JP2000253131A - 音声通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハンドセットまたはハンズフリーの状態で使用
可能な音声通信装置におけるエコーキャンセラでの消費
電力を節約する。 【解決手段】ハンドセット用のエコーキャンセラ１２５
およびハンズフリー用のエコーキャンセラ２２５を備
え、センサ１２３、１２４により装置の使用状態を検出
し、ハンドセット状態の場合にエコーキャンセラ１２５
を駆動し、ハンズフリー状態の場合にエコーキャンセラ
２２５を駆動する。エコーキャンセラ１２５を構成する
適応フィルタ１２８のタップ数はエコーキャンセラ２２
５を構成する適応フィルタ２２８のタップ数よりも少な
く構成されている。よって、ユーザがハンドセットある
いはハンズフリーのどちらで使用しても、自動的に装置
使用状態に適したタップ数を有するエコーキャンセラを
用いて無駄な電力を消費させることなく、効率的にエコ
ーを消去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯型テレ
ビ電話のように、ハンドセットまたはハンズフリーの状
態で使用可能な音声通信機能を備えた携帯端末であっ
て、特にハンドセット状態で使用する場合とハンズフリ
ー状態で使用する場合でのエコーキャンセラに特徴を有
する音声通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、音声通信機能を備えた携帯端末で
は、通話時に実際に発した音声が多少遅れて反響波（エ
コー）が発生するという現象が起きる。このエコーが発
生する現象は、主に電気的遅延によるもので、マイクと
スピーカ間で形成されるエコーパスのインパルス応答が
原因の一つとなる。つまり、実際の音声とインパルス応
答との畳み込み、いわゆる音響結合によってエコーが発
生する。

【０００３】特に、音声コーディックを内蔵した無線通
信時にフレーム処理を行うデジタル携帯電話では、フレ
ーム処理に多くの時間を要するため、その処理遅延によ
りエコーが発生する。

【０００４】ところで、デジタル携帯電話は携帯性が重
視されることから小型化が図られていて、前述のマイク
とスピーカ間における音響結合のみならず、送受話器を
形成する筺体内で形成されるエコーパスにおける音響結
合も原因となってエコーが発生することになる。

【０００５】近年において、マイクとスピーカ間におけ
る音響結合によるエコーは、物理的な工夫によりその音
響結合を問題のないくらい小さくすることができるが、
筺体内での音響結合は、物理的な工夫のみでは取りきれ
ないため、むしろマイクとスピーカ間における音響結合
より影響が大きくなる。従って、携帯電話機において筺
体内での音響結合を消去するためのエコーキャンセラが
必要となる。

【０００６】図４は従来の音声通信装置におけるエコー
キャンセラ部分の構成を示したブロック図である。

【０００７】図示されない受信回路からの符号化通話信
号１００は音声復号化器１０１で復号化処理が施され、
さらにＤ／Ａ変換器１０４でアナログ通話信号に戻され
た後、スピーカ１０６から話者に向けて音声出力され
る。

【０００８】一方、話者の送話音声は、マイク１０８に
より集音されて送話音声に変換された後、Ａ／Ｄ変換器
１１０に入力され、ここで先ず所定のサンプリング周期
でデジタル化される。そして、このデジタル送話信号
は、エコーキャンセラ１２５にてエコー成分を消去され
た後、音声符号化器１１３に入力され、ここで符号化さ
れて符号化通話信号１１４として図示していない送信回
路に供給される。

【０００９】エコーキャンセラ１２５は、受話信号レジ
スタ１２６と、タップ係数レジスタ１２９と、トランス
バースフィルタからなる適応フィルタ１２８と、演算器
１３１と、タップ係数更新部１３０と、パワー値演算部
１２７とから構成される。

【００１０】受信信号レジスタ１２６には、音声復号化
器１０１から出力されたデジタル受話信号１０２がその
サンプルタイムに従って順次取り込まれて蓄積される。
適応フィルタ１２８では、受話信号レジスタ１２６に蓄
積されたデジタル受話信号１０２と、タップ係数レジス
タ１２９に記憶されたタップ係数とを基に畳み込み演算
が行われ、これにより疑似エコー信号が生成される。こ
の疑似エコー信号は演算器１３１に供給される。演算器
１３１では、Ａ／Ｄ変換器１１０より入力されたデジタ
ル送話信号から上記疑似エコー信号が差し引かれ、これ
によりデジタル送話信号に含まれるエコー１０７が消去
される。

【００１１】また、タップ係数更新部１３０では、上記
演算部１３１で消去されずに通過する残差信号を最小に
するために、タップ係数レジスタ１２９に記憶されたタ
ップ係数を更新するための演算処理が行われる。したが
って、適応フィルタ１２８の伝達関数はエコーパスの伝
達関数に次第に近づき、両伝達関数が等しくなると残差
信号レベルは略零になる。

【００１２】上記タップ係数更新部１３０におけるタッ
プ係数の更新アルゴリズムとしては、従来より例えば最
小二乗平均法（ＬＭＳ）を正規化した学習同定法（ＮＬ
ＭＳ）が多く用いられている。この学習同定法によるア
ルゴリズムは、演算量が比較的少なくて済み、しかも良
好な特性を示すという利点を有する。

【００１３】数１は、Ｎ次の適応フィルタのタップ係数
をｈｊ（ｉ＝１〜Ｎ）とするときの学習同定法の更新式
を示したものである。

【００１４】

【数１】

【００１５】ただし、Ｘ（ｊ−ｉ）は遠端話者信号レベ
ル、つまり受話信号レジスタ１２６に入力される受話信
号レベル、ｅ（ｊ）は演算器１３１から出力されたデジ
タル送話信号に含まれる残差信号レベル、μはステップ
サイズをそれぞれ示している。この更新演算式のうち右
辺の分母に相当する受話信号パワー値の算出が、パワー
値算出部１２７において行われる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】音声通信装置として用
いられる端末として、例えば図５に示すような携帯型テ
レビ電話を想定する。この携帯型テレビ電話の装置本体
１１には、各種ボタン操作により電話番号等のデータを
入力するための入力部１２、通話相手の顔画像等を表示
するための表示部１３、電波の送受信を行うためのアン
テナ１４の他、通話時の音声の出力を行うためのスピー
カ１０６、通話時の音声の入力を行うためのマイク１０
８等が備えられている。

【００１７】このような携帯型テレビ電話では、ユーザ
が装置本体１１を手で持って表示部１３に表示された通
話相手の顔画像等を見ながら相手と会話を行う、いわゆ
るハンドセットタイプとしての使い方がある。一方、装
置本体１１を机等に載置した状態で、一般のデジタル携
帯電話と同様にハンズフリータイプとしての使い方もあ
る。

【００１８】ここで、携帯型テレビ電話をハンドセット
の状態で使用する場合には、スピーカ１０６に耳を当て
がい、マイク１０８に直接声を発することになるため、
スピーカ１０６とマイク１０８間のエコーパスは短くな
る。したがって、上述したように筺体内によるエコーパ
スによる遅延によるエコーを消去するエコーキャンセラ
を装備すればよい。この場合の伝送遅延は約８ｍｓ位と
見られている。

【００１９】一方、携帯型テレビ電話をハンズフリーの
状態で使用する場合には、スピーカ１０６から発生した
受話音声が周囲の壁や天井あるいはユーザそのものの顔
から反射してマイク１０８に回り込むために、音響エコ
ーが発生する。ハンズフリー状態での伝送遅延は伝送路
の片道でも約１００ｍｓにも達する。そして、この音響
エコーを消去するためのエコーキャンセラのタップ数
は、ハンドセットタイプで６４タップ、ハンズフリータ
イプで８００タップであり、ハンズフリーではハンドセ
ットに比べて非常に多くなる。このため、両タイプを併
用する使い方で効果的に音響エコーを消去するために
は、タップ数をハンズフリータイプに合わせて多くせざ
るを得なかった。

【００２０】上記図４に示したエコーキャンセラ１２５
は一般的にＤＳＰ等による高速演算処理によって実現さ
れており、その中でも適応フィルタ１２８の演算量がエ
コーキャンセラ１２５の主要処理を占めている。したが
って、タップ数がエコーキャンセラ１２５の消費電力の
大きさに大きく影響を及ぼすことになる。

【００２１】上述したように、従来、ハンドセットまた
はハンズフリーの状態で使用可能な端末装置では、ハン
ドセットの状態で使用する場合でも、タップ数の多いエ
コーキャンセラに合わせた構成にする必要があった。こ
のため、電力を無駄に消費してしまう等の問題があっ
た。

【００２２】本発明は上記のような点に鑑みなされたも
ので、ハンドセットまたはハンズフリーの状態で使用可
能な場合に、電力を無駄に消費することなく、それぞれ
の状態に応じた効率的なエコーキャンセルを実現するこ
とのできる音声通信装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の音声通信装置
は、マイクおよびスピーカを有し、上記マイクロホンお
よびスピーカを話者の口および耳に近接させたハンドセ
ットの状態または上記マイクロホンおよびスピーカを話
者の口および耳から離隔したハンズフリーの状態で通話
を行うことが可能な音声通信装置において、ハンドセッ
ト用の適応フィルタを有し、この適応フィルタにより生
成される疑似エコー信号に基づいて送話信号に含まれる
エコー成分を消去する第１のエコーキャンセラと、ハン
ズフリー用の適応フィルタを有し、この適応フィルタに
より生成される疑似エコー信号に基づいて送話信号に含
まれるエコー成分を消去する第２のエコーキャンセラと
を備え、装置の使用状態に応じて、上記第１のエコーキ
ャンセラと上記第２のエコーキャンセラとを適宜切り替
えるようにしたものである。

【００２４】上記第１のエコーキャンセラの適応フィル
タは、筺体内を回り込む音響エコーを消去するために少
ないタップ数を有する。上記第２のエコーキャンセラの
適応フィルタは、壁あるいは天井など空間の障害物によ
り反射した音響エコーを消去するために上記第１のエコ
ーキャンセラの適応フィルタよりもタップ数が多く設定
されている。

【００２５】ここで、本装置がハンドセット状態にある
のかハンズフリー状態にあるのかをセンサ等により検出
することにより、ハンドセット状態の時に上記第１のエ
コーキャンセラを駆動し、ハンズフリー状態の時に上記
第２のエコーキャンセラを駆動する。

【００２６】このような構成により、本装置の使用状態
に適したエコーキャンセラを用いて送話信号に含まれる
エコー成分を効率的に消去でき、また、ハンドセット状
態の時にはタップ数の少ないエコーキャンセラを用いる
ことで、消費電力を抑えることができる。

【００２７】また、ハンドセットとハンズフリー両用の
適応フィルタを有し、この適応フィルタにより生成され
る疑似エコー信号に基づいて送話信号に含まれるエコー
成分を消去するエコーキャンセラを備え、装置の使用状
態に応じて、上記エコーキャンセラを構成する上記適応
フィルタのタップ数を切り替えるような構成でも良い。
この場合、ハンドセット状態では、筺体内を回り込む音
響エコーを消去するために、エコーキャンセラを少ない
タップ数になるように切り替える。一方、ハンズフリー
状態では、壁あるいは天井など空間の障害物により反射
した音響エコーを消去するために、エコーキャンセラの
タップ数を多くなるように切り替える。このようなタッ
プ数の切り替え制御により、１つのエコーキャンセラを
用いて送話信号に含まれるエコー成分を効率的に消去で
きると共に消費電力を抑えることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２９】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の
実施形態に係る音声通信装置のエコーキャンセラ部分を
主体とした回路構成を示すブロック図である。

【００３０】本装置は、例えば携帯型テレビ電話のよう
に、マイクロホンおよびスピーカを話者の口および耳に
近接させたハンドセットの状態またはマイクロホンおよ
びスピーカを話者の口および耳から離隔したハンズフリ
ーの状態で通話を行うことの可能な携帯端末である。

【００３１】図１に示すように、本装置において、図示
されない受信回路からの符号化通話信号１００は音声復
号化器１０１で復号化処理が施され、さらにＤ／Ａ変換
器１０４でアナログ通話信号に戻された後、スピーカ１
０６から話者に向けて音声出力される。

【００３２】一方、話者の送話音声は、マイク１０８に
より集音されて送話音声に変換された後、Ａ／Ｄ変換器
１１０に入力され、ここで先ず所定のサンプリング周期
でデジタル化される。このデジタル送話信号は、ハンド
セット用のエコーキャンセラ１２５またはハンズフリー
用のエコーキャンセラ２２５にてエコー成分を消去され
た後、音声符号化器１１３に入力され、ここで符号化さ
れて符号化通話信号１１４として図示していない送信回
路に供給される。

【００３３】ここで、ハンドセット用のエコーキャンセ
ラ１２５は、筺体内を回り込んだエコー１０７を消去す
るためのエコーキャンセラであって、受話信号レジスタ
１２６と、タップ係数レジスタ１２９と、トランスバー
スフィルタからなる適応フィルタ１２８と、演算器１３
１と、タップ係数更新部１３０と、パワー値演算部１２
７とから構成される。この場合、適応フィルタ１２８お
よびタップ係数レジスタ１２９は筺体内の回り込みエコ
ーを消去するのに適した段数として構成されている。

【００３４】一方、ハンズフリー用のエコーキャンセラ
２２５は、スピーカ１０６とマイク１０８間のエコー１
０７を消去するためのエコーキャンセラである。このエ
コーキャンセラ２２５は上記ハンドセット用のエコーキ
ャンセラ１２５と同様の構成を有し、受話信号レジスタ
２２６と、タップ係数レジスタ２２９と、トランスバー
スフィルタからなる適応フィルタ２２８と、演算器２３
１と、タップ係数更新部２３０と、パワー値演算部２２
７とから構成される。この場合、ハンズフリー用のエコ
ーキャンセラ２２５は空間内でのエコーを消去するた
め、その構成要素である適応フィルタ２２８およびタッ
プ係数レジスタ２２９のタップ数は上記ハンドセット用
のエコーキャンセラ１２５よりも多く構成されている。

【００３５】図２に本装置の外観構成を示す。

【００３６】本装置は、例えば携帯型テレビ電話として
用いられるものであって、この携帯型テレビ電話の装置
本体１１には、各種ボタン操作により電話番号等のデー
タを入力するための入力部１２、通話相手の顔画像等を
表示するための表示部１３、電波の送受信を行うための
アンテナ１４の他、通話時の音声の出力を行うためのス
ピーカ１０６、通話時の音声の入力を行うためのマイク
１０８等が備えられている。

【００３７】ここで、装置本体１１には、センサ１２３
とセンサ１２４が設けられている。このセンサ１２３と
センサ１２４は、それぞれフォトダイオードからなる光
センサであり、光の入射量を検出するものである。この
うち、センサ１２３は、ユーザがスピーカ１０６に耳を
近接させて通話を行う際（すなわちハンドセット状態で
使用する際）に、ユーザによって外光が遮られるような
位置（例えばスピーカ１０６の近傍）に配置されてい
る。一方、センサ１２４は、ユーザがスピーカ１２６に
耳を近接させて通話を行った状態でも外光が遮らないよ
うな位置（例えばアンテナ１４の近傍）に配置されてい
る。これらのセンサ１２３、１２４によって検出された
光の入射量はそのレベルに応じた電気信号に変えられ
て、図１に示す使用状態判定部１２１に与えられる。

【００３８】使用状態判定部１２１は、センサ１２３の
出力レベルよりもセンサ１２４の出力レベルの方が大き
く、かつ、そのレベル差が所定値以上である場合に、ハ
ンドセット状態で使用しているものと判断し、その判断
結果に応じた使用状態信号１２０を制御部１１９に出力
する。

【００３９】制御部１１９は、本装置の各回路の動作を
制御するものであり、ここでは使用状態判定部１２１か
らの使用状態信号１２０を受けて、切替スイッチ１０
３，１１１，１１２に対して制御信号１１８を出力して
スイッチ切り替え制御を行うと共に、パワー増幅器１０
５およびパワー増幅器１０９に対しても制御信号１１８
を出力してスピーカ１０６およびマイク１０８のパワー
制御を行ったり、電源制御部１１７に対して制御信号１
１８を出力して各部に対する電源の供給制御を行う。

【００４０】切替スイッチ１０３は、音声復号化器１０
１によって得られた受話信号１０２をハンドセット用の
エコーキャンセラ１２５またはハンズフリー用のエコー
キャンセラ２２５に選択的に与えるためのスイッチであ
り、制御部１１９から出力される制御信号１１８に基づ
いてハンドセット状態の時にａ側に切り替えられてエコ
ーキャンセラ１２５を選択し、ハンズフリー状態の時に
ｂ側に切り替えられてエコーキャンセラ２２５を選択す
る。

【００４１】切替スイッチ１１１は、Ａ／Ｄ変換器１１
０にてデジタル化された送話信号をハンドセット用のエ
コーキャンセラ１２５またはハンズフリー用のエコーキ
ャンセラ２２５を選択的に与えるためのスイッチであ
り、制御部１１９から出力される制御信号１１８によっ
て、ハンドセット状態の時にａ側に切り替えられてエコ
ーキャンセラ１２５を選択し、ハンズフリー状態の時に
ｂ側に切り替えられてエコーキャンセラ２２５を選択す
る。

【００４２】切替スイッチ１１２は、ハンドセット用の
エコーキャンセラ１２５またはハンズフリー用のエコー
キャンセラ２２５にて得られた送話信号を音声符号化器
１１３に出力するためのスイッチであり、制御部１１９
から出力される制御信号１１８によって、ハンドセット
状態の時にａ側に切り替えられてエコーキャンセラ１２
５を選択し、ハンズフリー状態の時にｂ側に切り替えら
れてエコーキャンセラ２２５を選択する。

【００４３】パワー増幅器１０５は、スピーカ１０６か
ら出力される受話音声のレベルを変更可能なアンプであ
る。このパワー増幅器１０５の利得（ゲイン）は、制御
部１１９から出力される制御信号１１８によって、ハン
ドセット状態の時に所定の第１の値に設定され、ハンズ
フリー状態の時に上記第１の値より高い第２の値に設定
される。パワー増幅器１０９は、マイク１０８から入力
された送話音声のレベルを変更可能なアンプである。こ
のパワー増幅器１０９の利得（ゲイン）は、制御部１１
９から出力される制御信号１１８に基づいてハンドセッ
ト状態の時に所定の第１の値に設定され、ハンズフリー
状態の時に上記第１の値より高い第２の値に設定され
る。

【００４４】電源制御部１１７は、各部に対する電源１
１５をＯＮ／ＯＦＦする機能を有しており、制御部１１
９から出力される制御信号１１８によって、ハンドセッ
ト状態の時にハンドセット用のエコーキャンセラ１２５
に対してブロック電源１１６を供給し、その際にハンズ
フリー用のエコーキャンセラ２２５に対する電源供給を
停止する。同様に、ハンズフリー状態の時にハンズフリ
ー用のエコーキャンセラ２２５に対してブロック電源１
１６を供給し、その際にハンドセット用のエコーキャン
セラ１２５に対する電源供給を停止する。なお、電源１
１５としては、例えば二次電池等が用いられる。

【００４５】また、本装置には、入力部１２の操作によ
りオン／オフされるスイッチ１２２が設けられている。
このスイッチ１２２は、センサ１２３およびセンサ１２
４の出力状態に関わらず、手動により強制的に使用状態
判定部１２１に対して、ハンドセット状態またはハンズ
フリー状態を設定するためのものである。

【００４６】次に、上記のようにして構成される音声通
信装置の処理動作について説明する。

【００４７】相手から電話がかかってきた場合、あるい
は、相手に電話をかける場合、そのどちらの場合でも相
手との通信が開始されると、制御部１１９は図示しない
通信制御部から通信開始の制御信号を受けて、図１に示
す各構成要素をアクティブ状態とする。

【００４８】ここで、本装置が図２に示すような携帯型
テレビ電話である場合において、ユーザが本装置をハン
ドセットの状態で使用しているか、または、ハンズフリ
ーの状態で使用しているのかを検出するために、センサ
１２３およびセンサ１２４を用いる。この２つのセンサ
１２３、１２４はフォトダイオードで構成され、光の入
射量に応じたレベルの電気信号を使用状態判定部１２１
に送る。上述したように、センサ１２３はユーザがスピ
ーカ１０６に耳を近接させて通話を行う際（すなわちハ
ンドセット状態で使用する際）に外光が遮られるような
位置に配置されており、センサ１２４はユーザがスピー
カ１２６に耳を近接させて通話を行っても外光が遮らな
いような位置に配置されている。

【００４９】使用状態判定部１２１は、この２つのセン
サ１２３、１２４の出力レベルを監視しており、センサ
１２３の出力レベルよりもセンサ１２４の出力レベルの
方が大きく、かつ、レベル差が所定値以上であるか否か
を判断する。ユーザが耳をスピーカ１２６に近づけてい
る場合つまりハンドセットの状態では、センサ１２３の
みの外光の入射がユーザによって遮られるので、センサ
１２３の出力レベルが大幅に低下し、上記の条件（セン
サ１２３の出力レベルよりもセンサ１２４の出力レベル
の方が大きく、かつ、レベル差が所定値以上）が満たさ
れる。一方、ユーザが耳をスピーカ１２６から遠ざけて
いる場合つまりハンズフリーの状態では、センサ１２３
へは外光が十分に入射することになるので、センサ１２
３の出力レベルは低下せず、上記の条件は満たされな
い。

【００５０】制御部１１９は、上記の条件に従って使用
状態判定部１２１から出力される使用状態信号１２０を
受け、ユーザが本装置をハンドセットまたはハンズフリ
ーの状態で使用しているのかを判断することことができ
る。

【００５１】また、スイッチ１２２は、このようなセン
サ１２３およびセンサ１２４の出力状態に関わらず、手
動により強制的に使用状態判定部１２１に対して、ハン
ドセット状態またはハンズフリー状態のどちらかの状態
に設定することを目的としている。

【００５２】ここで、制御部１１９が使用状態判定部１
２１からユーザが本装置をハンドセット状態で使用して
いることを示す使用状態信号１２０を受けた場合、制御
部１１９は制御信号１１８を出力して切替スイッチ１１
１、切替スイッチ１１２および切替スイッチ１０３をａ
側に切り替える。これにより、音声復号化器１０１から
の受話信号１０２は受話信号レジスタ１２６に入力さ
れ、ハンドセット用のエコーキャンセラ１２５のみが動
作して筺体内に回り込んだ音響エコーが消去される。

【００５３】具体的には、受信信号レジスタ１２６に音
声復号化器１０１から出力されたデジタル受話信号１０
２がそのサンプルタイムに従って順次取り込まれて蓄積
される。適応フィルタ１２８では、受話信号レジスタ１
２６に蓄積されたデジタル受話信号１０２と、タップ係
数レジスタ１２９に記憶されたタップ係数とに基づいて
畳み込み演算が行われ、その畳み込み演算により疑似エ
コー信号が生成される。タップ係数とはフィルタ係数に
相当するものであり、エコーが長い場合には、それをキ
ャンセルするためにタップ数を多く必要とする（畳み込
みの演算量が増える）。ハンドセットでは、ハンズフリ
ーに比べてエコーの長さが短いため、タップ数は少なく
て済む。

【００５４】この適応フィルタ１２８にて生成された疑
似エコー信号は演算器１３１に供給される。演算器１３
１では、Ａ／Ｄ変換器１１０より入力されたデジタル送
話信号から上記疑似エコー信号が差し引かれ、これによ
りデジタル送話信号に含まれるエコー１０７が消去され
る。

【００５５】また、タップ係数更新部１３０では、上記
演算部１３１で消去されずに通過する残差信号を最小に
するために、パワー値算出部１２７にて正規化された受
信信号を用いて、タップ係数レジスタ１２９に記憶され
たタップ係数を更新するための演算処理が行われる。こ
のタップ係数更新部１３０におけるタップ係数の更新ア
ルゴリズムとしては、例えば最小二乗平均法（ＬＭＳ）
を正規化した学習同定法（ＮＬＭＳ）が多く用いられて
いる。

【００５６】また、ハンドセット状態の場合、Ｄ／Ａ変
換器１０４にてアナログ化された受話信号がハンドセッ
トに適した音量にてスピーカ１０６から出力されるよう
に、制御信号１１８によりパワー増幅器１０５のゲイン
が設定される。同様に、マイク１０８から入力された音
声信号がＡ／Ｄ変換器１１０に対してハンドセットに適
した入力となるように、制御信号１１８によりパワー増
幅器１０９のゲインが設定される。

【００５７】電源制御部１１７は、この制御信号１１８
により本装置の各構成要素（エコーキャンセラ１２５お
よびエコーキャンセラ２２５等）に対して電源１１５を
ＯＮ／ＯＦＦする機能を有している。ハンドセット状態
の場合、エコーキャンセラ１２５に対して電源制御部１
１７からブロック電源１１６が供給され、エコーキャン
セラ２２５には電源の供給が停止される。これにより、
エコーキャンセラ２２５の動作は停止して、電力消費も
発生しない。

【００５８】すなわち、本装置がハンドセット状態で使
用されている場合には、エコーキャンセラ１２５のみが
駆動され、パワー増幅器１０５およびパワー増幅器１０
９もハンドセット状態に適したゲインに設定されること
になる。この場合、エコーキャンセラ１２５は筺体内を
回り込んだ音響エコーのみを消去するため、タップ数が
少なく構成されているため、そこにかかる消費電力も少
なくなる。

【００５９】一方、使用状態判定部１２１にて本装置が
ハンズフリー状態で使用されていることが判断された場
合、制御部１１９は使用状態判定部１２１から使用状態
信号１２０を受け、制御信号１１８を出力して切替スイ
ッチ１１１、切替スイッチ１１２および切替スイッチ１
０３をｂ側に切り替える。これにより、音声復号化器１
０１からの受話信号１０２は受話信号レジスタ２２６に
入力され、ハンドフリー用のエコーキャンセラ２２５の
みが動作して空間での反射エコーが消去される。この場
合、ハンドフリーでは、ハンドセットに比べてエコーが
長くなるため、タップ数を多く必要とする。

【００６０】なお、このハンズフリー用のエコーキャン
セラ２２５の動作については上記ハンドセット用のエコ
ーキャンセラ１２５の場合と同様であるので、その説明
は省略するものとする。

【００６１】また、ハンズフリー状態の場合、Ｄ／Ａ変
換器１０４にてアナログ化された受話信号がハンズフリ
ーに適した音量にてスピーカ１０６から出力されるよう
に、制御信号１１８によりパワー増幅器１０５のゲイン
が設定される。同様に、マイク１０８から入力された音
声信号がＡ／Ｄ変換器１１０に対してハンズフリーに適
した入力となるように、制御信号１１８によりパワー増
幅器１０９のゲインが設定される。この場合、パワー増
幅器１０５およびパワー増幅器１０９共に、ハンドセッ
ト状態のときに比べてゲインが高く設定される。

【００６２】また、ハンズフリー状態の場合、エコーキ
ャンセラ２２５に対して電源制御部１１７からブロック
電源１１６が供給され、エコーキャンセラ１２５には電
源の供給が停止される。これにより、エコーキャンセラ
１２５の動作は停止して、電力消費も発生しない。

【００６３】すなわち、本装置がハンズフリー状態で使
用されている場合には、エコーキャンセラ２２５のみが
駆動され、パワー増幅器１０５およびパワー増幅器１０
９もハンズフリー状態に適したゲインに設定されること
になる。

【００６４】このように、ハンドセット用のエコーキャ
ンセラ１２５とハンズフリー用のエコーキャンセラ２２
５を用意しておき、本装置がハンドセット状態で使用さ
れている場合とハンズフリー状態で使用されている場合
とで、これらのエコーキャンセラ１２５、２２５を適宜
切り替え、一方のエコーキャンセラを駆動しているとき
には他方のエコーキャンセラを非駆動状態にしておくこ
とで、電力を無駄に消費することなく、それぞれの状態
に応じて効率的にエコーを消去することができる。

【００６５】なお、上記第１の実施形態では、センサ１
２３およびセンサ１２４として光センサを用い、光の入
射量によって本装置の使用状態を検出するようにした
が、例えば超音波センサを用いて、超音波の反射量から
本装置の使用状態を検出するような構成も可能である。

【００６６】また、上記ハンドセット用のエコーキャン
セラ１２５およびハンズフリー用のエコーキャンセラ２
２５の構成として、それぞれタップ係数更新部１３０、
２３０にて更新されるタップ係数をタップ係数レジスタ
１２９、２２９に一時的に保持してから適応フィルタ１
２８、２２８に与えるようにしたが、タップ係数レジス
タ１２９、２２９については特に必要ではなく、タップ
係数更新部１３０、２３０にて更新されるタップ係数を
直接適応フィルタ１２８、２２８に与えるような構成で
も良い。

【００６７】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態における音声通信装置を説明する。

【００６８】上記第１の実施形態では、ハンドセット用
のエコーキャンセラ１２５とハンズフリー用のエコーキ
ャンセラ２２５とを独立した回路として構成し、装置の
使用状態に応じて一方のエコーキャンセラのみを駆動
し、他方のエコーキャンセラを非駆動状態とすること
で、余分な消費電力の発生を防止していた。これに対
し、第２の実施形態では、ハンドセット用エコーキャン
セラとハンズフリー用エコーキャンセラを１つの共通な
回路で構成し、装置の使用状態に応じて内部的に処理
（演算量）を切り替えるようにしている。

【００６９】図３に第２の実施形態としての回路構成を
示す。

【００７０】なお、図３において、上記図１（第１の実
施形態）と同一部分には同一符号を付し、ここでは異な
る点について説明する。

【００７１】第２の実施形態では、ハンドセットとハン
ズフリーの両方の状態で共通に用いられるエコーキャン
セラ３２５が設けられている。このエコーキャンセラ３
２５は、受話信号レジスタ３２６と、タップ係数レジス
タ３２９と、トランスバースフィルタからなる適応フィ
ルタ３２８と、演算器３３１と、タップ係数更新部３３
０と、パワー値演算部３２７とから構成される。

【００７２】受信信号レジスタ３２６には、音声復号化
器１０１から出力されたデジタル受話信号１０２がその
サンプルタイムに従って順次取り込まれて蓄積される。
適応フィルタ３２８では、受話信号レジスタ３２６に蓄
積されたデジタル受話信号１０２と、タップ係数レジス
タ３２９に記憶されたタップ係数とを基に畳み込み演算
が行われ、これにより疑似エコー信号が生成される。こ
の疑似エコー信号は演算器３３１に供給される。演算器
３３１では、Ａ／Ｄ変換器１１０より入力されたデジタ
ル送話信号から上記疑似エコー信号が差し引かれ、これ
によりデジタル送話信号に含まれるエコー１０７が消去
される。

【００７３】また、タップ係数更新部３３０では、上記
演算部３３１で消去されずに通過する残差信号を最小に
するために、パワー値算出部３２７にて正規化された受
信信号を用いて、タップ係数レジスタ３２９に記憶され
たタップ係数を更新するための演算処理が行われる。こ
のタップ係数更新部３３０におけるタップ係数の更新ア
ルゴリズムとしては、例えば最小二乗平均法（ＬＭＳ）
を正規化した学習同定法（ＮＬＭＳ）が多く用いられて
いる。

【００７４】ここで、ハンドセット状態では、ハンズフ
リー状態の時に比べて、エコーの長さが短く分、適応フ
ィルタ３２８のタップ数が少なくて済む。そこで、使用
状態判定部１２１にて本装置がハンドセット状態で使用
されていることが検出された際に、その使用状態信号１
２０を受けた制御部１１９によって、適応フィルタ３２
８のタップ数としてハンドセットに必要な第１のタップ
数分使用するように制御する。一方、ハンズフリー状態
では、その使用状態信号１２０を受けた制御部１１９に
より、適応フィルタ３２８のタップ数としてハンズフリ
ーに必要な第２のタップ数分使用するように制御する。
この場合、第２のタップ数は第１のタップ数より多く設
定される。ここでは適応フィルタ３２８の全タップ長を
Ｌ＋Ｈとしたとき、ハンドセット状態で用いられる第１
のタップ数をＬ、ハンズフリー状態で用いられる第２の
タップ数をＨとしている（Ｌ＜Ｈ）。

【００７５】また、このように適応フィルタ３２８のタ
ップ数をハンドセット用とハンズフリー用とで切り替え
るようにした場合には、エコーキャンセラ３２５の演算
量も変わるため、受話信号レジスタ３２６、パワー値演
算部３２７、タップ係数レジスタ３２９、タップ係数更
新部３３０についても同様に、制御部１１９によってハ
ンドセット用とハンズフリー用とで演算量（Ｌまたは
Ｈ）を切り替るようにしても良い。

【００７６】このような構成において、上記第１の実施
形態と同様に、光センサからなるセンサ１２３およびセ
ンサ１２４により、本装置の使用状態に応じて変化する
光の入射量が検知され、そのレベルに応じた電気信号が
使用状態判定部１２１に送られる。使用状態判定部１２
１は、この２つのセンサ１２３、１２４の出力レベルを
監視し、センサ１２３の出力レベルよりもセンサ１２４
の出力レベルの方が大きく、かつ、レベル差が所定値以
上である場合に、ハンドセット状態であると判断し、そ
のことを示す使用状態信号１２０を制御部１１９に出力
する。また、この条件を満たさない場合には、使用状態
判定部１２１はハンズフリー状態であると判断し、その
ことを示す使用状態信号１２０を制御部１１９に出力す
る。

【００７７】また、このようなセンサ１２３およびセン
サ１２４の出力状態に関わらず、手動操作によりオン／
オフされるスイッチ１２２によって、強制的に使用状態
判定部１２１に対して、ハンドセット状態またはハンズ
フリー状態のどちらかの状態に設定することも可能であ
る。

【００７８】ここで、制御部１１９が使用状態判定部１
２１からユーザが本装置をハンドセット状態で使用して
いることを示す使用状態信号１２０を受けた場合、制御
部１１９はエコーキャンセラ３２５の構成要素である受
話信号レジスタ３２６、パワー値演算部３２７、適応フ
ィルタ３２８、タップ係数レジスタ３２９、タップ係数
更新部３３０に対して制御信号１１８を出力すること
で、エコーキャンセラ３２５をハンドセット用のエコー
キャンセラとして動作させる。

【００７９】これにより、受信信号レジスタ１２６、パ
ワー値演算部３２７、適応フィルタ３２８、タップ係数
レジスタ３２９、タップ係数更新部３３０の各構成要素
において、ハンドセット用として設定された部分（Ｌ）
が用いられ、上記第１の実施形態で説明したような処理
により疑似エコーの生成が行われる。この場合、ハンド
セットでは、ハンズフリーに比べてエコーの長さが短い
ため、タップ数は少なくて済む。したがって、少ない演
算量で疑似エコーの生成処理を行うことができる。

【００８０】このようにして、ハンドセット用として設
定された部分（Ｌ）のみを使用して疑似エコーが生成さ
れると、その疑似エコー信号は演算器３３１に供給され
る。演算器１３１では、Ａ／Ｄ変換器１１０より入力さ
れたデジタル送話信号から上記疑似エコー信号が差し引
かれ、これによりデジタル送話信号に含まれるエコー１
０７が消去される。

【００８１】また、ハンドセット状態の場合、制御部１
１９はパワー増幅器１０５およびパワー増幅器１０９に
対して制御信号１１８を出力し、Ｄ／Ａ変換器１０４に
てアナログ化された受話信号がハンドセットに適した音
量にてスピーカ１０６から出力されるようにパワー増幅
器１０５のゲインを制御すると共に、マイク１０８から
入力された音声信号がＡ／Ｄ変換器１１０に対してハン
ドセットに適した入力となるようにパワー増幅器１０９
のゲインを制御する。

【００８２】一方、使用状態判定部１２１にて本装置が
ハンズフリー状態で使用されていることが判断された場
合、制御部１１９は使用状態判定部１２１から使用状態
信号１２０を受けることにより、エコーキャンセラ３２
５の構成要素である受話信号レジスタ３２６、パワー値
演算部３２７、適応フィルタ３２８、タップ係数レジス
タ３２９、タップ係数更新部３３０に対して制御信号１
１８を出力することで、エコーキャンセラ３２５をハン
ズフリー用のエコーキャンセラとして動作させる。

【００８３】これにより、受信信号レジスタ１２６、パ
ワー値演算部３２７、適応フィルタ３２８、タップ係数
レジスタ３２９、タップ係数更新部３３０の各構成要素
において、ハンズフリー用として設定された部分（Ｈ）
が用いられ、上記第１の実施形態で説明したような処理
により疑似エコーの生成が行われる。この場合、ハンド
フリーでは、ハンドセットに比べてエコーが長くなるた
め、タップ数を多く必要とする。したがって、ハンドセ
ットのときよりも演算量が多くなる。

【００８４】このようにして、ハンズフリー用として設
定された部分（Ｈ）のみを使用して疑似エコーが生成さ
れると、その疑似エコー信号は演算器３３１に供給され
る。演算器１３１では、Ａ／Ｄ変換器１１０より入力さ
れたデジタル送話信号から上記疑似エコー信号が差し引
かれ、これによりデジタル送話信号に含まれるエコー１
０７が消去される。

【００８５】また、ハンズフリー状態の場合、制御部１
１９はパワー増幅器１０５およびパワー増幅器１０９に
対して制御信号１１８を出力し、Ｄ／Ａ変換器１０４に
てアナログ化された受話信号がハンズフリーに適した音
量にてスピーカ１０６から出力されるようにパワー増幅
器１０５のゲインを制御すると共に、マイク１０８から
入力された音声信号がＡ／Ｄ変換器１１０に対してハン
ズフリーに適した入力となるようにパワー増幅器１０９
のゲインを制御する。

【００８６】このように、ハンドセットとハンズフリー
とで共通のエコーキャンセラ３２５を設け、ハンドセッ
ト状態では、エコーキャンセラ３２５のハンドセット用
として設定された部分（Ｌ）で処理を行い、ハンズフリ
ー状態では、エコーキャンセラ３２５のハンズフリー用
として設定された部分（Ｈ）で処理を行うことでも、電
力を無駄に消費することなく、それぞれの状態に応じて
効率的にエコーを消去することができる。

【００８７】また、本方式の場合には、上記第１の実施
形態のようにハンドセット用のエコーキャンセラ１２５
とハンズフリー用のエコーキャンセラ２２５とを独立し
て設ける方式に比べて、回路数を削減できるため、装置
の小型化に有利である。

【００８８】なお、上記第１の実施形態と同様に、セン
サ１２３およびセンサ１２４は光センサに限るものでは
なく、例えば超音波センサを用いて、超音波の反射量か
ら本装置の使用状態を検出するような構成も可能であ
る。

【００８９】また、上記エコーキャンセラ３２５の構成
として、それぞれタップ係数更新部３３０にて更新され
るタップ係数をタップ係数レジスタ３２９に一時的に保
持してから適応フィルタ３２８に与えるようにしたが、
タップ係数レジスタ３２９については特に必要ではな
く、タップ係数更新部３３０にて更新されるタップ係数
を直接適応フィルタ３２８に与えるような構成でも良
い。

【００９０】また、上記第２の実施形態では、エコーキ
ャンセラ３２５の各構成要素の中でハンドセット用とし
てＬ、ハンズフリー用としてＨの部分を用いたが、例え
ばハンドセット用としてＬ、ハンズフリー用としてＬ＋
Ｈの部分を用いるような構成でも良い。

【００９１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ハンドセ
ットまたはハンズフリーの状態で使用可能な音声通信装
置において、ハンドセット用のエコーキャンセラおよび
ハンズフリー用のエコーキャンセラを備え、装置の使用
状態に応じて、これらのエコーキャンセラを適宜切り替
えるようにしたため、ユーザがハンドセットあるいはハ
ンズフリーのどちらで使用しても、自動的に装置使用状
態に適したタップ数を有するエコーキャンセラを用いて
無駄な電力を消費させることなく、効率的にエコーを消
去することができる。

【００９２】また、ハンドセットとハンズフリー両用の
エコーキャンセラを備え、装置の使用状態に応じて内部
的に処理を切り替えることでも、上記同様に、ユーザが
ハンドセットあるいはハンズフリーのどちらで使用して
も、自動的に装置使用状態に適したタップ数を有するエ
コーキャンセラを用いて無駄な電力を消費させることな
く、効率的にエコーを消去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る音声通信装置の
エコーキャンセラ部分を主体とした回路構成を示すブロ
ック図。

【図２】上記音声通信装置の外観構成を示す斜視図。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る音声通信装置の
エコーキャンセラ部分を主体とした回路構成を示すブロ
ック図。

【図４】従来の音声通信装置のエコーキャンセラ部分を
主体とした回路構成を示すブロック図。

【図５】上記従来の音声通信装置の外観構成を示す斜視
図。

【符号の説明】

１００…符号化通話信号、 １０１…音声復号化器、 １０２…受信信号、 １０３，１１２，１１１…切替スイッチ、 １０４…Ｄ／Ａ変換器、 １０５，１０９…パワー増幅器、 １０６…スピーカ、 １０７…エコー、 １０８…マイク、 １１０…Ａ／Ｄ変換器、 １１３…音声符号化器、 １１４…符号化通話信号、 １１５…電源、 １１６…ブロック電源、 １１７…電源制御部、 １１８…制御信号、 １１９…制御部、 １２０…使用状態信号、 １２１…使用状態判定部、 １２２…スイッチ、 １２３，１２４…センサ、 １２５，２２５，３２５…エコーキャンセラ、 １２６，２２６，３２６…受信信号レジスタ、 １２８，２２８，３２８…適応フィルタ、 １２７，２２７，３２７…パワー算出部、 １２９，２２９，３２９…タップ係数レジスタ、 １３０，２３０，３３０…タップ係数更新部、 １３１，２３１，３３１…演算器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクおよびスピーカを有し、上記マイ
   クロホンおよびスピーカを話者の口および耳に近接させ
   たハンドセットの状態または上記マイクロホンおよびス
   ピーカを話者の口および耳から離隔したハンズフリーの
   状態で通話を行うことが可能な音声通信装置において、 ハンドセット用の適応フィルタを有し、この適応フィル
   タにより生成される疑似エコー信号に基づいて送話信号
   に含まれるエコー成分を消去する第１のエコーキャンセ
   ラと、 ハンズフリー用の適応フィルタを有し、この適応フィル
   タにより生成される疑似エコー信号に基づいて送話信号
   に含まれるエコー成分を消去する第２のエコーキャンセ
   ラと、 本装置がハンドセット状態にあるのかハンズフリー状態
   にあるのかを検出する使用状態検出手段と、 この使用状態検出手段によってハンドセット状態である
   ことが検出された場合に上記第１のエコーキャンセラを
   駆動し、ハンズフリー状態であることが検出された場合
   に上記第２のエコーキャンセラを駆動する制御手段とを
   具備したことを特徴とする音声通信装置。
2. 【請求項２】 上記第１のエコーキャンセラを構成する
   適応フィルタのタップ数は上記第２のエコーキャンセラ
   を構成する適応フィルタのタップ数よりも少なく構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の音声通信装
   置。
3. 【請求項３】 上記使用状態検出手段によってハンドセ
   ット状態であることが検出された場合に上記第１のエコ
   ーキャンセラに電源を供給すると共に上記第２のエコー
   キャンセラへの電源供給を停止し、ハンズフリー状態で
   あることが検出された場合に上記第２のエコーキャンセ
   ラに電源を供給すると共に上記第１のエコーキャンセラ
   への電源供給を停止する電源制御手段を具備したことを
   特徴とする請求項１記載の音声通信装置。
4. 【請求項４】 マイクおよびスピーカを有し、上記マイ
   クロホンおよびスピーカを話者の口および耳に近接させ
   たハンドセットの状態または上記マイクロホンおよびス
   ピーカを話者の口および耳から離隔したハンズフリーの
   状態で通話を行うことが可能な音声通信装置において、 ハンドセットとハンズフリー両用の適応フィルタを有
   し、この適応フィルタにより生成される疑似エコー信号
   に基づいて送話信号に含まれるエコー成分を消去するエ
   コーキャンセラと、 本装置がハンドセット状態にあるのかハンズフリー状態
   にあるのかを検出する使用状態検出手段と、 この使用状態検出手段によってハンドセット状態である
   ことが検出された場合とハンズフリー状態であることが
   検出された場合とで、上記エコーキャンセラを構成する
   上記適応フィルタのタップ数を切り替える制御手段とを
   具備したことを特徴とする音声通信装置。
5. 【請求項５】 上記制御手段は、上記使用状態検出手段
   によってハンドセット状態であることが検出された場合
   に第１のタップ数に切り替え、ハンズフリー状態である
   ことが検出された場合に上記第１の値よりも多く設定さ
   れた第２のタップ数に切り替えることを特徴とする請求
   項４記載の音声通信装置。
6. 【請求項６】 上記マイクロホンから出力された送話信
   号の信号レベルおよび上記スピーカから出力される受話
   音声のレベルをそれぞれ可変するためのレベル可変手段
   と、 上記使用状態検出手段によってハンドセット状態である
   ことが検出された場合に上記レベル可変手段の利得を第
   １の値に設定し、ハンズフリー状態であることが検出さ
   れた場合に上記レベル可変手段の利得を上記第１の値よ
   り高い第２の値に設定する利得制御手段とを具備したこ
   とを特徴とする請求項１または請求項４記載の音声通信
   装置。