JP2002534849A - 通信システムにおける適応信号利得制御のための方法及び装置 - Google Patents
通信システムにおける適応信号利得制御のための方法及び装置Info
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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
- H04M9/082—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers
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- Signal Processing (AREA)
- Telephone Function (AREA)
- Interconnected Communication Systems, Intercoms, And Interphones (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
適応利得制御の手法により、インターネット電話通信通話の全体の間中正確に調整された音響信号レベルを与え、かつ、その適応利得制御の手法は、背景雑音及びスピーカのエコーに対して弾力的に対応可能なものとなっている。開示する手法は、複数の近端話者を捉える（考慮する）ことができ、加えて近端環境の変化も捉えることができる。代表的な実施形態では、適応利得制御装置は、マイクロホンの出力信号の測定値とスピーカの入力信号の測定値とに基づき、前記マイクロホンの出力信号に対するアナログ利得を調整するように構成された利得制御プロセッサを有する。
Description
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。また特に、本発明は、通信システムにおけ
る適応利得制御（adaptive gain control）に関する。
る適応利得制御（adaptive gain control）に関する。
【０００２】
近年、インターネット電話通信（Internet telephony）を主流へと導く着実な
推進がなされるに至っている。インターネットを通じて高品質な音響信号（high
-quality audio signals）をリアルタイムで送信しかつ受信する能力（ability
）により、消費者（consumers）に対しては、特にマルチメディア・コンピュー
タの場面（multimedia computer context）において、費用効率的でかつ以前で
は実現できなかった通信上の解決手段（communications solutions）が提供され
ることになろう。しかしながら、かかるインターネット電話通信のアプリケーシ
ョンの実現を成功させるに当たって現在障害となっている事項（present obstac
le）は、音響信号利得制御（audio signal gain control）に関係している。具
体的に言うと、インターネット経由での伝送（transmission（伝送ないし送信）
）用に音響信号を前処理（prepare）するために共通使用される音声符号器（spe
ech coders）や他の信号処理アルゴリズムの適切でかつ調和（整合）した処理動
作（proper and consistent operation）を確保するように、音響信号（例えば
マイクロホンの出力信号等）のレベルを調整することが実際には困難となってい
る。換言すれば、かかる信号処理アルゴリズムの多くは、特定のダイナミック入
力レンジ（particular dynamic input range）を最大限利用することに基づいて
最適化されており、したがって、到来する信号（incoming signals）がそのレン
ジを満たすがそのレンジを超えないものとなるように、厳密な信号レベル調整（
precise signal level adjustment）を必要とするのである。
推進がなされるに至っている。インターネットを通じて高品質な音響信号（high
-quality audio signals）をリアルタイムで送信しかつ受信する能力（ability
）により、消費者（consumers）に対しては、特にマルチメディア・コンピュー
タの場面（multimedia computer context）において、費用効率的でかつ以前で
は実現できなかった通信上の解決手段（communications solutions）が提供され
ることになろう。しかしながら、かかるインターネット電話通信のアプリケーシ
ョンの実現を成功させるに当たって現在障害となっている事項（present obstac
le）は、音響信号利得制御（audio signal gain control）に関係している。具
体的に言うと、インターネット経由での伝送（transmission（伝送ないし送信）
）用に音響信号を前処理（prepare）するために共通使用される音声符号器（spe
ech coders）や他の信号処理アルゴリズムの適切でかつ調和（整合）した処理動
作（proper and consistent operation）を確保するように、音響信号（例えば
マイクロホンの出力信号等）のレベルを調整することが実際には困難となってい
る。換言すれば、かかる信号処理アルゴリズムの多くは、特定のダイナミック入
力レンジ（particular dynamic input range）を最大限利用することに基づいて
最適化されており、したがって、到来する信号（incoming signals）がそのレン
ジを満たすがそのレンジを超えないものとなるように、厳密な信号レベル調整（
precise signal level adjustment）を必要とするのである。
【０００３】 従来より、信号レベル調整は、アプリケーションの利用者に委ねられているか
、あるいは、アプリケーションが最初にインストールされた時ないしアプリケー
ションが最初に利用される時に実行されるキャリブレーション（calibration（
較正））に基づいて自動的に行われるかになっている。例えば、利用者に対して
は、ライン−イン（line-in）ないしマイクロホンの信号が伝送用に適切に処理
されるように、マルチメディア・コンピュータのサウンドボード（soundboard）
について利得制御調整（gain control adjustments）を行うよう指示されること
がよくある。あるいは他の形態として、アプリケーションのインストレーション
及びセットアップ（installation and setup）において（例えば、マイクロホン
に向かって話したり、音響ライン−イン信号を与えたりすることにより）キャリ
ブレーション信号を供給するよう利用者に指示をすることもでき、これによって
サウンドボードの利得を自動的に設定することができる。
、あるいは、アプリケーションが最初にインストールされた時ないしアプリケー
ションが最初に利用される時に実行されるキャリブレーション（calibration（
較正））に基づいて自動的に行われるかになっている。例えば、利用者に対して
は、ライン−イン（line-in）ないしマイクロホンの信号が伝送用に適切に処理
されるように、マルチメディア・コンピュータのサウンドボード（soundboard）
について利得制御調整（gain control adjustments）を行うよう指示されること
がよくある。あるいは他の形態として、アプリケーションのインストレーション
及びセットアップ（installation and setup）において（例えば、マイクロホン
に向かって話したり、音響ライン−イン信号を与えたりすることにより）キャリ
ブレーション信号を供給するよう利用者に指示をすることもでき、これによって
サウンドボードの利得を自動的に設定することができる。
【０００４】 しかしながら、そのマイクロホンないしライン−インの信号を利用者が聞くこ
とはできず、かつ、将来の信号レベルの変化（例えば、マイクロホンの位置の変
更や利用者間での声の強度（voice strength）の相違等による、将来の信号レベ
ルの変化）を捉える（考慮する）ことのできる信号利得設定は存在しないことか
ら、それらの解決手段は不十分（inadequate）であることが判明している。時に
はサウンドボードの利得に低すぎる設定がなされ、そのせいで音声符号器及び／
又は他の処理アルゴリズムが正確度の低いものになることもある。このため、受
信側の利用者（receiving user）は、遠端（the far end）で利得を増加させる
ことになりがちであり、その結果として、受信される音声信号は、劣悪な信号対
雑音比（signal-to-noise ratio）を有することになり、また、妨害測定雑音（d
isturbing measurement noise）を含み得ることにもなる。他の場合ではサウン
ドボードの利得に高すぎる設定がなされ、そのせいで音声符号器及び／又は他の
処理アルゴリズムが予定通り機能するのを妨げ得る信号飽和（signal saturatio
n）を生じることもある。受信側の利用者は、遠端利得（far-end gain）を下げ
ることができるが、受信される音声信号は、それにも拘わらず歪んだものになる
ことがある。
とはできず、かつ、将来の信号レベルの変化（例えば、マイクロホンの位置の変
更や利用者間での声の強度（voice strength）の相違等による、将来の信号レベ
ルの変化）を捉える（考慮する）ことのできる信号利得設定は存在しないことか
ら、それらの解決手段は不十分（inadequate）であることが判明している。時に
はサウンドボードの利得に低すぎる設定がなされ、そのせいで音声符号器及び／
又は他の処理アルゴリズムが正確度の低いものになることもある。このため、受
信側の利用者（receiving user）は、遠端（the far end）で利得を増加させる
ことになりがちであり、その結果として、受信される音声信号は、劣悪な信号対
雑音比（signal-to-noise ratio）を有することになり、また、妨害測定雑音（d
isturbing measurement noise）を含み得ることにもなる。他の場合ではサウン
ドボードの利得に高すぎる設定がなされ、そのせいで音声符号器及び／又は他の
処理アルゴリズムが予定通り機能するのを妨げ得る信号飽和（signal saturatio
n）を生じることもある。受信側の利用者は、遠端利得（far-end gain）を下げ
ることができるが、受信される音声信号は、それにも拘わらず歪んだものになる
ことがある。
【０００５】 したがって、通信システムにおいては、信号レベルを調整するための改良され
た方法及び装置を求める要求がある。
た方法及び装置を求める要求がある。
【０００６】
本発明は、適応利得制御のための手法を提供することにより、上述した要求及
び他の要求を満たす。有利な点として、開示する手法は、通話の全体（the enti
rety of a conversation）の間中正確に調整された信号レベルを与えると共に、
背景雑音（background noise）及びスピーカのエコー（loudspeaker echo）に対
して弾力的に対応可能なもの（resilient）となっている。さらに、それらの開
示する手法は、複数（多数）の近端話者（multiple near-end speakers）を捉え
ることができ（考慮することができ）、加えて近端環境（near-end environment
）の変化（例えば、利用者及びマイクロホンの位置の変更等）も捉えることがで
きる。
び他の要求を満たす。有利な点として、開示する手法は、通話の全体（the enti
rety of a conversation）の間中正確に調整された信号レベルを与えると共に、
背景雑音（background noise）及びスピーカのエコー（loudspeaker echo）に対
して弾力的に対応可能なもの（resilient）となっている。さらに、それらの開
示する手法は、複数（多数）の近端話者（multiple near-end speakers）を捉え
ることができ（考慮することができ）、加えて近端環境（near-end environment
）の変化（例えば、利用者及びマイクロホンの位置の変更等）も捉えることがで
きる。
【０００７】 本発明に基づく代表的な適応利得制御装置（adaptive gain controller）は、
マイクロホンの出力信号の測定値（measurements）とスピーカの入力信号の測定
値とに基づき、前記マイクロホンの出力信号に対して適用されるアナログ利得（
analog gain）を調整するように構成された利得制御プロセッサを有する。例え
ば、前記アナログ利得は、前記マイクロホンの信号における（前記マイクロホン
の信号中の）平均音声レベル及びピーク音声レベルの推定値（estimates of the
average and peak speech levels）と前記マイクロホンの出力信号が飽和して
いるかどうかの判断（determination）とに基づいて調整するものとすることが
できる。代表的な実施形態においては、前記マイクロホンの出力信号における平
均音声レベルが目標平均レベル（target average level）に近づき、かつ、前記
マイクロホンの出力信号におけるピーク音声レベルが最大ピーク・レベル（maxi
mum peak level）を超えないように、前記アナログ利得が調整される。性能（pe
rformance）を向上させるために、前記平均及びピークの各音声レベル推定値は
更新され、代表的な実施形態では、前記マイクロホンの出力信号が音声を含んで
いることと前記スピーカの入力信号が音声を含んでいないこととを有音無音検出
器（voice activity detectors）が示すときにのみ、前記平均及びピークの各音
声レベル推定値を更新する。
マイクロホンの出力信号の測定値（measurements）とスピーカの入力信号の測定
値とに基づき、前記マイクロホンの出力信号に対して適用されるアナログ利得（
analog gain）を調整するように構成された利得制御プロセッサを有する。例え
ば、前記アナログ利得は、前記マイクロホンの信号における（前記マイクロホン
の信号中の）平均音声レベル及びピーク音声レベルの推定値（estimates of the
average and peak speech levels）と前記マイクロホンの出力信号が飽和して
いるかどうかの判断（determination）とに基づいて調整するものとすることが
できる。代表的な実施形態においては、前記マイクロホンの出力信号における平
均音声レベルが目標平均レベル（target average level）に近づき、かつ、前記
マイクロホンの出力信号におけるピーク音声レベルが最大ピーク・レベル（maxi
mum peak level）を超えないように、前記アナログ利得が調整される。性能（pe
rformance）を向上させるために、前記平均及びピークの各音声レベル推定値は
更新され、代表的な実施形態では、前記マイクロホンの出力信号が音声を含んで
いることと前記スピーカの入力信号が音声を含んでいないこととを有音無音検出
器（voice activity detectors）が示すときにのみ、前記平均及びピークの各音
声レベル推定値を更新する。
【０００８】 アナログ−デジタル変換器（analog-to-digital converter）を通じてのデジ
タル化（digitization）に先立って信号に対して適用されるアナログ利得を調整
するための代表的な方法は、前記アナログ−デジタル変換器のデジタル出力が飽
和しているかどうかを判断する過程と、前記デジタル出力が飽和している場合に
は前記アナログ利得を減少させる過程と、前記デジタル出力が飽和していない場
合には通信信号（communications signal）の測定平均レベル（measured averag
e level（測定された平均のレベル））を目標平均レベルと比較する過程と、前
記測定平均レベルが前記目標平均レベルを過度に超過している（too far above
（大幅に超えすぎている））場合には前記アナログ利得を減少させる過程と、前
記測定平均レベルが前記目標平均レベルを過度に下回っている（too far below
（大幅に下回りすぎている））場合には通信信号の測定ピーク・レベル（measur
ed peak level（測定されたピーク・レベル））を通信信号の最大ピーク・レベ
ルと比較する過程と、前記測定ピーク・レベルが前記最大レベルを下回っている
場合には前記アナログ利得を増加させる過程とを、有している。
タル化（digitization）に先立って信号に対して適用されるアナログ利得を調整
するための代表的な方法は、前記アナログ−デジタル変換器のデジタル出力が飽
和しているかどうかを判断する過程と、前記デジタル出力が飽和している場合に
は前記アナログ利得を減少させる過程と、前記デジタル出力が飽和していない場
合には通信信号（communications signal）の測定平均レベル（measured averag
e level（測定された平均のレベル））を目標平均レベルと比較する過程と、前
記測定平均レベルが前記目標平均レベルを過度に超過している（too far above
（大幅に超えすぎている））場合には前記アナログ利得を減少させる過程と、前
記測定平均レベルが前記目標平均レベルを過度に下回っている（too far below
（大幅に下回りすぎている））場合には通信信号の測定ピーク・レベル（measur
ed peak level（測定されたピーク・レベル））を通信信号の最大ピーク・レベ
ルと比較する過程と、前記測定ピーク・レベルが前記最大レベルを下回っている
場合には前記アナログ利得を増加させる過程とを、有している。
【０００９】 本発明の、上述した特徴及び有利な効果（advantages）並びに他の特徴及び有
利な効果について、以下に、添付図面に示した例示的な各例を参照しつつ詳細に
説明する。以下に述べる実施形態が例示と理解という目的のために与えられるも
のであり、かつ、非常に多くの均等な実施形態（equivalent embodiments）がこ
こに予期されることは、当業者に十分理解されることであろう。
利な効果について、以下に、添付図面に示した例示的な各例を参照しつつ詳細に
説明する。以下に述べる実施形態が例示と理解という目的のために与えられるも
のであり、かつ、非常に多くの均等な実施形態（equivalent embodiments）がこ
こに予期されることは、当業者に十分理解されることであろう。
【００１０】
図１は、本発明に基づく適応利得制御装置（adaptive gain control arrangem
ent（適応利得制御設備））を取り入れた代表的なインターネット電話通信シス
テム１００を表している。このようなシステムは、例えば、マルチメディア・パ
ーソナル・コンピュータ（multimedia personal computer）に含ませる（設ける
）ことができる。図１のシステム１００の様々な構成要素の以下に説明する機能
（functionality）が公知のアナログ及びデジタル信号処理ハードウェア（analo
g and digital signal processing hardware）及び／又は汎用デジタル・コンピ
ュータ（general purpose digital computer）を用いて実現できることは、当業
者に十分理解されることであろう。
ent（適応利得制御設備））を取り入れた代表的なインターネット電話通信シス
テム１００を表している。このようなシステムは、例えば、マルチメディア・パ
ーソナル・コンピュータ（multimedia personal computer）に含ませる（設ける
）ことができる。図１のシステム１００の様々な構成要素の以下に説明する機能
（functionality）が公知のアナログ及びデジタル信号処理ハードウェア（analo
g and digital signal processing hardware）及び／又は汎用デジタル・コンピ
ュータ（general purpose digital computer）を用いて実現できることは、当業
者に十分理解されることであろう。
【００１１】 図示のように、代表的なシステム１００は、マイクロホン１１０、スピーカ１
２０、調整可能利得増幅器（adjustable-gain amplifier）１３０、アナログ−
デジタル変換器１４０、デジタル−アナログ変換器（digital-to-analog conver
ter）１４５、第１及び第２の有音無音検出器（ＶＡＤｓ(voice activity detec
tors)）１５０及び１５５、並びに制御プロセッサ１６０を有している。遠端デ
ジタル信号（far-end digital signal）ｘ（ｎ）（例えば、インターネットを介
して受信されるデジタル化された遠端の音声及び雑音等）は、デジタル−アナロ
グ変換器１４５へ入力されると共に、第２の有音無音検出器１５５へ入力される
。デジタル−アナログ変換器１４５は、その遠端信号ｘ（ｎ）をアナログ領域（
the analog domain）に変換し、そして、その結果生成された遠端アナログ信号
（far-end analog signal）ｘ（ｔ）は、図示せぬ近端利用者（near-end user）
に対する提示（presentation（表し示すこと））のためにスピーカ１２０へ入力
される。
２０、調整可能利得増幅器（adjustable-gain amplifier）１３０、アナログ−
デジタル変換器１４０、デジタル−アナログ変換器（digital-to-analog conver
ter）１４５、第１及び第２の有音無音検出器（ＶＡＤｓ(voice activity detec
tors)）１５０及び１５５、並びに制御プロセッサ１６０を有している。遠端デ
ジタル信号（far-end digital signal）ｘ（ｎ）（例えば、インターネットを介
して受信されるデジタル化された遠端の音声及び雑音等）は、デジタル−アナロ
グ変換器１４５へ入力されると共に、第２の有音無音検出器１５５へ入力される
。デジタル−アナログ変換器１４５は、その遠端信号ｘ（ｎ）をアナログ領域（
the analog domain）に変換し、そして、その結果生成された遠端アナログ信号
（far-end analog signal）ｘ（ｔ）は、図示せぬ近端利用者（near-end user）
に対する提示（presentation（表し示すこと））のためにスピーカ１２０へ入力
される。
【００１２】 また、マイクロホン１１０において、近端音声（near-end speech）ｖ１（ｔ
）、近端雑音（near-end noise）ｖ２（ｔ）及び遠端エコー（far-end echo）ｓ
（ｔ）が受信され、かつ、合成されて（combine（結合して））近端アナログ信
号（near-end analog signal）ｙ（ｔ）を生成する。この近端アナログ信号ｙ（
ｔ）は、調整可能利得増幅器１３０によって増幅されると共に、アナログ−デジ
タル変換器１４０によってデジタル化される。その結果として生じるデジタルの
近端信号ｙ（ｎ）は、第１の有音無音検出器１５０へ入力されると共に、制御プ
ロセッサ１６０へ入力され、かつ、遠端へ向けて（例えばインターネットを介し
て）送られるものともなる（passed on（そのまま遠端へ通過回送もされる））
。それぞれの有音無音検出器１５０、１５５からの出力は、制御プロセッサ１６
０へ入力される。
）、近端雑音（near-end noise）ｖ２（ｔ）及び遠端エコー（far-end echo）ｓ
（ｔ）が受信され、かつ、合成されて（combine（結合して））近端アナログ信
号（near-end analog signal）ｙ（ｔ）を生成する。この近端アナログ信号ｙ（
ｔ）は、調整可能利得増幅器１３０によって増幅されると共に、アナログ−デジ
タル変換器１４０によってデジタル化される。その結果として生じるデジタルの
近端信号ｙ（ｎ）は、第１の有音無音検出器１５０へ入力されると共に、制御プ
ロセッサ１６０へ入力され、かつ、遠端へ向けて（例えばインターネットを介し
て）送られるものともなる（passed on（そのまま遠端へ通過回送もされる））
。それぞれの有音無音検出器１５０、１５５からの出力は、制御プロセッサ１６
０へ入力される。
【００１３】 動作においては、制御プロセッサ１６０は、近端デジタル信号（near-end dig
ital signal）ｙ（ｎ）を監視し、これに加えてそれぞれの有音無音検出器１５
０、１５５からの出力も監視し、かつ、増幅器１３０の利得を調整して、近端デ
ジタル信号ｙ（ｎ）のレベルが、伝送（送信）用に近端信号ｙ（ｎ）の前処理を
するのに利用され得る音声符号器（図示略）及び／又は任意の他のデジタル信号
処理アルゴリズムに対する入力として適切なものとなるようにする。アナログ−
デジタル変換の後と音声符号器ないし他のアルゴリズムへの入力の直前とにおい
てデジタル信号レベルに対する微調整（small adjustments）を行うことが可能
であるが、より大域的な調整（larger adjustments）を増幅器１３０によって行
い、これによって測定雑音の不適切な増幅（undue amplification of measureme
nt noise）を回避すると共にアナログ−デジタル変換器１４０での信号クリッピ
ングによる歪み（distortion due to signal clipping）を防止する。
ital signal）ｙ（ｎ）を監視し、これに加えてそれぞれの有音無音検出器１５
０、１５５からの出力も監視し、かつ、増幅器１３０の利得を調整して、近端デ
ジタル信号ｙ（ｎ）のレベルが、伝送（送信）用に近端信号ｙ（ｎ）の前処理を
するのに利用され得る音声符号器（図示略）及び／又は任意の他のデジタル信号
処理アルゴリズムに対する入力として適切なものとなるようにする。アナログ−
デジタル変換の後と音声符号器ないし他のアルゴリズムへの入力の直前とにおい
てデジタル信号レベルに対する微調整（small adjustments）を行うことが可能
であるが、より大域的な調整（larger adjustments）を増幅器１３０によって行
い、これによって測定雑音の不適切な増幅（undue amplification of measureme
nt noise）を回避すると共にアナログ−デジタル変換器１４０での信号クリッピ
ングによる歪み（distortion due to signal clipping）を防止する。
【００１４】 通常、制御プロセッサ１６０は、近端信号ｙ（ｎ）における近端音声の平均レ
ベルを測定すると共に、その測定した平均レベルを目標平均レベルないし好まし
い平均レベル（例えば、the Subscriber Loop Signaling and Transmission Han
dbook, Whitman D. Reeve, IEEE Press, 1992, pp. 95-97 において定義されて
いるように、−２２ｄＢｏＶのレベル）の方へ絶えず向かわせる（continually
push（継続的に押しやる））ように、増幅器１３０の利得を調整する。利得制御
システムをより耐性の高いもの（more robust（より揺るぎないもの））にする
ため、利得調整は、後に詳細に説明するように、有音無音検出器１５０、１５５
の出力を条件とすることができ、また、信号飽和のテスト（test for signal sa
turation）を条件とすることができる。さらに、同じく後に詳細に説明するよう
に、利得調整は、近端音声のピーク・レベルの測定を条件とし、二人又はそれよ
り多くの近端利用者が話をしている場合の利得調整エラー（gain adjustment er
rors）を防止するようにすることもできる。
ベルを測定すると共に、その測定した平均レベルを目標平均レベルないし好まし
い平均レベル（例えば、the Subscriber Loop Signaling and Transmission Han
dbook, Whitman D. Reeve, IEEE Press, 1992, pp. 95-97 において定義されて
いるように、−２２ｄＢｏＶのレベル）の方へ絶えず向かわせる（continually
push（継続的に押しやる））ように、増幅器１３０の利得を調整する。利得制御
システムをより耐性の高いもの（more robust（より揺るぎないもの））にする
ため、利得調整は、後に詳細に説明するように、有音無音検出器１５０、１５５
の出力を条件とすることができ、また、信号飽和のテスト（test for signal sa
turation）を条件とすることができる。さらに、同じく後に詳細に説明するよう
に、利得調整は、近端音声のピーク・レベルの測定を条件とし、二人又はそれよ
り多くの近端利用者が話をしている場合の利得調整エラー（gain adjustment er
rors）を防止するようにすることもできる。
【００１５】 代表的な実施形態によれば、近端信号ｙ（ｎ）における近端音声の平均レベル
の現行推定値（running estimate（その時々の推定値））は、連続する一連の近
端信号サンプル・ブロック（a succession of near-end signal sample blocks
）のそれぞれの終わりにおいて更新される（例えば、各１６０サンプルＧＳＭ音
声フレーム（each 160-sample GSM speech frame）の終わりにおいて更新される
）。ただし、近端利用者が話をしていない時の期間に基づく誤った利得調整を回
避するため、平均近端音声レベルの推定値は、近端信号ｙ（ｎ）が音声を含んで
いることを第１の有音無音検出器１５０が示す（indicates（表示する））とき
にだけ更新されるものとする。さらに、たとえ近端利用者が話をしていない場合
であっても、遠端エコーによって第１の有音無音検出器１５０が音声を示す事態
が生じ得るので、遠端信号ｘ（ｎ）が音声を含んでいないことを第２の有音無音
検出器１５５が示すときにだけ推定値を更新する。有音無音検出器１５０、１５
５を構成するための手法は、よく知られており、また、例えば、ETSI, GSM 06:3
2, European Digital Cellular Telecommunication System Voice Activity Det
ection, Version 4.3.1, April 1998 において説明されている。
の現行推定値（running estimate（その時々の推定値））は、連続する一連の近
端信号サンプル・ブロック（a succession of near-end signal sample blocks
）のそれぞれの終わりにおいて更新される（例えば、各１６０サンプルＧＳＭ音
声フレーム（each 160-sample GSM speech frame）の終わりにおいて更新される
）。ただし、近端利用者が話をしていない時の期間に基づく誤った利得調整を回
避するため、平均近端音声レベルの推定値は、近端信号ｙ（ｎ）が音声を含んで
いることを第１の有音無音検出器１５０が示す（indicates（表示する））とき
にだけ更新されるものとする。さらに、たとえ近端利用者が話をしていない場合
であっても、遠端エコーによって第１の有音無音検出器１５０が音声を示す事態
が生じ得るので、遠端信号ｘ（ｎ）が音声を含んでいないことを第２の有音無音
検出器１５５が示すときにだけ推定値を更新する。有音無音検出器１５０、１５
５を構成するための手法は、よく知られており、また、例えば、ETSI, GSM 06:3
2, European Digital Cellular Telecommunication System Voice Activity Det
ection, Version 4.3.1, April 1998 において説明されている。
【００１６】 近端単独話中（near-end single-talk）の期間（有音無音検出器１５０、１５
５が示すところでは近端単独話中である期間）の間は、サンプルの各ブロックの
終わりにおいて（例えば、各ＧＳＭフレームの終わりにおいて）、そのサンプル
のブロックについての近端信号ｙ（ｎ）全体の平均レベルｒｙをまず計算するこ
とにより、平均近端音声レベルの現行推定値を更新する。すなわち、Ｎサンプル
（例えば１６０個のサンプル）のブロックについては、平均近端信号レベルｒｙ を
５が示すところでは近端単独話中である期間）の間は、サンプルの各ブロックの
終わりにおいて（例えば、各ＧＳＭフレームの終わりにおいて）、そのサンプル
のブロックについての近端信号ｙ（ｎ）全体の平均レベルｒｙをまず計算するこ
とにより、平均近端音声レベルの現行推定値を更新する。すなわち、Ｎサンプル
（例えば１６０個のサンプル）のブロックについては、平均近端信号レベルｒｙ を
【数１】 として計算する。
【００１７】 次に、その計算した近端信号レベルから近端雑音レベルの推定値を減算するこ
とにより、そのフレームについての近端音声レベルを計算する（ここで、近端雑
音レベルの推定値は、有音無音検出器１５０、１５５が示すところの、近端音声
がなくかつ遠端音声がない期間（periods of no near-end speech and no far-e
nd speech）の間に計算することができる。）。すなわち、近端音声レベルｒｖ
１は、近端信号レベルｒｙと雑音レベルｒｖ２との差（difference）
とにより、そのフレームについての近端音声レベルを計算する（ここで、近端雑
音レベルの推定値は、有音無音検出器１５０、１５５が示すところの、近端音声
がなくかつ遠端音声がない期間（periods of no near-end speech and no far-e
nd speech）の間に計算することができる。）。すなわち、近端音声レベルｒｖ
１は、近端信号レベルｒｙと雑音レベルｒｖ２との差（difference）
【数２】 として計算される。
【００１８】 フレームについての近端音声レベルが一旦分かると、フレームからフレームへ
と補整をしていくこと（smoothing from frame to frame）により、平均近端音
声レベルの現行推定値ｒａｖが更新される。すなわち、その平均レベルの推定値
ｒａｖは、
と補整をしていくこと（smoothing from frame to frame）により、平均近端音
声レベルの現行推定値ｒａｖが更新される。すなわち、その平均レベルの推定値
ｒａｖは、
【数３】 として更新される。ここで、αは、利得適応化のスピードとシステムの安定性と
の均衡（balance between speed of gain adaptation and system stability）
を与えるように設定される更新係数（update coefficient）（実数）である。実
験による研究では、０．９９５が更新係数αとして適切な値であることが示され
ている。
の均衡（balance between speed of gain adaptation and system stability）
を与えるように設定される更新係数（update coefficient）（実数）である。実
験による研究では、０．９９５が更新係数αとして適切な値であることが示され
ている。
【００１９】 この対ブロック方式（block-wise fashion（ブロックについての方法））にお
いて平均近端音声レベルを監視することにより、その平均近端音声レベルを目標
レベルに維持しあるいは目標レベル付近に維持する（例えば、目標レベル周辺の
値の範囲（range）内に維持する）ように周期的な増幅器利得調整を行うことが
できる。例えば、現行平均推定値ｒａｖと目標値（例えば−２２ｄＢｏＶ）の比
較に基づき、いくつかのブロック毎（例えば３０ないし５０のＧＳＭフレーム毎
）に利得を増加調整する（incrementally adjusted（増加させて調整する））こ
とができる。換言すれば、いくつかのブロックの終わりにおいて、現行推定値ｒ ａｖ が目標レベルを過度に超過しあるいは過度に下回っている場合には、増幅器
の利得を適切な量（例えば１〜３ｄＢ）ずつ徐々に下げあるいは徐々に上げる（
stepped down or up（段階的に減少させあるいは段階的に増加させる））ことが
できる。いくつかのブロックないしフレーム毎に一度だけ利得を調整することと
し、かつ、利得を目標値に向けて徐々に段階的に進ませることとすることにより
、煩雑な利得の変動（bothersome gain fluctuations）は回避される。有利な点
として、各利得調整の間の間隔（例えば、ブロックないしフレームの数）は、全
体的な時間の間で変更することができる。例えば、初期の学習期間（early trai
ning period（導入する初期の期間））の間ではより頻繁に調整を行い、その後
ではより少ない頻度で調整を行うものとすることができる。
いて平均近端音声レベルを監視することにより、その平均近端音声レベルを目標
レベルに維持しあるいは目標レベル付近に維持する（例えば、目標レベル周辺の
値の範囲（range）内に維持する）ように周期的な増幅器利得調整を行うことが
できる。例えば、現行平均推定値ｒａｖと目標値（例えば−２２ｄＢｏＶ）の比
較に基づき、いくつかのブロック毎（例えば３０ないし５０のＧＳＭフレーム毎
）に利得を増加調整する（incrementally adjusted（増加させて調整する））こ
とができる。換言すれば、いくつかのブロックの終わりにおいて、現行推定値ｒ ａｖ が目標レベルを過度に超過しあるいは過度に下回っている場合には、増幅器
の利得を適切な量（例えば１〜３ｄＢ）ずつ徐々に下げあるいは徐々に上げる（
stepped down or up（段階的に減少させあるいは段階的に増加させる））ことが
できる。いくつかのブロックないしフレーム毎に一度だけ利得を調整することと
し、かつ、利得を目標値に向けて徐々に段階的に進ませることとすることにより
、煩雑な利得の変動（bothersome gain fluctuations）は回避される。有利な点
として、各利得調整の間の間隔（例えば、ブロックないしフレームの数）は、全
体的な時間の間で変更することができる。例えば、初期の学習期間（early trai
ning period（導入する初期の期間））の間ではより頻繁に調整を行い、その後
ではより少ない頻度で調整を行うものとすることができる。
【００２０】 上述した手法は、一人だけの近端利用者がいる場合では高品質な利得制御を提
供するが、複数の（多種多様な）近端利用者が話をしている場合には不十分な結
果をもたらすことがあり得る。すなわち、異なる声のレベル（voice levels）を
持った二人又はそれより多くの利用者が話をしている場合、上述した平均レベル
の推定値は、それら声のレベルのすべてを包含することになり、それ故に、最も
声が大きい一利用者ないし複数利用者（the loudest user(s)）が話をしている
ときに過増幅（over-amplification（過度の増幅））及びクリッピングを生じさ
せることになり得る。
供するが、複数の（多種多様な）近端利用者が話をしている場合には不十分な結
果をもたらすことがあり得る。すなわち、異なる声のレベル（voice levels）を
持った二人又はそれより多くの利用者が話をしている場合、上述した平均レベル
の推定値は、それら声のレベルのすべてを包含することになり、それ故に、最も
声が大きい一利用者ないし複数利用者（the loudest user(s)）が話をしている
ときに過増幅（over-amplification（過度の増幅））及びクリッピングを生じさ
せることになり得る。
【００２１】 しかし、別の代表的な実施形態は、近端音声のピーク・レベルを考慮すること
により、この問題を解決する。具体的には、ピーク近端音声レベル（peak near-
end speech level）の現行推定値を対ブロック方式で
により、この問題を解決する。具体的には、ピーク近端音声レベル（peak near-
end speech level）の現行推定値を対ブロック方式で
【数４】 として計算する。ここで、βは実更新係数（real update coefficient）（例え
ば０．９９５）であり、かつ、フレームについての音声レベルｒｖ１は上述した
ように計算される。平均レベルの推定値ｒａｖ同様、ピーク・レベルの推定値ｒ ｐｅａｋ は、近端単独の話中状態（near-end single talk condition）を有音無
音検出器１５０、１５５が示しているときにだけ更新される。ピーク・レベルの
推定値が目標値（例えば−１６ｄＢｏＶ）を超えないことを確保（保証）するこ
とにより、複数の近端利用者がいる場合において過増幅を回避することができる
。例えば、制御プロセッサ１６０は、ピーク・レベルの推定値が目標ピーク・レ
ベル（target peak level）よりも低い場合にのみ、利得の増加（平均レベルの
推定値によって示されるところの利得の増加）を許容するように構成することが
できる。
ば０．９９５）であり、かつ、フレームについての音声レベルｒｖ１は上述した
ように計算される。平均レベルの推定値ｒａｖ同様、ピーク・レベルの推定値ｒ ｐｅａｋ は、近端単独の話中状態（near-end single talk condition）を有音無
音検出器１５０、１５５が示しているときにだけ更新される。ピーク・レベルの
推定値が目標値（例えば−１６ｄＢｏＶ）を超えないことを確保（保証）するこ
とにより、複数の近端利用者がいる場合において過増幅を回避することができる
。例えば、制御プロセッサ１６０は、ピーク・レベルの推定値が目標ピーク・レ
ベル（target peak level）よりも低い場合にのみ、利得の増加（平均レベルの
推定値によって示されるところの利得の増加）を許容するように構成することが
できる。
【００２２】 有利な点として、上述した利得制御の手法は、アナログ−デジタル変換器１４
０の飽和を考慮することにより、より一層耐性の高いものにすることができる。
例えば、変換器１４０が飽和していないとき（例えば、出力信号ｙ（ｎ）が変換
器の出力範囲（出力レンジ）の最小値ないし最大値と等しい値を有するときに示
されるところの変換器１４０が飽和していないとき）だけに利得の増加（例えば
、上述した平均レベルの推定値及びピーク・レベルの推定値によって示されると
ころの利得の増加）を許容することとし、あるいは、飽和が検出されているとき
は常にゲインを減少させることとすれば、信号のクリッピング及び結果として生
じる歪みを最小にすることができる。
０の飽和を考慮することにより、より一層耐性の高いものにすることができる。
例えば、変換器１４０が飽和していないとき（例えば、出力信号ｙ（ｎ）が変換
器の出力範囲（出力レンジ）の最小値ないし最大値と等しい値を有するときに示
されるところの変換器１４０が飽和していないとき）だけに利得の増加（例えば
、上述した平均レベルの推定値及びピーク・レベルの推定値によって示されると
ころの利得の増加）を許容することとし、あるいは、飽和が検出されているとき
は常にゲインを減少させることとすれば、信号のクリッピング及び結果として生
じる歪みを最小にすることができる。
【００２３】 代表的な実施形態によれば、現行飽和カウンタ（a running saturation count
er）を保持（maintaining（継続））することにより、飽和が監視される。それ
ぞれのブロックないしフレームの終わりにおいて、そのブロックないしフレーム
における飽和サンプル（saturated samples（飽和したサンプル））の数Ｌを判
断する（例えば、最小ないし最大の変換器出力値を有するサンプルをカウントす
る。）。ブロックないしフレームにおける飽和サンプルの数Ｌがブロック毎飽和
閾値（a per-block saturation threshold）Ｔ１（例えば２）よりも多いかある
いはこれに等しい場合には、その飽和サンプルの数Ｌの分だけ飽和カウンタをイ
ンクリメントする。一方、ブロックないしフレームにおける飽和サンプルの数Ｌ
がブロック毎閾値Ｔ１よりも少ない場合には、所定量（a predetermined amount
）Ｍ（例えば１〜５の範囲（the range 1-5）内の整数）の分だけ飽和カウンタ
を減少させる。飽和カウンタが総合飽和閾値（overall saturation threshold）
Ｔ２（例えば５０）より大きいかあるいはこれに等しいものとなる度に、増幅器
の利得を徐々に下げると共に、飽和カウンタをリセットする。しかし、飽和カウ
ンタが総合飽和閾値Ｔ２よりも小さい限り、何等かの適切な方式で（例えば、上
述した平均レベルの推定値及びピーク・レベルの推定値に基づいて）増幅器の利
得を調整する。また、連続する飽和サンプル（consecutive saturated samples
）に対しては、単発の飽和サンプル（single saturated samples）と比べてより
大きな重み（例えば２）を割り当てることができる点にも留意されたい（単発の
飽和サンプルは聞き取れないもの（inaudible）になり得るのに対し、連続する
飽和サンプルは受信側の利用者に対して騒がしいもの（disturbing）であること
が多いからである。）。実験による研究では、上述の手法が適切な利得制御を維
持している間において効果的でかつ安定した飽和防止の方法（way of preventin
g saturation）になることが示されている。
er）を保持（maintaining（継続））することにより、飽和が監視される。それ
ぞれのブロックないしフレームの終わりにおいて、そのブロックないしフレーム
における飽和サンプル（saturated samples（飽和したサンプル））の数Ｌを判
断する（例えば、最小ないし最大の変換器出力値を有するサンプルをカウントす
る。）。ブロックないしフレームにおける飽和サンプルの数Ｌがブロック毎飽和
閾値（a per-block saturation threshold）Ｔ１（例えば２）よりも多いかある
いはこれに等しい場合には、その飽和サンプルの数Ｌの分だけ飽和カウンタをイ
ンクリメントする。一方、ブロックないしフレームにおける飽和サンプルの数Ｌ
がブロック毎閾値Ｔ１よりも少ない場合には、所定量（a predetermined amount
）Ｍ（例えば１〜５の範囲（the range 1-5）内の整数）の分だけ飽和カウンタ
を減少させる。飽和カウンタが総合飽和閾値（overall saturation threshold）
Ｔ２（例えば５０）より大きいかあるいはこれに等しいものとなる度に、増幅器
の利得を徐々に下げると共に、飽和カウンタをリセットする。しかし、飽和カウ
ンタが総合飽和閾値Ｔ２よりも小さい限り、何等かの適切な方式で（例えば、上
述した平均レベルの推定値及びピーク・レベルの推定値に基づいて）増幅器の利
得を調整する。また、連続する飽和サンプル（consecutive saturated samples
）に対しては、単発の飽和サンプル（single saturated samples）と比べてより
大きな重み（例えば２）を割り当てることができる点にも留意されたい（単発の
飽和サンプルは聞き取れないもの（inaudible）になり得るのに対し、連続する
飽和サンプルは受信側の利用者に対して騒がしいもの（disturbing）であること
が多いからである。）。実験による研究では、上述の手法が適切な利得制御を維
持している間において効果的でかつ安定した飽和防止の方法（way of preventin
g saturation）になることが示されている。
【００２４】 概して、本発明によれば、上述した平均、ピーク及び飽和のパラメータの任意
の組合せに基づく利得調整判定（gain adjustment decisions）を行うことによ
り、効果的な利得調整を成し遂げることができる。図２には、代表的な判定アル
ゴリズム２００を表してある。この代表的なアルゴリズムは、例えば、いくつか
のフレーム（例えば３０〜５０のフレーム）毎に一度、増幅器利得調整を行うの
に利用することができる（この代表的なアルゴリズムによる場合では、上述した
平均レベルの推定値、ピーク・レベルの推定値及び飽和カウンタが各フレームの
終わりで更新されることが分かる。）。
の組合せに基づく利得調整判定（gain adjustment decisions）を行うことによ
り、効果的な利得調整を成し遂げることができる。図２には、代表的な判定アル
ゴリズム２００を表してある。この代表的なアルゴリズムは、例えば、いくつか
のフレーム（例えば３０〜５０のフレーム）毎に一度、増幅器利得調整を行うの
に利用することができる（この代表的なアルゴリズムによる場合では、上述した
平均レベルの推定値、ピーク・レベルの推定値及び飽和カウンタが各フレームの
終わりで更新されることが分かる。）。
【００２５】 この判定アルゴリズムはステップ２１０で始まり、そしてステップ２２０にお
いて、増幅されかつデジタル化された信号ｙ（ｎ）が飽和しているかどうかにつ
いて（例えば、現行飽和カウンタが飽和閾値Ｔ２よりも大きいかどうかについて
）判断を行う。そうである場合（増幅されかつデジタル化された信号ｙ（ｎ）が
飽和している場合（例えば、現行飽和カウンタが飽和閾値Ｔ２よりも大きい場合
））には、ステップ２３０で増幅器の利得を（例えば１〜３ｄＢだけ）減少させ
、そしてこの判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。そうでない場合（
増幅されかつデジタル化された信号ｙ（ｎ）が飽和していない場合（例えば、現
行飽和カウンタが飽和閾値Ｔ２よりも大きくない場合））には、（ステップ２５
０で）信号レベルが高すぎるかどうかについて（例えば、平均音声レベルの推定
値が目標平均レベルを過度に超過しているかどうかについて）判断を行う。そう
である場合（信号レベルが高すぎる場合（例えば、平均音声レベルの推定値が目
標平均レベルを過度に超過している場合））には、ステップ２３０で増幅器の利
得を減少させ、そしてこの判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。そう
でない場合（信号レベルが高すぎるものではない場合（例えば、平均音声レベル
の推定値が目標平均レベルを過度に超過していない場合））には、（ステップ２
６０で）信号レベルが低すぎるかどうかについて（例えば、平均音声レベルの推
定値が目標平均レベルを過度に下回っているかどうかについて）判断を行う。そ
うでない場合（信号レベルが低すぎるものではない場合（例えば、平均音声レベ
ルの推定値が目標平均レベルを過度に下回っていない場合））には、増幅器の利
得を変更（修正）せずに、この判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。
そうである場合（信号レベルが低すぎる場合（例えば、平均音声レベルの推定値
が目標平均レベルを過度に下回っている場合））には、（ステップ２７０で）ピ
ークの信号レベルが適切な範囲内にあるかどうかについて（例えば、ピーク音声
レベルの推定値が目標ピーク値（target peak value）よりも小さいかどうかに
ついて）判断を行う。そうでない場合（ピークの信号レベルが適切な範囲内にな
い場合（例えば、ピーク音声レベルの推定値が目標ピーク値よりも小さくない場
合））には、増幅器の利得を変更せずに、この判定アルゴリズムはステップ２４
０で完了する。そうである場合（ピークの信号レベルが適切な範囲内にある場合
（例えば、ピーク音声レベルの推定値が目標ピーク値よりも小さい場合））には
、増幅器の利得をステップ２８０で（例えば１〜３ｄＢだけ）増加させ、そして
この判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。
いて、増幅されかつデジタル化された信号ｙ（ｎ）が飽和しているかどうかにつ
いて（例えば、現行飽和カウンタが飽和閾値Ｔ２よりも大きいかどうかについて
）判断を行う。そうである場合（増幅されかつデジタル化された信号ｙ（ｎ）が
飽和している場合（例えば、現行飽和カウンタが飽和閾値Ｔ２よりも大きい場合
））には、ステップ２３０で増幅器の利得を（例えば１〜３ｄＢだけ）減少させ
、そしてこの判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。そうでない場合（
増幅されかつデジタル化された信号ｙ（ｎ）が飽和していない場合（例えば、現
行飽和カウンタが飽和閾値Ｔ２よりも大きくない場合））には、（ステップ２５
０で）信号レベルが高すぎるかどうかについて（例えば、平均音声レベルの推定
値が目標平均レベルを過度に超過しているかどうかについて）判断を行う。そう
である場合（信号レベルが高すぎる場合（例えば、平均音声レベルの推定値が目
標平均レベルを過度に超過している場合））には、ステップ２３０で増幅器の利
得を減少させ、そしてこの判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。そう
でない場合（信号レベルが高すぎるものではない場合（例えば、平均音声レベル
の推定値が目標平均レベルを過度に超過していない場合））には、（ステップ２
６０で）信号レベルが低すぎるかどうかについて（例えば、平均音声レベルの推
定値が目標平均レベルを過度に下回っているかどうかについて）判断を行う。そ
うでない場合（信号レベルが低すぎるものではない場合（例えば、平均音声レベ
ルの推定値が目標平均レベルを過度に下回っていない場合））には、増幅器の利
得を変更（修正）せずに、この判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。
そうである場合（信号レベルが低すぎる場合（例えば、平均音声レベルの推定値
が目標平均レベルを過度に下回っている場合））には、（ステップ２７０で）ピ
ークの信号レベルが適切な範囲内にあるかどうかについて（例えば、ピーク音声
レベルの推定値が目標ピーク値（target peak value）よりも小さいかどうかに
ついて）判断を行う。そうでない場合（ピークの信号レベルが適切な範囲内にな
い場合（例えば、ピーク音声レベルの推定値が目標ピーク値よりも小さくない場
合））には、増幅器の利得を変更せずに、この判定アルゴリズムはステップ２４
０で完了する。そうである場合（ピークの信号レベルが適切な範囲内にある場合
（例えば、ピーク音声レベルの推定値が目標ピーク値よりも小さい場合））には
、増幅器の利得をステップ２８０で（例えば１〜３ｄＢだけ）増加させ、そして
この判定アルゴリズムはステップ２４０で完了する。
【００２６】 上に記載したように、ここで開示する利得制御の手法は、通話の全体の間中正
確に調整された信号レベルを与えると共に、背景雑音及びスピーカのエコーに対
して弾力的に対応可能なものとなっている。さらに、それらの開示する手法は、
複数（多数）の近端話者を捉えることができ（考慮することができ）、加えて近
端環境の変化（例えば、利用者及びマイクロホンの位置の変更等）も捉えること
ができる。
確に調整された信号レベルを与えると共に、背景雑音及びスピーカのエコーに対
して弾力的に対応可能なものとなっている。さらに、それらの開示する手法は、
複数（多数）の近端話者を捉えることができ（考慮することができ）、加えて近
端環境の変化（例えば、利用者及びマイクロホンの位置の変更等）も捉えること
ができる。
【００２７】 有利な点として、ここで開示する手法は、雑音抑圧アルゴリズム（noise supp
ression algorithms）及び／又は適応フィルタ・エコー消去アルゴリズム（adap
tive-filter echo canceling algorithms）等のような他の適応信号処理アルゴ
リズムと共に協働して機能するように構成することができる。例えば、よく知ら
れた技術であるように、エコー・キャンセラ（echo cancelers（エコー消去装置
））は、エコー消去した信号（echo-canceled signal）を与えるために近端信号
ｙ（ｎ）から減算されるエコーｓ（ｔ）の推定値を進化させる（develop）ため
に、適応アルゴリズム（例えば、最小平均二乗（Least Mean Squares）ないし正
規化最小平均二乗（Normalized Least Mean Squares）等）を利用する。本発明
によれば、かかるエコー・キャンセラに対して上述した手法を利用して行う利得
の変更を直接報告する（reported directly）ものとすることができ、そのエコ
ー・キャンセラの適応フィルタ係数（adaptive filter coefficients）を直ちに
調整できるようにすることができる。その結果、エコー・キャンセラは、上述し
た手法によって付け加えられる（introduced（導入される））レベルの変更（変
化）に対して適応するための追加の時間を必要としないことになる。アナログ−
デジタル変換器１４０と利得制御プロセッサ１６０との間に蓄積バッファ（stor
age buffer）が配置されている場合（例えば、利得制御プロセッサ１６０が蓄積
されたサンプルに対して処理動作をするようになっている場合）、結果として生
じる信号遅延（すなわち、増幅器１３０でのアナログ利得の変更が出力信号ｙ（
ｎ）において反映されるのに必要な時間）は、エコー・キャンセラ（ないし他の
適応アルゴリズム）に対して利得の変更を報告する時に考慮される。
ression algorithms）及び／又は適応フィルタ・エコー消去アルゴリズム（adap
tive-filter echo canceling algorithms）等のような他の適応信号処理アルゴ
リズムと共に協働して機能するように構成することができる。例えば、よく知ら
れた技術であるように、エコー・キャンセラ（echo cancelers（エコー消去装置
））は、エコー消去した信号（echo-canceled signal）を与えるために近端信号
ｙ（ｎ）から減算されるエコーｓ（ｔ）の推定値を進化させる（develop）ため
に、適応アルゴリズム（例えば、最小平均二乗（Least Mean Squares）ないし正
規化最小平均二乗（Normalized Least Mean Squares）等）を利用する。本発明
によれば、かかるエコー・キャンセラに対して上述した手法を利用して行う利得
の変更を直接報告する（reported directly）ものとすることができ、そのエコ
ー・キャンセラの適応フィルタ係数（adaptive filter coefficients）を直ちに
調整できるようにすることができる。その結果、エコー・キャンセラは、上述し
た手法によって付け加えられる（introduced（導入される））レベルの変更（変
化）に対して適応するための追加の時間を必要としないことになる。アナログ−
デジタル変換器１４０と利得制御プロセッサ１６０との間に蓄積バッファ（stor
age buffer）が配置されている場合（例えば、利得制御プロセッサ１６０が蓄積
されたサンプルに対して処理動作をするようになっている場合）、結果として生
じる信号遅延（すなわち、増幅器１３０でのアナログ利得の変更が出力信号ｙ（
ｎ）において反映されるのに必要な時間）は、エコー・キャンセラ（ないし他の
適応アルゴリズム）に対して利得の変更を報告する時に考慮される。
【００２８】 例示をする目的でここに説明した特定の代表的な実施形態に本発明は限定され
ず、かつ、非常に多くの他の実施形態も予期されるということは、当業者に十分
理解されることであろう。例えば、リアルタイムのインターネット電話通信に関
して実施形態を説明したが、開示した概念（concepts）は、信号の適応利得制御
が必要とされあるいは望ましいとされる、あらゆる通信の場面（例えば、ボイス
・メール（voice mail）及び他のデジタル電話通信アプリケーション）において
、同等に適用可能である。それ故、本発明の範囲は、上に述べた説明ではなく、
特許請求の範囲によって規定されるものであり、かつ、特許請求の範囲の意義に
一致するすべての均等物は、その中に包含されるものと解釈される。
ず、かつ、非常に多くの他の実施形態も予期されるということは、当業者に十分
理解されることであろう。例えば、リアルタイムのインターネット電話通信に関
して実施形態を説明したが、開示した概念（concepts）は、信号の適応利得制御
が必要とされあるいは望ましいとされる、あらゆる通信の場面（例えば、ボイス
・メール（voice mail）及び他のデジタル電話通信アプリケーション）において
、同等に適用可能である。それ故、本発明の範囲は、上に述べた説明ではなく、
特許請求の範囲によって規定されるものであり、かつ、特許請求の範囲の意義に
一致するすべての均等物は、その中に包含されるものと解釈される。
【図１】 本発明に基づく代表的な適応利得制御装置を取り入れた通信シス
テムのブロック図である。
テムのブロック図である。
【図２】 本発明に基づく適応利得制御の代表的な方法における各ステップ
を表した流れ図である。
を表した流れ図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 スンドクヴィスト， ジム スウェーデン国 エス−976 32 ルレオ， レグンヴェーゲン 80 (72)発明者 エリクソン， アンデルス スウェーデン国 エス−147 41 ツンバ， フェルツ 19 Ｆターム(参考） 5K027 BB04 DD07 DD10 5K038 AA07 CC00 FF08 FF13
Claims (18)
- 【請求項１】 マイクロホン及びスピーカを有する通信装置において使用す
るための適応利得制御装置であって、 前記通信装置のマイクロホンの出力信号と前記通信装置のスピーカの入力信号
とに基づき、前記マイクロホンの出力信号に対して適用されるアナログ利得を調
整するように構成された利得制御プロセッサ を有する適応利得制御装置。 - 【請求項２】 前記利得制御プロセッサが、前記マイクロホンの出力信号に
おける平均音声レベルの推定値に基づいて前記アナログ利得を調整する、請求項
１記載の適応利得制御装置。 - 【請求項３】 前記マイクロホンの出力信号における前記平均音声レベルが
目標平均レベルに近づくように、前記利得制御プロセッサが前記アナログ利得を
調整する、請求項２記載の適応利得制御装置。 - 【請求項４】 前記マイクロホンの出力信号が音声を含んでいるかどうかを
示すように構成された第１の有音無音検出器をさらに有する、請求項２記載の適
応利得制御装置。 - 【請求項５】 前記マイクロホンの出力信号が音声を含んでいることを前記
第１の有音無音検出器が示すときにのみ、前記平均音声レベル推定値を更新する
、請求項４記載の適応利得制御装置。 - 【請求項６】 前記スピーカの入力信号が音声を含んでいるかどうかを示す
ように構成された第２の有音無音検出器をさらに有する、請求項４記載の適応利
得制御装置。 - 【請求項７】 前記マイクロホンの出力信号が音声を含んでいることを前記
第１の有音無音検出器が示し、かつ、前記スピーカの入力信号が音声を含んでい
ないことを前記第２の有音無音検出器が示すときにのみ、前記平均音声レベル推
定値を更新する、請求項６記載の適応利得制御装置。 - 【請求項８】 前記利得制御プロセッサが、前記マイクロホンの出力信号に
おけるピーク音声レベルの推定値に基づいて前記アナログ利得を調整する、請求
項１記載の適応利得制御装置。 - 【請求項９】 前記マイクロホンの出力信号における前記ピーク音声レベル
が最大ピーク・レベルを超えないように、前記利得制御プロセッサが前記アナロ
グ利得を調整する、請求項８記載の適応利得制御装置。 - 【請求項１０】 前記マイクロホンの出力信号が飽和しているかどうかの判
断に基づいて前記利得制御プロセッサが前記アナログ利得を調整する、請求項１
記載の適応利得制御装置。 - 【請求項１１】 前記マイクロホンの出力信号が飽和しているときに前記利
得制御プロセッサが前記アナログ利得を減少させる、請求項１０記載の適応利得
制御装置。 - 【請求項１２】 前記平均音声レベルの前記推定値を調整して前記マイクロ
ホンの出力信号における雑音を補償する、請求項２記載の適応利得制御装置。 - 【請求項１３】 前記利得制御プロセッサが前記通信装置の別の適応プロセ
ッサに対して利得調整を報告するように構成されている、請求項２記載の適応利
得制御装置。 - 【請求項１４】 前記別の適応プロセッサが適応エコー・キャンセラである
、請求項１３記載の適応利得制御装置。 - 【請求項１５】 前記別の適応プロセッサが適応雑音抑圧器である、請求項
１３記載の適応利得制御装置。 - 【請求項１６】 請求項１３記載の適応利得制御装置において、 前記マイクロホンの出力信号のデジタル・サンプルをバッファに蓄積し、 前記利得制御プロセッサは、前記マイクロホンの出力信号の蓄積されたサンプ
ルに対して処理を行い、 前記利得制御プロセッサは、前記別の適応プロセッサに対して前記利得調整を
報告する時に、アナログ利得調整の達成における遅延の補償を行う、適応利得制
御装置。 - 【請求項１７】 請求項１記載の適応利得制御装置において、 前記利得制御プロセッサは、前記マイクロホンの信号における平均音声レベル
の推定値、前記マイクロホンの信号におけるピーク音声レベルの推定値、及び前
記マイクロホンの出力信号が飽和しているかどうかの判断のうちの、少なくとも
一つに基づいて、前記アナログ利得を調整する、適応利得制御装置。 - 【請求項１８】 アナログ−デジタル変換器を通じての通信信号のデジタル
化に先立って前記通信信号に対して適用されるアナログ利得を調整するための方
法であって、 前記アナログ−デジタル変換器のデジタル出力が飽和しているかどうかを判断
する過程と、 前記デジタル出力が飽和している場合には、前記アナログ利得を減少させる過
程と、 前記デジタル出力が飽和していない場合には、測定された前記通信信号の測定
平均レベルを目標平均レベルと比較する過程と、 前記測定平均レベルが前記目標平均レベルを過度に超過している場合には、前
記アナログ利得を減少させる過程と、 前記測定平均レベルが前記目標平均レベルを過度に下回っている場合には、測
定された前記通信信号の測定ピーク・レベルを前記通信信号の最大ピーク・レベ
ルと比較する過程と、 前記測定ピーク・レベルが前記最大ピーク・レベルを下回っている場合にのみ
、前記アナログ利得を増加させる過程と を有する方法。
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