JP2007520099A - エコーキャンセラー回路のダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率検出器及び方法 - Google Patents

エコーキャンセラー回路のダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率検出器及び方法 Download PDF

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ケイ. イワイ、カイル
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テミック オートモーティブ オブ ノース アメリカ インコーポレイテッド
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Abstract

エコーキャンセラー回路(10)のダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率検出器、及び方法によって、エコーキャンセラー適応フィルタ(300)の安定性を向上させ、かつポストエコーキャンセラーアップリンクデータ(388)の減衰を改善する。エコーキャンセラー回路(10)は、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器(30)と、そしてエコーキャンセラー部(20)と、を備える。ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器(30)は、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ(40)及びダウンリンクデータ(50)を受信し、それに従ってダブルトーク発生確率データ(60)及びダウンリンクアクティビティデータ(70)を生成する。エコーキャンセラー部(20)は、ダウンリンクデータ(50)、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ(40)、ダブルトーク発生確率データ(60)、及びダウンリンクアクティビティデータ(70)を受信し、それに従ってアップリンクデータ(80)を生成する。

Description

本開示は概して通信システムに関し、特にエコーキャンセラー及びエコーキャンセル方法に関する。
通信システムにおけるエコーは通常、エンドユーザから送信信号の発信者に、或る遅延期間後に返ってくる送信信号の一部分の戻り、として特徴付けられる。この技術分野では公知のように、ニアエンドユーザ(near end user)はアップリンク信号をファーエンドユーザ(far end user)に送信する。逆に、ニアエンドユーザはダウンリンク信号をファーエンドユーザから受信する。例えば、ニアエンドのエコーは、ニアエンドユーザがアップリンク信号をアップリンク経路を介して発信する場合に生じ、そして送信信号の一部分がファーエンドによってエコー信号としてダウンリンク経路を介して反射されてニアエンドに戻る。ファーエンドのエコーはファーエンドユーザがダウンリンク信号をダウンリンク経路を介して発信する場合に生じ、そして送信信号の一部分がニアエンドによってエコー信号としてアップリンク経路を介して反射されてファーエンドに戻る。送信信号の反射は、ファーエンドでの4線/2線ハイブリッドにおけるインピーダンス不整合、または電話機、無線機器、またはハンドフリースピーカ電話装置における音響結合によるフィードバックのような多くの理由に起因して生じ得る。遅延送信信号に対応するエコー信号をニアエンドユーザは耳障りに感じ、そして或る場合には、エコー信号によって「ハウリング(howling)」として知られる不安定状態が生じる。
エコーキャンセラーは、エコー信号の送信を無くす、または小さくしようと試みるニアエンド及びファーエンドの両方の全てのエコー発生源において必要である。エコーキャンセラーは、携帯情報端末(PDA)、携帯電話機、双方向無線機、携帯電話用カーキット、自動車電話機、地域を移動することができる他の適切な機器のような無線機器に用いることができる。更に、エコーキャンセラーは、ハンドフリースピーカ電話装置、ビデオ及びオーディオ会議用電話機、及び電気通信業界では一般電話システム(plain old telephone system:POTS)機器と一般的に呼ばれる電話機のような有線機器において用いることができる。ハンドフリースピーカ電話装置は通常、アップリンク信号を生成するマイクロホン、ダウンリンク信号を音響生成するスピーカ、エコー信号を打ち消すエコーキャンセラー、及び電話機回路を含む。
エコーキャンセラーは、ファーエンドが送信を行なっているときにニアエンドにおいて生成されるエコー信号を、スピーカとマイクロホンとの間の音響結合チャネル(acoustic coupling channel)を介して、伝搬する増幅済みダウンリンクオーディオ信号の一部分に対応するエコー推定データを生成することにより打ち消そうとする。エコーキャンセラーは音響結合チャネルをモデル化し、それに従ってエコー推定データをエコーキャンセラー適応フィルタ(echo canceler adaptive filter)を使用して生成する。エコーキャンセラー適応フィルタは、最小平均自乗(LMS)有限インパルス応答(FIR)フィルタ、または一連の重み付け係数を有するいずれかの適切な装置または方法を用いて音響結合チャネルをモデル化する。エコーキャンセラー適応フィルタは、エコー推定データを、マイクロホンが受信するプリエコーキャンセラーアップリンクデータから減算して、ポストエコーキャンセラーアップリンクデータを生成しようとする。ポストエコーキャンセラーアップリンクデータをエコーキャンセラー適応フィルタが使用して有限インパルス応答フィルタの重み付け係数を動的に更新する。
ハンドフリースピーカ電話装置は輸送手段に搭載される(in−vehicle)オーディオシステムに一体化することができる。輸送手段は乗用車、トラック、ボート、または飛行機のようないずれかの適切な輸送手段とすることができる。輸送手段に搭載されるオーディオシステムは、アンプ、スピーカ、及びチューナ回路のようなオーディオソース、CD/DVDプレーヤ、テーププレーヤ、ハードドライブ再生システム、衛星ラジオなどを含むことができる。輸送手段に搭載されるオーディオシステムは、テレマティックス車載通信システム(telematics communication device)のような通信装置と一体化することができる。例えば、テレマティックス車載通信システムはゼネラルモータースのオンスター(OnStar)システムのコンポーネントとすることができる。テレマティックス車載通信システムは通常、位置情報のようなデータ、及び音声のようなオーディオを収集して配信する。
通常、ファーエンドからダウンリンク経路を介して受信するダウンリンクオーディオ信号は、輸送手段に搭載されるオーディオシステムの少なくとも一つのスピーカによって再生される。しかしながら、輸送手段に搭載されるハンドフリースピーカ電話装置では、少なくとも一つのスピーカとマイクロホンとの間に大きな結合が生じ得る。その結果、少なくとも一つのスピーカを通して送信される増幅済みダウンリンクオーディオ信号は部分的にマイクロホンによってエコー信号として受信されることになる。
エコーキャンセラーは、4つの使用可能なモード、即ち、ダウンリンクトークモード、アップリンクトークモード、ダブルトークモード、及びアイドルモードの検出に応答して動作する。ダウンリンクトークモードの間、エコーキャンセラー適応フィルタは、FIRフィルタの重み付け係数を動的に適応させることにより、音響結合チャネルをモデル化しようとする。更に、減衰器のようなプリプロセッサ及びポストプロセッサを使用してエコー信号の影響を低減することもできる。
アップリンクトークモードの間、エコーキャンセラーフィルタは依然としてアクティブであるが、モデル化対象のダウンリンク信号またはエコー信号が無い場合には適応化を遅くする、または停止する。アイドルモードの間、ニアエンドユーザ及びファーエンドユーザは会話中ではないので、エコーキャンセラー適応フィルタは通常、アイドル状態である。しかしながら、ダブルトークモードの間では、プリエコーキャンセラーアップリンクマイクロホン信号は干渉信号及びエコー信号の両方を含む。干渉信号はニアエンド音声、種々の雑音成分、及び歪みを含む。種々の雑音成分には、オーディオシステムの非線形性成分、スピーカ歪み、マイクロホンを介しての乱気流(エアタービュランス)、道路雑音、風音、方向指示信号(turn signal)雑音及びウィンドシールドワイパーノイズ、及び他の雑音成分が含まれる。その結果、エコーキャンセラー適応フィルタは干渉信号及びエコー信号に適応しようとする。従って、これらの種々の雑音成分によって、重み付け係数が発散し、音響結合チャネルの推定値が正しくない値となり、エコーキャンセラー適応フィルタが効果的でなくなるか、または不安定になる。このような状況の適応フィルタによって実際に、ポストエコーキャンセラーアップリンク信号も不安定になり、劣化する。その結果、劣化したポストエコーキャンセラーアップリンクデータによって大きな雑音がファーエンドを悩ますことになる。
一の方法によれば、適応フィルタは、一旦、適応フィルタが不安定になると、適応速度を下げる。適応フィルタは、ポストエコーキャンセラーアップリンクデータを閾値レベルと比較することにより不安定性を判断する。適応フィルタは、アップリンク経路を介して送信される劣化アップリンク信号の不安定性の増大率を下げるためにフィルタ適応速度を
下げる。しかしながら、適応フィルタは、適応フィルタが既にかなり不安定になってしまった状態になるまで、適応速度を下げない。その結果、アップリンク信号は、適応フィルタが既に不安定になっているので既に劣化してしまっている。更に、適応速度を制御する機構は雑音の大きい環境では動作が低下する、というのは、雑音によって適応フィルタが非常に不安定になるので、元に戻るには非常に長い時間が掛かり、効果的な通信ができなくなるからである。エコーキャンセラー回路のダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率検出器(downlink activity and double talk probability detector)及び方法は、エコーキャンセラー適応フィルタの安定性を向上させ、かつ、ポストエコーキャンセラーアップリンクデータの減衰特性を改善する。
エコーキャンセラー回路は、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器、及びエコーキャンセラー部を含む。ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器は、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ及びダウンリンクデータを受信し、それに従ってダブルトーク発生確率データ及びダウンリンクアクティビティデータを生成する。エコーキャンセラー部はダウンリンクデータ、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ、ダブルトーク発生確率データ、及びダウンリンクアクティビティデータを受信し、それに従ってアップリンクデータを生成する。
利点の中でも特に本発明は、適応速度をダブルトーク発生確率データ及びダウンリンクアクティビティデータに基づいて動的に変化させることによりエコーキャンセラー適応フィルタの安定性を向上させる。例えば、エコーキャンセラー適応フィルタの適応速度は、ダブルトーク発生確率データ及びダウンリンクアクティビティデータの関数として変化するので、エコーキャンセラー適応フィルタは、干渉信号が存在しない確率が高い場合に、より高速で適応する。前に述べたように、干渉信号はニアエンド音声、種々の雑音成分、及び歪みを含む。従って、適応フィルタは、好ましい状況(すなわち、干渉信号が発生する確率が低い状況)における音響結合チャネルの変化に高速に応答することができる。それとは反対に、エコーキャンセラー適応フィルタは、干渉信号が存在する確率が高くなるに従ってその適応速度を下げる。前に述べたように、ニアエンド音声またはバックグランド雑音のレベルが大きくなり始めると、干渉雑音のレベルが大きくなり始める。その結果、エコー信号がニアエンド音声及びバックグランド雑音よりも非常に強くなると、ダウンリンクアクティビティデータはダウンリンクアクティビティの発生確率が高くなっていることを示すことになる。例えば、干渉信号の存在の確率が高くなると、ダブルトーク発生確率データは、ダブルトークの発生確率の尤度が大きくなっていることを示すことになる。一の実施形態によれば、フィルタ適応速度は干渉信号の存在確率の関数として変化する。例えば、適応速度が下がると、適応フィルタが発散する確率が非常に低くなる。従って、適応速度を下げて、干渉信号の存在確率が高くなる場合に適応フィルタの発散を抑えることができる。
図1は、本発明の一の実施形態による適応フィルタの適応速度及び減衰器の減衰量を制御するエコーキャンセラー回路10のブロック図である。エコーキャンセラー回路10は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはデジタル信号プロセッサ(DSP)のような一つ以上の適切にプログラムされたプロセッサとすることができるので、実行可能命令を含む関連メモリを含み、これらの命令を実行するとエコーキャンセラー回路10がここに記載する動作を実行する。更に、ここに使用するエコーキャンセラー回路10は、個別ロジック、ステートマシン、またはハードウェア、ソフトウェア、ミドルウェア、及び/又はファームウェアから成る他のいずれかの適切な組み合わせを含むことができる。
エコーキャンセラー回路10は、エコーキャンセラー部20、及びダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30を含む。エコーキャンセラー回路10は、先行技術において公知の電気通信システムのアナログまたはデジタルモデムに用いることができる。図1に示す種々のリンクは、電気信号またはデータを必要に応じて伝送するいずれかの適切な機構とすることができる。
図2は、本発明の一の実施形態によるダブルトーク発生確率データ60及びダウンリンクアクティビティデータ70を生成する方法200を示す。方法200は、図1に関するエコーキャンセラー回路10が実行することができる。しかしながら、他のいずれかの適切な構造を使用することもできる。ここで、ステップ210から始まる方法200は、一連の動作として記載されるが、これらの動作はいずれかの適切な順番で実行することができ、そしていずれかの適切な組み合わせで繰り返すことができることが分かるであろう。
ステップ220に示すように、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30、及びエコーキャンセラー部20はプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40及びダウンリンクデータ50を受信する。ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ40及びダウンリンクデータ50に関する電力レベル、エネルギーレベル、または振幅レベルを必要に応じて計算して、ダブルトーク発生確率データ60及びダウンリンクアクティビティデータ70を生成することができる。例えば、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ40及びダウンリンクデータ50は、一つ以上の音声フレームを含むことができるので、電力レベル、エネルギーレベル、または振幅レベルを適切な期間に渡って求めることができる。例えば、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、電力レベル、エネルギーレベル、または振幅レベルを一つ以上の音声フレームに渡って、平均関数または他のいずれかの適切な関数に基づいて計算することができる。一の例によれば、音声フレームは、1秒当たり8,000サンプルの割合で取得される160サンプルに対応する20ミリ秒の期間を有することができる。音声フレームはいずれかの適切な期間及びいずれかの適切な数のサンプル、及びいずれかの適切なサンプリングレートに対応することができる。
ステップ230に示すように、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、受信済みプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40及びダウンリンクデータ50に従ってダブルトーク発生確率データ60を生成する。ステップ240に示すように、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、受信済みダウンリンクデータ50に従ってダウンリンクアクティビティデータ70を生成する。ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ40及びダウンリンクデータ50を解析してダブルトーク発生確率データ60を確率密度関数に基づいて生成するが、この確率密度関数は、受信ダウンリンクデータ50、ニアエンド音声、バックグランド雑音、及びファーエンド音声の検出値を関連付けてダブルトークアクティビティ確率とする。一の実施形態によれば、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30において使用する確率密度関数を最適化して、結果として得られるダブルトーク発生確率データ60が、バックグランド雑音またはエコー信号の存在に起因するダブルトークアクティビティに関して誤通知を行なう傾向が過度に高くなることがないようにする。更に、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30を最適化して、ニアエンド音声の検出値を十分に精度が高く、かつ正確にして適応速度をエコーキャンセラー部20の一つ以上のパラメータによって制御することができるようにし、これによってエコーキャンセラー適応フィルタが発散することがないようにするが、これについては以下に更に詳細に議論する。
図3は図1に詳細が示されるエコーキャンセラー回路10のブロック図である。エコーキャンセラー回路10はエコーキャンセラー部20、及びダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30を含む。エコーキャンセラー回路10は、マイクロホンとスピーカとの間の音響エコー結合による影響を補償する、またはこの技術分野において公知のネットワークハイブリッド回路との不整合のようなインピーダンス不整合に起因するニアエンドでの反射を補償することができる。
エコーキャンセラー回路10はデジタル−アナログ変換器330及びアナログ−デジタル変換器332を含む。デジタル−アナログ変換器330はダウンリンクデータ50を受信し、それに従ってダウンリンクオーディオ信号394を生成する。デジタル−アナログ変換器330はスピーカ334にアンプ336を通して接続される。アンプ336はデジタル−アナログ変換器330に接続され、そしてダウンリンクオーディオ信号394を受信し、それに従って増幅済みダウンリンクオーディオ信号396を生成する。次に、スピーカ334が増幅済みダウンリンクオーディオ信号396を音響信号として送信する。
マイクロホン338は、例えばエコー信号346、ニアエンド音声344、及びバックグランド雑音342を含むプリエコーキャンセラーアップリンク信号40を受信する。アナログ−デジタル変換器332はマイクロホン338に接続される。マイクロホン338は、増幅済みダウンリンクオーディオ信号の内、スピーカ334が音響信号として生成する少なくとも一部分を受信し、それに従ってプリエコーキャンセラーアップリンク信号398を生成する。アナログ−デジタル変換器332はマイクロホン338に接続され、そしてプリエコーキャンセラーアップリンク信号398を受信し、それに従ってプリエコーキャンセラーアップリンクデータ340を生成する。アナログ−デジタル変換器332は、プリエコーキャンセラーアップリンクデータを加算ロジック302、ダウンリンクアクティビティデータ生成器310、及びダブルトーク発生確率データ生成器320に供給する。
エコーキャンセラー部20は更に、エコーキャンセラー適応フィルタ300、加算ロジック302、エコー電力及び信頼度推定ロジック304、及びポストプロセッサ306を含む。ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、ダウンリンクアクティビティデータ生成器310及びダブルトーク発生確率データ生成器320を含む。一の実施形態によるポストプロセッサ306はアップリンクデータ減衰手段326を含む。エコーキャンセラー適応フィルタ300は、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30に接続されて、ダブルトーク発生確率データ60、ダウンリンクアクティビティデータ70、及びダウンリンクデータ50を受信し、それに従ってエコーキャンセル適応速度(a rate of echo cancellation adaptation)を動的に変化させる。エコーキャンセラー適応フィルタ300は、ダウンリンクデータ50、ダブルトーク発生確率データ60、及びダウンリンクアクティビティデータ70を受信し、それに従ってエコー推定データ386を生成する。加算ロジック302はプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40及びエコー推定データ386を受信し、次にポストエコーキャンセラーアップリンクデータ388を生成する。
エコー電力及び信頼度推定ロジック304はダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30に、かつアップリンクデータ減衰手段326に接続される。エコー電力及び信頼度推定ロジック304はダウンリンクアクティビティデータ70及びダブルトーク発生確率データ60を受信し、それに従って残留エコー電力データ390及び機能信頼度係数(performance confidence factor)データ392を生成し、更にそれに従って、ポストエコーキャンセラーアップリンクデー
タ388を減衰させてアップリンクデータ80を生成する。エコー電力及び信頼度推定ロジック304は更に、残留エコー電力推定データ生成器332及び機能信頼度係数データ生成器324を含む。
ダウンリンクアクティビティデータ生成器310はプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40を受信し、それに従ってダウンリンクアクティビティデータ70を生成する。ダブルトーク発生確率データ生成器320はプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40を受信し、それに従ってダブルトーク発生確率データ60を生成する。
図4は、本発明の一の実施形態によるエコーキャンセラー適応フィルタ300の適応速度を制御する方法400を示す。方法400は、図3に示すように、エコーキャンセラー適応フィルタ300が実行することができる。しかしながら、他のいずれかの適切な構造を使用することもできる。ここで、ステップ410から始まる方法400は一連の動作として記載されるが、これらの動作はいずれかの適切な順番で実行することができ、かついずれかの適切な組み合わせで繰り返すことができることを理解されたい。更に、方法400はステップ460で終了するが、方法400はループに沿ってステップ410に戻る、または他のいずれかの適切なステップに戻ることができる。
ステップ420に示すように、エコーキャンセラー部20、及びダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は共に、ダウンリンクデータ50及びプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40を、図2に関連して前に記載したステップ220に関して記載したように受信する。
ステップ430に示すように、ダウンリンクアクティビティデータ生成器310は、ダウンリンク音声がダウンリンクデータ50及び任意のプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40に従って生じているかどうかを判断する。前に述べたように、ダウンリンクアクティビティデータ生成器310はダウンリンクデータ50及びプリエコーキャンセラーアップリンクデータ40を受信し、それに従ってダウンリンクアクティビティデータ70を生成する。
ステップ440に示すように、ダウンリンクアクティビティデータ70が、ダウンリンク音声が生じている、またはダウンリンクアクティビティが生じている確率が非常に高いことを示す場合、エコーキャンセラー適応フィルタ300は適応ゲインをダブルトーク発生確率データ60に基づいて計算する。ダブルトーク発生確率データ60の関数として変化する適応速度は、干渉信号がダブルトーク発生確率データが示すとおり生じていない確度が高い場合に、高い適応速度になる。同様に、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、干渉信号の発生確率が、ダブルトーク発生確率データ60が示すように大きくなるにつれて、適応速度を緩める、または適応速度を下げる。従って、適応速度が大きくなることによってエコーキャンセラー適応フィルタ300はダウンリンク音声モードの間の音響結合チャネル340の高速変化を補償することができるが、干渉信号が生じている状態においては、エコーキャンセラー適応フィルタ300が高速に発散するようにもなる。従って、エコーキャンセラー適応フィルタ300はダウンリンク音声通話状態における音響結合チャネル340の変化に高速に応答することができ、同時に、干渉信号の発生確率が、ダブルトーク発生確率データ60が示すとおり高くなると発散速度を小さくすることができる。
一の実施形態によれば、干渉信号が生じている確率が高い場合の所定の閾値を超えると、エコーキャンセラー適応フィルタ300の適応速度を更に小さくすることができる、または適応フィルタ300の動作を停止することができ、これによって更なる発散を低減する、または防止することができる。干渉信号は、エコーキャンセラー適応フィルタ300
が、干渉信号の発生確率がダブルトーク発生確率データ60が示すとおり高くなっていたと判断してしまう前に生じてしまう可能性がある。その結果、適応フィルタの重みの計算は既に発散し始めている。エコーキャンセラー適応フィルタ300の適応速度が小さくなってしまっているが、エコーキャンセラー適応フィルタ300がわずかしか発散しないようにすることができる。その結果、干渉信号が発生し始める可能性がある前に計算された一連の重み付け係数を使用してエコーキャンセラー適応フィルタ300の安定状態を確実に維持することができる。本実施形態によれば、別名、バンクスイッチングとして知られているように、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、前の時点で既に計算されている前の値のような重み付け係数の前の値を保存する。例えば、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、前に生成された重み付け係数を保存する1,2,3,4またはそれ以上の組のメモリまたはメモリロケーションを含むことができる。従って、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、最後の既知の組の高精度の重み付け係数が設定されていた期間を求める、または推定することができる。従って、エコーキャンセラー適応フィルタ300は最後の既知の状態に関して生成されたこれらの生成済み重み付け係数を再度読み込むことができる。従って、エコーキャンセラー適応フィルタ300は適切な過去の時点に遡って最後の既知の高精度の組の重み付け係数を再度読み込むことができる。しかしながら、ニアエンド音声344及びバックグランド雑音342が非常に高速に始まる場合があるが、エコーキャンセラー適応フィルタ300は時間を遥か前に遡らなくて済む、というのは、最後の既知の高精度の組の重み付け係数がかなり以前に生成されているからである。例えば、ダブルトーク発生確率閾値、例えば30%、40%、を超えると、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、適切な組の既に保存されている再読み込み対象重み付け係数を選択することができる。既に生成されている最後の既知の高精度の組の重み付け係数を再読み込みする判断、及び時間をどの位遡れば最適であるかについての判断は、ダブルトーク発生確率データ60に関連する閾値レベルが表わす確率に基づいて、または適切な確率密度関数に基づいて行なうことができる。
一の実施形態によれば、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、エコーキャンセル適応速度をダウンリンクデータ70及びダブルトーク発生確率データ60に従って小さくすることができる。例えば、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、ダブルトーク発生確率データ60の信頼度が低い場合に係数重み付け適応を遅らせて、バックグランド雑音342またはニアエンド音声344によってエコーキャンセラー適応フィルタ300に発散が生じる尤度を下げることができるので、劣化ポストエコーキャンセラーアップリンクデータ388が生成される尤度を下げることができる。従って、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、バックグランド雑音342及びニアエンド音声344の発生を正確に検出するので、対策を施してエコーキャンセラー適応フィルタ300が効率性に欠けるようになる、または不安定になる現象を阻止することができる。ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、スピーカ334とマイクロホン338との間の音響結合チャネル340によって生じるエコー信号346と、ダブルトーク状態及びバックグランド雑音342を生じさせるニアエンド音声344とを判別する。従って、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、バックグランド雑音342またはニアエンド音声344をエコー信号346と間違って認識することを阻止するので、エコーキャンセラー適応フィルタ300が効率性に欠けるようになることがない、または不安定になることがない。そうではなく、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器30は、エコー信号346とは異なるニアエンド音声344の発生を正確に検出するので、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ40を確実に減衰させて、ポストエコーキャンセラーアップリンクデータ388の残留エコーにニアエンドユーザが気付かないようにする。更に、エコーキャンセラー適応フィルタ300の係数重み付け適応を、ダブルトークの発生確率が低い場合に遅らせることができるので、発散を阻止することができる。例えば、係数重み付け適応を不必要に遅らせてもほとんど支障は生じない。しかしながら、係数重み
付け適応を、ニアエンド音声344または過大なバックグランド雑音342が生じている状態において行なうと、発散が生じ、かつアップリンク経路で送信されるポストエコーキャンセラーアップリンクデータ388の劣化が生じる。
一の実施形態によれば、エコーキャンセル適応速度は適応ゲインに従って、少なくともダブルトーク発生確率データ60に基づいて制御される。例えば、エコーキャンセラー適応フィルタ300の重み付け係数によって適応ゲインを設定することができる。この技術分野では公知のように、エコーキャンセラー適応フィルタ300の収束及び発散の速度は、とりわけ、主として適応ゲインによって変わる。一の実施形態によれば、ゲインを1に正規化してゲインが0〜1の間で変化するようにすることができる。従って、適応ゲインを調整するための閾値レベルはエコーキャンセラー回路10の状態、すなわちダウンリンクオンリモード、ダブルトークモード、アイドルモード、及びアップリンクオンリモードに基づいて決定することができる。例えば、ダウンリンクオンリモード中の適応ゲインは0.5のゲインに設定することができる。しかしながら、適応ゲインは、0.25〜0.75のようないずれかの適切な範囲、またはこの範囲よりも広い、または狭い他のいずれかの適切な範囲で変化することができる。ダブルトークモードまたはダウンリンクモードの間では、適応ゲインは0に設定する、または0.05のような非常に小さい数字に設定することができる。従って、ダブルトークモードまたはアイドルモードの間では、適応ゲインを0に設定して重み付け係数がほとんど更新されないようにする、というのは、ニアエンド音声344のような干渉信号が生じている確率が非常に高いからである。最後に、アップリンクオンリモードの間では、適応ゲインを同様に0に設定してエコーキャンセラー適応フィルタ300が発散しないようにする、というのは、ニアエンド音声344の発生確率が非常に高いからである。
一の実施形態によれば、エコーキャンセル適応速度は次の等式による適応ゲインに従って動的に変化する。
適応ゲイン=f(1−ダブルトーク発生確率データ)
従って、テーブルまたは確率密度関数をダブルトーク発生確率データ及びダウンリンクアクティビティデータ70に基づいて設定して、適切な適応ゲインを設定することができる。
前に述べたように、ポストプロセッサ306はアップリンクデータ減衰手段326を含むことができる。ポストプロセッサ306は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはデジタル信号プロセッサのような適切にプログラムされた一つ以上のプロセッサとすることができるので、実行命令を含む関連メモリを含むことができ、これらの命令を実行することによって、ポストプロセッサ306がここに記載する動作を実行する。別の構成として、ここに使用するように、ポストプロセッサ306は個別ロジック、ステートマシン、またはハードウェア、ソフトウェア、及び/又はファームウェアから成る他のいずれかの適切な組み合わせを含む。メモリは、例えばランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、光メモリ、またはサーバなどを経由して局所的に、または離れて位置するような他のいずれかの適切な記憶媒体とすることができる。更に、メモリには、無線広域ネットワーク(WWAN)、広域ネットワーク(WAN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、及び無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、IEEE802.11無線ネットワーク,Bluetoothネットワーク、または他のいずれかの適切な通信インターフェースまたはネットワークが接続を行なうことができる。
図5は本発明の一の実施形態による機能信頼度係数データ生成器(performance confidence factor data generator)324及びポストプロセッサ306の一例を示すブロック図である。機能信頼度係数データ生成器
324は、ダウンリンクモード信頼度データ生成器510、アイドルモード信頼度データ生成器520、及びスイッチ530を含む。ポストプロセッサ306は、信頼度データ乗算器ロジック540、リミッタ回路550、及びリミッタ加算ロジック(limiter
adder logic)560を含む。
ダブルトークモードの間では、ダウンリンクモード信頼度データ生成器510はダブルトーク発生確率データ60を受信し、それに応答してダウンリンクモード信頼度データ562をスイッチ530に供給する。従って、スイッチ530は機能信頼度データ392をダウンリンクモード信頼度データ562に従って生成する。アイドルモードの間では、アイドルモード信頼度データ生成器520はダブルトーク発生確率データ60を受信し、それに応答してアイドルモード信頼度データ564をスイッチ530に供給する。従って、スイッチ530は機能信頼度データ392をアイドルモード信頼度データ564に従って生成する。判断ロジックをアクティビティ検出に基づいて設定し、そして信頼度データ及びスイッチモジュールに構築する。この信頼度係数は発見的に生成することができ、そしてどの位効果的に現在の適応フィルタ係数重みがエコー信号のモデル化に寄与し、かつエコー信号を打ち消すかについての推定を微調整するように作用する。例えば、ダブルトークが生じている確率が低い状態に関連するダウンリンクシングルトークの期間では、エコーキャンセラー適応フィルタ300は通常、非常に精度が高くなっている状態として観察され、信頼度係数が高くなる。逆に、ダブルトークが生じている確率が高い期間が長くなっている状態は、エコーキャンセラー適応フィルタ300がその重み付け係数をほとんど更新することができず、かつエコー経路の変動及び干渉信号に起因して精度が低下している状態として全体として観察されることを示す。従ってこれらの期間においては、機能信頼度係数データは、信頼度レベルが低くなっていることを示す。この信頼度係数はエコーキャンセラー機能推定を微調整する新規の方法を実現し、かつ信頼度係数を連続的に使用してポスト処理部において使用される抑圧(suppression)またはクリッピングに影響を与えて残留エコーが絶対に送信されないようにすることができる。
乗算器ロジック540は機能信頼度データ392及びリミッタデータ566を受信し、それに従って機能信頼度推定データ568を生成する。リミッタ回路550は機能信頼度推定データ568を受信し、それに従ってリミッタデータ566を生成する。リミッタ加算ロジック560はポストエコーキャンセラーアップリンクデータ388及びリミッタデータ566を受信し、それに従ってアップリンクデータ80を生成する。
図6は、本発明の例示としての一の実施形態による通信システム600のブロック図である。通信システム600は、テレマティックス通信装置のような通信装置616、オーディオシステム602、少なくとも一つのスピーカ334、マイクロホン338、無線広域ネットワーク(WWAN)トランシーバ604、WWANアンテナ640,644,646、無線機器608,610、WLANアンテナ632,634、及び無線機器インターフェース612を含む。
通信装置616は更に、プロセッサ614、位置情報生成器617、WWANトランシーバ618、WLANトランシーバ620、及びメモリ622を含む。一の実施形態によれば、位置情報生成器617は位置情報624を生成し、そして位置情報624をプロセッサ614に供給する。プロセッサ614は受信する位置情報624に従って、位置情報624を、WWANトランシーバ618,604のような適切なトランシーバ及び無線機器608,610に再送信する。プロセッサ614はエコーキャンセラー回路10を含む。エコーキャンセラー回路10は、WWANトランシーバ618、WWANトランシーバ604、無線機器608または無線機器610の内の一つ以上に接続することができる。例えば、WWANトランシーバ618及び604は、例えば車載用移動電話機、携帯電話機、無線携帯情報端末、高品質無線機器(WiFi、すなわちIEEE802.11規格
に準拠する機器)、またはいずれかの適切な無線機器のような多数の無線機器のいずれかを表わすことができる。一の実施形態によれば、WWANトランシーバ604は通信装置616の外部に設けることができるので、エコーキャンセラー回路10をWWANトランシーバ604に、この技術分野で公知の有線ケーブルのような適切なリンクを通して接続することができる。別の実施形態によれば、WLANトランシーバ620は通信装置616に組み込むことができる。
無線ローカルエリアネットワークトランシーバ620はBluetooth対応機器、または高品質無線機器(WiFi、すなわちIEEE802.11規格に準拠する機器)、またはいずれかの適切な無線機器とすることができる。例えば、WWANトランシーバ620は無線機器608との接続をWLANエアインターフェース630、WWANアンテナ632、及びWLANアンテナ634を通して行なうことができる。WWANトランシーバ604,618及び無線機器608,610は、携帯電話システムとWWANアンテナ640,642,646を通して通信することができる。
無線機器608,610は携帯電話機、無線インターフェースを備える携帯情報端末、またはこれもまたWWANインターフェースを備える携帯型コンピュータとすることができる。無線機器608及びWWANトランシーバ604,618,620は、公衆電話交換網(PSTN)との通信に適する携帯電話システムのような無線広域ネットワークと通信することができる。従って、無線機器608,610、及びWWANトランシーバ618,604,620は、例えば符号分割多重接続(CDMA)、時分割多重接続(TDMA)、先進移動電話規格(advanced mobile phone standard:AMPS)、または第3世代(3G)以降の無線通信プロトコルのような現在及び将来のプロトコル全てを含む移動体通信規格(group special mobile:GSM)のような公知の、または将来の無線規格のいずれにも準拠する携帯電話システムと通信することができる。
一の実施形態による通信装置616はプロセッサ614、WWANトランシーバ618、WLAN620、及び位置情報生成器617を含む筐体を含む。更に別の、または少数の構成要素を上述の機器以外の通信装置616に組み込むことができる。この技術分野では公知のように、プロセッサ614、WWANトランシーバ618、WLANトランシーバ620、及び位置情報生成器617はそれぞれ、一つ以上の製造業者が個別の回路基板または集積回路チップとして製造することができる。これらの回路基板は必要に応じて、マザーボード、平板型の導体を複数本並べて被覆した構造のフラットフレキシブルケーブル、またはフラットではないフレキシブルケーブル、導体を複数本並べて被覆した構造の有線ケーブル、またはいずれかの適切なタイプの相互接続用治具を使用して相互接続することができる。各回路基板は筐体に、または他の回路基板に直接、またはコネクタ、クランプ、ネジ、またはナット及びボルトのようなこの技術分野で公知の適切な固定治具を介して間接的に取り付ける、または接続することができる。これらの集積回路チップは必要に応じて回路基板、多層回路チップキャリア、平板型の導体を複数本並べて被覆した構造のフラットフレキシブルケーブル、導体を複数本並べて被覆した構造の有線ケーブル、またはいずれかの適切なタイプの相互接続用治具を介して相互接続することができる。回路基板及び集積回路チップは、接着剤のような化学接着剤またはいずれかの適切な固定治具を使用して取り付けることができる。
一の実施形態によれば、通信装置616の筐体は、プロセッサ614及びメモリ622を備える回路基板、WWANトランシーバ618を備える回路基板、及びWLANトランシーバ620を備える回路基板を含むことができる。これらの回路基板を相互接続し、そして筐体に、既に議論したように直接または間接的に取り付ける、または接続することができる。更に、通信装置616の筐体は、オーディオシステム602、マイクロホン33
8、WWANアンテナ646、WLANアンテナ634、WWAN604、または他のいずれかの適切な機器のような外部コンポーネントとの接続を可能にするコネクタを含むことができる。例えば、通信装置616は、ここに記載しない他の適切なコンポーネントとの接続を行なうことができる。コネクタは、通信装置616を、有線ケーブル、光ファイバリンク、または無線周波数インターフェースのようないずれかの外部コンポーネントに相互接続するいずれかの適切な治具とすることができる。
一の実施形態によれば、通信装置616は、オーディオ音声を含むデータの収集及び配信をサポートするテレマティックス通信モジュールである。例えば、テレマティックス通信モジュールはゼネラルモータースのオンスター(OnStar)システムに基づく構成とすることができ、このシステムは車両が事故に遭遇した場合に緊急支援を自動的に要求する。別の実施形態によれば、通信装置616はまた、遠隔エンジン診断、盗難車両追跡、及び牽引車サービスの提供のような機能だけでなく、他の機能も実行することができる。
一の実施形態による通信装置616は、オーディオ音声を含むデータの収集及び配信をサポートするテレマティックス通信装置を指す。一の実施形態によれば、通信装置616は、例えば車両が事故に遭遇した場合に支援を自動的に要求するゼネラルモータースのOnStarシステムに基づいて提供される緊急支援を可能にする。別の実施形態によれば、通信装置616はまた、遠隔エンジン診断、盗難車両追跡、及び牽引車サービスの提供のような機能だけでなく、他の機能も実行することができる。
オーディオシステム602は再生部650及びアンプ346を含む。再生部650は更に、チューナ回路652、テーププレーヤ654、及びCD/DVDプレーヤ656を含む。再生装置650は再生オーディオ信号658を、再生オーディオ信号658を生成するためのチューナ回路652、テーププレーヤ654、及びCD/DVDプレーヤ656のような選択された機器に従って生成する。アンプ346は、再生オーディオ信号658及びダウンリンクオーディオ信号394を受信し、それに従って増幅済みダウンリンクオーディオ信号396を生成する。アンプ346は、再生オーディオ信号658、ダウンリンクオーディオ信号394、または再生オーディオ信号658及びダウンリンクオーディオ信号394の合成信号の中から選択を行なうことができる。前に議論したように、スピーカ334は増幅済みダウンリンクオーディオ信号396を音響信号として送信する。
図7は、本発明の少なくとも一つの実施形態による車両搭載通信システム700のブロック図である。車両搭載通信システム700は、無線機器608に無線ローカルエリアネットワークトランシーバ620及び無線ローカルエリアネットワークアンテナ632,634を通して接続される通信装置616を含む。例えば、無線ローカルエリアネットワークトランシーバ620は、前に議論したBluetoothインターフェースとすることができる。別の構成として、通信装置616は無線機器610との接続を、無線機器インターフェース612を通して、無線通信クレードルを介した有線接続により行なうことができる。一の実施形態によれば、車両搭載通信システム600内部の通信装置616は無線広域ネットワークトランシーバ618を含むことができる、または通信装置616は、図6に関連して前に示した通信装置616に組み込まれる無線広域ネットワークトランシーバ618を含むことができる。別の構成として、通信装置616は無線広域ネットワーク604との接続を通信装置616の外部で行なうことができ、かつ車両内部のいずれか適切な位置に取り付けることができる。例えば、オーディオシステム602及び通信装置616は車両のトランクに位置するように示されるが、通信装置616及び/又はオーディオシステム602は、ダッシュボード内部またはダッシュボード下を含むいずれか適切な位置に配置する、または車両のダッシュボード内部のラジオ内部に収納されるようにラジオと一体化することができる。一の実施形態によれば、車両の無線システムは、オーデ
ィオシステム602、通信装置616、及びいずれかの必要なトランシーバ618,620を含むことができる。
利点の中でもとりわけ、本発明はエコーキャンセラー適応フィルタ300の安定性を、適応速度をダブルトーク発生確率データ60及びダウンリンクアクティビティデータ70に基づいて動的に変えることにより向上させる。例えば、エコーキャンセラー適応フィルタ300の適応速度は、ダブルトーク発生確率データ60及びダウンリンクアクティビティデータ70の関数として変化するので、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、干渉信号が生じていない確率が高い場合に高速に適応する。前に述べたように、干渉信号はニアエンド音声344、種々の雑音成分、及び歪みを含む。従って、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、好ましい状態(すなわち、干渉信号の発生確率が低い)における音響結合チャネル340の変化に高速に応答することができる。逆に、エコーキャンセラー適応フィルタ300は、干渉信号が生じている確率が高くなると遅い速度で適応することができる。前に述べたように、ニアエンド音声のレベルが大きくなり始めると、干渉のレベルが大きくなり始める。その結果、ニアエンド音声344がエコー信号346よりも非常に強くなると、ダブルトーク発生確率データ60はダブルトークの発生の可能性が高くなっていることを示す。例えば、干渉信号の発生確率が高くなると、ダブルトーク発生確率データ60は、ダブルトークの発生確率の尤度が大きいことを示す。一の実施形態によれば、フィルタ適応速度は干渉信号の発生確率の関数として変化する。例えば、適応速度が小さい場合、エコーキャンセラー適応フィルタ300が発散する確率は非常に低い。従って、干渉信号が生じている尤度が大きい場合に適応速度を小さくして適応フィルタの発散を小さくすることができる。
ここで、本発明の他の変更及び変形の実施形態、及びその実施形態の種々の態様はこの技術分野の当業者にとっては明らかであり、かつ本発明は上述の特定の実施形態によって制限されないことを理解されたい。従って、本発明は変形、変更、または等価物の全てを、本明細書が開示し、かつ請求する基本重大原理の広範な技術範囲に含むものと考える。
本発明は、添付の図において例を通して、かつ制限されない形で示され、これらの図では、同様の参照番号は同様の構成要素を指す。
本発明の一の実施形態によるエコーキャンセラー回路の一例を示すブロック図。 本発明の一の実施形態による、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データを生成する方法の一例を示すフローチャート。 本発明の別の実施形態によるエコーキャンセラー回路の別の例を示すブロック図。 本発明の一の実施形態によるエコーキャンセラー適応フィルタを制御する方法の別の例を示すフローチャート。 本発明の一の実施形態による、エコーキャンセラー回路を機能信頼度係数データに応答して制御する方法の一例を示すブロック図。 本発明の例示としての一の実施形態による通信システムの一例を示すブロック図。 本発明の例示としての一の実施形態による車載通信システムのブロック図。

Claims (10)

  1. プリエコーキャンセラーアップリンクデータ及びダウンリンクデータを受信し、それに従ってダブルトーク発生確率データ及びダウンリンクアクティビティデータを生成するように動作するダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器と、
    ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器に動作可能に接続され、かつダウンリンクデータ、プリエコーキャンセラーアップリンクデータ、ダブルトーク発生確率データ、及びダウンリンクアクティビティデータを受信し、それに従ってアップリンクデータを生成するように動作するエコーキャンセラー部と、
    を備えるエコーキャンセラー回路。
  2. 前記エコーキャンセラー部はエコーキャンセラー適応フィルタを含み、同エコーキャンセラー適応フィルタは、ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器に動作可能に接続され、かつダブルトーク発生確率データ、ダウンリンクアクティビティデータ、及びダウンリンクデータを受信し、それに従ってエコーキャンセル適応速度(a rate of echo cancellation adaptation)を動的に変化させるように動作する、請求項1記載のエコーキャンセラー回路。
  3. 前記エコーキャンセル適応速度は、少なくともダブルトーク発生確率データに基づく適応ゲインに従って制御される、請求項2記載のエコーキャンセラー回路。
  4. 前記エコーキャンセラー部は更に、
    プリエコーキャンセラーアップリンクデータ及びエコー推定データを受信し、それに従ってポストエコーキャンセラーアップリンクデータを生成するように動作する加算ロジックと、
    ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器に動作可能に接続され、かつダウンリンクアクティビティデータ及びダブルトーク発生確率データを受信し、それに従って残留エコー電力データ及び機能信頼度係数データ(performance
    confidence factor data)を生成するように動作するエコー電力及び信頼度推定ロジックと、
    加算ロジック、及びエコー電力及び信頼度推定ロジックに動作可能に接続され、かつポストエコーキャンセラーアップリンクデータ、残留エコー電力データ、及び機能信頼度係数データを受信し、それに従ってポストエコーキャンセラーアップリンクデータを減衰させてアップリンクデータを生成するように動作するアップリンクデータ減衰手段と、
    を含む請求項1記載のエコーキャンセラー回路。
  5. 前記エコー電力及び信頼度推定ロジックは更に、
    ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器及びアップリンクデータ減衰手段に動作可能に接続され、かつダウンリンクアクティビティデータ及びダブルトーク発生確率データを受信し、それに従って残留エコー電力データを生成するように動作する残留エコー電力推定データ生成器と、
    ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器及びアップリンクデータ減衰手段に動作可能に接続され、かつダウンリンクアクティビティデータ及びダブルトーク発生確率データを受信し、それに従って機能信頼度係数データを生成するように動作する機能信頼度係数データ生成器と、
    を含む請求項4記載のエコーキャンセラー回路。
  6. 前記ダウンリンクアクティビティ及びダブルトーク発生確率データ生成器は更に、
    エコーキャンセラー部に動作可能に接続され、かつダウンリンクデータを受信し、それに従ってダウンリンクアクティビティデータを生成するように動作するダウンリンクアクテ
    ィビティデータ生成器と、
    エコーキャンセラー部に動作可能に接続され、かつプリエコーキャンセラーアップリンクデータを受信し、それに従ってダブルトーク発生確率データを生成するように動作するダブルトーク発生確率データ生成器と、
    を含む請求項1記載のエコーキャンセラー回路。
  7. エコー信号を小さくする方法であって、
    プリエコーキャンセラーアップリンクデータ及びダウンリンクデータを受信する工程と、ダウンリンクアクティビティデータを、受信済みプリエコーキャンセラーアップリンクデータ及びダウンリンクデータに従って生成する工程と、
    ダブルトーク発生確率データを、受信済みプリエコーキャンセラーアップリンクデータ及びダウンリンクデータに従って生成する工程と、
    プリエコーキャンセラーアップリンクデータに対してエコーキャンセルを、ダウンリンクデータ、ダウンリンクアクティビティデータ、及びダブルトーク発生確率データに従って行って、ポストエコーキャンセラーアップリンクデータを生成する工程と、
    からなる方法。
  8. 前記プリエコーキャンセラーアップリンクデータに対してエコーキャンセルを行なう操作では、ダウンリンク音声が少なくともダウンリンクアクティビティデータに基づいて検出される場合に、エコーキャンセル適応速度を動的に変化させる工程を更に含む請求項7記載の方法。
  9. 前記エコーキャンセル適応速度を、(1−ダブルトーク発生確率データ)に基づいて算出される適応ゲインに従って動的に変化させる請求項8記載の方法。
  10. 前記ポストエコーキャンセラーアップリンクデータを、ダウンリンクアクティビティデータ及びダブルトーク発生確率データに従って減衰させてアップリンクデータを生成する請求項7記載の方法。
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