JP2578308B2

JP2578308B2 - 適応的エコー除去装置

Info

Publication number: JP2578308B2
Application number: JP5137852A
Authority: JP
Inventors: 鍾一金
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH0661889A; KR950006697B1; US5359656A; KR940001583A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、増幅器と音響計を含む
電送系において望ましくない信号の帰還(feedback)から
発生するエコーを除去するためのエコー除去装置に関
し、とくに、より簡便であり改善されたディジタル信号
処理技法によって帰還信号に適応的に応答することによ
って、エコー信号を自動的に、かつ効果的に除去可能な
適応的エコー除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】音響
処理回路と送受信機などを含んで、音響エネルギーを電
気的信号に変換して、伝送し、受信された電気的信号を
音響エネルギーに変換する音声送受信システムは一般的
に、音声処理のためにハンドフリー（ｈａｎｄ−ｆｒｅ
ｅ）電話システム、マイクおよびスピーカーを含む電話
機システムと有無線電送系、すなわち、テレビ、ラジオ
電送系の結合システムを含む。かかる音響電送系におい
て度々電送側に受信側からの望ましくない信号帰還、す
なわち、エコーの経路が形成され、その結果として、音
声送受信システムには閉ループ(closed loop) が形成さ
れてハウリング(howling) 現象が発生することになる。

【０００３】ハウリングは、送信側に流入する受信側の
信号が閉ループを形成する電送系において発振するため
に発生する。たとえば、送受話器を含む電話機システム
において、受話器から出力される音が送話器に流入し、
電話機回路の側音にて再び受話器から出てくる帰還ルー
プを成して発振することによってハウリングが発生す
る。すなわち、拡声電話機からスピーカーを通じて出力
される音響が、マイクロフォンに帰還して発振するので
ハウリングが発生することになる。ハウリングが発生す
るばあいには、音響電送の機能を遂行不能にする問題が
あった。

【０００４】このような問題を解決するため、様々な形
態のエコー除去装置が提案されている。たとえば、１９
９０年１０月１６日にサミエーエイチアリー（Ｓ
ａｍｉＡ．Ｈ．Ａｌｙ）などに付与された米国特許第
４，９６４，１１８号明細書にはエコー除去のための装
置および方法が開示されている。それは主に受信側から
送信側に流入する信号を抑制してエコー発生を除くため
のエコー除去装置であって、これを具現させるためには
煩わしく複雑な処理アルゴリズムが利用され、それに伴
う装置の価格が高くなるので、高価なシステムに限って
具現することができるという問題点があった。

【０００５】このような理由により、一般的にハウリン
グを排除させるための他の方法は、使用者の手動操作に
よって送信時に受信側より出力を遮断する方法が利用さ
れたが、これまた極めて煩わしい手動操作の問題が依然
として存在することになる。なお、送信時、受信側の出
力を自動遮断したとしても、送信時には信号を受信する
ことができないという問題が発生することになる。

【０００６】したがって、本発明の目的は、極めて簡単
なアルゴリズムおよびハードウェアを用いて、たやすく
簡便に具現でき、効果的にエコーを除去することができ
る適応的エコー装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の適応的エコー除
去装置は、聴覚的な音響信号を入力し、第１ディジタル
音響伝送信号に変換する音響入力装置と、第２ディジタ
ル音響受信信号を聴覚的な音響再生信号に変換する音響
再生装置とを有する音響処理回路と、前記音響入力装置
からの前記第１ディジタル音響伝送信号を入力して伝送
ラインへ送信し、伝送ラインから受信された前記第２デ
ィジタル音響受信信号を前記音響再生装置へ提供する送
受信機を有する音声送受信システムにおいて、適応的ハ
ウリング装置は、前記音響処理回路と送受信機のあいだ
に結合されて、前記音響再生装置からの聴覚的な音響信
号が、前記音響入力装置へ帰還することを防ぐための装
置であって、前記音響入力装置から送受信機への第１デ
ィジタル音響伝送信号の供給を遮断するための第１経路
と、前記音響入力装置から送受信機への前記第１ディジ
タル音響伝送信号を直接に伝達するための第２経路と、
前記音響入力装置からの第１ディジタル音響伝送信号の
うち、前記第２ディジタル音響伝送信号の予測エコー成
分を減算したつぎの信号を送受信機へ伝達するための第
３経路と、前記第１および第２ディジタル音響信号がい
ずれも存在しないか、または前記第１ディジタル音響伝
送信号だけが存在するばあい、第１経路を選択し、前記
第２ディジタル音響信号だけが存在するばあい、第２経
路を選択し、第１および第２ディジタル音響信号が共に
存在するばあい、第３経路を選択する経路選択手段を含
むことを特徴としている。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例について詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の適応的ハウリング除去装
置を用いる音声送受信システムを示した概略的ブロック
図として、前記音声送受信システムは音響入力部１０、
音響再生部２０、適応的ハウリング除去装置３０および
送受信機４０を含む。

【００１０】音響入力部１０および音響出力部２０は、
音響処理回路として動作する。音響入力部１０は、音声
を含む音響信号を入力して電気的なディジタル音響伝送
信号（Ｘ（ｎ））に変換するためのもので、図示されて
はいないが、たとえば、マイクロフォンのような周知の
電気音響変換器１１、およびアナログ電気信号（ｘ
（ｔ））をディジタル信号に変換するためのアナログ／
ディジタル変換器１２を含む。電気音響変換器１１は、
音響信号を入力して電気的な音響信号（ｘ（ｔ））に変
換する。アナログ／ディジタル変換器１２は電気音響変
換器１１から入力される入力信号（ｘ（ｔ））を一定の
時間間隔でサンプリングし、一つのサンプルに対して既
設定のビート、たとえば、１６ビートのディジタル信号
（Ｘ（ｎ））を出力することになる。また、前述のサン
プリングされた信号は一定の数、たとえば、６４個のサ
ンプルが一つのブロックに処理されうる。

【００１１】送受信機４０は、前記音響入力部１０から
入力されるディジタル形態の送信信号（Ｘ（ｎ）を通信
チャネルを通じて送信し、通信チャネルからディジタル
形態の音響信号を受信するためのもので、送信機および
受信機を含む。

【００１２】音響再生部２０は、送受信機４０から受信
される電気的な信号（Ｙ（ｎ））を音響に再生するため
のもので、前述のアナログ／ディジタル変換器１２とは
逆に、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジ
タル／アナログ変換器２３、増幅器２２および電気的な
信号を音響に変換する電気音響変換器２１を含む。前記
音響変換器２１へは一般にスピーカーが用いられる。

【００１３】適応的ハウリング装置３０は、前述の音響
処理回路、すなわち、音響入力部１０および音響出力部
２０と送受信４０のあいだに取り付けられ、三つの経路
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を含み、前記三つの経路
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のうち、いずれか一つを送受信
機４０の入力段５０に適切に接続される接続手段３２、
３４、３７、３８を含む。

【００１４】第１経路Ａは、音響入力部１０からの入力
信号（Ｘ（ｎ））を送受信機４０から遮断するための経
路として、送受信機への入力ライン５０が接地に接続さ
れる。

【００１５】第２経路Ｂは、音響入力部１０からの入力
信号（Ｘ（ｎ））を送受信機４０へそのまま伝達するた
めの経路として、送受信機への入力ライン５０が直接音
響入力部１０の出力に接続される。

【００１６】第３経路Ｃは、音響入力部１０からの入力
信号（Ｘ（ｎ））のうち、介在された送受信機４０から
受信された信号成分、すなわち、エコー成分（Ｓ
（ｎ））を除去した差信号（ｅ（ｎ））を伝達するため
のもので、加算器３３、増幅器３５および予測器３６を
含む。後述される予測器３６からの入力信号に介入され
た予測エコー信号（Ｓ（ｎ））は増幅器３５を通じて加
算器３３に入力され、入力信号（Ｘ（ｎ））とは減算的
に取り付ける。

【００１７】選択手段３２、３４、３７、３８は、制御
可能スイッチ３７、第１および第２判別器３２、３４
と、適応選択器３８を含む。制御可能スイッチ３７は、
適応選択器３８の選択信号によって前述した第１、第２
および第３経路のうち、選択された一つの経路を送受信
機４０の入力段５０に取り付けることになる。第１判別
器３２および第２判別器３４は後述する論理により各々
音響入力部１０および送受信機４０からの入力信号の有
無を検出して、適応選択器３８で出力する。適応選択器
３８は第１および第２判別器３４からの信号に応じて、
音響入力部１０から入力される信号がないばあい、第１
選択信号を出力して制御可能スイッチ３７が第１経路Ａ
を選択することにする。送受信機４０から入力信号がな
いばあい、第２選択信号を出力して制御可能スイッチ３
７が第２経路Ｂを選択する。もし、音響入力部１０から
の伝送信号（Ｘ（ｎ））と送受信機４０からの受信信号
（Ｙ（ｎ））が全て存在するばあい、第３制御信号を出
力してスイッチ３７が第３経路Ｃを選択することにす
る。

【００１８】その結果、適応的ハウリング除去装置によ
り音響入力部１０を通じた送信信号（Ｘ（ｎ））がない
ばあい、音響入力部１０から送受信機４０への送信信号
が遮断され、送受信機４０を通じた音響出力部２０への
受信信号（Ｙ（ｎ））が無いばあい、音響入力部１０を
通じた送信信号（Ｘ（ｎ））が直接送受信機４０に取り
付けられ、入力信号（Ｘ（ｎ））および（Ｙ（ｎ））が
全て存在するばあい、入力信号のうち、予測された出力
エコー信号（Ｓ（ｎ））を除去した差信号（ｅ（ｎ））
が送受信機４０に取り付けられることがわかる。

【００１９】図１に示された予測器のハードウェア具現
が図２に示され、かかる予測器動作を説明するためのフ
ローチャートが図３に示される。

【００２０】図３に示されるように、予測器３６はエヌ
エスジァイアント（Ｎ．Ｓ．Ｊａｙａｎｔ）による
「ディジタルコーディングオブウェーブフォーム
ズ（ＤｉｇｉｔａｌＣｏｄｉｎｇｏｆｗａｖｅｆ
ｏｒｍｓ）」（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−ｈａｌｌＩｎｃ，
３０６（１９８４））に開示されたとおり、サイン（Ｓ
ｉｇｎ）アルゴリズムを用いて行われる。段階６１にお
いて内部パラメーターの値（ｉ）を初期化させる。

【００２１】段階６２において、既に入力されたエラー
信号（ｅ（ｎ））の符号値（Ｓｅ（ｎ））を一つずつ左
から右へ移動させる。これは図（２）に示されたとお
り、かかる動作はサイン抽出回路６２１および遅延素子
６２２を通じて行われる。すなわち、入力されるエラー
信号（ｅ（ｎ））のサイン（ｓｉｇｎ）は、遅延素子６
２２を通じて分離されて出力される。図２の第１左側か
ら現在の差信号（ｅ（０））の符号（Ｓｅ（０））が出
力される。符号（Ｓｅ（０）），Ｓｅ，（１）Ｓｅ
（２），．．．，Ｓｅ（Ｎ−１）が入力されると、段階
６３で符号信号（Ｓｅ（０）、Ｓｅ（１）、Ｓｅ
（２），．．．，Ｓｅ（Ｎ−１））を用いてつぎの式に
よりフィルター係数値ｈｉ（ｎ）が決定される。

【００２２】ｈｉ（ｎ）＝αｈｉ（ｎ−１）＋β＊Ｓｅ（０）・Ｓｅ（ｉ＋１）ここで、ｉ＝０，１，．．．Ｎ−１であって、Ｎはプラ
スの整数である。

【００２３】αおよびβは実験値により決定されえ、望
ましくは、αは（１−２^-6）であって、βは２^-6に決定
することができる。前述の動作は乗法器６３１、６３
２、６３６、加算器６３３、フィルター係数を記憶する
ためのレジスター６３４および遅延素子６３５を備える
フィルターにより並列に行われる。フィルター係数ｈｏ
(n，) ，．．．，ｈ_N-1 ⁽ⁿ⁾が決定されると、段階６４
で決定されたフィルター係数（ｈｏ（ｎ），．．．，ｈ
_N-1（ｎ）と、図２に示されるように、遅延素子により
分離されたＮ個のサンプル（Ｙ（ｎ））信号からつぎの
式により予測信号（Ｓ（ｎ））を決定する。

【００２４】

【数２】

【００２５】ここで、ｉ＝０，１，．．．Ｎ−１であっ
て、Ｎはプラスの整数である。

【００２６】結果の予測信号（Ｓ（ｎ））は、段階６５
において加算器３３（図１）に入力され、加算器３３に
おいては、入力信号（Ｘ（ｎ））から予測エコー信号
（Ｓ（ｎ））が減算された差信号、すなわち、エラー信
号（ｅ（ｎ））が出力される。このばあい、結果の予測
信号（Ｓ（ｎ））は増幅器２２と比例して設定される利
得値（Ｋ）を有する増幅器３５を通じて加算器３３へ供
給されうる。また、図２に示されるように、エラー信号
をつぎの処理のために、サイン抽出回路６２１へ提供さ
れうる。

【００２７】図４は、図１の第１および第２判別器の動
作を説明するためのフローチャートであり、判別器３２
および３４は、段階７２で信号（Ｘ（ｎ））および（Ｙ
（ｎ））を入力する。信号の入力が完了すると、段階７
４で、ブロック当たりの信号大きさの絶対値の平均を計
算する。このばあい、ブロック当たり６４個のサンプル
を含むので、ブロック当たり単位の信号（Ｘ（ｎ））、
（Ｙ（ｎ））の信号大きさの絶対値の平均値（ｄ）はつ
ぎのように表示されうる。

【００２８】ｄ＝｜Ｘ（ｉ）｜／６４ここで、ｉ＝０，．．．，６３である。

【００２９】平均値（ｄ）が計算されると、段階７６で
信号（Ｘ（ｎ））および（Ｙ（ｎ））のブロックに含ま
れたゼロクロス点（ｚｅｒｏ−ｃｒｏｓｓｉｎｇｐｏ
ｉｎｔ）が幾つであるかを決定する。これは隣の各信号
標本の符号を比較することによって分かり、ゼロクロス
点（Ｇ）およびゼロクロス点の個数（Ｚ）はつぎのよう
に表示される。

【００３０】Ｇ＝符号（Ｘ（ｉ））・符号（Ｘ（ｉ−
１））＜０，Ｚ＝ブロック当たりゼロクロス点（Ｇ）の
数ここで、ｉ＝０，．．．，６３である。

【００３１】信号（Ｘ（ｎ））および（Ｙ（ｎ））に対
する各ブロックサンプルに対する平均値（ｄ）と、ゼロ
クロス点の数（Ｚ）が決定されると、段階７８において
平均値（ｄ）とゼロクロス点の数（Ｚ）が各々臨界値
（ＴＨ１）および（ＴＨ２）を超すかを判断することに
なる。このとき、臨界値（ＴＨ１）は本実施例でブロッ
ク当たりサンプル数が６４個であり、各サンプルが１６
ビートから構成されるならば、望ましくは８０と設定さ
れ、臨界値（ＴＨ２）は１０と設定される。平均値
（ｄ）とゼロクロス点の個数（Ｚ）が全て臨界値（ＴＨ
１）および（ＴＨ２）を超すばあい、段階８２において
判別器３２と３４の出力フラグが“１”と設定される。
平均値（ｄ）またはゼロクロス点の数（Ｚ）のうち、い
ずれかの一つだけでも臨界値（ＴＨ１）または（ＴＨ
２）以下であるばあい、判別器３２および３４の出力フ
ラグは“０”と設定される。

【００３２】表１は前述の判別器３２および３４の出力
フラグによる適応選択器３８の動作を示したものであ
る。

【００３３】

【表１】

【００３４】前述の表１に示したように、適応選択器３
８は第１判別器３２および第２判別器３４の出力フラグ
の状態によって、音響入力部１０を通じた入力信号（Ｘ
（ｎ））および、送受信機４０からの信号（Ｙ（ｎ））
が全てないばあいおよび信号（Ｘ（ｎ））の入力がない
ばあい、第１経路（Ａ）を選択することによって、音響
入力部１０から送受信機４０への信号（Ｘ（ｎ））を遮
断する。また、音響入力部１０からの信号（Ｘ（ｎ））
のみが存在するばあい、第２経路Ｂを選択することによ
って、音響入力部１０からの信号（Ｘ（ｎ））をそのま
ま送受信機４０に取り付ける。音響入力部１０からの信
号（Ｘ（ｎ））と送受信機４０からの信号（Ｙ（ｎ））
が全て存在するばあい、第３経路（Ｓ（ｎ））を減算し
た差信号（ｅ（ｎ））を送受信機４０に伝達することに
なる。また、前述した説明から分かるように、予測器は
サンプル単位で、判別器は単位で信号（Ｘ（ｎ））およ
び（Ｙ（ｎ））を処理することが分かる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の適応的エコー除去装置によれ
ば、簡便で、効率的に音響送受信システムから発生しう
るハウリングが除去され、エコー除去装置が動作する送
信中にも受信音を聞くことができるなどの大きい効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適応的エコー除去装置を用いた音響送
受信システムを示した詳細ブロック図である。

【図２】図１に示された予測器の一実施例の概略図であ
る。

【図３】図２の予測器の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図４】図１の第１および第２判別器の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

３２第１判別器３３加算器３４第２判別器３５増幅器３６予測器３７制御可能スイッチ３８適応選択器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】聴覚的な音響信号を入力し、第１ディジ
タル音響伝送信号に変換する音響入力装置と、第２ディ
ジタル音響受信信号を聴覚的な音響再生信号に変換する
音響再生装置を有する音響処理回路と、前記音響入力装
置からの前記第１ディジタル音響伝送信号を入力して伝
送ラインへ送信し、伝送ラインから受信された前記第２
ディジタル音響受信信号を前記音響再生装置へ提供する
送受信機を有する音声送受信システムにおいて、前記音
響処理回路と送受信機のあいだに結合されて、前記音響
再生装置からの聴覚的な音響信号が、前記音響入力装置
に帰還するのを防ぐための装置であって、前記音響入力装置から送受信機への第１ディジタル音響
伝送信号の供給を遮断するための第１経路と、前記音響入力装置から送受信機へ前記第１ディジタル音
響伝送信号を直接に伝達するための第２経路と、前記音響入力装置からの前記第１ディジタル音響伝送信
号のうち、前記第２ディジタル音響受信信号の予測エコ
ー成分を減算したつぎの差信号を送受信機へ伝達するた
めの第３経路と、前記第１および第２ディジタル音響信号がいずれも存在
しないか、または前記第１ディジタルの音響信号だけが
存在するばあい、第１経路を選択し、前記第２ディジタ
ル音響受信信号だけが存在するばあい、第２経路を選択
し、前記第１および第２ディジタル音響信号が共に存在
するばあい、第３経路を選択する経路選択手段を備えて
なる適応的エコー除去装置。
【請求項２】前記第３経路が前記つぎの信号の符号
と、前記第２ディジタル音響受信信号と関連して、前記
予測エコー信号を決定する予測器を備える請求項１記載
の適応的エコー除去装置。
【請求項３】前記選択手段が、各々第１および第２デ
ィジタル音響信号を入力し、前記各信号の絶対値の平均
値とゼロクロス点の個数を判断し、前記各信号の有無を
決定する第１および第２判別器と、前記第１および第２判別器の出力に応答し各信号の有無
によって、選択的に前記第１、第２、第３経路中のいず
れかを前記送受信機の入力で結合する適応選択手段を備
える請求項２記載の適応的エコー除去装置。
【請求項４】前記第３経路が、前記予測器からの予測
エコー信号を前記音響出力装置の増幅利得と対応して増
幅する増幅手段と、前記増幅手段より増幅された前記予
測信号を前記第１ディジタル音響情報信号に減算的に結
合させる結合手段を含む請求項２記載の適応的エコー除
去装置。
【請求項５】前記予測器が、係数値がhi(n)=(1-2^-6)
(n+1)+2^-6*Se(0)Se(i+1) にて決定されるフィルター係
数値を有し、ここでＳｅ（・）はエラー信号のサインで
あり、ｉは0,...,N-1 であり、 Nが定数であるフィルタ
ー手段を含み、前記予測エコー信号 S(n) が【数１】にて決定され、ここで、ｙ（・）は第２ディジタル音響
受信信号であり、 iは0,...N-1であり、N が定数である
請求項４記載の適応的エコー除去装置。
【請求項６】前記第１および第２判別器が各々前記第
１および第２ディジタル音響信号の予め設定された量の
絶対値の平均値（ｄ）を計算する平均値計算手段と、各々前記第１および第２ディジタル音響信号の前記予め
設定された量のデータのゼロクロス点個数（ｚ）を判定
するゼロクロス判定手段と、前記絶対値平均値(d) とゼロクロス点の個数(z) が予め
設定した臨界値よりも大きいか否かを判定し、前記絶対
値平均値（ｄ）とゼロクロス点の個数（ｚ）が各々既設
定の臨界値を超過するばあい、第１決定信号を出力し、
そうでないばあい、第２決定信号を出力する比較手段を
含む請求項５記載の適応的エコー除去装置。