JP2001523925A - 改良型非線形エコー経路検出を有するデュアルｈアーキテクチャを利用するエコーキャンセラ - Google Patents

改良型非線形エコー経路検出を有するデュアルｈアーキテクチャを利用するエコーキャンセラ

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JP2001523925A
JP2001523925A JP2000521639A JP2000521639A JP2001523925A JP 2001523925 A JP2001523925 A JP 2001523925A JP 2000521639 A JP2000521639 A JP 2000521639A JP 2000521639 A JP2000521639 A JP 2000521639A JP 2001523925 A JP2001523925 A JP 2001523925A
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echo
signal
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echo canceller
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JP2000521639A
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ピー． ラバーテュークス，ケネス
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テラブス オペレーションズ，インコーポレイティド
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    • H04B3/20—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers
    • H04B3/234—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers using double talk detection
    • H—ELECTRICITY
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    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
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Abstract

(57)【要約】 高感度非線形エコー経路応答検出（３００）を提供する、エコーキャンセラ・システムで使用されるエコーキャンセラ回路（２５）が示される。エコーキャンセラ回路（２５）は、呼の間に発生するエコー応答をシミュレートする非適応タップ係数を有する第１デジタル・フィルタ（３５）を備えている。呼の間に発生するエコー応答をシミュレートする適応タップ係数を有する第２デジタル・フィルタ（３０）もまた使用される。第２デジタル・フィルタの適応タップ係数は呼の持続時間を通じて更新される。係数転送制御装置がエコーキャンセラ回路（２５）内に配置され、１つかそれ以上の転送条件の集合が満たされる時に第２デジタル・フィルタの適応タップ係数を転送し、第１デジタル・フィルタのタップ係数を置換する。非線形エコー経路応答検出器（３００）が提供される。非線形エコー経路検出器は、第１及び第２デジタル・フィルタの１つかそれ以上のパラメータに応答して非線形経路条件を検出する。本発明の１つの実施形態によれば、非線形エコー経路検出器（３００）は、係数転送制御装置（６５）によって実行される転送の数に対応する転送密度値に応答する。本発明のさらに別の実施形態によれば、非線形エコー経路検出器（３００）は、非線形経路条件を検出するため、第２デジタル・フィルタの係数時間分散特性に応答する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願の相互参照 本出願と同じ日付で出願された以下の出願は、引用によって本出願の記載に援
用する。１１７２４ＵＳ０１、「改良型係数転送を有するデュアルＨアーキテク
チャを利用するエコーキャンセラ」、１１９９８ＵＳ０１、「改良型ダブルトー
ク検出を有するデュアルＨアーキテクチャを利用するエコーキャンセラ」、１２
０００ＵＳ０１、「可変適応利得設定を有するデュアルＨアーキテクチャを利用
するエコーキャンセラ」、１２００１ＵＳ０１、「改良型非線形プロセッサを有
するデュアルＨアーキテクチャを利用するエコーキャンセラ」、１２００２ＵＳ
０１、「分割適応利得設定を有するデュアルＨアーキテクチャを利用するエコー
キャンセラ」。
【０００２】 連邦政府の後援による研究または開発に関する供述 該当せず 発明の背景 長距離電話施設は普通、異なった市内交換区域の中継局間の４線式伝送回線と
、個々の加入者を中継局と接続する各区域内の２線式回線とを備えている。異な
った交換区域の加入者間の呼は、各区域の２線式回線と区域間の４線式回線を通
じて伝えられ、２線式及び４線式回線間の音声エネルギーの変換はハイブリッド
回路によって達成される。理想的には、ハイブリッド回路入力ポートは２線式及
び４線式回線のインピーダンスに完全に整合し、その平衡ネットワーク・インピ
ーダンスは２線式回線のインピーダンスに完全に一致する。この場合、１つの交
換区域から他の交換区域に伝送された信号が元の区域にエコーとして反射または
戻ってくることはない。残念ながら、異なった２線式及び４線式回線間に本質的
に存在するインピーダンスの差のためと、音声帯域の各周波数でインピーダンス
を整合しなければならないため、与えられたハイブリッド回路が個々の２線式及
び４線式伝送回線のインピーダンスに完全に整合することはほぼ不可能である。
従って、エコーは長距離電話システムの特徴的な部分である。
【０００３】 望ましくないものではあるが、エコー経路の時間遅延が例えば約４０ミリ秒未
満といった比較的短いものである限り、エコーは電話システムにおいて許容でき
る。しかし、さらに長いエコー遅延は遠端話者の気を散らし完全に混乱させるの
で、それを許容できるレベルまで低減するため、経路の各端方向のエコーキャン
セラを利用することがあるが、これはそれがなければ遠端話者に戻ってくるであ
ろうエコーを打ち消すものである。周知のように、エコーキャンセラは４線式回
線の受信チャネル上の信号を監視し、伝送チャネルを通じて戻ってくると予想さ
れる実際のエコーの推定を生成する。次にエコー推定が伝送チャネルの減算回路
に与えられ、実際のエコーを除去または少なくとも低減する。
【０００４】 最も単純な形態では、エコー推定の生成は、受信チャネル上で信号の個別のサ
ンプルを得るステップと、サンプルをシステムのインパルス応答と畳み込むステ
ップと、その後適当な時点で結果として得られた生成物すなわちエコー推定を伝
送チャネル上の実際のエコーから減算するステップとを含む。実際には、エコー
推定の生成はそれほど簡単ではない。
【０００５】 伝送回線は、全く抵抗性のものを除いて、振幅、位相振幅及び位相分散特性を
有するインパルス応答を示すが、位相シフトと振幅減衰は周波数と共に変化する
ため、これらは周波数に依存する。このため、エコー推定を生成する適切な既知
の技術は、エコー経路で予想される実際のエコーを適度に表すエコー推定を得る
ために、畳み込み処理を通じてエコーを発生する信号の複数のサンプルとシステ
ムのインパルス応答のサンプルを操作するステップを考慮する。こうしたシステ
ムの１つが図１に示される。
【０００６】 図１に示されるシステムでは、遠隔電話システムからの遠端信号ｘが伝送路１
０で市内受信される。前に述べた市内システムの欠陥のため、信号ｘの一部は市
内電話システムからの信号ｖと共に伝送路15で遠隔サイトにエコーバックされる
。エコー応答はここでは次の等式に対応する信号ｓとして示される。 ｓ＝ｘ* ｈ ここでｈはエコー特性のインパルス応答である。すなわち、近端から遠端に送信
される信号は、エコー打ち消しがない場合信号ｙであるが、これは電話信号ｖと
エコー信号ｓの合計である。この信号は図１の伝送路15のｙとして示される。
【０００７】 信号ｙからエコー信号成分ｓを低減及び／または除去するため、図１のシステ
ムは、インパルス・エコー応答ｈの推定であるインパルス応答フィルタ／ｈ（こ
れ以降図１に示されているようなｈバーの代りに／ｈと表記する）を有するエコ
ーキャンセラを使用する。すなわち、エコー信号ｓの推定を表す別の信号／ｓ（
これ以降図１に示されているようなｓバーの代りに／ｓと表記する）が次の等式
によりエコーキャンセラによって生成される。
【０００８】 ／ｓ＝／ｈ* x エコーキャンセラはエコー推定信号／ｓを信号ｙから減算して伝送路20の信号
ｅを生成するが、これが遠端電話システムに戻る。すなわち信号ｅは次の等式に
対応する。 ｅ＝ｓ＋ｖ−／ｓ≒ｖ すなわち、遠端局に戻る信号は近端電話システムの信号ｖによって決定される。
エコー・インパルス応答／ｈが実際のエコー応答ｈに密接に相関するほど、／ｓ
はｓに密接に近似するので、信号ｅのエコー信号成分ｓの大きさはさらに十分に
低減される。
【０００９】 エコー・インパルス応答モデル／ｈは、インパルス応答＾ｈ（これ以降図２に
示されているようなｈハットの代りに＾ｈと表記する）を有する適応デジタル・
フィルタによって置換される。一般に、こうした適応応答フィルタのタップ係数
は、正規化最小平均二乗適応として知られる技術を使用して見つけられる。 この適応エコーキャンセラ・アーキテクチャは、エコー経路応答ｈの変化に容
易に適応する能力を有するエコーキャンセラを提供するが、「ダブルトーク」（
double talk)（エコーキャンセラから見て決められるように遠端の話者と近端の
話者の両方が同時に話す時に発生する条件）が存在する場合、最適状態に及ばな
いエコー打ち消し応答を大変発生しやすい。
【００１０】 ダブルトーク条件に対するこの敏感さを低減するため、１つのエコーキャンセ
ラで非適応応答と適応応答両方のフィルタを使用することが提案されている。こ
うしたエコーキャンセラの１つが、1974年１月22日オチアイ（Ochiai）他に対し
て発行されたUSPN3,787,645 で説明されている。このエコーキャンセラは現在一
般にデュアルＨエコーキャンセラと呼ばれている。
【００１１】 エコーキャンセラ回路に直面するもう１つの問題は、エコー経路応答が非線形
である可能性である。この非線形エコー経路は、例えばセルラ電話システムでよ
く見られる。エコーキャンセラは非線形エコー応答に応答して適当な方法でエコ
ーを打ち消すだけでなく、第１に非線形応答の存在を検出することができなけれ
ばならない。本発明者が認識しているところによれば、デュアルＨアーキテクチ
ャ自体を利用して非線形エコー経路の検出を支援し、それによって、エコーキャ
ンセラが適当な方法で応答するような条件をエコーキャンセラに信号で伝えるこ
とができる。
【００１２】 発明の概要 高感度非線形エコー経路応答検出を提供する、エコーキャンセラ・システムで
使用されるエコーキャンセラ回路が示される。エコーキャンセラ回路は、呼の間
に発生するエコー応答をシミュレートする非適応タップ係数を有する第１デジタ
ル・フィルタを備えている。呼の間に発生するエコー応答をシミュレートする適
応タップ係数を有する第２デジタル・フィルタも使用される。第２デジタル・フ
ィルタの適応タップ係数は呼の持続期間を通じて更新される。係数転送制御装置
がエコーキャンセラ回路内に配置され、１つかそれ以上の転送条件の集合が満た
される時第２デジタル・フィルタの適応タップ係数を転送し、第１デジタル・フ
ィルタのタップ係数を置換する。非線形エコー経路応答検出器が提供される。非
線形エコー経路検出器は第１及び第２デジタル・フィルタの１つかそれ以上のパ
ラメータに応答して非線形経路条件を検出する。
【００１３】 本発明の１つの実施形態によれば、非線形エコー経路検出器は、既知の期間に
係数転送制御装置によって実行される転送の数に対応する転送密度値に応答する
。本発明のさらに別の実施形態によれば、非線形エコー経路検出器は、第２デジ
タル・フィルタの係数時間分散特性に応答して非線形エコー経路条件を検出する
。
【００１４】 発明の詳細な説明 図２は、本発明を実現する際使用するのに適したデュアルｈエコーキャンセラ
の１つの実施形態を示す。示されるように、一般に25で示されるエコーキャンセ
ラには、エコー応答ｈをモデル化するために非適応フィルタ／ｈと適応フィルタ
＾ｈの両方が含まれる。フィルタ／ｈと＾ｈは各々好適には、各々対応するタッ
プ係数を有する複数のタップを備える有限インパルス応答（FIR ）フィルタのよ
うなデジタル・フィルタとして実現される。この概念はIIR フィルタにも拡張さ
れる。FIR フィルタが使用される場合、各FIR フィルタの持続時間は、エコーキ
ャンセラ25が配置されるチャネルのエコー応答の持続時間に十分に及ぶものであ
る。
【００１５】 非適応フィルタ／ｈの出力は伝送路30で得られ、適応フィルタ＾ｈの出力は伝
送路35で得られる。伝送路30及び35の各信号は伝送路40の信号プラス・エコーか
ら減算され、それぞれ伝送路50及び55のエコー補償信号を生成する。好適にはソ
フトウェア・スイッチであるスイッチ45が使用され、伝送路50の出力信号か、ま
たは伝送路55の出力信号かの何れかを伝送路60のエコーキャンセラ出力に提供す
る。スイッチ45は、収束中＾ｈフィルタに基づいてエコー補償を提供するために
使用され、次に収束後／ｈフィルタに基づいてエコー補償を提供するよう切り換
えられる。さらに、スイッチ45は、ダブルトーク条件の検出に応答して／ｈフィ
ルタに基づくエコー補償を提供するよう操作される。
【００１６】 転送制御装置65が使用され、フィルタ／ｈのタップ係数を置換するためにフィ
ルタ＾ｈのタップ係数を転送する。示されるように、転送制御装置65は多数のシ
ステム入力信号を受信するよう接続されている。本発明に関連して特に重要なこ
とだが、転送制御装置65は信号プラス・エコー応答ｙと、それぞれ伝送路50及び
55の各エコーキャンセラ信号／ｅ及び＾ｅ（これ以降図２に示されているような
ｅバーまたはｅハットの代りに／ｅまたは＾ｅと表記する）を受信する。転送制
御装置65は好適には、エコーキャンセラ25を実現するために使用される１つかそ
れ以上のデジタル信号プロセッサのソフトウェアで実現される。
【００１７】 上記で示したように、当該技術は＾ｈから／ｈへのタップ係数の転送が発生す
る方法と条件に関連する教示がかなり不足している。本発明者は新しい方法と、
新しいエコーキャンセラを実現しているが、そこでは選択された基準が満たされ
た時だけタップ係数転送が転送制御装置65によってなされる。結果として得られ
るエコーキャンセラ25は、ダブルトーク感受性が減少しダブルトーク検出能力が
増大している点で大きな利点を有する。さらに、それは推定／ｈの単調な改善を
保証する。
【００１８】 上記のシステムはエコー反射減衰量エンハンスメント（ERLE）として知られる
パラメータを使用してシステム性能を測定及び追跡する。転送制御装置65が＾ｈ
から／ｈへのタップ係数の転送を行うかに関する決定では２つのERLEパラメータ
値が使用される。第１のパラメータ／Ｅ（これ以降図３の85に示されているよう
なＥバーの代りに／Ｅと表記する）は次のように定義される。
【００１９】 ／Ｅ＝ｙ／（／ｅ） 同様に、パラメータ＾Ｅ（これ以降図３の95に示されているようなＥハットの
代りに＾Ｅと表記する）は次のように定義される。 ＾Ｅ＝ｙ／（＾ｅ） 各値＾Ｅ及び／Ｅはあらかじめ決められた数のサンプルについて平均され、転送
決定のためシステムで使用される平均された＾Ｅ及び／Ｅの値が得られる。
【００２０】 図３は、パラメータ＾Ｅ及び／Ｅを使用してフィルタ＾ｈから／ｈへのタップ
係数転送を制御するエコーキャンセラ25を実現する１つの方法を示す。示される
ように、エコーキャンセラ25は、呼の初期部分の間、ステップ80で、係数のデフ
ォルト／ｈ集合を提供する。／ｈに対するタップ係数値が設定された後、ステッ
プ85で／Ｅの測定がなされ、フィルタ／ｈのタップ係数値の性能が測定される。
【００２１】 ステップ80及び85の初期化シーケンスの後、またはそれと同時に、エコーキャ
ンセラ25は＾ｈの係数の適応を開始及び継続し、システム全体のエコー応答ｈを
さらに十分に一致させる。図３に示されているように、この操作はステップ90で
行われる。好適には、適応は正規化最小平均二乗法を使用してなされるが、他の
適応方法（例えば、LMS 及びRLS ）も使用される。
【００２２】 ある期間、好適にはあらかじめ決められた最小期間の経過後、エコーキャンセ
ラ25はステップ95で＾Ｅの測定を行う。好適には、この測定は平均測定である。
ステップ100 では、エコーキャンセラ25は＾Ｅの値を／Ｅの値と比較する。＾Ｅ
の値が／Ｅの値より大きければ、ステップ105 でフィルタ＾ｈのタップ係数が転
送され、フィルタ／ｈのタップ係数を置換する。しかし、この基準が満たされな
い場合、エコーキャンセラ25はステップ90で適応フィルタ＾ｈの係数の適応を継
続し、ステップ95で＾Ｅの値を定期的に測定し、条件が満たされるまでステップ
100 で比較を行う。
【００２３】 示されていないが、他の転送条件が上記のものに加えて課されることもある。
例えば、エコーキャンセラは、転送が行われる前に遠端信号が存在するという必
要条件を課すことがある。さらに、ダブルトーク条件の期間では転送が抑制され
ることがある。システム要求に基づいてさらに別の条件が課されることがある。 ＾Ｅが／Ｅより大きいことをエコーキャンセラ25が見つけると、上記で示され
た転送が行われる。さらに、エコーキャンセラ25は＾Ｅの値をＥmax として保存
する。この操作は図３のステップ110 で示される。すなわち、Ｅmax は、呼の持
続時間を通じて発生するERLEの最大値であり、そこで転送が行われる。この値は
、＾Ｅと／Ｅの比較に加えて後でさらに使用され、＾ｈのタップ係数が転送制御
装置65によって転送され／ｈのタップ係数を置換するかどうかを制御する。この
さらなる処理は図３のステップ115 、120 及び125 で示される。各々の場合で、
タップ係数転送は、１）＾Ｅが現在の／Ｅより大きい、２）＾Ｅが呼の過程で使
用された以前のどの／Ｅの値より大きいという２つの条件の両方を満たす時だけ
行われる。（＾ＥはＥmax より大きい）２つの基準が満たされる都度、エコーキ
ャンセラ25の転送制御装置65はタップ係数転送を実行し、今後の比較のために前
のＥmax の値を現在の＾Ｅの値で置換する。
【００２４】 ＾Ｅが、係数転送が行われる前の呼の過程を通じて使用されるどの／Ｅの値よ
り大きいことを要求することは、２つの有益かつ望ましい効果を有する。第１に
、各転送はエコー経路応答のより良好な推定でフィルタの前のタップ係数を置換
することが多くなる。第２に、この転送要求はエコーキャンセラ・システムのダ
ブルトーク保護を向上させる。ダブルトーク時に正のERLE ＾Ｅを有することは
可能であるが、ダブルトーク時に＾ＥがＥmax より大きい確率は、Ｅmax の値が
増大するに連れて減少する。従って、ダブルトーク時の望ましくない係数転送は
、呼の持続時間を通じてＥmax の値が増大するに連れてますます起こりにくくな
る。
【００２５】 エコーキャンセラ25はＥmax の値に上部境界と下部境界の両方を課すことがあ
る。例えば、Ｅmax は６dBの下部境界値と25dBの上部境界値を有することがある
。下部境界の目的はダブルトーク条件時の通常の転送を防止することである。音
声入力を使用するシミュレーションで示されているところでは、ダブルトーク時
、６dBを越える値のERLEは非常に低い確率の事象であったので、Ｅmax の初期値
として適当である。Ｅmax の上部境界は、Ｅmax をさらなる転送が不可能となる
値に設定することによる誤った高度な測定を防止するために使用される。
【００２６】 Ｅmax の値は、例えば、各呼の開始時には下部境界値に設定すべきである。こ
れを行わない場合、新しい呼に対するエコーキャンセラ25のエコーキャンセラ応
答が前の呼の終了時に存在した応答の品質を越えるまで、新しい呼でのタップ係
数転送が妨げられる。しかし、この基準が次の呼の間に満たされないことがあり
、その場合エコーキャンセラ25は準最適なタップ係数値を使用して動作すること
になる。Ｅmax をさらに低い値に再設定することでタップ係数転送が行われる可
能性は増大し、／ｈフィルタが新しい呼のエコー経路応答にさらに密接に対応す
るエコー打ち消しのためのタップ係数を使用することを確保する助けになる。
【００２７】 Ｅmax 値の変化を実現する１つの方法が、図４のエコーキャンセラ動作流れ図
で示される。＾ＥがＥmax より大きいということ以外の全ての転送条件が満たさ
れ、この条件があらかじめ決められた持続時間の間残っている場合、エコーキャ
ンセラ25はＥmax 値を、例えば下部境界値に再設定する。図４に示される例の動
作では、エコーキャンセラ25はステップ140 で＾ＥがＥmax の下部境界より大き
いかを決定し、ステップ145 でＥmax の現在の値より小さいかを決定する。ステ
ップ150 で決定されるようにこれらの両方の条件があらかじめ決められた期間真
であり、かつ他の全ての転送基準が満たされている場合、ステップ155 でエコー
キャンセラ25はＥmax 値をさらに低い値、例えばＥmax 値の下部境界に再設定す
る。このようにＥmax 値を下げることでその後のタップ係数転送の可能性が増大
する。
【００２８】 Ｅmax の下部及び上部境界に、それぞれ６dB及び24dB以外の値を選択すること
も本システムで可能である。６dBより小さいＥmax の下部境界を選択すると再設
定操作または新しい呼の後タップ係数転送は比較的迅速になるが、ダブルトーク
保護はある程度犠牲になる。しかし、６dBより大きい値はより長い期間タップ係
数転送を抑制するが、エコーキャンセラのダブルトーク耐性を向上させる。同様
に、Ｅmax が再設定される前のあらかじめ決められた待機時間の値を変化させる
ことも、エコーキャンセラの性能を調整するために使用される。あらかじめ決め
られた待機時間Ｔが短くなると再収束転送は高速になるが、ダブルトーク耐性は
ある程度犠牲になる。あらかじめ決められた待機時間の値が大きくなることにつ
いて逆のことが言える。
【００２９】 上記のエコーキャンセラ・システムのさらに別の修正は、タップ係数転送の瞬
間Ｅmax として保存された値に関する。転送の瞬間の＾Ｅの値に等しくＥmax を
設定する代わりに、Ｅmax が＾Ｅから一定の値（例えば１、３、または６dB）を
減算した値に等しい値に設定されることがある。しかし、Ｅmax 値がＥmax の下
部境界値より低い値に設定されることは決してない。さらに、新しく緩和された
Ｅmax はＥmax の前の値より小さくないという、さらなる条件が課されることも
ある。上記のＥmax 値の「緩和」は発生する転送の数を増大し、さらに、＾Ｅが
／Ｅより大きいという条件に決定を行う際の重みを提供する。
【００３０】 容易に認識されるように、本発明のエコーキャンセラは広範囲な方法で実現さ
れる。好適には、エコーキャンセラ・システムはフィルタ及び転送操作を実行す
る１つかそれ以上のデジタル信号プロセッサを使用して実現される。様々な信号
のデジタル・アナログ変換は、デジタル信号プロセッサによって使用される周知
の技術によって実行される。
【００３１】 上記の転送基準を無効にすべきいくつかの状況が存在する。例えば、１）長期
間ＥＲＬＥが低いままであり、２）／ｈに対する＾ｈの小さいが適度の性能上の
利点が長期間にわたって持続する場合、転送基準は好適には無効にされる。 転送基準を無効にすべき場合の１つは、定常状態のＥＲＬＥがＥmax の下部値
以下に留まっている場合である。こうした場合は、近端から入る高レベルで一定
の背景雑音が存在し、測定されるＥＲＬＥを大きく低下させている時発生するこ
とがある。ＥＲＬＥがＥmax の下部境界より大きくない場合、上記の処理は転送
の発生を妨げるので、低ＥＲＬＥ状況では転送は不可能である。／ｈは新しい低
ＥＲＬＥ呼の開始時に前の呼に対する解を含むので、上記の転送基準を無効にす
ることが好適な場合がある。
【００３２】 上記の転送基準を無効にする第１の条件は、比較的長い適応期間（例えば１５
０〜５００ｍｓｅｃ）にわたって低ＥＲＬＥ測定が持続することである。低ＥＲ
ＬＥ呼は／ｈと＾ｈの間のＥＲＬＥの差が小さい傾向がある（１ｄＢの差が観察
される最大の差である）ので、長期間ＥＲＬＥが低いことが確認されると、転送
発生のために必要な＾ｈと／ｈのＥＲＬＥ差は低減される（例えば０または１ｄ
Ｂに）。補償のために要求が課され、転送が可能になるまで長期間（例えば７５
〜２００ｍｓｅｃ）／ｈと＾ｈの小さいＥＲＬＥ差が維持される。
【００３３】 各フィルタ＾ｈ及び／ｈには好適にはエコー経路応答の非直線性を補償する１
つかそれ以上のＤ．Ｃ．タップが含まれる。その結果は、このフィルタがＤ．Ｃ
．シフトを十分正確にモデル化し、Ｄ．Ｃ．非直線性が存在するにもかかわらず
高ＥＲＬＥが達成されるということである。 エコー経路応答の非直線性がさらに複雑になると、一般にさらに複雑な非線形
処理が要求される。エコーキャンセラ２５がこうした非直線性を処理する１つの
方法は、その教示を引用によって本明細書の記載に援用する、＿＿＿と題された
Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．＿＿＿（代理人事件整理番号Ｎｏ．＿＿＿）に示されている。
エコーキャンセラが非直線性を補償するさらに別の方法は、＾ｈフィルタを使用
してエコーを打ち消すようスイッチ４５を管理することによる。これは、短期間
の解が長期間の線形応答から逸脱している場合でもＮＬＭＳ適応処理はエコー経
路の非直線性についてＥＲＬＥを最大化するような最上の短期間の解を発見しよ
うとするため、＾ｈフィルタは非直線性に対してより時間応答的であるという事
実によっている。
【００３４】 本発明者は、エコー経路が非線形成分を有するか否かによって、＾ｈから／ｈ
への係数転送の数に差が生じることを認識している。エコー経路が完全な線形応
答を有する場合、＾ｈのタップ係数は一般にエコー経路の線形インパルス応答を
反映する。非線形残留エコー信号を有する非線形エコー経路では、残留エコーは
線形応答と比較して増大する傾向がある。この残留エコーを低減しようとして、
＾ｈのタップ係数は短期間に、線形インパルス応答から離れて動き短期間ＥＲＬ
Ｅを最大化する。これは絶えず短期間ＥＲＬＥを最小化しようとする最小平均二
乗適応処理を使用してタップ係数が適応されるために発生する。エコー信号の非
直線性が増大するに連れて、短期間の改善を得るために元の線形位置から離れる
タップ係数の影響は顕著になる。
【００３５】 線形エコー経路の場合、エコーキャンセラ２５の動作論理は、エコーキャンセ
ラ２５がタップをモデル・エコー経路応答に調整し、そのモデルをフィルタ＾ｈ
に転送するので、多数の転送が呼の開始時に発生すると想定している。初期収束
期間後、エコー経路が全く非線形である場合、単位時間当りの転送の予想数は少
なくなる。逆に、線形エコーキャンセラを使用する場合、非線形呼に対する最上
の打ち消し解は時間と共に変化する。その結果、／ｈフィルタの非適応タップは
、＾ｈフィルタ応答の＾Ｅ値と比較する時急速に準最適となる。例えば、／ｈ係
数は、約５０ミリ秒以内の＾ｈと比較すると準最適となる。その結果、転送密度
、すなわち単位時間当りの転送の数は多くなり、呼全体を通じて多いままである
。
【００３６】 上記を考慮して、エコーキャンセラ２５は収束期間後の転送密度を測定し、エ
コー経路応答が線形であるかまたは非線形であるかを決定する。このため、エコ
ーキャンセラ２５は転送密度しきい値ＴＤＴを保存するようプログラムされる。
エコーキャンセラ２５はある期間に発生する転送数ＴＣをカウントする。このカ
ウントは転送密度しきい値ＴＤＴと比較される。このカウントＴＣと、ひいては
転送密度が転送密度しきい値ＴＤＴを越えると、エコーキャンセラ２５は非線形
エコー経路応答の存在を宣言し、エコー信号を打ち消すために必要な適当な操作
を実行する。カウントＴＣと、ひいては転送密度がしきい値ＴＤＴ以下であれば
、エコーキャンセラ２５は線形エコー打ち消しとしてエコー打ち消しを処理する
。
【００３７】 ＴＣの値は多数の異なった方法で計算される。それはあらかじめ決められた間
隔Ｔで定期的に読み取られ読み取り直後にリセットされるソフトウェア・カウン
タを使用して計算される。結果として得られるカウントが直接使用され転送密度
しきい値ＴＤＴと比較される。この場合、転送密度しきい値ＴＤＴの値は、ソフ
トウェア・カウンタを読み取るために使用される期間に基づいて選択される。
【００３８】 ＴＣの値を決定するさらに複雑な処理では、ソフトウェア・カウンタが読み取
られる時間及び対応するカウンタ値がメモリに保存される。カウンタ値の次の読
み取り時に、カウンタ値とカウンタが次に読み取られる時間の両方が示される。
次にＴＣの値が、最初と最後のカウンタ値の差を最初と最後の時間値で除算した
ものとして計算される。
【００３９】 ＴＣの値は平均転送密度値にも対応する。この場合、値ＴＣは、単位時間当り
の転送数の移動平均を計算するデジタル・フィルタを使用して計算される。こう
したフィルタは、好適には低速な動作開始時定数と高速な減衰時定数を有するが
、これは強制的ではない。あらかじめ決められた期間を有するフレームの間転送
が行われる都度１の値が平均フィルタに供給される。フレームの間転送が行われ
ない都度０の値が平均フィルタに供給される。平均フィルタの出力がしきい値Ｔ
ＤＶを越えると、非線形条件が宣言される。
【００４０】 この状況は図５に示される。図示されるように、転送が行われた各フレームの
間に１の値がフィルタ入力に印加される。フレームの間に転送が行われなかった
場合０の値がフィルタ入力に提供される。入力値は線１７５で示され、出力値は
線１８０で示される。この出力値が線１８５で示されたしきい値ＴＤＶを越える
と、非線形条件が宣言される。上記のフィルタ構成はハードウェアで実現される
こともある。しかし、好適にはエコーキャンセラ２５を実現するために使用され
る１つかそれ以上のデジタル信号プロセッサのソフトウェアで実現される。
【００４１】 図４の処理の操作に上記のしきい値検出処理を組み込む１つの方法が図６に示
される。示されるように、ステップ１９０で平均フィルタは転送が行われたこと
を通知される。結果として得られた濾波された値がステップ１９５で取出され、
ステップ２００でしきい値と比較される。その値がしきい値ＴＤＶを越えると、
ステップ２０５でＥmax 値が検査され、非線形エコー経路条件が宣言される前に
しきい値（例えば１２ｄＢ）より上であることが確認される。Ｅmax がこの値よ
り低い場合、この宣言は行われない。ｖ値があらかじめ決められた値より大きい
ことを確認するこの検査は、非線形エコー経路条件が適応フィルタの収束及び再
収束期間中に宣言されないことを確実にする助けになる。Ｅmax がこの値より大
きい場合、ステップ２１０で非線形エコー経路応答が宣言される。
【００４２】 フィルタ＾ｈの１つかそれ以上の特性を使用して非直線性を検出するさらに別
の方法が図７及び図８に関連して示される。このさらに別の方法によれば、タッ
プ係数値の時間分散が使用され、エコー経路が線形かまたは非線形かが決定され
る。 各タップに関連する時間遅延に関する＾ｈフィルタのタップ係数のグラフが線
形エコー経路応答について図７に示される。図示されるように、＾ｈ応答は、少
数の大きさの大きいタップ（ここでは０〜１００の番号のタップとして示される
）と０に近い多数のタップ（ここでは１０１〜５１１の番号のタップとして示さ
れる）から構成されている。他の線形エコー経路も一般に同様の結果を生じるが
、そこでは合計数のうち小さな割合のタップがエコー応答をモデル化するために
使用され、多数のタップはほぼ０に等しい係数を有する。すなわち、＾ｈ係数は
一般に小さな時間分散値を有する（すなわち、＾ｈ係数のエネルギーの大部分は
小さな時間の窓に制限される）。
【００４３】 図８は、非線形エコー経路のエコー応答をモデル化しようとする時の＾ｈの係
数値を示す。この場合、大きなタップ係数を有するタップの数と低い値のタップ
係数を有するタップの数の比は、図７の線形の場合ほど大きくない。＾ｈのタッ
プのエネルギーはタップ間により幅広く分散される。比較的低い値のタップ係数
は、エコーの非線形成分を打ち消す短期間解を見つける際有効な役割を演じるの
で、非線形の場合はるかに多い。すなわち、非線形エコー経路をモデル化しよう
とする時係数は一般に大きな時間分散値を有する（すなわち、タップ・エネルギ
ーは多数のタップにわたって分散される）。
【００４４】 本発明者によって認識された上記の特性を考慮すると、エコーキャンセラ２５
は＾ｈフィルタのタップ係数の時間分散を計算して、エコー経路が線形かまたは
非線形かを決定する。時間分散値はしきい値と比較される。しきい値は時間分散
を測定する方法によって実験的に選択される。時間分散値がしきい値を越えると
、非線形エコー経路が宣言される。そうでない場合、エコー経路は線形であると
想定される。この決定を行う際ヒステリシスが使用される。
【００４５】 時間分散値は多くの方法で計算できる。１つの方法によれば、エコーキャンセ
ラは合計タップ・エネルギーのうち最大Ｍタップに属する部分の逆数を見つける
。ここでＭは＾ｈフィルタのタップの合計数に比較して小さい数である。時間分
散を計算するさらに別の方法によれば、エコーキャンセラは、Ｌ最低タップ係数
と最大タップ係数の数Ｍの比を測定する。どのように測定されようとも、時間分
散は線形呼の場合より非線形呼の場合の方が大きい。
【００４６】 エコーキャンセラ２５の時間分散処理は、精度を改善する少数の他の処理によ
って強化されることがある。例えば、エコーキャンセラ２５は、非線形エコー経
路を宣言する前に時間分散値があらかじめ決められた期間しきい値の上にあるこ
とを要求することがある。この要求は、大きな時間分散値を特徴とすることもあ
る収束及び再収束の期間が誤って非線形検出器の処理を作動しないようにする助
けになる。またさらに、エコーキャンセラは、非線形エコー経路を宣言する前に
、背景雑音の測定がなされることを要求することがある。高レベルの背景雑音は
時間分散を増大し、誤って非直線性を示すことがある。エコーキャンセラ２５は
、非線形エコー経路の存在を宣言する前に低背景雑音条件としきい値以上の高時
間分散値の両方を要求するようプログラムできる。
【００４７】 図４に示される処理で時間分散処理を実現する１つの方法が図９に示される。 非線形エコー経路が検出されると、エコーキャンセラ２５は好適には時間変化
モードに入る。このモードでは、出力決定論理はエコー応答を補償する＾ｈフィ
ルタを使用するようバイアスをかけられる。これは例えば、＾ｈ出力が一貫して
エコー補償のために使用されるようにスイッチ４５を切換えることで達成される
。また、このバイアスは、切換えがさらに起こりやすくなるように、上記で論じ
られた＾ｈから／ｈへの転送基準を変化させることで達成されることもある。さ
らに、＾ｈのタップ係数を適応するために使用される適応利得は好適には下げら
れるので、タップ係数が変化する速度が低下し、短期間解の行き過ぎが防止され
る。さらに、タップ係数の分割適応は時間変化モードでは抑制される。この分割
適応は、本出願と同じ日付で出願された、「適応係数の分割適応を有するデュア
ルＨエコーキャンセラ」と題されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．＿＿＿（代理人事件整理番
号Ｎｏ．＿＿＿）に示され説明されている。
【００４８】 適応係数に基づいて非直線性を検出するさらに別の方法はある時間にわたる各
タップの変化を監視することである。大きなタップの変化は非直線性を示し、低
いタップの変化は線形エコー経路応答を示す。 図１０は、多チャネル通信伝送でエコーを打ち消すために使用される、一般に
７００で示されるエコーキャンセラ・システムの１つの実施形態を示す。示され
るように、システム７００には、Ｔ１伝送のような多チャネル通信データを受信
するよう接続された入力７０５が含まれる。中央制御装置７１０は伝送の様々な
チャネルをデインタリーブし、データ・バス７２０を通じてそれらを対応する畳
み込みプロセッサ７１５に提供する。畳み込みプロセッサ７１５の中で、上記の
操作の大部分が行われる。各畳み込みプロセッサ７１５は、伝送路７３０の伝送
の少なくとも１つのチャネルを処理するよう設計されている。各畳み込みプロセ
ッサ７１５が対応するチャネルを処理した後、結果として得られるデータがデー
タ・バス７２０に配置される。中央制御装置７１０はデータを適切な多チャネル
形式（例えば、Ｔ１）に多重化し、伝送路７３５で再伝送する。ユーザ・インタ
ーフェース７４０が提供され、システムの様々なユーザ・プログラム可能パラメ
ータを設定する。
【００４９】 様々な修正が、基本的な教示から離れることなく上記のシステムになされる。
本発明は１つかそれ以上の特定の実施形態を参照してかなり詳細に説明されたが
、当業者は、添付の請求項に示された本発明の範囲及び精神から離れることなく
変更がなされることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、従来のキャンセラのブロック図である。
【図２】 図２は、本発明の１つの実施形態によって動作するエコーキャンセラの概略ブ
ロック図である。
【図３】 図３は、本発明の１つの実施形態によって係数転送を実行する１つの方法のフ
ローチャートである。
【図４】 図４は、本発明のさらに別の実施形態によって係数転送を実行するさらに別の
方法を示すフローチャートである。
【図５】 図５は、転送密度の測定を支援するために使用されるフィルタの入力及び出力
を示す。
【図６】 図６は、図４に関連して前に説明されたエコーキャンセラ動作で非線形エコー
経路検出を実現する１つの方法を示す。
【図７】 図７は、線形エコー経路に応答する時の適応フィルタのタップ係数時間分散を
示す。
【図８】 図８は、非線形エコー経路に応答する時の適応フィルタのタップ係数時間分散
を示す。
【図９】 図９は、図４のエコーキャンセラ動作に適用される時間分散を使用する非線形
検出器を実現する１つの方法を示す。
【図１０】 図１０は、本発明を利用するエコーキャンセラ・システムを実現する１つの方
法を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J023 DB03 DC07 DD01 5K027 BB03 DD10 5K038 AA07 DD03 FF13 5K046 AA05 BA00 EE06 EF21 HH39 HH58 HH59 【要約の続き】 に対応する転送密度値に応答する。本発明のさらに別の 実施形態によれば、非線形エコー経路検出器（３００） は、非線形経路条件を検出するため、第２デジタル・フ ィルタの係数時間分散特性に応答する。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エコーキャンセラ回路であって、 呼の間に発生するエコー応答をシミュレートする非適応タップ係数を有する第
    １デジタル・フィルタと、 前記呼の間に発生するエコー応答をシミュレートする適応タップ係数を有する
    第２デジタル・フィルタであって、前記適応タップ係数が前記呼の間に更新され
    る第２デジタル・フィルタと、 １つかそれ以上のあらかじめ決められた条件の集合が存在する時前記第１デジ
    タル・フィルタの前記タップ係数を置換するために前記第２デジタル・フィルタ
    の前記適応タップ係数を転送するよう配置された係数転送制御装置と、 非線形エコー経路条件を検出する、前記第１及び第２デジタル・フィルタの１
    つかそれ以上のパラメータに応答する非線形経路検出器とを備えるエコーキャン
    セラ回路。
  2. 【請求項２】 前記非線形エコー経路検出器が、前記係数転送制御装置によ
    って実行される転送の数に対応する転送密度値に応答する、請求項１に記載のエ
    コーキャンセラ回路。
  3. 【請求項３】 前記係数転送制御装置によって実行される前記転送の数がし
    きい値を越えることを前記転送密度値が示す時、前記非線形エコー経路検出器が
    非線形エコー経路条件を宣言する、請求項２に記載のエコーキャンセラ回路。
  4. 【請求項４】 前記転送密度値が平均値である、請求項３に記載のエコーキ
    ャンセラ回路。
  5. 【請求項５】 前記非線形エコー経路検出器が、 前記係数転送制御装置があらかじめ決められた期間中に転送を実行する時に第
    １の２進状態出力値を、前記係数転送制御装置が前記あらかじめ決められた期間
    中に転送を実行しない時に第２の２進状態出力値を提供する手段と、 前記第１及び第２の２進状態出力値を濾波するフィルタであって、前記フィル
    タが濾波出力値を提供するフィルタと、 非線形エコー経路応答が存在するかを決定するために、前記濾波出力値をあら
    かじめ決められたしきい値と比較する手段とを備える、請求項２に記載のエコー
    キャンセラ回路。
  6. 【請求項６】 前記フィルタが減衰特性より大きな動作開始特性を有する、
    請求項５に記載のエコーキャンセラ回路。
  7. 【請求項７】 前記非線形エコー経路検出器が、非線形エコー経路条件を検
    出するため、前記第２デジタル・フィルタの係数時間分散特性に応答する、請求
    項１に記載のエコーキャンセラ回路。
  8. 【請求項８】 前記係数時間分散特性が、あらかじめ決められたしきい値よ
    り上の係数時間分散を示す時、前記非線形エコー経路検出器が非線形エコー経路
    条件を宣言する、請求項７に記載のエコーキャンセラ回路。
  9. 【請求項９】 第１エコー補償信号を生成するために、信号プラス・エコー
    信号から前記第１デジタル・フィルタの濾波出力信号を減算する第１加算器回路
    と、 第２エコー補償信号を生成するために、前記信号プラス・エコー信号から前記
    第２デジタル・フィルタの濾波出力信号を減算する第２加算器回路とをさらに備
    える、請求項１に記載のエコーキャンセラ回路。
  10. 【請求項１０】 前記第１エコー補償信号かまたは前記第２エコー補償信号
    かの何れかをエコーキャンセラの出力に選択的に提供するスイッチであって、前
    記スイッチが、前記非線形エコー経路検出器が非線形エコー経路条件を検出する
    時に前記第２エコー補償信号を提供するよう選択されるスイッチをさらに備える
    、請求項９に記載のエコーキャンセラ。
  11. 【請求項１１】 エコーキャンセラであって、 呼の遠端信号を受信する少なくとも１つの入力と、 前記呼の信号プラス・エコー信号を受信する少なくとも１つの入力であって、
    前記信号プラス・エコー信号が、前記呼を伝える伝送媒体のエコー応答に対応す
    る信号成分を有する少なくとも１つの入力と、 遠端信号を受信し、前記エコー応答をシミュレートする非適応タップ係数を有
    する第１デジタル・フィルタと、 遠端に伝送するエコー補償信号を生成するために、前記信号プラス・エコー信
    号から前記第１デジタル・フィルタの濾波された遠端出力信号を減算する加算器
    回路と、 前記遠端信号を受信し、前記エコー応答をシミュレートする適応タップ係数を
    有する第２デジタル・フィルタであって、前記適応タップ係数が前記呼の間に更
    新される第２デジタル・フィルタと、 １つかそれ以上のあらかじめ決められた条件の集合が存在する時、前記第１デ
    ジタル・フィルタの前記タップ係数を置換するために前記第２デジタル・フィル
    タの前記適応タップ係数を転送するよう配置された係数転送制御装置と、 非線形エコー経路条件を検出するために、前記第１及び第２デジタル・フィル
    タの１つかそれ以上のパラメータに応答する非線形エコー経路検出器とを備える
    エコーキャンセラ。
  12. 【請求項１２】 前記非線形エコー経路検出器が、前記係数転送制御装置に
    よって実行される転送の数に対応する転送密度値に応答する、請求項１１に記載
    のエコーキャンセラ。
  13. 【請求項１３】 前記係数転送制御装置によって実行される転送の前記数が
    しきい値を越えることを前記転送密度値が示す時、前記非線形エコー経路検出器
    が非線形エコー経路条件を宣言する、請求項１２に記載のエコーキャンセラ。
  14. 【請求項１４】 前記転送密度値が平均値である、請求項１２に記載のエコ
    ーキャンセラ回路。
  15. 【請求項１５】 前記非線形エコー経路検出器が、 前記係数転送制御装置があらかじめ決められた期間中に転送を実行する時に第
    １の２進状態出力値を、前記係数転送制御装置が前記所定の期間中に転送を実行
    しない時に第２の２進状態出力値を提供する手段と、 前記第１及び第２の２進状態出力値を濾波するフィルタであって、前記フィル
    タが濾波出力値を提供するフィルタと、 非線形エコー経路応答が存在するかを決定するために、前記濾波出力値をあら
    かじめ決められたしきい値と比較する手段とを備える、請求項１２に記載のエコ
    ーキャンセラ回路。
  16. 【請求項１６】 前記フィルタが減衰特性より大きな動作開始特性を有する
    、請求項１５に記載のエコーキャンセラ。
  17. 【請求項１７】 前記非線形エコー経路検出器が、非線形エコー経路条件を
    検出するため、前記第２デジタル・フィルタのタップ係数時間分散特性に応答す
    る、請求項１に記載のエコーキャンセラ。
  18. 【請求項１８】 前記係数時間分散特性が、あらかじめ決められたしきい値
    より上の係数時間分散を示す時、前記非線形エコー経路検出器が非線形エコー経
    路条件を宣言する、請求項１７に記載のエコーキャンセラ。
  19. 【請求項１９】 第１エコー補償信号を生成するために、前記信号プラス・
    エコー信号から前記第１デジタル・フィルタの濾波出力信号を減算する第１加算
    器回路と、 第２エコー補償信号を生成するために、前記信号プラス・エコー信号から前記
    第２デジタル・フィルタの濾波出力信号を減算する第２加算器回路とをさらに備
    える、請求項１１に記載のエコーキャンセラ回路。
  20. 【請求項２０】 前記第１エコー補償信号かまたは前記第２エコー補償信号
    かの何れかをエコーキャンセラの出力に選択的に提供するスイッチであって、前
    記スイッチが、前記非線形エコー経路検出器が非線形エコー経路条件を検出する
    時に前記第２エコー補償信号を提供するよう選択されるスイッチをさらに備える
    、請求項１９に記載のエコーキャンセラ。
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