御部
３１の構成を示す。同図に示すフィルタ係数更新制御部
３１は、式（５）におけるμ0 の値を制御信号（ＩＮ
Ｈ）と背景雑音レベル測定器４の出力g(k)により、変化
させる。より具体的には、図４において制御信号（ＩＮ
Ｈ）がアクティブでない時、すなわちダブルトークでな
いと判断されている時は、制御信号（ＩＮＨ）に応じて
切替えられる選択スイッチ４０はη出力回路３９に接続
されるＡを選択し、μ＝μ0 となり、通常のフィルタ係
数更新が行われる。ダブルトークが検出されて制御信号
（ＩＮＨ）がアクティブになると、スイッチ４０はγ出
力回路３６に接続されるＢが選択され、γの値がμの値
となる。このγは

【数８】のような背景雑音のレベルＬ_n(k) の関数であり背景雑
音のレベルＬ_n(k) の値により変化する。

【００４０】このγの変え方の一例は、次の通りであ
る。

【００４１】すなわち、背景雑音がない時はγ＝ 0とす
る。背景雑音が存在する時は、背景雑音レベルの増加に
応じてγを増加させ、背景雑音のレベルが所定のレベル
を越えたらそれ以上は値μ0 とする。このηの値は比例
演算で求めてもよいし、あるいはあらかじめテーブルで
与えておいても良い。

【００４２】なお、スイッチ４０により選択されたμ
は、残差信号e(k)を入力とする掛算器４１の係数を更新
する。掛算器４１の出力は、掛算器４２、加算器４３お
よび単位遅延素子４４を介してフィルタ側に出力され
る。

【００４３】上記の方法により、背景雑音がない場合は
係数の更新が停止するが、背景雑音が存在する場合は、
背景雑音のレベルに応じた割合で係数の更新が行われ、
背景雑音が非常に大きい場合はダブルトークでない場合
と同じようなフィルタ係数更新が行われる。

【００４４】以上の動作により、ダブルトークが検出さ
れるとμの値をゼロにすることによりフィルタ係数更新
を停止するが、背景雑音が存在する場合は背景雑音のレ
ベルに応じてμの値を設定することによりフィルタ係数
更新が行われエコーパス推定動作が進むことになる。

【００４５】なお、上記の実施例では、背景雑音のレベ
ルにより学習同定法によりフィルタ係数更新を行う適応
ディジタルフィルタの例を用いて説明したが、ＬＭＳ法
等の他の適応アルゴリズムを用いてステップゲインを制
御したフィルタ係数更新制御部を構成しても同様であ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、背
景雑音の特性に応じて、エコー推定動作を制御すること
により、背景雑音が存在する場合でも、良好な通話品質
の通信端末機器、すなわち残エコー感のない通信端末機
器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における音響エコーキャ
ンセラ装置の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例における音響エコーキャ
ンセラ装置の構成図である。

【図３】本発明の第２の実施例におけるエコーキャンセ
ラの構成図である。

【図４】本発明の第２の実施例におけるフィルタ係数更
新制御部の構成図である。

【図５】拡声電話用エコーキャンセラの応用を示した図
である。

【図６】従来のダブルトークディテクタの一方法を示す
図である。

【図７】従来のダブルトークディテクタの一方法を示す
図である。

【図８】従来の音響エコーキャンセラ装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１…マイク２…スピーカー３…エコーキャンセラ（ＥＣ）４…背景雑音レベル測定器５…ダブルトークディテクタ（ＤＴＤ）６…減算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号と、この受信信号のエコーが加
わった送信信号よりエコーパス特性を推定し、推定され
たエコーパス特性に基づき疑似エコーを生成し、送信信
号から前記疑似エコーを差し引く事により、エコーを打
ち消した残差信号を生成するエコー打消装置において、送信信号に含まれる背景雑音の特性を測定する背景雑音
測定手段と、送信信号あるいは残差信号の少なくとも一方のレベルと
受信信号のレベルと前記背景雑音測定手段によって得ら
れる特性パラメータとを用いて、送話と受話が同時に行
われているかどうかを検出する同時通話検出手段と、この同時通話検出手段による検出結果に応じて、エコー
パス推定動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とするエコー打消装置。
【請求項２】同時通話検出手段の検出結果が同時通話
とみなされるとき、制御手段が、エコーパス推定動作を
禁止する請求項１記載のエコー打消装置。
【請求項３】受信信号と、この受信信号のエコーが加
わった送信信号よりエコーパス特性を推定し、推定され
たエコーパス特性に基づき疑似エコーを生成し、送信信
号から前記疑似エコーを差し引く事により、エコーを打
ち消した残差信号を生成するエコー打消装置において、送信信号に含まれる背景雑音の特性を測定する背景雑音
測定手段と、送信信号あるいは残差信号の少なくとも一方のレベルと
受信信号のレベルを用いて、送話と受話が同時に行われ
ているかどうかを検出する同時通話検出手段と、この
同時通話検出手段による検出結果と前記背景雑音測定手
段によって得られる特性パラメータとを用いて、エコー
パス推定動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴するエコー打消装置。
【請求項４】同時通話検出手段の検出結果が同時通話
とみなされるとき、制御手段が、背景雑音測定手段から
の特性パラメータ値に応じてエコーパス特性の修正係数
を定める請求項３のエコー打消装置。