JP2000209134A - 通信装置及びエコ―キャンセラの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多くの収束時間を要していた遅延時間の変動
時においても、より短い時間でエコーキャンセラを収束
させることができ、通話中の音声品質を大きく向上させ
ることができる通信装置及びエコーキャンセラの制御装
置を提供する。 【解決手段】 エコーキャンセラの制御部１００，２０
０は、中継区間のエコーを消去するエコーキャンセラ１
１０，２１０と、パスタイム情報を挿入した伝送フレー
ムを作成し中継回路網３００を経由して送受信する伝送
フレーム作成回路１２０，２２０と、遅延時間とその変
動を監視するためのパスタイム情報を作成し、送信フレ
ームに挿入するとともに、送信フレームに挿入されたパ
スタイム情報を抜き取り、このパスタイム情報を基に遅
延時間の変動を監視するパスタイム作成／監視装置１３
０，２３０と、遅延時間の変動を監視した結果に基づい
て、エコーキャンセラ１１０，２１０を制御するパスタ
イム／エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０とを備
えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号をパケッ
ト化して扱う通信網である、パケット網、ＬＡＮ／ＷＡ
Ｎ網等で使用し、中継区間のエコーを消去するためのエ
コーキャンセラを備えた通信装置及びエコーキャンセラ
の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＡＮ（Local Area Network）は、デー
タ系主体のネットワークであり、これまでは公衆電話網
に代表される音声系のリアルタイム通信とは基本的に分
離された形でネットワークインフラが構築されてきてい
る。

【０００３】コストの安いＬＡＮ間通信回線で、一般ア
ナログ電話機、Ｇ３ＦＡＸ等が使用できれば、大幅な通
信コストの削減が可能になる。このような音声・データ
の統合は、インターネット等の広域コンピュータネット
ワークにより実現され、インターネット・テレフォニ・
サービスとして実用化されつつある。

【０００４】音声信号をパケット化して扱う通信網に
は、パケット網、ＬＡＮ／ＷＡＮ網等がある。中継線が
長い場合にはエコーが遅れてくるので、同じエコー量で
も目立ってしまう。よって、中継線が長い、又は、遅延
が多い網で使用する装置においては、エコーキャンセラ
（反響消去装置）を具備することで、エコーを消去し回
線品質の向上が図られている。エコーキャンセラは、反
響路のインパルス応答の推定値を内部に持ち受信信号と
の畳込み演算によりエコーを推定し、それを送信信号か
ら差し引くことによりエコーを消去する装置である。反
響路のインパルス応答は時間と共に変化するため、通常
は適応的にインパルス応答を推定する適応形エコーキャ
ンセラが用いられる。

【０００５】日米間、日英間等の接続先が固定で中継経
路が一定の場合には、上記のようにエコーキャンセラを
具備することでよかった。ところが、接続先が自由に選
択でき、通話の度に中継経路が変る場合には、通話開始
時にエコーが残ってしまう、言葉の頭が欠けてしまう等
の不具合が発生していた。エコーキャンセラは、回線に
あった動作状態になるように常時学習しているので、連
続した変化には十分追従していくが、経路切替等の急激
な変化には学習機能が追いつかず、追従し難いことが原
因である。

【０００６】従来技術では、新しい通信経路が設定され
る度に、エコーキャンセラをリセットし対処していた。
リセットにより各種係数が初期値に戻り、収束時間（各
種係数が適応状態になるまでの追従時間）が改善され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエコーキャンセラの制御方法にあっては、以
下のような問題点があった。

【０００８】ＬＡＮ／ＷＡＮ等の音声信号がパケットに
なる回線網において、通話中に少しの間エコーキャンセ
ラが効かなくなることがある。これは、途中経路で他の
データとの競合／輻輳により、到達時間が大きく変り、
それに伴いエコーが戻ってくる時間も大きく変ったた
め、エコーキャンセラの係数が不一致になったことが原
因である。従来技術では、通話開始時にエコーキャンセ
ラを制御する方法であるため、通話中の変化には対応で
きなかった。

【０００９】また、通話開始時のリセット制御により、
エコーキャンセラの収束時間（各種係数が中継経路にマ
ッチングし、十分な能力が発揮できるようになるまでの
時間）は短くできるが、初期状態から回線に適応した状
態になるまでの時間は必要なため、リセット後の通話開
始時にエコーが残る、又は、最初の言葉の頭が欠ける等
の不具合は改善はされるものの解消はされなかった。

【００１０】本発明は、多くの収束時間を要していた遅
延時間の変動時においても、より短い時間でエコーキャ
ンセラを収束させることができ、通話中の音声品質を大
きく向上させることができる通信装置及びエコーキャン
セラの制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る通信装置
は、音声信号をパケット化して通信路上に伝送し、中継
区間のエコーを消去するためのエコーキャンセラを備え
た通信装置において、送信側では、遅延時間とその変動
を監視するための経過時間情報を作成し、送信フレーム
に挿入するとともに、受信側では、送信フレームに挿入
された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を基に
遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、情報
作成／監視手段による監視結果に基づいて、エコーキャ
ンセラを制御する制御手段とを備えて構成する。

【００１２】上記経過時間情報は、接続開始は情報ビッ
ト「０」から始まり、予め決められた一定時間毎に更新
し、オーバーフロー時には「０」に戻り、再度アップを
行うことを繰り返す情報であってもよく、また、上記情
報作成／監視手段は、受信側では、最初に情報ビット
「０」を受信した時に内部状態をリセットし、その後の
情報ビット更新の間隔を監視し、予め決められた一定時
間との差分を計測して遅延時間の変動を監視するもので
あってもよい。

【００１３】上記制御手段は、エコーキャンセラの各種
係数を初期値に戻すリセットを行うものであってもよ
く、また、上記制御手段は、情報作成／監視手段による
監視結果に基づいて、遅延時間の変動が所定値より大き
いとき、エコーキャンセラの収束時間を短くするように
制御するものであってもよい。

【００１４】本発明に係るエコーキャンセラの制御装置
は、中継区間のエコーを消去するためのエコーキャンセ
ラを制御するエコーキャンセラの制御装置において、遅
延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作成
し、送信フレームに挿入するとともに、送信フレームに
挿入された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を
基に遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、
情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、エコー
キャンセラを制御する制御手段とを備えて構成する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１６】図１は本発明の実施形態に係る通信装置の
エコーキャンセラの制御部の回路構成図であり、エコー
キャンセラを備えた通信装置を中継経路を介して接続し
た構成例である。

【００１７】図１において、１００はパケット化した音
声データを送受信する通信装置Ａのエコー制御部、２０
０はパケット化した音声データを送受信する通信装置Ｂ
のエコー制御部であり、エコー制御部１００とエコー制
御部２００は、中継回路網３００を経由して音声データ
を送受信する。エコー制御部１００，２００は、同一構
成をとる。

【００１８】中継回路網３００は、ＩＳＤＮ（Integrat
ed Services Digital Network：サービス総合ディジタ
ル網）を利用するのが一般的である。

【００１９】エコー制御部１００は、エコーキャンセラ
１１０、伝送フレーム作成回路１２０、パスタイム作成
／監視装置１３０（情報作成／監視手段）、及びパスタ
イム／エコーキャンセラ制御回路１４０（制御手段）か
ら構成される。同様に、エコー制御部２００は、エコー
キャンセラ２１０、伝送フレーム作成回路２２０、パス
タイム作成／監視装置２３０（情報作成／監視手段）、
及びパスタイム／エコーキャンセラ制御回路２４０（制
御手段）から構成される。

【００２０】エコーキャンセラ１１０，２１０は、反響
路のインパルス応答の推定値を内部に持ち受信信号との
畳込み演算によりエコーを推定し、それを送信信号から
差し引くことによりエコーを消去する装置であり、専用
ＬＳＩ、またはＤＳＰ（digital signal processor）を
利用して実現される。ＤＳＰは乗算機能を主体とした演
算器をもち、ファームウェアによって演算機能やデータ
転送を制御して信号処理する。

【００２１】伝送フレーム作成回路１２０，２２０は、
送信側では、以下に示す３つの機能(1)〜(3)により伝送
フレームを作成し、受信側ではその逆の機能により伝送
フレームを作成して、中継回路網３００を経由して音声
データを送受信する。

【００２２】図２は上記伝送フレームの構成を示すフレ
ーム構成図である。図２に示すように、音声信号をパケ
ット化した音声データ（Voice DATA）と、音声データの
頭に付加されたヘッダ（Header）と、音声データの後ろ
に付加されたパスタイム情報「Pass Time」（経過時間
情報）と、その後ろに付加されたフレーム制御情報（Ｆ
ＣＳ）を持つ。

【００２３】(1)音声データの前にへッダを付加する。
このへッダは、フレームの頭、相手先／自分のアドレス
等の情報を有する。

【００２４】(2)音声データの後ろに、パスタイム作成
／監視回路１３０，２３０からのパスタイム制御情報を
付加する。

【００２５】(3)フレームの最後にフレームの正常性を
チエックするためのフレームチェック制御情報（ＦＣ
Ｓ）を付加する。

【００２６】パスタイム作成／監視回路１３０，２３０
は、送信側では、パスタイム情報を作成し、伝送フレー
ム作成回路１２０，２２０に送る機能を持ち、受信側で
は、伝送フレーム作成回路１２０，２２０から送られて
くる、受信フレームより抽出したパスタイム情報を監視
するとともに、情報ビットアップの間隔を監視し、予め
決められた一定時間との差分を計測してパスタイム／エ
コーキャンセラ制御回路１４０，２４０に送る機能を備
える。

【００２７】上記パスタイム情報は、遅延時間とその変
動を監視するための情報であり、具体的には、接続開始
はデータ「０」から始まり、予め決められた一定時間毎
に更新し、オーバーフロー時には「０」に戻り、再度ア
ップを行うことを繰り返す情報である。この場合、一定
時間毎の更新は、例えば、１秒に１つずつアップするビ
ットデータとする。

【００２８】パスタイム作成／監視回路１３０，２３０
は、送信側においては、このパスタイム情報を作成し、
伝送フレーム作成回路１２０，２２０に送る。また、受
信側においては、伝送フレーム作成回路１２０，２２０
より送られてくる、受信フレームより抽出したパスタイ
ム情報を監視する。上記のようなパスタイム情報を作成
したとすると、受信側では最初の「０」を受信した時に
自分内部状態も「０」にし、その後の情報ビットアップ
の間隔を監視し、予め決められた一定時間との差分を計
測してパスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０，
２４０へ送る。

【００２９】パスタイム／エコーキャンセラ制御回路１
４０，２４０は、パスタイム作成／監視回路１３０，２
３０からの遅延時間の変動を監視した結果に基づいて、
エコーキャンセラ１１０，２１０をリセットする等の制
御を行う。例えば、受信側においてパスタイム監視結果
より、その情報が予め決められた値（エコーキャンセラ
が追従可能な変動範囲）を超えた時、エコーキャンセラ
１１０，２１０にリセット信号を送る。これにより、エ
コーキャンセラ１１０，２１０はリセットされ、各係数
の学習が即時開始されるので、より少ない時間でエコー
キャンセラの状態を収束させることができる。

【００３０】このように、本実施形態では、伝送フレー
ム作成回路１２０，２２０及びエコーキャンセラ１１
０，２１０からなる従来回路に、パスタイム作成／監視
装置１３０，２３０及びパスタイム／エコーキャンセラ
制御回路１４０，２４０を追加した構成となっている。

【００３１】以下、上述のように構成された通信装置の
エコーキャンセラの制御部１００，２００の動作を説明
する。

【００３２】図１に示すように、通信装置Ａのエコー制
御部１００と通信装置Ｂのエコー制御部２００が中継回
路網３００を経由して接続されている。いま、通信装置
Ａのエコー制御部１００が送信側であり、通信装置Ｂの
エコー制御部２００がエコー制御部１００からの音声デ
ータを受信する受信側とする。 １．送信側（エコー制御部１００）の動作送信側では、
以下(1)〜(4)に示す順番で伝送フレームにパスタイム制
御情報を付加する。

【００３３】(1)接続開始時に、パスタイム／エコーキ
ャンセラ制御回路１４０からパスタイム作成／監視回路
１３０に接続開始信号が出力され、それによりパスタイ
ム情報データが「０」にリセットされる。

【００３４】(2)パスタイム作成／監視回路１３０は、
予め決められた一定時間毎にデータを更新する。ここで
は、１秒毎に１ずつアップする場合を例にとる。最初は
「０」で１秒後は「１」…と情報ビットを更新し、最後
はまた「０」に戻り、再度アップを繰り返すようなデー
タを作成し、伝送フレーム作成回路１２０に送る。

【００３５】(3)伝送フレーム作成回路１２０では、パ
スタイム作成／監視回路１３０からの経過時間情報ビッ
トの内容を、図２に示すフレーム上の「Pass Time」ブ
ロックに挿入する。

【００３６】(4)これにより、パスタイム情報（経過時
間情報）を持ったフレームを作成し、このフレームを対
向装置である通信装置Ｂのエコー制御部２００に送る。
２．受信側（エコー制御部２００）の動作受信側では、
以下(1)〜(4)に示す順番で伝送フレームの「Pass Tim
e」情報を基に、エコーキャンセラの制御を行う。

【００３７】(1)伝送フレーム作成回路２２０は、伝送
されたフレーム中より「Pass Time」情報を取り出し、
パスタイム作成／監視回路２３０に送る。

【００３８】(2)パスタイム作成／監視回路２３０で
は、最初に情報ビット「０」を受信した時に内部状態を
リセットし、それ以降は前の情報ビットと次の情報ビッ
トの差分のみ監視する。各経過時間情報ビット間の差分
は、時間ずれ情報としてパスタイム／エコーキャンセラ
制御回路２４０に送られる。

【００３９】(3)パスタイム／エコーキャンセラ制御回
路２４０では、上記時間ずれ情報が予め決められた一定
量を超えた場合に、エコーキャンセラ２１０に対してリ
セット信号を送出する。ここでの一定量とは、エコーキ
ャンセラ２１０が追従できないような時間のずれを意味
する。実際には使用するエコーキャンセラ２１０の特性
に合わせて設定する。

【００４０】(4)エコーキャンセラ２１０は、リセット
信号により初期値に戻ることにより、追従できなかった
場合よりも、より短い時間で最適状態へと収束する。こ
の収束は、現回線に合った状態に、各係数をセットする
ことにより得られる。

【００４１】以上説明したように、本実施形態に係る通
信装置のエコーキャンセラの制御部１００，２００は、
中継区間のエコーを消去するエコーキャンセラ１１０，
２１０と、パスタイム情報を挿入した伝送フレームを作
成し中継回路網３００を経由して送受信する伝送フレー
ム作成回路１２０，２２０と、遅延時間とその変動を監
視するためのパスタイム情報を作成し、送信フレームに
挿入するとともに、送信フレームに挿入されたパスタイ
ム情報を抜き取り、このパスタイム情報を基に遅延時間
の変動を監視するパスタイム作成／監視装置１３０，２
３０と、遅延時間の変動を監視した結果に基づいて、エ
コーキャンセラ１１０，２１０を制御するパスタイム／
エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０とを備えて構
成したので、通話状態又は接続中においても、遅延状態
を監視することができ、通話中に遅延時間の大きな変化
があった場合にエコーキャンセラ１１０，２１０の収束
時間を短くするようにエコーキャンセラ１１０，２１０
をリセット（各係数を初期値に戻す）することができ
る。したがって、多くの収束時間を要していた遅延時間
の変動時においても、より短い時間でエコーキャンセラ
を収束させることができ、通話中の音声品質を大きく向
上させることが可能となる。

【００４２】また、本実施形態では、タイムスタンプ情
報等の実時間情報ではなく、パスタイム情報による経過
時間及び、一定時間との差分のみの監視で十分機能する
ので、非常に簡易な構成により低コストで上記効果をあ
げることができる。

【００４３】したがって、このような優れた特長を有す
る通信装置及びエコーキャンセラの制御装置を、接続先
が自由に選択でき、通話の度に中継経路が変わるような
通信装置に適用すれば、この装置において低コストで通
話品質の良い音声データ通信システムを構築することが
できる。

【００４４】なお、本実施形態に係るエコーキャンセラ
の制御装置を、上述したような通信装置に適用すること
もできるが、勿論これには限定されず、音声をパケット
化して伝送する通信装置であれば全ての装置に適用可能
である。

【００４５】また、本実施形態では、経過時間タイミン
グは、１秒単位にしているが、ネットワークの状況によ
り他の値にしたり、通話毎に可変にしたりしても同様の
効果が得られる。また、パスタイム受信の監視／制御
は、前の時間との差分のみ行い制御していたが、「０」
からの実時間（例えば、１秒単位）を監視し、実時間と
のずれで制御するようにしてもよい。

【００４６】さらに、エコーキャンセラに対して、直接
遅延時間情報係数が設定できる場合には、この情報を設
定することにより、収束時間がほぼ「０」で遅延時間変
動に対処することができる。

【００４７】さらに、上記通信装置を構成する各回路部
等の種類、数及び接続方法などは前述した実施形態に限
られない。

【００４８】

【発明の効果】本発明に係る通信装置及びエコーキャン
セラの制御装置では、遅延時間とその変動を監視するた
めの経過時間情報を作成し、送信フレームに挿入すると
ともに、送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き
取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する
情報作成／監視手段と、情報作成／監視手段による監視
結果に基づいて、エコーキャンセラを制御する制御手段
とを備えて構成したので、多くの収束時間を要していた
遅延時間の変動時においても、より短い時間でエコーキ
ャンセラを収束させることができ、通話中の音声品質を
大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施形態に係る通信装置のエ
コーキャンセラの制御部の回路構成図である。

【図２】上記通信装置の伝送フレームの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１００，２００ エコーキャンセラの制御部、１１０，
２１０ エコーキャンセラ、１２０，２２０ 伝送フレ
ーム作成回路、１３０，２３０ パスタイム作成／監視
装置（情報作成／監視手段）、１４０，２４０ パスタ
イム／エコーキャンセラ制御回路（制御手段）、３００
中継回路網

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声信号をパケット化して通信路上に伝
   送し、中継区間のエコーを消去するためのエコーキャン
   セラを備えた通信装置において、 送信側では、遅延時間とその変動を監視するための経過
   時間情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、 受信側では、送信フレームに挿入された経過時間情報を
   抜き取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視
   する情報作成／監視手段と、 前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、前
   記エコーキャンセラを制御する制御手段とを備えたこと
   を特徴とする通信装置。
2. 【請求項２】 前記経過時間情報は、接続開始は情報ビ
   ット「０」から始まり、予め決められた一定時間毎に更
   新し、オーバーフロー時には「０」に戻り、再度アップ
   を行うことを繰り返す情報であることを特徴とする請求
   項１記載の通信装置。
3. 【請求項３】 前記情報作成／監視手段は、 受信側では、最初に情報ビット「０」を受信した時に内
   部状態をリセットし、その後の情報ビット更新の間隔を
   監視し、予め決められた一定時間との差分を計測して遅
   延時間の変動を監視することを特徴とする請求項１又は
   ２の何れかに記載の通信装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、 エコーキャンセラの各種係数を初期値に戻すリセットを
   行うことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、 前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、遅
   延時間の変動が所定値より大きいとき、前記エコーキャ
   ンセラの収束時間を短くするように制御することを特徴
   とする請求項１又は４の何れかに記載の通信装置。
6. 【請求項６】 中継区間のエコーを消去するためのエコ
   ーキャンセラを制御するエコーキャンセラの制御装置に
   おいて、 遅延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作
   成し、送信フレームに挿入するとともに、 送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き取り、該
   経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する情報作成
   ／監視手段と、 前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、前
   記エコーキャンセラを制御する制御手段とを備えたこと
   を特徴とするエコーキャンセラの制御装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、 前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、遅
   延時間の変動が所定値より大きいとき、前記エコーキャ
   ンセラの収束時間を短くするように制御することを特徴
   とする請求項６記載のエコーキャンセラの制御装置。