JP3187715B2 - 反響消去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は音響反響消去回路と
回線反響消去回路で構成される反響消去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハンズフリー通話を実現するために従来
から反響消去装置が利用されており、高速に積和演算を
実行できるＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用い
て実現される。ハンズフリー通話を行うには電話回線の
２線４線変換部分で生じる回線反響信号と、室内壁面反
射等によりスピーカ出力音声がマイクロホンに回り込む
ことで生じる音響反響信号とを消去しハウリング等の現
象が発生しないようにしなければならない。

【０００３】図１４にハンズフリー通話を可能にする反
響消去装置を示す。図１４において回線反響消去回路６
は電話回線の２線４線変換回路１で生じる回線反響信号
ｗ（ｎ）を推定し擬似反響信号ｗ’（ｎ）を発生させ
る。減算器３は回線反響信号を含む受話信号ｕ（ｎ）か
ら擬似反響信号ｗ’（ｎ）を差し引き回線反響信号ｗ
（ｎ）を取り除く。音響反響消去回路８は音響系で生じ
る音響反響信号ｚ（ｎ）を推定し擬似反響信号ｚ’
（ｎ）を発生させる。減算器１０は音響反響信号ｚ
（ｎ）を含むマイクロホン１２の出力信号ｙ（ｎ）から
擬似反響信号ｚ’（ｎ）を差し引き音響反響信号を取り
除く。このように回線反響消去回路６と音響反響消去回
路８を用いることでハウリングやエコーのないハンズフ
リー通話が可能となる。なお図１４においてＡ／Ｄ変換
器およびＤ／Ａ変換器はＤＳＰにより信号処理を行うの
に必要となるアナログ信号のディジタル変換あるいはそ
の逆を行う。

【０００４】つぎに音響反響消去回路８を例に反響信号
推定動作を図１２を用いて説明する。この場合の反響消
去回路の目的は反響信号ｚ（ｎ）と送話信号ｓ（ｎ）の
和であるマイクロホン１２の出力信号ｙ（ｎ）から、反
響信号ｚ（ｎ）を消去することにある（ｎはサンプル時
刻を表す）。反響推定回路４１は反響路のインパルス応
答すなわち反響路の特性を推定し、それに対応した擬似
反響路４２のｋ個のタップ係数ｈ_i （ｎ）を更新する
（ｉ＝０，…，ｋ−１）。擬似反響路４２はスピーカ５
への入力信号である受話信号ｘ（ｎ−ｉ）とタップ係数
ｈ_i （ｎ）の畳み込み演算を実行し、擬似反響信号ｚ’
（ｎ）を生成する。反響路の推定が良好に行われれば、
反響信号ｚ（ｎ）と擬似反響信号ｚ’（ｎ）は同じとな
り、マイクロホン１２の出力信号ｙ（ｎ）からｚ’
（ｎ）を減算器１０により差し引くことにより、反響信
号ｚ（ｎ）のみを消去することができる。反響推定回路
４１で用いられる適応アルゴリズムとしてはＬＭＳ法，
学習同定法などが一般的であり、受話信号ｘ（ｎ）と残
差信号ｅ（ｎ）および擬似反響路４２に記憶されている
１サンプル時刻前のタップ係数ｈ_i （ｎ−１）を用い
て、ｅ（ｎ）の電力が最小になるようにタップ係数ｈ_i
（ｎ）を定める。回線反響消去回路６の動作は原理上は
音響反響消去回路８と同様であり説明を省略する。

【０００５】音響反響消去回路８の動作において音響反
響信号ｚ（ｎ）の推定は、送話信号ｓ（ｎ）が無信号と
見なせるときに実行されねばならない。送話信号ｓ
（ｎ）が存在する場合に推定動作を実行すると、送話信
号ｓ（ｎ）が残差信号ｅ（ｎ）に含まれてしまうため誤
った方向に擬似反響路４２を設定する。電話回線からの
受話信号ｘ（ｎ）および送話信号ｓ（ｎ）が存在する場
合をダブルトーク状態と呼ぶが、従来からこの状態での
誤適応を改善するための提案が多数なされてきた。多く
の場合、送話信号ｓ（ｎ）の有無を検出して、反響推定
動作を停止させる方法が用いられるが、ダブルトーク状
態の検出が正確に行われなかったり検出遅延があるため
に、反響推定における誤適応を完全には防ぐことができ
ない。

【０００６】ダブルトーク時の誤適応をなくす方法とし
て、正確にダブルトークを検出しなくても、良好に反響
路の推定を行うことができるＦＧ／ＢＧ（フォアグラウ
ンド／バックグラウンド）方式が提案されている。図１
３を用いてＦＧ／ＢＧ方式を用いた反響消去装置の動作
を説明する。ＦＧ／ＢＧ方式では、まず反響推定回路５
３において反響路のインパルス応答を推定し、ＢＧ側の
擬似反響路５４のタップ係数ｈｂ_i （ｎ）を更新し、次
にＢＧ側の擬似反響路５４において、タップ係数ｈｂ_i
（ｎ）と受話信号ｘ（ｎ−ｉ）との畳み込み演算を実行
して擬似反響信号ｚｂ（ｎ）を生成する。そして減算器
２７において、マイクロホン１２の出力信号ｙ（ｎ）か
ら擬似反響信号ｚｂ（ｎ）を差し引きテスト信号である
残差信号ｅｂ（ｎ）を得る。一方、ＦＧ側では擬似反響
路５１において過去にＢＧ側から転送されたタップ係数
ｈｆ_i （ｎ）を用いて受話信号ｘ（ｎ−ｉ）との畳み込
み演算を実行し擬似反響信号ｚ’（ｎ）を生成し、減算
器１０でｙ（ｎ）から減算し、反響消去回路８の出力で
ある送話信号ｖ（ｎ）を得る。

【０００７】ＦＧ／ＢＧ方式ではインパルス応答の推定
が良好に行われたと判断したとき、すなわち、転送判定
回路５２において以下の３条件を満足したとき、ＢＧ側
の擬似反響路５４の係数ｈｂ_i （ｎ−１）をＦＧ側の擬
似反響路５１の係数ｈｆ_i （ｎ）として転送する。 入力信号ｘ（ｎ）の電力が所望の閾値以上であるこ
と、 ＢＧ側の残差信号ｅｂ（ｎ）の電力がｙ（ｎ）の電力
に比べ所定以上に小さいこと、 ＢＧ側の残差信号ｅｂ（ｎ）の電力がＦＧ側の残差信
号である送話信号ｖ（ｎ）の電力よりも小さいこと、 これらの３条件が全て満たされれば、推定されたＢＧ側
の係数ｈｂ_i （ｎ−１）は過去に推定されたＦＧ側の係
数ｈｆ_i （ｎ−１）に比べて、反響路のインパルス応答
を良好に模擬していることになる。明らかに、ＦＧ／Ｂ
Ｇ方式ではダブルトーク時にはＢＧ側の係数がＦＧ側に
転送されず、ＦＧ側の係数はダブルトーク直前の良好な
係数を用い動作するので、誤適応の問題は解決される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＦＧ／ＢＧ方式反響消
去装置は擬似反響路を２つ持つことにより確実な反響路
推定を行うことができるので、従来の反響消去装置に比
べ格段に優れた反響消去性能を得ることができる。しか
し、ＦＧ／ＢＧ方式は従来の擬似反響路を１つしか持た
ない反響消去装置に比べ演算量が約２倍になるという欠
点を持つ。特に、回線反響消去回路と音響反響消去回路
の両者を含むハンズフリー電話等の反響消去装置を、演
算速度に制限のあるＤＳＰで構成しようとすると、擬似
反響路のタップ数を十分確保することができなくなり反
響消去性能が劣化する。

【０００９】本発明はＦＧ／ＢＧ方式で回線反響消去回
路および音響反響消去回路を含んで構成した場合にＤＳ
Ｐの持つ演算性能を最大限に引出し反響消去性能の劣化
を抑えることができる反響消去装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明による反響消去装置は、送話状態と受話状態と
ダブルトーク状態を判定する動作状態判定回路と、前記
受話状態では最長のタップ数で反響推定回路演算および
擬似反響路演算を行い前記ダブルトーク状態では最短の
タップ数で反響推定回路演算および擬似反響路演算を行
い前記送話状態では反響推定回路演算および擬似反響路
演算を行わず演算量を削減する音響反響消去回路と、前
記送話状態では最長のタップ数で反響推定回路演算およ
び擬似反響路演算を行い前記ダブルトーク状態では最短
のタップ数で反響推定回路演算および擬似反響路演算を
行い前記受話状態では反響推定回路演算および擬似反響
路演算を行わず演算量を削減する回線反響消去回路を備
えた構成を有している。

【００１１】

【発明の実施の形態】このような手段を備えることによ
り、ダブルトーク状態では音響反響消去回路と回線反響
消去回路との演算量の和が最大になるようにし、受話状
態では回線反響消去回路の演算量を減らしその分を音響
反響消去回路の演算量増大に回し、送話状態では音響反
響消去回路の演算量を減らしその分を回線反響消去回路
の演算量増大に回すようにしたので、ＤＳＰの総演算量
を一定にしながら音響側および回線側のタップ数を伸ば
すことが、すなわちＤＳＰの持つ演算性能を最大限に引
き出すことができる。

【００１２】

【実施例】以下図面に基づき本発明の１実施例を説明す
る。まず本発明による反響消去装置の全体構成を図１を
用いて説明する。図１において、１は２線４線変換を行
うハイブリッド回路、２および１１はアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、３および１０は
反響信号を差し引く減算器、４および９はディジタル信
号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、５はスピー
カ、６は回線側の反響信号を推定する回線反響消去回
路、７は受話状態／送話状態／ダブルトーク状態のいず
れであるか判断する動作状態判定回路、８は音響側の反
響信号を推定する音響反響消去回路、１２はマイクロホ
ン、ｗ（ｎ）はハイブリッド回路１で生じる回線反響信
号、ｕ（ｎ）は電話回線の受話信号、ｗ’（ｎ）は回線
反響消去回路６で生成される擬似回線反響信号、ｘ
（ｎ）は受話信号ｕ（ｎ）から擬似回線反響信号ｗ’
（ｎ）を差し引いた受話信号、ｚ（ｎ）は音響側の音響
反響信号、ｓ（ｎ）は送話者の音声出力である送話信
号、ｙ（ｎ）はマイクロホン１２の出力で音響反響信号
ｚ（ｎ）を含む送話信号、ｚ’（ｎ）は音響反響消去回
路８で生成される擬似音響反響信号、ｖ（ｎ）は送話信
号ｙ（ｎ）から擬似回線反響信号ｚ’（ｎ）を差し引い
た送話信号、ＳＬおよびＳＡは動作状態を表示する動作
状態信号である。

【００１３】つぎに本発明の反響消去装置の全体的な動
作を図１を用いて説明する。ハイブリッド回路１では電
話回線に出力する送話信号ｖ（ｎ）と受信する受話信号
ｕ（ｎ）とをブリッジ回路のバランスによって分離する
が、電話回線のインピーダンスが一定しないため不平衡
が生じ、受話信号ｕ（ｎ）に回線反響信号ｗ（ｎ）が含
まれてしまう。回線反響消去回路６は回線反響信号ｗ
（ｎ）を除去するために、送話信号ｖ（ｎ）を内部の擬
似反響路に通し擬似回線反響信号ｗ’（ｎ）を発生させ
る。減算器３は受話信号ｕ（ｎ）から擬似回線反響信号
ｗ’（ｎ）を差し引き、反響分が低減された受話信号ｘ
（ｎ）を出力する。受話信号ｘ（ｎ）は適度に増幅され
スピーカ５から拡声出力となって出力される。拡声出力
は室内の壁面等で反射を受け音響反響信号ｚ（ｎ）とな
って送話信号ｓ（ｎ）に加算されマイクロホン１２に入
力される。音響反響消去回路８は音響反響信号ｚ（ｎ）
を除去するために、受話信号ｘ（ｎ）を内部の擬似反響
路に通し擬似音響反響信号ｚ’（ｎ）を発生させる。減
算器１０はマイクロホン１２から出力された送話信号ｙ
（ｎ）から擬似音響反響信号ｚ’（ｎ）を差し引き、反
響分が低減された送話信号ｖ（ｎ）を出力する。動作状
態判定回路７は反響消去装置がどんな状態すなわち受話
状態／送話状態／ダブルトーク状態のうちのいずれにあ
るのかを統一的に判定し、回線反響消去回路６および音
響反響消去回路８に状態を表示する。回線反響消去回路
６および音響反響消去回路８は表示された状態に従って
内部の動作を変更する。

【００１４】ここで図２を用いて、反響消去装置の動作
状態と本発明の目的である効率的なタップ数確保との関
わりを説明する。図２において送話状態は送話信号ｖ
（ｎ）が存在し受話信号ｘ（ｎ）は存在しない状態であ
る。送話状態では、スピーカ５から拡声出力が出力され
ないので音響反響信号ｚ（ｎ）は存在せず音響反響消去
回路８において反響推定回路演算および擬似反響路演算
を実行する必要はないが、一方、回線反響消去回路６に
おいては回線反響信号ｗ（ｎ）が存在するため反響推定
回路演算および擬似反響路演算を実行する必要があり擬
似反響路のタップ数も多数確保することが望まれる。受
話状態は送話信号ｖ（ｎ）が存在せず受話信号ｘ（ｎ）
が存在する状態である。受話状態では、スピーカ５から
拡声出力が出力され音響反響信号ｚ（ｎ）が存在するの
で音響反響消去回路８において反響推定回路演算および
擬似反響路演算を実行し擬似反響路のタップ数も多数確
保することが望まれるが、一方、回線反響消去回路６に
おいては回線反響信号ｗ（ｎ）が存在しないので反響推
定回路演算および擬似反響路演算を実行する必要はな
い。

【００１５】ダブルトーク状態は送話信号ｖ（ｎ）およ
び受話信号ｘ（ｎ）がともに存在する状態である。ダブ
ルトーク状態では反響推定は良好に行われないので反響
推定回路演算を停止させても良いように思われるが、、
実際には動作状態判定回路７においてダブルトーク状態
が検出されている期間においても検出遅延が原因して検
出されない送話信号あるいは受話信号の無音区間が存在
するので、話者が動き回る等の原因により時々刻々と変
化する反響路特性に対しできる限り追従するには、この
ような短時間の送話状態あるいは受話状態においても反
響推定演算を行うことが望ましい。ただし、ダブルトー
ク状態では両端の話者の注意力は発声に割かれており送
話信号および受話信号ともに減衰させても支障がないの
で、図１には図示されていないボイススイッチを用い音
量を下げることで音響反響消去回路８および回線反響消
去回路６への要求消去性能を下げることができる。従っ
て、ダブルトーク状態ではタッフ数を少なくしても支障
がない。

【００１６】以上説明した事情を考慮し本発明では以下
〜のようにＤＳＰの演算能力を効率的に利用する。
回線側および音響側の反響信号継続長の比をもと
に、ダブルトーク状態で、音響反響消去回路８へ配分す
る演算量ａ（演算時間）と回線反響消去回路６へ配分す
る演算量ｂとを決め、これを基準演算量配分とする。例
えば音声サンプリング周期１２５μｓのうち、４０μｓ
を回線反響消去に、８５μｓを音響反響消去に配分す
る。 送話状態では基準演算配分に比して、回線反響
消去回路６の演算量を増加させ（ｂ＋α）、音響反響消
去回路８の演算量を減少させる（ａ−α）。 受話状
態では基準演算配分に比して、回線反響消去回路６の演
算量を減少させ（ｂ−β）、音響反響消去回路８の演算
量を増加させる（ａ＋β）。

【００１７】以降では状態に応じて行う演算量配分方法
の説明を、図１に示した各ブロックを詳細に説明するこ
とで行う。音響反響消去回路８の説明を図３を用いて行
う。図３における反響消去装置の構成は前に説明した図
１３におけるＦＧ／ＢＧ方式の反響消去装置の構成と同
様の構成である。すなわちＦＧ側擬似反響路２１はＦＧ
側擬似反響路５１に対応し、転送判定回路２２は転送判
定回路５２に対応し、反響推定回路２３は反響推定回路
５３に対応し、ＢＧ側擬似反響路２４はＢＧ側擬似反響
路５４に対応する。ただし、本発明においては、前記説
明による演算量配分を行い演算量を可変にする必要があ
る。従って、反響推定回路２３はダブルトーク状態での
タップ数Ｌasで推定演算を行うダブルトークモード、受
話状態でのタップ数Ｌal（Ｌal＞Ｌas）で推定演算を行
う受信モード、必要がないので演算を停止する送話モー
ドを持つようにする。ＢＧ側擬似反響路２４はダブルト
ーク状態でのタップ数Ｌasで擬似反響信号を生成するダ
ブルトークモード、受話状態でのタップ数Ｌalで擬似反
響信号を生成する受話モード、必要がないので演算を停
止する送話モードを持つようにする。ＦＧ側擬似反響路
２１については、ＢＧ側と同じようにタップ数を可変に
しても良いが、ＢＧ側と異なりＦＧ側の擬似反響信号は
音響反響消去回路８の出力となるから反響消去性能に直
接関わること、また擬似反響路の畳み込み演算を削減し
ても演算量削減に対して大きな寄与がないことの２点に
配慮し、本実施例ではタップ数を固定（タップ数Ｌal）
としている。図３のＳＡは図１において説明した動作状
態を表示する動作状態信号である。

【００１８】音響反響消去回路８の反響推定回路２３の
動作を図４を用いて説明する。反響推定回路２３は先ず
動作状態信号ＳＡがダブルトーク状態を表示していると
き（ステップＳ１Yes ）、最短のタップ数（Ｌ＝Ｌas）
を選択し（ステップＳ３）、選択されたタップ数Ｌに対
応したインパルス応答ｈｂ_i （ｎ）を、受話信号ｘ（ｎ
−ｉ）、残差信号ｅｂ（ｎ）、１サンプル刻前のインパ
ルス応答ｈｂ_i （ｎ−１）を用いて（１），（２）式の
ように更新し、反響路の特性を推定する（ステップＳ
５）。

【数１】 ｈｂ_i （ｎ）＝ｈｂ_i （ｎ−１）＋α・Δ_i （ｎ−１） （１） Δ_i （ｎ）＝ｅｂ（ｎ）・ｘ（ｎ−ｉ） （２） ただし、ｉ＝０〜Ｌ−１であり、αはステップサイズパ
ラメータである。Δ_i（ｎ）は推定アルゴリズムによっ
て異なり、ＬＭＳ法や学習同定法等が知られているが、
ここでは説明を簡単にするため、ＬＭＳ法を例として挙
げている。なおダブルトーク状態の場合、Ｌal−Ｌasに
相当する数のタップ、すなわち音響反響信号のうち遅延
の大きな成分に相当するタップ係数については更新しな
い。遅延の大きな反響信号成分は全反響信号電力に占め
る割合が少ないので、ダブルトーク状態のような短い期
間であれば、反響消去性能に大きな影響を与えないから
である。

【００１９】次に、動作状態信号ＳＡが受話状態を表示
しているとき（ステップＳ２Yes ）、最長のタップ数
（Ｌ＝Ｌal）を選択する（ステップＳ４）。選択された
タップ数Ｌに対応したインパルス応答を、（１）式およ
び（２）式により更新することによって、反響路の特性
を推定する（ステップＳ６）。次に動作状態信号ＳＡが
送話状態を表示しているとき（ステップＳ２No）、推定
のための演算を行わない。送話状態でこの演算を行わな
いことにより、回線反響消去回路側のタップ数を増やす
ことができる。音響反響消去回路８のＢＧ側擬似反響路
２４の動作を図４を用いて説明する。ＢＧ側擬似反響路
２４は先ず動作状態信号ＳＡがダブルトーク状態を表示
しているとき、前記反響推定回路２３での演算に続い
て、選択されたタップ数（Ｌ＝Ｌas）に対応した（３）
式の演算を行い、擬似反響信号ｚｂ（ｎ）を生成する
（ステップＳ７）。ただし、ｉ＝０〜Ｌ−１である。

【００２０】

【数２】 次に動作状態信号ＳＡが受話状態を表示しているとき、
ダブルトーク状態と同様に選択されたタップ数Ｌ（Ｌ＝
Ｌal）に対応した擬似反響信号ｚｂ（ｎ）を生成する
（ステップＳ８）。次に動作状態信号ＳＡが送話状態を
表示しているとき（ステップＳ２No）、擬似反響信号ｚ
ｂ（ｎ）に０を出力する（ステップＳ９）。

【００２１】図５は音響反響消去回路８のＦＧ側擬似反
響路２１の動作を説明するためのフローチャートであ
る。ＦＧ側擬似反響路２１は先ず転送状態信号ＢＦＴが
転送許可状態を表示しているとき（ステップＳ１０Yes
）、ＢＧ側インパルス応答ｈｂ_i （ｎ）をＦＧ側イン
パルス応答ｈｆ_i （ｎ）に転送する（ステップＳ１
１）。ただし、ｉは０からＬal−１である。次に転送さ
れたＦＧ側インパルス応答ｈｆ_i （ｎ）と受話信号ｘ
（ｎ−ｉ）を畳み込み演算することによって、ＦＧ側擬
似反響信号ｚ’（ｎ）を生成する。一方、転送状態信号
ＢＦＴが転送禁止状態を表示しているとき（ステップＳ
１０No）、以前に転送されたＦＧ側インパルス応答ｈｆ
_i （ｎ）と受話信号ｘ（ｎ−ｉ）を畳み込み演算するこ
とによって、ＦＧ側擬似反響信号ｚ’（ｎ）を生成する
（ステップＳ１２）。

【００２２】図６は音響反響消去回路８の転送判定回路
２２の動作を説明するためのフローチャートである。先
ず、受話信号ｘ（ｎ），ＢＧ側残差信号ｅｂ（ｎ），送
話信号ｖ（ｎ），送話信号ｙ（ｎ）を取り込み、それぞ
れの電力ｘ² （ｎ），ｅｂ²（ｎ），ｖ² （ｎ），ｙ²
（ｎ）を計算する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３
で計算したｅｂ² （ｎ），ｙ² （ｎ）からそれぞれ電力
ピーク値を計算する（ステップＳ１４）。電力ピーク値
Ｍｅｂ（ｎ）およびＭｙ（ｎ）は各々（４）式および
（５）式により計算する。

【数３】 Ｍｅｂ(n) ＝ｍａｘ｛ｅｂ²(n), β・Ｍｅｂ(n−1)｝ （４） Ｍｙ(n) ＝ｍａｘ｛ｙ²(n), β・Ｍｙ(n−1)｝ （５） ただし、ｍａｘは２つの要素を比較し大きい方を関数値
とする意味であり、βは減衰定数で１より小さい値であ
る。受話信号ｘ² （ｎ）が閾値γ₁ より大きく（ステッ
プＳ１５Yes ）、かつＢＧ側反響消去量すなわちＢＧ側
残差信号電力ピーク値Ｍｅｂ（ｎ）と送話信号電力ピー
ク値Ｍｙ（ｎ）の比（Ｍｅｂ（ｎ）／Ｍｙ（ｎ）が閾値
γ₂ より小さく（ステップＳ１６Yes ）、かつＢＧ側残
差信号電力ｅｂ² （ｎ）とＦＧ側残差信号電力ｖ
² （ｎ）との比（ｅｂ² （ｎ）／ｖ² （ｎ））が閾値γ
₃ より小さいとき、すなわちｖ² （ｎ）よりｅｂ
² （ｎ）の方がある程度小さければ（ステップＳ１７Ye
s ）、ＢＧ側インパルス応答がＦＧ側インパルス応答よ
り、反響路を良く模擬していると考えられるので転送状
態信号ＢＦＴを“転送許可状態”とする（ステップＳ１
８）。前記以外の場合には（ステップＳ１５No，ステッ
プＳ１６No，ステップＳ１７No）、転送状態信号ＢＦＴ
を“転送禁止状態”とする（ステップＳ１９）。

【００２３】回線反響消去回路６の構成を図７に示す。
回線反響消去回路６の構成は音響反響消去回路８の全体
構成と同様であり、全体構成に関する説明および動作の
説明は省略する。回線反響消去回路６は音響反響消去回
路８と同じように本発明の目的を達成するために演算量
配分を行い演算量を可変にする必要がある。従って、反
響推定回路３３はダブルトーク状態でのタップ数Ｌlsで
推定演算を行うダブルトークモード、送話状態でのタッ
プ数Ｌ11（Ｌ11＞Ｌls）で推定演算を行う送話モード、
必要がないので演算を停止する受話モードを持つ。ＢＧ
側擬似反響路３４はダブルトーク状態でのタップ数Ｌls
で擬似反響信号を生成するダブルトークモード、送話状
態でのタップ数Ｌ11で擬似反響信号を生成する送話モー
ド、必要がないので演算を停止する受話モードを持つ。
ＦＧ側擬似反響路３１については、音響反響消去回路８
と同じように反響消去性能に直接関わること、また擬似
反響路の畳み込み演算を削減しても演算量削減に対して
大きな寄与がないことの２点に配慮し、本実施例ではタ
ップ数を固定（タップ数Ｌ11）としている。

【００２４】回線反響消去回路６の反響推定回路３３の
動作を図８を用いて説明する。反響推定回路３３は先ず
動作状態信号ＳＬがダブルトーク状態を表示していると
き（ステップＳ２１Yes ）、最短のタップ数（Ｌ＝Ｌl
s）を選択し（ステップＳ２３）、選択されたタップ数
Ｌに対応したインパルス応答ｇｂ_i （ｎ）を、送話信号
ｖ（ｎ−ｉ）、残差信号ｄｂ（ｎ）、１サンプル刻前の
パルス応答ｇｂ_i （ｎ−１）を用いて（６），（７）式
のように更新し、反響路の更新を指定する（ステップ２
５）。

【数４】 ｇｂ_i （ｎ）＝ｇｂ_i （ｎ−１）＋α・Δ_i （ｎ−１） （６） Δ_i （ｎ）＝ａｂ（ｎ）・ｖ（ｎ−ｉ） （７） ただし、ｉ＝０〜Ｌ−１であり、αはステップサイズパ
ラメータである。Δ_i（ｎ）は指定アルゴリズムによっ
て異なり、ＬＭＳ法や学習同定法等が知られているが、
ここでは説明を簡単にするため、ＬＭＳ法を例として挙
げている。なおダブルトーク状態の場合、Ｌll−Ｌlsに
相当する数のタップ、すなわち回線反響信号のうち遅延
の大きな成分に相当するタップ係数については更新しな
い。遅延の大きな回線反響信号成分は全反響信号電力に
占める割合が少ないので、ダブルトーク状態のような短
い期間であれば、反響消去性能に大きな影響を与えない
からである。次に、動作状態信号ＳＬが送話状態を表示
しているとき（ステップＳ２２Yes ）、最長のタップ数
（Ｌ＝Ｌll）を選択する（ステップＳ２４）。選択され
たタップ数Ｌに対応したインパルス応答を、（６）およ
び（７）式により更新することによって、反響路の特性
を指定する（ステップＳ２６）。次に動作状態信号ＳＬ
が受話状態を表示しているとき（ステップＳ２２No）、
推定のための演算を行わない。受話状態でこの演算を行
わないことにより、音響反響消去装置例のタップ数を増
やすことができる。

【００２５】回線反響消去回路６のＢＧ側擬似反響路３
４の動作を図８を用いて説明する。ＢＧ側擬似反響路３
４は先ず動作状態信号ＳＬがダブルトーク状態を表示し
ているとき、前記反響推定回路３３での演算に続けて、
選択されたタップ数（Ｌ＝Ｌls）に対応した（８）式の
演算を行い、擬似反響信号ｗｂ（ｎ）を生成する（ステ
ップＳ２７）。ただし、ｉ＝０〜Ｌ−１である。

【００２６】

【数５】 次に動作状態信号ＳＬが送話状態を表示しているとき、
ダブルトーク状態と同様に選択されたタップ数Ｌ（Ｌ＝
Ｌll）に対応した擬似反響信号ｗｂ（ｎ）を生成する
（ステップＳ２８）。次に動作状態信号ＳＬが受話状態
を表示しているとき（ステップＳ２No）、擬似反響信号
ｗｂ（ｎ）に０を出力する（ステップＳ２９）。

【００２７】図９は回線反響消去回路６のＦＧ側擬似反
響路３１の動作を説明するためのフローチャートであ
る。ＦＧ側擬似反響路３１は先ず転送状態信号ＢＦＴが
転送許可状態を表示しているとき（ステップＳ３０Yes
）、ＢＧ側インパルス応答ｇｂ_i （ｎ）をＦＧ側イン
パルス応答ｇｆ_i （ｎ）に転送する（ステップＳ３
１）。ただし、ｉは０からＬll−１である。次に転送さ
れたＦＧ側インパルス応答ｇｆ_i （ｎ）と送話信号ｖ
（ｎ−ｉ）を畳み込み演算することによって、ＦＧ側擬
似反響信号ｗ’（ｎ）を生成する。一方、転送状態信号
ＢＦＴが転送禁止状態を表示しているとき（ステップＳ
３０No）、以前に転送されたＦＧ側インパルス応答ｇｆ
_i （ｎ）と送話信号ｖ（ｎ−ｉ）を畳み込み演算するこ
とによって、ＦＧ側擬似反響信号ｗ’（ｎ）を生成する
（ステップＳ３２）。

【００２８】図１０は回線反響消去回路６の転送判定回
路３２の動作を説明するためのフローチャトである。先
ず送話信号ｖ（ｎ）、ＢＧ側残差信号ｄｂ（ｎ），受話
信号ｘ（ｎ），受話信号ｕ（ｎ）を取り込み、それぞれ
の電力ｖ² （ｎ），ｄｂ² （ｎ），ｘ² （ｎ），ｕ
² （ｎ）を計算する（ステップＳ３３）。ステップＳ３
３で計算したｂｄ² （ｎ），ｕ² （ｎ）からそれぞれ電
力ピーク値を計算する（ステップＳ３４）。電力ピーク
値Ｍｄｂ（ｎ）およびＭｕ（ｎ）は各々（９）式および
（１０）式により計算する。

【数６】 Ｍｄｂ(n) ＝ max｛ｄｂ²(n)，β・Ｍｄｂ(n−1)｝ （９） Ｍｕ(n) ＝ max｛ｕ²(n)，β・Ｍｕ(n−1)｝ （10） ただし、ｍａｘは２つの要素を比較し大きい方を関数値
とする意味であり、βは減衰定数で１より小さい値であ
る。送話信号ｖ² （ｎ）が閾値γ₄ より大きく（ステッ
プＳ３５Yes ）、かつＢＧ側反響消去量すなわちＢＧ側
残差信号電力ピーク値Ｍａｂ（ｎ）と受話信号電力ピー
ク値Ｍｕ（ｎ）の比（Ｍｄｂ（ｎ）／Ｍｕ（ｎ）が閾値
γ₅ より小さく（ステップＳ３６Yes ）、かつＢＧ側残
差信号電力ｄｂ² （ｎ）とＦＧ側残差信号電力ｘ
² （ｎ）との比（ｄｂ² （ｎ）／ｘ² （ｎ）が閾値γ₆
より小さいとき、すなわちｘ² （ｎ）よりｄｂ² （ｎ）
の方がある程度小さいならば（ステップＳ３７Yes ）、
ＢＧ側インパルス応答がＦＧ側インパルス応答より、反
響路を良く模擬していると考えられるので転送状態信号
ＢＦＴを“転送許可状態”とする（ステップＳ３８）。
前記以外の場合には（ステップＳ３５No，ステップＳ３
６No，ステップＳ３７No）、転送状態信号ＢＦＴを“転
送禁止状態”とする（ステップＳ３９）。

【００２９】動作状態判定回路７の動作を説明するフロ
ーチャートを図１１に示す。動作状態判定回路７は先ず
受話信号ｘ（ｎ）および送話信号ｖ（ｎ）を取り込みそ
れぞれの電力ｘ² （ｎ）およびｖ² （ｎ）を計算する
（ステップＳ４０，ステップＳ４１）。次に両者の電力
が閾値δ以上であれば（ステップＳ４２Yes ）、送話信
号および受話信号が共に存在するので、“ダブルトーク
状態”を動作状態信号ＳＬおよびＳＡに出力する（ステ
ップＳ４４）。受話信号電力ｘ² （ｎ）が閾値δより小
さく送話信号電力ｖ² （ｎ）が閾値δ以上であれば（ス
テップＳ４３Yes）、送話信号のみが存在するとして、
“送話状態”を動作状態信号ＳＬおよびＳＡに出力する
（ステップＳ４５）。送話信号電力ｖ² （ｎ）が閾値δ
よりも小さい場合受話信号電力の大きさに関わらず、
“受話状態”を動作状態信号ＳＬおよびＳＡに出力する
（ステップＳ４６）。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
話状態において回線音響反響消去装置の演算量を減らし
その分を音響反響消去装置に回し、送話状態において音
響反響消去装置の演算量を減らし回線反響消去装置に回
すようにしたので、それぞれの反響推定回路および擬似
反響路のタップ長を増やすことができ反響消去性能を向
上させることができる。またダブルトーク状態において
も反響推定回路演算および擬似反響路演算を行うように
したので、短時間送話状態あるいは短時間受話状態を捉
えてタップ係数を更新するＦＧ／ＢＧ方式の特長を十分
に生かすことができる。従って、ダブルトークによる誤
適応がなく、ダブルトーク中に変動する反響路にも高速
に追従し、さらに継続時間の長い反響信号に対しても消
去性能を確保できる反響消去装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３】本発明に用いられる音響反響消去回路の構成例
を示すブロック図である。

【図４】図３の構成例に用いられているＢＧ側擬似反響
路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】図３の構成例に用いられているＦＧ側擬似反響
路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】図３の構成例に用いられている転送判定回路の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図７】本発明に用いられる回線反響消去回路の構成例
を示すブロック図である。

【図８】図７の構成例に用いられているＢＧ側擬似反響
路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図９】図７の構成例に用いられているＦＧ側擬似反響
路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１０】図７の構成例に用いられている転送判定回路
の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１１】本発明に用いられる動作状態判定回路の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１２】従来の反響消去回路の構成とその回路におけ
る反響信号推定動作を説明するためのブロック図であ
る。

【図１３】ＦＧ／ＢＧ方式を用いた従来の反響消去装置
の構成と動作を説明するためのブロック図である。

【図１４】従来の反響消去装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ ハイブリッド回路 ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ 減算器 ４ Ｄ／Ａ変換器 ５ スピーカ ６ 回線反響消去回路 ７ 動作状態判定回路 ８ 音響反響消去回路 ９ Ｄ／Ａ変換器 １０ 減算器 １１ Ｄ／Ａ変換器 １２ マイクロホン ２１ ＦＧ側擬似反響路 ２２ 転送判定回路 ２３ 反響推定回路 ２４ ＢＧ側擬似反響路 ３１ ＦＧ側擬似反響路 ３２ 転送判定回路 ３３ 反響推定回路 ３４ ＢＧ側擬似反響路 ４１ 反響推定回路 ４２ 擬似反響路 ５１ ＦＧ側擬似反響路 ５２ 転送判定回路 ５３ 反響推定回路 ５４ ＢＧ側擬似判定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 陽一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 牧野 昭二 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小島 順治 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−226697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2424（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−288493（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 3/23 H04M 1/60

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音響反響消去回路と回線反響消去回路を
   備えたフォアグランド（ＦＧ）／バックグラウンド（Ｂ
   Ｇ）方式による反響消去装置において、 送話状態と受話状態とダブルトーク状態を判定する動作
   状態判定回路を備えるとともに、前記音響反響消去回路
   と前記回線反響消去回路は、前記動作状態判定回路によ
   り判定された動作状態に応じて反響推定回路の演算の演
   算量とＢＧ側擬似反響路の演算の演算量との相互配分比
   率を変化させるように構成されていることを特徴とする
   反響消去装置。
2. 【請求項２】 前記音響反響消去回路が、受話状態では
   最長のタップ数に対応した演算ルーチンで前記反響推定
   回路の演算と前記ＢＧ側擬似反響路の演算を行い、送話
   状態では前記演算を行わず、ダブルトーク状態では最短
   のタップ数に対応した演算ルーチンで前記反響推定回路
   の演算と前記ＢＧ側擬似反響路の演算を行うように構成
   されたことを特徴とする請求項１に記載の反響消去装
   置。
3. 【請求項３】 前記回線反響消去回路が、送話状態では
   最長のタップ数に対応した演算ルーチンで前記反響推定
   回路の演算と前記ＢＧ側擬似反響路の演算を行い、受話
   状態では前記演算を行わず、ダブルトーク状態では最短
   のタップ数に対応した演算ルーチンで前記反響推定回路
   の演算と前記ＢＧ側擬似反響路の演算を行うように構成
   されたことを特徴とする請求項１に記載の反響消去装
   置。
4. 【請求項４】 前記動作状態判定回路が少なくとも送話
   信号電力と受話信号電力を用いて動作状態を判定するよ
   うに構成されたことを特徴とする請求項１に記載の反響
   消去装置。