JPS62230229A - エコ−除去装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、拡声電話において、スピーカーから出た音が
、入力壁で反則してマイクに入ることによって発生する
音響結合により生ずるハウリングを防止するエコー除去
装置に関する。

（従来の技術） 受話器を用いずに、スピーカーから拡声された音で通話
できる拡声電話機は、通話中にも両手が自由に使える大
変便利なものであり、特に、近年注目されている会議電
話においては不可欠になるものと考えられる。

この拡声電話では、受話音をアンプで増幅してスピーカ
ーに与えるため、スピーカーから出た音がマイクで拾わ
れ、装置アンプで増幅され、この信号が、ハイブリッド
コイルで発生ずる側音等で再び受話アンプに入力するこ
とによる信号のループが生じる。従って、単にマイク、
スピーカー、アンプで拡声電話機を構成すると、この信
号のループによりハウリングが発生し、通話が不可能と
なってしまう恐れがある。

従来、このハウリングを防止するため、送話時には受話
側に、受話時には送話側に損失を挿入して、このループ
を断つボイス・スイッチ方式が拡声電話用として広く用
いられた来た。しかし、この方式は、通話路のいずれか
に損失が入るため同時通話が不可能であり、かつ損失の
切り替え時に話者に不自然なスイッチ感を与えるという
欠点を有していた。

一方、ディジタル信号技術の進歩により、エコー・キャ
ンセラーがＬＳＩ等により比較的容易に実現されるよう
になり、ボイス・スイッチ方式に代わる技術として注目
されてきた。

このエコー・キャンセラー３００は、第３図に示すよう
に拡声電話においては、マイク３０１に入力する信号ｎ
　（ｔ）　＋ｙ　（ｔ）のうち、スピーカー３０２から
出て壁等で反射した信号ｙ（ｔ）のみを打ち消すため、
すでに述べたような信号のループがスピーカー、マイク
間で断たれることとなりハウリングを防止できる。従っ
て、このエコー・キャンセラー３００を用いれば、通話
路に損失を入れる必要が無くなるため、ボイス・スイッ
チ方式に比較して、良好な通話品質が得られるのである
。

このエコー・キャンセラーは、例えば第４図に示すよう
に構成することができる。

同図において、トランスバーザルフィルタ４０１は、ス
ピーカーからの信号Ｘ　（ｔ）が、反射によりｙ（ｔ）
となる伝達関数（これを反響路の伝達関数と称する）と
近似特性を持つフィルタ（このフィルタを疑似反響路と
称する）であり、一般に前記伝達関数のインパルス応答
と近似のタップ係数を有するトランスバーサルフィルタ
により構成される。この回路で、信＠ｙ（ｔ）により、
反射信＠ｙ（ｔ）の近似である疑似反響信号ｙ（ｔ）を
生成し、マイク入力信号ｙ（ｔ）＋ｎ　（ｔ）より、減
緯器４０２でＶ　（ｔ）（：ｙ（ｔ））を差し引くこと
により、反響信号ｙ（ｔ）のみを打消し真の送話信号ｎ
（ｔ）を抽出する。

ここで、トランスバーサルフィルタ４０１のタップ係数
は、スピーカーからの信号ｘ（ｔ）と、減絆器４０２の
出力信号ｅ　（ｔ）とにより、例えば学習同定法といっ
た、広く知られた学習アルゴリズムにより逐次的に求め
られる。図中、推定回路４０３が、このタップ係数をフ
ィルタ４０１より入力し、学習同定法に従い、修正を加
え、再びフィルタ４０１にもどす、これを逐次的に行う
ことにより、最終的にトランスバーサルフィルタのタッ
プ係数が、反射信号の伝達関数のインパルス応答の近似
となるようにする。

なお、このタップ係数の推定は、マイク入力が反射信号
ｙ（ｔ）の時のみ行う必要がある。さもないと、送話信
号ｎ　（ｔ）により反射信号ｙ　（ｔ）がマスクされ、
タップ係数の推定が不正確になる。

そのためダブルトークディテクタ４０４は、マイク入力
信号ｎ（↑）＋ｙ（ｔ＞と、受話器信号Ｘ（１）との電
力を比較し、ｎ　（ｔ）＋ｙ　（ｔ）の電力が、ｘ　（
ｔ）の電力の一定値減少した値より大きい時は、送話信
号ｎ　（ｔ）が存在すると判断し、推定回路４０３のタ
ップ係数更新を禁止する。

なお、上述のエコー・キャンセラーを拡声電話における
音響結合除去に用いるためには、音響の反響のインパル
ス応答長が３００ｍ５〜４００ｍ５と長いトランスバー
サル型で構成すると、１Ｂ　−ｋＨｚ程度のサンプルで
３０００〜４０００タップ程度必要となりハード量の増
大を招く。

このため、このような長いタップ長のアダプティブトラ
ンスバーサルフィルタを、複数のエコー・キャンセラー
で分割構成するのが一般的であり、例えば８ｋＨｚサン
プルで１チツプ６４〜２５６タツプ程度のディジタルシ
グナルプロセサ（ＤＳＰ）複数個用いて構成する。

一方、高品質の拡声電話では、サンプル周波数は１６　
ｋＨｚが一般的となっており、この場合、１サンプル周
期の演輝ステップ数が半分になるため上記ＤＳＰの１チ
ツプで実現できるタップ長も半分になってしまい、また
１タツプあたりの遅延の処理時間も半分になるためＤＳ
Ｐの１ヂヅプあたりで処理できるエコーの長さは、帯域
が２倍（サンプル周波数が２倍）になると、１／４にな
ってしまう。

−〇　− 従って、同じエコーの処理能力では７ｋ）Ｉｚ帯域では
３．４ｋＨｚ帯域の４個のＤＳＰが必要なる。このため
第５図に示すような帯域分割型エコー・キャンセラーが
提案されている［空間伝搬型反響打消し装置の実際的検
討、電子通信学会、情報システム部門全国大会　ＮＯ，
２４７、ＮＴＴ吉川他用。

この方式は例えばＯ〜８ｋＨｚ帯域の受信信号ｘ（ｔ）
をＡ／Ｄ変換器５エコー・キャンセラーでデジタル化し
た後、ローパスフィルタ５０３、バイパスフィルタ５０
５で各々Ｏ〜４ｋＨｚの低帯域、４〜８ｋＨｚの高帯域
に分割し、各々サンプリング部５０７．５０９で８ｋｔ
（ｚでサンプリングした後、８ｋＨｚのエコー・キャン
セラー５１１．５１３に入力する。一方スビーカー５１
５へは、ぞれぞれ８ｋＨｚの信号をサンプリング部５１
７．５１９で１６　ｋＨｚ内挿サンプルの信号に変換（
即ち交互に０を内挿する）してローパスフィルタ５２１
、バイパスフィルタ５２３を介して加算器５２５でこれ
らの出力を加算しＤ／Ａ変換器５２７でアナログ化しス
ピーカー５１７により出力させる。

壁等で反射されたエコーｙ　（ｔ＞を含む信号はマイク
５２９で拾われＡ／Ｄ変換器５３１でデジタル化され、
バイパスフィルタ５３３、ローパスフィルタ５３５で帯
域分割され、サンプリング部５３７．５３９で８ｋＨｚ
でサンプリングされた後、エコー除去減算器５４１．５
４３によりエコー・キャンセラー５１１．５１３から出
力される疑似エコー信号が減算されて、エコー成分が除
去された後サンプリング部５４５．５４７で１６ｋＨｚ
内挿サンプルされ、バイパスフィルタ５４９、ローパス
フィルタ５５１を経て加算器５５３で加算された後、Ｄ
／Ａ変換器５５５でアナログ化され出力される。

以上のようにこの方式では信号は例えば高帯域側では第
６図ａのようにバイパスフィルタされ４〜８　、ｋＨｚ
帯域の信号となり、その後、同図すに示すように４ｋＨ
ｚでサンプリングされ低域Ｏ〜４ｋＨｚ側にサンプリン
グによる折り返しができる。エコー・キャンセラーはこ
の低域で処理した後、同図ｄに示すようにこの処理結果
Ｏ〜４ｋＨｚのサンプリング折り返しをバイパスフィル
タで４〜８　ｋｆ（ｚの成分として抽出することにより
、高帯域の信号を低域で処理した後、再び高帯域にもど
すことができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなガ式では帯域分割用のローパ
スフィルタおよびバイパスフィルタが所定の帯域外の信
号を充分に打ち消さないとサンプリングによる折り返し
を行ったとき帯域外成分が所要帯域内に折り返されてく
るため、信号の歪みを発生するという問題がある。

このためこのようなローパスフィルタおよびバイパスフ
ィルタには第７図に示すように帯域外で８０ｄＢ程度の
大きな損失となる特性のフィルタを用いる必要があるが
、このような特性を有するフィルタを現実のハードで実
現するためには第７図に示す△δ■、△δ［のような特
性の変化部分が必要となり一般に△δ■、Δδ［として
、５０８２〜１００１（Ｚ程度が現実的である。

従ってこれらの帯域分割フィルタを通った信号には結果
的に△δ［十へδＨ−１００〜２００　Ｈｚのギャップ
が発生し通話品質劣化の大きな要因となる。

これを防ぐために帯域分割フィルタとして第８図に示す
ようにローパスフィルタとバイパスフィルタの位相特性
、振幅特性が対称なりオードラチュア・ミ７＝フィルタ
（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｆｉ　１ｔｅ
ｒ：　Ａ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｆａｍｉｌｙ　Ｄｅｓｉｇｎ
ｅｄ　ｆｏｒ　Ｕｓｅ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｍｉｒ
ｒｏｒ　Ｆｉ　１ｔｅｒ　Ｂａｎｋ：１９８０　ＩＥＥ
Ｅ　ＩＣＡＳＳＰ　Ｐ２７１〜Ｐ２７３）が用いられる
。

″このフィルタは、帯域外成分を有するが、ローパスフ
ィルタ、バイパスフィルタそれぞれの帯域外成分が加算
された時、結果的にゼロになるため、上述のようなバン
ドギャップが発生せず、結果的にＯ〜８ｋＨ−１，でフ
ラットな特性をえることができる。

このようにクォードラチュア・ミラー・フィルタは非常
にすぐれた特性をもつが、エコー・キャンセラーと併用
する場合には、以下のような問題が起こり、帯域分割型
エコー・キャンセラーへの導入の大きなネックとなって
いた。

すなわち、各々の帯域のエコー・キャンセラー５１１．
５１３においてはクオードラヂュア・ミラー・フィルタ
による帯域外成分の折り返しく第８図の斜線部）が雑音
成分となり、結果的に第９図に示すような打消量の劣化
を引き起すという問題が生ずる。

このため拡声電話では帯域の境界付近でハウリングやエ
コー感が発生する。

本発明はこのような従来の問題を解消すべくなされたも
のである。

［発明の構成コ （問題を解決するための手段および作用）本発明は、受
話装置から出力された音声信号のうち反響によって再び
送信信号装置に入力されるエコー信号を除去する装置に
おいて、複数のクォードラチュア・ミラー・フィルタに
より帯域を複数に分割し各帯域を低域に変換したのちエ
コー信号の除去を行い再びもとの帯域にもどし全帯域の
・°　　　　　　　エコー信号を除去する帯域分割型エ
コー・キャンセラーと、前記エコー・キャンセラーにお
ける分割すべき各帯域の境界近辺の周波数の阻止を行う
複数個の帯域除去フィルタとを具備することを特徴とす
る。

（作用） クォードラチュア・ミラー・フィルタ等を用いてをエコ
ー・キャンセラーに使用した場合等に、分割すべき各帯
域の境界近辺に生ずる雑音を除去できる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る工］−除去装置の構成
ブロック図である。図においてこのエコー除去装置１は
帯域分割型エコー・キャンセラー３、帯域阻止フィルタ
５．７、送信判定回路９およびスイッチ１１．１３から
構成される。帯域分割エコー・キャンセラー３には前述
したクォードラチュア・ミラー・フィルタが用いられて
おり、これにアンプ１５、スピーカー１７、アンプ１９
、マイク２１が接続される。

帯域分割型エコー・キャンセラー３は前述したように複
数のクオードラチュア・ミラー・フィル夕を有している
エコー・キャンセラーである。帯域阻止フィルタ５．７
は第２図に示されるような特性、すなわちエコー・キャ
ンセラー３で分割すべき境界近辺の周波数（この図では
約４ｋＨｚ）の除去を行うフィルタである。この帯域阻
止フィルタ５．７としては広く知られている連立チェビ
シェフ型フィルタ等が用いられる。

送受判定回路９は送話信号Ｓと受話信号Ｒのレベルを判
定し、スイッチ１１．１３の制御を行う。

次に本実施例の動作について説明する。

送受判定回路９が送話信号Ｓと受話信号Ｒの信号レベル
を比較し、受話時であると判定すると、スイッチ１１を
Ｂ側にスイッチ１３をＤ側に接続させる。この結果端子
２３から入力される受話信号は帯域阻止フィルタ５およ
び帯域分割型エコー・キャンセラー３、アンプ１５を経
てスピーカ１７から出力される。帯域阻止フィルタ５は
帯域分割型エコー・キャンセラー３の分割すべき帯域の
境界付近の帯域の周波数成分を除去するので、クォード
ラチュア・ミラー・フィルタを用いることによって生ず
るこの近辺の雑音を除去できる。

また送受判定回路９が送話時であると判定するとスイッ
チ１１をＡ側に、スイッチ１３をＣ側に接続させる。こ
の結果マイク２１から入力される音声はアンプ１９、帯
域分割エコー・キャンセラー３、帯域阻止フィルタ７を
介して端子２５から出力される。この場合も送話時と同
様に帯域阻止フィルタ７を介することによりクォードラ
チュア・ミラー・フィルタの分割すべき帯域の境界付近
の帯域の雑音成分を除去できる。

従って本実施例によればクォードラチュア・ミラー・フ
ィルタを用いた帯域分割型エコー・キャンセラーにより
送受それぞれの信号がバンドギャップなく再生され、帯
域分割の境界付近の打消量の劣化を防ぐことができるの
で、良好に通話を行える。

なお、帯域阻止フィルタ５．７としては第２図の点線で
示されるような特性を有するものでよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば帯域分割型エ
コー・キャンセラーにおいて分割すべき各帯域の境界近
辺に生ずる雑音を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係るエコー除去装置の構成ブロック
図、第２図は帯域阻止フィルタの特性図、第３図は従来
のエコー・キャンセラーを用いた拡声電話機の構成図、
第４図はエコー・キャンセラーの構成図、第５図は帯域
分割型エコー・キャンセラーを用いた拡声電話機の構成
図、第６図は第５図の拡声電話器の特性図、第７図は一
般の帯域分割フィルタの特性図、第８図はクォードラチ
ュア・ミラー・フィルタを用いた帯域分割フィルタの特
性図、第９図はクォードラチュア・ミラー・フィルタを
用いた帯域分割型エコー・キャンセラーの打消し特性図
である。 １・・・・・・・・・・・・エコー除去装置３・・・・
・・・・・・・・帯域分割型エコー・キャンセラー５．
７・・・・・・帯域阻止フィルタ 周洩数（ＫＨｚ） 第２図 （日ρ）　　ｉｍ　　ｒｉゼ　　　　　　　　　　　（
日ｐ）　省＃　ｎ會（日Ｐ）Ｉｑ町耳 ＩＱＲ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）受話装置から出力された音声信号のうち反響によ
   って再び送信信号装置に入力されるエコー信号を除去す
   る装置において、帯域を複数に分割し各帯域を低域に変
   換したのちエコー信号の除去を行い再びもとの帯域にも
   どし全帯域のエコー信号を除去する帯域分割型エコー・
   キャンセラーと、前記エコー・キャンセラーにおける分
   割すべき各帯域の境界近辺の周波数の阻止を行う複数個
   の帯域除去フィルタとを具備することを特徴とするエコ
   ー除去装置。
2. （２）帯域分割型エコー・キャンセラーにおける帯域の
   分割が複数のクォードラチュア・ミラー・フィルタによ
   り行なわれている特許請求の範囲第１項記載のエコー除
   去装置。