JPS61135239A - エコ−キヤンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は長距離電話回線等で発生するエコー信号を消去
し、通話品質の向上を図るために用いられるエコーキャ
ンセラに関するものである。

従来の技術 近年、長距離電話回線あるいは遠隔地点を結ぶ通信会議
システム等で発生するエコー信号を消去し、通話品質の
向上を図るエコーキャンセラが開Ｐｒｏｃ、ＩＣＡＳＳ
Ｐ　８３．ＰＰ、４６６−４６９　、Ａｐｒｉ１１９８
３）に記載されているようなエコーキャンセラが開発さ
れている〇 以下図面を参照しながら上述した従来のエコーキャンセ
ラの一例について説明する。

第６図は従来のエコーキャンセラの構成図である。第６
図において、２３は受信側入力信号端子、２４は受信側
出力信号端子、２６は送信側入力信号端子、２６は送信
側出力信号端子、２７は受信側入力信号と送信側出力信
号とに基いて送信側入力信号に含まれるエコー信号の推
定値（擬似エコー信号）を作成するための可変係数トラ
ンスバーサルフィルタから成る適応フィルタ、２８は前
記送信側入力信号から前記擬似エコー信号を差し引くこ
とによりエコー信号の消去された前記送信側出力信号を
作成する減算器、２９はエコーキャンセラ、３０は前記
受信側入力信号から前記送信側入力信号へのエコー信号
を発生させるエコー経路である。

以上のように構成されたエコーキャンセラについて、以
下その動作について説明する。

なお、以下の説明では、エコーキャンセラ内部の信号は
時間に関してサンプリングされた離散的時間信号として
取扱うが、そのために必要なアナログディジタル変換器
及びディジタルアナログ変換器については周知のことで
あり、以下の説明では省略する。

エコーキャンセラ２９では、適応フィルタ２アをもちい
て、時刻ｊにおける受信側入力信号Ｘｊと送信側出力信
号Ｊ　　とに基いてエコー経路３０のインパルス応答（
適応フィルタのフィルタ係数にあたる）ｈ、（ｔ＝ｏ、
１．・・・−、Ｎ−１、Ｎはインパルス応答のサンプル
数）の推定を行ない、推定されたインパルス応答り、（
△は推定値を表わす記号である）と前記受信側入力信号
とを第（１）式に示すようにたたみ込む（前記フィルタ
係数で受信側入力信号をフィルタリングする）ことによ
って送信側入力信号Ｚｌ　　に含まれる擬似エコー信号
１１を作成する。

次に減算器２８をもちいて第（２）式【示すように前記
送信側入力信号から前記擬似エコー信号を差し引くこと
によりエコー信号の消去された送信側出力信号を作成す
る。

ｅｉ＝”ｊ　−ｙｊ　　　　　”“°゛゛゛′°゛゛゛
律）適応フィルタ係数のフィル゛り係数の推定は、前記
送信側入力信号が前記受信側入力信号のみによって生じ
ている時に行ない、たとえば第（３）式に示す学習同定
法のアルゴリズムにしたがってサンプル周期毎にフィル
タ係数を修正することによって行なう。

・・・・・・・・・・・・・・・（３）ただし、αは０
〈αく２なる定数である。

以上のように長距離電話口＃あるいは通信会議システム
にエコーキャンセラをもちいることによってエコー信号
の消去された自然な通話を行なうことが可能となる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成のエコーキャンセラでは
、受信側入力信号がモデム信号のような狭帯域信号の場
合、長時間エコー経路の推定を続けると動作が不安定と
なり、エコー消去量の大巾な劣化を招くという問題点を
有していた。

すなわち、エコーキャンセラ２９は適応フィルタ２７を
もちいてエコー経路３０のインパルス応答の推定を行な
うものであるが、推定を行なうだめの受信側入力信号が
狭帯域信号の場合、受信側入力信号の周波数帯域外では
エコー経路の推定ができないため、正しいインパルス応
答の推定を行なうことができない。実際、文献二山本、
来山。

田材、千原、桜井、″高速カルマンフィルタを用いたエ
コーキャンセラのアルゴリズムとその特性“。

’ｒｌ　子連（ｉｉｒ　学会論文誌（”）　＋　””　
、’　６　’−Ｂｙ　Ａ　４゜ＰＰ、３１８−３２５．
１９７８によれば、受信側入力信号が音声信号の場合、
エコー経路の推定は主として、相関性が少なく広帯域な
無声音期間になされることが報告されている。

また、エコーキャンセラをハードウェアで実現する際の
有限のレジスタ長、またエコー経路への雑音の混入等に
よってエコー経路の推定時に演算誤差を生ずる。したが
って受信側入力信号が狭帯域信号の場合、長時間エコー
経路の推定を続けると、前記演算誤差が徐々に累積して
、動作が不安定となり、エコー消去量の大巾な劣化を招
くという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑み、音声信号のみならずモデム
信号のような狭帯域信号に対しても安定に動作するエコ
ーキャンセラを提供するものである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決“するために本発明のエコーキャンセ
ラは、受信側入力信号と送信側出力信号とに基いて擬似
エコー信号を作成する適応フィルタと、送信側入力信号
から前記擬似エコー信号を差し引くことにより前記送信
側出力信号を作成する減算器と、前記受信側入力信号の
狭帯域性を測定し前記狭帯域性に基いて前記適応フィル
タの係数の修正を禁止する狭帯域信号検出器とから構成
されている。

作　　用 本発明のエコーキャンセラは上記した構成によって、受
信側入力信号が狭帯域信号の場合には、狭帯域信号検出
器がその狭帯域性を検出し、適応フィルタの係数の修正
を禁止することによって、エコー経路の推定を停止させ
るので、前述した演算誤差が累積することなく安定に動
作する。したがって本発明のエコーキャンセラは音声信
号のみならずモデム信号のような狭帯域信号を長時間入
力しても常に安定に動作することができる。

実施例 以下本発明の一実施例のエコーキャンセラについて図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるエコーキャンセラの
構成図を示すものである。第１図において１は受信側入
力信号端子、２は受信側出力信号端子、３は送信側入力
信号端子、４は送信側出力信号端子、６は受信側入力信
号と送信側出力信号とに基いて擬似エコー信号を作成す
るだめの可変トランスバーサルフィルタから成る適応フ
ィルタ、６は送信側入力信号から前記擬似エコー信号を
差し引くことによりエコー信号の消去された前−記送信
側出力信号を作成する減算器、７は前記受信側入力信号
の狭帯域性を測定し、前記狭帯域性に基いて前記適応フ
ィルタの係数の修正を禁止する狭帯域信号検出器、８は
エコーキャンセラ、９は前記受信側入力信号から前記送
信側入力信号へのエコー信号を発生させるエコー経路で
ある。

以上のように構成されたエコーキャンセラについて、以
下その動作を説明する。

まず、エコー経路９の推定インパルス応答をそのフィル
タ係数として記憶している適応フィルタ６をもちいて受
信側入力信号をフィルタリングすることにより擬似エコ
ー信号を作成する。

次に減算器６をもちいて送信側入力信号から前記擬似エ
コー信号を差し引くことにより送信側出力信号を作成す
る。

狭帯域信号検出器７では前記受信側入力信号の狭帯域性
を測定し、前記狭帯域性に基いて狭帯域信号と判定され
た時は、適応フィルタ５のフィルタ係数の修正を禁止す
る信号（以下フィルタ係数修正禁止信号と呼ぶ）を出力
する。

適応フィルタ６のフィルタ係数の推定は、狭帯域信号検
出器７がら前記フィルタ係数修正禁止信号が出力されて
いない時で前記送信側入力信号が前記受信側入力信号の
エコー信号のみによって生じている時に行ない、たとえ
ば前述した学習同定法のアルゴリズムにしたがって、フ
ィルタ係数を逐次修正することにより行なう。

以下本発明の特徴である狭帯域信号検出器７についてさ
らに詳細な説明を行なう。

第２図は狭帯域信号検出器７の第１の実施例における内
部構成図を示すものである。第２図において１０は受信
側入力信号端子、１１１から１１ｎは受信側入力信号を
複数個（ｎ個）の周波数帯域の帯域信号に分割するため
の帯域通過フィルタ、１２１から１２ｎは前記帯域信号
からその短時間エネルギを算出するための短時間エネル
ギ算出器、１３は前記ｎ個の帯域信号の短時間エネルギ
に基いてその狭帯域性を測定し、狭帯域信号と判定され
場合には適応フィルタ５にフィルタ係数修正禁止信号を
出力する狭帯域性判定器、１４はフィルタ係数修正禁止
信号出力端子である。

以上のように構成された狭帯域信号検出器について以下
その動作を説明する。

受信側入力信号端子１０より受信側入力信号が入力され
ると、第３図に示すような周波数特性を有するｎ個の帯
域通過フィルタ１１１から１１ｎによってｎ個の帯域信
号が得られる。次に短時間エネルギ算出器１２１から１
２ｎをもちいて各帯域信号の短時間エネルギの算出を行
ない、狭帯域性判定器１３に出力する。

受信側入力信号が狭帯域信号の場合、たとえば第４図に
示すような短時間エネルギの分布図が得られる。

狭帯域性判定器１３では前記帯域信号の短時間エネルギ
の総和を算出して全短時間エネルギを求めるとともに前
記全エネルギに対する前記帯域信号の短時間エネルギの
比を求め、前記比の値が所定の閾値を越える場合は、特
定の周波数帯域にエネルギが集中している狭帯域信号と
判定してフィルタ係数修正禁止信号をフィルタ係数修正
禁止信号１４に出力する。

以上のように本実施例によれば、受信側入力信号の周波
数軸上の短時間エネルギ分布から前記受信側入力信号の
狭帯域性を測定し前記狭帯域性に基いて適応フィルタの
係数の修正を禁止する狭帯域信号検出器を設けることに
より、受信側入力信号として狭帯域信号を長時間入力し
てもエコー経路推定時の演算誤差が累積することなく安
定に動作スるエコーキャンセラを提供することができる
。

第５図は狭帯域信号検出器の第２の実施例における内部
構成図を示すものである。第５図において１５は受信側
入力信号端子、１６は受信側入力信号の零交差回数を算
出する零交差回数算出器、１７は前記零交差回数を記憶
するためのメモリ、１８は前記メモリ１７に記憶されて
いる零交差回数の最大値を検出するための最大値検出器
、１９は前記メモリに記憶されている零交差回数の最小
値を検出するだめの最小値検出器、２０は前記零交差回
数の最大値と最小値との差を求めるための減算器、２１
は前記零交差回数の最大値と最小値の差に基いて前記受
信側入力信号の狭帯域性を判定し狭帯域信号と判定され
た時には適応フィルタにフィルタ係数修正禁止信号を出
力する狭帯域性判定器、２２はフィルタ係数修正禁止信
号出力端子である。

以上のように構成された狭帯域信号検出器について以下
その動作を説明する。

受信側入力信号端子１５より受信側入力信号が入力され
ると、零交差回数算出器１６では所定の時間（以下この
時間をフレームと呼ぶ）の零交差回数を算出し、所定の
フレーム数の最新の零交差回数を記憶するためのメモリ
１７に書き込む。次に最大値検出器１８及び最小値検出
器１９をもちいてメモリ１７に記憶されている内容を読
み出し、それぞれ零交差回数の最大値及び最小値を検出
する。次いで減算器２ｏをもちいて前記零交差回数の最
大値と最小値の差を求める。狭帯域性判定器２１では前
記零交差回数の最大値と最小値の差が所定の閾値上り小
さい場合には、すなわち零交差回数が所定の時間所定の
範囲内の値で継続した場合、受信側入力信号が狭帯域信
号であると判定してフィルタ係数修正禁止信号をフィル
タ係数修正禁止信号出力端子２２に出力する。

以上のように本実施例によれば、受信側入力信号の零交
差回数という時間軸上のパラメータから前記受信側入力
信号の狭帯域性を測定し前記狭帯域性に基いて適応フィ
ルタの係数の修正を禁止する狭帯域検出器を設けること
により、受信側入力信号として狭帯域信号を長時間入力
してもエコー経路推定時の演算誤差が累積することなく
安定に動作するエコーキャンセラを提供することができ
る。また、第２の実施例では、算出の容易な零交差回数
というパラメータをもちいて狭帯域性の判定を行なうの
で、第１の実施例と比較してノ１−ドウエア量及び演算
量が少なくてよいという特徴を有する。

発明の効果 以上のように本発明のエコーキャンセラは、周波数軸上
もしくは時間軸上で受信側入力信号の狭帯域性を測定し
前記狭帯域性に基いて適応フィルタの係数の修正を禁止
する狭帯域検出器を設けることにより、音声信号のみな
らず狭帯域信号に対しても安定に動作することができ、
その適用範囲を拡張することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるエコーキャンセ
ラの構成図、第２図は同第１の実施例の狭帯域信号検出
器の内部構成図、第３図は同帯域通過フィルタの周波数
特性を示す図、第４図は狭帯域信号を入力信号とした時
の帯域信号の短時間エネルギ分布図、第６図は同第２の
実施例の狭帯域信号検出器の内部構成図、第６図は従来
のエコーキャンセラの構成図である。 １・・・・・・受信側入力信号端子、２・・・・・・受
信側出力信号端子、３・・・・・・送信側入力信号端子
、４・・・・・・送信側出力信号端子、６・・・・・・
適応フィルタ、６・・・・・・減算器、７・・・・・・
狭帯域信号検出器、８・・・・・・エコーキャンセラ、
９・・・・・・エコー経路、１ｏ・−・・・・受信側入
力信号端子、１１１〜１１ｎ・・・・・・帯域通過フィ
ルタ、１２１〜１２ｎ・・・・・・短時間エネルギ算出
器、１３・・・・・・狭帯域性判定器、１４・・・・・
・フィルタ係数修正禁止信号出力端子、１５・・・・・
・受信側入力信号端子、１６・・・・・・零交差回数算
出器、１７・・・・・・メモリ、１８・・・・・・最大
値検出器、１９・・・・・・最小値検出器、２０・・・
・・・減算器、２１・・・・・・狭帯域性判定器、２２
・・・・・・フィルタ係数修正禁止信号出力端子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｗＪ
１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）受信側入力信号と送信側出力信号とに基いて擬似
   エコー信号を作成する適応フィルタと、送信側入力信号
   から前記擬似エコー信号を差し引くことにより前記送信
   側出力信号を作成する減算器と、前記受信側入力信号の
   狭帯域性を測定し前記狭帯域性に基いて前記適応フィル
   タの係数の修正を禁止する狭帯域信号検出器とから構成
   されていることを特徴とするエコーキャンセラ。
2. （２）狭帯域信号検出器は、受信側入力信号を複数の周
   波数帯域の帯域信号に分割し、前記帯域信号に基いて前
   記受信側入力信号の狭帯域性を測定し、前記狭帯域性に
   基いて適応フィルタの係数の修正を禁止することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のエコーキャンセラ。
3. （３）狭帯域信号検出器は、受信側入力信号の零交差回
   数を測定し、前記零交差回数に基いて前記受信側入力信
   号の狭帯域性を測定し、前記狭帯域性に基いて適応フィ
   ルタの係数の修正を禁止することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のエコーキャンセラ。