JP2010118793A - Propagation delay time estimator, program and method, and echo canceler - Google Patents

Propagation delay time estimator, program and method, and echo canceler Download PDF

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朋彦 及川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the frequency of defining error time as an estimation result in the estimation of propagation delay time. <P>SOLUTION: A propagation delay time estimator estimates propagation delay time that is a time difference between a first discrete time signal and a second discrete time signal which are originally the same signal. The propagation delay time estimator includes: a means for converting the first discrete time signal into a third discrete time signal which is expressed by the smaller number of quantization bits and converting the second discrete time signal into a fourth discrete time signal which is expressed by the smaller number of quantization bits; and a means for calculating an estimation value of the propagation delay time by using the third and fourth discrete time signals. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、伝搬遅延時間推定器、方法及びプログラム、並びに、エコーキャンセラに関し、例えば、回線エコーを消去するエコーキャンセラに適用し得る。   The present invention relates to a propagation delay time estimator, method and program, and an echo canceller, and can be applied to, for example, an echo canceller that cancels a line echo.

エコー発生点までの往復伝搬遅延時間(以下、単に「伝搬遅延時間」ともいう)が大きな回線エコーキャンセラの配備例を、図8に示す。なお、図8においては、2線伝送路401、402、403、404を便宜上1本の線で描いている。   FIG. 8 shows an arrangement example of a line echo canceller having a large round-trip propagation delay time (hereinafter also simply referred to as “propagation delay time”) to the echo generation point. In FIG. 8, the two-wire transmission lines 401, 402, 403, and 404 are drawn with one line for convenience.

伝送路401は、電話機408に対向する図示しない対向側の電話機から送信されてくる音声信号x(n)の伝搬経路であり、回線エコーキャンセラ405並びに中継網406を介して2線/4線変換器407に接続されている。音声信号x(n)は、2線/4線変換器407を介して電話機408に到達し、また、これと同時に、2線/4線変換器407でのインピーダンス不整合のため、その一部が反射し、信号y(n)として2線伝送路403及び中継網406を介して、回線エコーキャンセラ405に与えられる。このエコー信号y(n)は、回線エコーキャンセラ405で消去されるが、一般には、完全消去することは不可能なので残留エコー信号e(n)が2線伝送路404を介して、対向側の電話機に戻っていく。   A transmission path 401 is a propagation path of an audio signal x (n) transmitted from a telephone on the opposite side (not shown) facing the telephone 408, and is converted into a two-line / four-line via the line echo canceller 405 and the relay network 406. Connected to the device 407. The audio signal x (n) reaches the telephone 408 via the 2-wire / 4-wire converter 407, and at the same time, part of it due to impedance mismatch at the 2-wire / 4-wire converter 407. Is reflected to the line echo canceller 405 via the two-line transmission path 403 and the relay network 406 as a signal y (n). The echo signal y (n) is erased by the line echo canceller 405. However, since the echo signal y (n) cannot generally be completely erased, the residual echo signal e (n) is transmitted to the opposite side via the two-line transmission line 404. Go back to the phone.

次に、回線エコーキャンセラ405で一般的に実用されている代表的なエコー消去アルゴリズムである学習同定法について説明する。なお、これ以降、特に断らない限り、信号は、ある標本化レートで量子化された離散値系信号と見なし、時間は標本化周期を1単位時間とする離散時間nで表記することとする。   Next, a learning identification method that is a typical echo cancellation algorithm generally used in the line echo canceller 405 will be described. Hereinafter, unless otherwise specified, the signal is regarded as a discrete value signal quantized at a certain sampling rate, and the time is expressed as a discrete time n with a sampling period as one unit time.

エコー消去アルゴリズムにおいて、回線エコーキャンセラ405から見た電話機408側のエコー経路を線形シフト不変システムと見なし、具体的には、N次の有限インパルス応答型フィルタと見なす。当該フィルタのタップ係数をh(k)、また、回線エコーキャンセラ405が推定する当該フィルタの時刻nの時点でのタップ係数をg(k)、回線エコーキャンセラ405が推定するエコー信号をy’(n)と表すと、当該アルゴリズムは(1)式で表すことができる。

Figure 2010118793
In the echo cancellation algorithm, the echo path on the telephone 408 side viewed from the line echo canceller 405 is regarded as a linear shift invariant system, specifically, an Nth order finite impulse response filter. The tap coefficient of the filter is h (k), the tap coefficient at time n of the filter estimated by the line echo canceller 405 is g n (k), and the echo signal estimated by the line echo canceller 405 is y ′. When expressed as (n), the algorithm can be expressed by equation (1).
Figure 2010118793

(1)式において、μはg(k)の収束速度を決定するパラメータであり、通常、0<μ<2の範囲に設定される。 In the equation (1), μ is a parameter that determines the convergence speed of g n (k), and is usually set in a range of 0 <μ <2.

次に、回線エコーキャンセラ405とエコー発生点である2線/4線変換器407との間の往復伝搬距離は長く、また、中継網406の内部に配置されている各種ネットワーク装置による処理遅延により、回線エコーキャンセラ405と2線/4線変換器407との間の往復伝搬遅延時間Trtは十分に大きいものとする。ここで、Trtは、離散時間換算でNDLY単位時間に相当するものとし、この遅延をz関数による伝達関数HDLY(z)で表すと、(2)式に示すようになる。 Next, the round-trip propagation distance between the line echo canceller 405 and the 2-line / 4-line converter 407, which is the echo generation point, is long, and due to processing delays by various network devices arranged inside the relay network 406. The round-trip propagation delay time T rt between the line echo canceller 405 and the 2-wire / 4-wire converter 407 is assumed to be sufficiently large. Here, T rt corresponds to NDLY unit time in terms of discrete time, and when this delay is expressed by a transfer function HDLY (z) based on the z function, it is expressed by equation (2).

また、2線/4線変換器407を有限インパルス応答型フィルタと見なしたときのフィルタ次数をNHYB、当該フィルタのタップ係数をh(0)、h(1)、…、h(NHYB)とし、当該フィルタのz関数による伝達関数をHHYB(z)で表すと、(3)式に示すようになる。

Figure 2010118793
Further, when the 2-wire / 4-wire converter 407 is regarded as a finite impulse response filter, the filter order is N HYB , and the tap coefficients of the filter are h (0), h (1),..., H (N HYB ), And the transfer function based on the z function of the filter is represented by H HYB (z), the result is as shown in equation (3).
Figure 2010118793

従って、このときのエコー経路のz関数による伝達関数をHEP(z)と表すと、(4)式に示すようになる。(4)式で表されるエコー経路の伝達関数の入出力信号をそれぞれx(n),y(n)とし、これらのz変換をX(z)、Y(z)とすると、(5)式に示す関係が成立する。(5)式において、z−NDLYX(z)は時間領域において、入力信号x(n)をNDLY単位時間だけ遅延させることを意味する。実際、(5)式を逆z変換により時間領域に変換すると(6)式を得る。

Figure 2010118793
Therefore, when the transfer function by the z function of the echo path at this time is expressed as H EP (z), it is as shown in the equation (4). If the input / output signals of the transfer function of the echo path expressed by the equation (4) are x (n) and y (n), respectively, and these z-transforms are X (z) and Y (z), then (5) The relationship shown in the equation is established. In equation (5), z- NDLY X (z) means that the input signal x (n) is delayed by NDLY unit time in the time domain. Actually, when the equation (5) is converted into the time domain by inverse z transformation, the equation (6) is obtained.
Figure 2010118793

図9は、HEP(z)を逆z変換した離散時間領域の信号hEP(n)の具体例について示した説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of a signal h EP (n) in the discrete time domain obtained by inversely z-converting H EP (z).

EP(n)の時間的な振る舞いは上述した説明に従っており、(7)式で表される。

Figure 2010118793
The temporal behavior of h EP (n) follows the above description and is expressed by the equation (7).
Figure 2010118793

ここで、(1)式に従ってエコー推定を実施する回線エコーキャンセラ405の推定器のフィルタ次数Nとし、NDLY、NHYBとの関係を(8)式のように想定し、(6)式で表されるエコー信号y(n)と(1)式で表せるエコー推定信号y’(n)とを、(9)式に示すように比較する。

Figure 2010118793
Here, the filter order N of the estimator of the line echo canceller 405 that performs echo estimation according to the equation (1) is assumed, and the relationship between N DLY and N HYB is assumed as the equation (8), and the equation (6) The echo signal y (n) represented and the echo estimation signal y ′ (n) represented by the equation (1) are compared as shown in the equation (9).
Figure 2010118793

(9)式において、推定エコー信号y’(n)の右辺のx(n)の係数g(k)は、学習によりエコー信号y(n)の右辺のx(n)の係数h(k)に(10)式に示すように収束する。

Figure 2010118793
In equation (9), the coefficient g (k) of x (n) on the right side of the estimated echo signal y ′ (n) is the coefficient h (k) of x (n) on the right side of the echo signal y (n) by learning. Converge as shown in equation (10).
Figure 2010118793

(10)式は、次のことを示唆している。仮に、前もって、エコー経路の伝搬遅延時間が判明しているならば、回線エコーキャンセラ405はフィルタ係数g(0)〜g(NDLY−1)の算出を省略できると同時にg(0)〜g(NDLY−1)を格納するメモリ領域も節約することができる。実際のところ、2線/4線変換器407のインパルス応答時間は、非特許文献1による実測結果によると16msec以内となることが判明しているに対して、エコー経路の伝搬遅延時間はネットワークトポロジー、並びに、通信事業者の設備運用方針に依存することとなり、前もって知ることは不可能である。従って、この場合、エコー経路の遅延を推定できる機能を回線エコーキャンセラに具備することが望ましい。これにより、回線エコーキャンセラのエコー推定に関する処理量の低減を可能とし、とりわけ、通信事業者向けVoIP(Voice over IP)ゲートウェイ装置のように多数の音声呼を収容する装置にとっては大きなメリットとなる。 Equation (10) suggests the following. If the propagation delay time of the echo path is known in advance, the line echo canceller 405 can omit the calculation of the filter coefficients g (0) to g (N DLY −1) and at the same time g (0) to g A memory area for storing (N DLY −1) can also be saved. Actually, the impulse response time of the 2-wire / 4-wire converter 407 is found to be within 16 msec according to the actual measurement result by Non-Patent Document 1, whereas the propagation delay time of the echo path is the network topology. In addition, it depends on the equipment operation policy of the telecommunications carrier, and it is impossible to know in advance. Therefore, in this case, it is desirable that the line echo canceller has a function capable of estimating the delay of the echo path. This makes it possible to reduce the amount of processing related to the echo estimation of the line echo canceller, and is a great advantage especially for a device that accommodates a large number of voice calls such as a VoIP (Voice over IP) gateway device for a communication carrier.

[従来技術による伝搬遅延時間推定]
従来の、エコー経路の遅延時間を推定する方法としては以下のようなものがある。
[Propagation delay time estimation by conventional technology]
Conventional methods for estimating the delay time of the echo path include the following.

第1の従来方法は、特許文献1などに開示されているものであり、この方法は音声パケットの中に時刻情報を付加し、これにより、伝搬遅延時間を算出するものである。この方法について、IP(Internet Protocol)においては、非特許文献2によってさらに汎用的に往復伝搬遅延時間を算出するメカニズムが規定されている。これにより、回線エコーキャンセラに伝搬遅延時間推定器を具備しなくても良いことになる。   The first conventional method is disclosed in Patent Document 1 or the like, and this method adds time information to a voice packet, thereby calculating a propagation delay time. Regarding this method, in IP (Internet Protocol), a mechanism for calculating the round-trip propagation delay time in a more general manner is defined by Non-Patent Document 2. As a result, the line echo canceller need not include a propagation delay time estimator.

第2の従来方法は、特許文献2、特許文献3、特許文献4などに開示されているものであり、伝搬遅延時間推定専用の機能を具備することなく、通常のエコー推定処理を実施する。つまり、エコー経路を線形シフト不変システムと見なし、上述した学習同定法などのアルゴリズムを利用してエコー経路の伝達関数を推定し、具体的には(10)式に示す伝達関数の推定係数g(k)を算出し、例えば、0≦k≦dの範囲でg(k)≒0に収束するならば、このdをエコー経路の伝搬遅延時間と見なす。純粋遅延と見なされた推定係数はエコー推定処理から排除することで、エコーキャンセラの処理量の低減を図るものである。   The second conventional method is disclosed in Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and the like, and performs normal echo estimation processing without providing a function dedicated to propagation delay time estimation. That is, the echo path is regarded as a linear shift invariant system, and the transfer function of the echo path is estimated using an algorithm such as the learning identification method described above. Specifically, the transfer function estimation coefficient g ( k) is calculated, and if, for example, converges to g (k) ≈0 in the range of 0 ≦ k ≦ d, this d is regarded as the propagation delay time of the echo path. An estimation coefficient regarded as a pure delay is excluded from the echo estimation process, thereby reducing the processing amount of the echo canceller.

第3の従来方法は、特許文献5、特許文献6に開示されているものであり、エコーキャンセラが電話機側に送信する音声信号と電話機側から反射されて戻ってくるエコー信号の相互相関を取り伝搬遅延時間を決定するものである。
特開2001−333000号公報 特開平9−55687号公報 特表2001−501413号公報 特開平7−283859号公報 特開平7−303061号公報 特表2005−528039号公報 ITU−T勧告G.168 Appendix II IETF RFC 3550,RTP/RTCP
The third conventional method is disclosed in Patent Document 5 and Patent Document 6, and obtains a cross-correlation between an audio signal transmitted by the echo canceller to the telephone side and an echo signal reflected and returned from the telephone side. It determines the propagation delay time.
JP 2001-333000 A JP-A-9-55687 JP-T-2001-501413 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-282859 Japanese Patent Laid-Open No. 7-303061 JP 2005-528039 Gazette ITU-T Recommendation G. 168 Appendix II IETF RFC 3550, RTP / RTCP

第1の従来方法に関する非特許文献2の規定方法の適用条件は、エコーを発生する箇所と音声信号をパケット化する箇所の伝搬遅延時間が無視できる場合、かつ、エコー消去対象となる電話機側のインタフェースがIPパケットインタフェースである場合に限定される。しかしながら、エコーキャンセラとエコー反射点の間にIP網が介在することは極めて稀である。また、既存固定電話を時分割多重(TDM)インタフェースで収容することが一般的となっているVoIP装置に搭載する回線エコーキャンセラには、この方式の適用は不可能である。   The application condition of the stipulating method of Non-Patent Document 2 relating to the first conventional method is that the propagation delay time of the part where the echo is generated and the part where the voice signal is packetized can be ignored, and This is limited to the case where the interface is an IP packet interface. However, it is extremely rare that an IP network is interposed between the echo canceller and the echo reflection point. In addition, this method cannot be applied to a line echo canceller mounted on a VoIP apparatus that generally accommodates existing fixed telephones with a time division multiplexing (TDM) interface.

また、第2の従来方法は初期のエコー推定の学習においては処理量の低減化を図ることが一切できず、これは、多数の電話呼を収容するVoIPゲートウェイ装置仕様には耐えられない。理由としては、これらの通信装置においては、収容呼を全チャネル同時に通話状態に遷移させるまでに要する時間がサービス稼働率を決定する要因として重要視されているからである。よって、これらの通信装置に第2の従来方法を採用すると、エコー経路の往復伝搬遅延時間も含めたエコー推定を全チャネル同時に実施するだけの処理量を具備させるか、若しくは、それだけの処理量を確保できないときは収容呼を幾つかのグループに分け時系列的に何回かに分けてエコー推定を実施することとなる。いずれにしても、第2の従来方法は、多数の音声呼を収容する装置に実装するエコーキャンセラに適していない。   In addition, the second conventional method cannot reduce the amount of processing in the initial echo estimation learning at all, and this cannot withstand the specification of the VoIP gateway device that accommodates a large number of telephone calls. The reason is that in these communication apparatuses, the time required to change the accommodated call to the call state simultaneously for all channels is regarded as an important factor for determining the service operating rate. Therefore, when the second conventional method is adopted in these communication apparatuses, the processing amount is sufficient to perform echo estimation including the round-trip propagation delay time of the echo path simultaneously for all channels, or the processing amount is reduced accordingly. When it cannot be secured, the accommodated call is divided into several groups and divided into several times in time series to perform echo estimation. In any case, the second conventional method is not suitable for an echo canceller mounted on a device that accommodates a large number of voice calls.

第3の従来方法では、エコーキャンセラが電話機側に送信する音声信号と電話機側から反射されて戻ってくるエコー信号の相互相関を取ることが必要となっている。一般的に相互相関演算の処理量はエコー推定処理のそれとそれほど変わらず、また、特許文献5や特許文献6は相関演算の具体的な処理方法については言及していない。   In the third conventional method, it is necessary to obtain a cross-correlation between an audio signal transmitted from the echo canceller to the telephone side and an echo signal reflected and returned from the telephone side. In general, the processing amount of cross-correlation calculation is not so different from that of echo estimation processing, and Patent Document 5 and Patent Document 6 do not mention a specific processing method of correlation calculation.

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、わずかな処理量や小規模のハードウェアで効率よく伝搬遅延時間を推定することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to efficiently estimate the propagation delay time with a small amount of processing and small hardware.

第1の本発明の伝搬遅延時間推定器は、(1)当初は同一信号であった第1の離散的時間信号と、第2の離散的時間信号との時間差である伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延時間推定器において、(2)上記第1の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第4の離散的時間信号に変換する量子化ビット数変換手段と、(3)上記第3の離散的時間信号及び上記第4の離散的時間信号を利用して、上記伝搬遅延時間の推定値を算出する遅延時間算出手段とを有することを特徴とする。   The propagation delay time estimator according to the first aspect of the present invention (1) estimates a propagation delay time that is a time difference between a first discrete time signal and a second discrete time signal that were originally the same signal. In the propagation delay time estimator, (2) converting the first discrete time signal into a third discrete time signal expressed by a smaller number of quantization bits, and converting the second discrete time signal to Quantization bit number conversion means for converting to a fourth discrete time signal expressed by a smaller number of quantization bits; (3) the third discrete time signal and the fourth discrete time signal; And a delay time calculating means for calculating an estimated value of the propagation delay time.

第2の本発明の伝搬遅延時間推定プログラムは、(1)当初は同一信号であった第1の離散的時間信号と、第2の離散的時間信号との時間差である伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延時間推定器において、(2)上記第1の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第4の離散的時間信号に変換する量子化ビット数変換手段と、(3)上記第3の離散的時間信号及び上記第4の離散的時間信号を利用して、上記伝搬遅延時間の推定値を算出する遅延時間算出手段として機能させることを特徴とする。   The propagation delay time estimation program of the second aspect of the present invention (1) estimates a propagation delay time which is a time difference between a first discrete time signal and a second discrete time signal which were originally the same signal. In the propagation delay time estimator, (2) converting the first discrete time signal into a third discrete time signal expressed by a smaller number of quantization bits, and converting the second discrete time signal to Quantization bit number conversion means for converting to a fourth discrete time signal expressed by a smaller number of quantization bits; (3) the third discrete time signal and the fourth discrete time signal; It is used to function as delay time calculation means for calculating the estimated value of the propagation delay time.

第3の本発明の伝搬遅延時間推定方法は、(1)当初は同一信号であった第1の離散的時間信号と、第2の離散的時間信号との時間差である伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延時間推定方法において、(2)量子化ビット数変換手段、遅延時間算出手段を有し、(3)上記量子化ビット数変換手段は、上記第1の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第4の離散的時間信号に変換し、(4)上記遅延時間算出手段は、上記第3の離散的時間信号及び上記第4の離散的時間信号を利用して、上記伝搬遅延時間の推定値を算出することを有することを特徴とする。   The propagation delay time estimation method of the third aspect of the present invention is (1) estimating a propagation delay time that is a time difference between a first discrete time signal and a second discrete time signal that were originally the same signal. In the propagation delay time estimation method, (2) a quantization bit number conversion unit and a delay time calculation unit are provided. (3) The quantization bit number conversion unit converts the first discrete time signal into a smaller number of quantum signals. Converting to a third discrete time signal expressed by the number of quantized bits, converting the second discrete time signal to a fourth discrete time signal expressed by a smaller number of quantization bits, ( 4) The delay time calculating means includes calculating an estimated value of the propagation delay time using the third discrete time signal and the fourth discrete time signal.

本発明によれば、伝搬遅延時間の推定において、誤った時間を推定結果としてしまう頻度を低減することができる。   According to the present invention, in the estimation of the propagation delay time, it is possible to reduce the frequency at which an erroneous time is used as an estimation result.

(A)主たる実施形態
以下、本発明による伝搬遅延時間推定器、プログラム及び方法の一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(A) Main Embodiment Hereinafter, an embodiment of a propagation delay time estimator, a program, and a method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(A−1)実施形態の構成
以下では、この実施形態の伝搬遅延時間推定器が、回線エコーキャンセラと関連して電話通信システムに設けられているものとして説明する。
(A-1) Configuration of Embodiment In the following description, it is assumed that the propagation delay time estimator of this embodiment is provided in a telephone communication system in association with a line echo canceller.

図1は、この実施形態の伝搬遅延時間推定器の詳細構成及び電話通信システムにおける位置づけを示すブロック図である。図1において、実施形態に係る電話通信システム1は、伝搬遅延時間推定器10、エコーキャンセラ11及び擬似遅延器12を有している。   FIG. 1 is a block diagram showing the detailed configuration of the propagation delay time estimator of this embodiment and the positioning in the telephone communication system. In FIG. 1, the telephone communication system 1 according to the embodiment includes a propagation delay time estimator 10, an echo canceller 11, and a pseudo delay device 12.

なお、以降の説明において、図1において図示は省略しているが、エコー経路13に接続されている電話端末の話者を、「近端話者」という。これに対して、同様に図1において図示は省略しているが、近端話者の対向者を「遠端話者」というものとする。また、2線伝送路14を介してエコー経路13に送出される信号を「遠端信号」ともいう。また、近端側の2線伝送路15に流れ対向話者に送出される信号を「近端信号」というものとする。   In the following description, although not shown in FIG. 1, the speaker of the telephone terminal connected to the echo path 13 is referred to as “near-end speaker”. On the other hand, similarly, although not shown in FIG. 1, an opponent of the near-end speaker is referred to as a “far-end speaker”. A signal transmitted to the echo path 13 via the two-wire transmission path 14 is also referred to as a “far end signal”. A signal that flows through the two-wire transmission line 15 on the near end side and is sent to the opposite speaker is referred to as a “near end signal”.

回線エコーキャンセラ11は、遠端信号が2線伝送路14を介してエコー経路13に送出され、エコー経路13において反射され、2線伝送路15を介してもどってきたエコーを、近端信号から除去するものである。回線エコーキャンセラ11は、後述する擬似遅延器12を介して与えられた遠端信号に基づいて、適応フィルタなどを用いて擬似エコーを生成し、生成した擬似エコーを用いてエコーを除去する。   The line echo canceller 11 sends the far-end signal sent to the echo path 13 via the two-line transmission path 14, reflected by the echo path 13 and returned via the two-line transmission path 15 from the near-end signal. To be removed. The line echo canceller 11 generates a pseudo echo using an adaptive filter or the like based on a far-end signal given through a pseudo delay device 12 described later, and removes the echo using the generated pseudo echo.

伝搬遅延時間推定器10は、遠端信号が、2線伝送路14を介してエコー経路13に送出され、エコーが反射されて、2線伝送路15を介して戻ってきた場合の時間差、すなわち、エコー経路13の伝搬遅延時間を推定する。そして、伝搬遅延時間推定器10は、推定した伝搬遅延時間に係る情報を、後述する擬似遅延器12に通知する。   The propagation delay time estimator 10 sends a time difference when the far-end signal is transmitted to the echo path 13 via the two-wire transmission line 14 and the echo is reflected and returned via the two-wire transmission line 15, that is, The propagation delay time of the echo path 13 is estimated. Then, the propagation delay time estimator 10 notifies information related to the estimated propagation delay time to a pseudo delay device 12 described later.

伝搬遅延時間推定器10は、復号化器111、112、絶対値化器121、122、低域ろ波器131、132、間引器141、142、レベル判別器151、152、一時記憶部161、162、最小自乗演算器170、有意性判定器180、判定保護器190を有している。また、伝搬遅延時間推定器10は、CPU、ROM、RAM、EEPROM、ハードディスクなどのプログラムの実行構成(1台に限定されず、複数台を分散処理し得るようにしたものであっても良い。)に、実施形態の伝搬遅延時間推定プログラム等をインストールすることにより構築しても良く、その場合でも機能的には図1により示すことができる。また、伝搬遅延時間推定器10は、全ての構成要素をハードウェアにより実現しても良いし、一部の構成要素を上述のようにプログラム(ソフトウェア)を用いて実現するようにしても良い。   The propagation delay time estimator 10 includes decoders 111 and 112, absolute value converters 121 and 122, low-pass filters 131 and 132, decipherers 141 and 142, level discriminators 151 and 152, and a temporary storage unit 161. 162, a least square operator 170, a significance determiner 180, and a determination protector 190. The propagation delay time estimator 10 may be a program execution configuration such as a CPU, ROM, RAM, EEPROM, hard disk or the like (not limited to one, but may be configured so that a plurality of units can be distributed. ) May be constructed by installing the propagation delay time estimation program or the like of the embodiment, and even in that case, it can be functionally shown in FIG. Further, the propagation delay time estimator 10 may realize all the components by hardware, or may realize some components by using a program (software) as described above.

次に、復号化器111、112について説明する。   Next, the decoders 111 and 112 will be described.

復号化器112は、2線伝送路14を介して与えられる遠端信号を、ディジタル信号処理において頻繁に実施されることになる加減乗除演算に適用可能な線形符号に変換し、変換したものを絶対値化器122に与えるものである。復号化器111は、2線伝送路15を介して与えられる近端信号を、復号化器112と同様に、線形符号に変換し、変換したものを絶対値化器121に与えるものである。   The decoder 112 converts the far-end signal given via the two-wire transmission line 14 into a linear code applicable to addition / subtraction / division / division operations that are frequently performed in digital signal processing, This is given to the absolute value converter 122. The decoder 111 converts the near-end signal given via the two-wire transmission line 15 into a linear code, like the decoder 112, and gives the converted signal to the absolute value converter 121.

既存電話網では音声信号を伝送する際には、ITU−T勧告G.711に準拠したPCM(パルス符号変調)符号で伝送することが一般的である。復号化器111、112は、この符号化された音声信号を加減乗除演算が可能な線形符号、例えば、2の補数の固定小数点などに変換するものである。復号化器111、112における復号化処理としては、例えばITU−T勧告G.711のPCM符号は8ビット符号程度であるので、256ワードの変換テーブル、すなわち、変換ROMを用意し、PCM符号をアドレスとし、当該アドレスに線形符号を格納しておくことで、復号化処理は、単なる変換ROMのリードだけで完了することとなる。復号化アルゴリズムに従って計算して求めても良いが、今日のハードウェアの集積技術およびゲートあたりのコストからすれば、変換ROMを用意するほうが、低コストであると考えられる。   In the existing telephone network, ITU-T Recommendation G. In general, transmission is performed using a PCM (Pulse Code Modulation) code complying with H.711. The decoders 111 and 112 convert the encoded speech signal into a linear code that can be added, subtracted, multiplied, and divided, for example, a two's complement fixed point. As a decoding process in the decoders 111 and 112, for example, ITU-T Recommendation G. Since the PCM code of 711 is about 8-bit code, a decoding table can be obtained by preparing a conversion table of 256 words, that is, a conversion ROM, using the PCM code as an address, and storing a linear code at the address. This is completed by simply reading the conversion ROM. Although it may be obtained by calculation according to a decoding algorithm, it is considered that it is cheaper to prepare a conversion ROM in view of today's hardware integration technology and cost per gate.

また、復号化器111、112は、ITU−T勧告G.711以外の符号化の場合は、復号化処理は当該符号化で規定されているアルゴリズムに準拠した処理を実施しても良い。   Also, the decoders 111 and 112 are ITU-T recommendation G.264. In the case of encoding other than 711, the decoding process may be performed in accordance with an algorithm defined by the encoding.

次に、絶対値化器121、122について説明する。   Next, the absolute value converters 121 and 122 will be described.

絶対値化器121、122は、復号化器111、112から与えられた信号を絶対値化、すなわち、与えられた信号が負数のときに限り、大きさが等しく符号を反転させた正数に変換し、与えられた信号が正数の場合には特に変換は行わない。そして、絶対値化器121、122は、絶対値化した信号を、低域ろ波器131、132に与える。   The absolute value converters 121 and 122 convert the signals given from the decoders 111 and 112 into absolute values, that is, only when the given signals are negative numbers, the magnitude values are equal to each other and the sign is inverted. When the signal is converted and the given signal is a positive number, no particular conversion is performed. The absolute value converters 121 and 122 give the absolute value signals to the low-pass filters 131 and 132.

この実施形態では、遠端信号の包絡線信号と、近端信号の包絡線信号について、後述する最小自乗演算器170により伝搬遅延時間を算出する。音声信号の包絡線の簡易な算出法としては、音声信号の局所的極大値を抽出してこれらを接続することで得られる。これは、音声信号の絶対値を取り、低域ろ波器を通すことで実現されるものであるため、伝搬遅延時間推定器10では、包絡線を抽出するために絶対値化器121、122と、後述する低域ろ波器131、132を備えている。   In this embodiment, the propagation delay time is calculated by the least squares calculator 170 described later for the envelope signal of the far end signal and the envelope signal of the near end signal. As a simple calculation method of the envelope of the audio signal, it can be obtained by extracting the local maximum value of the audio signal and connecting them. Since this is realized by taking the absolute value of the audio signal and passing it through the low-pass filter, the propagation delay time estimator 10 uses the absolute value converters 121 and 122 to extract the envelope. And low-pass filters 131 and 132 to be described later.

次に、低域ろ波器131、132について説明する。   Next, the low-pass filters 131 and 132 will be described.

低域ろ波器131、132は、絶対値化器121、122から与えられた絶対値化された信号について、信号の高域周波数成分を遮断し、間引器141、142に与える。   The low-pass filters 131 and 132 block the high-frequency component of the signal from the absolute value signals given from the absolute value converters 121 and 122, and supply them to the thinning-out devices 141 and 142.

低域ろ波器131、132は、予め設定された遮断周波数よりも低い信号は通過させ、その周波数よりも高い信号は遮断する。上述した絶対値化器121、122と共に包絡線信号を抽出するために具備されているものである。   The low-pass filters 131 and 132 allow signals lower than a preset cutoff frequency to pass, and blocks signals higher than that frequency. It is provided for extracting the envelope signal together with the absolute value converters 121 and 122 described above.

次に、間引器141、142について説明する。   Next, the thinning devices 141 and 142 will be described.

間引器141、142は、低域ろ波器131、132から与えられた信号の一部を間引きし、標本化周波数(標本化速度)を低下させた信号を生成して、レベル判別器151、152に与える。   The decimation devices 141 and 142 decimate part of the signals given from the low-pass filters 131 and 132 to generate a signal with a reduced sampling frequency (sampling speed), and the level discriminator 151. , 152.

包絡線信号は元の信号と比較して、高域周波数成分が除去されているため、標本化周波数が実効的に低くなっており、間引器141、142により、幾つかの標本毎に1つの標本に間引くことができる。一般的に、音声の包絡線信号の帯域は100Hz程度であり、実効的な標本化周波数は低減しているので、複数の包絡線信号を1つの包絡線信号に間引くことが可能となる。例えば、電話の音声信号の標本化周波数は一般的に8kHz程度であり、包絡線信号の実効標本化周波数を最大200Hzと想定すると、40個の包絡線信号を1つの包絡線信号に間引くことが可能となる。以下の説明において、間引器141、142によって間引きされた後のサンプル周期(サンプル時間)を「M」と表すものとする。   Since the high frequency component is removed from the envelope signal as compared with the original signal, the sampling frequency is effectively lowered, and the decimation devices 141 and 142 decrease the sampling frequency by 1 every several samples. One specimen can be thinned out. In general, the band of the voice envelope signal is about 100 Hz, and the effective sampling frequency is reduced. Therefore, it is possible to thin out a plurality of envelope signals into one envelope signal. For example, assuming that the sampling frequency of a telephone voice signal is generally about 8 kHz, and the maximum effective sampling frequency of an envelope signal is 200 Hz, 40 envelope signals can be thinned out into one envelope signal. It becomes possible. In the following description, the sample period (sample time) after being thinned by the thinning devices 141 and 142 is represented as “M”.

次に、レベル判別器151、152について説明する。   Next, the level discriminators 151 and 152 will be described.

レベル判別器151、152は、包絡線信号が設定された閾値より大なる時を正、小なる時を負と判別する。図2では閾値を零に近い値に設定し、無音に近い状態のとき負と判別する例を示す。 The level discriminators 151 and 152 discriminate when the envelope signal is larger than the set threshold value as positive and when it is smaller as negative. FIG. 2 shows an example in which the threshold value is set to a value close to zero and is determined to be negative when the state is close to silence.

図2は、レベル判別器151、152において、単純に閾値を基準としてレベル判定をする場合の例について示した説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example in which the level discriminators 151 and 152 simply perform level determination based on a threshold value.

図2に示すように、レベル判別器151、152では、音声信号が、閾値(以下、「TH」という)を基準として正又は負と判定しても良い。例えば、音声信号が、TH以上を正、TH未満を負とするようにしても良い。ここで、例えば、負値から正値、もしくは、正値から負値にレベル変化する際に、参照する閾値を変化させるといった、閾値にヒステリシス特性を持たせたレベルの判定を実施してもよい。なお、遠端信号と近端信号とで適用する閾値THの値は異なるものとしても良い。   As shown in FIG. 2, the level discriminators 151 and 152 may determine whether the audio signal is positive or negative with reference to a threshold (hereinafter referred to as “TH”). For example, the audio signal may be positive when it is greater than TH and negative when less than TH. Here, for example, when the level changes from a negative value to a positive value, or from a positive value to a negative value, the threshold value to be referred to may be changed so that the threshold value has hysteresis characteristics. . Note that the value of the threshold TH applied between the far-end signal and the near-end signal may be different.

図3は、レベル判別器151、152において、ヒステリシス特性を用いたレベル判定を行う例について示した説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of performing level determination using hysteresis characteristics in the level discriminators 151 and 152.

例えば、図3に示すように、信号レベルが−TH未満の音声信号が+TH以上に遷移してから−TH以下に遷移するまでの間を正、または、信号レベルが+TH超過の音声信号が−TH以下に遷移してから+TH以上に遷移するまでの間を負とするようにしても良い。   For example, as shown in FIG. 3, a sound signal whose signal level is less than −TH transitions to + TH or more and transitions to −TH or less is positive, or a sound signal whose signal level exceeds + TH is − The time between the transition to TH or less and the transition to + TH or more may be negative.

次に、一時記憶部161、162について説明する。   Next, the temporary storage units 161 and 162 will be described.

一時記憶部161、162は、レベル判別器151、152から与えられた信号に係る情報を、一定時間記憶し、記憶した情報(信号)を、それぞれ最小自乗演算器170に与える。 Temporary storage units 161 and 162 store information related to signals given from level discriminators 151 and 152 for a certain period of time, and supply the stored information (signals) to least squares calculator 170, respectively.

図4は、近端側の一時記憶部161の構成例について示した説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration example of the temporary storage unit 161 on the near end side.

一時記憶部161は、図4に示すように、レベル判別器151の出力をMサンプルごとにL個、すなわち、LMサンプル時間のサンプル値を保持するものであり、シフトレジスタ、や、循環キューを用いて構築しても良い。なお、Mサンプル時間は、伝搬遅延時間推定器10における信号の時間分解能に相当する。なお、図4において、S(n)は、時刻nからNサンプル時間前までの近端信号のサンプル値を表している。   As shown in FIG. 4, the temporary storage unit 161 holds the output of the level discriminator 151 for every M samples, that is, holds the sample value of the LM sample time. You may build using. The M sample time corresponds to the time resolution of the signal in the propagation delay time estimator 10. In FIG. 4, S (n) represents the sample value of the near-end signal from time n to N sample times before.

図5は、一時記憶部161の構成を図4に、一時記憶部161に与えられるレベル判別器151によるレベル判別結果の時間関係について示した説明図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the temporary storage unit 161 in FIG. 4 and the time relationship of the level determination result by the level determiner 151 given to the temporary storage unit 161.

図6は、遠端側の一時記憶部162の構成例について示した説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of the temporary storage unit 162 on the far end side.

一時記憶部162は、レベル判別器152の出力をMサンプルごとに(L+K−1)個、つまり、(L+K−1)Mサンプル時間保持するシフトレジスタ、もしくは、循環キューである。本記憶素子の構成を図6に示す。なお、図6において、R(n)は、時刻nからNサンプル時間前までの遠端信号のサンプル値を表している。   The temporary storage unit 162 is a shift register that holds (L + K−1) outputs of the level discriminator 152 for each M samples, that is, a (L + K−1) M sample time, or a circular queue. The structure of this memory element is shown in FIG. In FIG. 6, R (n) represents a sample value of the far-end signal from time n to N sample times before.

次に、最小自乗演算器170について説明する。   Next, the least squares calculator 170 will be described.

最小自乗演算器170は、一時記憶部161に一定時間記憶されている近端信号の包絡線信号と、一時記憶部162に一定時間記憶されている遠端信号の包絡線信号との時間差(伝搬遅延時間)の推定値を算出し、算出した結果を有意性判定器180に与えるものである。最小自乗演算器170は、例えば、レベル判別器151、152によるレベル判別結果の自乗差を、時間差を変数にして算出する。この場合、両者のレベル判別結果の自乗差が最小(以下、「最小自乗差」という)となるときの時間差が、遅延時間推定器から見たときのエコー経路の伝搬遅延時間に相当する。   The least squares calculator 170 calculates a time difference (propagation) between the near-end signal envelope signal stored in the temporary storage unit 161 for a certain period of time and the far-end signal envelope signal stored in the temporary storage unit 162 for a certain period of time. (Estimated delay time) is calculated, and the calculated result is given to the significance determiner 180. For example, the least squares calculator 170 calculates the square difference of the level discrimination results by the level discriminators 151 and 152 using the time difference as a variable. In this case, the time difference when the square difference between the level discrimination results of the two becomes the minimum (hereinafter referred to as “the least square difference”) corresponds to the propagation delay time of the echo path as viewed from the delay time estimator.

以下、最小自乗演算器170における時間差(伝搬遅延時間)の推定値の算出方法の具体例について説明する。なお、以降の説明では、時間は離散時間nで表記し、サンプル時間Mを1単位時間とする。   Hereinafter, a specific example of a method for calculating the estimated value of the time difference (propagation delay time) in the least squares calculator 170 will be described. In the following description, time is expressed as discrete time n, and sample time M is defined as 1 unit time.

S(n)とR(n)の時間差τをパラメータとして、時刻nにおけるS(n)とR(n)との自乗差D(n,τ)を計算すると、以下の式(11)のようになる。

Figure 2010118793
When the square difference D 2 (n, τ) between S (n) and R (n) at time n is calculated using the time difference τ between S (n) and R (n) as a parameter, the following equation (11) is obtained. It becomes like this.
Figure 2010118793

以下の(12)式に示すように、時刻nにおいて「D(n,τ),0≦τ≦K−1」を最小化するτ(以下、「τmin」という)が、時間差(伝搬遅延時間)に対応する。このように、最小自乗演算器170では、例えば、以下の式(11)のように、時間差(τ)ごとにS(n)とR(n)の差分に係る値を算出し、その算出結果に基づいて時間差(伝搬遅延時間)を推定するようにしても良い。

Figure 2010118793
As shown in the following equation (12), τ (hereinafter referred to as “τ min ”) that minimizes “D 2 (n, τ), 0 ≦ τ ≦ K−1” at time n is a time difference (propagation). Delay time). As described above, the least squares calculator 170 calculates a value related to the difference between S (n) and R (n) for each time difference (τ), for example, as in the following Expression (11), and the calculation result The time difference (propagation delay time) may be estimated based on
Figure 2010118793

nが更新されるたびに「D(n,τ),0≦τ≦K−1」を計算することになるが、ここでは、D(n,τ)を効率よく算出することを考える。時刻n+1でのD(n,τ)は、上記の(11)式と同様に下記の(13)式のように表現できる。

Figure 2010118793
"D 2 (n, τ), 0 ≦ τ ≦ K-1 " each time the n is updated, but will calculate the, here, it is assumed that the calculated efficiently D 2 (n, τ) . D 2 (n, τ) at time n + 1 can be expressed as the following equation (13), similarly to the above equation (11).
Figure 2010118793

なお、S(n)とR(n)には、レベル判別器151、152の結果、すなわち正か負かの判定結果が保持される、正の判定結果を1、負の判定結果を0とした場合、上記の(11)を以下の(14)式、上記の(13)式を以下の(15)式のように変形することが可能である。

Figure 2010118793
In S (n) and R (n), the result of the level discriminators 151 and 152, that is, the determination result of positive or negative, is held. The positive determination result is 1, and the negative determination result is 0. In this case, it is possible to transform the above (11) into the following equation (14) and the above (13) into the following equation (15).
Figure 2010118793

しかしながら、(14)式と(15)式の類和Σには多くの共通項が存在する。異なる項だけに着目して上記の(15)式を表現しなおすと、以下の(16)式のようになる。これにより、N回の差分の自乗和演算を加算のみで実現することが可能になる。最小自乗演算器170では、τminの算出において、以下の(16)式を用いるようにしても良い。

Figure 2010118793
However, there are many common terms in the sum Σ of the equations (14) and (15). If the above equation (15) is re-expressed while focusing on only different terms, the following equation (16) is obtained. This makes it possible to realize the N-square difference sum calculation only by addition. The least squares calculator 170 may use the following equation (16) in calculating τ min .
Figure 2010118793

次に、有意性判定器180について説明する。   Next, the significance determiner 180 will be described.

有意性判定器180は、最小自乗演算器170から演算の結果が与えられると、その演算の有意性を判定するものである。演算の有意性を低下させる要因には、以下の第1〜第4の要因が想定される。有意性判定器180は、以下の第1〜第4の要因に係る有意性検査の全部に合格したときに、最小自乗演算器170による演算結果を有意とみなし、このときのエコー経路13の伝搬遅延時間に対応するτminを判定保護器190に与える。また、有意性判定器180は、以下の第1〜第4の要因に係る有意性検査以外に他の検査を行うようにしても良い。なお、第1の実施形態では、有意性判定器180は、第1〜第4の要因に係る有意性検査の全部に合格したときに、最小自乗演算器170による演算結果を有意とみなすものとするが、以下の第1〜第4の要因に係る有意性検査の一部に合格したときに演算結果を有意とみなすようにしても良い。 The significance determiner 180 determines the significance of the calculation when the result of the calculation is given from the least square calculator 170. The following 1st-4th factors are assumed as a factor which reduces the significance of a calculation. When the significance determination unit 180 passes all the significance tests related to the following first to fourth factors, the calculation result by the least squares calculation unit 170 is considered significant, and the propagation of the echo path 13 at this time is propagated. Τ min corresponding to the delay time is given to the judgment protector 190. The significance determiner 180 may perform other tests in addition to the significance tests related to the following first to fourth factors. In the first embodiment, the significance determiner 180 regards the calculation result by the least squares calculator 170 as significant when all of the significance tests related to the first to fourth factors are passed. However, the calculation result may be considered significant when passing a part of the significance test relating to the following first to fourth factors.

有意性判定器180において判定される第1の要因としては、遠端話者の音声包絡線信号電力(遠端信号の包絡線信号電力)がある。図1の2線伝送路14を介して伝搬遅延時間推定器10に入力される遠端話者の音声包絡線信号の電力つまり、低域ろ波器132の出力である遠端信号の包絡線信号の値が小さいときは、遠端話者包絡線信号の信号対雑音比(SN比)が悪くなり、最小自乗演算器170の演算結果の信頼性が劣化するので、このときの演算結果は無効化される必要がある。図1においては、低域ろ波器132の出力について閾値を設けて監視するものとする。   The first factor determined by the significance determiner 180 is the far-end speaker's voice envelope signal power (far-end signal envelope signal power). The power of the far-end speaker's voice envelope signal input to the propagation delay time estimator 10 via the two-wire transmission line 14 of FIG. 1, that is, the far-end signal envelope that is the output of the low-pass filter 132. When the signal value is small, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the far-end speaker envelope signal is deteriorated and the reliability of the operation result of the least squares operator 170 is deteriorated. Need to be invalidated. In FIG. 1, it is assumed that the output of the low-pass filter 132 is monitored by providing a threshold value.

有意性判定器180において判定される第2の要因としては、ダブルトーク状態がある。   The second factor determined by the significance determiner 180 is a double talk state.

ダブルトーク状態とは、遠端話者と近端話者が同時に話中状態にあることをいう。当然のことながら、この場合、エコー経路13の遅延時間を算出するための演算は意味をなさないので、最小自乗演算器170の演算結果は無効化される必要がある。ダブルトーク状態の検出は、例えば、近端側の低域ろ波器131の出力(DC(S))と、遠端側の低域ろ波器132の出力(DC(R))の比率に適当な閾値を設けて判定しても良い。例えば、ITU−T勧告G.168ではエコー経路のエコー反射減衰量は6dBm以上であることを想定しているので、音声の包絡線信号にもこの関係が適用できると想定すると、この場合「DC(S)>(1/2)・DC(R)」が成立するならば、ダブルトーク状態とみなすことができる。なお、この間値として実際に採用する値に関しては、各通信事業者が加入者回路で規定しているエコー反射減衰量に応じた値に設定しても良い。   The double talk state means that the far-end speaker and the near-end speaker are in a busy state at the same time. As a matter of course, in this case, the calculation for calculating the delay time of the echo path 13 does not make sense, so the calculation result of the least squares calculator 170 needs to be invalidated. For example, the detection of the double talk state is based on the ratio of the output (DC (S)) of the low-pass filter 131 on the near end side to the output (DC (R)) of the low-pass filter 132 on the far end side. An appropriate threshold value may be provided for determination. For example, ITU-T Recommendation G. In 168, since it is assumed that the echo return loss amount of the echo path is 6 dBm or more, assuming that this relationship can be applied to the envelope signal of the voice, in this case, “DC (S)> (1/2 ) · DC (R) ”is established, it can be regarded as a double talk state. Note that the value actually employed as the interval value may be set to a value corresponding to the echo reflection attenuation amount specified by each communication carrier in the subscriber circuit.

有意性判定器180において判定される第3の要因としては、最小自乗演算器170が算出する最小の自乗差がある。   The third factor determined by the significance determiner 180 is the minimum square difference calculated by the least square calculator 170.

最小自乗演算器170は時間nが更新される毎に、上記の(16)式などを0≦k≦Mについて演算し、M個のD(n,τ)を、有意性判定器180に与える。この中からD(n,τ)を最小化するτの値であるτminが求めようとしている遅延時間に相当する。ただし、D(n,τ)が閾値を超過してしまう場合は、遠端信号と近端信号との相関性が不十分とみなして最小自乗演算器170の演算結果は廃棄しても良い。 Every time the time n is updated, the least squares calculator 170 calculates the above equation (16) and the like for 0 ≦ k ≦ M and gives M D (n, τ) to the significance determiner 180. . Of these, τ min which is the value of τ that minimizes D (n, τ) corresponds to the delay time to be obtained. However, when D (n, τ) exceeds the threshold value, the correlation between the far-end signal and the near-end signal is regarded as insufficient, and the calculation result of the least squares calculator 170 may be discarded.

有意性判定器180において判定される第4の要因としては、包絡線信号の周期性がある。遠端側のレベル判別器152において、Mサンプルごとのレベル判定結果をR(n)、R(n−1)、…、R(n−L+n)とし、このレベル判定結果の列において、正、負、正、負、…といった規則性を持った変動がある場合、これは繰り返し波形、すなわち狭帯域信号であるとみなすことができる。狭帯域の判定はR(n)の分散を算出し、この分散がある閾値よりも大きい場合に、狭帯域信号が発生していると判定しても良い。この分散は以下の(17)式により求めることができる。なお、(17)式において、R(n)の平均値はMEAN_R(n)である。   The fourth factor determined by the significance determiner 180 is the periodicity of the envelope signal. In the level discriminator 152 on the far end side, R (n), R (n−1),..., R (n−L + n) are set as level determination results for each M sample. If there are fluctuations with regularity such as negative, positive, negative,..., This can be regarded as a repetitive waveform, that is, a narrowband signal. The narrowband determination may be performed by calculating the variance of R (n) and determining that a narrowband signal is generated when the variance is greater than a certain threshold. This variance can be obtained by the following equation (17). In the equation (17), the average value of R (n) is MEAN_R (n).

MEN_R(n+1)=
(1・L){MEAN_R(n)−R(n−(L−1))+R(n+1)}…(17)
次に、判定保護器190について説明する。
MEN_R (n + 1) =
(1 · L) {MEAN_R (n) −R (n− (L−1)) + R (n + 1)} (17)
Next, the determination protector 190 will be described.

電話網の回線エコーキャンセラに採用される伝搬遅延時間推定器は、通信中の遠端信号を試験信号として用いて遅延時間を推定しなければならない。このため、話者信号自身の非定常性、話者周辺の環境騒音、ダブルトークなどの影響により、上述した有意性判定器180だけでは完璧な有意性判定を下すことは不可能である。このため、伝搬遅延時間推定器10では、判定保護器190を設けて、有意性判定器180から与えられたτminの統計的信頼性の評価を行う。判定保護器190では、実用的で簡易な統計的信頼性評価として、例えば、多数決論理を適用しても良い。 A propagation delay time estimator employed in a telephone network line echo canceller must estimate a delay time by using a far-end signal during communication as a test signal. For this reason, it is impossible to make a complete significance determination only by the above-described significance determiner 180 due to the influence of non-stationarity of the speaker signal itself, environmental noise around the speaker, double talk, and the like. Therefore, the propagation delay time estimator 10, provided with a determination protector 190, to evaluate the statistical reliability of the tau min given from significance determiner 180. In the judgment protector 190, for example, majority logic may be applied as a practical and simple statistical reliability evaluation.

図7は、判定保護器190において、統計的信頼性の評価を多数決論理に基づいて行う場合の第1の方式、及び、第2の方式の状態遷移について示した説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the state transition of the first method and the second method in the case where the judgment protector 190 evaluates the statistical reliability based on the majority logic.

図7(a)は、判定保護器190において、統計的信頼性の評価を多数決論理に基づいて行う第1の方式における状態遷移の例について示した説明図である。   FIG. 7A is an explanatory diagram showing an example of state transition in the first method in which the statistical reliability is evaluated based on the majority logic in the decision protector 190.

図7(a)の状態遷移図において、まず最初に、各種変数を初期化した後に、有意性判定器180から遅延時間τminが報告されるのを待つ(S100)。そして、有意性判定器180からτminが報告されると、これを変数Delayに格納し、次の報告を待つ(S101)。 In the state transition diagram of FIG. 7A, first, after initializing various variables, it waits for the delay time τ min to be reported from the significance determiner 180 (S100). Then, when τ min is reported from the significance determiner 180, it is stored in the variable Delay, and the next report is awaited (S101).

上述のステップS101の状態において、有意性判定器180からτminが報告されると、Delayとτminの値を比較し、同一なら次のステップ(後述するステップS102)に遷移する。なお、図7(a)では、Delay=τminが成立し、次のステップへ進む場合には「Yes」と表記している。 In the state of step S101 described above, when τ min is reported from the significance determiner 180, the values of Delay and τ min are compared, and if they are the same, the process proceeds to the next step (step S102 described later). In FIG. 7A, “Delay = τ min” is established, and “Yes” is indicated when the process proceeds to the next step.

上述のステップS101の状態において、有意性判定器180から報告されたτminとDelayの値が異なっているときは、一つ前のステップ(上述のステップS100)に戻って動作する。なお、図7(a)では、Delay=τminが成立せず、一つ前のステップへ戻る場合には「No」と表記している。 In the state of step S101 described above, when the value of τ min and Delay reported from the significance determiner 180 are different, the operation returns to the previous step (step S100 described above). In FIG. 7A, “Delay = τ min” is not satisfied, and “No” is indicated when returning to the previous step.

以下同様に処理を進めていき、ステップSm(「m1」は、予め設定された所定の値)に到達した時点で、統計的信頼性は得られたと想定し、擬似遅延器12にエコー経路までの推定伝搬遅延時間を報告すると同時に、上述のステップS100に戻って動作し、以後、上述した処理を繰り返す。 Thereafter, the process proceeds in the same manner, and when reaching step Sm 1 (“m 1” is a predetermined value set in advance), it is assumed that statistical reliability has been obtained, and the pseudo delay unit 12 is echoed. At the same time that the estimated propagation delay time to the path is reported, the operation returns to step S100 described above, and thereafter the above-described processing is repeated.

図7(b)は、判定保護器190において、統計的信頼性の評価を多数決論理に基づいて行う第2の方式における状態遷移の例について示した説明図である。   FIG. 7B is an explanatory diagram showing an example of state transition in the second method in which the judgment protector 190 evaluates statistical reliability based on the majority logic.

図7(b)において、判定保護器190は、まず各種変数を初期化した後に、有意性判定器180から遅延時間τminが報告されるのを待つ(S200)。そして、有意性判定器180からτminが報告されるとこれを変数Delayに格納し、次の報告を待つ(S201)。 In FIG. 7B, the decision protector 190 first waits for the delay time τ min to be reported from the significance determiner 180 after initializing various variables (S200). Then, when τ min is reported from the significance determiner 180, it is stored in the variable Delay, and the next report is awaited (S201).

上述のステップS201の状態において、有意性判定器180からτminが報告されると、Delayとτminの値を比較し、同−なら次のステップ(後述するステップS202)に遷移する。なお、図7(b)では、Delay=τminが成立し、次のステップへ進む場合には「Yes」と表記している。 When τ min is reported from the significance determiner 180 in the state of step S201 described above, the values of Delay and τ min are compared, and if they are the same, the process proceeds to the next step (step S202 described later). In FIG. 7B, “Delay = τ min” is established, and “Yes” is indicated when the process proceeds to the next step.

上述のステップS201の状態において、有意性判定器180から報告されたτminとDelayの値が異なっているときは、最初のステップ(上述のステップS200)に戻って動作する。なお、図7(b)では、Delay=τminが成立せず、最初のステップへ戻る場合には「No」と表記している。 In the state of step S201 described above, when the values of τ min and Delay reported from the significance determiner 180 are different, the operation returns to the first step (step S200 described above). In FIG. 7B, “Delay = τ min” is not established, and “No” is indicated when returning to the first step.

以下同様に処理を進めていき、ステップSm(「m2」は、予め設定された所定の値)に到達した時点で、統計的信頼性は得られたと想定し、擬似遅延器12にエコー経路までの推定伝搬遅延時間を報告すると同時に、上述のステップS200から動作し、以後、上述した処理を繰り返す。 In the same manner, the process proceeds in the same manner. When reaching step Sm 2 (“m 2” is a predetermined value set in advance), it is assumed that statistical reliability has been obtained, and an echo is sent to the pseudo delay unit 12. The estimated propagation delay time to the path is reported, and at the same time, the operation starts from step S200 described above, and thereafter the above-described processing is repeated.

なお、上述の図7(a)及び、図7(b)において示した2種類の保護論理において、Yesの条件は、Delay=τmin、すなわち、Delayと今回報告されたτminが同一であることにしたが、同一でない場合でも、差異が閾値以下であれば同一とみなすようにしてもよい。例えば、実際の遅延時間が、τminと、τminに1を加算した値(τmin+1)の中間の値であるときは、有意性判定器180が、判定保護器190に報告する推定遅延時間はτminの値とτmin+1の値が、例えば50%の頻度で現われる可能性がある。この場合、Yesの条件をDelay≦τmin≦Delay+1としてもよい。 In the two types of protection logic shown in FIG. 7A and FIG. 7B described above, the condition of Yes is Delay = τ min , that is, Delay and τ min reported this time are the same. However, even if they are not the same, they may be regarded as the same if the difference is less than or equal to the threshold value. For example, when the actual delay time, and tau min, is an intermediate value of a value obtained by adding 1 to τ min min +1) is significance determiner 180 estimates a delay report to determine protector 190 time values of the tau min +1 of tau min is, for example, may appear at 50% frequency. In this case, the Yes condition may be set to Delay ≦ τ minDelay + 1.

次に、擬似遅延器12について説明する。擬似遅延器12は、2線伝送路14を介してエコー経路13に送出されてから、エコー経路13を経由して、2線伝送路15を介して回線エコーキャンセラ11に戻ってくるまでに要する伝搬遅延時間に相当する遅延時間を遠端信号に与えたあとで、その信号を回線エコーキャンセラ11に提供するものである。   Next, the pseudo delay device 12 will be described. The pseudo delay device 12 is required to be sent back to the echo path 13 via the two-line transmission path 14 and return to the line echo canceller 11 via the two-line transmission path 15 via the echo path 13. After giving a delay time corresponding to the propagation delay time to the far-end signal, the signal is provided to the line echo canceller 11.

次に、擬似遅延器12について説明する。擬似遅延器12は、既存のシフトレジスタを用いて実現してもよいし、汎用メモリ空間上に循環キューを作成して論理シフトレジスタにより実現してもよい。擬似遅延器12において設定される遅延量は、伝搬遅延時間推定器10から与えられる推定値に従うものとする。ただし、伝搬遅延時間推定器10の推定値には時間分解能、すなわち、包絡線信号の標本化間隔に相当する誤差を含むので、当該擬似遅延器で作成する遅延時間は、伝搬遅延時間推定器10が報告する値よりも少なくとも1単位時間分解能だけ短い遅延時間に設定するようにしても良い。   Next, the pseudo delay device 12 will be described. The pseudo delay device 12 may be realized by using an existing shift register, or may be realized by a logical shift register by creating a circular queue in a general-purpose memory space. The delay amount set in the pseudo delay device 12 is assumed to follow the estimated value given from the propagation delay time estimator 10. However, since the estimated value of the propagation delay time estimator 10 includes an error corresponding to the time resolution, that is, the sampling interval of the envelope signal, the delay time created by the pseudo delay device is the propagation delay time estimator 10. The delay time may be set to be shorter by at least one unit time resolution than the value reported by.

(A−2)実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する、この実施形態の伝搬遅延時間推定器の動作(実施形態の伝搬遅延時間推定方法)及び第1の実施形態に係る電話通信システムの全体の動作を説明する。
(A-2) Operation of Embodiment Next, the operation of the propagation delay time estimator of this embodiment (propagation delay time estimation method of the embodiment) and the telephone according to the first embodiment having the above-described configuration. The overall operation of the communication system will be described.

まず、復号化器111に2線伝送路14を介して、遠端信号が与えられると、加減乗除演算に適用可能な線形符号に変換され、変換されたものを絶対値化器121に与える。一方、復号化器112には、2線伝送路15を介してエコーが与えられ、エコーは同様に線形符号に変換され、絶対値化器122に与えられる。   First, when a far-end signal is given to the decoder 111 via the two-wire transmission line 14, it is converted into a linear code applicable to addition / subtraction / multiplication / division calculation, and the converted one is given to the absolute value converter 121. On the other hand, an echo is given to the decoder 112 via the two-wire transmission line 15, and the echo is similarly converted into a linear code and given to the absolute value converter 122.

復号化器111、112から変換された信号が与えられると、絶対値化器121、122では、その信号が絶対値化され、低域ろ波器131、132に与えられる。   When the converted signals are supplied from the decoders 111 and 112, the absolute value converters 121 and 122 convert the signals into absolute values and supply them to the low-pass filters 131 and 132.

次に、絶対値化器121、122から絶対値化された信号が与えられると、低域ろ波器131、132では、与えられ信号の高域周波数成分が遮断され、間引器141、142に与えられる。   Next, when absolute value signals are given from the absolute value digitizers 121 and 122, the low frequency filters 131 and 132 block the high frequency components of the given signals, and the decimation devices 141 and 142 are cut off. Given to.

低域ろ波器131、132から、低域周波数成分が遮断された信号が、間引器141、142に与えられると、間引器141、142では、その与えられた信号の一部が間引きされ、標本化周波数が低下された信号が生成され、レベル判別器151、152に与えられる。   When the signal from which the low-frequency components are cut off is applied from the low-pass filters 131 and 132 to the thinning-out devices 141 and 142, the thinning-out devices 141 and 142 reduce some of the given signals. Then, a signal with a reduced sampling frequency is generated and supplied to the level discriminators 151 and 152.

間引器141、142から標本化周波数が低下された信号が与えられると、レベル判別器151、152では、レベル判定が行われ、正又は負の判定結果が、一時記憶部161、162に与えられる。   When a signal with a reduced sampling frequency is given from the thinning-out devices 141 and 142, the level discriminators 151 and 152 perform level judgment and give positive or negative judgment results to the temporary storage units 161 and 162. It is done.

間引器141、142から標本化周波数が低下された信号が与えられると、一時記憶部161、162では、その信号に係る情報が、一定時間記憶され、記憶された情報(信号)が最小自乗演算器170に与えられる。   When a signal whose sampling frequency is lowered is given from the thinning-out devices 141 and 142, the temporary storage units 161 and 162 store information related to the signals for a certain period of time, and the stored information (signal) is the least square. This is given to the arithmetic unit 170.

一時記憶部161、162に記憶された情報(信号)が、最小自乗演算器170に与えられると、一時記憶部161から与えられた近端信号の包絡線信号と、一時記憶部162から与えられた遠端信号の包絡線信号との自乗差が、上述の(16)式などを用いて時間差を変数にして算出され、算出された自乗差がそれぞれ有意性判定器180に与えられる。   When the information (signals) stored in the temporary storage units 161 and 162 is supplied to the least squares calculator 170, the near-end signal envelope signal supplied from the temporary storage unit 161 and the temporary storage unit 162 are provided. The square difference between the far-end signal and the envelope signal is calculated using the above-described equation (16) or the like using the time difference as a variable, and the calculated square difference is provided to the significance determiner 180, respectively.

最小自乗演算器170において算出された相互相関係数が、有意性判定器180に与えられると、有意性判定器180では、自乗差が最小となるときの時間差(τmin)について、有意性の検査が上述の第1〜第4の要因について行われ、有意と判定されたτminのみが、判定保護器190に与えられる。 When the cross-correlation coefficient calculated by the least squares calculator 170 is given to the significance determiner 180, the significance determiner 180 determines the significance of the time difference (τ min ) when the square difference is minimized. inspection is performed on the first to fourth factors mentioned only tau min it is determined that the significant is given to the determination protector 190.

有意性判定器180からτminが与えられると、判定保護器190では、そのτminの統計的信頼性の評価が上述の図7に示すフローチャート(多数決論理)に基づいて行われ、統計的信頼性を有すると判定された場合のみ、そのτminが、擬似遅延器12に通知される。 When τ min is given from the significance determiner 180, the determination protector 190 evaluates the statistical reliability of the τ min based on the above-described flowchart (majority logic) shown in FIG. Only when it is determined that the pseudo delay unit 12 has the characteristic, the pseudo delay unit 12 is notified of the τ min .

そして、擬似遅延器12では、伝搬遅延時間推定器10(判定保護器190)から報告されたτminにより示される時間に相当する遅延時間が遠端信号に与えられ、その信号が回線エコーキャンセラ11に提供される。そして、回線エコーキャンセラ11では、擬似遅延器12を介して与えられた遠端信号に基づいて、適応フィルタなどを用いて擬似エコーが生成され、生成された擬似エコーを用いてエコーが除去される。 Then, in the pseudo delay device 12, a delay time corresponding to the time indicated by τ min reported from the propagation delay time estimator 10 (determination protector 190) is given to the far-end signal, and the signal is sent to the line echo canceller 11 Provided to. The line echo canceller 11 generates a pseudo echo using an adaptive filter or the like based on the far-end signal given through the pseudo delay device 12, and removes the echo using the generated pseudo echo. .

(A−3)実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
(A-3) Effects of Embodiment According to this embodiment, the following effects can be achieved.

(A−1−1)この実施形態では、音声信号からその振る舞いが元の音声信号に対して緩慢な包路線信号を抽出し、間引器141、142により信号を間引きすることで、標本化速度を包路線信号を抽出する前の信号よりも低減することができ、エコー経路の伝搬遅延時間推定に要する相関演算の処理量とメモリ容量を、低減することができる。例えば、標本化周波数が8kHzの電話の音声信号の包絡線信号の実効標本化周波数を、最大200Hzと想定すると、40個の包絡線信号を1つの包絡線信号に間引くことが可能となる。このように、この実施形態では、音声信号から包絡線信号を抽出し間引くことにより、標本化速度を音声信号の数十分の1程度に低減し、エコー経路の伝搬遅延時間推定に要する相関演算の処理量とメモリ容量を音声信号自身を使用して実施する場合と比較して、数十分の1程度に低減することができる。 (A-1-1) In this embodiment, an envelope signal whose behavior is slower than that of the original audio signal is extracted from the audio signal, and the signal is thinned out by the decimation devices 141 and 142, thereby sampling. The speed can be reduced as compared with the signal before extracting the envelope signal, and the processing amount and memory capacity of the correlation calculation required for estimating the propagation delay time of the echo path can be reduced. For example, assuming that the effective sampling frequency of an envelope signal of a telephone voice signal with a sampling frequency of 8 kHz is a maximum of 200 Hz, 40 envelope signals can be thinned out into one envelope signal. As described above, in this embodiment, by extracting and thinning out the envelope signal from the audio signal, the sampling speed is reduced to about one tenth of the audio signal, and the correlation calculation required for estimating the propagation delay time of the echo path The processing amount and the memory capacity can be reduced to about several tenths compared with the case where the processing is performed using the audio signal itself.

(A−1−2)この実施形態では、音声信号の包絡線信号レベルに基づいた伝搬遅延時間推定を実施している。包絡線信号レベルによる伝搬遅延時間推定は、例えば、上記の式(16)などに示すように、絶対値演算と加算により算出できるため、平方根処理や除算を実施する相互相関演算と比較して演算量の低減が可能である。 (A-1-2) In this embodiment, propagation delay time estimation based on the envelope signal level of the audio signal is performed. The propagation delay time estimation based on the envelope signal level can be calculated by, for example, absolute value calculation and addition, as shown in the above equation (16), so that it is calculated in comparison with cross-correlation calculation that performs square root processing or division. The amount can be reduced.

(A−1−3)レベル判別器151、152により、音声の包絡線信号のレベル判別結果を計算するため、信号のエネルギーを正と負の2値に限定することができる。よって、最小自乗演算器170では、正規化処理を省略して、2つの音声波形の相関性を求めることが可能である。また、2値符号に変換したことにより、最小自乗演算器170では、2値の符号に係る演算を行えば良いので、2値符号に変換前の信号について演算を行う場合と比較して、演算の処理量とメモリ容量を低減することができる。 (A-1-3) Since the level discriminators 151 and 152 calculate the level discrimination result of the voice envelope signal, the signal energy can be limited to positive and negative binary values. Therefore, the least squares calculator 170 can omit the normalization process and obtain the correlation between the two speech waveforms. In addition, since the least squares calculator 170 has only to perform an operation related to a binary code by converting to a binary code, the operation is performed in comparison with a case where an operation is performed on a signal before conversion to a binary code. The amount of processing and the memory capacity can be reduced.

(A−1−4)有意性判定器180では、上述第1〜第4の要因に係る有意性検査の全部又は一部に合格したときに、最小自乗演算器170による演算結果を有意とみなし、このときのエコー経路13の伝搬遅延時間に対応するτminを判定保護器190に与えているため、誤動作により、誤った時間を遅延時間として推定する頻度の低減を図ることができる。例えば、近端話者包絡線電力と遠端話者包絡線電力を監視することで、遠端話者のみが話中状態にあり、かつ、そのエコーが戻ってきているときのみ相関演算を有意とみなすことがきる。また、近端話者包絡線電力と遠端話者包絡線電力を監視するだけではその検出が不完全となるダブルトーク状態での誤動作を回避するため、レベル判別結果の最小自乗和に閾値を設け、当該閾値を超過する最小自乗和のみを有意とみなす。さらに、レベル判別器151、152によるレベル判別結果の分散を検出する方法を設け、レベル判別結果の分散が閾値より大きい場合には最小自乗演算器170による演算結果を無効化することで、例えば、音声包絡線信号への空調設備などの低周波雑音の重畳に対する誤動作を防止している。 (A-1-4) When the significance determination unit 180 passes all or part of the significance tests related to the above first to fourth factors, the calculation result by the least squares calculator 170 is regarded as significant. Since τ min corresponding to the propagation delay time of the echo path 13 at this time is given to the determination protector 190, the frequency of estimating the erroneous time as the delay time can be reduced due to a malfunction. For example, by monitoring the near-end speaker envelope power and the far-end speaker envelope power, the correlation calculation is significant only when only the far-end speaker is busy and the echo is returning. Can be considered. In addition, in order to avoid malfunctions in the double talk state where the detection is incomplete by simply monitoring the near-end speaker envelope power and the far-end speaker envelope power, a threshold is set for the least square sum of the level discrimination results. Only the least square sum exceeding the threshold is considered significant. Further, a method for detecting the variance of the level discrimination results by the level discriminators 151 and 152 is provided, and when the variance of the level discrimination results is larger than the threshold, the calculation result by the least squares operator 170 is invalidated, for example, This prevents malfunctions caused by superimposition of low-frequency noise such as air-conditioning equipment on the voice envelope signal.

(A−1−5)有意性判定器180による短時間的な有意性評価だけでは防御しきれない誤動作に対して、判定保護器190において、有意性評価に長時間的な多数決論理の保護をとることで、推定結果の信頼性を高めている。 (A-1-5) For a malfunction that cannot be protected only by a short-term significance evaluation by the significance determiner 180, the decision protector 190 provides long-term majority logic protection for the significance evaluation. This increases the reliability of the estimation results.

(A−1−6)エコー経路までの伝搬遅延時間の推定を通話中も実施することで、転送サービスなどのように、通話中にエコー経路が別のエコー経路に切り替わっても、新しいエコ一経路までの伝搬遅延時間の推定を可能とし、擬似遅延器での遅延量を再設定することで、回線エコーキヤンセラでのエコー消去動作を維持可能とし、その結果、通話品質の劣化を最小化することができる。 (A-1-6) By estimating the propagation delay time to the echo path even during a call, even if the echo path is switched to another echo path during a call, such as a transfer service, a new eco Propagation delay time up to the path can be estimated, and by resetting the delay amount in the pseudo delay device, the echo cancellation operation in the line echo canceller can be maintained, thereby minimizing the degradation of call quality. can do.

(B)他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
(B) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may include modified embodiments as exemplified below.

(B−1)上記の実施形態では、本発明の伝搬遅延時間推定器を、電話回線における回線エコーを消去するエコーキャンセラに適用した例について説明したが、音響エコー(例えば、会議システムなどでスピーカとマイク間の音響結合で発生するエコー)を消去するエコーキャンセラに適用しても良い。 (B-1) In the above embodiment, an example in which the propagation delay time estimator of the present invention is applied to an echo canceller that cancels line echo in a telephone line has been described, but acoustic echo (for example, a speaker in a conference system or the like) It may be applied to an echo canceller that cancels echo generated by acoustic coupling between the microphone and the microphone.

(B−2)上記の実施形態では、伝搬遅延時間推定器を、エコーキャンセラに適用した例について説明したが、探査信号を発射し目標物で反射されて戻ってくるまでの伝搬遅延時間を測定するシステムなどにも適用可能である。例えばこのようなシステムには、レーダやソナーを使用した遠隔探査システムなどがある。  (B-2) In the above embodiment, the example in which the propagation delay time estimator is applied to the echo canceller has been described. However, the propagation delay time until the probe signal is emitted and reflected by the target is returned is measured. It can also be applied to systems that perform such operations. For example, such a system includes a remote search system using a radar or a sonar.

(B−3)上記の実施形態においては、伝搬遅延時間推定器とエコーキャンセラは、別の装置として説明しているが、伝搬遅延時間推定器をエコーキャンセラ自体に搭載するようにしても良い。 (B-3) Although the propagation delay time estimator and the echo canceller have been described as separate devices in the above embodiment, the propagation delay time estimator may be mounted on the echo canceller itself.

(B−4)上記の実施形態においては、絶対値化器121、122、低域ろ波器131、132などを用いて、遠端信号及び近端信号の包絡線信号を生成し、その包絡線信号について、レベル判別器によるレベル判別を行った結果について、最小自乗演算器170による演算や、有意性判定器180における有意性判定などを行っているが、包絡線信号ではなく元の信号そのままについて、レベル判別器151、152によるレベル判別を行った結果を相関係数の算出や有意性判定に用いても良い。 (B-4) In the above embodiment, the envelope generators of the far-end signal and the near-end signal are generated using the absolute value converters 121 and 122, the low-pass filters 131 and 132, and the envelopes thereof. For the line signal, the result of level discrimination by the level discriminator is subjected to calculation by the least squares calculator 170 or significance determination by the significance determiner 180, but the original signal is not the envelope signal. The results of level discrimination by the level discriminators 151 and 152 may be used for correlation coefficient calculation and significance determination.

例えば、上述の図1に示す絶対値化器121、122、低域ろ波器131、132、間引器141、142を省き、復号化器111、112から出力された信号を、そのままレベル判別器151、152に入力するようにしても良い。   For example, the absolute value converters 121 and 122, the low-pass filters 131 and 132, and the decimation units 141 and 142 shown in FIG. 1 are omitted, and the signals output from the decoders 111 and 112 are subjected to level discrimination as they are. The data may be input to the devices 151 and 152.

また、上記の実施形態においては、最小自乗演算器170の演算結果について、有意性判定器180による有意性判定や、判定保護器190による判定保護などを行っているが、一方の構成を省略して、伝搬遅延時間推定器10における推定結果として出力するようにしても良いし、両方を省略して、最小自乗演算器170の演算結果をそのまま伝搬遅延時間推定器10における推定結果として出力するようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the significance determination by the significance determiner 180 and the determination protection by the determination protector 190 are performed on the calculation result of the least squares calculator 170, but one configuration is omitted. Thus, it may be outputted as the estimation result in the propagation delay time estimator 10, or both may be omitted, and the calculation result of the least squares calculator 170 may be output as it is as the estimation result in the propagation delay time estimator 10. Anyway.

(B−5)上記の各実施形態においては、絶対値化器や低域ろ波器などを用いて、遠端信号及び近端信号の包絡線信号を抽出することにより、より低い周波数帯域の信号を生成しているが、より低い周波数帯域の信号を生成する構成は、包絡線信号を抽出することに限定されないものである。例えば、帯域通過フィルタを用いて、遠端信号及び近端信号の一部の周波数帯域を抽出することで、より低い周波数帯域の信号を生成し、間引器により間引きするようにしても良い。 (B-5) In each of the above-described embodiments, by extracting the far-end signal and the near-end signal envelope signals using an absolute value converter, a low-pass filter, or the like, a lower frequency band can be obtained. Although the signal is generated, the configuration for generating a signal of a lower frequency band is not limited to extracting the envelope signal. For example, a signal in a lower frequency band may be generated by extracting a part of the frequency band of the far-end signal and the near-end signal using a band-pass filter and thinned by a thinning-out device.

(B−6)上記の実施形態において、レベル判別器151、152では、上述の図2、図3に示すように、入力された信号の信号値を、閾値を基準として2値符号、すなわち、量子化ビットが1ビットで表される符号に変換しているが、例えば、3値以上の符号(量子化ビットが2ビット以上)であっても良く、入力された信号よりも少ない量子化ビット数で表現されるものであれば、変換の内容は限定されないものである。 (B-6) In the above embodiment, the level discriminators 151 and 152, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 described above, convert the signal value of the input signal into a binary code based on the threshold, that is, The quantized bit is converted into a code represented by 1 bit. However, for example, it may be a code of three or more values (quantized bit is 2 bits or more), and fewer quantized bits than the input signal. The content of conversion is not limited as long as it is expressed by a number.

例えば、0、1、2、3のいずれかで表される4値の符号(量子化ビット数が2ビット)に変換する場合には、閾値を3つ設け(「第1の閾値<第2の閾値<第3の閾値」の関係であるものとする)、入力された信号値が、第1の閾値未満であれば「0」、第1の閾値以上第2の閾値未満であれば「1」、第2の閾値以上第3の閾値未満であれば「2」、第3の閾値以上であれば「3」というように変換するようにしても良い。また、これらの複数の閾値の、全部又は一部について上述の図3に示すようなヒステリシス特性を持たせるようにしても良い。   For example, when converting to a four-value code (quantization bit number is 2 bits) represented by any one of 0, 1, 2, and 3, three thresholds are provided (“first threshold <second The threshold value <the third threshold value ”),“ 0 ”if the input signal value is less than the first threshold value, and“ 0 ”if it is less than the first threshold value and less than the second threshold value. The conversion may be made such that “1” is “2” if it is greater than or equal to the second threshold and less than the third threshold, and “3” if it is greater than or equal to the third threshold. Further, all or a part of the plurality of threshold values may have hysteresis characteristics as shown in FIG.

(B−7)上記の実施形態における伝搬遅延時間推定は、最小自乗演算器170を用いて、例えば、上記の(16)式などに示すように、絶対値演算と加算により算出しているが、例えば、相互相関係数を、時間差を変数にして算出し、相互相関係数を最大とするときの時間差を、伝搬遅延時間の推定値として、有意性判定器180に与えても良く、伝搬遅延時間の推定値を算出する演算方法は限定されないものである。 (B-7) The propagation delay time estimation in the above embodiment is calculated by the absolute value calculation and addition as shown in, for example, the above equation (16) using the least squares calculator 170. For example, the cross-correlation coefficient may be calculated using the time difference as a variable, and the time difference when the cross-correlation coefficient is maximized may be given to the significance determination unit 180 as an estimated value of the propagation delay time. The calculation method for calculating the estimated value of the delay time is not limited.

実施形態に係る伝搬遅延時間推定器の詳細構成及び電話通信システムにおける位置づけを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the propagation delay time estimator which concerns on embodiment, and the positioning in a telephone communication system. 実施形態に係るレベル判別器において、単純に閾値を基準としてレベル判定をする場合の例について示した説明図である。In the level discriminator which concerns on embodiment, it is explanatory drawing shown about the example in the case of performing level determination simply on the basis of a threshold value. 実施形態に係るレベル判別器において、ヒステリシス特性を用いたレベル判定を行う例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the example which performs the level determination using a hysteresis characteristic in the level discriminating device which concerns on embodiment. 実施形態に係る近端側の一時記憶部の構成例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the structural example of the temporary memory part of the near end side which concerns on embodiment. 実施形態に係る一時記憶部に与えられるレベル判別器によるレベル判別結果の時間関係を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the time relationship of the level discrimination | determination result by the level discriminator given to the temporary memory part which concerns on embodiment. 実施形態に係る遠端側の一時記憶部の構成例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the structural example of the temporary memory part by the side of a far end which concerns on embodiment. 実施形態に係る判定保護器において、統計的信頼性の評価を多数決論理に基づいて行う場合の第1の方式、及び、第2の方式の状態遷移について示した説明図である。In the determination protector which concerns on embodiment, it is explanatory drawing shown about the state transition of the 1st system and 2nd system in case statistical reliability evaluation is performed based on majority logic. 従来の、エコー発生点までの伝搬遅延時間が大きな回線エコーキャンセラの配備例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the example of arrangement | positioning of the conventional line echo canceller with a long propagation delay time to an echo generation point. 従来の、エコー反射点までの伝搬遅延時間が大きな回線エコーキャンセラにおけるインパルス応答の例について示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of the impulse response in the conventional line echo canceller with a long propagation delay time to an echo reflection point.

符号の説明Explanation of symbols

1…電話通信システム、10…伝搬遅延時間推定器、111、112…復号化器、121、122…、絶対値化器、131、132…低域ろ波器、141、142…間引器、151、152…レベル判別器、161、162…一時記憶部、170…最小自乗演算器、180…有意性判定器、190…判定保護器、11…回線エコーキャンセラ、12…擬似遅延器、13…エコー経路、15、14…2線伝送路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Telephone communication system, 10 ... Propagation delay time estimator, 111, 112 ... Decoder, 121, 122 ..., Absolute value converter, 131, 132 ... Low-pass filter, 141, 142 ... Decimator, 151, 152 ... level discriminator, 161, 162 ... temporary storage unit, 170 ... least squares calculator, 180 ... significance judgment unit, 190 ... judgment protector, 11 ... line echo canceller, 12 ... pseudo delay unit, 13 ... Echo path, 15, 14 ... 2-wire transmission path.

Claims (7)

当初は同一信号であった第1の離散的時間信号と、第2の離散的時間信号との時間差である伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延時間推定器において、
上記第1の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第4の離散的時間信号に変換する量子化ビット数変換手段と、
上記第3の離散的時間信号及び上記第4の離散的時間信号を利用して、上記伝搬遅延時間の推定値を算出する遅延時間算出手段と
を有することを特徴とする伝搬遅延時間推定器。
In a propagation delay time estimator that estimates a propagation delay time that is a time difference between a first discrete time signal and a second discrete time signal that were originally the same signal,
The first discrete time signal is converted into a third discrete time signal expressed with a smaller number of quantization bits, and the second discrete time signal is expressed with a smaller number of quantization bits. A quantized bit number converting means for converting to a fourth discrete time signal;
A propagation delay time estimator comprising delay time calculation means for calculating an estimated value of the propagation delay time using the third discrete time signal and the fourth discrete time signal.
上記量子化ビット数変換手段は、上記第1の離散的時間信号の各信号値を、第1の閾値との比較結果に基づいて、第1の値又は第2の値のいずれかに置き換えることにより、上記第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号の各信号値を、第2の閾値との比較結果に基づいて、第1の値又は第2の値のいずれかに置き換えることにより、上記第4の離散的時間信号に変換することを特徴とする請求項1に記載の伝搬遅延時間推定器。   The quantization bit number conversion means replaces each signal value of the first discrete time signal with either the first value or the second value based on the comparison result with the first threshold value. To convert the signal value of the second discrete time signal to the first value or the second value based on the comparison result with the second threshold value. The propagation delay time estimator according to claim 1, wherein the propagation delay time estimator is converted into the fourth discrete time signal by replacing any one of the signals. 上記第1の閾値は、上記第1の離散的時間信号の変化に対してヒステリシス特性を持ち、
上記第2の閾値は、上記第2の離散的時間信号の変化に対してヒステリシス特性を持つ
ことを特徴とする請求項2に記載の伝搬遅延時間推定器。
The first threshold has a hysteresis characteristic with respect to a change in the first discrete time signal,
The propagation delay time estimator according to claim 2, wherein the second threshold value has a hysteresis characteristic with respect to a change in the second discrete time signal.
上記遅延時間算出手段は、上記第3の離散的時間信号と上記第4の離散的時間信号の自乗差が最小となる時間差を、上記伝搬遅延時間の推定値として算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の伝搬遅延時間推定器。   The delay time calculating means calculates a time difference that minimizes a square difference between the third discrete time signal and the fourth discrete time signal as an estimated value of the propagation delay time. Item 4. The propagation delay time estimator according to any one of Items 1 to 3. 当初は同一信号であった第1の離散的時間信号と、第2の離散的時間信号との時間差である伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延時間推定器に搭載されたコンピュータを、
上記第1の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第4の離散的時間信号に変換する量子化ビット数変換手段と、
上記第3の離散的時間信号及び上記第4の離散的時間信号を利用して、上記伝搬遅延時間の推定値を算出する遅延時間算出手段と
して機能させることを特徴とする伝搬遅延時間推定プログラム。
A computer mounted on a propagation delay time estimator that estimates a propagation delay time that is a time difference between the first discrete time signal and the second discrete time signal that were originally the same signal,
The first discrete time signal is converted into a third discrete time signal expressed with a smaller number of quantization bits, and the second discrete time signal is expressed with a smaller number of quantization bits. A quantized bit number converting means for converting to a fourth discrete time signal;
Propagation delay time estimation using the third discrete time signal and the fourth discrete time signal to function as delay time calculation means for calculating an estimate of the propagation delay time program.
当初は同一信号であった第1の離散的時間信号と、第2の離散的時間信号との時間差である伝搬遅延時間を推定する伝搬遅延時間推定方法において、
量子化ビット数変換手段、遅延時間算出手段を有し、
上記量子化ビット数変換手段は、上記第1の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第3の離散的時間信号に変換し、上記第2の離散的時間信号を、より少ない量子化ビット数で表現される第4の離散的時間信号に変換し、
上記遅延時間算出手段は、上記第3の離散的時間信号及び上記第4の離散的時間信号を利用して、上記伝搬遅延時間の推定値を算出する
ことを有することを特徴とする伝搬遅延時間推定方法。
In a propagation delay time estimation method for estimating a propagation delay time that is a time difference between a first discrete time signal and a second discrete time signal that were originally the same signal,
Quantization bit number conversion means, delay time calculation means,
The quantization bit number conversion means converts the first discrete time signal into a third discrete time signal expressed by a smaller number of quantization bits, and converts the second discrete time signal to Converting to a fourth discrete time signal represented by a smaller number of quantization bits;
The delay time calculating means includes calculating an estimated value of the propagation delay time using the third discrete time signal and the fourth discrete time signal. Estimation method.
請求項1〜4のいずれかに記載の伝搬遅延時間推定器を搭載し、
上記伝搬遅延時間推定器を用いて、エコー経路に送出する信号とエコーとの時間差である伝搬遅延時間を推定し、推定した伝搬遅延時間を利用して、エコーを消去する
ことを特徴とするエコーキャンセラ。
Equipped with the propagation delay time estimator according to claim 1,
An echo characterized in that the propagation delay time estimator is used to estimate a propagation delay time that is a time difference between a signal sent to the echo path and the echo, and the echo is canceled using the estimated propagation delay time. Canceller.
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JP2016502779A (en) * 2012-10-23 2016-01-28 インタラクティブ・インテリジェンス・インコーポレイテッド System and method for acoustic echo cancellation

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