CN1868136B

CN1868136B - 回波消除器

Info

Publication number: CN1868136B
Application number: CN2004800300975A
Authority: CN
Inventors: 高田真资
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: JP2005142756A; WO2005046077A1; GB2423681B; US7773742B2; CN1868136A; JP4403776B2; GB0608298D0; US20070058798A1; GB2423681A

Abstract

本发明提供一种运算量较少、即便在想使之通过的信号中含有低频分量也能够恰当地消除回波的回波消除器，具备：利用具有滤波器部和系数更新部的自适应滤波器，由远端输入信号形成回波复制品信号的回波复制品形成单元；和从近端输入信号减去回波复制品信号以除去近端输入信号中的回波分量的回波除去单元。而且，该回波消除器还进一步具备从自适应滤波器的滤波器系数除去因低频段的影响所造成的偏移分量的偏移除去单元。

Description

回波消除器

技术领域

本发明涉及一种回波消除器，例如优选适用于除去在宽带语音电话中的混合电路所产生的线路回波。

背景技术

如众所周知那样，回波消除器(echo canceller：回波抵消器)是利用自适应滤波器形成回波复制品信号，并借助于所形成的回波复制品信号来除去近端输入信号中的回波分量的。然后，通过规定的算法(例如LMS)使对于自适应滤波器的滤波器系数更新、收敛，以形成适当的回波复制品信号。在这里，最好是滤波器系数的收敛速度越快，使适当的回波复制品信号形成的时间也越得以缩短。

一般而言，滤波器系数是基于远端输入信号和回波分量除去后的近端输入信号被更新控制。一直以来，人们知道如果在远端输入信号中存在诸如偏置(bias)那样的噪声(加入直流偏移)，则回波消除器就不能够适当地更新滤波器的系数、回波除去性能将会恶化。

非专利文献1，公开了与主动噪音控制相关的技术，而不是回波消除器，但因为是与涉及自适应滤波器的偏置补偿相关的技术，所以被认为也可沿用于回波消除器。

非专利文献1：野本等著，[Filterd-X法中的偏置补偿和可变步长算法的研究]，信学技报，DSP97-14(1997-05)。

发明内容

但是，非专利文献1中记载的技术，存在如下面那样的课题。

1.由于对每个取样周期进行用于所希望信号的偏置除去的计算，所以需要较多的计算处理量。

2.假定所希望信号中的偏置分量(非专利文献1的技术，不仅是直流，缓慢变化的分量也被列入上述的偏置的范畴中)必定是“噪音等引起”，并从所希望信号中直接将偏置分量除去。从而，例如，如果把这个技术直接用于通信，则即便在所希望信号之中有真正地想使其通过的低频分量(缓慢变化的分量)时，也会将其视为偏置分量而除去，给音质带来不良影响。

本发明就是鉴于上述课题而完成的，其目的是提供一种计算量较少并减小硬件规模和软件规模，即使在要使其通过的信号中包含低频分量的情况下也不会损失通过信号的分量的、音质良好的回波消除器。

为了解决这样的课题，本发明的技术方案提供一种回波消除器，具有：利用备有滤波器部和系数更新部的自适应滤波器，由远端输入信号形成回波复制品信号的回波复制品形成单元；从近端输入信号把回波复制品信号减去以除去近端输入信号中的回波分量的回波除去单元，其特征在于，还具有，从上述自适应滤波器的滤波器系数中，把由于低频影响产生的偏移分量除去的偏移除去单元。

根据本发明，就能够实现：计算量较少且能够减小硬件规模和软件规模，即使在要使其通过的信号中包含低频分量的情况下也能够适当地把回波除去的回波消除器。

附图说明

图1是表示第1实施方式的回波消除器的构成的框图。

图2(A)和(B)是在第1实施方式中设置了除去抽头(tap)系数的偏移(offset)的偏移除去部的原因的说明图(其1)。

图3(A)、(B1)～(B3)是在第1实施方式中设置了除去抽头系数的偏移的偏移除去部的原因的说明图(其2)。

图4(A)、(B1)～(B3)、(C1)～(C3)是在第1实施方式中设置了除去抽头系数的偏移的偏移除去部的原因的说明图(其3)。

图5是表示第2的实施方式的回波消除器的结构的框图。

图6是表示第3的实施方式的回波消除器的结构的框图。

图7是表示第4的实施方式的回波消除器的结构的框图。

附图标记的说明

8：加法器；10：双向通信检测部；11：系数更新部；12：滤波器部；13、22：偏移除去部；14、14A、14B、14C：回波消除器；15、45：自适应滤波器；16：计数器；20：发送侧FFT部；21：接收侧FFT部；30、40发送侧低通滤波器部；31、41接收侧低通滤波器部；

具体实施方式

以下，一边参考附图一边对把根据本发明的回波消除器应用在线路回波除去之用的第1实施方式进行详细说明。

(A-1)第1实施方式的构成

图1是表示第1实施方式的回波消除器的构成的框图。在图1中，第1实施方式的回波消除器14，具有：来自处于通信远方的说话者(以下称为远端：没有图示)的数字语音信号Rin的输入端子1；将来自远端的语音信号Rout朝向接收者(以下称为近端)输出的输出端子2；来自近端的信号Sin的输入端子7；以及输出至远端的信号Sout的输出端子9。

来自回波消除器14的输出端子2的信号Rout，通过数字/模拟变换器3被变换成模拟信号后，再通过混合电路4被提供给电话机5。来自电话机5的语音信号，通过混合电路4及模拟/数字变换器6被输入到回波消除器14的输入端子7。这里，来自输出端子2的信号Rout的一部分，照原样通过混合电路4并作为回波被输入到输入端7，回波消除器14把这个回波分量除去。

回波消除器14，具有：加法器8、双向通信检测部10、系数更新部11、滤波器部12、偏移除去部13以及计数器16，系数更新部11和滤波器部12构成自适应滤波器15。

在此第1实施方式的情况下，偏移除去部13和计数器16是在一般的结构上添加设置的，与此相应，滤波器部12也多少有些不同。

这些滤波器部12、偏移除去部13以及计数器16的作用，通过以下的动作说明中也将会明了。

(A-2)第1实施方式的动作

下面，对第1实施方式的回波消除器14的动作进行说明。以下，设电话机5例如为近年来正快速普及的IP电话机来进行说明。在IP电话机中，与以往的电话机不同，在语音信号的频带上没有设置限制。

例如，在以往的固定电话机中，语音信号的频带被限制在300～3400Hz(以下，称这个信号为以往带宽信号)。但是，在IP电话机中，由于语音信号的频带没有被限制在300～3400Hz，所以可以收发宽频带的信号。例如，在国际规格ITU-T G.722中，公开了用于在50～7000Hz的带宽内进行通信的语音编码技术。如果利用这样的技术，就可以传递与以往相比频带宽、音质好的语音信号。例如，在这个第1实施方式中，引用处理20～7000Hz的信号(以下，称为宽带信号)的例子来进行说明。当然，频带并不限定于此。

输入到图1的远端输入端子1的宽带信号Rin，被输入到双向通信检测部10、滤波器部12以及远端输出端子2。有关双向通信检测部10和滤波器12的功能在后面叙述。从远端输出端子2输出的信号Rout，经由数字/模拟变换器3成为模拟信号，被输出到电话机5。另一方面，从远端输出端子2输出的信号Rout，一部分信号在混合电路4进行反射，在模拟/数字变换器6被变换成数字信号Sin，被输入到近端输入端子7。被输入到近端输入端子7的信号Sin，被变换成回波除去后的信号Sout，经由近端输出端子9到达至处于远端的说话者。一旦远端输出端子2的输出信号Rout被输入到近端输入端子7，则没有图示的远端说话者就会以回波分量y的形式听到自己的声音，而妨碍会话。为了除去这样的回波分量y而设置有回波消除器14。

在回波消除器14中，包含从近端输入端子7输入的回波分量y的信号Sin被输入到加法器8。在加法器8中，从这个信号Sin中，减去由自适应滤波器15如后所述那样所创建的回波复制品信号(疑似回波信号)y’。通过加法器8除去了回波分量y后的信号Sout(e)，被输出到至远端说话者的输出端子9。这个信号Sout通过IP网等路径，朝向没有图示的远端的说话者电话机进行输出。这样，除去回波后的信号就到达远端语音说话者。

其次，对回波复制品信号y’的创建方法进行说明。在这个第1实施方式中，回波复制品信号的生成算法使用了众所周知的学习同定法。当然，回波复制品信号的生成算法并不限于此。

如上所述，自适应滤波器15由系数更新部11和滤波器部12构成。首先，对自适应滤波器15的动作进行说明。从远端输入端子1输入的信号Rin被输入到滤波器部12。滤波器部12是众知的FIR(有限长脉冲响应)滤波器。自适应滤波器15的抽头系数如后述那样与时间一起进行更新。

现在，设在时刻k、滤波器部12的第m个的抽头系数为h(k，m)。如果把来自远端输入端子1的信号Rin的在时刻k的值设为x(k)，则在滤波器部12中，按照公式(1)创建回波复制品信号y’。这里，M是滤波器部12的抽头系数(例如可以采用256，但是并不限定于此)。如根据公式(1)可知那样，回波复制品信号y’通过x(k)的过去M次取样的数据与抽头系数的乘积求和运算而得以形成。

[算式1]

y^{'} = Σ_{m = 0}^{M - 1} h (k, m) \cdot x (k - m) - - - (1)

滤波器部12的抽头系数，按照公式(2)来进行更新控制，以备下一次的滤波处理。在公式(2)中，h和x的初始值为0。另外，μ是决定回波消除器14的跟踪速度的常数(0≤μ≤1)。例如，可以采用0.5，但是并不限定于此。如果加大此跟踪速度决定常数μ，则回波消除器14的跟踪速度就变快，但稳定状态下的回波消除性能就变得不好。另一方面，如果减小跟踪速度决定常数μ，则回波消除器14的在稳定状态下的回波消除性能就变好，但是跟踪速度将会变慢。

[算式2]

h (k + 1, m) = h (k, m) + μ \frac{e (k) \cdot y (k)}{Σ_{i = 0}^{M - 1} x^{2} (k - i)} - - - (2)

公式(2)中的e(k)是加法器8的输出(回波除去残差)，若设在时刻k的回波分量y为y(k)，回波复制品信号y’为y’(k)，则可用公式(3)来表示。

e(k)＝y(k)-y’(k) (3)

如上所述，按照公式(2)与公式(3)的抽头系数控制是众所周知的“学习同定法”。抽头系数h(k，m)是以使公式(3)所示的除去残差(或其功率)逐渐为0的方式而推移下去，这是众所周知的事实。也就是，以使回波分量y用加法器8逐渐除去的方式来更新抽头系数(滤波器收敛)。通过以上处理，把作为回波路径的混合电路4的特性作为滤波器部12的抽头系数来推定，并进行回波分量y的除去。但是，若近端说话者的信号s也被输入到近端输入端子7，则近端说话者的信号s也混入在公式(3)的右边而成为公式(4)，抽头系数的更新就不能很好地进行下去。在公式(4)中，s(k)是在时刻k时的近端说话者信号的值。

e(k)＝y(k)-y’(k)+s(k) (4)

因此，当存在按照公式(4)那样的近端说话者信号时，有必要停止系数更新。双向通信检测部10是用于检测按照公式(4)那样的状态等的部件。从远端输入端子1过来的输出信号x(k)和加法器8的输出e(k)被输入到双向通信检测部10中，并按照公式(5)、公式(6)分别求出这些信号的功率平滑值。

[算式3]

pow_x(k)＝pow_x(k·1)·δ+x²(k)·(1-δ) (5)

pow_e(k)＝pow_e(k·1)·δ+e²(k)·(1-δ) (6)

这里，δ是表示平滑的平滑度的常数(1≥δ≥0)。平滑常数δ大的话，反映的是信号x、e的大体趋势的变化，噪音的影响小。另一方面，如果平滑常数δ小的话，对信号x、e的急剧的变化灵敏地反应，但是也容易受到噪音的影响。例如，可以采用δ＝0.5，但是并不限定于此。

双向通信检测部10，通过如后述的方法，根据功率平滑值pow_x(k)、pow_e(k)来检测各个信号的有无(有音/无音)，当仅在从远端输入端子1到远端输出端子2的信号路径一侧有信号时，就执行自适应滤波器15的系数更新。在除此以外的期间，双向通信检测部10将用于停止系数更新的信号nt输出给系数更新部11。

双向通信检测部10，如下面那样判断信号的有无。当条件1成立时，双向通信检测部10，为了执行系数更新而不向系数更新部11输出任何信号。

条件1：

pow_x(k)＞无音阀值，且

pow_x(k)＞pow_e(k)+容限值

例如，可以采用：无音阀值＝-38dBm、容限值＝6dB，但并不限定于此。

另一方面，在条件1以外时，判定为(1)在近端输入端子7有输入信号；还是(2)在远端输入端子1没有输入信号；还是(3)在远端输入端子1及近端输入端子7都没有输入信号；还是(4)在远端输入端子1及近端输入端子7都有输入信号，并对系数更新部11输出系数更新停止信号nt。系数更新部11当被输入了系数更新停止信号nt时，就不执行按照公式(2)的系数更新。

如上所述，双向通信检测部10，当在满足公式(4)的状态(双方说话状态)时不更新系数。另外，如果在远端输入端子1没有信号，则由于回波本身没有发生，所以不更新系数。也就是，因为只有在满足公式(3)的状态时执行系数更新，所以如果使用众所周知的学习同定法，滤波器部12的系数就能够正确地收敛。虽然在上述中表示了双向通信检测部10使用x(k)、e(k)的功率平滑值来进行向远端输入端子1输入的输入信号的有音/无音和向近端输入端子7输入的输入信号的有音/无音的检测。但是，只要至少能够执行向远端输入端子1输入的输入信号的无音和向近端输入端子7输入的输入信号的有音(近端说话者)的检测，则使用怎样的方法都没有关系。

其次，对构成第1实施方式的回波消除器14的特征的偏移除去部13的功能、动作进行说明。

一直以来，众所周知如果在输入信号中加入直流偏移，则回波消除器的回波除去性能就会恶化。过去，这个偏移分量都被认为是源于模拟/数字变换器6的特性或者近端输入端子7侧的背景噪声。

但是，在如同宽带电话机那样稳定地用宽范围的频带进行通信的情况下，即使没有背景噪声和模拟/数字变换器的影响，回波消除器也要受到偏移分量或被视为偏移的分量的影响，这一事实已经明确。下面使用图2(A)和(B)对这一现象的发生进行说明。

在以往的一般电话通信中，语音信号的频带被限制在300～3400Hz的频带内，频率下限充其量是300Hz。另外，在以往的电话机中，通常所用的采样频率为8000Hz。在现有技术中，当使用了上述的FIR滤波器时，在能够再现的频率上存在界限。根据众所周知的取样定理上限是采样频率的一半既4000Hz。下限取决于FIR滤波器的抽头长度。例如，在采样频率为8000Hz、回波消除器的抽头长度为256抽头时，用这个FIR滤波器能够表达的最低频率在256抽头下直至1个周期的波形。即，下限频率为1/(256×(1/8000))＝31.25Hz。

如果是如以往那样的电话机，则输入信号的最低频率是300Hz，所以回波消除器能够充分地表达信号。从而，回波消除器的滤波器的抽头系数不会受到低频偏移的影响。在图2(A)中表示了其状态。

另一方面，对宽带通信下的情形进行说明。设采样频率为16kHz。此时，若把回波消除器的抽头长度设为与上述相同的256抽头，则用回波消除器的抽头长度能够表达的下限频率为1/(256×(1/16000))＝62.5Hz。由于一个周期的长度超过滤波器的抽头长度，故其以下的频率分量用回波消除器的滤波器部12无法表达。但是，在宽带电话机中，低频20Hz～50Hz的分量也被用于通信中的情况屡见不鲜，就会导致在回波消除器的FIR滤波器中不能表达宽带电话通信中的低频。

为了单纯地解决这个问题，可以考虑增大回波消除器的抽头长度以增大可以FIR滤波器能够表达的频带(进一步降低可以表达的频率)。但是，增大滤波器的抽头长度就意味着乘积求和运算量的增大。其结果，在通过数字信号处理器来实现回波消除器等情况下，导致运算量增大、或硬件规模变大等弊端就不可避免地发生。例如，当希望得到采样频率为16kHz能够表达至20Hz的滤波器时，就需要是具有800抽头的长大的滤波器，实际上就不可能实现。而且，当在输入中存在不可能表达程度的低频分量时，回波消除器就受到超过了表达界限的低频的影响，如图2(B)所示，在时间区间a～c，表现为恰如外加了对每个时间段不同的偏移那样。这时，将发生与每时每刻相应的偏离(偏移)，抽头系数就恰如叠加了偏移那样、平均值不为0(有偏移)。

在回波消除器中，按道理说，抽头系数是为了直接表现回波路径的传递函数而收敛的。也就是说，在宽带电话通信中，由于在抽头系数中发生了偏移，而使回波消除器不能收敛到本来应该收敛的真正的传递函数。在图3(A)以及(B1)～(B3)中表示接受偏移时的抽头系数和回波路径的真正的传递函数的情形。图3(A)表示每个时间区间a～c的抽头系数的平均值，图3(B1)～(B3)表示每个时间区间a～c的抽头系数的收敛情况。区间b是低频过零的情况，在这个区间b，从表面上看没有偏移。如同图3(A)以及(B1)～(B3)所示，由于真正的回波路径的传递函数与所推定的抽头系数不一致，故回波除去特性严重恶化。

因此，在这个第1实施方式中，设置偏移除去部13和计数器16，通过偏移除去部13和计数器16，如下所述那样除去抽头系数的偏移。

如同上述公式(3)所示，每当新的取样x(k)被输入到远端输入端子1，回波消除器14就每次都进行回波除去处理。计数器16，对由自适应滤波器15、按n个取样输入次数相应执行回波复制品信号的创建处理(从而，回波除去处理)进行计数。然后，计数器16对偏移除去部13输出表示n个取样次数的处理已结束的信号。也就是，这个信号是对每n个取样进行输出的。

偏移除去部13，接受从计数器16输出的n个取样计时信号、按照公式(7)进行偏移除去处理。公式(7)中的右边第2项表示将进行除去的偏移分量。公式(7)表示应用从作为时刻k+1的第m个的抽头系数h(k+1，m)根据(2)式所求出的值中除去了偏移后的值。偏移作为通过计算曾求出的时刻k+1的、长度M个的抽头系数的平均值而求出。

[算式4]

h (k + 1, m) = h (k + 1, m) - \frac{1}{M} Σ_{i = 0}^{M - 1} h (k + 1, i) - - - (7)

此外，偏移除去部13也可以代替公式(7)而按照公式(8)来除去偏移。公式(8)中的偏移计算方法与公式(7)不同。也就是，在公式(7)中，把M个的抽头系数的平均作为对全部抽头共用的偏移而计算出来，但是，在公式(8)中，对于抽头系数的各个抽头，把时间轴上的平均作为偏移来计算。也可以用关于时间轴和抽头位置双方的平均来计算偏移。

[算式5]

h (k + 1, m) = h (k + 1, m) - \frac{1}{n} Σ_{i = 0}^{n - 1} h (k + i, m) - - - (8)

当然，也可以在h(k+1，m)的时间定时不进行作为偏移分量除去计算的公式(7)或者公式(8)的计算，而在h(k，m)的定时执行。作为n，例如可以采用160，当然不限于此。例如，当把远端输入端子1和近端输入端子7的数据分别汇总160个取样作为1帧来处理时，作为n采用160比较好，但是，当然也可以使n与滤波器长度(例如256)一致。

实际上，上述偏移的除去最低限度对与抽头长度相同的取样数执行一次即可，不是对每个取样执行也可以。之后，由于要进行按照公式(2)的抽头系数的更新，故执行了一次以后的偏移除去在其以后也被反映出来。另外，在这个第1实施方式中，不执行从向近端输入端子7的输入信号Sin本身直接除去偏置信号(偏移信号)。诸如以上的方面，与上述非专利文献1所记载的方法不同。

图4(A)、(B1)～(B3)以及(C1)～(C3)表示除图3(A)以及(B1)～(B3)中的图示内容以外，还按照公式(7)在每个区间a～c，对低频偏移进行补偿后的情形(特别是图4(C1～C3))。在区间a，把抽头系数为正的偏移补偿为0，在区间c，把抽头系数为负的偏移补偿为0。

(A-3)第1实施方式的效果

如上所述，由于在每个区间除去抽头系数的偏移，故可以一面节约计算量，一面不给发送信号(近端语音信号)本身带来回波除去以外的影响、即使通信信号是宽带也可以有效地除去回波分量。可以节省计算量，在利用DSP等的软件来实现回波除去时，就意味着处理速度的缩短化，在用硬件实现时就意味着装置规模的缩小化。

(B)第2实施方式

其次，一边参照附图一边对把根据本发明的回波消除器应用于线路回波除去之用的第2实施方式进行说明。图5是将第2实施方式的回波消除器14A的结构和其周围结构一起进行表示的框图，对与涉及上述第1实施方式的图1相同的部分附与同一标记来表示。

如从图5和图1的比较可知那样，第2实施方式的回波消除器14A，在第1实施方式构成的基础上还设置有：对来自近端输入端子7的输入信号Sin进行频率分析并提供给偏移除去部22的发送侧FFT部20；对来自远端输入端子1的输入信号Rin进行频率分析并提供给偏移除去部22的接收侧FFT部21。据此，偏移除去部22的功能也与第1实施方式的偏移除去部13多少有所不同。

第1实施方式是以彼此用宽带电话机进行通话为前提。但是，实际上，在近端与远端之间，也有可能是宽带电话机与以往频带的电话机(以往电话机)进行通话。第2实施方式，在该回波消除器14A被介于诸如以往电话机与宽带电话机进行通话，或者是以往的电话机彼此之间进行通话那样，近端和远端的电话机的种类没有明确定下来的位置时，也能够使在第1实施方式中说明过的那样的效果适当地发挥出来。也就是要根据电话机种类，适当除去宽带电话信号特有的低频分量下的偏移。

首先，对宽带电话机在远端、以往的电话机5在近端时的第2实施方式的回波消除器14A的动作进行说明。

从远端输入端子1输入的信号Rin被输入到接收侧FFT部21。在接收侧FFT部21进行输入信号的频率分析、检测是否存在300Hz以下的分量和/或者3400Hz以上的分量。分量的有无检测，按作为FFT的结果所求出的功率谱是否超过例如-30dBm来判断即可。接收侧FFT部21，当存在300Hz以下的分量和/或者3400Hz以上的分量时(无论以一方为条件还是以双方为条件都可以)，就设在远端连接着宽带电话机，把偏移除去执行信号输出给偏移除去部22。使偏移除去部22在从接收侧FFT部21或者发送侧FFT部20的任何一方输入了偏移除去执行信号时，就执行与第1实施方式同样的偏移除去。当从接收侧FFT部21提供了偏移除去执行信号时执行偏移除去。此外，这时，不管是否从发送侧FFT部20提供了偏移除去执行信号。

其次，对以往电话机在远端、宽带电话机在近端时的第2实施方式的回波消除器14A的动作进行说明。

从近端输入端子7输入的信号Sin被输入到发送侧FFT部20。发送侧FFT部20，进行输入信号的频率分析、检测是否存在300Hz以下的分量和/或者3400Hz以上的分量。分量的有无检测，按作为FFT的结果而求出的功率谱是否超过例如-30dBm来判断即可。发送侧FFT部20，当存在300Hz以下的分量和/或者3400Hz以上的分量时(无论以一方为条件还是以双方为条件都可以)，因为在近端连接着宽带电话机，故把偏移除去执行信号输出给偏移除去部22。由于从发送侧FFT部20输入了偏移除去执行信号，所以偏移除去部22执行与第1实施方式同样的偏移除去。此外，这时，不管是否从接收侧FFT部21提供了偏移除去执行信号。

其次，对在远端和近端两方都是以往电话机时的第2实施方式的回波消除器14A的动作进行说明。

这时，由于在频率分析对象的信号中既不存在300Hz以下的分量也不存在3400Hz以上的分量，所以不论发送侧FFT部20还是接收侧FFT部21都不向回波除去部22输出回波除去执行信号。由于不从任何的FFT部20、21输入回波除去执行信号，所以回波除去部22不执行回波除去。

此外，在远端和近端双方都是宽带电话机时，由于不论发送侧FFT部20还是接收侧FFT部21都向回波除去部22输出回波除去执行信号，所以不执行与第1实施方式同样的回波除去。

不论发送侧FFT部20还是接收侧FFT部21的判断，既可以在线路刚连接之后只进行一次，其后一直等待直到下次线路被重新连接。也可以在最初的判断后还继续地(不管是连续性的继续，还是间断性的继续)进行判断。

根据第2实施方式，判断远端和近端的电话机种类，并根据经过判断后的远端及近端电话机种类的组合，来决定是否进行抽头系数的偏移除去，因此可以省略无用的运算和减小数字信号处理器(软件的处理主体)的运算规模，减小电力消费或减小硬件规模等。

(C)第3实施方式

接着，一边参考附图一边对把根据本发明的回波消除器应用在线路回波除去之用的第3实施方式进行说明。图6是将第3实施方式的回波消除器14B的结构和其周围结构一起进行表示的框图，在与涉及上述第2实施方式的图5相同的部分附与相同的标记来表示。

如从图6和图5的比较可以知道那样，第3实施方式把第2实施方式的接收侧FFT部21置换成接收侧低通滤波器部31，把第2实施方式的发送侧FFT部20置换成发送侧低通滤波器部30.

发送侧低通滤波器部30和接收侧低通滤波器部31，分别检测在向自己的输入信号中是否存在300Hz以下的分量(检测作为低通滤波器的结果所求出的等级是否超过例如-30dBm)，当检测出300Hz以下的分量时，就向回波除去部22输出回波除去执行信号。

因此，远端和近端的电话机种类的组合，与偏移除去部22是否执行抽头系数的偏移除去之间的关系，与第2实施方式的情况相同。

在上述的第2实施方式中，在电话机种类的判断中利用了基于FFT部的频率分析。但是，如同众所周知那样，FFT基于FFT窗口长度取样数，从低频到高频非遍历地进行频率分析。例如，当使用16000Hz的采样频率、FFT的窗口长度为256点时，作为正的频率分量要等分地算出从62.5Hz到8000Hz(或者0Hz到7937.5Hz)的分量。但是，只限于涉及对回波消除器重要的偏移，感兴趣的只是极端的低频带的分量。因此，仅低频分量的检测和根据检测结果来进行偏移除去处理的控制，不论从数字信号处理中的处理器运算量的节约还是电力节约的观点来看都好。因此，在第3的实施方式中，取代FFT部而采用了低通滤波器部。

根据这个第3实施方式，就能够获得与伴随着根据电话机种类的组合而进行偏移除去控制的第2实施方式同样的效果，在此基础上，还能够进一步期待可显著省略无用的计算之类的效果。

(D)第4实施方式

下面，一边参考附图一边对把根据本发明的回波消除器应用在线路回波除去之用的第4实施方式进行详细说明。图7是将第4实施方式的回波消除器14C的结构和其周围结构一起进行表示的框图，在与涉及上述第3实施方式的图6相同的部分附与相同标记来表示。

第4实施方式与第3实施方式相同，也备有发送侧低通滤波器部40和接收侧低通滤波器部41。但是，与第3实施方式不同，发送侧的低通滤波器部40及接收侧的低通滤波器部41内的低通滤波器为可变低通滤波器，使用于决定是否执行偏移除去处理的低频带的频率分量能够可变。使自适应滤波器45输出用于决定发送侧低通滤波器部40及接收侧低通滤波器部41的低频带的频率分量的信息。

在发送侧低通滤波器部40及接收侧低通滤波器部41中，采用可变结构的原因如下所述。

第4实施方式，与第3实施方式相比更加削减低通滤波处理的运算，而且考虑了容易地进行实际装置的设定而实现的，并且自动地进行低通滤波器的频率设定。

在第3实施方式中，以300Hz为阀值进行低频带检测，并判断是否执行偏移除去。这样的判定方法在普通电话线路中有用。但是，在铺设着独自的专用线路等情况下，线路允许下限的频率不限于300Hz，有时还会发生不能应用第3实施方式的事情。在第3实施方式中，在这种时候就必须重新设计低通滤波器的截止频率。另一方面，在回波消除器中，滤波器部12的抽头长度必须根据混合电路4的情形(交换机的种类、直到混合电路的距离)等进行适当变更的情况较多。

也就是，回波消除器的可以表达的低频频率还因回波消除器的抽头长度而受到影响。如上所述，这时，如果存在用在回波消除器中所设定的滤波器部的抽头长度不能表达的低频分量，就一定会发生由低频分量所引起的回波消除器的性能的恶化。在第4实施方式中，如下所述，不论线路允许的低频频率的值和回波消除器的滤波器抽头长度的情形如何都要适当地除去偏移。

在第4实施方式中，把抽头长度作为参数并如后述那样检测(参考公式(8))是否存在用回波消除器的滤波器部12不能表达的频率。也就是，在第4实施方式中，即便因上述的情形而变更回波消除器的抽头长度，也能够自动地判断是否存在设定抽头长度不能表达的频率分量，以执行最佳的偏移除去而确保回波消除器性能。

由设计者等来设定自适应滤波器45的滤波器部12的抽头长度L。抽头长度，如上所述设计者考虑混合电路4的情形适当设定即可。例如，可以采用256抽头，但是不限定于此。自适应滤波器45，把抽头长度L输出到发送侧低通滤波器部40及接收侧低通滤波器部41。

在发送侧低通滤波器部40，根据抽头长度L如公式(9)那样计算下限频率LF(Hz)。在公式(9)中，sf是采样频率，例如，可以使用1600Hz，但不限于此。

LF＝sf/(L-1) (9)

接下来，发送侧低通滤波器部40，使按照公式(9)所求出的下限频率LF以下的频率通过。接收侧低通滤波器部41也同样如此，按照公式(9)求出下限频率LF，并使所求出的下限频率LF以下的频率通过。这样设定后的动作与第3实施方式相同，其说明省略。

根据第4实施方式，可以获得与第3实施方式同样的效果。更进一步，由于发送侧低通滤波器部和接收侧低通滤波器部，与自适应滤波器的抽头长度L的可变设定联动自动地变更下限频率LF(Hz)，所以即使根据设置情况来变更回波消除器的抽头长度也可以自动地进行最佳的偏移除去，实现没有回波的宽带通信。

(E)其他的实施方式

虽然在第4实施方式中说明了使用了可变低通滤波器的情况，但是，在使用FFT等频率分析的情况下也可以采用可变结构，把按滤波器抽头系数所定的下限频率LF(Hz)设定成检测阀值。

虽然在第2～第4的实施方式中表示了设置处理接收信号和发送信号的频率分量的FFT部或者低通滤波器部的情况。但是，也可以设置只处理接收信号的频率分量的FFT部或者低通滤波器部来进行抽头系数的偏移分量的除去控制。

虽然在以上的各实施方式中是打算进行宽带VoIP通信中的应用来说明的。但是，例如，也能够将本发明应用在如同以往那样由于A/D变换器附与偏移分量的原因、不使用VoIP的交换通话等存在的回波消除器中。

另外，虽然在上述的实施方式中说明了把本发明的回波消除器应用在除去线路回波的回波消除器中的情况，但是，也能够应用在除去从麦克风流向扬声器的回波(echo：回声)的回波消除器中。

进而，虽然在上述实施方式中表示了根据当时的全部抽头系数的平均值来求出或者根据过去的抽头系数的平均来求出抽头系数的偏移的情况。但是，也可以采用中间值或加权平均等其他的计算方法。另外，还可以根据自适应滤波器的抽头数的设定值L等，使抽头系数偏移的计算中所用的过去的抽头系数的个数n进行变化。

Claims

1.一种回波消除器，所述回波消除器除去在宽带语音电话中的混合电路所产生的线路回波，包括：利用具有滤波器部和系数更新部的自适应滤波器，由远端输入信号形成回波复制品信号的回波复制品形成单元；和从近端输入信号减去回波复制品信号以除去近端输入信号中的回波分量的回波除去单元，其特征在于，

还包括：

偏移除去单元，从上述自适应滤波器的滤波器系数除去因低频段的影响所造成的偏移分量，

所述偏移除去单元对每个滤波器系数计算过去的规定期间的平均值、加权平均值或中间值而作为偏移分量，并从上述自适应滤波器的滤波器系数除去偏移分量。

2.按照权利要求1所述的回波消除器，其特征在于：

上述偏移除去单元每个规定期间进行一次偏移分量的除去。

3.按照权利要求1或2所述的回波消除器，其特征在于还包括：

频率分量检测单元，检测远端输入信号和/或近端输入信号是否包含规定频率以下的低频分量，

上述偏移除去单元以上述频率分量检测单元检测出包含低频分量为条件，来进行偏移分量的除去。

4.按照权利要求3所述的回波消除器，其特征在于：

在将远端输入信号和/或近端输入信号的采样频率设为sf，将上述自适应滤波器的抽头长度的设定值设为L时，上述频率分量检测单元将上述规定频率设定为通过式sf/(L-1)得到的值。