JP2001094478A - エコーキャンセリングシステムおよび通信チャネルにおいてエコーを選択的にキャンセルする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 割当てられた設備がエコーキャンセレーショ
ンから大きな利益を受けないと決定された場合に、エコ
ーキャンセラを別の設備に自動的に再割り当てするシス
テムを提供すること。 【解決手段】 本発明による自己非アクティブ化を備え
たエコーキャンセリングシステムは、適応型フィルタに
基づくエコーキャンセラおよびエコー検出器を含む。適
応型フィルタは、通信チャネルのニアエンドから受信さ
れた未処理の信号中に存在するエコー信号の推定値を決
定する。エコー検出器は、未処理の受信信号のエネルギ
とエコーキャンセルされた受信信号のエネルギとを比較
する。この差が大きい場合、エコーキャンセラをアクテ
ィブのままとする。この差、即ち推定されたエコーエネ
ルギが小さい場合、エコーキャンセラは、非アクティブ
化され、エコー検出器は、未処理の受信信号を出力とし
て選択する。複数のエコーキャンセレーションのチャネ
ルが提供される場合、非アクティブ化されたエコーキャ
ンセラは、別の通信チャネルをサービスするために再割
り当てされ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信システムに係
り、特に、パケットベースドおよびインタネット音声ネ
ットワークを含む通信システムの伝送、交換および他の
構成要素において使用されるエコーキャンセルシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】エコーは、物理的に長い伝送パスまたは
他のかなり大きな伝送または伝播遅れの源を含む音声お
よび所定の他の通信システムにおいて、大きな問題であ
る。エコーは、典型的に、「話者」により生成されかつ
通信リンクの第１の端部から送信される信号が、第２の
端部において部分的にリジェネレート(regenerate)さ
れ、かつリンクの第１の端部に戻されるときに生じる。
通信の分野における約束事により、エコー源即ち第２の
端部を含むリンクの端部は、リンクのニアエンド（「近
い」端部）と考えられ、話者はリンクのファーエンド
（「遠い」端部）に位置していると考えられる。

【０００３】リジェネレートされた、即ち「エコー」信
号は、リンクのファーエンドにおいて話者により受信さ
れ、ニアエンドからの自然に生成された音声の話者の知
覚を低下させ得る。エコーは、通信リンクが反対方向に
動作する２つの絶縁された一方向性通信パスから形成さ
れる場合にも生じ得る。これは、リンクの端部（または
どこか他の場所）におけるデバイスが、一方のパスにお
いて信号を受信し、他方のパスにおいてリジェネレート
された副産物を送信するからである。

【０００４】エコー信号の振幅および遅れおよびその元
の信号に対する類似性に依存して、エコー信号は、ユー
ザに対するより大きく目立つかまたはより小さく目立つ
ことがある。副産物即ち「エコー」信号がかなり大きな
振幅を有し、かつ約２０−３０ｍｓよりも大きく遅れて
いる場合、エコー信号は、会話を困難にするほど十分に
悩ませるものであり得る。

【０００５】エコーは多くの方法で生じうる。通常の通
信伝送プラントにおいて、典型的なエコーの生成者は、
４ワイヤ送信設備と２ワイヤループとの間のコンバータ
として使用される「ハイブリッド」であった。優れたハ
イブリッド設計にも関わらず、いくつかの漏れが、境界
内パスから境界外パスに対して生じる。漏れが話者に対
して「近い」点において生じる場合、エコー信号は、典
型的に、気づかせることもなくまたは悩ませることもな
いほどほとんど遅れなしで到達する。

【０００６】しかし、ニアエンドハイブリッドにおける
ようなニアエンドにおいて漏れが生じる場合、ファーエ
ンドにおけるエコー信号の到着は、伝送パスの物理的長
さおよび所定の他のネットワーク構成要素のために大幅
に遅れる可能性がある。その場合において、エコー信号
は、気づくことができる可能性があり、いくつかの場合
において、エコー信号は、会話が困難になるほど邪魔に
なる。

【０００７】いくつかの他のネットワークデバイスは、
物理的パス長が比較的短い場合であっても、遅れを生じ
る可能性がある。例えば、現代の移動体またはワイヤレ
ス電話システムおよびインタネット音声システムは、か
なり大きな遅れを導入し得る「ボコーダ」として知られ
ている音声符号化デバイスを含む。通信プロバイダが世
界の通信ネットワークをアナログからデジタル技術に換
えた場合であっても、かつネットワーク構成要素の性能
の継続的な改良にも関わらず、いくらかのエコーの現存
する源が残り、新しいものが作り出される。

【０００８】様々なシステムが、提供される通信サービ
スの品質へのエコーの影響を最小化するために開発され
てきた。長距離通信システムがアナログ送信設備により
支配されていたとき、個々の伝送パスの特性は、制御さ
れた量の減衰を挿入するように注意深く設計されてい
た。減衰は、エコー信号がユーザにとって気づかないよ
うに、エコー信号の振幅を低減することを意図してい
た。このシステムは比較的良く動作したが、主にアナロ
グ送信設備に適用可能であり、減衰レベルをその設計値
に調節するために、かなり大きな継続する保守の努力お
よび費用を必要とした。

【０００９】伝送設備の減衰の注意深い制御を必要とし
ないエコー信号の影響を除去するための他のシステムが
開発されてきた。これらのシステムは、そのような伝送
システムにより運ばれるメッセージコンテント中に減衰
を導入することが実現可能でなくまたは望ましくないデ
ジタル通信伝送システムにとって特に必要であるが、こ
のようなシステムは、アナログ伝送システムにも適用さ
れてきた。これらのエコー制御システムは、広く「エコ
ーサプレッサ」および「エコーキャンセラ」と呼ばれて
きた２つの異なる主な技術を含む。

【００１０】エコーサプレッサは、１つまたは２つ以上
のスピーチ検出器、および通信リンクのオーディオパス
中の１つまたは２つ以上のスイッチを使用する。例え
ば、ある公知のエコーサプレッサにおいて、スピーチ検
出器は、ニアエンド受信パスを監視し、これに応じて、
ニアエンド送信パスをイネーブルしたスイッチを制御す
る。スピーチが検出されない場合、即ち、ニアエンドが
話していな場合、エコーサプレッサは送信パスをディス
エーブルし、局所的に生成されたエコー信号がファーエ
ンドに送信されることを防止する。このタイプのエコー
サプレッサは、１度に一人の当事者が話す場合にうまく
働くが、通常の会話の特徴のように、複数の当事者が互
いに妨げる即ち同時に話す場合にうまく働かない。

【００１１】改良されたエコーサプレッサは、送信パス
および受信パスの両方にスピーチ検出器を含み、各々の
パス上のスピーチレベルの比較に応じて送信オーディオ
パスをイネーブルする。両方の当事者が同時に話す場
合、サプレッサは、送信パスをイネーブルしたままと
し、その期間の間エコーサプレッションなしとし、また
は送信パスを中間レベルに減衰させることができる。エ
コーサプレッサは、ある部分でいくらかのエコーが同時
のスピーチの期間の間検出可能なままであるため、かつ
オーディオパスの頻繁なスイッチングが、ユーザに対し
て近く可能であるスピーチ振幅の大きな突然の変化を生
じるので、完全に満足する結果を提供しなかった。

【００１２】エコーキャンセラは、エコー信号の結果と
なるネットワークを通してのラウンドトリップ信号パス
（例えば、ニアエンドにおけるエコーキャンセラから漏
れ源へのパスおよびエコーキャンセラに戻るパス）のモ
デルを構成する。このモデルを使用して、かつファーエ
ンドからニアエンドへ送信される元の信号に基づいて、
エコーキャンセラは、それがニアエンドから受信するこ
とを期待する推定エコー信号を計算する。そして、エコ
ーキャンセラは、受信されたニアエンド信号から推定エ
コー信号を引き算する。このモデルが有効である場合、
推定エコー信号は、受信された信号の実際のエコー成分
を良く近似し、エコーは、有効に引き去られまたはキャ
ンセルさせる。そして、ニアエンドにより元々送信され
た信号のみが実質的に残る。

【００１３】有効なエコーキャンセラが利用可能である
が、それらは高価である。歴史的に、エコーキャンセラ
は、特定の通信設備（例えば、トランク）をサービスす
るために永久的に据え付けられてきた。しかし、エコー
制御は、いつもまたは全ての呼びに対して設備上で常に
必要とされまたは望ましいものではない。例えば、設備
は連続的に使用されない可能性がある。

【００１４】また、所定のタイプのデータを運ぶ呼びの
ようないくつかの呼びは、エコーキャンセラの動作によ
り邪魔される可能性がある。いくつかの現存するエコー
キャンセラは、サービスされる設備が、エコーキャンセ
レーションが必要とされないタイプのデータ呼びを運ん
でいることを検出することができ、それに応じてキャン
セレーションをディスエーブルすることができる。

【００１５】データを運ばない呼びに対してさえ、ニア
エンドにおけるおよび／または通信パスにおける条件
は、エコー制御が不要であるようなものである可能性が
ある。例えば、ニアエンド漏れ信号は、振幅が小さいの
ものである可能性があり、通信パスにおける減衰は、か
なり大きいものである可能性があり、パスの長さは短い
可能性があり、または別のエコーキャンセラデバイスが
呼びにおいて存在する可能性がある。

【００１６】これらの条件うちのいずれかが、ユーザに
近く可能でなくまたは通信を妨げないエコー信号を生成
し得る。エコーキャンセラによりサービスされる設備
は、呼び毎に様々な他の設備および中間およびニアエン
ド装置との組合せで使用され得るので、エコー制御は、
いくつかの呼びにおいて必須でありかつ他のものにおい
て不必要である可能性がある。

【００１７】しかし、エコー制御を不要にする設備条件
または他の呼びの特性を検出し、したがってエコーキャ
ンセラを非アクティブ化するように応答する公知のエコ
ーキャンセラはないと信じられている。これは、別のエ
コーキャンセレーションデバイスが呼びまたは回線に存
在しうる場合にも当てはまる。エコーキャンセレーショ
ンデバイスが既に呼びまたは回線に存在することをシグ
ナリングパラメータが他のスイッチに警報し、これらの
スイッチがそれら自体のエコーキャンセラをアクティブ
化することを防止することを可能にするプロトコルが利
用可能である。

【００１８】しかし、実際に、シグナリングパラメータ
は、全ての機器ベンダにより適切に具現化されておら
ず、エコーキャンセレーションを受けるべきいくつかの
呼びがそうでない。したがって、サービスプロバイダ
は、シグナリングパラメータを無視し、常にエコーキャ
ンセレーションデバイスを取り付けてきた。エコーが存
在しない場合、エコーキャンセレーションデバイスは、
それが取り付けられる回線または呼びに大きな影響を与
えることのないことが仮定されている。しかし、これ
は、高価な資源の非効率的な使用であり、エコーキャン
セラがグループとして管理される場合、グループ全体の
ホールディング時間を増大させる。

【００１９】通常のエコーキャンセラは、呼び毎の構成
を可能にしない専用のワイヤリング構成またはデジタル
クロスコネクトシステムにより提供される。伝統的な長
距離ネットワークにおいて、伝送回線が長距離または市
内として同定され得るので、かつ長距離に使用されるト
ランクの一部（典型的には４０％）のみがエコーキャン
セラを必要とするので、これはペナルティではなかっ
た。

【００２０】しかし、ワイヤレスおよびインタネットゲ
ートウェイトランクは、長距離として同定されず、した
がって、特定のトランクがエコーキャンセラを必要とす
るかどうかを予測することが不可能である。また、エコ
ーキャンセラを提供すべきかどうかについての決定の基
礎となる他の一般化されたトランクの品質がない。した
がって、サービスプロバイダは、エコーキャンセラをワ
イドスケールに展開している。

【００２１】また、インタネットに対して、音声呼びは
コネクションレスであり、これは、伝統的なエコーキャ
ンセラ設計のための回線ルールが機能しないことを意味
し、伝統的な物理的ワイヤリングおよびクロスコネクト
ポイントが存在しないことを意味する。エコーキャンセ
ラがスイッチング装置に備えられる場合、エコーキャン
セラはリソースプールの外見を有する。スイッチング事
項にリソースプールとして備えられるエコーキャンセラ
を適切に供給するために機器ベンダおよびサービスプロ
バイダにより必要とされる設計パラメータは、まだ完全
には開発されていない。

【００２２】また、長距離ネットワークにおいてエコー
キャンセラの呼び毎の制御の試みが成されてきたが、ま
だ成功しておらず、いくつかのネットワークにおいて、
エコーキャンセラは、全てのＣＬＥＣトランクにおいて
展開されなければならなかった。これらのインタフェー
スが増加すると、エコーキャンセラを必要とするトラン
クのパーセンテージは、急増する。ワイヤレスおよびイ
ンタネット機器においてエコーキャンセラは、高価なワ
イヤリングおよびクロスコネクト機器のコストを低減す
るためかつインタネット設備の仮想的性質に対処するた
めに、スイッチング機構に備えられるサービス回路とし
て提供されている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】また、通常のエコーキ
ャンセラは、個別の完備したユニットまたは共通機器に
より提供される複数のエコーキャンセラチャネルとして
構成され得る。呼びを運ぶ設備と関連づけられたエコー
キャンセラを非アクティブ化することは、高価な資源を
アイドル状態にする。現存するエコーキャンセラシステ
ムにおいて、１つのエコーキャンセラが、設備がエコー
制御を必要とするという予測に基づいて設備をサービス
するように割当てられると、最初の設備がエコーキャン
セレーションから意味のある利益を受けないと決定され
た場合に、そのエコーキャンセラを別の設備に自動的に
再割り当てする手段がない。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明により構成された
自己非アクティブ化を備えたエコーキャンセリングシス
テムは、通信信号にエコーキャンセレーションを加える
ための適応形エコーキャンセラ、エコーキャンセラによ
り生成されたエコーキャンセルされた信号と非処理通信
信号とを比較するためのエコー比較システム、および出
力信号としてエコーキャンセルされた信号または未処理
信号のいずれかを選択するためのスイッチを含む。比較
は、最近のインターバルにおける２つの信号の各々のエ
ネルギに基づき得る。

【００２５】エコー比較システムが、エコーキャンセル
された信号と未処理信号との間の差が大きいと決定した
場合、未処理信号中に大きなエコーが存在し、そしてエ
コーキャンセルされた信号が使用される。

【００２６】エコーキャンセルされた信号と未処理信号
との間の差が小さい場合、未処理信号中にエコーがほと
んど存在しないか、または存在するエコーを除去するこ
とにエコーキャンセラが有効でないかのいずれかであ
る。いずれの場合においても、エコーキャンセラは、通
信回線の品質に大きく貢献することはない。したがっ
て、エコーキャンセラは、非アクティブ化され、未処理
信号が使用のために選択される。エコーキャンセラは、
アイドルのままとなり、または、好ましくは別の設備に
割り当てられ得る。

【００２７】本発明の別の側面によれば、Ｎ個の設備を
サービスするように設計されたエコーキャンセリングシ
ステムは、Ｎ個よりも少ない数のエコーキャンセラ（ま
たは、Ｎ個よりも少ない数の設備に対する集合的エコー
キャンセリングキャパシティ）を含むことができ、ここ
では、全ての設備が同時にエコーキャンセレーションを
必要としない。通信セッション（例えば、呼び）が、そ
のシステムによりサービスされている設備において開始
されるとき、システムは、１つのエコーキャンセラをそ
の設備にまず割当てる。大きなエコーが存在しないとシ
ステムが決定した場合、そのエコーキャンセラは、非ア
クティブ化され、好ましくは、必要とされる場合、別の
設備に割当て可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、自己非アクティブ化を備
えかつ本発明により構成されたエコーキャンセリングシ
ステムの好ましい一実施形態１００がエコーを制御する
ために適用される通信回線１１０を示すブロック図であ
る。図１は、本発明のエコーキャンセリングシステム１
００が使用され得るモデル環境を示す。

【００２９】本発明は、これに限定されないが、アナロ
グ電子システム、デジタル電子システム、マイクロプロ
セッサおよび他の処理エレメント、およびそのようなシ
ステムおよび処理エレメントとの組合せで方法、プロセ
スまたはポリシーを実行するためのステップの集合、命
令などを含む様々な電子的および光学的技術を使用して
具現化され得る通信システムに関する。ここに説明され
る実施形態は、例である。そして、実施形態は特定の技
術との関連で説明されるが、本発明の精神の範囲内でシ
ステムを具現化されるために他の均等な技術も使用され
得ることが理解されるであろう。

【００３０】また、通信分野において、様々な信号リー
ド、バス、データパス、データ構造、チャネル、バッフ
ァおよび他の通信パスが、情報または信号を運ぶための
設備、構造または方法を具現化するために使用され、し
ばしば機能的に均等であることが理解されるであろう。
したがって、他のものとして説明されない場合、信号ま
たは情報を運ぶ装置またはデータ構造は、全ての機能的
に均等な装置およびデータ構造を一般的に指すことが意
図されている。信号リードなどは、通信、エレクトロニ
クスおよびコンピュータ分野において一般的であるよう
に、それらが運ぶ信号と同義語としてしばしば使用され
る。

【００３１】図１から分かるように、典型的な通信回線
１１０は、「ファーエンド」１１２、「ニアエンド」１
１６、および２つのエンド１１２および１１６を接続す
る伝送媒体１１４を含む。現実の通信回線は、それらの
伝送媒体中に損傷およびエコー源を有し得るが、本発明
の開示を最大限明瞭にするために、伝送媒体１１４は、
ここでは、回線中に２方向の伝搬遅れを生じること以
外、良性のものであると取り扱われる。

【００３２】図示しないファーエンド通信デバイス（こ
れは、図の左に表れることになる）が回線１１０に接続
され、（ファーエンドから見た）送信信号Ｓ_t を生じ、
これは、リード１２２上をニアエンド１１６へ運ばれ
る。図示しないニアエンド通信デバイス（これは、図の
右に表れることになる）が、回線１１０に接続され、送
信信号Ｓ_t を受信する。ファーエンドおよびニアエンド
通信デバイスは、図示されたタイプの回線相互接続を必
要とするいずれのデバイスであっても良く、例えば、第
１および第２の電話交換器システムのトランクインタフ
ェース回路であり得る。ニアエンド通信デバイスは、受
信チャネル信号Ｓ_r をリード１２４上に生じ、これは、
ファーエンド通信デバイスに向けられる。

【００３３】エコー源１１８は、ファーエンドに存在す
る。エコー源１１８は、リード１２６上にエコー信号ｅ
を生じ、これは、ファーエンド送信信号Ｓ_t １２２のあ
る関数ｆ（Ｓ_t）である。エコー信号ｅは、加算器１２
０により受信チャネル信号Ｓ_rに加えられ、リード１２
８上に、エコー信号で汚染された受信信号ｒを生じる。
この信号は、伝送媒体１１４によりエコーキャンセラ１
００に運ばれる。明瞭さのために、エコー源１１８およ
び加算器１２０は、別個のモデルエレメントとして示さ
れている。実際、複数の回路構成要素が、エコー信号の
生成に寄与し得る。エコー信号の典型的なプロデューサ
は、ハイブリッドである。

【００３４】エコーキャンセリングシステム１００は、
ファーエンドに配置され、ニアエンドからのエコーで汚
染された信号ｒ１２８およびファーエンドからの送信信
号Ｓ _t １２２を受信する。エコーキャンセリングシステ
ム１００は、さらに詳細に説明する出力信号ｙ１３０を
生じ、これは、ｒ中に存在するエコーの量についてのエ
コーキャンセリングシステム１００による決定に依存し
て、受信信号ｘのエコーキャンセルされたバージョンま
たは未処理受信信号ｒのいずれかである。

【００３５】図２は、本発明により構成されたエコーキ
ャンセリングシステムの第１の好ましい実施形態１００
のブロック図である。図２から分かるように、エコーキ
ャンセリングシステム１００は、単一の通信回線または
チャネルに対するエコーキャンセレーションを提供す
る。エコーキャンセリングシステム１００は、例えば、
パケット音声呼びのためのパーソナルコンピュータによ
るインタネット電話の統合部分として具現化され得る。
しかし、本発明は、多くの他の具現化および適応が可能
である。

【００３６】さらに詳細に説明するように、図４は、本
発明により構成された、エコーキャンセレーションサー
ビスを複数の通信回線またはチャネルに提供するための
エコーキャンセリングシステムの第２の好ましい実施形
態４１０を示すブロック図である。図１中に示されたタ
イプの複数の個別のエコーキャンセレーションシステム
チャネル１００が、図４のマルチチャネルシステム４１
０を組み立てるために使用され得る。

【００３７】図２から分かるように、エコーキャンセリ
ングシステム１００は、好ましくは、適応形エコーキャ
ンセラ１４０、エコー比較および制御デバイス（エコー
コントローラ）１４２、外部通信回線信号とインタフェ
ースし、かつ外部フォーマットと内部フォーマットとの
間で信号を変換するための構成部品を含む。エコーキャ
ンセリングシステム１００は、ファーエンド送信信号Ｓ
_t １２２およびニアエンドのエコーで汚染された受信信
号ｒ１２８を受信し、ファーエンド通信デバイスによる
使用のための出力信号ｙ１３０を生成する。

【００３８】ファーエンド送信信号Ｓ_t １２２は、イン
タフェース回路１４４に供給され、インタフェース回路
１４４は、内部使用に適するようにその信号を適合させ
る。適合された信号は、線形化モジュール１４６に提供
され、線形化モジュール１４６は、ＰＣＭ信号を、Ａ法
則またはμ法則符号化で線形サンプルに変換するために
必要とされ得る。得られる信号は、エコーキャンセラ１
４０に提供される。エコーで汚染されたニアエンド受信
信号ｒ１２８は、同様に、ユニット１４８および１５０
により適合されかつ線形化される。

【００３９】インタフェース回路１４４および１４８の
正確な機能は、通信回線１１０のタイプおよびフォーマ
ットおよびエコーキャンセリングシステム１００を具現
化するために選ばれた技術に依存する。様々なタイプお
よびフォーマットが、通信回線に対して利用可能であ
り、これは、アナログラインおよびトランク、ＩＳＤＮ
ライン、Ｔキャリア設備などを含む。

【００４０】エコーキャンセリングシステム１００は、
特別目的専用電子システム、汎用マイクロプロセッサ、
デジタルシグナルプロセッサ、またはこれらの様々な組
合せを使用して具現化され得る。外部通信回線信号をエ
コーキャンセリングシステム１００において、処理する
ために適したものに変換すること、およびこの逆は、当
業者に知られており、典型的には、アナログまたはシリ
アルデジタルフォーマットが、通常のプロセッサまたは
ＤＳＰプロセッサによる有効な信号処理のために並列デ
ータサンプルに変換されなければならず、この逆もされ
なければならない。

【００４１】図２において分かるように、エコーキャン
セラ１４０は、好ましくは、適応形フィルタ１５２およ
び加算器１５４を含む。適応形フィルタ１５２は、ファ
ーエンド送信信号Ｓ_t の線形化されたバージョンおよび
エコーキャンセルされた受信信号ｘを受信し、エコー汚
染された受信信号ｒ中に存在するエコー信号の適応形フ
ィルタによる推定を表す信号ｅ∧１５６を生成する。推
定されたエコー信号ｅ∧１５６は、加算器１５４におい
てエコー汚染された受信信号ｒから引き算されて、エコ
ーキャンセルされた受信信号ｘ１５８を生成し、これ
は、適応形フィルタ１５２およびエコーコントローラ１
４２に供給される。

【００４２】推定されたエコー信号ｅ∧が現実のエコー
信号ｅ１２６に近い場合（図１）、エコーキャンセルさ
れた受信信号ｘ１５８には、ほとんどエコーが残ってい
ないことになる。エコーキャンセラ１４０およびその適
応形フィルタ１５２は、いずれかの適切なエコーキャン
セリングおよび適応形フィルタリング構成部品を使用し
て具現化され得る。これらの構成要素の設計は、通信分
野における当業者に良く知られている。

【００４３】エコーコントローラ１４２は、エコー汚染
された（即ち、未処理の）ニアエンド受信信号ｒ１２８
およびエコーキャンセルされた受信信号ｘ１５８を受信
する。エコーコントローラ１４２の機能は、これら２つ
の信号を比較し、ｒに存在する大きなエコーがｘにおい
て除去されているかどうかを決定することである。これ
らの信号間の差が大きい場合、エコーは存在し、エコー
キャンセラ１４０は、それを有効に除去している。

【００４４】したがって、エコーコントローラ１４２
は、エコーキャンセルされた受信信号ｘを出力として選
択する。これらの信号間の差が小さい場合、エコーキャ
ンセラ１４０はあまり意味のない利益を提供している。
したがって、エコーコントローラ１４２は、未処理の受
信信号ｒを出力として選択し、エコーキャンセラ１４０
は非アクティブ化され得る。

【００４５】エコー検出器１６０は、最近のサンプリン
グ期間についての信号のエネルギの測定をまず行うこと
により、２つの信号の比較を実行する。未処理受信信号
ｒのエネルギＥｒは、次式で決定される。

【数１】 ここで、Ｍは、１つのサンプリングウインドウ中のサン
プルの数であり、ｔは、現在のまたは最も最近の先行す
るサンプルを表す。エコーキャンセルされた受信信号ｘ
のエネルギＥｘは次式で表される。

【数２】 エコー検出器１６０は、ＥｒからＥｘを引き算して、Δ
Ｅ１６４を形成する。

【００４６】第２のコンパレータ１６２は、ΔＥの結果
としきい値１６６を比較する。実際において、小さな量
のエコーは、煩わしくない。したがって、システムオペ
レータがそれより下でエコーキャンセレーションが提供
されないエコーのレベルを選択することを可能にするし
きい値を使用することが望ましい。差ΔＥがしきい値よ
りも大きい場合、エコーキャンセレーションは提供され
なければならない。また、しきい値は、システムオペレ
ータが、通常動作において、エコーキャンセレーション
デバイスにより除去されることができないいずれかの残
留エコーに対しても調節することを可能にする。

【００４７】コンパレータ１６２の出力は、スイッチ１
７０を制御し、スイッチ１７０は、これに応じて、エコ
ーキャンセルされた受信信号ｘまたは未処理受信信号ｒ
のうちの１つを出力として選択する。出力信号は、任意
的なコンバータ１７２に提供され、コンバータ１７２
は、線形サンプルをμ法則またはＡ法則のＰＣＭに変換
し、インタフェースユニット１７４に提供される。イン
タフェースユニット１７４は、ユニット１４４および１
４８の機能の逆を提供する。エコーキャンセリングシス
テム１００の出力信号ｙは、リード１３０の上に提供さ
れる。

【００４８】好都合なことに、エコーキャンセラ１００
が非アクティブ化された場合、その資源のうちのいくら
かは、システムの他の場所において使用され得る。例え
ば、エコーキャンセラは、パーソナルコンピュータまた
はワークステーション上のインタネット電話アプリケー
ションの一部として具現化され得る。その場合におい
て、エコーキャンセラは、パーソナルコンピュータまた
はワークステーションにおいて実行される適切なソフト
ウェアとして完全に具現化され得る。しかし、エコーキ
ャンセラに必要とされる信号処理は、資源集約的であ
る。エコーキャンセラを非アクティブ化することによ
り、エコーキャンセラ機能を実行するために必要とされ
るプロセッサ時間およびメモリが、コンピュータ上の他
の機能に再割り当てされ得る。

【００４９】図４は、本発明により構成されたエコーキ
ャンセリングシステムの第２の好ましい実施形態４１０
のブロック図である。図４から分かるように、図１およ
び２に示されたタイプの複数のエコーキャンセリングシ
ステム１００が、プールされたマルチチャネルエコーキ
ャンセリングシステム４１０を形成するように組み立て
られ得る。システム４１０は、好ましくは、入力インタ
フェースおよびセレクタ４１４、出力インタフェースお
よびマルチプレクサ４１８、複数のエコーキャンセラユ
ニットまたはモジュール１００ａ−１００ｘ、および制
御および割当てユニット４２２を含む。

【００５０】「エコーキャンセラユニット」および「エ
コーキャンセラモジュール」の用語は、図２中に実質的
に示されたようなエコーキャンセラシステム１００を指
すものと意図されており、その少なくともエコーキャン
セラ１４０およびエコーコントローラ１４２を含む。シ
ステム４１０は、リード４１２および４４０により複数
の入力信号を受信し、例えば、ＤＳ−１キャリア設備の
グループであり得る。リード４１２上の信号は、通信リ
ンクのニアエンドから受信される信号に対応し、図１の
信号ｒ１２８と等価である。リード４４０上の信号は、
通信リンクのファエンドから送信される各信号に対応
し、図１の信号Ｓ_t１２２と等価である。

【００５１】好ましくは、システム４１０は、Ｎ個の設
備または通信チャネルを受け入れるように設計される一
方で、これらのチャネルのいくらか小さい数に対してエ
コーキャンセリングサービスを同時に提供するように設
計され得る。図４において分かるように、例えば、シス
テム４１０は、両方向の４８個の音声グレードＤＳ−０
回線の等価物を運ぶことができるＤＳ−１キャリア設備
４１２および４４０のグループを受け入れるように設備
されることができる。しかし、システム４１０は、２４
個のエコーキャンセラチャネル１００ａ−１００ｘのみ
を備えることができる。

【００５２】これらの数は、例示のためのみに提供され
ており、多数の通信チャネルまたは設備をサポートする
ために必要とされる実際のエコーキャンセラチャネルの
数は、特定のアプリケーションに依存することになる。
制御および割当てユニット４２２は、システム４１０の
動作を管理し、エコーキャンセラチャネルを、通信チャ
ネルまたは設備に必要に応じて割当てる。

【００５３】ＤＳ−１入力４１２，４４０のグループ
は、制御および割当てユニット４２２の管理下で動作す
るセレクタ４１４に提供される。セレクタ４１４は、Ｄ
Ｓ−１入力４１２，４４０の各グループからペアにされ
た各チャネルを選択し、エコーキャンセラチャネル１０
０ａ−１００ｘのうち割り当てられたものからエコーキ
ャンセレーションサービスを受ける。セレクタ４１４
は、シリアルタイムスロットからパラレルサンプルへの
フォーマット変換、または他の適切な変換を実行するこ
とができる。

【００５４】選択されたチャネルは、内部バス４２８お
よび４４２によりエコーキャンセラチャネル１００ａ−
１００ｘに経路選択される。ＤＳ−１入力４１２，４４
０上の通信チャネルにエコーキャンセラチャネルからの
サービスが割り当てられる場合、入力４１２からの受信
パスは、バス４２８により割り当てられたエコーキャン
セラチャネルに経路選択され、入力４４０からの送信パ
スは、バス４４２により同じエコーキャンセラチャネル
に経路選択される。

【００５５】エコーキャンセラチャネルが割り当てられ
ていない入力チャネルは、内部バス４１６を介して出力
インタフェースおよびマルチプレクサ４１８に直接的に
送られる。エコーキャンセラ１００ａ−１００ｚからの
出力は、内部バス４２０により出力マルチプレクサ４１
８に送信される。制御および割当てユニット４２２は、
そのチャネルにエコーキャンセラが割り当てられている
かどうかに従って、エコーキャンセラまたは入力セレク
タからの対応するチャネルに各出力タイムスロットを供
給するように出力マルチプレクサ４１８を制御する。

【００５６】動作において、以前にアイドル状態であっ
た入力チャネルが、動作を始める場合、制御および割当
てユニット４２２は、もしある場合に、チャネルにサー
ビスするために、利用可能なエコーキャンセラを割当て
る。割り当てられたエコーキャンセラが動作を開始す
る。エコーキャンセラが、エコーが小さいと決定した場
合、エコーキャンセラはそれ自体非アクティブ化し、制
御および割当てユニット４２２に通知する。そして、制
御および割当てユニット４２２は、セレクトおよび出力
マルチプレクサに、バス４１６を介してチャネルのため
のダイレクトパスを確立することを指示することができ
る。その後、制御および割当てユニット４２２はそのエ
コーキャンセラをサービスを必要とする別のチャネルに
再割り当てすることができる。

【００５７】エコーキャンセラシステム４１０は、ここ
では、回線交換ネットワークの技術との関連で説明され
ているが、当業者は、パケット交換ネットワーク技術と
インタフェースしかつ内部的に使用するように、本発明
の精神から離れることなしに修正され得ることを理解す
るであろう。特に、非回線交換ネットワークにおいて、
入力リード４１２および４４０、および出力リード４２
０は、ＡＴＭまたはＴＣＰ／ＩＰリンクを含むいずれか
の伝送媒体を使用して具現化され得る。セクタ４１４お
よびマルチプレクサ４１８は、いずれかの適切なパケッ
トまたはセルルータまたはスイッチとして具現化され得
る。また、セレクタ４１４およびマルチプレクサ４１８
の両方の機能は、１つの集積ユニットにより実行され得
る。

【００５８】また、回線によるまたは非回線によるアプ
リケーションに関わらず、エコーキャンセラは、ここで
は個別のチャネルとして説明されたが、当業者は、複数
の個別のエコーキャンセラチャネルの等価な機能が、１
つまたはより少ない共通エレメントにより提供され得る
ことを理解するであろう。例えば、これらの共通エレメ
ントは、高度に多重化された入力を受信し、かつ高度に
多重化された出力を生成し、かつ特定の通信チャネル、
回線、パスまたは呼びに機器が関連づけられていない１
つまたは２つ以上のハイパフォーマンスＤＳＰによるモ
ジュールとして具現化され得る。

【００５９】エコーキャンセリングシステム４１０は、
ここでは、スタンドアローンデバイスとして説明されて
いるが、エコーキャンセリングシステム４１０は、通信
スイッチングシステムまたは他のルーティングまたはス
イッチングインフラストラクチャの一部として具現化す
ることもできる。例えば、Lucent Technologies, Inc.,
Murray Hill, NJ の 5ESS^(R) Electronic Switching S
ystem のようないくつかの通信交換機システムは、多数
のタイムスロット、チャネル、またはその等価物に対す
る比較的広帯域幅のアクセスを提供するハイキャパシテ
ィタイムスロットインターチェンジ（ＴＳＩ）バスを有
する。

【００６０】エコーキャンセリングユニット１００ａ−
１００ｚは、好ましくは、このＴＳＩバスとインタフェ
ースすることができる。信号が、既に、交換機システム
の通常のタイムスロットにおいて利用可能であり、交換
機システムが、どの信号がどのタイムスロットに挿入さ
れるかを制御することができるので、セレクタ４１４お
よびマルチプレクサ４１８に対する必要性は除去され
る。

【００６１】電子交換機システムのＴＳＩバス上に信号
処理設備を含ませるための適切な構成が、Bodnar等によ
る米国特許出願０９／０９２，６６６、"Switching Int
ernet Traffic Through Digital Switches Having a Ti
me Slot Interchange Network," に示されている。Bodn
ar の出願は、エコーキャンセレーションについてのも
のでないが、この出願は、同様の信号処理装置（モデム
信号プロセッサ２０１，図２、およびボコーダ信号プロ
セッサ３０１，図３）が交換機のＴＳＩバスに接続され
た２つの実施形態を示している。この出願において考察
されているエコーキャンセラシステムは、同様に接続さ
れ得る。

【００６２】図３は、図１および４のエコーキャンセリ
ングシステム１００，４１０と共に使用するための本発
明による動作方法３１０を示すフローチャートである。
方法３１０のほとんどのエレメントは、実施形態１００
および４１０の両方に対して適切であり、したがって、
両者を一緒に説明し、適切な場合に実施形態間の差を説
明する。この方法は、エコーキャンセレーションサービ
スを受けることができる以前にアイドル状態であったチ
ャネルがビジーになったときに開始する。

【００６３】ステップ３１２において（実施形態４１０
に対して任意的である）、エコーキャンセラチャネル
は、１つの通信パス、チャネルまたは設備に割り当てら
れる。ステップ３１４において、エコーキャンセラシス
テムは、ファーエンド送信信号Ｓ_t を得る。ステップ３
１６において、これは、通信チャネルおよびエコーキャ
ンセラシステムの各フォーマットおよびプロトコルに依
存して任意的であるが、エコーキャンセラシステムは、
入力信号を、適切な内部フォーマットに変換する。ステ
ップ３１８において、これも任意的であるが、エコーキ
ャンセラシステムは、ミュー法則またはＡ法則で符号化
されたＰＣＭデータを線形サンプルに変換する。

【００６４】ステップ３２０において、エコーキャンセ
ラシステムは、ニアエンドから受信された未処理信号ｒ
を得る。この信号は、エコーを含み得る。任意的に、ス
テップ３１６および３１８が、ｒに加えられ得る。ステ
ップ３２２において、適応形フィルタコンポーネント１
５２（図２）が、エコー信号の推定ｅ∧を決定する。ス
テップ３２４において、加算器コンポーネント１５４
は、エコー推定ｅ∧を未処理受信信号ｒから引き算す
る。この結果は、エコーキャンセルされた受信信号ｘで
ある。

【００６５】ステップ３２６において、エコー検出器１
６０は、未処理受信信号のエネルギＥｒを決定する。ス
テップ３２８において、エコー検出器１６０は、エコー
キャンセルされた受信信号のエネルギＥｘを決定する。
ステップ３３０において、エコー検出器１６０は、エネ
ルギＥｘをＥｒから引き算し、エコーキャンセラにより
生成される推定されたエコー信号中のエネルギの尺度Δ
Ｅを生成する。

【００６６】ステップ３３２において、コンパレータ１
６２は、尺度ΔＥをしきい値と比較する。エコー信号中
のエネルギがしきい値を超える場合、この方法はステッ
プ３３４に進む。コンパレータは、エコーキャンセルさ
れた受信信号ｘを出力信号ｙとして選択する。エコーキ
ャンセラは、アクティブのままである。エコーキャンセ
ラが１つのチャネルに割り当てられ得るマルチチャネル
エコーキャンセラの実施形態において、その割当ては維
持される。そして、この方法は、ステップ３４０に進
む。

【００６７】ステップ３３２において、エコー信号中の
エネルギが、しきい値を超えない場合、この方法は、ス
テップ３３６へ進む。コンパレータ１６２は、未処理の
受信信号ｒを出力信号ｙとして選択する。エコーキャン
セラは、非アクティブ化される。ステップ３３８におい
て、これは任意的であるが、エコーキャンセラは、別の
チャネルに対する再割当てのために開放される。この方
法は、ステップ３４０に進む。

【００６８】ステップ３４０において、これは任意的で
あるが、エコーキャンセラシステムは、線形サンプラ
を、μ法則またはＡ法則で符号化されたＰＣＭデータに
変換する。ステップ３４２において、これも任意的であ
るが、通信チャネルおよびエコーキャンセラシステムの
各フォーマットおよびプロトコルに依存して、エコーキ
ャンセラシステムは、内部フォーマットからの出力信号
をエコーキャンセラが使用される外部通信チャネルに適
したものに変換する。方法は、ステップ３４４において
終了する。

【００６９】本発明のさらに別の側面によれば、物理的
であるか仮想的であるかに関わらず、トランク、設備ま
たは呼びにより経験されるエコーの量について得られた
情報が、管理目的のために記録され得る。トランク設備
に対して、この技術分野において知られているように、
累積的フォールディング時間が記憶されたデータから決
定され、エコーキャンセラプールにおいて必要とされる
エコーキャンセラの量を設計するために使用され得る。
インターネットおよび他のコネクションレスサービスに
対して、エコーキャンセレーションを必要とする呼びの
部分が、記憶されたデータから決定され得る。以前には
利用可能でなかったこの得られたデータは、エコーキャ
ンセラを提供するための手順を開発するために研究され
得る。

【００７０】また、同じ記憶されたデータが、メンテナ
ンス機能のために解析され、品質が低下したときに悪い
回路を除去するためにリアルタイムに使用され得る。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、エ
コーキャンセラシステムにおいて、１つのエコーキャン
セラが、設備がエコー制御を必要とするという予測に基
づいて設備をサービスするように割当てられた後、最初
の設備がエコーキャンセレーションから意味のある利益
を受けないと決定された場合に、そのエコーキャンセラ
を別の設備に自動的に再割り当てすることが可能なシス
テムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構成された自己非アクティブ化を
備えたエコーキャンセリングシステムの好ましい一実施
形態１００がエコーを制御するために適用される通信回
線を示すブロック図。

【図２】図１のエコーキャンセリングシステム１００の
ブロック図。

【図３】図１および４のエコーキャンセリングシステム
１００，４１０との関連で使用するための動作方法を示
すフローチャート。

【図４】図１のエコーキャンセラ１００を複数配置して
プールドエコーキャンセリングシステム４１０を形成す
る本発明により構成された第２の好ましい実施形態４１
０を示すブロック図。

【符号の説明】

１００ 自己非アクティブ化を備えたエコーキャンセラ １１０ 通信回路 １１２ ファーエンド １１４ 伝送 １１６ ニアエンド １１８ エコー源 １２２ 送信信号 １２４ 受信チャネル信号 １２８ エコーを有する受信信号 １３０ 出力信号 １４０ エコーキャンセラ １４２ エコーコントローラ １４４，１４８，１７４ インタフェース １４６，１５０ 線形化 １５２ 適応形フィルタ １５６ エコーの推定値 １５８ エコーキャンセレーションを伴う受信信号 １６０ エコー検出器 １６６ しきい値 １６８ エコーキャンセレーションなしの受信信号 １７２ μ法則／Ａ法則コンバータ １００ａ エコーキャンセラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ペン ツァン アメリカ合衆国、60089 イリノイ、バッ ファロ グルーブ、ベッドフォード コー ト 909 (72)発明者 ジェームス パトリック ダン アメリカ合衆国、60548 イリノイ、タウ ンシップ オブ ノースビル、レイク ホ リデー 1545

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未処理の受信信号のエコーキャンセレー
   ションを選択的に提供するための自己非アクティブ化エ
   コーキャンセリングシステムにおいて、 前記未処理の受信信号に応答して、エコーキャンセルさ
   れた受信信号を生成するエコーキャンセラと、 前記エコーキャンセラに結合されて、前記未処理の受信
   信号および前記エコーキャンセルされた受信信号に応答
   して、推定されたエコー信号の尺度を生成するエコーコ
   ントローラとを有し、 前記エコーコントローラは、前記推定されたエコー信号
   の尺度と所定のしきい値とに応答して、前記推定された
   エコー信号の尺度が前記しきい値を超えない場合に、前
   記未処理の受信信号を前記エコーキャンセリングシステ
   ムの出力として提供することを特徴とするエコーキャン
   セリングシステム。
2. 【請求項２】 前記エコーコントローラは、前記推定さ
   れたエコー信号の尺度が前記しきい値を超えた場合に、
   前記エコーキャンセルされた受信信号を前記エコーキャ
   ンセリングシステムの出力として提供することを特徴と
   する請求項１記載のエコーキャンセリングシステム。
3. 【請求項３】 前記エコーキャンセラは、前記未処理の
   受信信号のエネルギと前記エコーキャンセルされた受信
   信号のエネルギとの差を決定することにより、前記推定
   されたエコー信号の尺度を決定することを特徴とする請
   求項１記載のエコーキャンセリングシステム。
4. 【請求項４】 前記エコーコントローラは、前記推定さ
   れたエコー信号の尺度と所定のしきい値に応答して、前
   記推定されたエコー信号の尺度が前記しきい値を超えな
   い場合に、前記エコーキャンセラを非アクティブ化する
   ことを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセリング
   システム。
5. 【請求項５】 複数の未処理の受信信号のエコーキャン
   セレーションを選択的に提供するための自己非アクティ
   ブ化するエコーキャンセレーションシステムにおいて、 複数の未処理の受信信号を受信するための手段と、 前記受信手段に結合された複数のエコーキャンセリング
   ユニットと、 前記受信手段と前記エコーキャンセリングユニットに結
   合され、前記複数のエコーキャンセリングユニットの対
   応するものを前記複数の未処理の受信信号のうちの選択
   されたものに割当てるコントローラとを有し、 前記エコーキャンセリングユニットの各々は、推定され
   たエコー信号の尺度を生成し、 前記エコーキャンセリングユニットの各々は、前記推定
   されたエコー信号の尺度および所定のしきい値に応答し
   て、前記推定されたエコー信号の尺度が前記しきい値を
   超えない場合に、前記対応する未処理の受信信号をエコ
   ーキャンセリングユニットの出力として提供することを
   特徴とするエコーキャンセリングシステム。
6. 【請求項６】 前記エコーキャンセリングユニットは、
   前記対応する未処理の受信信号に応答して、対応するエ
   コーキャンセルされた受信信号を生成し、前記推定され
   たエコー信号の尺度が前記しきい値を超える場合に、前
   記対応するエコーキャンセルされた受信信号を前記エコ
   ーキャンセリングシステムの出力として提供することを
   特徴とする請求項５記載のエコーキャンセリングシステ
   ム。
7. 【請求項７】 前記エコーキャンセリングユニットは、
   前記対応する未処理の受信信号に応答して、対応するエ
   コーキャンセルされた受信信号を生成し、前記エコーキ
   ャンセリングユニットは、前記対応する未処理の受信信
   号のエネルギと、前記対応するエコーキャンセルされた
   受信信号のエネルギとの差を決定することにより前記推
   定されたエコー信号の尺度を決定することを特徴とする
   請求項５記載のエコーキャンセリングシステム。
8. 【請求項８】 前記エコーキャンセリングユニットは、
   前記推定されたエコー信号の尺度と所定のしきい値とに
   応答して、前記推定されたエコー信号の尺度が前記しき
   い値を超えない場合に、前記エコーキャンセリングユニ
   ットを非アクティブ化することを特徴とする請求項５記
   載のエコーキャンセリングシステム。
9. 【請求項９】 前記コントローラは、前記推定されたエ
   コー信号の尺度と所定のしきい値とに応答して、前記対
   応する未処理の受信信号に現在割り当てられているいず
   れかのエコーキャンセリングユニットを、前記複数の未
   処理の受信信号の異なるものに再割当てすることを特徴
   とする請求項５記載のエコーキャンセリングシステム。
10. 【請求項１０】 通信チャネルにおいてエコーを選択的
    にキャンセルする方法において、 前記通信チャネルから未処理の信号を受信するステップ
    と、 前記未処理の受信信号中に存在する推定されたエコー信
    号の尺度を決定するステップと、 前記未処理の受信信号中に存在する推定されたエコー信
    号の尺度をしきい値と比較するステップと、 前記未処理の受信信号中に存在する前記推定されたエコ
    ー信号が前記しきい値を超えない場合、前記未処理の受
    信信号を出力として提供するステップとを有することを
    特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 前記未処理の受信信号に応答して、 適応的にエコーキャンセルされた受信信号を決定するス
    テップと、 前記未処理の受信信号中に存在する前記推定されたエコ
    ー信号が前記しきい値を超える場合、前記適応的にエコ
    ーキャンセルされた受信信号を出力として提供するステ
    ップとをさらに有することを特徴とする請求項１０記載
    の方法。