JP2004312457A

JP2004312457A - エコーキャンセル回路、ｉｐ電話機及びカールコード

Info

Publication number: JP2004312457A
Application number: JP2003104391A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Igarashi; 和範五十嵐; Tetsuro Otake; 哲朗大竹; Teruyasu Sugioka; 照康杉岡
Original assignee: Uniden Corp
Current assignee: Uniden Corp
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-11-04
Also published as: EP1467547A3; EP1467547A2; US20040208311A1

Abstract

【課題】ＩＰ電話機における送話者への不要音声のエコーバックを低減する。
【解決手段】カールコード（３０）は、差動入力型のマイク（２２）に接続する２本のマイクライン（３０−１，３０−２）の各々と、シングルエンド出力型のスピーカ（２１）に接続する１本のスピーカライン（３０−３）との距離が同程度となるよう配線されている。これにより、送話者の音声信号を伝達するスピーカライン（３０−３）からマイクライン（３０−１，３０−２）へのクロストークに起因するノイズ信号が同相同振幅となるようにしている。このノイズ信号をベースユニット（４０）に設けられた差動増幅器（４１）で同相除去することで、不要音声の送話者へのエコーバックを低減することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電話機のエコーキャンセル技術に関し、特に、カールコードでのクロストークとパケット伝送遅延に起因するエコーバックを低減するための改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のアナログ電話機のシステム構成図である。同図に示すように、アナログ電話機１１は、ハンドセット２３と、ベースユニット４６を主要構成として備えている。ハンドセット２３は差動出力型のスピーカ２４と、シングルエンド入力型のマイク２５を備えて構成されている。ベースユニット４６とハンドセット２３を接続するカールコード３１には、受話音声信号を伝達するスピーカライン（出力信号線）３１−１，３１−２と、送話音声信号を伝達するマイクライン（入力信号線）３１−３と、システム全体の電位基準となるグランド線３１−４とが絶縁性の被覆材を間に介して螺旋状又は平行に配線されている。
【０００３】
アナログ電話機５１についても同様に、ハンドセット６３と、ベースユニット８６を主要構成として備えている。スピーカ６４は差動出力型、マイク６５はシングルエンド入力型である。また、ベースユニット８６とハンドセット６３を接続するカールコード７１には、２本のスピーカライン（出力信号線）７１−１，７１−２と、マイクライン（入力信号線）７１−３と、グランド線７１−４とが絶縁性の被覆材を間に介して螺旋状又は平行に配線されている。
【０００４】
カールコード３１，７１内の配線は相互に電気的に絶縁されていても、配線間に容量性結合と誘導性結合が生じるため、これに起因して電磁気的なクロストークが生じる。通信信号の高周波化が進展しつつある現状では、信号線間のクロストークをカールコード３１，７１の被覆材のみで遮蔽することは困難である。ここで、アナログ電話機１１を送話者の電話機、アナログ電話機５１を受話者の電話機とすると、マイク２５で電気信号に変換された音声信号はアナログ電話機１１、アナログ回線９１、及びアナログ電話機５１を経由してスピーカ６４に伝達される。このとき、カールコード７１内のスピーカライン７１−１，７１−２からはマイクライン７１−３へクロストークが生じ、マイクライン７１−３を伝達する音声信号にノイズ信号が重畳され、ベースユニット８６で増幅された後、アナログ電話機１１にエコーバックされる。市内通話のような近距離通話では信号の伝送遅延がほとんどないため、アナログ電話機５１からエコーバックした音声信号はほとんど時間的な遅れがなく、ハンドセット２３でのサイドトーンに重畳されるため、通信品質はそれほど劣化しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＩＰ電話機のように音声データをデジタル信号処理してＶｏＩＰパケットをＩＰネットワークに伝送する場合、デジタル信号処理にある程度の時間を要するため、エコーバックされる不要音声はサイドトーンよりも数百ミリ秒遅れて聞こえることになる。エコーバックされる不要音声とサイドトーンの時間差はＩＰ電話機のデジタル信号処理能力や、ＩＰネットワークでのルーティング処理のゆらぎ、遅延又はＶｏＩＰパケットのキューイング処理内容、或いは受信側でのパケットの到着時間のばらつきを補正するジッタバッファのパケット保持時間などで異なるが、片方向遅延が２００ｍｓ以上になると、通信品質が劣化する。このような問題は、送話者と受話者の少なくとも何れか一方の電話機がＩＰ電話機である場合に顕著となる。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、カールコードでのクロストークに起因するエコーバックを低減する改良技術を提案することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のエコーキャンセル回路は、差動入力型マイクと、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、シングルエンド出力型スピーカと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器とを備え、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの距離を同程度に配線し、前記スピーカラインから前記２本のマイクラインにクロストークしたノイズ信号を前記差動増幅器で同相除去する。
【０００８】
マイクに接続する２本のマイクラインの各々と、スピーカに接続する１本のスピーカラインとの距離を同程度にすることで、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間における浮遊容量及び相互インダクタンスを同程度にすることができる。すると、スピーカに接続するスピーカラインからは、マイクに接続する２本のマイクラインにそれぞれほぼ同相同振幅のノイズ信号が入力されるため、これを差動増幅器で同相除去することで、ノイズ信号をカットすることができ、送話者への不要音声のエコーバックを低減することができる。
【０００９】
本発明のエコーキャンセル回路は、差動入力型マイクと、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、シングルエンド出力型スピーカと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器とを備え、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスが同程度になるよう配線し、前記スピーカラインから前記２本のマイクラインにクロストークしたノイズ信号を前記差動増幅器で同相除去する。
【００１０】
マイクに接続する２本のマイクラインの各々と、スピーカに接続するスピーカラインとの間における浮遊容量及び相互インダクタンスを同程度にすることにより、前記スピーカラインから前記２本のマイクラインへ入力されるノイズ信号をほぼ同相同振幅のノイズ信号とすることができる。これを差動増幅器で同相除去することで、ノイズ信号をカットすることができ、送話者への不要音声のエコーバックを低減することができる。
【００１１】
本発明のＩＰ電話機は、ハンドセットとベースユニットをカールコードで接続した構成を備えるＩＰ電話機であって、前記ハンドセットは、差動入力型マイクと、シングルエンド出力型スピーカを備えており、前記カールコードは、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの距離が同程度となるよう配線されており、前記ベースユニットは、前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器が出力するアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル音声信号を含むＶｏＩＰパケットを生成するデジタル信号処理部を備える。
【００１２】
本発明のＩＰ電話機は、ハンドセットとベースユニットをカールコードで接続した構成を備えるＩＰ電話機であって、前記ハンドセットは、差動入力型マイクと、シングルエンド出力型スピーカを備えており、前記カールコードは、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスが同程度になるよう配線されており、前記ベースユニットは、前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器が出力するアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル音声信号を含むＶｏＩＰパケットを生成するデジタル信号処理部を備える。
【００１３】
本発明のカールコードは、差動入力型マイクとシングルエンド出力型スピーカを含むハンドセットと、前記マイクの出力信号を差動増幅する差動増幅器を含むベースユニットを接続するカールコードであって、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの距離を同程度に配線したものである。
【００１４】
本発明のカールコードは、差動入力型マイクとシングルエンド出力型スピーカを含むハンドセットと、前記マイクの出力信号を差動増幅する差動増幅器を含むベースユニットを接続するカールコードであって、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスが同程度になるよう配線したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１６】
図１は本実施形態のＩＰ電話機のシステム構成図である。ＩＰ電話機１０は、ハンドセット２０と、ベースユニット４０を主要構成として備えている。ハンドセット２０はシングルエンド出力型（片線接地形式）のスピーカ２１と、差動入力型のマイク２２を備えて構成されている。ベースユニット４０とハンドセット２０を接続するカールコード３０には、電気信号に変換された送話音声信号を伝達する２本の差動入力用のマイクライン（入力信号線）３０−１，３０−２と、電気信号に変換された受話音声信号を伝達するスピーカライン（出力信号線）３０−３と、システム全体の電位基準となるグランド線３０−４とが絶縁性の被覆材を間に介して螺旋状又は平行に配線されている。
【００１７】
ここで、マイクライン３０−１は後述する差動増幅器４１の非反転入力端子に接続する信号線であり、マイクライン３０−２は差動増幅器４１の反転入力端子に接続する信号線である。また、グランド線３０−４の電位は差動増幅器４１のグランドと同電位であると同時にマイク２２の接地端子の電位と同電位である。また、マイクライン３０−１，３０−２の各々からスピーカライン３０−３への空間的な距離はほぼ同程度の距離に選定されている。
【００１８】
一方、ベースユニット４０にはマイク２２からの入力信号を差動増幅してアナログ音声信号を出力する差動増幅器４１と、アナログ音声信号を８ｋＨｚでサンプリングしてデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器４２と、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ方式等で帯域圧縮されたデジタル音声信号にＲＴＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、及びＩＰヘッダを付加してＶｏＩＰパケットを生成し、これをＩＰネットワーク９０に向けて送出するとともに、同ネットワーク９０から受信したＶｏＩＰパケットからデジタル音声信号を抽出するデジタル信号処理部４３と、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換器４４と、アナログ音声信号を増幅するスピーカアンプ４５を備えて構成されている。
【００１９】
ＩＰ電話機５０についても同様に、ハンドセット６０と、ベースユニット８０を主要構成として備えて構成されている。スピーカ６１はシングルエンド出力型、マイク６２は差動入力型である。ハンドセット６０とベースユニット８０を接続するカールコード７０には、マイク６２の差動入力用の２本のマイクライン７０−１，７０−２と、電気信号に変換された受話音声信号を伝達するスピーカライン７０−３と、システム全体の電位基準となるグランド線７０−４とが絶縁性の被覆材を間に介して螺旋状又は平行に配線されている。ここで、グランド線７０−４の電位は後述する差動増幅器８１のグランドと同電位であると同時に、スピーカ６１の接地端子の電位と同電位である。また、マイクライン７０−１，７０−２の各々からスピーカライン７０−３への空間的な距離はほぼ同程度の距離に選定されている。ベースユニット８０は、ベースユニット６０と同様に、差動増幅器８１、Ａ／Ｄ変換器８２、デジタル信号処理部８３、Ｄ／Ａ変換器８４、及びスピーカアンプ８５を備えて構成されている。
【００２０】
さて、上述の構成において、ＩＰ電話機１０を送話者の電話機とし、ＩＰ電話機５０を受話者の電話機とすると、マイク２２から入力された音声信号はＩＰ電話機１０、ＩＰネットワーク９０、及びＩＰ電話機５０を経由してスピーカ６１に伝達される。このとき、スピーカライン（起誘導線）７０−３を伝達する送話者の音声信号によって、マイクライン（被誘導線）７０−１，７０−２にクロストークノイズが入力される。このクロストークノイズは、マイクライン７０−１，７０−２上を差動増幅器８１に向かって進むバックワードクロストークノイズと、スピーカ６１に向かって進むフォワードクロストークノイズの合成波となる。
【００２１】
ここで、マイクライン７０−１，７０−２の各々からスピーカライン７０−３への空間的な距離はほぼ同程度の距離に選定されているため、マイクライン７０−１とスピーカライン７０−３との間の浮遊容量をＣ１、相互インダクタンスをＬ１とし、さらに、マイクライン７０−２とスピーカライン７０−３との間の浮遊容量をＣ２、相互インダクタンスをＬ２とすれば、近似的にＣ１＝Ｃ２、Ｌ１＝Ｌ２となる。このような条件下では、マイクライン７０−１とスピーカライン７０−３との間における浮遊容量Ｃ１による容量性結合と相互インダクタンスＬ１による誘導性結合に起因するクロストークノイズ信号は、マイクライン７０−２とスピーカライン７０−３との間における浮遊容量Ｃ２による容量性結合と相互インダクタンスＬ２による誘導性結合に起因するクロストークノイズ信号に対して同相同振幅の信号となる。
【００２２】
マイクライン７０−１，７０−２の各々とスピーカライン７０−３との浮遊容量及び相互インダクタンスを同程度にするには、マイクライン７０−１，７０−２をスピーカライン７０−３に対して対称的に配線するのが望ましい。例えば、カールコード７０の信号線を螺旋状に配線する場合には、マイクライン７０−１，７０−２の螺旋ピッチ、螺旋径などは同程度に配線するのが望ましい。
【００２３】
従って、マイクライン７０−１，７０−２上を差動増幅器８１に向かって進むバックワードクロストークノイズは同相同振幅の信号となり、これらのクロストークノイズは差動増幅器８１にて同相除去される。また、差動増幅器８１では、マイク６２から入力された本来の信号成分としての音声信号が増幅される。これにより、送話者への不要音声のエコーバックを十分に低減することが可能となる。ここで、上述したスピーカ６１、マイク６２、カールコード７０、及び差動増幅器８１によって、本発明のエコーキャンセル回路を形成している。
【００２４】
尚、本実施形態では、送話者と受話者の双方がＩＰ電話機を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、送話者と受話者の少なくとも何れか一方がＩＰ電話機であればよい。また、本実施形態では、音声データの伝送プロトコルとして、ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＩＰを利用する場合を例示したが、これに限られるものではなく、音声データをパケット化してネットワーク上に送信できるプロこるであれば、ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＦＲ、ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＡＴＭなどを利用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、差動入力型マイクに接続するマイクラインの各々と、シングルエンド出力型スピーカに接続するスピーカラインとの距離を同程度に配線することで、前記スピーカラインから前記マイクラインの各々へのクロストークに起因するノイズ信号を同相同振幅にすることができる。このノイズ信号を差動増幅器で同相除去することで、不要音声の送話者へのエコーバックを低減することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、差動入力型マイクに接続するマイクラインの各々と、シングルエンド出力型スピーカに接続するスピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスを同程度に配線することで、前記スピーカラインから前記マイクラインの各々へのクロストークに起因するノイズ信号を同相同振幅にすることができる。このノイズ信号を差動増幅器で同相除去することで、不要音声の送話者へのエコーバックを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のＩＰ電話機のシステム構成図である。
【図２】従来のアナログ電話機のシステム構成図である。
【符号の説明】
１０，５０…ＩＰ電話機
２０，６０…ハンドセット
２１，６１…スピーカ
２２，６２…マイク
３０，７０…カールコード
３０−１，３０−２，７０−１，７０−２…マイクライン
３０−３，７０−３…スピーカライン
３０−４，７０−４…グランド線
４０，８０…ベースユニット
４１，８１…差動増幅器
４２，８２…Ａ／Ｄ変換器
４３，８３…デジタル信号処理部
４４，８４…Ｄ／Ａ変換器
４５，８５…スピーカアンプ
９０…ＩＰネットワーク

Claims

差動入力型マイクと、
前記マイクに接続する２本のマイクラインと、
シングルエンド出力型スピーカと、
前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、
前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器とを備え、
前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの距離を同程度に配線し、前記スピーカラインから前記２本のマイクラインにクロストークしたノイズ信号を前記差動増幅器で同相除去する、エコーキャンセル回路。
差動入力型マイクと、
前記マイクに接続する２本のマイクラインと、
シングルエンド出力型スピーカと、
前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、
前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器とを備え、
前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスが同程度になるよう配線し、前記スピーカラインから前記２本のマイクラインにクロストークしたノイズ信号を前記差動増幅器で同相除去する、エコーキャンセル回路。
ハンドセットとベースユニットをカールコードで接続した構成を備えるＩＰ電話機であって、
前記ハンドセットは、差動入力型マイクと、シングルエンド出力型スピーカを備えており、
前記カールコードは、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの距離が同程度となるよう配線されており、
前記ベースユニットは、前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器が出力するアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル音声信号を含むＶｏＩＰパケットを生成するデジタル信号処理部を備える、ＩＰ電話機。
ハンドセットとベースユニットをカールコードで接続した構成を備えるＩＰ電話機であって、
前記ハンドセットは、差動入力型マイクと、シングルエンド出力型スピーカを備えており、
前記カールコードは、前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスが同程度になるよう配線されており、
前記ベースユニットは、前記２本のマイクラインを伝達する電気信号を差動増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器が出力するアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル音声信号を含むＶｏＩＰパケットを生成するデジタル信号処理部を備える、ＩＰ電話機。
差動入力型マイクとシングルエンド出力型スピーカを含むハンドセットと、前記マイクの出力信号を差動増幅する差動増幅器を含むベースユニットを接続するカールコードであって、
前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの距離を同程度に配線した、カールコード。
差動入力型マイクとシングルエンド出力型スピーカを含むハンドセットと、前記マイクの出力信号を差動増幅する差動増幅器を含むベースユニットを接続するカールコードであって、
前記マイクに接続する２本のマイクラインと、前記スピーカに接続する１本のスピーカラインと、電位基準となるグランド線を含み、前記２本のマイクラインの各々と前記スピーカラインとの間の浮遊容量及び相互インダクタンスが同程度になるよう配線した、カールコード。