JP2009290872A - ノイズ発生器および平均パワー検出を使用したエコー・キャンセル平衡 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ発生器および平均パワー検出を使用してエコー・キャンセル平衡を行うためのシステムおよび方法を提供すること。
【解決手段】通信システムは、送信経路および受信経路、平衡フィルタ、ノイズ発生器、検出器ならびにインタフェースを含む。送信経路は、通信ネットワーク上で通信するためのデータを生成するように動作可能である。受信経路は、その通信ネットワークからデータを受信するように動作可能である。平衡フィルタは、送信経路と受信経路との間に結合される。ノイズ発生器は、受信経路上にノイズ信号を送り込むように動作可能である。検出器は、そのノイズ信号に関連する反射パワーを送信経路内で測定するように動作可能である。インタフェースは、平衡フィルタを設定するための複数の係数セットを受信するように動作可能であって検出器がこの係数セットごとの反射パワーを測定するように動作可能である。
【選択図】図１

Description

本開示内容は、一般に通信システムに関し、より詳細には、ノイズ発生器および平均パワー検出を使用してエコー・キャンセル平衡を行うためのシステムおよび方法に関する。

従来の電話網は、接続される通話ごとに異なるラインまたは「回線」を割り当てることに基づく。利用者が電話送受器を取りオフフックになると、市内局はその発呼者に発信音を提供し、「回線」を割り当てる。所望の電話番号がダイヤルされると、その通話は１つまたは複数の中継局に切り換えられた後、最終的に受け側に到達する。公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）または今日の従来型電話網は、回線交換接続の使用に依拠する。

インターネットおよび他のコンピュータ・ネットワークの驚異的な発展は、従来のＰＳＴＮとは本質的に異なる新しい電話技術をもたらした。ＶＯＮ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）として知られるこの新技術は、デジタル・ストリームとして音声通信サービスを提供するためにパケット指向型デジタル・ネットワークを利用する。会話をサンプリングしてそれをデジタル形式で記録し、デジタル化した会話をパケットに符号化し、それらのパケットをコンピュータ・ネットワークを通じて送信することにより、ＶＯＮシステムはその固有の効率性と低い帯域幅要件のためにＰＳＴＮに対する安価な代替策を提供する。

パケット・ベースのＶＯＮサービスを提供するために、いくつかの通信プロトコルが使用されている。それらには、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＶｏＦＲ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｒｅｌａｙ）、ＶｏＡＴＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）、ＶｏＤＳＬ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）およびＶｏＣａｂｌｅ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｃａｂｌｅ）が含まれる。

ＶＯＮ電話通信で発生する問題の１つがエコー・キャンセルである。低品質のエコー・キャンセルは利用者満足度を低下させる。一般にＶＯＮネットワーク・サービス・プロバイダが、パケット化されたデータに対して何らかのエコー・キャンセルを実施する。しかし、このネットワーク・エコー・キャンセル・フィルタが効果的に収束するために、パケット化されていないデータに対してある程度の予備的エコー・キャンセルを行うことが有用である。そのようなエコー・キャンセルは、典型的には、ＰＳＴＮを介して送信するためのアナログ信号を生成する前にインタフェース回路によってデジタルで行われる。概して、エコーを低減するために、エコー・キャンセル・フィルタが使用される。このフィルタは、通常、割り当てられた重み付け係数をそれぞれ有する複数のタップを有する。

フィルタ係数を設定するために最小２乗平均（ＬＭＳ）手法を使用するエコー・キャンセルが当技術分野で知られている。しかし、この手法はインタフェース回路上にかなりの処理資源を配置し、その結果、インタフェース回路のコストを増加させる。

本明細書の本章は、以下に記載しおよび／または特許請求の範囲で請求する本開示内容の様々な観点に関係し得る技術分野の様々な観点を紹介するためのものである。本章は、本開示内容の様々な観点のさらに十分な理解を容易にするために、背景情報を提供する。本明細書の本章の記載は、このような観点から解釈すべきであり、従来技術の容認として解釈すべきではないことを理解されたい。本開示内容は、上記の問題の１つまたは複数を克服する、または少なくともその効果を低減することを目的とする。

以下は、本開示内容のいくつかの観点についての基本的な理解を提供するために、本開示内容の簡略化した概要を示す。この概要は、本開示内容の網羅的な概要ではない。これは本開示内容の主要な、または極めて重要な要素を識別するものでなく、また本開示内容の範囲を示すものでもない。その唯一の目的は、後述のより詳細な説明への序論として簡易化した形式でいくつかの概念を説明することにある。

本開示内容の一態様は、送信経路および受信経路、平衡フィルタ、ノイズ発生器、検出器ならびにインタフェースを含む、通信システムに見られる。送信経路は、通信ネットワーク上で通信するためのデータを生成するように動作可能である。受信経路は、その通信ネットワークからデータを受信するように動作可能である。平衡フィルタは、送信経路と受信経路との間に結合される。ノイズ発生器は、受信経路上にノイズ信号を送り込むように動作可能である。検出器は、そのノイズ信号に関連する反射パワーを送信経路内で測定するように動作可能である。インタフェースは、平衡フィルタを設定するための複数の係数セットを受信するように動作可能であって検出器がこの係数セットごとの反射パワーを測定するように動作可能である。

本開示内容の別の態様は、通信ネットワーク上で通信するためのデータを送信経路内で生成することを含む方法に見られる。通信ネットワークからデータが受信経路内で受信される。送信経路と受信経路との間に結合される平衡フィルタが提供される。受信経路上にノイズ信号が送り込まれる。そのノイズ信号に関連する送信経路内の反射パワーが測定される。平衡フィルタを設定するための複数の係数セットが受信される。この係数セットごとの反射パワーを測定するために、この送り込みと測定とが繰り返される。

以下、本開示内容を添付の図面を参照して説明する。図面では、同様の参照番号は同様の要素を示す。

本開示内容の一実施形態による通信システムの簡略化したブロック図である。 図１のシステム内のライン音声制御装置の簡略化したブロック図である。 図２のライン音声制御装置内のデジタル信号プロセッサの簡略化したブロック図である。 図３のデジタル信号プロセッサ内の適応平衡検出器の簡略化したブロック図である。

本開示内容は様々な修正および改変形態を認めるが、その特定の実施形態を例として図面に示し本明細書で詳しく説明する。しかし、特定の実施形態についての本明細書の説明は、本開示内容を開示する特定の形態に限定することを意図するものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲が定義する本開示内容の精神および範囲に含まれるすべての修正形態、均等物および代替形態を含むことを意図する。

本開示内容の１つまたは複数の特定の実施形態を以下に説明する。本開示内容は本明細書に含まれる実施形態および図面に限定されず、実施形態の一部および様々な実施形態の要素の組み合わせを含むそれらの実施形態の修正形態を添付の特許請求の範囲の範囲内に属するものとして含むことを意図する。当然あらゆる技術または設計プロジェクトの場合と同様、そのような実際の実施形態の開発において、実施形態ごとに異なり得るシステム関連およびビジネス関連の制約に応じることなど、開発者の特定の目標を達成するために数多くの実施形態固有の意思決定が行われる必要があることは理解されよう。さらに、そのような開発の努力が複雑かつ時間を要する可能性もあるが、それでもなお、本開示の利益を得る当業者にとっては設計、組立ておよび製造の通常の取り組みとなるであろうことを理解されたい。「重要」または「極めて重要」であると明確に示されていない限り、本出願の何も本開示内容に対して重要または極めて重要であるとはみなされない。

次に、本開示内容を添付の図面を参照して説明する。様々な構造、システムおよび装置を説明の目的でのみ、そして当業者に周知である詳細により本開示内容を不明瞭にしないように、図面において概略的に示す。それでもなお、添付の図面を本開示内容の例示的実施例を記載および説明するために含める。本明細書で使用する語および句は、当業者によるこれらの語および句の理解と一致する意味を有するように理解および解釈すべきである。用語または句の特別な定義、すなわち当業者によって理解される通常のおよび慣例の意味とは異なる定義を、本明細書のその用語または句の矛盾のない使用によって示唆するように意図することはない。用語または句が特別な意味、すなわち当業者によって理解される以外の意味を有するように意図する限り、その用語または句についての特別な定義を直接および明白に行う定義方法でそのような特別な定義を本明細書に明確に示す。

次に、複数の図面にわたって同様の参照番号が同様の構成要素に対応する図面を参照する。特に図１を参照すると、本開示内容を通信システム１００との関連で示す。通信システム１００は、ＳＬＩＣ（加入者線インタフェース回路）１１０に結合された電話装置１０５、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網）１２０に結合されたＤＡＡ（ダイレクト・アクセス・アレンジメント）装置１１５、ＬＡＣ（ライン音声制御装置）１２５、音声ＡＰＩ（アプリケーション・プログラミング・インタフェース）１３５とＶＯＮ（ボイス・オーバー・ネットワーク）電話ソフトウェア・アプリケーション１４０とを実行し、インターネットや他のパケット・ベース・ネットワークなどのパケット・ネットワーク１４５に接続されたプロセッサ１３０、遠隔電話装置１５０、および遠隔ＰＳＴＮインタフェース装置１５５を含む。概して、システム１００は、特定の通話状況に応じて、通話をＰＳＴＮ１２０またはパケット・ネットワーク１４５上で送信できるようにする。概して、ＬＡＣ１２５は、エコー・キャンセルを支援する簡易化した適応平衡機能を提供する。

ＰＳＴＮ１２０への接続場所に対してローカルであると判断された通話は、ＰＳＴＮ１２０を介して送信できるのに対し、長距離電話または国際電話は、パケット・ネットワーク１４５を介して被呼者にとってローカルな遠隔ＰＳＴＮインタフェース装置１５５に送信することができる。遠隔電話装置１５０がＰＳＴＮ１２０に結合されていない場合、通話はパケット・ネットワーク１４５を介して送信することができる。さらに別の例では、遠隔電話装置１５０の利用者が、ＰＳＴＮ１２０上でローカルな被呼者に発呼（例えばラップトップ・コンピュータ上で実施することができる）することができる。したがって、利用者は長距離通話料金やホテルの追加料金を負担することなく、旅行中に遠隔電話装置１５０によって接続することができる。

プロセッサ１３０は、パケット・ベース通信を処理するためにＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０を実行する。ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０は、遠隔電話装置１５０や遠隔ＰＳＴＮインタフェース装置１５５などの適切な受け側に通話を送信する役割を果たす、パケット・ネットワーク１４５上のＶＯＮサービス・プロバイダ１６０と通信することができる。音声ＡＰＩ１３５は、システム・ハードウェアとＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０との間のインタフェースを提供する。

ＳＬＩＣ１１０およびＤＡＡ１１５は、ＦＸＳ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ）回路およびＦＸＯ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｏｆｆｉｃｅ）回路用の電気的インタフェースをそれぞれ提供するのに対し、ＬＡＣ１２５は、音声信号の変換／処理、世界的なインピーダンス整合および通話制御信号の生成／検出などの上位レベル機能を提供する。音声ＡＰＩ１３５は、ＦＸＳポートおよびＦＸＯポートを、これらのポートに対応するアプリケーションまたは国ごとのＡＣ／ＤＣパラメータ、リンギング信号および他の信号特性に初期化し、切り換え装置を構成する。音声ＡＰＩ１３５は、上位レベルの電話機能制御を提供する。

ＤＡＡ１１５の構成および動作は当業者に知られている。したがって簡潔にするため、そして本内容を不明瞭にしないためにもその構成の詳細は提供しない。概してＤＡＡ１１５は、ＦＸＯ回路に求められるように、ライン側とシステム側との間の絶縁壁を提供する。この壁の境界は、高圧絶縁を提供する。ＤＡＡ１１５は、プリント回路基板（ＰＣＢ）実装製のコンデンサを含むことができる。図示の実施形態では、ＤＡＡ１１５は、アナログ・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号をＬＡＣ１２５に転送するために、そのアナログ信号をコンデンサに通過させるアナログ・チップである。

ＬＡＣ１２５の簡略化したブロック図を図２に示す。ＬＡＣ１２５は、ＳＬＩＣ１１０と通信するためのライン・ドライバ・インタフェース２００、ＤＡＡ１１５と通信するためのＰＷＭ処理ブロック２１０、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２２０、タイム・スロット交換機２３０およびＭＰＩ（マイクロプロセッサ・インタフェース）２４０を含む。ＬＡＣ１２５には他の機能ユニットを実装することもできるが、以下の説明は協働してエコー・キャンセルのための適応平衡を提供する機能ユニットに関係し、その他のユニットは図示または記載しない。

ＰＷＭ処理ブロック２１０は、受信経路および送信経路上で、アナログＰＷＭ信号とデジタル信号との間の変換を行うように機能する。受信側では、ＰＷＭ処理ブロック２１０は、ＤＡＡ１１５から差動ＰＷＭ信号を受信し、ＰＷＭシングル・エンド信号を２進数に変換する。この変換は、アナログＰＷＭ信号の幅の時間を決めることによって行われることを除き、機能に関してＡ／Ｄ変換に似ている。ＰＷＭ処理ブロック２１０は、ライン側装置から周期的信号メッセージも受信し、それらの信号メッセージをＭＰＩ２４０に提供する。送信側では、ＰＷＭ処理ブロック２１０は、デジタル・ワードをアナログ・パルス幅変調信号に変換し、さらにＤＡＡ１１５向けのストリーム内に信号メッセージを追加することもできる。タイム・スロット交換機２３０は、システム１００内の他の符号復号装置（不図示）との互換性を提供する。

次に、図３を参照すると、送信信号および受信信号の処理に関するＤＳＰ２２０の動作を示す簡略化したブロック図が示されている。ＤＳＰ２２０は、送信経路３００および受信経路３５０を実装する。送信経路３００および受信経路３５０の個々の実装形態は異なってよい。図３に示す特定のモジュールは例示的な目的で提供するものであり、個々の実装形態に応じて異なってよい。

送信経路３００は、ＤＴＧ（デジタル利得送信）フィルタ３０２、ＤＩＳＮ（デジタル・インピーダンス・スケーリング・ネットワーク）フィルタ３０４、デシメータ３０６、３０８、高域フィルタ３１０、ＧＸ（利得送信）フィルタ３１２、Ｘ（送信）フィルタ３１４、ＮＦ／ＨＰＦ（ノッチ・フィルタ／高域フィルタ）３１６、ＬＰＦ（低域フィルタ）３１８、圧縮器３２０および適応平衡検出器３２２を含む。

ＤＴＧフィルタ３０２は、信号を（例えば６ｄＢだけ）プログラム可能に増幅または減衰可能にする。ＤＴＧフィルタ３０２は、利得または損失が挿入された場合、ＤＩＳＮフィルタ３０４と連係する。ＤＩＳＮフィルタ３０４は、ライン検出音声と駆動音声との間のデジタル利得／損失フィードバック経路を可能にする。これは、ライン側インタフェースに結合される構成要素によってほぼ設定されるドライバ・インピーダンスを、大まかに増加または減少させることを可能にする。

デシメータ３０６は、実効サンプリング・レートを１／６４ｋＨｚから１／３２ｋＨｚに変更し、ワード・ビット幅を１ビット増加させ、いくらかのノイズ・シェーピングを加える。高域フィルタ３１０は、音声を乗せる直流成分を遮断し、主電源周波数の通過を阻止する。デシメータ３０８は、実効サンプリング・レートを１／３２ｋＨｚから１／８ｋＨｚにさらに変更し、ワード・ビット幅を２ビット増加させ、さらなるノイズ・シェーピングを加える。ＧＸフィルタ３１２は、ＤＡＡ１１５から入ってくる音声信号に対するデジタル利得調整を可能にする。Ｘフィルタ３１４は、ライン駆動インピーダンスがリアクタンス値に変更される場合に用いられる周波数特性調整を行うＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタである。ＮＦ／ＨＰＦブロック３１６は、ノイズ・フィルタリングおよび追加の電源周波数の減衰を行う。ＬＰＦ３１８は、１／８ｋＨｚのサンプリング・レートに対して４ｋＨｚのカットオフをもたらす。圧縮器３２０は、音声圧縮（例えばｕ−Ｌａｗやａ−Ｌａｗ）を使用する場合に用いる。この圧縮はワード幅を１６ビットから８ビットに減少させ、典型的には線形符号が用いられる場合は使用されない（すなわち圧縮器はバイパスされる）。デジタル音声信号は、パケット化されるため、および所望の場合は追加の符号復号機能を実行するために、ＭＰＩ２４０を介して音声ＡＰＩ１３５とＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０とに提供されるパルス符号変調（ＰＣＭ）信号である。

受信経路３５０は、ＴＯＮ（トーン・ジェネレータ）３５２、伸張器３５４、ＲＩ（インパルス受信）フィルタ３５６、ＬＰＦ（低域フィルタ）３５８、Ｒ（受信）フィルタ３６０、ＧＲ（利得受信）フィルタ３６２、補間器３６４、３６６、Ｂ（平衡）フィルタ３６８、Ｚ（フィードバック）フィルタ３７０、ＤＲＬ（デジタル損失受信）３７２およびノイズ発生器３７４を含む。

トーン・ジェネレータ３５２は、ＤＡＡ１１５に対して１０００Ｈｚのトーンを送り込めるようにする。各フィルタおよび利得ブロックが正しく設定されている場合、ＤＡＡ１１５において０ｄＢｍの信号が見られる。伸張器３５４は、圧縮（例えばｕ−Ｌａｗやａ−Ｌａｗ）を使用する場合に用い、線形符号が用いられる場合はバイパスすることができる。この伸張はワード幅を８ビットから１６ビットに増加させる。ＲＩフィルタ３５６は、受信経路３５０の等化に使用されるプログラム可能な単極ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタである。ＲＩフィルタ３６５がプログラム可能であることは、様々な世界的制約への互換性を可能にする。Ｒフィルタ３６０は、ライン駆動インピーダンスがリアクティブ値に変更される場合に用いられる周波数特性調整を行うＦＩＲフィルタである。ＧＲフィルタ３６２は、ＤＡＡ１１５に進むデジタル信号に対するデジタル利得調整を可能にする。補間器３６４は、実効サンプリング・レートを１／８ｋＨｚから１／３２ｋＨｚに変更し、ワード・ビット幅を２ビット減少させる。補間器３６６は、実効サンプリング・レートを１／３２ｋＨｚから１／６４ｋＨｚに変更し、ワード・ビット幅を１ビット減少させる。平衡フィルタ３６８は、ライン側装置に対するエコー・キャンセルを行う。Ｂフィルタ３６８は、このキャンセルを行うために調整可能な複数のＦＩＲステージと１つのＩＩＲ（無限インパルス応答）ステージとを含む。以下でより詳細に説明するように、Ｂフィルタ３６８（および他のすべてのプログラム可能フィルタ）の係数は、ＭＰＩ２４０から来る。Ｚフィルタ３７０は、ライン・インタフェースの駆動インピーダンスの調整を可能にするフィードバック信号を提供する。Ｚフィルタ３７０は、駆動インピーダンスをより正確に設定できるようにする（すなわち、設定される駆動インピーダンスは、最適な電力伝送、最良の周波数特性および最良のエコー性能のために、ライン・インピーダンスに整合すべきである）。Ｚフィルタ３７０は、ＤＲＬフィルタ３７２およびＤＴＧフィルタ３０２による利得調整を結合させてそれらの追加された利得または損失を補償する。ＤＲＬフィルタ３７２は、信号をプログラム可能に６ｄＢ減衰させることが可能である。このＤＲＬフィルタ３７２は、損失が挿入された場合、ＤＩＳＮフィルタ３０４と連係する。

概して、ＤＲＬブロック３７２、ＤＴＧブロック３０２、ＤＩＳＮブロック３０４、Ｚブロック３７０およびＢブロック３６８の係数は、利得またはインピーダンスのフィールド調整の起点を提供する。したがって、これらの係数は、ＧＲブロック３６２、ＧＸブロック３１２、Ｘブロック３１４、ＲＩブロック３５６およびＲブロック３６０が設定される前に決定される。

適応平衡検出器３２２とノイズ発生器３７４は、エコー・キャンセル応答を向上させるために協働して平衡フィルタ３６８の適応的な設定を可能にする。概して、ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０が音声ＡＰＩ１３５を介してこの平衡を制御する。上位レベルで、ノイズ発生器３７４がノイズ信号を送り込み、適応平衡検出器３２２が、エコー・キャンセルの効果を測定するために平均反射パワーを測定する。

ノイズ発生器３７４は、この特徴を作動させる通信路をほぼテスト準備が整った状態にするように動作する疑似ランダム・ノイズ源である。テストに備えるために、ノイズ発生器３７４は初期化され、結果に影響を与えることがないようにＰＣＭ経路がカットオフされ、適応平衡検出器３２２が事前調整される。図で示した実施形態では、この疑似ランダム・ノイズ信号は、ＲＩフィルタ３５６と伸張器３５４との間に１６ビットの線形符号として送り込まれる。受信経路３５０は、ＰＣＭハイウェイと伸張器３５４との間でカットオフされる。この位置で投入すると、電話帯域を上回る任意の周波数が除去される。ノイズ発生器３７４を作動させると、デジタル経路カットオフが自動になり、伸張器３５４が線形モードに設定される。伸張器３５４の前のモードは、ノイズ発生器３７４の作動を停止させることにより回復することができる。所望の場合、Ｒフィルタ３６０およびＧＲフィルタ３６２は、レベル調整およびノイズ・シェーピングに使用することができる。Ｒブロック３６０およびＧＲブロック３６２は、自動的に変更されない。一部の実施形態では、ピーク・レベルが、一部のネットワークがその回路で認めるレベルよりも高くなる可能性があるため、ＧＲフィルタ３６２を、測定処理のために減衰を増大させるように設定することができる。例えば、約−６ｄＢの調整を用いることができる。

適応平衡検出器３２２は、ＬＰＦ３１８と圧縮器３２０との間に接続される。適応平衡検出器３２２は１６ビットの線形符号を受信するように設定され、その結果、圧縮器３２０は無効になる。ノイズ発生器３７４が作動すると、圧縮器３２０を通常モード設定から線形モードに切り換えることができ、送信経路がカットオフされる。圧縮器３２０のモードは、ノイズ発生器３７４の作動を停止させることにより回復することができ、送信経路のカットオフが回復されることになる。所望の場合、送信経路３００内でのフィルタリングを、利得調整およびノイズ・シェーピングに使用することもできる。ＧＸフィルタ３１２またはＸフィルタ３１４は自動的に変更されないが、ＧＸフィルタ３１２は、感度を高めるために測定中に利得を増加させる（すなわち減衰を低減する）ように設定することができる。

適応平衡検出器３２２の簡略化したブロック図を図４に示す。適応平衡検出器３２２は、直列入力並列出力（ＳＩＰＯ）入力レジスタ４００、整流器４１０、加算器４２０、累算器４３０、出力レジスタ４４０およびフレーム同期カウンタ４５０を含む。

適応平衡検出器３２２は、入ってくる８Ｋｓｐｓのデータ速度の１６ビット・サンプルを入力レジスタ４００中に収容する。これらの信号サンプルのそれぞれは、整流器４１０を使用して、それらの信号サンプルがあたかも全波整流されるように処理される。入ってくるサンプルは、２の補数表現である。整流の適切な近似（すなわち誤差が小さい単純化）を実現するために、負のサンプルは、符号ビットが制御するようにすべてのビットについて反転され得る。整流を完全なものにするには、１つの最下位ビットを追加すべきであるが、このビットを無視することに関連する誤差は、１５ビットと符号ビットとのサンプルにとっては極めて小さい。

整流器４１０によって整流された８Ｋｓｐｓの１６ビット・サンプルのそれぞれは、加算器４２０中で合計され、累算器４３０に記憶される。加算器４２０は、整流器４１０中の電流サンプルを累算器４３０中に記憶した電流値に加算し、その結果を累算器４３０に再び記憶する。あらかじめ決められた数（例えば２５６）のサンプルが、合計された後再サンプリングされ、累算器４３０はクリアされ、新しいサンプル・セットに対して再始動する。累算器４３０のサンプリングされた出力は１６ビット・ワードに変換され、ＭＰＩ２４０が読み取ることができる出力レジスタ４４０中に記憶される。ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０が最新の検出器サンプルを取得できるようにするため、フレーム同期カウンタ４５０によって割り込みフラグが生成される。一実施形態では、ＭＰＩ２４０が検出器の出力を読み取る場所として、送信データ・レジスタ（不図示）を共用することができる。適応平衡検出器３２２が使用可能にされた場合に、サンプルの可用性を信号で伝えるためにＡＴＩ割り込みを共用することもできる。この検出器機能を使用可能にするために、送信データを選択するための現在利用可能な同様のテスト選択を使用することもできる。

２Ｗラインに向けて進むピーク信号がほぼフルスケールであるとして、平均信号レベルはピークより約１０〜１２ｄＢ低くなる。２Ｗ／４Ｗハイブリッドが６〜１０ｄＢのハイブリッド損失をもたらすとして、検出器に送信される平均レベルはフルスケールと比較して−１６ｄＢ〜−２２ｄＢとなる。したがって、累算器４３０は、６６６８８０〜１３２５３１２の間の数値を収容するように構成される。累算器４３０は、０ｄＢという低いＴＨＬを見ることができる。これには、累算器４３０が２６５２７１１まで達することが要求される。したがって、累算器４３０は、少なくとも２２ビットを処理するように構成される。図示の実施形態では、平均化のためのデフォルト時間は３２ｍＳ（８Ｋｓｐｓで２５６サンプル）である。別の平均化時間を与えることもできる。割り込みの際にＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０が読み取るために出力レジスタ４４０中に配置される結果は、０〜３２７６８の符号のない正の数である。ビット１５は、測定時間内に誤り状態やオーバーフロー状態が発生したことを示す。

適応平衡検出器３２２は、音声オペレーション中に使用することができる。より短いサンプリング時間を選択することにより、振幅を求めて短いトーン・バースト測定することができる。そのような測定を行うために、受信データは遮られるべきであり、システムは線形モードになるべきである。

ハイブリッド平衡のテストでは、テスト用の疑似ノイズ信号の使用を要求する、ほぼ全帯域幅の信号スペクトルが必要である。疑似ノイズ信号を生成する簡単な方法は、疑似ランダム・ノイズであるデジタル・サンプル・ワードを得るために線形フィードバック・シフト・レジスタを利用することである。図示の実施形態では、ノイズ発生器３７４が生成する信号は、８Ｋｓｐｓのデータ速度の１６ビットの線形符号である。ノイズ発生器３７４の簡単な解決策は、Ｍ系列（全６５５３６符号語）を提供するように構成された１６ビットのシフト・レジスタである。これらの符号語の系列は、５１２ｍＳごとに繰り返すことになる。送信されるサンプルは直流成分を含まず、交流信号は、ループ電流に対する干渉をもたらすことがある。図示の実施形態では、ノイズ発生器３７４は、ＬＦＳＲ（線形フィードバック・シフト・レジスタ）およびサンプリング・レジスタを含む。ＬＦＳＲは、ＬＦＳＲを知られた状態で始動させるために使用するシード値（ｓｅｅｄ ｖａｌｕｅ）を有する。このシフト・レジスタの知られた状態は、この機能が引き起こすように予定された最大反復長から、系列がショートサイクルし、または逸脱することを防ぐ。概して、ランダム系列は、平均化時間中は繰り返されるべきではない。この系列を作成するために、いくつかのＬＦＳＲ多項式のうちの任意の式を使用することができる。例えば、Ｍ系列を作成するために、一部の実施形態ではガロア多項式を使用することができる。

サンプル系列は、０〜６５５３５の符号のない整数からなる。これらの生の整数は、２の補数形式の符号絶対値として解釈することができるので、すべての可能な符号が送信される。これは符号系列のサンプルが直流成分を自ら有する可能性があることを意味する。したがって、何らかの形の高域直流ブロックが要求される。これは、このプロセスが全シーケンスよりも極めて少ないシーケンスを利用することにより裏打ちされている。

符号生成が平均化時間内にサイクルを完了しない場合、波形の平均値は必ずしもゼロ近くにあるとは限らない。これは、送信されるサンプル内に直流成分があることを意味する。もしＤ／Ａ方向が、どんな直流成分も２Ｗラインに通過させないなら、この状況は許容できる。ノイズ発生器３７４が生成する波形の高周波数成分をフィルタリングすることにより、適応平衡検出器３２２用の妥当なテスト信号がもたらされる。

次に、適応平衡テスト・シーケンス中のシステム１００の動作を説明する。ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０が、平衡フィルタ係数のライブラリ１６５にアクセスする。各係数セットは、平衡フィルタ３６８のタップごとの係数値を含む。ライブラリ１６５は、様々なインストール場所用の係数のグループを含むことができる。例えば、それらの係数は様々な国および／または地域向けの異なるグループに分けることができる。システム１００のセットアップ中、ユーザは場所を入力することができ、ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０が、その特定の場所に該当する係数セット候補のグループを選出することができる。平衡フィルタ係数の各グループは、特定の目標妥協インピーダンス（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）前後のバリエーションを提供する。このグループは、インピーダンスの実数成分でのバリエーション（高／低）および複素成分でのバリエーションを提供する。一実施形態では、ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０は、６〜８個の係数セットのグループを特定することができる。概して、ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０は、ノイズ発生器３７４と適応平衡検出器３２２とを使用しながらこのグループの各係数セットを繰り返し、最も低い反射エネルギーを測定する。グループの中で、最も低い反射エネルギーを有する係数セットが、平衡フィルタ３６８を構成するために使用される。

このテスト・シーケンス中、適切な送信結果をもたらすために、ＤＡＡ１１５内のＦＸＯ ２Ｗライン・インタフェースはオフフックである。ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０が、特定された地域のグループからの第１の平衡係数セットを平衡フィルタ３６８中にロードする。ノイズ発生器３７４が使用可能にされ、適応平衡検出器３２２が始動する。割り込みが発生すると出力レジスタ４４０がサンプリングされる。ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０は、この１６ビットの結果を一時的に記憶する。その地域のグループからの新しい平衡フィルタ係数のセットがロードされ、その係数のロード後に発生する第２の割り込みの後に、出力レジスタ４４０が再びサンプリングされる。ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０は、ＤＳＰ２２０を安定させ、係数がロードされた後に適応平衡検出器３２２にデータ・ストリームを調べさせるために、第２の割り込みを待つ。概して、各係数セットの評価には３２〜６４ｍＳかかる。様々な係数セットについての適応平衡検出器３２２の結果が比較され、最も低い検出器出力をもたらした係数セットが選択され、リロードされる。次いで、ノイズ発生器３７４が無効にされる。

このテスト・シーケンス中、Ｘフィルタ３１４およびＲフィルタ３６０を使用して、テストで使用したノイズをシェーピングすることにより結果に重みを付けることができる。低い周波数を減衰させることにより、平衡評価で高い周波数にウェイトが置かれる。送信されるノイズ系列のサンプル間で、約１ｄＢのばらつきが生じる。これは、所与の係数セットの測定値が、複数回取られる場合＋／−１１％の大きさで異なる可能性があることを意味する。これは、かなりの量を表すように見えるかもしれないが、ＶＯＮソフトウェア・アプリケーション１４０は、係数セットが平衡において有意の差異（例えば２〜３ｄＢ）をもたらすために、５０％〜７０％を超える測定値間の変化を求める。

ＭＰＩ２４０は、すべてのプログラム可能フィルタの係数を書込み／読出しできるようにすることにより、それらすべてのプログラム可能フィルタへのアクセスを可能にする。ＭＰＩ２４０は、ライン信号の読出しおよびライン信号の作成（オン／オフフック）も可能にする。ＭＰＩは、オフフック・ライン電流およびオンフック・ライン電圧を読み取ることを含むがこれだけに限定されない、多くの診断機能をサポートすることができる。ＭＰＩ２４０は、ライン・インタフェースで印加されるリンギング電圧の検出も制御する。ＭＰＩ２４０は、音声信号のサンプルや様々な機能をもたらすことができる。図示した実施形態では、ＭＰＩ２４０には、別個のシリアル双方向インタフェース（すなわち、シリアル・デジタル音声入出力とは別のもの）を介してアクセスすることができ、デジタル音声入出力から別個のタイミングを有することができる。

上記に開示した特定の実施形態は例示にすぎず、本開示内容は本明細書の教示の利益を有する当業者に明らかな、異なるが均等な形で修正および実施することができる。さらに、添付の特許請求の範囲に記載する以外、本明細書に示した構成または設計の詳細に限定を加えることは意図しない。したがって、上記に開示した特定の実施形態は変更または修正することができ、そのようなすべての改変形態が本開示内容の範囲および精神の範囲内に含まれるとみなされることは明らかである。よって、本明細書で求める保護は添付の特許請求の範囲に記載の通りである。

Claims (21)

1. 通信ネットワーク上で通信するためのデータを生成するように動作可能な送信経路と、
   前記通信ネットワークからデータを受信するように動作可能な受信経路と、
   前記送信経路と前記受信経路との間に結合される平衡フィルタと、
   前記受信経路上にノイズ信号を送り込むように動作可能なノイズ発生器と、
   前記ノイズ信号に関連する反射パワーを前記送信経路内で測定するように動作可能な検出器と、
   前記平衡フィルタを設定するための複数の係数セットを受信するように動作可能なインタフェースであって、前記検出器が前記係数セットごとの前記反射パワーを測定するように動作可能な、インタフェースと、
   を備える、通信システム。
2. 前記インタフェースに結合され、前記係数セットを提供し、前記反射パワー測定値を受信し、最も低い測定反射パワーを有する前記係数セットを使用して前記平衡フィルタを設定するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記通信ネットワークに対する接続場所に基づいてライブラリから前記係数セットのグループを選択するように前記プロセッサが動作可能な係数セット・ライブラリをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
4. 前記受信経路が、フィルタ係数を受信し、前記受信したフィルタ係数に基づいて前記ノイズ信号を変更するように動作可能な少なくとも１つの設定可能なフィルタを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記検出器が、
   符号ビットを含む送信サンプルを受信するように動作可能な入力レジスタと、
   前記符号ビットに基づいて前記送信サンプルを整流するように動作可能な整流器と、
   平均パワー値を記憶するように動作可能な累算器と、
   前記整流済み送信サンプルを前記平均パワー値に加算し、結果を前記累算器に記憶するように動作可能な加算器と、
   割り込みを発生させるように動作可能なカウンタと、
   前記割り込み時に前記累算器に記憶された前記平均パワー値を受信するように動作可能な出力レジスタと、
   を備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記インタフェースに結合され、前記係数セットを提供し、前記割り込みに応答して前記出力レジスタにアクセスすることにより前記反射パワー測定値を受信し、最も低い測定反射パワーを有する前記係数セットを使用して前記平衡フィルタを設定するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
7. 前記通信ネットワークが公衆交換電話網を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記インタフェースに結合され、前記送信経路および前記受信経路を使用してパケット・ネットワークからボイス・オーバー・ネットワーク・データを通信するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
9. 通信ネットワークに結合されるデジタル・アクセス・アレンジメントと、
   電話装置と通信するように動作可能な加入者線インタフェース回路と、
   前記デジタル・アクセス・アレンジメントおよび前記加入者線インタフェース回路と通信するように動作可能なライン音声制御装置であって、
   前記通信ネットワーク上で通信するためのデータを生成するように動作可能な送信経路、
   前記通信ネットワークからデータを受信するように動作可能な受信経路、
   前記送信経路と前記受信経路との間に結合される平衡フィルタ、
   前記受信経路上にノイズ信号を送り込むように動作可能なノイズ発生器、
   前記ノイズ信号に関連する反射パワーを前記送信経路内で測定するように動作可能な検出器、および
   前記平衡フィルタを設定するための複数の係数セットを受信するように動作可能なインタフェースであって、前記検出器が前記係数セットごとの前記反射パワーを測定するように動作可能な、インタフェース、
   を備えるライン音声制御装置と、
   を備えるシステム。
10. 前記インタフェースに結合され、前記係数セットを提供し、前記反射パワー測定値を受信し、最も低い測定反射パワーを有する前記係数セットを使用して前記平衡フィルタを設定するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
11. 前記デジタル・アクセス・アレンジメントと前記通信ネットワークとの間の接続場所に基づいてライブラリから前記係数セットのグループを選択するように前記プロセッサが動作可能な係数セット・ライブラリをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記受信経路が、フィルタ係数を受信し、前記受信したフィルタ係数に基づいて前記ノイズ信号を変更するように動作可能な少なくとも１つの設定可能なフィルタを含む、請求項９に記載のシステム。
13. 前記検出器が、
    符号ビットを含む送信サンプルを受信するように動作可能な入力レジスタと、
    前記符号ビットに基づいて前記送信サンプルを整流するように動作可能な整流器と、
    平均パワー値を記憶するように動作可能な累算器と、
    前記整流済み送信サンプルを前記平均パワー値に加算し、結果を前記累算器に記憶するように動作可能な加算器と、
    割り込みを発生させるように動作可能なカウンタと、
    前記割り込み時に前記累算器に記憶された前記平均パワー値を受信するように動作可能な出力レジスタと、
    を備える、請求項９に記載のシステム。
14. 前記インタフェースに結合され、前記係数セットを提供し、前記割り込みに応答して前記出力レジスタにアクセスすることにより前記反射パワー測定値を受信し、最も低い測定反射パワーを有する前記係数セットを使用して前記平衡フィルタを設定するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記通信ネットワークが公衆交換電話網を含む、請求項９に記載のシステム。
16. 前記インタフェースに結合され、前記送信経路および前記受信経路を使用してパケット・ネットワークからボイス・オーバー・ネットワーク・データを通信するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
17. 通信ネットワーク上で通信するためのデータを送信経路内で生成することと、
    前記通信ネットワークからデータを受信経路内で受信することと、
    前記送信経路と前記受信経路との間に結合される平衡フィルタを提供することと、
    前記受信経路上にノイズ信号を送り込むことと、
    前記ノイズ信号に関連する反射パワーを前記送信経路内で測定することと、
    前記平衡フィルタを設定するための複数の係数セットを受信することと、
    前記係数セットごとの前記反射パワーを測定するために、前記送り込むことと測定することとを繰り返すことと、
    を含む、方法。
18. 最も低い測定反射パワーを有する前記係数セットを使用して前記平衡フィルタを設定することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記受信経路が、フィルタ係数を受信し、前記受信したフィルタ係数に基づいて前記ノイズ信号を変更するように動作可能な少なくとも１つの設定可能なフィルタを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記通信ネットワークが公衆交換電話網を含む、請求項１７に記載の方法。
21. 前記送信経路および前記受信経路を使用してパケット・ネットワークからボイス・オーバー・ネットワーク・データを通信することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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