JP3236226B2 - Echo canceller - Google Patents

Echo canceller

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JP3236226B2
JP3236226B2 JP24022096A JP24022096A JP3236226B2 JP 3236226 B2 JP3236226 B2 JP 3236226B2 JP 24022096 A JP24022096 A JP 24022096A JP 24022096 A JP24022096 A JP 24022096A JP 3236226 B2 JP3236226 B2 JP 3236226B2
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義博 有山
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エコーキャンセラ
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an echo canceller.

【0002】[0002]

【従来の技術】国際回線などを収容した伝送装置におけ
るハイブリッド回路で生ずる回線エコー消去のために、
一般にはエコーキャンセラが用いられる。このエコーキ
ャンセラの消去特性は、エコーパスの伝達特性の変動な
どによって劣化する。このため、エコーパスの伝達特性
の変動に高速に追従して疑似エコー信号を生成する収束
特性が良好な適応フィルタが必要となる。
2. Description of the Related Art In order to cancel a line echo generated in a hybrid circuit in a transmission device accommodating an international line, etc.
Generally, an echo canceller is used. The erasing characteristic of the echo canceller is deteriorated due to a change in the transfer characteristic of the echo path. For this reason, an adaptive filter having good convergence characteristics for generating a pseudo echo signal by following the fluctuation of the transfer characteristics of the echo path at high speed is required.

【0003】このような収束特性が良好な適応フィルタ
を実現するための計算アルゴリズムとして、カルマン法
や文献1に示すRLS(recursive least squares:逐次
最小2乗)法などがある。
As a calculation algorithm for realizing such an adaptive filter having good convergence characteristics, there are the Kalman method and the RLS (recursive least squares) method shown in Document 1.

【0004】文献1『酒井著、「最近の適応アルゴリズ
ムの動向−RLS法を中心として−」、1992、日本
音響学会誌48巻7号、pp.493-500』 このような適応フィルタは、遠端入力信号x(n) と、R
LS法によって得られるエコーパスの伝達特性の推定値
であるタップ係数h’(k) (すなわちh’(0)〜h’(p)
)との(1) 式に示す畳み込み演算によって、疑似エコ
ー信号y(n) を生成するものである。但し、(1) 式にお
いて、Σはkが0からp(p+1がタップ数)までの総
和を表しており、nは処理時刻を表している。
Literature 1, "Sakai," Recent Trends in Adaptive Algorithms-Focusing on RLS Method ", 1992, Journal of the Acoustical Society of Japan, Vol. 48, No. 7, pp. 493-500. End input signal x (n) and R
Tap coefficient h '(k) which is an estimated value of the transfer characteristic of the echo path obtained by the LS method (that is, h' (0) to h '(p)
) To generate a pseudo echo signal y (n) by the convolution operation shown in equation (1). In the equation (1), Σ represents the sum of k from 0 to p (p + 1 is the number of taps), and n represents the processing time.

【0005】 y(n) =Σh’(k) x(n-k) …(1) Y (n) = {h ”(k) x (n−k) (1)

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、疑似エ
コー信号y(n) を発生させるために、適応フィルタでは
エコーパスの伝達特性の推定値であるタップ係数h’
(k) が必要となる。ここで、適応フィルタでは、エコー
パスの伝達特性(インパルス応答の特性)に応じてタッ
プ数を決定しなければならない。
As described above, in order to generate the pseudo echo signal y (n), the adaptive filter uses the tap coefficient h 'which is an estimated value of the transfer characteristic of the echo path.
(k) is required. Here, in the adaptive filter, the number of taps must be determined according to the transfer characteristics of the echo path (the characteristics of the impulse response).

【0007】しかし、計算の対象となるエコーパスの伝
達特性は未知なので、エコーパスのインパルス応答の長
さが特定できない場合がある。
However, since the transfer characteristics of the echo path to be calculated are unknown, the length of the impulse response of the echo path may not be specified in some cases.

【0008】その場合、エコーパスのインパルス応答を
カバーするような余裕をもって予め見積もった固定的な
タップ数を利用することになるが、時として必要なタッ
プ数よりも長いタップ数で、疑似エコー信号の生成演算
処理が行なわれる可能性がある。特に適応動作の初期段
階においては、入力信号が十分に存在しないにもかかわ
らず、固定タップ数に応じた最大限の計算を行なうこと
になり、計算量の面から見て効率的でない。
In this case, a fixed number of taps estimated in advance with a margin to cover the impulse response of the echo path is used, but sometimes the number of taps longer than the necessary number of taps is used to generate the pseudo echo signal. Generation operation processing may be performed. Particularly, in the initial stage of the adaptive operation, the maximum calculation according to the fixed number of taps is performed even though the input signal is not sufficiently present, which is not efficient in terms of the amount of calculation.

【0009】また、RLS法は、高速な収束特性を示
し、タップ数の2倍以内の繰り返し計算で収束すること
が知られているが、適応フィルタのタップ数が長くなる
と、それに応じて収束のための繰り返し回数も増大し、
その結果、大量の演算をしなければならなくなる。
It is known that the RLS method exhibits a fast convergence characteristic and converges by repetitive calculation within twice the number of taps. However, as the number of taps of the adaptive filter increases, the convergence becomes smaller. The number of repetitions for
As a result, a large amount of calculations must be performed.

【0010】そのため、適応動作の初期段階において、
疑似エコー信号の生成のための計算の効率化を図ること
が望まれている。
Therefore, in the initial stage of the adaptive operation,
It is desired to increase the efficiency of the calculation for generating the pseudo echo signal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明のエコーキャンセラは、(1) エコーが重畳
されている近端入力信号と、タップ数分だけの遠端入力
信号と、内部状態量とからその時刻におけるエコーパス
の伝達特性を推定し、その推定値と遠端入力信号との畳
み込み演算によって疑似エコー信号を生成する適応フィ
ルタ部と、(2)エコーパスの伝達特性を逐次的に推定す
るために必要な、タップ数に応じて定まる要素数を有す
る内部状態量を更新し、更新された内部状態量を適応フ
ィルタ部へ出力する内部状態更新部と、(3) 当該エコー
キャンセラを初期化するか否かを判断し、初期化する場
合に、タップ数を初期値に設定し、その後タップ数を逐
次拡大し、予め設定された数にタップ数が達した後はそ
の値を一定に保ち、このように変化するタップ数を内部
状態更新部及び適応フィルタ部へ逐次出力するブロック
サイズ制御部と、(4) 近端入力信号から適応フィルタ部
から出力された疑似エコー信号を減算する加算器とを有
することを特徴とする。
In order to solve such a problem, an echo canceller according to the present invention comprises (1) a near-end input signal on which an echo is superimposed, a far-end input signal corresponding to the number of taps, An adaptive filter unit that estimates the transfer characteristic of the echo path at that time from the internal state quantity and generates a pseudo echo signal by convolution of the estimated value and the far-end input signal, and (2) sequentially determines the transfer characteristic of the echo path. An internal state updating unit that updates an internal state quantity having a number of elements determined according to the number of taps necessary for estimation, and outputs the updated internal state quantity to the adaptive filter unit; (3) the echo canceller; It is determined whether or not to initialize, and in the case of initialization, the number of taps is set to an initial value, then the tap number is sequentially increased, and after the tap number reaches the preset number, the value is increased. Keep it constant A block size control unit that sequentially outputs the number of taps that change to the internal state update unit and the adaptive filter unit, and (4) an adder that subtracts the pseudo echo signal output from the adaptive filter unit from the near-end input signal. It is characterized by having.

【0012】このような構成により、適応フィルタ部を
初期化した際の収束動作初期時の演算量を削減でき、高
速な収束特性を実現できる。
With such a configuration, the amount of calculation at the beginning of the convergence operation when the adaptive filter section is initialized can be reduced, and high-speed convergence characteristics can be realized.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるエコーキャン
セラの一実施形態を図面を参照しながら詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the echo canceller according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0014】この実施形態は、エコーパスの伝達特性の
推定値の更新アルゴリズムとしてRLS法を用いたもの
である。そこで、以下ではまず、RLS法による各種の
値の原理的な更新方法を説明する。
This embodiment uses the RLS method as an algorithm for updating the estimated value of the transfer characteristic of the echo path. Therefore, hereinafter, a principle updating method of various values by the RLS method will be described.

【0015】ERを適応フィルタの出力である疑似エコ
ー信号(エコーレプリカ)とすると、時刻tにおける疑
似エコー信号ERは、(2) 式に示すように、遠端入力信
号ベクトルxn (t) と、エコーパスの伝達特性の推定値
であるタップ係数ベクトルh’n (t) との畳み込み演算
によって得られる。但し、h’n (t) は時刻tにおける
n次元ベクトル(縦ベクトル)であり、xn (t) は時刻
tから過去n個までの遠端入力信号のサンプル値でなる
縦ベクトルである。また、nは、適応フィルタ部のタッ
プ数であり、この実施形態の場合、後述するように、こ
のタップ数nが変化することに特徴を有するものであ
る。
Assuming that ER is a pseudo echo signal (echo replica) which is the output of the adaptive filter, the pseudo echo signal ER at time t is represented by a far-end input signal vector x n (t) as shown in equation (2). , And a tap coefficient vector h ′ n (t) which is an estimated value of the transfer characteristic of the echo path. Here, h ′ n (t) is an n-dimensional vector (vertical vector) at time t, and x n (t) is a vertical vector composed of sample values of far-end input signals from time t to the past n. Further, n is the number of taps of the adaptive filter unit, and this embodiment is characterized in that the number of taps n changes as described later.

【0016】[0016]

【数1】 RLS法においては、時刻tにおけるエコーパスの伝達
特性の推定値であるタップ係数ベクトルh’n (t) は、
時刻tでの近端入力信号(スカラー量)y(t)と、時刻
tでのn次元ゲインベクトル(縦ベクトル)kn (t)
と、遠端入力信号ベクトルxn (t) と、時刻t−1での
タップ係数ベクトルh’n (t-1) とから、(3) 式に示す
漸化式によって更新されるものである。
(Equation 1) In the RLS method, a tap coefficient vector h ′ n (t), which is an estimated value of the transfer characteristic of the echo path at time t, is
Near-end input signal (scalar amount) y (t) at time t and n-dimensional gain vector (vertical vector) k n (t) at time t
And the far-end input signal vector x n (t) and the tap coefficient vector h ′ n (t-1) at time t−1, which are updated by the recurrence formula shown in the formula (3). .

【0017】[0017]

【数2】 ここで、時刻tでのn次元ゲインベクトルkn (t) は、
(4) 式に示すように、時刻t−1におけるn次元の内部
状態変数行列P n(t-1) と、遠端入力信号ベクトルxn
(t) と、過去の情報ほど影響を小さくさせるための忘却
係数(スカラー量)λによって逐次的に更新されるもの
である。
(Equation 2) Here, the n-dimensional gain vector k n (t) at time t is
As shown in equation (4), the n-dimensional internal state variable matrix P n (t-1) at time t−1 and the far-end input signal vector x n
(t) and a forgetting coefficient (scalar amount) λ for reducing the influence of past information.

【0018】[0018]

【数3】 また、時刻tにおける内部状態変数行列Pn (t) は、
(5) 式に示すように、遠端入力信号xn (t) と、時刻t
におけるゲインベクトルkn (t) と、時刻t−1におけ
る状態遷移行列Pn (t-1) と、忘却係数λを用いた漸化
式によって逐次的に更新されるものである。
(Equation 3) The internal state variable matrix P n (t) at time t is
As shown in equation (5), the far-end input signal x n (t) and the time t
In the gain vector k n (t), the time t-1 the state transition matrix in P n (t-1), is intended to be updated sequentially by recurrence formula using a forgetting factor lambda.

【0019】[0019]

【数4】 以上から明らかなように、RLS法においては、時刻t
が更新されると、(4)式に従って、ゲインベクトルk
n (t) を更新し、更新されたゲインベクトルkn(t) を
も用いて、(3) 式に従って、タップ係数ベクトルh’n
(t) を更新した後、この更新されたタップ係数ベクトル
h’n (t) をも用いて、(2) 式に従って、当該時刻tの
疑似エコー信号ERを形成する。また、次の時刻におけ
るゲインベクトルkn (t) の更新に必要な内部状態変数
行列Pn (t) を(5) 式に従って更新しておく。
(Equation 4) As is clear from the above, in the RLS method, the time t
Is updated, the gain vector k is calculated according to equation (4).
n (t) is updated, and the tap coefficient vector h ′ n is updated using the updated gain vector k n (t) according to the equation (3).
After updating (t), the pseudo echo signal ER at the time t is formed by using the updated tap coefficient vector h ′ n (t) according to the equation (2). Further, the internal state variable matrix P n (t) necessary for updating the gain vector k n (t) at the next time is updated according to the equation (5).

【0020】ここで、上述した(2) 式〜(5) 式で使用さ
れている各種のベクトルや行列は、適応フィルタ部のタ
ップ数nで定まる次元を有するものである。
Here, the various vectors and matrices used in the above equations (2) to (5) have dimensions determined by the number n of taps of the adaptive filter unit.

【0021】従来においては、適応フィルタ部のタップ
数nはいかなる場合にも固定であったが、この実施形態
においては、後述するような適応動作のやり直し時の直
後の場合には、タップ数nを漸増更新させるようにして
いる。従って、RLS法によって適宜更新される各種の
ベクトルや行列の次元も、タップ数nの変化に応じて変
化させるようにしている。
In the prior art, the number of taps n of the adaptive filter unit is fixed in any case. However, in this embodiment, the number of taps n Is updated gradually. Therefore, the dimensions of various vectors and matrices that are appropriately updated by the RLS method are also changed according to the change in the number n of taps.

【0022】この実施形態において、タップ数を変化さ
せるようにしたのは、以下の考え方による。
In this embodiment, the number of taps is changed based on the following concept.

【0023】例えば、遠端入力信号や近端入力信号が共
にないような場合には、適応フィルタ部のタップ係数ベ
クトルh’n (t) を初期化して適応動作を最初からやり
直す。この場合において、従来のように、固定タップ数
n(ここではn=pとする)で各種のベクトルや行列の
演算を行なうと、遠端入力信号等のサンプル数がpに満
たない場合でも、p次元のベクトルや行列についての演
算を行なう。しかし、サンプル数がpに満たないので、
演算の結果得られるベクトルや行列の有効な値をとる要
素は当然に少なくなる。このように有効な値をとる要素
が、少ないにも拘らず、タップ数に応じた次元として、
ベクトルや行列の演算を行なうことは無駄が多いという
ことができる。例えば、内部状態変数行列Pn (t) で
は、タップ数pの2乗の要素があり、この要素数に応じ
た演算が必要であるが、適応動作を最初からやり直す初
期化直後においては、有効な値の要素が少なく、多くの
要素演算が無駄になっている。
For example, when neither the far-end input signal nor the near-end input signal exists, the adaptive operation is restarted from the beginning by initializing the tap coefficient vector h ′ n (t) of the adaptive filter section. In this case, when various vectors and matrices are calculated with a fixed number of taps n (here, n = p) as in the related art, even when the number of samples of the far-end input signal or the like is less than p, Performs operations on p-dimensional vectors and matrices. However, since the number of samples is less than p,
The number of elements that take valid values of vectors and matrices obtained as a result of the operation naturally decreases. In spite of a small number of elements having valid values, as a dimension corresponding to the number of taps,
It can be said that performing operations on vectors and matrices is wasteful. For example, in the internal state variable matrix P n (t), there are elements of the square of the number of taps p, and an operation corresponding to this number of elements is necessary. There are few elements with large values, and many element operations are wasted.

【0024】そこで、この実施形態では、適応フィルタ
部で用いるタップ数nを、適応動作を最初からやり直す
場合には、初期化後の有効サンプル数に応じて順次拡大
するようにすることで演算量の削減を図っている。
Therefore, in this embodiment, when the number of taps used in the adaptive filter unit is to be redone from the beginning, the number of taps n is sequentially increased in accordance with the number of effective samples after initialization. We are trying to reduce.

【0025】図1は、以上のような考え方に従ってなさ
れた実施形態のエコーキャンセラの機能的構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the echo canceller according to the embodiment based on the above concept.

【0026】図1において、遠端入力端子10に入力さ
れた遠端入力信号Rinは、この実施形態のエコーキャ
ンセラ1に入力されると共に、エコーキャンセラ1を通
過して出力端子11から次段の処理回路に与えられる。
エコーキャンセラ1を通過した遠端入力信号Rout
(Rin)は、エコーパス(ハイブリッド回路その他で
なる)200を介して、エコーETとして、近端入力端
子12から入力された近端入力信号Sinの伝送ライン
に漏れでて、近端入力信号Sinに重畳される。このよ
うなエコーETが重畳された近端入力信号Sin’が、
この実施形態のエコーキャンセラ1に入力されてエコー
が消去され、消去後の近端入力信号Sout(残差信号
ZS)が端子13から出力される。
In FIG. 1, the far-end input signal Rin input to the far-end input terminal 10 is input to the echo canceller 1 of this embodiment, passes through the echo canceller 1, and is output from the output terminal 11 to the next stage. Provided to the processing circuit.
Far end input signal Rout that has passed through echo canceller 1
(Rin) leaks to the transmission line of the near-end input signal Sin input from the near-end input terminal 12 as an echo ET via an echo path (composed of a hybrid circuit or the like) 200 and becomes a near-end input signal Sin. Superimposed. The near-end input signal Sin ′ on which such an echo ET is superimposed is
The echo is canceled by being input to the echo canceller 1 of this embodiment, and the near-end input signal Sout (residual signal ZS) after the cancellation is output from the terminal 13.

【0027】以上のような入出力関係にある実施形態の
エコーキャンセラ1は、ブロックサイズ制御部101
と、内部状態更新部102と、適応フィルタ部103
と、加算器Rとからなる。
The echo canceller 1 according to the embodiment having the input / output relationship as described above has the block size control unit 101
, Internal state updating section 102, adaptive filter section 103
And an adder R.

【0028】適応フィルタ部103は、現時刻tの近端
入力信号Sin’(=y(n) )と、遠端入力信号Rin
のタップ数分pだけのサンプル値でなる遠端入力信号ベ
クトルxn (t) と、直前時刻のタップ係数ベクトルh’
n (t-1) とから、上述した(3) 式に従って、現時刻tの
タップ係数ベクトルh’n (t) を形成し(エコーパスの
伝達特性を推定し)、そのタップ係数ベクトルh’
n (t) と、遠端入力信号ベクトルxn (t) とから、(2)
式に従って、疑似エコー信号ERを生成するものであ
る。
The adaptive filter section 103 includes a near-end input signal Sin ′ (= y (n)) at the current time t and a far-end input signal Rin.
A far-end input signal vector x n (t) consisting of sample values for the number of taps p and a tap coefficient vector h ′ at the immediately preceding time
Then, a tap coefficient vector h ′ n (t) at the current time t is formed (estimating the transfer characteristic of the echo path) from n (t−1) according to the above equation (3), and the tap coefficient vector h ′
From n (t) and the far-end input signal vector x n (t), (2)
The pseudo echo signal ER is generated according to the equation.

【0029】なお、この適応フィルタ部103には、後
述するように、ブロックサイズ制御部101から、タッ
プ数制御信号BC(=n)が与えられており、タップ数
制御信号BC(=n)に応じた次元のタップ係数ベクト
ルh’n (t) を生成するようになされている。ここで、
次元を増大させる場合は、後述する(8) 式による。
As described later, the adaptive filter section 103 is provided with a tap number control signal BC (= n) from the block size control section 101, and the tap number control signal BC (= n) is supplied to the adaptive filter section 103. A tap coefficient vector h ′ n (t) having a corresponding dimension is generated. here,
When the dimension is to be increased, the following equation (8) is used.

【0030】内部状態更新部102には、遠端入力信号
Rin(タップ数分nだけのサンプル値でなる遠端入力
信号ベクトルxn (t) )が入力されており、この遠端入
力信号ベクトルxn (t) と、内部保有している直前時刻
t−1における内部状態変数行列P n(t-1) 及び忘却係
数(スカラー量)λとから、(4) 式に従って、現時刻t
でのゲインベクトルkn (t) を形成するものであり、ま
た、遠端入力信号ベクトルxn (t) と、更新されたゲイ
ンベクトルkn (t) と、直前時刻t−1における状態遷
移行列Pn (t-1) と、忘却係数λとから、(5) 式に従っ
て、現時刻tにおける内部状態変数行列Pn (t) を形成
するものである。形成された現時刻tでのゲインベクト
ルkn (t) 及び内部状態変数行列Pn (t) は、当該内部
状態更新部102に内部保有されると共に、ゲインベク
トルkn (t) は、適応フィルタ部103に与えられる。
The internal state updating unit 102 receives a far-end input signal Rin (a far-end input signal vector x n (t) composed of n sample values corresponding to the number of taps). x n (t), the internal state variable matrix P n (t-1) and the forgetting factor (scalar amount) λ at the immediately preceding time t−1, which are internally held, and the current time t
Gain is intended to form the vector k n (t), also the far-end input signal vector x n (t), the updated gain vector k n (t), the state transition in the immediately preceding time t-1 in The internal state variable matrix P n (t) at the current time t is formed from the matrix P n (t-1) and the forgetting factor λ according to the equation (5). The formed gain vector k n (t) and internal state variable matrix P n (t) at the current time t are internally stored in the internal state update unit 102, and the gain vector k n (t) is This is provided to the filter unit 103.

【0031】なお、この内部状態更新部102にも、後
述するように、ブロックサイズ制御部101から、タッ
プ数制御信号BC(=n)が与えられており、タップ数
制御信号BC(=n)に応じた次元のゲインベクトルk
n (t) 及び内部状態変数行列Pn (t) を生成するように
なされている。ここで、内部状態変数行列Pn (t) の次
元を増大させる場合は、後述する(7) 式による。また、
ゲインベクトルkn (t) の次元は、内部状態変数行列P
n (t) の次元や、遠端入力信号ベクトルxn (t) の次元
が増大されると、増大されるものである。
As will be described later, the internal state updating unit 102 is also supplied with the tap number control signal BC (= n) from the block size control unit 101, and the tap number control signal BC (= n) Gain vector k of dimension according to
n (t) and an internal state variable matrix P n (t). Here, when the dimension of the internal state variable matrix P n (t) is increased, the following equation (7) is used. Also,
The dimension of the gain vector k n (t) is the internal state variable matrix P
It increases when the dimension of n (t) or the dimension of the far-end input signal vector x n (t) increases.

【0032】ブロックサイズ制御部101は、遠端入力
信号Rin及び又は近端入力信号Sin’の入力状態か
ら、当該エコーキャンセラ1を初期化する必要があるか
否かを判断し(言い換えると、各種のベクトルや行列
h’n (t) 、kn (t) 、Pn (t) を初期化する時期を判
断し)、初期化する必要がある場合には、タップ数を規
定するタップ数制御信号BC(=n)を1に初期化させ
た後、時刻tが更新される毎にタップ数制御信号BCを
1インクリメントし、タップ数制御信号BCが予め設定
された最大タップ数pに達した後は、時刻が経過して
も、タップ数制御信号BCの値を最大タップ数pに維持
させるものである。以上のように、初期化直後において
のみ時刻の経過に伴って更新されるタップ数制御信号B
Cは、内部状態更新部102及び適応フィルタ部101
へ出力される。
The block size control section 101 determines whether or not the echo canceller 1 needs to be initialized based on the input state of the far-end input signal Rin and / or the near-end input signal Sin ′ (in other words, various types of signals). The timing of initializing the vectors and matrices h ′ n (t), k n (t), and P n (t)), and if necessary, the tap number control that defines the number of taps After the signal BC (= n) is initialized to 1, the tap number control signal BC is incremented by one each time the time t is updated, and the tap number control signal BC reaches the preset maximum tap number p. Thereafter, the value of the tap number control signal BC is maintained at the maximum tap number p even when the time elapses. As described above, the tap number control signal B that is updated with the passage of time only immediately after initialization
C is an internal state update unit 102 and an adaptive filter unit 101
Output to

【0033】加算器Rは、エコーETが重畳されている
近端入力信号Sin’から、適応フィルタ部103から
の疑似エコー信号ERを減算してエコーを消去するもの
である。
The adder R subtracts the pseudo echo signal ER from the adaptive filter unit 103 from the near-end input signal Sin 'on which the echo ET is superimposed, and cancels the echo.

【0034】以上のような各部からなるこの実施形態の
エコーキャンセラ1は、全体を通しては、図2のフロー
チャートに示すように動作する。なお、図2における処
理ループは、各時刻で1回処理されるものである。
The echo canceller 1 of this embodiment, which comprises the above components, operates as shown in the flowchart of FIG. 2 throughout. Note that the processing loop in FIG. 2 is performed once at each time.

【0035】新たな時刻tになるとまず、ブロックサイ
ズ制御部101によって、例えば、遠端入力信号Rin
と近端入力信号Sin’とが監視され、両者の関係から
動作モードが判断される(ステップS1)。例えば、遠
端入力信号及び近端入力信号、又は、両信号のどちらか
一方が一定時間入力されない状況(音声レベルに達して
いない状況)にあるか否かにより、疑似エコー信号ER
を生成する適応動作の初期化を行なうか否かを判断す
る。
When a new time t arrives, first, for example, the far-end input signal Rin is
And the near-end input signal Sin 'are monitored, and the operation mode is determined from the relationship between the two (step S1). For example, the pseudo echo signal ER is determined by whether the far-end input signal and the near-end input signal, or one of the two signals, is not input for a certain period of time (a state in which the audio level is not reached).
It is determined whether or not to perform the initialization of the adaptive operation for generating.

【0036】初期化を行なう場合には、ブロックサイズ
制御部101から値が1であるタップ数制御信号BC
(=n)が内部状態更新部102及び適応フィルタ部1
03へ出力され、このとき、内部状態更新部102は、
(6) 式に示すように、直前時刻t−1の内部状態変数行
列Pn (t-1) を初期パラメータα(固定値)だけを有す
る1×1の行列に設定する(ステップS2)。
When performing initialization, the block number control unit 101 outputs a tap number control signal BC having a value of 1.
(= N) is the internal state update unit 102 and the adaptive filter unit 1
03, and at this time, the internal state updating unit 102
As shown in the equation (6), the internal state variable matrix P n (t−1) at the immediately preceding time t−1 is set to a 1 × 1 matrix having only the initial parameter α (fixed value) (step S2).

【0037】 Pn (t-1) =α …(6) これに対して、ステップS1の判断で初期化が不要であ
るという結果を得ると、ブロックサイズ制御部101
は、今までのタップ数制御信号BC(=n)が既に最大
タップ数pに達しているか否かを確認し、達していなけ
れば、1インクリメントしたタップ数制御信号BC(=
n)を内部状態更新部102及び適応フィルタ部103
へ出力して次元の拡大処理を実行させ、一方、最大タッ
プ数pに達していると、最大タップ数pのタップ数制御
信号BC(=n)を内部状態更新部102及び適応フィ
ルタ部103へ出力して次元の拡大処理を実行させない
ようにさせる(ステップS3)。
P n (t−1) = α (6) On the other hand, if it is determined in step S 1 that initialization is unnecessary, the block size control unit 101
Checks whether or not the tap number control signal BC (= n) up to now has already reached the maximum tap number p, and if not, it increments the tap number control signal BC (=
n) is replaced by the internal state update unit 102 and the adaptive filter unit 103
To perform the dimension expansion processing. On the other hand, when the maximum tap number p has been reached, the tap number control signal BC (= n) of the maximum tap number p is sent to the internal state updating unit 102 and the adaptive filter unit 103. The output is performed so that the dimension expansion processing is not performed (step S3).

【0038】ここで、1インクリメントされたタップ数
制御信号BC(=n)が与えられた内部状態更新部10
2は、直前時刻t−1の内部状態変数行列Pn (t-1)
を、(7) 式に従って、次元が1だけ大きい行列に更新
し、また、1インクリメントされたタップ数制御信号B
C(=n)が与えられた適応フィルタ部103は、直前
時刻t−1のタップ係数ベクトルh’n (t-1) を、(8)
式に従って、次元が1だけ大きい行列に更新する。
Here, the internal state updating unit 10 to which the incremented tap number control signal BC (= n) is given.
2 is an internal state variable matrix P n (t−1) at the immediately preceding time t−1
Is updated to a matrix whose dimension is increased by 1 according to the equation (7), and the tap number control signal B incremented by 1
The adaptive filter unit 103 given C (= n) converts the tap coefficient vector h ′ n (t−1) at the immediately preceding time t−1 into (8)
According to the formula, the matrix is updated to a matrix whose dimension is larger by one.

【0039】[0039]

【数5】 その後、次元の拡大動作の実行の有無を問わず、内部状
態更新部102によって、上述した(4) 式及び(5) 式に
従って、現時刻tでのゲインベクトルkn (t)及び内部
状態変数行列Pn (t) が形成される(ステップS4)。
続いて、適応フィルタ部103において、上述した(3)
式に従って、現時刻tでのタップ係数ベクトルh’
n (t) が形成される(ステップS5)。なお、これらの
演算処理時に利用される遠端入力信号ベクトルxn (t)
の次元も、当然に、そのときのタップ数制御信号BC
(=n)の値による。
(Equation 5) Then, regardless of whether or not the dimension expansion operation is performed, the gain vector k n (t) and the internal state variable at the current time t are calculated by the internal state updating unit 102 according to the above-described equations (4) and (5). A matrix P n (t) is formed (step S4).
Subsequently, in the adaptive filter unit 103, the above (3)
According to the equation, the tap coefficient vector h ′ at the current time t
n (t) is formed (step S5). It should be noted that the far-end input signal vector x n (t) used in these arithmetic processings
Of the tap number control signal BC at that time.
(= N).

【0040】そして、適応フィルタ部103において、
上述した(2) 式に従って、現時刻tでの疑似エコー信号
ERが形成され、加算器Rにおいて、疑似エコー信号E
Rの減算によるエコー消去動作が実行される(ステップ
S6)。
Then, in the adaptive filter unit 103,
The pseudo echo signal ER at the current time t is formed in accordance with the above-described equation (2), and the pseudo echo signal E
An echo canceling operation is performed by subtracting R (step S6).

【0041】このようにして現時刻tでの一連の処理が
終了すると、ステップS1に戻って、次の時刻(t=t
+1)の処理に進むことになる。
When a series of processing at the current time t is completed in this way, the flow returns to step S1 to return to the next time (t = t
+1).

【0042】以上のような図2に示す処理により、初期
化が必要となったときには、有効タップ数が1での適応
動作を実行し(S1、S2、S4〜S6)、その後、最
大タップ数pに達するまで有効タップ数を時刻毎に1ず
つ増大させた適応動作を実行し(S1、S3(タップ数
の更新を伴う)、S4〜S6)、最大タップ数pに達し
た以降はそのタップ数pでの適応動作を実行する(S
1、S3(タップ数を更新せず)、S4〜S6)。
When initialization is required by the processing shown in FIG. 2 as described above, the adaptive operation with the effective tap number of 1 is performed (S1, S2, S4 to S6), and thereafter, the maximum tap number is set. An adaptive operation in which the number of effective taps is increased by one at each time until the number of taps reaches p (S1, S3 (with update of the number of taps), S4 to S6), and after reaching the maximum number p of taps, Perform an adaptive operation with a number p (S
1, S3 (without updating the number of taps), S4 to S6).

【0043】上記実施形態によれば、内部状態更新部と
適応フィルタ部の操作について、適応動作を再度やり直
す初期化開始時点からタップ数を逐次増加させるように
したので、エコーパスの伝達特性へ追従し直す適応動作
の初期化時における演算量を削減することができる。
According to the above embodiment, the operation of the internal state updating unit and the adaptive filter unit is configured so that the number of taps is sequentially increased from the start of initialization in which the adaptive operation is restarted, so that it follows the transfer characteristic of the echo path. The amount of calculation at the time of initializing the adaptive operation can be reduced.

【0044】また、エコーパスのインパルス応答が比較
的短い場合には、このように演算量を削減しても、タッ
プ係数をより速くエコーパスの伝達特性に収束させるこ
とができる。
When the impulse response of the echo path is relatively short, the tap coefficients can be made to converge more quickly to the transfer characteristics of the echo path even if the amount of calculation is reduced in this way.

【0045】さらに、適応フィルタ部のタップ係数等の
各種パラメータは、タップ数が増加された際にも、次の
時刻へ継承されるため、収束動作がとぎれることなく、
速やかな収束動作を実現することができる。
Further, various parameters such as tap coefficients of the adaptive filter section are inherited to the next time even when the number of taps is increased, so that the convergence operation is not interrupted.
A quick convergence operation can be realized.

【0046】なお、上記実施形態においては、RLS法
に適用したエコーキャンセラを示したが、タップ数に応
じた次元を有するベクトルや行列等で表される時刻毎に
逐次更新される内部状態量を利用して、タップ係数(ベ
クトル)を形成するアルゴリズムを採用しているエコー
キャンセラであれば、本発明を適用することができる。
例えば、カルマンフィルタ法や学習同定法等を利用した
エコーキャンセラに本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the echo canceller applied to the RLS method has been described. However, the internal state quantity which is successively updated at each time represented by a vector or a matrix having a dimension corresponding to the number of taps is described. The present invention can be applied to any echo canceller that employs an algorithm for forming tap coefficients (vectors) using the algorithm.
For example, the present invention can be applied to an echo canceller using a Kalman filter method, a learning identification method, or the like.

【0047】また、上記実施形態においては、ハイブリ
ッド回路のインピーダンス不整合によるエコーを消去す
るエコーキャンセラを想定しているが、スピーカからマ
イクロホンへ回り込んだエコーを消去するエコーキャン
セラに本発明を適用することができる。
Further, in the above embodiment, an echo canceller for canceling an echo due to impedance mismatch of the hybrid circuit is assumed, but the present invention is applied to an echo canceller for canceling an echo circulating from a speaker to a microphone. be able to.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、内部状
態更新部と適応フィルタ部の操作について、適応動作を
再度やり直す初期化開始時点からタップ数を逐次増加さ
せるようにしたので、エコーパスの伝達特性へ追従し直
す適応動作の初期化時における演算量を削減でき、ま
た、エコーパスのインパルス応答が比較的短い場合な
ど、タップ係数をより速くエコーパスの伝達特性に収束
させることができる。
As described above, according to the present invention, the number of taps for the operation of the internal state update unit and the adaptive filter unit is sequentially increased from the start of initialization in which the adaptive operation is restarted. Can be reduced at the time of initialization of the adaptive operation to follow the transfer characteristic of the echo path, and the tap coefficient can be made to converge more quickly to the transfer characteristic of the echo path when the impulse response of the echo path is relatively short.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of an embodiment.

【図2】実施形態の動作を示したフローチャートであ
る。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エコーキャンセラ、101…ブロックサイズ制御
部、102…内部状態更新部、103…適応フィルタ
部、R…加算器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Echo canceller, 101 ... Block size control part, 102 ... Internal state update part, 103 ... Adaptive filter part, R ... Adder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 3/23 H03H 17/00 H03H 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04B 3/23 H03H 17/00 H03H 21/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エコーが重畳されている近端入力信号
と、タップ数分だけの遠端入力信号と、内部状態量とか
らその時刻におけるエコーパスの伝達特性を推定し、そ
の推定値と上記遠端入力信号との畳み込み演算によって
疑似エコー信号を生成する適応フィルタ部と、 エコーパスの伝達特性を逐次的に推定するために必要
な、タップ数に応じて定まる要素数を有する上記内部状
態量を更新し、更新された内部状態量を上記適応フィル
タ部へ出力する内部状態更新部と、 当該エコーキャンセラを初期化するか否かを判断し、初
期化する場合に、タップ数を初期値に設定し、その後タ
ップ数を逐次拡大し、予め設定された数にタップ数が達
した後はその値を一定に保ち、このように変化するタッ
プ数を上記内部状態更新部及び上記適応フィルタ部へ逐
次出力するブロックサイズ制御部と、 近端入力信号から上記適応フィルタ部から出力された疑
似エコー信号を減算する加算器とを有することを特徴と
するエコーキャンセラ。
1. A transfer characteristic of an echo path at that time is estimated from a near-end input signal on which an echo is superimposed, a far-end input signal corresponding to the number of taps, and an internal state quantity. An adaptive filter unit that generates a pseudo echo signal by convolution operation with the end input signal, and updates the internal state quantity having the number of elements determined according to the number of taps necessary for sequentially estimating the transfer characteristic of the echo path Then, an internal state updating unit that outputs the updated internal state amount to the adaptive filter unit, and whether or not to initialize the echo canceller is determined.When the initialization is performed, the number of taps is set to an initial value. After that, the number of taps is sequentially increased, and after the number of taps reaches a preset number, the value is kept constant, and the number of taps changing in this way is determined by the internal state updating unit and the adaptive filter unit. And the block size control section that sequentially outputs, echo canceller, characterized in that it comprises an adder which subtracts the echo replica signal outputted from the adaptive filter unit from the near-end input signal.
【請求項2】 上記適応フィルタ部が、エコーパスの伝
達特性を逐次最小2乗法に従って推定すると共に、上記
内部状態更新部が、逐次最小2乗法に従って内部状態量
を更新することを特徴とする請求項1に記載のエコーキ
ャンセラ。
2. The method according to claim 1, wherein the adaptive filter estimates a transfer characteristic of the echo path according to a sequential least squares method, and the internal state updating unit updates an internal state quantity according to a sequential least squares method. 2. The echo canceller according to 1.
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