JP2006108777A - 電話端末及びこの電話端末を使用した電話システム、及び電話端末の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響エコーの大きい部屋で使用する場合にも、受話状態から送話状態への切替性能の悪化を招くことなく、音響エコーを効果的に抑制し得る電話端末を提供する。
【解決手段】スピーカボリューム２３３に設定される音量ボリューム値に対応し、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ音響エコーが最小となる送話検出ゲイン値を記憶部２６に予め記憶しておき、制御部２４及びＤＳＰ２３７により、スピーカボリューム２３３が任意の音量ボリューム値に設定された際に、この音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を記憶部２６から読み出し、このゲイン値に従って送話検出回路２３６のゲインを制御するようにしている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば音声パケットを伝送するＬＡＮ(Local Area Network)に接続可能な電話端末及びこの電話端末を使用した電話システム、及び電話端末の制御方法に関する。

近年では、ＬＡＮに通話処理機能とメディア情報処理機能とを備えたネットワーク電話端末（ＩＰ（Internet Protocol）電話端末）を接続すると共に、ＬＡＮを主装置を介して公衆網等の外部通信網に接続し、ＩＰ電話端末及び主装置においてプロトコル変換及びデータのフォーマット変換等を行なうことにより、ＩＰ電話端末相互間及びＩＰ電話端末と外部通信網との間で通信を可能にするシステムが提唱されている。

ところで、この種のシステムでは、ＩＰ電話端末とアナログの局線や専用線とを接続する際に、音声信号に回り込みが付加されることになる。また、ＩＰ電話端末において、音響エコーの大きい部屋でスピーカホン通話を行った場合、つまり受話器を持つことなしに通話を行った場合に、通話相手側のハンドセットで気になるエコーが聞こえる。

さらに、ＩＰ電話端末の場合、従来の電話機ではほとんどなかったネットワークによる遅延が生じることがある。遅延が生じた場合、相手側ハンドセットで話した音声がスピーカホン側で音響エコーとして回り込み、ハンドセット側で話中及び終話時に異音及びエコー音が聞こえ耳障りとなる。特に、遅延量の長さに比例して気になる程度が大きくなる傾向にあるため、遅延量が大きくなった場合、よりエコー量を減少させる必要がある。

そこで、音声信号に付加される音響エコーを消去するエコーキャンセラー機能を主装置に持たせることが検討されている（例えば、特許文献１）。
ＵＳ６，４０４，８８７，Ｂ１。

ところで、上記エコーキャンセラー機能は、ＩＰ電話端末と局線とを接続する場合には、効果的に動作するが、回り込みの影響が少ないＩＰ電話端末同士を接続する場合（ピアトゥピア）には、逆に不安定になる。

そこで、この発明の目的は、音響エコーの大きい部屋で使用する場合にも、受話状態から送話状態への切替性能の悪化を招くことなく、音響エコーを効果的に抑制し得る電話端末及びこの電話端末を使用した電話システム、及び電話端末の制御方法を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
回線交換を行なう主装置と、この主装置に対し有線回線を介して接続され、当該主装置へ音声信号を送信するとともに当該主装置から送られる音声信号を受信し音響再生する複数の電話端末とを備えた電話システムで使用される電話端末であって、主装置から到来する受話音声信号の信号レベルを検出する受話検出手段と、主装置へ送信すべく送話音声信号の信号レベルを検出する送話検出手段と、送話音声信号を調整する調整手段と、受話検出手段及び送話検出手段それぞれの検出結果に基づいて、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ送話音声信号に付加される音響エコーが最小となる制御値を求め、この制御値に基づいて調整手段を制御する制御手段とを備えるようにしたものである。

この構成によれば、送話音声信号の調整機能を電話端末に持たせるようにし、受話音声信号の信号レベルに基づいて、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ送話音声信号に付加される音響エコーが最小となる制御値を求め、この制御値に基づいて送話音声信号を調整制御するようにしているので、受話音声信号及び送話音声信号それぞれの信号レベルに応じて最適な音響エコーの抑制処理を行うことができる。

従って、受話状態から送話状態への切替性能の悪化を最小限に抑えることができるとともに、送話時に音響エコーを最小限に抑制することができる。また、主装置からエコーキャンセラーを排除することができ、これにより主装置の処理負担を軽減できる。

制御手段は、受話系利得と制御値との対応関係を表すテーブルを格納する格納手段を備え、受話検出手段及び送話検出手段それぞれの検出結果に対応する制御値をテーブルから読み出し、この制御値に基づいて調整手段を制御することを特徴とする。
この構成によれば、テーブルに登録されている制御値を用いて、簡単な手順により送話音声信号に付加される音響エコーの抑制処理を行うことができる。

主装置に対しパケット伝送用の通信ネットワークを介して接続されるとき、主装置から送られる音声パケットを受話音声信号に変換し、送話音声信号を音声パケットに変換して主装置に送出する変換手段をさらに備えたことを特徴とする。
この構成によれば、例えばパケット伝送用のＩＰネットワークに電話端末が接続される場合にも、音響エコーの大きい部屋における音響エコーの抑制処理を行うことができる。

調整手段に送話音声信号が入力される前に、送話音声信号に付加される音響エコーを消去するエコーキャンセラーをさらに備えることを特徴とする。
この構成によれば、エコーキャンセラーにより送話音声信号に付加される音響エコーがキャンセルされた後に、上記音響エコーの抑制処理が行われることになるので、送話音声信号に付加される音響エコーをさらに低減することができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、音響エコーの大きい部屋で使用する場合にも、受話状態から送話状態への切替性能の悪化を招くことなく、音響エコーを効果的に抑制し得る電話端末及びこの電話端末を使用した電話システム、及び電話端末の制御方法を提供することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる交換システムの概略構成を示す図である。

交換システムは、同図に示すように、主装置１に、複数のＩＰ電話端末２（２−１〜２−ｉ）をそれぞれＬＡＮ(Local Area Network)４を介して任意に接続し、また、複数の電話端末３（３−１〜３−ｊ）をそれぞれアナログの内線５を介して任意に接続して構成されている。

主装置１は、さらに、制御ユニット１１、ＩＰ内線インタフェース回路１２、内線インタフェース回路１３、局線インタフェース回路１４を備えている。そして、制御ユニット１１、ＩＰ内線インタフェース回路１２、内線インタフェース回路１３、局線インタフェース回路１４は、バス１５を介して互いに接続されている。

制御ユニット１１は、ＩＰ内線インタフェース回路１２、内線インタフェース回路１３及び局線インタフェース回路１４を任意に交換接続する。

ＩＰ内線インタフェース回路１２には、ＩＰ電話端末２が必要に応じて接続される。ＩＰ内線インタフェース回路１２は、接続されたＩＰ電話端末２に関する内線インタフェース動作を行う。また、ＩＰ内線インタフェース回路１２は、上記内線インタフェース動作に係わる種々の制御情報の授受を、バス１５を介して制御ユニット１１との間で行なう。

内線インタフェース回路１３には、電話端末３が必要に応じて接続される。内線インタフェース回路１３は、接続された電話端末３に関する内線インタフェース動作を行う。また、内線インタフェース回路１３は、上記内線インタフェース動作に係わる種々の制御情報の授受を、バス１５を介して制御ユニット１１との間で行う。

局線インタフェース回路１４には、公衆網ＮＷに接続される局線Ｌや専用線ＰＮ及びＩＳＤＮが必要に応じて接続される。局線インタフェース回路１４は、接続された局線Ｌ、専用線ＰＮ及びＩＳＤＮに関するインタフェース動作を行なう。また、局線インタフェース回路１４は、上記インタフェース動作に係わる種々の制御情報の授受を、バス１５を介して制御ユニット１１との間で行なう。

図２は、この発明に係わるＩＰ電話端末２の機能構成を示すブロック図である。
ＩＰ電話端末２は、ＬＡＮインタフェース（Ｉ／Ｆ）部２１と、音声信号処理部２２と、音声入出力インタフェース部２３と、制御部２４と、操作パネル２５と、記憶部２６とを備えている。

ＬＡＮインタフェース部２１は、ＬＡＮ４に関するインタフェース動作を行なう。つまり、ＬＡＮインタフェース部２１は、ＬＡＮ４から送られてきた伝送パケットから音声パケットや制御データを抽出し、音声パケットを音声信号処理部２２へ、また制御データを制御部２４へと与える。またＬＡＮインタフェース部２１は、音声信号処理部２２から与えられる音声パケットに制御部２４から与えられるデータを多重して、ＬＡＮ４に送信する。

音声信号処理部２２は、ＬＡＮインタフェース部２１から与えられる音声パケットをアナログの受話音声信号に変換して音声入出力インタフェース部２３に与える。また、音声信号処理部２２は、音声入出力インタフェース部２３から入力された送話音声信号をＬＡＮ４で取り扱い可能な音声パケットに変換してＬＡＮインタフェース部２１に与える。

音声入出力インタフェース部２３には、マイクロホン２７及びスピーカ２８が接続されている。音声入出力インタフェース部２３は、マイクロホン２７により入力された送話音声信号をマイクアンプ２３１で所定レベル増幅し、送話可変損失器２３２で任意の損失レベルに変換した後、音声信号処理部２２に入力する。また、音声入出力インタフェース部２３は、音声信号処理部２２から出力された受話音声信号をスピーカボリューム２３３で適当な音量レベルに変換し、受話可変損失器２３４で任意の損失レベルに変換した後、スピーカアンプ２３５で増幅してスピーカ２８から音響再生する。

一方、マイクアンプ２３１の出力は送話検出回路２３６により任意の検出利得で検出された後、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２３７に供給される。また、スピーカボリューム２３３の出力は検出可変損失器２３８で上記受話可変損失器２３４と同様の損失レベルで増幅され、受話検出回路２３９で検出された後、ＤＳＰ２３７に供給される。

ＤＳＰ２３７は、送話検出回路２３６の出力と受話検出回路２３９の出力とを比較して受話状態から送話状態への切替時点を判定するとともに、制御部２４との通信によりスピーカボリューム２３３の音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を取得して、このゲイン値に基づいて送話検出回路２３６の検出ゲインを制御する。

操作パネル２５は、キースイッチを有し、ユーザによる制御部２４に対する各種の指示入力を受け付ける。
記憶部２６には、図３に示すように、スピーカボリューム２３３の音量ボリューム値と送話検出ゲイン値との対応関係を表すテーブルが格納されている。このスピーカボリューム２３３の音量ボリューム値と送話検出ゲイン値との対応関係は、図４に示す信号特性を基に予め決められている。

制御部２４は、ソフトウェア処理により電話端末２の各部の制御やＬＡＮ４との間での通信処理を行なう。また、制御部２４は、操作パネル２５によりユーザからの音量値設定が受け付けられた場合に、ＤＳＰ２３７に対しスピーカボリューム２３３の音量ボリューム値を設定ボリューム値に調整させる。さらに、制御部２４は、ＤＳＰ２３７から送話検出ゲイン値の取得指示が与えられた場合に、スピーカボリューム２３３に設定された音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を記憶部２６から読み出し、この送話検出ゲイン値をＤＳＰ２３７に送出する。

次に、上記構成において、以下、図５及び図６を参照して、その処理動作を説明する。
例えばＩＰ電話端末２−１と電話端末３−１との間で通話が行われているものとする。ここで、ＩＰ電話端末２−１を音響エコーのある部屋で使用し、スピーカホン通話を行う場合、図５（ａ）に示すように、マイクロホン２７に入力される送話音声信号は、片側２００ｍＳ〜３００ｍＳの遅延により、図５（ｂ）に示すように４００ｍＳ〜６００ｍＳ遅れて電話端末３−１のユーザに到達することになる。このため、スピーカホンでの音響によるエコー音はぶつ音ノイズとして聞こえ、従来の遅延のない回線での通話に比べ大きな違和感を感じる。また、スピーカボリューム２３３を大きくするとエコー音が大きくなる。

そこで、この第１の実施形態では、スピーカボリューム２３３に設定される音量ボリューム値に対応し、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ音響エコーが最小となる送話検出ゲイン値を記憶部２６に格納し、制御部２４及びＤＳＰ２３７により、スピーカボリューム２３３が任意の音量ボリューム値に設定された際に、この音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を記憶部２６から読み出し、このゲイン値に従って送話検出回路２３６のゲインを制御するようにしている。

なお、上記スピーカボリューム２３３の出力は、図６（ａ）に示す信号となり、マイクロホン２７に入力される送話音声信号は図６（ｂ）に示す信号となる。
そして、ＤＳＰ２３７には、図６（ｃ）に示すように、送話検出回路２３６の出力及び受話検出回路２３９の出力が供給される。ＤＳＰ２３７は送話検出回路２３６の出力と受話検出回路２３９の出力とを比較して受話状態から送話状態への切替時点及び送話状態から受話状態への切替時点を判定し、この判定結果に基づいて送話可変損失器２３２の損失レベルを制御する。従って、送話可変損失器２３２からは図６（ｄ）に示す信号が出力されることになる。しかし、この送話音声信号は、音響エコーが大きくなる。

そこで、ＤＳＰ２３７は、スピーカボリューム２３３の設定音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を送話検出回路２３６に設定することで、送話検出回路２３６及び受話検出回路２３９から図６（ｅ）に示す信号が得られる。そして、ＤＳＰ２３７は、受話状態から送話状態への切替時点を判定し、この判定結果に基づいて送話可変損失器２３２の損失レベルを制御することで、送話可変損失器２３２から図６（ｆ）に示す信号が出力される。
従って、通話相手側に聞こえる受話音声信号は、図６（ｇ）に示す信号から図６（ｈ）に示す信号に改善される。

このとき、ＤＳＰ２３７は、図７に示す制御処理を実行する。
まず、ＤＳＰ２３７は、ユーザによりスピーカボリューム２３３の音量調整がなされたか否かの判断を行い（ステップＳＴ７ａ）、調整された場合に（Ｙｅｓ）、調整された音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を制御部２４から取得し（ステップＳＴ７ｂ）、この取得した送話検出ゲイン値に従って送話検出回路２３６のゲインを制御し（ステップＳＴ７ｃ）、送話検出回路２３６の出力及び受話検出回路２３９の出力を監視する（ステップＳＴ７ｄ）。

このとき、送話音声信号に付加される音響エコーの減衰量が予めわかっている場合に、ＤＳＰ２３７はエコー量が４０ｄＢ〜５０ｄＢ減衰した時点で送話可変損失器２３２の損失レベルが切り替わるように送話検出回路２３６のゲインを制御するようにすれば、送話可変損失器２３２の出力に付加される音響エコーをさらに低減することができる。

また、上記ステップＳＴ７ａにおいて、ボリューム調整がなければ（Ｎｏ）、ＤＳＰ２３７は上記ステップＳＴ７ｄの処理にそのまま移行する。

以上のように上記第１の実施形態では、スピーカボリューム２３３に設定される音量ボリューム値に対応し、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ音響エコーが最小となる送話検出ゲイン値を記憶部２６に予め記憶しておき、制御部２４及びＤＳＰ２３７により、スピーカボリューム２３３が任意の音量ボリューム値に設定された際に、この音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を記憶部２６から読み出し、このゲイン値に従って送話検出回路２３６のゲインを制御するようにしている。

従って、音響エコーによる影響を受けやすい場所でＩＰ電話端末２を使用しても、受話状態から送話状態への切替性能の悪化を最小限に抑えることができるとともに、送話時に音響エコーを最小限に抑制することができる。また、ＩＰ電話端末２に音響エコーを抑制する機能を持たせているので、主装置１からエコーキャンセラーを設ける必要がなくなり、これにより主装置１の処理負担を軽減できる。

また、上記第１の実施形態では、音量ボリューム値と送話検出ゲイン値との対応関係を表すテーブルを記憶部２６に記憶しておくようにしているので、簡単な手順により送話音声信号に付加される音響エコーの抑制処理を行うことができる。

（第２の実施形態）
図８は、この発明の第２の実施形態におけるＩＰ電話端末２の機能構成を示すブロック図である。なお、図８において、上記図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

すなわち、スピーカアンプ２３５の入力側とマイクアンプ２３１の出力側との間にエコーキャンセラー３１及び加算器３２が介在されることになる。

エコーキャンセラー３１は、受話可変損失器２３４の出力信号を入力し、この入力信号からマイクアンプ２３１の出力信号に付加される音響エコーを除去するための信号を生成する。このエコーキャンセラー３１の出力信号は、加算器３２でマイクアンプ２３１の出力信号と加算されることにより、送話音声信号に付加される音響エコーを低減する。

以上のように第２の実施形態であれば、エコーキャンセラー３１により送話音声信号に付加される音響エコーがキャンセルされた後に、送話可変損失器２３２により音響エコーの抑制処理が行われることになるので、送話音声信号に付加される音響エコーをさらに低減することができる。

（その他の実施形態）
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、音量ボリューム値に対応する送話検出ゲイン値を記憶部に記憶しておく例について説明した。しかし、これに限ることなく、受話音声信号の信号レベルと送話音声信号の信号レベルとの相互関係から送話検出ゲイン値が求められるものであれば、受話検出回路の出力及び送話検出回路の出力から送話検出ゲイン値を求めて送話検出回路のゲインを制御するようにしてもよい。また、受話検出回路の出力のみから送話検出ゲイン値を求めて送話検出回路のゲインを制御することも可能である。

また、上記各実施形態では、ＬＡＮに接続されるＩＰ電話端末を例に説明した。しかしこれに限ることなく、アナログ回線に接続されるアナログ電話端末にも適用できる。この場合、音響エコーの大きい部屋において、音響エコーの抑制処理を効果的に行うことができる。

その他、システムの構成や種類、主装置の構成や種類、ＩＰ電話端末の構成、送話音声信号に付加される音響エコーの抑制手順等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

この発明の第１の実施形態に係わる交換システムの概略構成を示す図。 同第１の実施形態におけるＩＰ電話端末の機能構成を示すブロック図。 図２に示した記憶部の記憶内容の一例を示す図。 同第１の実施形態における送話状態と受話状態の切替特性を示す図。 ＬＡＮを伝送することにより遅延が生じる例を説明するために示す図。 同第１の実施形態におけるＩＰ電話端末の処理動作を説明するために示す信号波形図。 同第１の実施形態におけるＩＰ電話端末の処理動作を示すフローチャート。 この発明の第２の実施形態におけるＩＰ電話端末の機能構成を示すブロック図。

符号の説明

１…主装置、２（２−１〜２−ｉ）…ＩＰ電話端末、３…電話端末、４…ＬＡＮ、５…内線、１１，６１…制御ユニット、１２…ＩＰ内線インタフェース回路、１３…内線インタフェース回路、１４…局線インタフェース回路、１５…バス、２１…ＬＡＮインタフェース（Ｉ／Ｆ）部、２２…音声信号処理部、２３…音声入出力インタフェース部、２４…制御部、２５…操作パネル、２６…記憶部、２７…マイクロホン、２８…スピーカ、２３１…マイクアンプ、２３２…送話可変損失器、２３３…スピーカボリューム、２３４…受話可変損失器、２３５…スピーカアンプ、２３６…送話検出回路、２３７…ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、２３８…検出可変損失器、２３９…受話検出回路、３１…エコーキャンセラー、３２…加算器、ＮＷ…公衆網、Ｌ…局線、ＰＮ…専用線。

Claims (8)

1. 回線交換を行なう主装置と、この主装置に対し有線回線を介して接続され、当該主装置へ音声信号を送信するとともに当該主装置から送られる音声信号を受信し音響再生する複数の電話端末とを備えた電話システムで使用される電話端末であって、
   前記主装置から到来する受話音声信号の信号レベルを検出する受話検出手段と、
   前記主装置へ送出すべく送話音声信号の信号レベルを検出する送話検出手段と、
   前記送話音声信号を調整する調整手段と、
   前記受話検出手段及び前記送話検出手段それぞれの検出結果に基づいて、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ前記送話音声信号に付加される音響エコーが最小となる制御値を求め、この制御値に基づいて前記調整手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする電話端末。
2. 前記制御手段は、受話系利得と前記制御値との対応関係を表すテーブルを格納する格納手段を備え、前記受話検出手段及び前記送話検出手段それぞれの検出結果に対応する制御値を前記テーブルから読み出し、この制御値に基づいて前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電話端末。
3. 前記調整手段は、前記送話音声信号を任意の損失レベルで出力する送話可変損失器を含み、
   前記制御手段は、
   前記送話検出手段の出力と前記受話検出手段の出力とを比較し、この比較結果に基づいて前記送話可変損失器の損失レベルを制御する損失制御手段と、
   前記テーブルから読み出された制御値に基づいて前記送話検出手段の検出利得を制御する利得制御手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の電話端末。
4. 前記利得制御手段は、前記送話音声信号に付加される音響エコー量が所定量減衰した時点で前記送話可変損失器の損失レベルが切り替わるように前記送話検出手段の検出利得を制御することを特徴とする請求項３記載の電話端末。
5. 前記主装置に対しパケット伝送用の通信ネットワークを介して接続されるとき、
   前記主装置から送られる音声パケットを前記受話音声信号に変換し、前記送話音声信号を音声パケットに変換して前記主装置に送出する変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の電話端末。
6. 前記調整手段に前記送話音声信号が入力される前に、前記送話音声信号に付加される音響エコーを消去するエコーキャンセラーをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電話端末。
7. 回線交換を行なう主装置と、この主装置に対し有線回線を介して接続され、当該主装置へ音声信号を送信するとともに当該主装置から送られる音声信号を受信し音響再生する複数の電話端末とを備えた電話システムであって、
   前記複数の電話端末の各々は、
   前記主装置から到来する受話音声信号の信号レベルを検出する受話検出手段と、
   前記主装置へ送出すべく送話音声信号の信号レベルを検出する送話検出手段と、
   前記送話音声信号を調整する調整手段と、
   前記受話検出手段の検出結果に基づいて、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ前記送話音声信号に付加される音響エコーが最小となる制御値を求め、この制御値に基づいて前記調整手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする電話システム。
8. 回線交換を行なう主装置と、この主装置に対し有線回線を介して接続され、当該主装置へ音声信号を送信するとともに当該主装置から送られる音声信号を受信し音響再生する複数の電話端末とを備えた電話システムで使用される電話端末の制御方法であって、
   前記主装置から到来する受話音声信号の信号レベルを検出し、
   前記主装置へ送信すべく送話音声信号の信号レベルを検出し、
   前記送話音声信号を調整し、
   前記検出結果に基づいて、受話状態から送話状態へ切替可能でかつ前記送話音声信号に付加される音響エコーが最小となる制御値を求め、この制御値に基づいて前記送話音声信号を調整制御することを特徴とする電話端末の制御方法。

Images