JP2000502520A - エコー消去のためのスペクトルノイズ補償方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エコー消去装置（１０）は、送信入力信号（ＳＩ）と受信入力信号（ＲＩ）を副バンド送信入力信号（ＳＣ１〜ＳＣ１６）と副バンド受信信号（ＲＣ１〜ＲＣ１６）に分割する解析フィルター（２４）を有している。各副バンド内で受信信号を送信入力信号と結合させ且つ評価されたエコー信号（ＥＣ１〜ＥＣ１６）を発生させるエコー経路に関するインパルス応答関数で副バンド受信信号（ＲＣ１〜ＲＣ１６）の各々を畳込みし、次に、その評価されたエコー信号の夫々を対応の副バンド送信入力から控除してエラー信号（ＥＲ１〜ＥＲ１６）を発生させる。そのエラー信号内の残留エコー成分を可変減衰器（３６ａ〜３６ｐ）によって減衰させ、選択成分を夫々減衰されたエラー信号にインジェクトしてエラー信号の可変減衰に付随するバックグラウンドノイズの減衰を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】 エコー消去のためのスペクトルノイズ補償方法 発明の分野 本発明は、残留ノイズ(residual noise)を減じるための副バンド減衰コントロ ール（subband attenuation control）を行い、スペクトル上マッチされたノイ ズ補償を講じるために副バンドノイズの評価とインジェクション(subbannd nois e estimation andinjection)を行うエコー消去装置に関するものである。 発明の背景 両方向遠隔通信システム(two-way telecommunication system)は屡々エコー現 象を起こし易い。エコーは、遠隔通信システム内で反対方向に走行する信号の結 合(coupling)の結果発生する。例えば、四線式−二線式ハイブリッド(four-wire to two-wirehybrid)からの反射は、電話網における周知のエコーソース(echo s ource)である。その他のエコーソースとしては、電話機のような端末装置におけ る受信信号と送信信号との音声又は電磁カップリングがある。音声エコーは、例 えば、話者によって発せられる音声信号に反応する電話機のマイクロホンから発 生する可能性がある。音声エコーは、移動セルラー遠隔通話法(mobile cellular telephony)におけるような包囲された環境において特に鋭いことがある。 エコー装置は、遠隔通信網内でエコーの伝送を実質的に低減させるために一般 に用いられている。従来のエコー消去装置は、近端端末装置(near-end terminal equipment)のインパルス応答係数を特徴とする横フィルター(transversal filte r)を有している。その横フィルターは、近端受信信号を受けると共に評価された エコー信号(estimated echo signal)を発生させるために接続されている。その 評価されたエコー 信号は、近端端末装置によって伝送される送信信号から控除される。エコー消去 装置は、低ロス長距離衛星光ファイバー電話網(low-loss long distance，satel lite andfiber optic telephone network)の了解度に実質的に役立っている。そ のようなエコー消去装置の例は、ホーナ(Horna)に付与された米国特許第４，０ ６４，３７９号，同第４，１１３，９９７号，同第４，３２１，６８６号，同第 ４，３６０，７１２号，同同第４，３７７，７９３号及び同第４，６００８１５ 号、カンパネラ(Campane11a)に付与された米国特許第３，７８０，２３３号，同 第３，７８９，２３３号，同第３，８３６，７３４号及び同第３，８９４，２０ ０号に開示されている。 近端エコー経路の予想されるインパルス応答を初めに発揮して次に更新するた めに要する時間は限られているため、最良のエコー消去装置であってもエコーを 完全に除去するには不完全である。更に、デジタル信号に生来的な量子化誤差が 存在するため、そのことがエコーの評価及び除去の正確性に限界を課する。従っ て、相関関係のないバックグラウンドノイズと別個の残留エコー成分(residual echo component)がエコーの消去された信号中に残存する。その残留エコー成分 は低振幅を有するものと考えられている。それ故、残留エコーを低減させるため の従来の試みとしては、エコーが消去された信号の低振幅成分をブロックするた めのセンタークリッパ(center clipper)を用いることが行われている。一般に、 送信された音声のゼロ交差ひずみを避けるために、近端送信信号が大きい場合に は、センタークリッパは選択的に不活性化される。然しながら、センタークリッ パを選択的に活性化及び不活性化させると、送信された信号の低振幅バックグラ ウンドノイズ成分を好ましくなく変調させ易い。そのような変調は通信チャネル の偶発的な切断として遠端で理解されることがある。更に、選択的に活性化され たセンタークリッパは、穏やかな調子で話された音節を好ましくなくクリップし てしまう可能性がある。 ジェンター(Genter)に付与された米国特許第５，１５７，６５３号及び同第５ ，２８３，７８４号には、エコーが消去された信号を減衰の連続した範囲(conti nuous range of attenuation)を通して減衰させるために可変減衰器が用いられたエコー消去 装置が開示されている。残留エコーを減衰するためには、その減衰値は、受信信 号，送信信号及びエコーが消去された信号の相対的なレベルを比較することに応 じて変えられる減衰因数(attenuation factor)によって決定される。減衰器の操 作の認知力(perceptibility)を低減させるために、限られた時間の間に減衰因数 を急にというよりはむしろ徐々に変更する。 上述したジェンターの特許には、残留エコーの低減のための可変減衰の認知力 を更に低減させるために、減衰されたエコー消去信号に補償ノイズ成分をインジ ェクション(injection)することが開示されている。インジェクションされたノ イズ成分のレベルは、送信信号の評価されたノイズ成分と減衰器によって適用さ れた優勢な減衰値(prevailing attenuation)とに基づいて決定される。同特許で 更に開示されているように、補償ノイズ成分は、白色ノイズ又はほぼ典型的な電 話回線ノイズにバンド上合わされたノイズの如き所定のスペクトル特質を有する ノイズ信号を発信するためのノイズソースから引き出される。勿論、「典型的な 」電話回線ノイズといっても、電話使用者の近くの音声ノイズのように、かなり 様々である。例えば、セルラー無線電話システム(cellular radio telephone sy stem)の移動中の利用者によって発せられる電話信号は、ツイストペア加入回線( twisted-pair local loop)の静止中の利用者によって発せられる電話信号内のノ イズとはスペクトル上異なっている。従って、現実のバックグラウンドノイズか ら人工的にインジェクションされたノイズへの移行がゆっくりと行われた場合で あっても、それは明確に認識され遠端受話者の気を散らせる可能性がある。従っ て、インジェクションされたノイズ成分が、送信された信号内の優勢ノイズスペ クトルに、より正確に適応されるようになっているエコー消去装置を提供するこ とが望まれている。 発明の概要 本発明の一態様に依れば、有限なバンド幅を有する送信入力信号(send-input signal)が、個別にエコー消去するための複数の副バンド(subband)送信入力信号 に分割されるようになっているエコー消去装置が提供される。受信入力信号(rec eive-inputsignal)も同様に複数の副バンド受信入力信号に分割される。複数の 副バンド受信入力チャネル信号を、夫々対応の副バンド内で受信入力信号と送信 入力信号との間のエコー経路(echo path)に関する対応の評価されたインパルス 応答でコンボルブ(convolve)して各評価された副バンドエコー信号を生じさせる 。各副バンドエコー信号は対応の副バンド送信入力チャネル信号から控除されて 、各副バンドエラー信号を発生させる。対応の副バンド送信入力信号と副バンド 受信入力信号と副バンドエラー信号の相対的なレベルを比較すること従って副バ ンドエラー信号を個別に可変的に減衰することによって残留エコーを次に低減さ せる。 本発明の別の態様に依れば、夫々減衰されたエラー信号内でのバックグラウン ドノイズの付随的な減衰を補償するために、ノイズ成分を可変的に減衰された副 エラー信号に加え即ち単射する。単射されたノイズ成分の夫々のレベルについて は、対応の副バンドエラー信号に適用される減衰に比例して個別にコントロール される。単射された各ノイズ成分は、対応の副バンド送信入力チャネル信号内で 所定のノイズレベルに比例して更にコントロールされる。その結果の送信入力信 号のノイズ成分は、送信入力信号のノイズ成分とスペクトル上調和する。 本発明の更に別の態様に依れば、副バンド送信入力信号と副バンド受信入力を デシメイト(decimate)された信号として提供することによりエコー消去装置の計 算量(computational complexity)を低減させる。副バンド信号をデシメイトする ことにより、それの音声内容(audio content)を符号化するための必要なビット レート(bitrate)を低減させる。 本発明の他の新規且つ有用な特徴及びそれに関連する利点については、本明細 書によって明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 本発明の上記概要及び後述する本発明の好ましい具体例の詳細な説明は、添付 図面と関連させて読むことにより、より明確に理解できるであろう。 第１図は、本発明に依るエコー消去装置の機能ブロック図； 第２図は、第１図図示のエコー消去装置内で採用されている非線形プロセッサ の機能ブロック図； 第３図は、第１図図示のエコー消去装置内で実行される減衰コントロール処理 の論理フローチャート； 第４図は、第１図図示のエコー消去装置内で実行されるノイズインジェクショ ンコントロール処理の論理フローチャートである。好ましい具体例の詳細な説明 ここで第１図を参照すると、同図にはエコー消去装置１０が図示されている。 このエコー消去装置１０は、遠隔通信システム中で近端ステーション(near end station)１２と遠端ステーション(far end station) １４との間に接続されて いる。近端ステーション１２には、電話機，ハイブリッド，コーデック(codec) 又は近端ユーザーにテレホンサービスを提供することに携わる電話局のようなそ の他の設備を含めることができる。近端ステーションは、送信入力信号(send-in put signal)ＳＩとして提供される信号を発生させて、それをエコー消去装置１ ０のターミナル１８に送信する。その送信入力信号ＳＩは、エコーを取り除くた めにエコー消去装置１０によって処理される。処理された信号は、遠端ステーシ ョン１４に送信するためのターミナル２１で送信出力信号(send-output signal) ＳＯとして提供される。遠端ステーション１４は、受信入力信号(receive-input signal)ＲＩとしてエコー消去装置１０によって受信される信号を発生し、ター ミナル２０で送信する。その受信入力信号ＲＩは、近端ステーション１２に送信 するためのエコー消去装置１０のターミナル２２で受信出力信号(receive-outpu tsignal)ＲＯとして提供される。 受信入力信号ＲＩは、多重チャネルフィルターバンク(multi-channel filter bank) ２４によって分析される。好ましい具体例においては、ＲＩとＳＩは、６４Ｋｂ ／ｓのデータレート(data rate)と約３０Ｈｚから約３，３００Ｈｚに広がる約 ３，０００Ｈｚの可聴帯域幅(audio bandwidth)を夫々有するデジタル電話信号 である。フィルターバンク２４は、ＲＩを１６の約２５０ＨＺ−広副バンドチャ ネル信号(wide subbandchannel signal)に分割するための帯域フィルター２６ａ 〜ｐを有している（フィルター２６ａ〜ｐの各バンドは部分的にオーバーラップ している。）。フィルターバンク２４はデシメイションフィルター(decimation filter)２８ａ〜ｐを更に有し、その各々は、副バンドチャネル信号の音声内容 をベースバンド(baseband)に効果的にシフトしその音声内容を符号化するために 必要なデータレートを低減するべく、対応の帯域フィルター２６ａ〜ｐから副バ ンドチャネル信号の一つを受信するために接続されている。各デシメイションフ ィルターは、副バンド入力信号を約０から２５０Ｈｚの間の可聴帯域幅を有する 出力信号に変換する。フィルターバンク２４は、受信入力信号ＲＩを解析して１ ６のデシメイト(decimate)した副バンド受信入力信号ＲＣ１〜ＲＣ１６に変換し 、次にそれら副バンド受信入力信号をデシメイションフィルター２８ａ〜ｐの各 出力ターミナルで発信する。 その信号ＲＣ１〜ＲＣ１６はフィルターバンク２４から各コンボルバー(convo lver)２９ａ〜ｐへ提供される。各コンボルバーは、対応の受信チャネル信号の 一組の連続した値を蓄積し且つ対応のチャネルに関する一組のエコーパスインパ ルス応答係数(echopath impulse response coefficient)（即ち、ターミナル２ ２とターミナル１８との間のエコーパスのインパルス応答）を蓄積するためのシ フトレジスタを備えたメモリーを有している。コンボルバ−２９ａ〜ｐは、夫々 、信号ＲＣ１〜ＲＣ１６の一つをその蓄積したインパルス応答係数で畳込み(con volve)するよう構成されている。コンボルバー２９ａ〜ｐは、好ましくは、蓄積 されたインパルス応答係数を周期的に更新することによってエコーパスの各副バ ンドの変化に適合するよう構成されている。その結果としての出力信号ＥＣ１− ＥＣ１６の各々は、対応の副バンドに関連する評価エコー信号に 相当する。好ましくは、コンボルバー２９ａ〜ｐによって表されるコンボルージ ョン(convolution)は各副バンドチャネル間で時分割条件で単一のデジタル信号 プロセッサによって実行される。 フィルターバンク２４と同様に作用する１６チャネルデシメイトフィルターバ ンク(16-channel decimated filter bank)が送信入力信号ＳＩを受信するために ターミナル１８に接続されている。フィルターバンク３０はＳＩを１６のデシメ イトされた副バンド送信入力信号ＳＣ１〜ＳＣ１６に解析する。次に、エコー消 去装置は、各エラー信号ＥＲ１〜ＥＲ１６を発生するために、評価されたエコー 信号ＥＣ１〜ＥＣ１６の各々をデシメイトされた副バンド送信入力信号ＳＣ１〜 １６の対応の一つから控除する。第１図に示されているように、評価されたエコ ー信号ＥＣ１〜ＥＣ１６の各々は、加算増幅器３４ａ〜ｐの対応の一つの逆相入 力端子に発信される。信号ＳＣ１〜ＳＣ１６の各々は、増幅器３４ａ〜ｐの対応 の一つの正相入力端子に発信される。増幅器３４ａ〜ｐは、対応の副バンド送信 入力信号及び評価されたエコー信号の表示された減算を実行して、増幅器３４ａ 〜ｐの各出力ターミナルでエラー信号ＥＲ１〜ＥＲ１６を提供する。 そのエラー信号ＥＲ１〜ＥＲ１６は、それの残留エコー成分を減衰させるため に、次に更に処理される。そのような更なる処理には、各エラー信号ＥＲ１〜Ｅ Ｒ１６と対応の副バンド送信入力信号ＳＣ１〜ＳＣ１６と対応の副バンド受信入 力信号ＲＣ１〜ＲＣ１６の相対的な強度に基づいてエラー信号の夫々を個別に減 衰することが含まれている。また、そのような更なる処理には、好ましくは、減 衰されたエラー信号に、個別に且つ各エラー信号の各々に適用された減衰の程度 に比例して補償ノイズ成分 (compensating noise component)を付加することが 含まれている。第１図に示されているように、そのような更なる処理は、非線形 プロセッサ３６ａ〜ｐによって講じられる。 各非線形プロセッサ３６ａ〜ｐは、エラー信号ＥＲ１〜ＥＲ１６の対応の一つ を受信 するために接続されている。非線形プロセッサ３６ａ〜ｐは、エラー信号ＥＲ１ 〜ＥＲ１６を選択的に減衰し、それに補償ノイズをインジェクトして各非線形プ ロセッサ３６ａ〜ｐの出力ターミナルで各出力チャンネル信号ＯＣ１〜ＯＣ１６ を提供する。 その出力チャネル信号ＯＣ１〜ＯＣ１６を、次にコンバイン即ち合成させてタ ーミナル２１で送信出力信号ＳＯを発生させる。例えば、信号ＯＣ１〜ＯＣ１６ を受信するために合成フィルターバンク(synthesis filter bank)３８を接続す る。フィルターバンク３８は、各出力チャネル信号のオーディオスペクトルが送 信入力分析フィルターバンク３０の対応の帯域フィルターの中心周波数の回りに 事実上再配置されるよう出力チャネル信号ＯＣ１〜ＯＣ１６の各々を内挿する(i nterpolate)するための内挿フィルター(interpolation filter)４０ａ〜ｐを含 んでいる。送信出力信号ＳＯをターミナル２１で提供するために、各フィルター ４２ａ〜ｐによって作られたその出力信号を、次に、例えば、加算増幅器４４に よってコンバインする。 非線形プロセッサ３６ａ〜ｐによってエラー信号ＥＲ１〜ＥＲ１６について実 行されるオペレーションについては、代表的な非線形プロセッサ３６と関連させ て第２図に更に詳細に表示されている。その非線形プロセッサ３６は、送信入力 副バンド信号ＳＣｎとエラー信号ＥＲｎと受信入力副バンド信号ＲＣｎを受信す る。フィルター５６ａ〜ｃが、各入力信号ＳＣｎ，ＥＲｎ及びＲＣｎを受信する ために接続され、ノンゼロ平均信号(nonzero-mean signal)形態の入力信号の各 々の統計的メジャー(statisticalmeasure)を作り出すために入力信号に応答する 。例えば、フィルター５６ａ〜ｃは、各入力信号ＳＣｎ，ＥＲｎ及びＲＣｎの絶 対値の移動平均ＳＡＶＧ，ＥＡＶＧ及びＲＡＶＧを提供することができる。代わ りの具体例においては、入力信号ＳＣｎの各々に関して比較レベルを提供するた めに、平方値(squared value)，平均平方値(mean-squaredvalue)，実効値(root- mean-squared value)又はそれらの対数の如き他のノンゼロ平均値をフィルター ５６ａ〜ｃによって提供することができる。 残留エコーを低減するべく、エラー信号に適用される減衰因数(attenuation f actor) ＡＴＴを決定するために減衰因数コントローラ６０にその平均値信号ＳＡＶＧ， ＥＡＶＧ及びＲＡＶＧを提供する。その減衰因数コントローラ６０によって実行 される好ましい処理については、第３図に示されている。 初めにステップ８０において、減衰因数コントローラ６０が、副バンドチャネ ルの一つに関連するＥＡＶＧ，ＳＡＶＧ及びＲＡＶＧの最も新しい値(most curr ent value)を確保する。次に、ステップ８２に実行を移す。 ステップ８２において、ＥＡＶＧ，ＲＡＶＧ及びＳＡＶＧの値が、近端ステー ションと遠端ステーションとの間の選択された副バンドチャネル内の通信が近端 で発生された信号によって支配されている(dominate)状態を示しているか否かを 減衰因数コントローラ６０が判定する。例えば、ＥＡＶＧが、ＲＡＶＧの所定割 合(predeterminedproportion)＋比較的小さな定数レベルＤより大きい場合（即 ち、Ａ＊ＲＡＶＧが好ましくは１８ｄＢ又はＲＡＶＧより小さくなくＤが約−５ ０ｄＢｍＯである場合に、ＥＡＶＧ＞Ａ＊ＲＡＶＧである場合）、ＥＡＶＧが、 ＳＡＶＧの所定割合より大きい場合（即ち、Ｂ＜１で、Ｂ＊ＳＡＶＧが約１２ｄ Ｂ以上の差で好ましくはＳＡＶＧより小さい場合に、ＥＡＶＧ＞Ｂ＊ＳＡＶＧで ある場合）に、近端ステーションが遠端ステーションより実質的に大きな送信信 号を作り出していると推定することができる。もしステップ８２の条件が満足で きるものであるならば、ステップ８４へ実行を移す。そうでないならば、ステッ プ８６へ実行を移す。 ステップ８４において、減衰因数の所定量だけの減少が示される。例えば、減 衰因数にＣ＜１の因数を掛けることができる。ステップ８４にエントリーするた めの条件下で、適用された減衰がない場合であっても、その大きな近端送信信号 は何らかの残留エコー信号をマスクし易い。従って、減衰因数コントローラ６０ は減衰因数ＡＴＴを所定の最小値ＡＴＴ_minに迅速に低減させるよう作動する。 ＥＡＶＧ，ＳＡＶＧ及びＲＡＶＧが対数(logarithmic quantity)である別の具体 例においては、それらから所定の減分値(decrement value)を控除することによ って減衰因数を低減させることができる。ス テップ８４において実施される減衰因数低減は、ステップ８４での反復実行が１ ００ｍｓ未満以内、好ましくは約２ｍｓで減衰因数を所定の最大値ＡＴＡ_maxか らＡＴＴ_minに低減させるのに十分である程度に、十分大規模なものである。ス テップ８４から、減衰因数コントローラ６０はステップ８０へ戻る。 ステップ８６において、減衰因数コントローラ６０はＥＡＶＧがＳＡＶＧの所 定割合未満であるか否か（即ち、ＥＡＶＧ＜Ｂ＊ＳＡＶＧである場合）を判定す る。ステップ８６で確定された状態が満足のいくものである場合には、送信入力 副バンド信号ＳＣｎのかなりの割合がエコー消去装置によって除去されているエ コーより成るものであると推定される。そのような状況下では、近端ステーショ ンは比較的静かで(quiet)、エラー信号は比較的高い割合の残留エコーより成っ ている。ステップ８６の状態が満足のいくものである場合には、実行はステップ ８８に移される。そうでない場合には、実行はステップ９０に移される。 ステップ８８においては、遠端ステーションへの残留エコーの送信を低減させ るために、減衰因数コントローラ６０が迅速に減衰因数ＡＴＴを最大レベルＡＴ Ｔ_maxに増加させる。そのような増加は、減衰因数に所定の定数Ｅ＞１を掛ける か又は減衰因数が最大値ＡＴＴ_maxより大きくなるか又は等しくなるまで所定の 増分(increment)を加算することによって実行することができる。理解できるよ うに、ＥＡＶＧがＳＡＶＧの所定割合未満である場合、好ましくは、ＥＡＶＧが 約１２ｄＢ以上ＳＡＶＧより低い場合には常に、減衰因数はステップ８８におい て増加される。そして、実行はステップ８０に復帰される。 ステップ９０においては、ステップ８２又はステップ８６の予め定められた条 件はどれも優勢(prevail)ではない。ステップ９０が達成された場合には、ＥＡ ＶＧはＲＡＶＧ＋小オフセット(small offset)よりあまり高くなく、ＥＡＶＧは ＳＡＶＧの１２ｄＢ以内である。そのような状況では、ＥＡＶＧは比較的小さな エコーが控除されるＳＡＶＧに十分接近する。更に、ＥＡＶＧがＲＡＶＧと比較 して非常に低いか又はＥＡＶＧと ＲＡＶＧの双方がステップ８２で定められた小さなオフセットＤと比較して非常 に低いかのいずれかである。そのような状況において、減衰因数コントローラ６ ０は減衰因数をゆっくりと最小値に低減させる。減衰因数は約１〜５秒以内にＡ ＴＴ_minに達するのに十分な減分(decrement)で低減される。実際にダブルトーク 状態(double-talkcondition)が優勢である場合には、幾分かの残留エコーが遠端 で感知されるかもしれない。然しながら、減衰因数は各副バンドについて別個に 決定されるので、ダブルトーク中の送信信号と受信信号(send-in and receive-i n signals)との間の相対的スペクトル偏差(spectral variation)のために減衰因 数が比較的高レベルに維持される或るバンドが存在する。更に、近端通話信号(n ear-end speech signal)と遠端通話信号(far-endspeech signal)は仮定上相関関 係がないので、ダブルトーク状態にあっても、ダブルトークが極めて長い時間に 亙って単一の副バンド内で優勢である可能性はない。従って、本発明に係るエコ ー消去装置によってダブルトーク中に遠端に送信される何らかの残留エコー成分 は、従来のエコー消去装置によって伝送帯域全体について単一の減衰因数決定が 行われる場合と比較して全く殆ど感知されない。ステップ９０後に、減衰コント ローラはステップ８０に戻る。 再び第２図を参照すると、例えば、加算増幅器６２に関連して図示されている ように、減衰因数を定数値から減算することによって、減衰因数を利得信号(gai n signal)に変換する。次に、その利得信号を可変利得増幅器(variable gain am plifier)６４に操作量(control input)として提供する。エラー信号ＥＲｎを増 幅器６４に入力信号として適用し、適用された利得を乗算して、中間出力信号(i ntermediate output signal)ＩＯｎとして示されている減衰されたエラー信号を 増幅器６４の出力ターミナルにおいて発生させる。フィルター５６ａ〜ｃの各々 がその入力信号の振幅と正比例しないノンゼロ平均信号(nonzero-mean signal) を発生する具体例においては、エラー信号の振幅を変調するするべく減衰因数を 適切な線形又は対数スケール(linear or logarithmicscale)に変換するための変 換装置(conversion means)を備えることができる。例え ば、ＳＡＶＧ，ＥＡＶＧ及びＲＡＶＧが夫々移動平均平方値(moving average sq uarevalue)を含んでいる場合には、減衰因数の平方根を決定し、増幅器６２に適 用することができる。好ましくは、後述する如く、加算増幅器６２の出力を減衰 因数に関して正弦関数として変換する。 増幅器６４が、減衰因数コントローラ６０によって決定された減衰因数に反比 例してエラー信号を増幅する。エラー信号の何らかのノイズ成分も減衰因数の調 整に従って変調させる。例えば、減衰因数が最大値である場合には、エラー信号 ＥＲｎのノイズ成分を残留エコーと共に減衰させる。残留エコー除去によって引 き起こされる潜在的に気を散らせるようなノイズ振幅を遠端の聴取者が感知して しまうことを防止するべく、エラー信号のノイズ成分を決定し且つ補償ノイズ成 分(compensating noise component)をアウトバウンド信号(outbound signal)に インジェクトするためのノイズ決定インジェクションシステム(noise determina tion and injection system)が備えられている。補償ノイズ成分は、好ましくは エラー信号の決定されたノイズ成分と正比例し、減衰因数が変えられるに従って 出力信号内で一定のノイズレベルを維持するべく、決定された減衰因数に相対し てコントロールされる。付随的なノイズ変調が許容できると認められる代わりの 具体例においては、中間出力信号ＩＯｎを、後の再構成と送信出力信号を提供す るための同様に処理された信号との結合のために出力チャネル信号として非線形 プロセッサから直接に提供することができる。 ノイズ信号ＮＳを発生させるためにノイズソース６６が備えられている。その ノイズソース５６は、一組の疑似乱数値(a series of pseudo-random numerical values)を蓄積するためのメモリ素子を有していてもよく、その疑似乱数値はメ モリ素子から循環的に回収(retrieve)される。ノイズ信号ＮＳのスペクトルは、 好ましい副バンド幅を横切るフラット(flat)なものであるのが好ましい。そのノ イズ信号ＮＳは入力として可変利得増幅器(variable gain amplifier)６８へ提 供される。増幅器６８の利得は、雑音指数コントローラ(noise factor controll er)７０によって増幅器に提供される雑音指数 ＮＦによってコントロールされる。増幅器６８はＮＦ及びＮＳを増加させて評価 ノイズ信号(estimated noise signal)ＮＥを発生させ、それによりその評価ノイ ス信号がエラー信号ＥＲｎの評価ノイズ内容に従って変調される。その評価ノイ ズ信号ＮＥは入力として可変利得増幅器７２に発信される。ＮＥ及びＡＴＴを増 加させ出力ノイズインジェクション信号ＮＩＮＪを発生させるために、増幅器７ ２の利得は減衰因数ＡＴＴによってコントロールされる。ノイズインジェクショ ン信号ＮＩＮＪはそれによって中間出力信号ＩＯｎと比較して逆に変調される。 従って、ノイズインジェクション信号ＮＩＮＪは、増幅器６４によって減衰され たエラー信号のノイズ成分を示すノイズ信号を提供する。ノイズインジェクショ ン信号ＮＩＮＪは、非線形プロセッサ３６の出力チャネル信号ＯＣｎを発生させ るために、（例えば、加算増幅器７４によって）次に中間出力信号ＩＯｎに加え られる。好ましくは、増幅器７２は減衰因数の正弦関数に従ってＮＩＮＪの振幅 を変化させる。 上述したように、増幅器６２によって作り出される利得は、ＤＣレベルマイナ ス減衰因数の正弦関数(sinusoidal function of a DC level minus the attenua tion factor)として変化させられる。このことから、減衰因数が０とπ／２との 間を変化させられ、ＤＣレベルがπ／２に維持された場合には、増幅器６２によ ってエラー信号に適用された利得は減衰因数の余弦として変化する。更に、増幅 器６２によって評価ノイズ信号に適用された利得は、減衰因数の正弦として変化 する。従って、中間出力信号のノイズ内容(noise content)とノイズインジェク ション信号との平方値の和は一定のままであり、それは、二つの相互関係のない 信号の和の一定の電力レベル(power level)を維持している状態である。 送信出力チャネル信号ＳＣｎのノイズ内容は、ＳＡＶＧ，ＥＡＶＧの相対値と ノイズ内容の推定値(estimate)とに基づいて、ノイズ因数コントローラ７０によ ってコントロールしてもよい。評価されたノイズ信号ＮＥを受信し、それの絶対 値の移動平均を入力信号ＮＡＶＧとしてノイズ因数コントローラ７０に提供する ために平均化フィルター (averaging filter)が接続されている。好ましい具体例においては、ノイズ因数 コントローラは第４図示のフローチャートに従って処理を行う。 初めにステップ１００で、ノイズ因数コントローラがＮＡＶＧ，ＥＡＶＧ及び ＳＡＶＧの最新値を確保する。次に、ノイズ因数コントローラはステップ１０２ へと進む。 ステップ１０２において、ノイズ因数コントローラはＮＡＶＧの最新値がＥＡ ＶＧより大きいか否かを決定する。ＮＡＶＧがＥＡＶＧより大きい場合には、ノ イズ因数コントローラはステップ１０４へと進む。そうでない場合には、ノイズ 因数コントローラはステップ１０６に進む。 ステップ１０４において、ノイズ因数は、所定の因数Ｇ＜１だけ減じられ、即 ち、所定の減分を控除することによって低減される。理解されるように、ＮＡＶ ＧがＥＡＶＧを超過している場合は常に、ノイズ因数はステップ１０４で低減さ れる。そのような低減は、エラー信号のノイズ内容の推定値がエラー信号の平均 振幅以下に維持されるので、好ましくは迅速である。ステップ１０４の後に、実 行はステップ１００に復帰する。 ステップ１０６においては、ノイズ因数コントローラが、ＳＡＶＧが所定のし きい値Ｈ以下であるか否かを決定する。その所定の値Ｈは、ＳＡＶＧがＨ未満で ある場合に送信入力信号が優勢的に低い振幅バックラウンドノイズであって音声 ではないと想定できる程度に十分低く、例えば、−４５ｄｂｍＯに選択されてい る。更に、反射遠端音声(reflected far end speech)の変化に応答してノイズ因 数を変調させてしまうのを避けるために、ＲＡＶＧが同様に−４５ｄｂｍＯのよ うな所定のしきい値Ｊ以下であるか否かをステップ１０６で同様に決定すること が好ましい。代わりの具体例においては、副バンド送信入力チャネル信号ＳＣｎ が音声又はノイズを表示するものであるか否かを決定するためにステップ１０６ で他の試験を行うことができる。例えば、送信入力チャネル信号又はエラー信号 の分散(variance)の如き統計的機能指標(statistical figure ofmerit)が音声又 はノイズ優位信号(speech or noise-dominated signal)を示すか否かを 決定するために、ノイズ因数コントローラは代わりの統計的テストを実施するこ とができる。送信入力信号が主にノイズによって支配されているとステップ１０ ６で決定された場合には、ノイズ因数コントローラはステップ１０８に進み。そ うでない場合には、ノイズ因数コントローラはステップ１１０に進む。 ステップ１０８においては、ノイズ因数ＮＦは所定の因数Ｉ＞１によって、即 ち、所定の付加的増分値によって増加される。ＮＡＶＧがＥＡＶＧ以下に低減さ れ、一方ノイズ因数の何らかの所望な増加がより控えめに従ってゆっくりと達成 されるようにするためにノイズ因数を迅速に低減させることが明らかに不可欠で あるので、ステップ１０８で実施されるノイズ因数の増分増加は、ステップ１０ ４で実施された増分低減（即ち、Ｉ＜Ｇ^-1）より絶対値において低いのが好まし い。ステップ１０８の後は、ステップ１００に実行は戻る。 ＮＡＶＧがＥＡＶＧを超過せずＳＡＶＧがノイズによって支配されている送信 入力チャネル信号を示すものではないことが既に決定されているので、ステップ １１０ではノイズ因数の変更は実行されない。ステップ１１０の後に、実行はス テップ１００に復帰する。 好ましい具体例においては、第１図示のエコー消去装置は、受信入力副バンド チャネル信号及び送信入力副バンドチャネル信号の連続した値を計算し各副バン ド間で時分割多重に基づいて畳込み，非線形処理及び上述したその他の計算操作 を実行するための論理演算回路(arithmetic logic unit)を備えた単一のデジタ ル信号プロセッサを具備している。その論理演算回路は、上述した種々の操作を 実行するために多数の連続的な副バンド信号値，各インパルス係数及びその他の 必要な数量を蓄積するための十分な数の記憶レジスタに接続されている。副バン ドチャネル信号は好ましくはデシメイトされるので、各畳込みが実行される割合 は送信入力信号及び受信入力信号が受信されるサンプル割合(sample rate)と比 較して低減させることができ、それ故広帯域即ち単チャネルエコー消去装置と比 較して必要な計算レート(calculation rate)を低減させることができ る。 代わりの具体例においては、第１図示のエコー消去装置は並列して操作される 多数のデジタル信号プロセッサを用いることによって具体化することができ、各 プロセッサは、空間分割多重方式に基づいて副バンドの部分集合(a subset of t he subbands)を処理するよう構成されている。 本明細書中で用いた用語及び表現は、単に本発明の説明上用いたに過ぎないも のであって何ら限定を意味するものではない。そのような用語及び表現を用いた からといって、そのことに、上述し及び図示した本発明の特徴の何らかの均等物 及びその一部を除外する意図はない。従って、権利が請求されている本発明の範 囲内で種々の変更を加えることができると理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．送信入力信号と受信入力信号を受信するようになっていて、エコー経路を 介して送信入力信号に結合される受信入力信号の少なくとも一部を含むエコー成 分を送信入力信号から取り除くためのエコー消去装置であって、 送信入力信号を複数の副バンド送信入力信号に分割するための第一のフィルタ ー手段と、 受信入力信号を複数の副バンド受信入力信号に分割するための第二のフィルタ ー手段と、 エコー経路の対応の副バンドのインパルス応答で副バンド受信入力信号の各々 を畳込みして、それにより多数の評価された副バンドエコー信号を発生させるた めの畳込み手段と、 評価された副バンド送信入力信号の各々を対応の副バンド送信入力信号から控 除して、それにより多数のエラー信号を発生させるための第一の減算手段と、 (i) 副バンド送信入力信号と(ii)副バンド受信入力信号と(iii) エラー信号と から成るグループから選択された少なくとも二つの信号より引き出される対応の 比較レベルを比較することに基づいて夫々が決定される複数の減衰因数を発生さ せるための減衰因数コントロール手段と、 減衰因数コントロール手段に応答し、減衰因数の対応の一つに従ってエラー信 号の各々を減衰し、それにより複数の減衰されたエラー信号を発生させるための 可変減衰手段と、 減衰されたエラー信号を結合させて実質的にエコー成分のない送信出力信号を 発信するための結合手段とを有することを特徴とするエコー消去装置。 ２．各々が副バンド送信入力とエラー信号との少なくとも一つのノイズ成分を 示す複数の副バンドノイズ因数を発生させるためのノイズ評価手段と、 副バンド送信入力信号の各々と釣り合った帯域幅を有するノイズ信号を発生さ せるた めのノイズソースと、 副バンドノイズ因数の各々に従ってノイズ信号を変調させ、それにより多数の 変調された副バンドノイズ信号を発信するためのノイズ変調手段と、 変調された副バンドノイズ信号を対応の減衰されたエラー信号と結合させるた めのノイズインジェクション手段とを有している、請求項１に記載のエコー消去 装置。 ３．前記変調手段が、減衰因数の夫々に従ってノイズ信号を変調するよう構成 されている、請求項２に記載のエコー消去装置。 ４．送信入力信号と受信入力信号を受信するようになっていて、エコー経路を 介して送信入力信号に結合される受信入力信号の少なくとも一部を含むエコー成 分を送信入力信号から取り除くためのエコー消去装置であって、 送信入力信号を複数の副バンド送信入力信号に分割するための第一のフィルタ ー手段と、 受信入力信号を複数の副バンド受信入力信号に分割するための第二のフィルタ ー手段と、 エコー経路の対応の副バンドのインパルス応答で副バンド受信入力信号の各々 を畳込みして、それにより複数の評価された副バンドエコー信号を発生させるた めの畳込み手段と、 評価された副バンド送信入力信号の各々を対応の副バンド送信入力信号から控 除して、それにより多数の副バンドエラー信号を発生させるための第一の減算手 段と、 副バンド減衰因数に従って副エラー信号の各々を減衰させて、それにより複数 の減衰された副バンドエラー信号を発生させるための可変減衰手段と、 減衰されたエラー信号を結合させて実質的にエコー成分のない送信出力信号を 発信するための結合手段とを有することを特徴とするエコー消去装置。 ５．前記可変減衰手段が、副バンド送信入力信号と副バンド受信入力信号とエ ラー信号とから成るグループから選択された少なくとも二つの信号より引き出さ れる対応の比 較値を比較することに基づいて夫々が決定される複数の減衰因数を発生させるた めの減衰因数コントロール手段を有している、請求項４に記載のエコー消去装置 。 ６．対応の副バンドノイズ因数に従って副バンドノイズ信号を対応の減衰され た副バンドエラー信号へインジェクトするためのノイズインシェクション手段を 有している、請求項４に記載のエコー消去装置。 ７．遠隔通信信号の副バンドを夫々個別の減衰因数に従って減衰させる副バン ド処理が施される遠隔通信信号のノイズ成分の副バンド減衰を補償するための方 法であって、 遠隔通信信号を送信入力ターミナルで送信入力信号として受信し、 送信入力信号を複数の副バンド信号に分割し、 副バンド信号の各々に個別の減衰因数を適用して、それにより処理された副バ ンド信号を発信し、 各副バンド信号に関する対応の個別の減衰因数に比例する副バンドノイズ信号 を発生させ、 副バンドノイズ信号を夫々処理された副バンド信号に結合させ、それにより出 力副バンド信号を発信し、 その出力副バンド信号を結合させて、送信出力ターミナルから送信するための 送信出力信号を発信することを特徴とする、遠隔通信信号のノイズ成分の副バン ド減衰を補償するための方法。 ８．前記副バンド処理が、各副バンドからエコー信号を消去するための工程を 含んでいる、請求項７に記載の方法。 ９．送信入力信号の副バンドの各々内の推定ノイズレベルを評価する工程を含 み、副バンドノイズ信号を発生させる前記工程が、対応の推定ノイズレベルに比 例して各副バンドノイズ信号を発生させることを更に有している、請求項７に記 載の方法。 １０．推定ノイズレベルを評価する前記工程が、対応の副バンド信号が優勢的 に音声 であるかノイズであるか否かを決定し、副バンド信号が優勢的にノイズであると 決定された場合に推定ノイズレベルを更新させるための工程を有している、請求 項９に記載の方法。 １１．処理された遠隔通信信号のノイズ成分が対応の未処理遠隔通信信号のノ イズ成分とスペクトル上マッチするように、処理された遠隔通信信号内でノイズ 成分を発信するための装置であって、 未処理遠隔通信信号を複数の副バンド入力信号に分割するための解析フィルタ ーと、 副バンド入力信号の各々内のノイズレベルを決定するためのノイズ決定手段と 、 副バンド入力信号の各々を個別に可変的に減衰するための手段を含んだ信号プ ロセッサと、 各副バンドノイズ信号が所定のノイズレベルと、副バンドノイズ信号の各々の 可変減衰とに比例して変調されるよう複数の副バンドノイズ信号を発信し、その 副バンドノイズ信号の各々を夫々処理された副バンド信号と結合させるためのノ イズインジェクション手段と、 処理された副バンド信号を結合させて処理された遠隔通信信号を発信するため の結合手段とを有していることを特徴とする装置。 １２．遠隔通信信号の複数の副バンドの各々に可変減衰を適用するよう構成さ れた遠隔通信信号プロセッサのスペクトルノイズ補償方法であって、 副バンドノイズ成分を有するノイズ信号を発信し、遠隔通信信号の対応の副バ ンド部分に適用される可変減衰に比例して各ノイズ成分のレベルを個別にコント ロールし、 ノイズ信号を遠隔通信信号にインジェクトしてノイズがインジェクトされた信 号を発信し、 そのノイズがインジェクトされた信号をあて先に送信する、スペクトルノイズ 補償方法。 １３．遠隔通信信号が、オリジナルノイズスペクトルを有するオリジナルノイ ズ内容 を有し、 オリジナルノイズ内容の副バンドノイズレベルを決定し、 夫々決定された副バンドノイズレベルに比例して各ノイズ成分のレベルを更に コントロールし、それによってノイズ信号のスペクトルをオリジナルノイズスペ クトルにマッチさせるようにした、請求項１２に記載の方法。