JP2780856B2 - 音声信号処理装置とその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音声システムに関し、特に、双方向音声通
信を提供する音声回線に接続するスピーカーホン回路に
関する。

（従来の技術） アナログ・スピーカフォーンは、長い間電話での通話
中手を使わないで済む通信手段として主として使われて
きた。しかしこの好都合なサービスも幾つかの制約付き
の犠牲の上で得られたものである。

アナログ並びに他のスピーカーホンの設計には考慮す
べき２つの基本的な制約がある。すなわち自励発振・再
生の抑制と遠端送話者への殘響リターンエコーの生成の
抑制である。手を使わずに済む操作を好都合にしようと
すると、出力（送信チャネル）と入力（受信チャネル）
の両方に高い利得が必要となるので、両方の制約が存在
する。送信チャネルにおける信号は、スピーカーホンの
マイクロホンから電話チップリングに接続する際に、所
定の電話送受信規格値に受け入れられるのに十分な高い
レベルまで増幅しなければならない。さらに受信チャネ
ルにおける信号は、通信回線であるチップリングからス
ピーカーホンのラウドスピーカーを駆動するのに十分な
高い電力レベルにまで増幅しなければならない。これら
のチャネル間の望ましくない結合は、２線式から４線式
へのハイブリッド結合路並びにラウドスピーカーからマ
イクロホンへの音響結合路の両者により形成される。こ
れら両者はそれぞれ局所閉ループの電気部分及び音響部
分を含むものである。このループは一般的には１よりは
るかに大きい利得を有し、補償がなされない場合に自励
発振を起こしてしまう。

殆どのスピーカーホン装置の場合、マイクロホンにラ
ウドスピーカーが近接しているので、ラウドスピーカー
からの音声によるマイクロホンの音声レベルは、一般的
にマイクロホンの利用者（近端側）よりもたされる音声
レベルより非常に大きい。これにより、ラウドスピーカ
ーから発する遠端側音声をマイクロホンに結合し電話回
線を通り遠端側にリターンし、大きく残響するリターン
エコーが遠端側（通話相手）に聞こえることになる。こ
れらの制約が従来のアナログ・スピーカフォーンの設計
の場合に考慮されてきた。従来のアナログ・スピーカー
フォーンの作動は周知であり、エイ・ブサラ（A.Busal
a）による論文“音声スイッチ スピーカホンの設計に
おける基礎的考察”（「ベル システム テクニカル
ジャーナル（Bell System Technical Journal」）第39
巻、第２号、1960年３月、265−294頁）に記載されてい
る。

アナログ・スピーカフォーンは、送信と受信の両チャ
ネルにおける音声信号のエネルギーを感知し、その情報
に基づきスイッチング損失法を用いて切り替えが行われ
る。高いエネルギーレベルを有するどちらか一方のチャ
ネルの音声信号にはクリアな通話路が与えられ、他方の
低いエネルギーレベルを有するチャネルには損失が挿入
されて音声信号は減衰する。音声信号が送信チャネルか
または受信チャネルのどちらかにもない場合、スピーカ
ーホンは一般的に損失が送信チャンネル、受信チャネ
ル、または両チャネルに挿入される静止モードとなる。
可変損失要素により各通信路に挿入された音声スイッチ
ング損失量は、局部ループ自励発振を阻止するのに必要
なマージンにより求められ、一般的にはスピーカーホン
の音量調節位置で設定される。

通常従来のアナログ・スピーカフォーンにおいては、
自励発振をなくするためリターンエコーを減衰するには
十分な損失が、受信音声の受信中に送信チャネルに切り
替えられるので、遠端残響リターンエコーは、制約とは
ならない。これらの従来のアナログ・スピーカフォーン
は、これらの２つの制約に対処しているが、他の制約、
すなわち雑音誘導疑似交換、背景会話または間欠雑音に
より惹起される送信／受信ロックアウト、及び音節の初
期クリッピング（頭切り）が導入されてしまう。全２重
すなわち“２重通話”においては、音声交換損失は、常
に２チャネルの内一方のチャネルに挿入されるので、こ
れらのスピーカーホンの場合は前記の制約の回避は不可
能である。最近のさらに高性能の音声切替えスピーカー
ホンは、限定された理想の電気的音声的条件の元におい
て全２重ないそれに近い疑似全２重モードで作動できる
ものであるが、ここではリターンエコーが出現して制約
となり、従ってこれらのスピーカーホンの設計において
は対処しなければならない。

スピーカーホンの設計に伴う基本的制約に対処する他
の方法はエコーキャンセラを用いる方法である。エコー
キャンセラは、スピーカーホンのラウドスピーカーとマ
イクロホンとの間のインパルス応答を連続的に推定しそ
してリターン路からエコー推定値を減ずるものである。
エコーキャンセラの動作理論とラウドスピーカーとマイ
クロホン間の音響結合とエコーの影響を減ずる場合の利
用については多くの文献に詳細に記載されている。それ
らの幾つかをあげると、アール・セルチ（R.Ceruti）と
エフ・ピラ（F.Pira）による“オーディオ会議にエコー
キャンセラ法の応用”、「プロシディングス オブ IE
EI インターナショナル コンファレンス オン アコ
ウスチックス、スピーチ、アンド シグナル プロセッ
シング（Proc.of IEEI international Conference on A
coustics,Sppech,and Signal Processing）」1982年３
月；オー・ホーナ（O.Horna）による“音響フィードバ
ックの消去”、「コムサット テクニカル レビュー
（COMSAT Technical Review）」、第12巻、1982年秋、3
19−333頁；ワイ・イトー（Y.Itoh）、ユー・マルヤマ
（U.Maruyama）、エヌ・フルヤ（N.Furuya）及びティ・
アラセキ（T.Araseki）による“遠隔地間の会議のため
の音響エコーキャンセラ”、プロシディングス オブ
IEEI インタナショナル コミュニケーションズ コン
ファレンス（Proc.of IEEI international Communicati
ons Conference）」、1985年６月、46.6.1−46.6.5頁；
ビー・ウイドロウ（B.Widrow）、エス・ディ・スチアン
ス（S.D.Stearns）によるアダプティブ シグナル プ
ロセッシング（Adaptive Signal Processing）、プレン
ティスホール（Prentice−Hall）1985年がある。

特開平１−319353に開示されているように、エコーキ
ャンセラの適応濾波法はこのように公知であって、２個
のエコーキャンセラ2,4がスピーカーホンの送受信チャ
ネルに使用されてきた。この方法により、局部ループ損
失をハイブリッド結合路Ｂと音響結合路Ａの両者に好都
合に加えることができる。ハイブリッド結合路Ｂを介し
てのインパルス応答のタイムスパンは、一般的に４ミリ
秒のオーダであり、このエコーの消去は、ハイブリッド
結合路Ｂを介して与えられたループ信号の電気結合部分
を消去するエコーキャンセラ４を構成する比較的短い適
応フィルタで行われる。しかし、音響結合路Ａのインパ
ルス応答は、一般的に非常に長く、そのためラウドスピ
ーカー６からマイクロホンへ１の音響結合路Ａを介して
与えられたループ信号の音響結合部分を消去するエコー
キャンセラ２は、非常に長いまたはカスケード構成の適
応フィルタを必要とする。また、音響結合路Ａはいずれ
の動きにも鋭敏であるため、インパルス応答はスピーカ
ーホンの使用者が移動したりまたは音響環境が変わるこ
とにより適応時間が変わり、そのためよい結果を与えな
い。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、信頼性があり実施にあたり費用がか
からず、自励発振・再生と残響リターンエコーの制約な
対処できるエコーキャンセラーサプレッサ機能を有する
スピーーカーホン装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、受信チャネルにエコーキャンセラ225を、
送信チャネルに可変利得要素（エコーキャンセラではな
い）214を配置し以下の特徴を有する。

本発明の一つの特徴は、受信チャネルにおいて適応エ
コー消去法（エコーキャンセラ）を用いて自励発振・再
生の傾向をなくし、ハイブリッド結合を介してのスピー
カーホン送話者エコーを消去し、それにより局所ループ
利得を１未満に減ずるものである。本発明の装置により
受信チャネルは常にオープンとなる。受信音声はスピー
カーホンの使用者が通話中か否かに拘らず中断されるこ
とはない。

本発明の他の特徴は、送信チャネルに適応エコー抑制
法（可変利得要素）を使用することにより遠端側への残
響リターンエコーの生成をなくすことである。送信チャ
ネルにおける可変利得要素（実施例では：エコー抑制バ
リオロッラ214）は、スピーカーホンに付随するラウド
スピーカー111の受信信号レベルによってのみ抑制され
る。従って送信チャネルの利得はラウドスピーカーに受
信信号があるときのみ減少され（即ち、受信信号がしき
い値以上の場合のみ損失が挿入され）、またこの利得は
残響リターンエコーを許容できるレベルに抑制するのに
必要な程度まで減少される。

本発明のさらに他の特徴は、スピーカーホンは、受信
信号がしきい値以下のアイドルモードからは２重通信方
式となる。近端側もしくは遠端側のどちらかが話し始め
ても、音声レベルと無関係に送信音声または受信音声が
初期クリッピング（頭切り）されることはない。さらに
受信チャネルは何時でもオープンのままであるから、同
時送受話中といえども装置の正常作動中達成される。

［作用］ 従って、本発明のスピーカーホンの機能を行う装置
は、スピーカーホンの設計に伴う制約をなくすものであ
るが、その場合従来の音声切替え損失の望ましくない影
響を有することはなく、また音響エコーキャンセラを用
いていない（代わりに可変利得要素を用いている）為、
非常に長い適応フィルタが信頼性に欠けたり費用がかか
り過ぎることはない。

［実施例の説明］ 以下図面を参照しながら本発明を説明する。第１図
は、スピーカーホン回路100を示し、そこに本発明を適
用することができる。この回路は電話接続に用いられる
スピーカーホンの動作に大きく影響するハイブリッド結
合と音響的結合を示す。ハイブリッド110は、接続する
他のハイブリッドまたはインピーダンスが例えば中央局
からの長さにより変わる電話回線にスピーカーホンの送
受信チャネルを接続する。このハイブリッド110のみ
が、この回線にインピーダンスが完全に適合するような
最良近似を提供する。ハイブリッド110への送信チャネ
ルの信号の一部は、ハイブリッド結合または側音として
受信チャネル上にも漏れてしまう。この現象とラウドス
ピーカー111とマイクロホン112の間で音響結合が避けら
れない為、送受信の損失制御113と114が適当なチャネル
に挿入され、自励発振・再生を無くす機能をする。

次に第２図は第１図のスピーカーホン回路100に用い
る適切な回路要素を含め本発明のエコーキャンセラーサ
プレッサースピーカーホンを示す。ハイブリッド110は
４線式回線で構成するスピーカーホンを２線式回線で構
成するチップリング回線201を介して中央局に接続す
る。スピーカーホンがディジタル電話環境において使用
される場合にはハイブリッド110は不要である。スピー
カーホン使用者からの音声は、マイクロホン112により
ピックアップされマイクロホン前置増幅器212とエコー
抑制バリオロッサ214と送信チャネル増幅器213を経由し
送信チャネルからハイブリッド110に入力される。送信
チャネル利得は、マイクロホン前置増幅器212と送信チ
ャネル増幅器213により与えられる。遠端側からの音声
は、ハイブリッド110により受信され受信チャネル増幅
器222とA/D変換器224とエコーキャンセラ225とD/A変換
器226と音量調節器300と電力増幅器223を経由し受信チ
ャネルからラウドスピーカー111に入力される。受信チ
ャネル利得は、音量調節器300並びに受信チャネル増幅
器222と電力増幅器223により与えられる。

遠端側からの音声は、受信チャネル増幅器222で増幅
された後、A/D変換器224に結合され、そこでディジタル
信号に変換されエコーキャンセラ225への第１入力に与
えられる。このディジタル信号はまた制御装置231にも
与えられる。この制御装置231は、スピーカーホンに制
御機能を与える。部品番号TMS32010のディジタル信号処
理装置は、テキサス インストルメント（Texas Instru
ment）社から市販され、適当なコーディングで制御装置
231としての使用に適している。

送信チャネルにおける音声信号が、送信チャネル増幅
器213により増幅された後、A/D変換器232にも結合さ
れ、そこでディジタル信号に変換され基準信号としてエ
コーキャンセラ225への第２入力へ与えられる。送信チ
ャネルにおける音声信号は、また制御装置231にも与え
られる。制御装置231は、A/D変換器224とA/D変換器232
により与えられる２つの信号の相対レベルを比較する。
A/D変換器224からの信号がA/D変換器232からの信号より
高い場合、制御装置231は音声はハイブリッド110により
遠端側から受信しているとみなす。また一方、A/D変換
器232からの信号がA/D変換器224からの信号より高い場
合、制御装置231は、音声はマイクロホン112から送信チ
ャネルに与えられているとみなす。他の状態も可能であ
り、これらの２つの信号の相対的レベルと組合わせ、制
御装置231による制御も考慮されている。これらの他の
可能性は第４図の流れ図に示すがこれらについては後述
する。

エコーキャンセラ225は、送信チャネルにおける音声
信号のサンプルを用い、音声のインパルス応答のレプリ
カを生成する。このレプリカは、ハイブリッド110によ
り与えられる局所エコーと遠端音声との組合わせから減
算され、エコーキャンセラ225からの出力として遠端音
声のみを与える。このようにして、ハイブリッド結合路
を介して、ハイブリッド結合路を介して受信チャネルに
与えられる送信信号のエコーは消去される。

エコーキャンセラ225の動作の詳細を説明すると、エ
コー信号のレプリカは、送信チャネルからエコーキャン
セラ225内の適応ディジタル・トランスバァサル・フィ
ルタに音声信号のサンプルを基準入力として通過させる
ことにより生成される。フィルタにおける係数は、エコ
ーキャンセラ225出力と基準入力との間の差を最小にす
ることに基づき更新される。エコーキャンセラ225から
制御装置231に連続して与えられるエコーキャンセラ225
からのエラー信号は、この差を反映したものとなる。こ
の同一エラー信号がフィルターにおける係数を更新する
際にエコーキャンセラ225により使用される。

エコー経路のインパルス応答の持続期間が、フィルタ
ーにおいて必要なタップの数を決める。8KHZのサンリン
グ速度で、例えば64タップ（８ミリ秒）でエコーを消去
するのに十分である。フィルタの伝達関数がハイブリッ
ド結合路のそれと同一になるように適応してあると、エ
ラーは無視しうる程にエコーは完全に消去される。予め
ハイブリッド結合路の伝達関数が与えられていないエコ
ーキャンセラの場合、エコーキャンセラの適応を制御装
置231が許可すると、エコーキャンセラは、複数のフィ
ルタの係数を連続的に適用する。エコーキャンセラ225
の機能を実行する現在入手できるエコーキャンセラの一
つとして米国電信電話会社の257BDカスケード化エコー
キャンセラがあげられる。

遠端送話者への残響リターンエコーの生成に付随する
制約は、送信チャネルにエコー抑制バリオロッサ214を
用いるエコーキャンセラー・サプレッサ・スピーカーホ
ンで対処される。このエコー抑制バリオロッサ214は、
ラウドスピーカー111にある受信音声のレベルに応じ
て、送信チャネルに可変量の損失を挿入する。ラウドス
ピーカー111に与えられる信号のサンプルは、整流器／
フィルタ233により整流と濾波が行われ、音声のバース
ト性（約150ミリ秒）と一般的な室の残響に矛盾しない
非常に速い（１ミリ秒未満）アタック時間とリリース時
間を達成する。整流・濾波された信号は、次に対数増幅
器234により対数制御信号に変換される。

しきい値検出器235は、対数増幅器234の出力を受信
し、ラウドスピーカー111の低レベル信号時における送
信チャンネル利得の減少を防止する。一度エコーキャン
セラ225が適応されると、このような低レベル信号は、
無視可能な遠端リターンエコーとしかならない。従っ
て、しきい値検出器235の指示では、エコー抑制バリオ
ロッサ214は送信信号路に結合されない。しきい値検出
器235のしきい値は、特定の環境におけるラウドスピー
カー111とマイクロホン112との間の音響結合に依存する
レベルにある。

受信音声がないかまたはラウドスピーカー111におけ
る受信音声が非常に低いレベルにある場合、マイクロホ
ン112における近端側からの音声は前置増幅器212により
第１レベルに増幅され、エコー抑制バリオロッサ214を
減衰されることなく通過し、送信チャンネル増幅器213
により第２レベルに増幅され、次にハイブリッド110に
よりチップリング回線201に結合する。ラウドスピーカ
ー111における受信音声レベルがしきい値検出器235のし
きい値を超える場合、送信チャネル利得は、ラウドスピ
ーカー111の信号レベルに比例してエコー抑制バリオロ
ッサ214により減少する。

送受信の両チャネルとも音声のない場合は完全にオー
プンであるから、全利得の達成前には、いずれの方向に
も越えなければならないしきい値は存在しない。従って
このスピーカーホンは、アイドル・モードにおいては全
２重状態（いずれの方向も通話可能）となっており音節
の初めが切り落とされること（クリッピング）はない。
さらに通常の作動中、受信チャンネルは完全にオープン
のままであるから、近端側が通話中であるか否かに拘ら
ず決して妨害されることはない。この利点は２名以上が
スピーカーホンを使用してかつ会話の背景がある遠隔電
話会議では明白である。さらに、しきい値以上の受信音
声である場合、遠端側にリターンエコーを必要なレベル
まで減ずる為に損失を送信チャネルに挿入する。従っ
て、エコー抑制バリオロッサ214により挿入される損失
量は、局所ループ利得に依存せず、ラウドスピーカー11
1での現在の受信音声レベルにより決まる。

エコーキャンセラーサプレッサを有するスピーカーホ
ンの動作においては、低レベル受信音声と組合わさった
高音量制御設定がエコーキャンセラのフィルタ係数を発
散させる傾向がある。このフィルタ係数の発散が、局所
ループの再生（不安定性）となる。この不安定性は、エ
コーキャンセラが送信チャンネルにおいて近端発生音声
に適応される前に発生する。例をあげて説明すると、高
音量制御設定では、利得は音響結合路を経由する送信チ
ャネル基準入力とエコーキャンセラ受信チャネル入力と
の間にある。スピーカーホンの通常の作動中において、
しきい値検出器235のしきい値を越えるレベルにある受
信チャネル信号は、エコー抑制バリオロッサ214をイネ
ーブルし送信チャネルに損失を挿入する。しかし、しき
い値未満の受信チャネル信号は、しきい値検出235によ
りブロックされて、エコー抑制バリオロッサ214は送信
チャネルに損失を挿入しない。従ってこれらの低レベル
信号は、音響結合路を経由して受信チャネルから送信チ
ャネルに結合されるが、エコー抑制バリオロッサ214は
損失を挿入しない。これら低レベル信号により与えられ
た利得が未補償のままである場合、エコーキャンセラ22
5は、送信チャネルおけるこの受信音声に適応しようと
する。

エコーキャンセラ225がこの音声に適応しようとする
のを防ぐために、受信チャネル利得の最大レベルを削減
する。この削減のベースは、スピーカーホンが不安定と
なったことを検知する制御装置231により決定される。
この削減量は、利用者が制御する音量調節器300により
設定され、局所ループの発生を防ぐために実施された最
大利得より約10dB小さいオーダーである。これはエコー
キャンセラ225が送信チャネルにおける近端発生音声に
未だ適応していない場合に必要とされ、あるいは制御回
路231により決定されたように再適応する為に必要であ
る。

次に第３図は、スピーカーホンにおける局所ループ再
生を防止する音量調節器300の使用に適した増幅器と制
御部分の概略図を示す。第２図に示したD/A変換器226か
らの受信信号は、回線301を経由して増幅器310の非反転
入力に供給される。この信号はコンデンサ311と直列に
配置された可変抵抗312と抵抗313からなる抵抗に入力さ
れる。基準抵抗を316に直列に設けられた可変抵抗314と
抵抗315からなるフィードバック抵抗は、増幅器310に付
随する回路である。増幅器310の出力は、回線303を経て
第２図に示した電力増幅器223に結合される。

可変抵抗312,314は一体で作動し、利用者が調節でき
る音量調節機能を有する。単極双投スイッチ320の機能
を与えるアナログ・スイッチは、可変抵抗314をバイパ
スして図示のようにブリッジされている。このスイッチ
の位置は回線302上に音量調節用のセットフラッグとリ
セットフラッグを与える制御装置231により決められ
る。このように増幅器は、２種類の可変レベル（状態）
すなわちスピーカーホン利用者により決められた第１レ
ベル（状態）と、エコーキャンセラ225が適応されるス
ピーカーホンの局所ループにおける安定性を保持する第
２レベル（状態）で作動する。

音量調節用のセット・フラッグに応答して、スピーカ
ーホンはスピーカーホン利用者によりセットされた音量
レベル（第１状態）で作動する。音量調節用のリセット
・フラッグに応答して、スイッチ320は、スピーカーホ
ンの利用者により挿入できる増幅器310にかかるフィー
ドバック抵抗の最大レベルを制限することにより、増幅
器310からの最大利得を小さなレベルにまで減じ、スピ
ーカーホンの局所ループにおける安定性を保持する第２
状態で作動する。この種の増幅器は、フィードバック抵
抗315,314の値の増大に応じて利得が増大する増幅器で
ある。

スピーカーホンの作動における安定性を保持するため
に、音量調節器300は、エコーキャンセラ225が適応され
る前に受信チャネルの信号が増幅される最大レベルを制
限する。安定化後かつ正常作動中、スピーカーホンの利
用者は、音量調節レベルの正常作動範囲を選択すること
ができる。この範囲の上限はエコーキャンセラの適応中
の許容範囲よりかなり大きいので、エコーキャンセラ22
5の適応後はこの広範囲の作動は制御装置231により禁止
される。

次に、この制御装置231がどのようにして高レベル音
量範囲と低レベルの削減音量範囲の両方について可変音
量を調節するかを説明する。高レベル音量範囲（セット
・フラッグを活性化した状態：スイッチ320の矢印が下
側を向いた図３に示す状態）における正常作動中、可変
抵抗器312のダップは、コンデンサ311の方に向かって動
き、可変抵抗314のタップは増幅器310の出力端末の方向
に動くことから、増幅器310出力ターミナルにおける利
得はその最大可能レベルにまで増加する。

一方、低レベルの削減音量レベル範囲（リセット・フ
ラッグをアクティブ化した状態：図３のスイッチ320の
矢印が図３とは逆の上側を向いた状態即ち抵抗315と可
変抵抗314の抵抗315側の一部をシャントした状態）にお
ける作動中、可変抵抗312のタップをコンデンサ311の方
向に動かすと、今まで通り増幅器310の出力電圧が増加
する。しかし、可変抵抗314のタップは、増幅器310の出
力端末の方向に動くことから、この作動配置では音量調
節が増加すると共にフィードッバック抵抗（可変抵抗31
4の増幅器側の一部）は減少する。従って、この可変フ
ィードバック抵抗314による増幅器310の出力利得は減少
する。音量調節器300の出力が幾分増加するが、但しそ
れは高音量レベル範囲で作動中に得られたレベルから大
きく減ったレベルにおいてである。

正常作動（高レベル音量範囲動作）中に、制御装置23
1はスピーカーホンが不安定になっていることを検出す
ると、制御装置231はエコーキャンセラ225に対し送信音
声に再適応するように要求する。この条件の場合、再び
第２図で説明すると、制御装置231はリセット・フラッ
グをスイッチ320に与え、図３のスイッチ320の矢印が図
３とは逆の上側を向いた状態にし、音量調節器300より
受信チャネル上の利得を減ずる。制御装置231は、A/D変
換器232により与えられる送信チャネル上の増幅器213の
出力信号レベル、またはA/D変換器224によりエコーキャ
ンセラ225に与えられる信号レベル、さらにまたエコー
キャンセラ225により与えられるエコーキャンセラ・エ
ラー信号（エコーキャンセラ225出力と基準入力との間
の差）をモニタすることにより、いつエコーキャンセラ
225を送信音声に再適応させるかを決める。

エコーキャンセラ225を再適応させる条件とは、送
信チャネル増幅器213の出力が所定のしきい値を超過す
る時、A/D変換器224によりエコーキャンセラ225に与
えられる信号のレベルが、送信チャネル増幅器213の出
力信号より小さくなる時、送信チャネル増幅器213の
出力レベルとエコーキャンセラ・エラー信号の差が所定
のしきい値より小さくなる時である。制御装置231は、
所定期間これらの条件のあることを検出すると、不安定
状態が存在してそしてエコーキャンセラ225に近端位置
から送信チャネルへの送信音声信号に再適応すべきであ
ると決定する。

通常高レベルと低レベルの中間範囲で作動する音量レ
ベルの場合、自励発振を防止するため増幅器310の利得
に大幅の変化は必要ない。そして低レベルの削減音量レ
ベルの場合には変化は全く必要ではない。これらのレベ
ルでのスピーカーホンの作動中、エコーキャンセラが適
応している間及び適応した後の近端利用者に与えられる
受信音声の知覚レベルは同一である。音量レベル変化
は、利用者がその正常作動範囲の上限に音量調節セット
を有するときのみ明白となる。

第４図を説明すると、これは第２、第３図の回路によ
り実行される処理タスクを説明する流れ図を示す。この
処理操作は第２、第３図の両図をこの流れ図と組合わせ
参照すると容易に理解できる。この処理タスクは制限装
置231に格納されたプロセスまたはプログラムにより決
定される。処理タスクは制御装置231により実行される
多くのものの一つであり、従って125マイクロ秒毎に１
回呼び出される。

処理タスクは、遠端音声があるかどうかを決める判断
401に入力される。遠端音声があると、処理はエコーキ
ャンセラ225への係数連結フラッグがセットされるステ
ップ402に進みそして処理タスクを抜け出す。このステ
ップ402において遠端音声があるときはいつでも、エコ
ーキャンセラを適応することは阻止される。このことは
エコーキャンセラにおける係数を現在ある位置に凍結す
ることにより達成される。ステップ401において遠端音
声がない場合は次に処理はステップ403に進む。ステッ
プ043においてエコーキャンセラ・エラーの電力（また
は振幅）を計算して次に判断405に進む。この判断405に
おいて、処理はステップ403において計算された電力を
エコーキャンセラの基準入力と比較してエコーキャンセ
ラが適応したかどうか判断する。もしエコーキャンセラ
が適応した場合には、次に不適応カウンタがセットされ
るステップ406に進む。

適応カウンタ並びに不適応カウンタは両者ともスピー
カーホンに対し制御機能を与える処理タスクに用いられ
る。この動作に際し、スピーカーホンが判断405で適応
していると判断すると、不適応カウンタは所定のカウン
トにプリセットされる。幾つかのサンプルが原因でエコ
ーキャンセラ225が早まって再適応するのを防止するた
めに、多数のサンプルがエコーキャンセラが適応するよ
うになる前に必要である。実施例で説明すると、不適応
カウンタは1024のカウンタにプリセットされる。従っ
て、この実施例ではエコーキャンセラが不適応であるこ
とを示す1024個のサンプルが、不適応カウンタがゼロに
減ずる前に与えられねばならない。各処理タスクが実行
される毎（125マイクロ秒毎）にサンプルが与えられる
ので、不適応カウンタをゼロに減ずるのに要する最小時
間は0.128秒（1024x0.125ミリ秒）である。

同様に、エコーキャンセラからの数サンプルがエコー
キャンセラが適応されていることを早まって示すことを
防止するために、エコーキャンセラが適応されていると
見なされる前に多数のサンプルが必要となる。実施例で
説明すると、適応カウンタは8192のカウンタにセットさ
れる。従ってスピーカーホンはエコーキャンセラが適応
していることを示す8192個のサンプルは適応カウンタが
ゼロに減ずる前に与えられねばならない。各処理タスク
が実行される毎にサンプルも与えられるので、適応カウ
ンタをゼロに減ずるのに要する最小時間は、1.024秒（8
192x0.125ミリ秒）である。

処理ステップ406の後、処理は次に適応カウンタがゼ
ロにセットされているかどうかを判断する判断407に進
む。もしゼロにセットされていた場合には音量調節用セ
ット・フラッグが起動され、係数凍結フラッグがセット
されるステップ409に処理は進む。そして処理タスクを
抜け出る。

適応カウンタがゼロにセットされていない場合には、処
理は適応カウンタを減ずるステップ408に進みそして処
理タスクを抜け出す。

判断405に説明を戻すと、エコーキャセラが適応して
いない場合には、処理は適応カウンタをセットするステ
ップ410に進む。このステップから、処理は音量調節用
セット・フラッグ起動されているかどうか判断する判断
411に進む。音量調節用セット・フラッグが起動されて
いない（セットされていない）場合には、係数凍結フラ
ッグがリセットされるステップ412に進みそして処理タ
スクを抜け出す。係数凍結フラッグをリセットすると、
エコーキャンセラ225における係数の凍結を解き、近端
生成音がある場合には機能するように適応する。しか
し、音量調節用フラッグがステップ411で起動されてい
る（セットされている）場合には、次にプロセスは低レ
ベル受信信号があるのかどうかの判断がなされる判断41
3に進む。低レベル受信信号がある場合には、プロセス
は音量調節用セット・フラッグが起動され係数凍結フラ
ッグがセットされるステップ409に進みそして処理タス
クを抜け出す。

ステップ413で低レベル受信信号がない場合には、処
理は不適応カウンタがゼロになったかどうかを判断する
判断414に進む。もし不適応カウンタがゼロにセットさ
れていない場合には、処理は不適応カウンタンを減ずる
ステップ416に進む。処理タスクは、次に音量調節用セ
ット・フラッグが起動され係数凍結フラッグがセットさ
れるステップ409に進む。しかし、ステップ414で不適応
カウンタがゼロにセットされている場合、処理タスクは
音量調節用リセット・フラッグが起動されて、制御装置
231によりセットされた削減最大音量レベルの操作を許
容し、そして係数凍結フラッグはリセットされてキャン
セラ225の係数を送信チャネルで近端生成音量に好適と
なるように再適応させるステップ415に進む。そしてタ
スクを抜け出る。

以上説明したように、本発明の装置は、スピーカーホ
ンの設計に伴う制約をなくし、音声切替え損失の望まし
くない影響を有することはない。送信チャネルにエコー
キャンセラを使用しないため、エコーキャンセラを構成
する非常に長い適応フィルタが信頼性に欠けたり費用が
掛かり過ぎたりすることはない。

前記の説明は、本発明の一実施例に関するもので、こ
の技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が
考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲の包
含される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スピーカーホン回路とその作動に影響する２
種類の結合を示す図、 第２図は、本発明の原理により作動するエコーキャンセ
ラー・サプレッサを有するスピーカーホンの主な機能構
成要素のブロック図、 第３図は、本発明に使用される増幅器と増幅器の利得を
制限する制御部を示す模式図、 第４図は、第１図のスピーカーホンの作動を説明する流
れ図である。 100……（スピーカーホン）回路 110……ハイブリッド 111……ラウドスピーカー 112……マイクロホン 113……受信損失制御 114……送信損失制御 201……チップリング回線 212……前置増幅器 213……送信チャネル増幅器 214……（エコー抑制）バリオロッサ 222……受信チャネル増幅器 223……電力増幅器 224……A/D変換器 225……エコーキャンセラ 226……D/A変換器 230……音量調節器 231……制御装置 232……A/D変換器 233……整流器とフィルタ 234……対数増幅器 235……しきい値検出器 300……音量調節器 301……回線 302……回線 303……回線 310……増幅器 311……コンデンサ 312……可変抵抗 313……抵抗 314……（可変）抵抗 315……抵抗 316……基準抵抗 320……（単極双投）スイッチ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−102630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−63827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62449（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−319353（ＪＰ，Ａ)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロフォン（112）から通信回線（20
   1）へ音声信号を送信する送信信号路と通信回路（201）
   から音声信号をスピーカー（111）で受信する受信信号
   路とを有する音声信号処理装置（200）において、 （Ａ）送信信号路に配置され通信回線（201）への送信
   のための音声信号を減衰させる損失挿入手段（214）
   と、 （Ｂ）受信信号路に配置され受信信号路に発生する送信
   音声信号を消去するエコー消去手段（225）と、 （Ｃ）受信信号路の音声信号のレベルを制御する受信音
   声レベル調節手段（300）と、 （Ｄ）通信回線（201）から受信する受信音声信号レベ
   ルの推定値を測定する測定手段（224）及び前記受信信
   号路に発生する送信音声信号レベルの推定値を測定する
   測定手段（232）と、 （Ｅ）前記測定手段（224,232）に応答して作動し、通
   信回線から受信した音声信号のレベルの推定に応答し
   て、前記（Ｃ）受信音声レベル調節手段（300）が受信
   信号路に挿入する減衰のレベルを調節する制御手段（23
   1）と、 （Ｆ）前記（Ａ）損失挿入手段（214）を制御する為
   に、通信回線（201）から受信しスピーカー（111）に入
   力されるスピーカー音声信号レベルを測定する手段（23
   3−235）と を有し、 前記（Ｃ）受信音声レベル調節手段（300）が、前記エ
   コー消去手段（225）と前記（Ｅ）制御手段（231））に
   応答して作動し、前記受信信号路に発生する消去されて
   いない送信音声信号に応答して受信信号路に減衰を挿入
   し、 前記（Ｂ）エコー消去手段（225）は、前記（Ｅ）制御
   手段（231）にエコー消去手段（225）への入力と出力と
   の差であるエラー信号を与え、 前記（Ｅ）制御手段（231）は、このエラー信号及び前
   記（Ｄ）送信音声レベル測定手段（232）と受信音声レ
   ベル測定手段（224）からの選択された相対信号レベル
   の受信に応答して、前記（Ｂ）エコー消去手段（225）
   の前記送信音声信号への適応を決定する することを特徴とする音声信号処理装置。
2. 【請求項２】前記（Ｆ）スピーカー音声信号レベル測定
   手段は、所定のしきい値レベルと通信回線から受信した
   音声信号とを比較する比較手段（235）をさらに有し、 前記比較手段（235）は、受信する音声信号のレベルが
   前記しきい値レベルを越える場合には、前記（Ａ）損失
   挿入手段（214）が送信信号路に挿入する減衰のレベル
   を調節するように作動する ことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】送信のために通信回線（201）へ供給され
   る送信音声信号のレベルを測定する手段（232）を更に
   有する ことを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】前記（Ｃ）受信音声レベル調節手段（30
   0）は、スピーカフォンの利用者により決められる第１
   条件と、スピーカフォンの局部ループにおける安定性を
   保持するような第２条件の両者において作動可能であ
   り、 この受信音声レベル調節手段（300）の前記第１条件に
   おける作動が可能信号レベルの第１範囲を与え、第２条
   件における作動が可能信号レベルの第２削減範囲を与え
   る ことを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】前記（Ｃ）受信音声レベル調節手段（30
   0）を制御する制御手段（231）を有し、 前記制御手段（231）は、前記（Ｃ）受信音声レベル調
   節手段（300）が前記第１条件または第２条件のいずれ
   か一方で作動するよう制御する ことを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。
6. 【請求項６】前記（Ｂ）エコー消去手段（225）は、前
   記受信信号路に発生する送信音声信号を消去するために
   適応する時間を必要とし、 前記制御手段は、 前記（Ｃ）受信音声レベル調節手段（300）が前記
   （Ｂ）エコー消去手段（225）が送信音声へ適応される
   ときは、前記第１条件で作動し、前記（Ｂ）エコー消去
   手段（225）が送信音声へ適応されないときは、前記第
   ２条件で作動する、よう制御する ことを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】マイクロフォン（112）から通信回線（20
   1）へ音声信号を送信する送信信号路と通信回線（201）
   から音声信号をスピーカー（111）で受信する受信信号
   路とを有する音声信号処理装置（200）における音声信
   号処理方法において、 （Ａ）通信回線（201）への送信のための音声信号を減
   衰させるために送信信号路に損失を挿入する工程と、 （Ｂ）受信信号路に発生する送信音声信号を消去するた
   めに、受信信号路の信号から送信音声信号のレプリカを
   減算する工程と、 （Ｃ）通信回線（201）から受信する音声信号レベルと
   前記受信信号路に発生する送信音声信号レベルの推定値
   を測定する工程と、 （Ｄ）前記スピーカー（111）へ入る受信信号路のスピ
   ーカー音声レベルを測定する工程と、 （Ｅ）前記受信信号路に発生する消去されていない送信
   音声信号に応答して受信信号路に減衰を挿入する工程
   と、 （Ｆ）前記（Ｃ）測定工程と前記（Ｂ）時間可変信号挿
   入工程後の信号に基づいて前記（Ｅ）減衰挿入工程を制
   御する受信音声レベル調節工程と を有し、 前記（Ｂ）レプリカ減算工程は、前記（Ｆ）制御工程実
   行に際し前記（Ｂ）レプリカ減算工程への入力と前記
   （Ｂ）レプリカ減算工程後の出力との差であるエラー信
   号を与え、 前記（Ｆ）制御工程は、前記エラー信号及び前記（Ｃ）
   送信音声レベル測定と前記受信音声レベル測定工程から
   の選択された相対信号レベルの受信に応答して、前記
   （Ｂ）レプリカ減算工程の前記送信音声信号への適応を
   決定することを特徴とする音声信号処理方法。
8. 【請求項８】前記（Ｄ）スピーカー音声レベル測定工程
   は、通信回線から受信する音声信号レベルをしきい値レ
   ベルと比較する工程を有し、 このしきい値レベル比較工程は、受信した音声信号レベ
   ルが前記しきい値レベルを越える場合には、送信信号路
   に前記（Ａ）損失挿入工程により挿入される損失のレベ
   ルを調節する ことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】（Ｇ）送信のために通信回線へ供給される
   送信音声信号のレベルを測定する工程 を更に有することを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 【請求項１０】前記（Ｆ）受信音声レベル調節工程は、
    スピーカフォンの利用者により決められる第１条件と、
    スピーカフォンの局部ループにおける安定性を保持する
    ような第２条件の両者において作動可能であり、 前記（Ｆ）受信音声レベル調節工程の前記第１条件にお
    ける作動が可能信号レベルの第１範囲を与え、第２条件
    における作動が可能信号レベルの第２削減範囲を与える ことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】前記（Ｆ）受信音声レベル調節工程を制
    御する制御工程を更に有し、制御制御工程が、前記第１
    条件または第２条件のどちらか一方における作動のため
    の前記（Ｆ）受信音声レベル調節工程を構成する ことを特徴とする請求項10記載の方法。
12. 【請求項１２】前記（Ｂ）レプリカ減算工程は、前記受
    信信号路に発生する送信音声信号を消去するために適応
    する時間を必要とし、 前記制御工程は、前記（Ｂ）レプリカ減算工程を送信音
    声へ適応するときの前記第１条件における作動のために
    前記（Ｆ）受信音声レベル調節工程を構成し、前記
    （Ｂ）レプリカ減算工程が送信音声へ適応されない時間
    中である前記第２条件における作動のために前記（Ｆ）
    受信音声レベル調節工程を構成することを特徴とする請
    求項11記載の方法。
13. 【請求項１３】前記（Ｂ）レプリカ減算工程は、エコー
    キャンセラで実行されることを特徴とする請求項12記載
    の方法。