CN1199975A - 免提电话机 - Google Patents

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Abstract

一种免提电话机,其回波消除器具有:计算接收信号电平、输入发送信号电平及残差信号电平的电平计算单元1、2、3,将接收信号和发送输入信号作为输入并输出残差信号的自适应滤波器4,计算回波消除量的回波消除量计算单元5,控制声音检测阈值的声音检测阈值控制单元6,输出声音检测标志的声音检测单元7,根据接收信号电平决定衰减量的衰减器控制单元9和根据衰减量进行衰减处理的衰减器10。

Description

免提电话机
本发明涉及具有消除或抑制扩音电话的回波信号的回波消除器和回波抑制器的免提电话机，特别是涉及声音检测和声音发送控制。
图14和图15表示将扩音用扬声器、免提用麦克风、回波处理部与便携式电话连接作为扩音电话使用时的现有免提电话机的总体结构，图14是模拟方式的便携式电话的情况，图15是数字方式的便携式电话的情况。
这里，所谓回波处理部，就是指回波消除器或回波抑制器，另外，在以下的说明中，所谓近端发话者就是指使用扩音电话的发话者。此外，所谓远端发话者，就是指从近端发话者的角度看对方的发话者。
首先，说明接收系统。
在图14所示的模拟方式的便携式电话的情况下，由天线29接收的信号由无线部28解调后成为模拟的声音信号，进而由A/D变换器27进行A/D变换后，成为远端发话者的数字声音信号，即接收信号R(k)。其中，k表示数字信号即R(k)、S(k)、S2(k)的时刻。
另外，在图15所示的数字方式的便携式电话的情况下，由天线29接收的信号由无线部28解调后成为声音编码数据，进而由声音译码部32译码后成为数字的声音信号即接收信号R(k)。该接收信号R(k)是远端发话者的声音。
并且，在图14所示的模拟方式的便携式电话和图15所示的数字方式的便携式电话的情况下，都在经过回波处理部25后，将由D/A变换器24进行了D/A变换的模拟声音信号用扩音用扬声器22向空间辐射，到达近端发话者的耳中。
下面，说明发送系统。
在图14所示的模拟方式的便携式电话和图15所示的数字方式的便携式电话的情况下，免提用麦克风21输入的信号由A/D变换器23进行A/D变换后，成为数字信号的输入发送信号S(k)。
输入发送信号S(k)仅在近端发话者发话时才是近端发话者的声音，另外，在仅是远端发话者发话时，接收信号R(k)经过D/A变换后从扩音用扬声器22输出的信号，是经过空间成为回波信号返回进入免提麦克风21的信号。另外，在两发话者同时发话时，就是近端发话者的声音与回波信号叠加的声音。
在不使用手持话机而使用扩音用扬声器22和免提用麦克风21的扩音电话中，回波处理部25的功能是从扩音用扬声器22输出接收信号R(k)，防止由于返回进入免提用麦克风21而发生的回波。即，回波处理部25使输入发送信号S(k)中的回波成分衰减，只将近端发话者的声音作为输出发送信号S2(k)而输出。
并且，为了节约电池消耗和为了在不是近端发话者发话中时抑制电波的发送，便携式电话主体30具有声音检测装置33，在图14所示的模拟方式的便携式电话的情况下，声音检测装置33向无线部28输出声音检测标志FLG。这样，无线部28进行仅在声音检测标志FLG表示有声音时发送电波、表示无声音时就不发送电波的声音发送控制。
另外，在图15所示的数字方式的便携式电话中，声音检测标志FLG向无线部28与回波处理部25之间的声音编码部31和噪音消除器34输出，通过仅在声音检测标志FLG表示有声音时进行噪音消除处理和声音编码处理，不仅节约无线部28的功耗，而且节约噪音消除器34和声音编码部31的耗电。
作为先有的回波消除器的例子，有记载在「ェコ-キャンセラにょるハンズフリ-通话」(昭和64年1月、冲电气研究开发、第141号、Vol.56、No.1、p34-p40)中。
下面，说明回波消除器的问题。
在先有的回波处理部25中，具有消除或抑制回波成分的功能，但是，没有输出用于无线部28的声音发送控制的声音检测标志FLG的功能。因此，为了进行声音发送控制，必须根据回波处理部25输出的输出发送信号，用便携式电话主体30的声音检测装置33进行近端发话者的声音检测。
然而，在回波处理部25是使用自适应滤波器的回波消除器时，则在如下场合中自适应滤波器的自适应化就不够充分了。
首先，第1，是在扩音电话的通话开始之后自适应滤波器的自适应化还不充分的情况；第2，是由于近端发话者的身体移动等引起从扩音扬声器到免提麦克风的声波的反射状态发生变化从而作为自适应滤波器自适应化对象的回波路径发生变化的情况。
这时，由于在输出发送信号中残留着回波成分，所以，根据输出发送信号进行近端发话者的声音检测时，就会将输出发送信号中的残留回波误检测为近端发话者的声音。
下面，使用表示近端发话者不发话、仅在远端发话者发话时的声音检测装置33的内部各参量状态的图16说明这一问题。
这里，声音检测装置33的近端声音的检测方法如下：
观测输出发送信号电平，将该电平比较低的、被认为不是近端发话者在发话中的区间的电平对过去的一定区间求平均，并将该值作为近端的背景噪音电平。并且，将在背景噪音电平上加了余量的电平作为近端声音的声音检测阈值TH(k)。
这时，由于近端发话者未发话，所以，输入发送信号S(k)几乎全是回波成分。图中，利用回波消除器将输入发送信号S(k)的回波成分消除掉某种程度，回波消除后的残差信号即输出发送信号S2(k)的电平Ls2(k)在图的整个区间中小于输入发送信号电平Ls(k)。
在远端发话者发话开始之后的输出发送信号S2(k)中的残留回波增大到某种程度之前，输出发送信号电平Ls2(k)向声音检测阈值TH(k)下降，当输出发送信号中的残留回波增大到输出发送信号电平Ls2(k)超过声音检测阈值TH(k)时，声音检测装置33就会将残留回波误检测为近端声音，从而使声音检测标志FLG从0变为1。
结果，不仅发送声音使无线部28消耗无谓的功率，而且对远端的发话者而言，将与自己的声音反应，听到回波。
下面，说明回波抑制器的问题。
说明回波处理部25是使用衰减器的回波抑制器时发生的问题。
该回波抑制器在接收信号电平表示是远端发话者在发话中时将使近端的输入发送信号衰减后的信号作为输出发送信号而输出，另一方面，在接收信号电平表示远端发话者停止发话时，就不使输入发送信号衰减而直接作为输出发送信号而输出。
下面，使用表示近端发话者不发话、仅是远端发话者发话并且背景噪音比较大时声音检测装置33的内部各参量状态的图17说明该回波抑制器的问题。
首先，当远端发话者开始发话、输入发送信号电平Ls(k)超过声音检测阈值TH(k)时，就将使输入发送信号S(k)衰减后的信号作为输出发送信号S2(k)，从回波抑制器输出，输出发送信号电平Ls2(k)急剧地减小，下降到小于近端的背景噪音电平。
另外，声音检测阈值TH(k)稍稍延迟跟随输出发送信号电平Ls2(k)，背景噪音的电平降低，随着输出发送信号电平Ls2(k)减小而减小。并且，远端发话者的发话结束时，回波抑制器就解除输出发送信号S2(k)的衰减，所以，输出发送信号电平Ls2(k)急剧地增大，从而超过声音检测阈值TH(k)。声音检测装置33就会将其误检测为阶段发话者的发话开始，从而使声音检测标志FLG从0变为1。
结果，无线部28发送声音将消耗无谓的功率，另外，远端的发话者将会感到与自己的发话结束反应从而听到背景噪音的不自然的印象。
另外，按照回波消除器的结构，除了自适应滤波器外，还有同时设置与回波抑制器相同的衰减器的情况，但是，在该回波消除器的情况下，也会发生和上述回波抑制器相同的问题。
另外，回波处理部25在使用衰减器的回波抑制器时和同时设置衰减器的回波抑制器时，在噪音消除器中，将发生以下所述的问题。
噪音消除器通常在向噪音消除器输入的输入信号仅是背景噪音时进行背景噪音特性的推算，按照输入信号是否为声音信号，控制使用上述推算的背景噪音特性的噪音消除的消除量。这里，重要的是，当在声音区间错误地进行了背景噪音特性的推算时，通过噪音消除将会使声音的品质降低。
然而，在回波处理部25是使用衰减器的回波抑制器时和同时设置衰减器的回波消除器时，如前所述，将发生声音检测装置33的声音检测标志FLG的错误，所以，噪音消除器34就未进行适当的噪音消除处理，使声音的品质降低，从而给远端的发话者以不自然的印象。
本发明就是鉴于上述问题而提案的，目的旨在在组合使用回波消除器、回波抑制器和声音发送控制的功能时，提供错误少的近端声音的检测信息从而提供节电效果更高并且不会给远端发话者以不自然的印象的免提电话机。
本发明的免提电话机具有：将近端发话者的声音变换为电信号后作为输入发送信号而输出的免提用麦克风，靠近上述麦克风设置的、将远端发话者的声音即接收信号扩音的扩音用扬声器，将从通过上述麦克风的近端发话者的输入发送信号中消除回波成分的残差信号作为输出发送信号而输出、同时将远端发话者的接收信号向上述扩音用扬声器输出、并且根据随上述接收信号的电平的变化而变化的声音检测阈值与上述残差信号的电平的比较而输出声音检测标志的回波处理部和在上述声音检测标志表示无声音时就进行抑制上述输出发送信号的控制、而在表示有声音时就进行上述输出发送信号的发送控制的收发控制装置。
另外，上述回波处理部的特征在于：具有回波消除器，该回波消除器设有将上述接收信号和上述输入发送信号作为输入而输出消除了该输入发送信号中的回波成分的残差信号的自适应滤波器、计算上述残差信号的电平的第1电平计算单元、控制上述声音检测阈值的声音检测阈值控制单元和在上述残差信号的电平超过从上述声音检测阈值控制单元输出的声音检测阈值时输出表示有声音的声音检测标志的声音检测单元。
另外，上述回波消除器的特征在于：进而还具有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元，上述声音检测阈值控制单元根据从上述第2电平计算单元输出的接收信号的电平的变化控制声音检测阈值。
另外，上述回波消除器的特征在于：进而还具有计算上述输入发送信号的电平的第3电平计算单元和根据上述输入发送信号的电平和上述残差信号的电平计算回波消除量的回波消除量计算单元，上述声音检测阈值控制单元根据从上述回波消除量计算单元输出的回波消除量的电平的变化控制声音检测阈值。
另外，上述回波消除器的特征在于：进而还具有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元，上述声音检测阈值控制单元根据从接收信号的电平中减去回波消除量后的值控制声音检测阈值。
另外，上述回波处理部的特征在于：具有回波抑制器，回波抑制器设有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元、根据上述接收信号的电平的变化控制声音检测阈值的声音检测阈值控制单元、计算上述输入发送信号的电平的第3电平计算单元、在上述输入发送信号的电平超过从上述声音检测阈值控制单元输出的声音检测阈值时输出表示有声音的声音检测标志的声音检测单元、使上述输入发送信号按照指定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号的衰减器和根据上述接收信号的电平控制在上述衰减器中设定的衰减量的衰减器控制单元。
另外，上述回波消除器的特征在于：进而还具有使上述残差信号按照指定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号的衰减器和根据上述接收信号的电平控制在上述衰减器中设定的衰减量的衰减器控制单元。
此外，上述回波消除器的特征在于：进而还具有设置在上述自适应滤波器与上述衰减器之间的、在从上述声音检测单元输出的声音检测标志表示近端发话者未在发话中时进行背景噪音特性的推算、并按照该声音检测标志控制噪音消除量从而将从上述残差信号中消除了噪音的噪音消除发送信号向上述衰减器输出的噪音消除器，上述衰减器使上述噪音消除发送信号按照上述衰减器控制单元设定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号。
图1是表示本发明的免提电话机的总体结构图，是使用模拟方式的便携式电话的扩音电话的情况。
图2是表示本发明的免提电话机的总体结构图，是使用数字方式的便携式电话的扩音电话的情况。
图3是表示本发明实施例1的回波处理部25A内的回波消除器的结构的框图。
图4是本发明实施例1的回波消除器的动作说明图。
图5是表示本发明实施例2的回波处理部25A内的回波消除器的结构的框图。
图6是本发明实施例2的回波消除器的动作说明图。
图7是表示本发明实施例3的回波处理部25A内的回波消除器的结构的框图。
图8是本发明实施例3的回波消除器的动作说明图。
图9是表示本发明实施例4的回波处理部25A内的回波抑制器的结构的框图。
图10是本发明实施例4的回波抑制器的动作说明图。
图11是表示本发明实施例5的回波处理部25A内的回波消除器的结构的框图。
图12是本发明实施例5的回波消除器的动作说明图。
图13是表示本发明实施例6的回波处理部25A内的回波消除器的结构的框图。
图14是表示先有的免提电话机的结构图，是使用模拟方式的便携式电话的扩音电话的总体的结构图。
图15是表示先有的免提电话机的结构图，是使用数字方式的便携式电话的扩音电话的总体的结构图。
图16是先有的回波处理部内的回波消除器和便携式电话主体的声音检测单元的动作说明图。
图17是先有的回波处理部内的回波抑制器和便携式电话主体的声音检测单元的动作说明图。
(实施例1)
图1和图2表示将扩音用扬声器、免提用麦克风、回波处理部与便携式电话连接作为扩音电话使用时的本发明实施例1的免提电话机的总体结构，图1是模拟方式的便携式电话的情况，图2是数字方式的便携式电话的情况。在图1和图2中，与图14和图15所示的先有例相同的部分标以相同的符号，并省略其说明。
另外，与图14和图15所示的先有例不同的地方在于，在便携式电话主体30内不具有声音检测单元33，本实施例1的回波处理部25A内装了根据随接收信号的电平的变化而变化的声音检测阈值与残差信号的电平的比较而输出声音检测标志FLG的声音检测单元，另外，无线部28A仅在上述声音检测标志FLG表示有声音时供给电力、起进行上述输出发送信号S2(k)的发送控制的发送控制单元的功能。作为起该发送控制单元的功能的部分，在图1和图2中，示出了以无线部28A为例的情况，但是，除了无线部以外，即使是进行有线处理的有线部也可以应用本发明。
这里，参照图3说明在上述回波处理部25A中为了不会将包含在输出发送信号即残差信号中的残留回波误检测为近端发话者的声音而具有回波消除器的例子。
图3所示的回波消除器具有将接收信号R(k)和输入发送信号S(k)作为输入并输出消除了该输入发送信号S(k)中的回波成分的残差信号U(k)的自适应滤波器4、计算上述残差信号U(k)的电平的电平计算单元2、控制声音检测阈值TH(k)的声音检测阈值控制单元6、在上述残差信号U(k)的电平Lu(k)超过从上述声音检测阈值控制单元6输出的声音检测阈值TH(k)时输出表示有声音的声音检测标志FLG的声音检测单元7和计算接收信号R(k)的电平的电平计算单元1，上述声音检测阈值控制单元6根据从上述电平计算单元1输出的接收信号的电平Lr(k)的变化，控制声音检测阈值TH(k)。
即，在图3中，自适应滤波器4输出使用输入发送信号S(k)和接收信号R(k)消除了输入发送信号S(k)中的回波成分的残差信号U(k)。这里，残差信号U(k)相当于图1和图2所示的输出发送信号S2(k)。另外，电平计算单元1、2根据接收信号R(k)和残差信号U(k)计算并输出接收信号电平Lr(k)和残差信号电平Lu(k)。这里所说的电平，是指例如功率的对数变换值。
另外，声音检测阈值控制单元6根据接收信号电平Lr(k)的大小设定声音检测阈值TH(k)，并供给声音检测单元33。
即，设定为
TH(k)＝Lr(k)-β1
但是，为了设定TH(k)的下限值，在Lr(k)≤β1+θ1时，设定为TH(k)＝θ1。
这里，β1、θ1都是常数，θ1是用于决定TH(k)的下限值的常数。结果，在接收信号电平Lr(k)大时，就将声音检测阈值TH(k)设定得大、接收信号电平Lr(k)小时，就将声音检测阈值TH(k)设定得小，并供给声音检测单元7。并且，在残差信号电平Lu(k)超过声音检测阈值TH(k)时，声音检测单元7就使声音检测标志FLG成为1，在残差信号电平Lu(k)不超过声音检测阈值TH(k)时，就使声音检测标志FLG成为0。
声音检测阈值控制单元6根据接收信号电平Lr(k)的大小设定声音检测阈值TH(k)的理由如下：
即，在接收信号电平Lr(k)大时，对于输入发送信号S(k)，即使利用自适应滤波器消除了一定量的回波，由于在残差信号U(k)中包含的残留回波的成分多，所以，残差信号电平Lu(k)表示近端声音和残留回波成分重叠的信号的电平。
因此，将声音检测阈值TH(k)设定得不大时，声音检测单元33就会将残差信号U(k)中的残留回波成分误检测为近端声音。
另一方面，在接收信号电平Lr(k)小时，如果利用自适应滤波器4消除了某种程度的回波，则残差信号U(k)中残留回波成分就非常少，从而残差信号电平Lu(k)就正确地表示近端声音的电平。
这时，如果将声音检测阈值TH(k)设定得小，则声音检测单元33就敏感地与残差信号U(k)中的近端声音反应，从而连例如句首的微小的辅音也可以检测。
由说明本实施例1的动作的图4可知，由于声音检测阈值TH(k)也随接收信号电平Lr(k)的变化而变化，所以，即使在接收信号电平Lr(k)大时，残差信号电平Lu(k)也不会超过声音检测阈值TH(k)，从而声音检测标志FLG仍然为0。
如上所述，按照本实施例1，可以与接收信号电平的大小无关地进行错误少的近端声音的检测，无线部28A通过进行输出发送信号的发送控制以便仅在声音检测标志FLG表示有声音时才供给电力，可以提高节电效果，另外，还不会给远端发话者以不自然的印象。
另外，由于实施例1的回波处理部25A的回波消除器将声音检测标志FLG向回波消除器外部输出，所以，与先有的将回波消除器的输出信号作为声音检测单元的输入的扩音电话相比，可以构成难于发生由于接收信号电平Lr(k)的影响和自适应滤波器4的回波消除量的影响而引起的阶段声音的误检测的扩音电话。
此外，在由于接收信号的电平Lr(k)大、相对于输入发送信号S(k)即使利用自适应滤波器4进行回波消除而在残差信号U(k)中也只残留很少的回波成分、从而残差信号电平不能正确地表示只是近端声音的电平时，声音检测阈值控制单元6就将与残差信号对应的声音检测阈值TH(k)设定得大，另一方面，在接收信号的电平Lr(k)小、相对于输入发送信号S(k)在利用自适应滤波器4进行回波消除后的残差信号U(k)中几乎不残留回波成分从而残差信号电平正确地表示只是近端声音的电平时，就将与残差信号对应的声音检测阈值TH(k)设定得小，结果，声音检测单元7就可以不受接收信号电平的影响而根据残差信号电平进行近端声音的检测。
(实施例2)
图5是表示回波处理部25A具有的实施例2的回波消除器的结构图，示出了不会将包含在输出发送信号即残差信号中的残留回波误检测为近端发话者的声音的回波消除器。
在图5中，和图3所示的实施例1的回波消除器相同的部分标以相同的符号，并省略其说明。作为新的符号，3是计算输入发送信号S(k)的电平的电平计算单元，5是根据上述输入发送信号的电平Ls(k)和电平计算单元2的残差信号电平Lu(k)计算回波消除量D(k)的回波消除量计算单元，声音检测阈值控制单元6根据从上述回波消除量计算单元5输出的回波消除量D(k)的电平的变化控制声音检测阈值。
即，在本实施例2中，电平计算单元3根据输入发送信号S(k)计算并输出输入发送信号电平Ls(k)。回波消除量计算单元5根据输入发送信号电平Ls(k)和残差信号电平Lu(k)，按照式(1)计算回波消除量D(k)。
D(k)＝Ls(k)-Lu(k)(1)
另外，声音检测阈值控制单元6根据回波消除量D(k)的大小设定声音检测阈值TH(k)，并供给声音检测单元7。
即，在D(k)＜γ2并且Lu(k)＞γ3时，设定为TH(k)＝θ2，在其他情况时，设定为TH(k)＝θ3。γ2、γ3、θ2、θ3都是常数，θ2和θ3的关系为θ2＜θ3。
结果，在回波消除量D(k)小时，声音检测阈值TH(k)设定得大、在回波消除量D(k)小时，声音检测阈值TH(k)设定得小，并供给声音检测单元7。
声音检测阈值控制单元6根据回波消除量D(k)的大小设定声音检测阈值TH(k)的理由如下：
即，在回波消除量D(k)小时，由于在残差信号U(k)中包含的回波成分多，所以，残差信号电平Lu(k)表示近端声音与残留回波成分重叠的信号的电平。因此，如果不将声音检测阈值TH(k)设定得大，声音检测单元7就会将残差信号U(k)中的残留回波成分误检测为近端声音。
另一方面，在回波消除量D(k)大时，残差信号U(k)中的残留回波成分非常少，残差信号电平Lu(k)正确地表示近端声音的电平。这时，如果将声音检测阈值TH(k)设定得小，声音检测单元7就敏感地与残差信号U(k)中的近端声音反应，从而连例如句首的微小的辅音也可以检测。
由说明本实施例的动作的图6可知，由于声音检测阈值TH(k)也随回波消除量D(k)的变化而变化，所以，即使在回波消除量D(k)小时，残差信号电平Lu(k)也不会超过声音检测阈值TH(k)，从而声音检测标志FLG仍然为0。
如上所述，按照实施例2，可以和回波消除量的大小无关地进行错误少的良好的近端声音的检测。
即，在回波消除量D(k)小时，即在残差信号U(k)中残留回波成分从而残差信号电平不能正确地表示仅是近端声音的电平时，声音检测阈值控制单元6就将与残差信号U(k)对应的声音检测阈值TH(k)设定得大，另一方面，在回波消除量D(k)大时，即在残差信号U(k)中几乎不残留回波成分从而残差信号电平正确地表示仅是近端声音的电平时，就将与残差信号U(k)对应的声音检测阈值TH(k)设定得小，结果，声音检测单元7就可以不受自适应滤波器4的回波消除量的影响而根据残差信号电平进行近端声音的检测。
(实施例3)
图7表示回波处理部25A具有的实施例3的回波消除器的结构图，表示不会将包含在输出发送信号即残差信号中的残留回波误检测为近端发话者的声音的回波消除器。
在图7中，和图5所示的实施例2的回波消除器相同的成分标以相同的符号，并省略其说明。图7所示的实施例3的回波消除器与图5所示的实施例2的回波消除器相反，具有和图3所示的实施例1一样的计算接收信号R(k)的电平的电平计算单元1，另外，声音检测阈值控制单元6根据从接收信号R(k)的电平中减去由回波消除量计算单元5计算的回波消除量的值，控制声音检测阈值。
即，在本实施例3中，声音检测阈值控制单元6根据从接收信号R(k)的电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值设定下式所示的声音检测阈值TH(k)，并供给声音检测单元7。
TH(k)＝Lr(k)-D(k)-β2
其中，为了设定TH(k)的下限值，在Lr(k)-D(k)≤β2+θ1时，设定
TH(k)＝θ1
其中，β2、θ1都是常数，θ1是用于决定TH(k)的下限值的常数。结果，在从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值大时，就将声音检测阈值TH(k)设定得大，在从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值小时，就将声音检测阈值TH(k)设定得小，并供给声音检测单元7。
声音检测阈值控制单元6根据从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值的大小设定声音检测阈值TH(k)的理由如下：
即，从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值大时，由于在残差信号U(k)中包含的残留回波成分多，所以，残差信号电平Lu(k)表示近端声音与残留回波成分重叠的信号的电平。因此，如果将声音检测阈值TH(k)设定得大，则声音检测单元7就会将残差信号U(k)中的残留回波成分误检测为近端声音。
另一方面，在从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值小时，残差信号U(k)中的残留回波成分非常少，残差信号电平Lu(k)正确地表示近端声音的电平。这时，如果将声音检测阈值TH(k)设定小，声音检测单元7就敏感地与残差信号U(k)中的近端声音反应，从而连例如句首的微小的辅音也可以检测。
由说明本实施例3的动作的图8可知，由于声音检测阈值TH(k)也随从接收信号电平Lr(k)中减去消除量D(k)的值的变化而变化，所以，即使接收信号Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值大时，残差信号电平Lu(k)也不会超过声音检测阈值TH(k)，从而声音检测标志FLG仍然为0。
如上所述，按照本实施例3，可以和接收信号电平的大小及回波消除量的大小无关地进行错误少的良好的近端声音的检测。
即，由于从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值大时，声音检测阈值控制单元6将与残差信号U(k)对应的声音检测阈值TH(k)设定得大，另一方面，在从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值小时，将与残差信号U(k)对应的声音检测阈值TH(k)设定得小，结果，声音检测单元7就可以不受接收信号电平Lr(k)的影响和自适应滤波器4的回波消除量的影响而根据残差信号电平进行近端声音的检测。
(实施例4)
图9是表示回波处理部25A具有的实施例4的回波抑制器的结构图，表示不会将由于衰减器的动作引起的发送信号的电平变化误检测为近端声音的回波抑制器。
在图9中，电平计算单元1和声音检测抑制控制单元6与图3所示的实施例1相同，另外，电平计算单元3和图5所示的实施例2相同，所以，省略其说明。作为新的符号，9和10表示衰减器控制单元和衰减器，衰减器控制单元9根据接收信号电平Lr(k)，控制衰减器10的衰减量AT(k)，这样，衰减器10就使输入发送信号S(k)的电平按照由衰减器控制单元9控制的衰减量AT(k)进行衰减，并输出衰减发送信号W(k)。另外，声音检测单元7在输入发送信号电平Ls(k)超过声音检测阈值TH(k)时取声音检测标志FLG为1而输出，在不超过时取声音检测标志FLG为0而输出。
这里，上述衰减器控制单元9按照如下条件决定衰减量。
(处理1)Lr(k)≤α时，取衰减量AT(k)为0。
(处理2)Lr(k)＞α时，取衰减量AT(k)为AL。
常数α是远端发话者的声音即接收信号的有声音判定的阈值，AL是衰减器的衰减量，处理1是判定远端发话者未发话的情况的处理，处理2是判定远端发话者正在发话的情况的处理。
并且，衰减器10使输入发送信号S(k)按照衰减量AT(k)进行衰减，并输出衰减发送信号W(k)。这里，衰减发送信号W(k)相当于图1和图2所示的输出发送信号S2(k)。
在本实施例中，重要的也是声音检测阈值控制单元6和声音检测单元7的动作，不是和先有例那样根据输出发送信号电平即衰减发送信号电平Lw(k)进行近端声音的检测，而是根据接收信号电平Lr(k)设定声音检测阈值TH(k)，使用输入发送信号电平Ls(k)和声音检测阈值TH(k)进行近端声音的检测。
由说明本实施例4的动作的图10可知，不会将由于衰减器的Lw(k)的变化误检测为近端声音，从而声音检测标志FLG仍然为0。
如上所述，按照本实施例4的回波抑制器，由于将声音检测标志FLG向回波抑制器外部输出，所以，与先有的将回波抑制器的输出信号作为声音检测单元的输入的扩音电话相比，可以构成难以发生由于接收信号电平的变化的影响引起的近端声音的误检测的扩音电话。
另外，由于声音检测单元7根据输入发送信号电平Ls(k)和声音检测阈值TH(k)判断有无近端声音，所以，声音检测标志FLG的决定不受衰减器10的衰减处理对输入发送信号S(k)的影响。即，如前所述，即使衰减器10根据接收信号电平Lr(k)与输入发送信号电平Ls(k)的关系使发送信号的电平变化，也不会将该变化误判定为近端声音的发话开始或结束，从而可以输出正确的声音检测标志FLG。
此外，换言之，由于可以通过将输入发送信号电平Ls(k)和声音检测阈值TH(k)输入声音检测单元7而得到向回波抑制器的外部输出的声音检测标志，所以，即使衰减器10的发送信号的衰减量AT(k)随远端发话者的发话而变化，声音检测标志FLG也不会对该变化有任何影响。即，与先有的将回波抑制器的输出信号(即进行了衰减处理的输出发送信号)作为声音检测单元的输入的系统相比，可以构成难以发生由于接收信号的有无而引起的近端声音的误检测的扩音电话。
(实施例5)
图11是表示回波处理部25A具有的实施例5的回波消除器的结构图，表示不会包含在输出发送信号即残差信号中的残留回波误检测为近端发话者的声音并且不会将由于衰减器的动作引起的发送信号的电平变化误检测为近端声音的回波消除器。
在图11中，电平计算单元1～3、自适应滤波器4、回波消除量计算单元5、声音检测阈值控制单元6和声音检测单元7与图7所示的实施例3相同，所以，省略其说明。相对于图7所示的实施例3，新附加的是和图9所示的实施例4相同的衰减器控制单元9和衰减器10。
这里，衰减器控制单元9根据接收信号电平Lr(k)按照以下条件决定衰减器10的衰减量AT(k)。
(处理1)Lr(k)≤α时，取衰减量AT(k)为0。
(处理2)Lr(k)＞α时，取衰减量AT(k)为AS(＜AL)。
常数α是远端发话者的声音即接收信号的有声音判定的阈值，AS是衰减器10的衰减量，处理1是判定远端发话者未发话的情况的处理，处理2是判定远端发话者正在发话的情况的处理。
衰减器10根据按照上述条件决定的衰减量AT(k)对自适应滤波器4的残差信号U(k)进行衰减处理，并输出衰减发送信号W(k)。
下面，使用图12说明本实施例5的动作。
如图12所示，声音检测阈值TH(k)和说明实施例3的动作的图8相同，随从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值的变化而变化。因此，即使在从接收信号电平Lr(k)中减去回波消除量D(k)的值大时，残差信号电平Lu(k)也不会超过声音检测阈值TH(k)，从而声音检测标志仍然为0。
即，由于不是根据衰减器10的输出即衰减发送信号的电平Lw(k)进行近端声音检测，所以，由图12可知，不会将由于衰减器10的动作引起的衰减发送信号电平Lw(k)的变化误检测为近端声音。
如上所述，按照本实施例5，可以与接收信号电平的大小和回波消除量的大小无关地进行良好的近端声音的检测，另外，可以对向回波消除器的外部输出的声音检测标志没有任何影响地改变衰减器的衰减量。
换言之，由于向回波消除器的外部输出的声音检测标志FLG可以通过将残差信号电平Lu(k)和声音检测阈值TH(k)输入声音检测单元7而得到，所以，即使衰减器10引起的残差信号的衰减量AT(k)随远端发话者的发话而变化，声音检测标志FLG对该变化也不会有任何影响。即，与先有的将对回波消除器的输出信号即残差信号利用衰减器进行了衰减处理的信号作为声音检测单元的输入的系统相比，可以构成难以发生由于接收信号的有无而引起近端声音的误检测的扩音电话。
(实施例6)
图13是表示回波处理部25A内具有的实施例6的回波消除器的结构图，表示内装的噪音消除器仅在不是近端发话者发话的区间进行背景噪音特性的推算和根据有无近端发话者的发话而更可靠地进行噪音消除量的控制的回波消除器。
在本实施例6中，与图11所示的实施例5相反，作为新的结构，进而还具有设置在自适应滤波器4和衰减器10之间的、在从声音检测单元7输出的声音检测标志FLG表示近端发话者未在发话中时进行背景噪音特性的推算并按照该声音检测标志控制噪音消除量测、将从残差信号U(k)中进行了噪音消除的噪音消除发送信号V(k)向上述衰减器10输出的噪音消除器11，上述衰减器10使上述噪音除去发送信号V(k)按照由上述衰减器控制单元9设定的衰减量AT(k)进行衰减，并输出衰减发送信号W(k)。
即，噪音消除器11将从自适应滤波器4输出的残差信号U(k)和声音检测单元7输出的声音检测标志FLG作为输入，消除包含在残差信号U(k)中的近端的背景噪音，并输出噪音消除发送信号V(k)。
噪音消除器11在声音检测标志FLG表示近端发话者未在发话中时进行背景噪音特性的推算，按照声音检测标志FLG控制噪音消除量。并且，衰减器10按照衰减器控制单元9决定的衰减量AT(k)对噪音消除发送信号V(k)进行衰减处理，并输出衰减发送信号W(k)。
因此，按照本实施例6，如在实施例5中说明的那样，由于声音检测标志FLG对衰减器10的衰减量的变化没有影响，所以，将该声音检测标志作为输入的噪音消除器11对衰减器10的动作不会有任何影响，在没有近端发话者的发话时，可以进行背景噪音特性的推算，从而可以根据有无近端发话者的发话而控制噪音消除量。即，可以进行不会对对方的远端发话者给以不自然的印象的噪音消除处理。
换言之，由于噪音消除器11的构成参照不受衰减器10的动作的影响的声音检测标志FLG，所以，可以在输入发送信号仅为背景噪音时推算背景噪音特性，并按照输入信号是否为声音信号来可靠地进行控制噪音的消除量的处理而不受衰减器10的动作的影响，从而可以进行不会对远端发话者给以不自然的印象的噪音消除处理。
如上所述，按照本发明的免提电话机，具有：将近端发话者的声音变换为电信号后作为输入发送信号而输出的免提用麦克风，靠近上述麦克风设置的、将远端发话者的声音即接收信号扩音的扩音用扬声器，将从通过上述麦克风的近端发话者的输入发送信号中消除回波成分的残差信号作为输出发送信号而输出、同时将远端发话者的接收信号向上述扩音用扬声器输出、并且根据随上述接收信号的电平的变化而变化的声音检测阈值与上述残差信号的电平的比较而输出声音检测标志的回波处理部，和在上述声音检测标志表示无声音时就进行抑制上述输出发送信号的控制、而在表示有声音时就进行上述输出发送信号的发送控制的收发控制装置，所以，可以提供错误少的近端声音的检测信息，进一步提高节电效果，同时可以提供不会对远端发话者给以不自然的印象的免提电话机。
另外，上述回波处理部通过具有设有将上述接收信号和上述输入发送信号作为输入而输出消除了该输入发送信号中的回波成分的残差信号的自适应滤波器、计算上述残差信号的电平的第1电平计算单元、控制上述声音检测阈值的声音检测阈值控制单元和在上述残差信号的电平超过从上述声音检测阈值控制单元输出的声音检测阈值时输出表示有声音的声音检测标志的声音检测单元的回波消除器，将声音检测标志向回波消除器外部输出，与先有的将回波消除器的输出信号作为声音检测单元的输入的扩音电话相比，可以构成难以发生由于接收信号电平的影响和自适应滤波器的回波消除量的影响而引起的近端声音的误检测的扩音电话。
另外，上述回波消除器进而还具有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元，通过上述声音检测阈值控制单元根据从上述第2电平计算单元输出的接收信号的电平的变化控制声音检测阈值，在由于接收信号的电平大、相对于输入发送信号即使利用自适应滤波器进行回波消除而在残差信号中也只残留很少的回波成分从而残差信号电平不能正确地表示只是近端声音的电平时，声音检测阈值控制单元就将与残差信号对应的声音检测阈值设定得大，另一方面，在接收信号的电平小、相对于输入发送信号在利用自适应滤波器进行回波消除后的残差信号中几乎不残留回波成分从而残差信号电平正确地表示只是近端声音的电平时，就将与残差信号对应的声音检测阈值设定得小，结果，声音检测单元就可以不受接收信号电平的影响而根据残差信号电平进行近端声音的检测。
另外，上述回波消除器进而还具有计算上述输入发送信号的电平的第3电平计算单元和根据上述输入发送信号的电平和上述残差信号的电平计算回波消除量的回波消除量计算单元，通过上述声音检测阈值控制单元根据从上述回波消除量计算单元输出的回波消除量的电平的变化控制声音检测阈值，在回波消除量小时，即在残差信号中残留回波成分从而残差信号电平不能正确地表示仅是近端声音的电平时，声音检测阈值控制单元就将与残差信号对应的声音检测阈值设定得大，另一方面，在回波消除量大时，即在残差信号中几乎不残留回波成分从而残差信号电平正确地表示仅是近端声音的电平时，就将与残差信号对应的声音检测阈值设定得小，结果，声音检测单元就可以不受自适应滤波器的回波消除量的影响而根据残差信号电平进行近端声音的检测。
另外，上述回波消除器进而还具有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元，通过上述声音检测阈值控制单元根据从接收信号的电平中减去回波消除量后的值控制声音检测阈值，在从接收信号电平中减去回波消除量的值大时，声音检测阈值控制单元将与残差信号对应的声音检测阈值设定得大，另一方面，在从接收信号电平中减去回波消除量的值小时，将与残差信号对应的声音检测阈值设定得小，结果，声音检测单元就可以不受接收信号电平的影响和自适应滤波器的回波消除量的影响，而根据残差信号电平进行近端声音的检测。
另外，上述回波处理部通过具有设有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元、根据上述接收信号的电平的变化控制声音检测阈值的声音检测阈值控制单元、计算上述输入发送信号的电平的第3电平计算单元、在上述输入发送信号的电平超过从上述声音检测阈值控制单元输出的声音检测阈值时输出表示有声音的声音检测标志的声音检测单元、使上述输入发送信号按照指定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号的衰减器和根据上述接收信号的电平控制在上述衰减器中设定的衰减量的衰减器控制单元的回波抑制器，将声音检测标志向回波抑制器外部输出，与先有的将回波抑制器的输出信号作为声音检测单元的输入的扩音电话相比，可以构成难以发生由于接收信号电平的变化的影响而引起的近端声音的误检测的扩音电话。
另外，由于可以通过将输入发送信号电平和声音检测阈值输入声音检测单元而得到向回波抑制器的外部输出的声音检测标志，所以，即使衰减器的发送信号的衰减量随远端发话者的发话而变化，声音检测标志也不会对该变化有任何影响。即，与先有的将回波抑制器的输出信号即进行了衰减处理的输出发送信号作为声音检测单元的输入的系统相比，可以构成难以发生由于接收信号的有无而引起的近端声音的误检测的扩音电话。
另外，上述回波消除器通过进而具有使上述残差信号按照指定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号的衰减器和根据上述接收信号的电平控制在上述衰减器中设定的衰减量的衰减器控制单元，可以利用衰减器使残差信号按照根据接收信号的电平设定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号，另外，由于向回波消除器的外部输出的声音检测标志可以通过将残差信号电平和声音检测阈值输入声音检测单元而得到，所以，即使衰减器引起的残差信号的衰减量随远端发话者的发话而变化，声音检测标志对该变化也不会有任何影响。即，与先有的将对回波消除器的输出信号即残差信号利用衰减器进行了衰减处理的信号作为声音检测单元的输入的系统相比，可以构成难以发生由于接收信号的有无而引起近端声音的误检测的扩音电话。
此外，上述回波消除器进而还具有设置在上述自适应滤波器与上述衰减器之间的、在从上述声音检测单元输出的声音检测标志表示近端发话者未在发话中时进行背景噪音特性的推算、并按照该声音检测标志控制噪音消除量从而将从上述残差信号中消除了噪音的噪音消除发送信号向上述衰减器输出的噪音消除器，上述衰减器通过使上述噪音消除发送信号按照由上述衰减器控制单元设定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号，由于参照不受衰减器的动作的影响的声音检测标志构成噪音消除器，所以，可以在输入发送信号仅为背景噪音时推算背景噪音特性，并按照输入信号是否为声音信号可靠地进行控制噪音的消除量的处理而不受衰减器的动作的影响，从而可以进行不会对远端发话者给以不自然的印象的噪音消除处理。

Claims (8)

1.一种免提电话机，其特征在于，具有：
将近端发话者的声音变换为电信号后作为输入发送信号而输出的免提用麦克风；
靠近上述麦克风设置的、将远端发话者的声音即接收信号扩音的扩音用扬声器；
将从通过上述麦克风的近端发话者的输入发送信号中消除回波成分的残差信号作为输出发送信号而输出、同时将远端发话者的接收信号向上述扩音用扬声器输出并且根据随上述接收信号的电平的变化而变化的声音检测阈值与上述残差信号的电平的比较而输出声音检测标志的回波处理部；和
在上述声音检测标志表示无声音时就进行抑制上述输出发送信号的控制、而在表示有声音时就进行上述输出发送信号的发送控制的发送控制装置。
2.按权利要求1所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波处理部具有回波消除器，该回波消除器设有将上述接收信号和上述输入发送信号作为输入而输出消除了该输入发送信号中的回波成分的残差信号的自适应滤波器、计算上述残差信号的电平的第1电平计算单元、控制上述声音检测阈值的声音检测阈值控制单元和在上述残差信号的电平超过从上述声音检测阈值控制单元输出的声音检测阈值时输出表示有声音的声音检测标志的声音检测单元。
3.按权利要求2所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波消除器进而还具有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元，上述声音检测阈值控制单元根据从上述第2电平计算单元输出的接收信号的电平的变化控制声音检测阈值。
4.按权利要求2所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波消除器进而还具有计算上述输入发送信号的电平的第3电平计算单元和根据上述输入发送信号的电平和上述残差信号的电平计算回波消除量的回波消除量计算单元，上述声音检测阈值控制单元根据从上述回波消除量计算单元输出的回波消除量的电平的变化控制声音检测阈值。
5.按权利要求4所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波消除器进而还具有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元，上述声音检测阈值控制单元根据从接收信号的电平中减去回波消除量后的值控制声音检测阈值。
6.按权利要求1所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波处理部具有回波抑制器，回波抑制器设有计算上述接收信号的电平的第2电平计算单元、根据上述接收信号的电平的变化控制声音检测阈值的声音检测阈值控制单元、计算上述输入发送信号的电平的第3电平计算单元、在上述输入发送信号的电平超过从上述声音检测阈值控制单元输出的声音检测阈值时输出表示有声音的声音检测标志的声音检测单元、使上述输入发送信号按照指定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号的衰减器、和根据上述接收信号的电平控制在上述衰减器中设定的衰减量的衰减器控制单元。
7.按权利要求5所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波消除器进而还具有使上述残差信号按照指定的衰减量进行衰减并输出衰减发送信号的衰减器和根据上述接收信号的电平控制在上述衰减器中设定的衰减量的衰减器控制单元。
8.按权利要求7所述的免提电话机，其特征在于：
上述回波消除器进而还具有设置在上述自适应滤波器与上述衰减器之间的、在从上述声音检测单元输出的声音检测标志表示近端发话者未在发话中时进行背景噪音特性的推算并按照该声音检测标志控制噪音消除量、从而将从上述残差信号中消除了噪音的噪音消除发送信号向上述衰减器输出的噪音消除器，上述衰减器使上述噪音消除发送信号按照由上述衰减器控制单元设定的衰减量进行衰减，并输出衰减发送信号。
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