JP3357284B2 - ダブルトーク検出制御装置およびダブルトーク検出制御方法 - Google Patents

ダブルトーク検出制御装置およびダブルトーク検出制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長距離通信回線や
拡声電話機等において通話品質の劣化要因となるエコー
信号を消去するためのエコーキャンセラにおいて、ダブ
ルトーク(双方向同時通話)時の処理を行なうエコーキ
ャンセラのダブルトーク検出制御装置および検出制御方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】拡声電話機に使われる、ダブルトーク検
出器を備えたエコーキャンセラの一般的な構成を図2に
示す。図2において、遠端から送られてきたアナログ信
号は端子13を通り、A/D変換器9でディジタル信号
に変換された受信信号x(n)はD/A変換器4でアナ
ログ信号に変換され、端子11を通りスピーカ2から出
力され、マイク1までのエコー経路Hを通ってエコーと
なり、このエコーが近端話者音声Ninに加わった信号
がマイク1に入力され、端子10を通りA/D変換器3
でディジタル信号に変換される。変換された送信信号y
(n)は、受信信号x(n)を入力とする適応ディジタ
ルフィルタ6から出力された、擬似エコー信号z(n)
を減算器5で差し引かれて残差信号e(n)として出力
される。残差信号e(n)はD/A変換器8でアナログ
信号に変換され、端子12を通り遠端に送られる。ここ
で、インデックスnは離散信号の時刻を表わす。図2の
ような構成のエコーキャンセラの適応動作において、近
端話者の音声はフィルタの適応を乱すので、近端話者音
声Ninの存在を検出して適応動作を停止する必要があ
る。そこで、ダブルトーク検出器7は受信信号x
(n)、送信信号y(n)、残差信号e(n)の信号を
受けてダブルトークの状態を検出し、適応ディジタルフ
ィルタ6に対して適応動作の禁止、解除の信号を送出
し、制御する。具体的には、受信信号x(n)と送信信
号y(n)のレベルを観測し、その差から近端話者音声
Ninの検出を行なう方法や、受信信号x(n)とエコ
ーキャンセラで消去を行なった後の残差信号e(n)の
レベルを観測し、近端話者の音声により適応が乱された
結果、残差信号e(n)が増大することから近端話者音
声Ninの検出を行なう方法等がとられる。後者の方法
の例として、図4に示すような構成のダブルトーク検出
器を用いる、特開昭63−238727号公報の技術が
ある。この発明は、近端話者音声の検出を行なう判定し
きい値を、その過去の値、受信信号および残差信号のパ
ワーを積分処理した値を使って更新することを特徴とし
ている。
【0003】以下に図4を用いて発明の概要を具体的に
説明する。受信信号x(n)、送信信号y(n)、残差
信号e(n)は、パワー検出器23、24、25でそれ
ぞれ信号のパワーに変換され、そのうち受信信号と残差
信号のパワーPx(n)、Pe(n)を用いてパワー比
算出手段26でパワー比Rx_e(n)が算出される。
一方、受信信号のパワーPx(n)が比較器28でしき
い値XTHと比較され、受信信号の有音/無音の判定結
果が出力される。受信信号が無音の時、適応禁止信号発
生部35は適応禁止の信号を出力し、31のしきい値設
定手段Aはダブルトーク検出のしきい値であるTH1
(n)の値を保存する。受信信号が有音の時、送信信号
のパワーPy(n)は比較器34でしきい値YTHと比
較され、送信信号の有音/無音の判定結果が出力され
る。送信信号が無音の時、適応禁止信号発生部35が適
応禁止を解除すると共に、31のしきい値設定手段Aは
しきい値TH1(n)を急速に減少させる。送信信号が
有音の時、31のしきい値設定手段Aは、前記パワー比
Rx_e(n)と、そのパワー比にマージン付加手段2
9でマージンMGN1を付加された値x_e_m(n)
を受けて、それらの値とその過去の値を積分処理するこ
とによってしきい値TH1(n)を設定する。さらに、
前記x_e_m(n)の値と、設定されたしきい値TH
1(n)が比較器33で比較され、ダブルトーク状態か
どうかを判定する。前者が後者より小さいとき、ダブル
トーク状態と判定され、適応禁止信号発生部35は適応
禁止の信号を出力し、逆に前者が後者より大きいとき適
応禁止を解除する。このような構成とすることにより、
ダブルトークの検出感度は高くなり、それでいてダブル
トーク状態の判定は、エコー経路の微少変動の影響を受
けにくくなっている。また、受信信号が有音(遠端話者
音声が存在)と判定され、かつエコー信号すなわち送信
信号が無音と判定された場合、前記しきい値を急速に減
少させ、早期に適応動作を再開することにより、必要以
上に適応動作の停止が生ずるのを防いでいる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、送信信号の有音・無音の判定は信号のレベル
と固定のしきい値との比較で行なっていたため、エコー
経路の特性によってエコー信号のレベルが大きく変化し
ている状況では有音・無音の判定を誤る場合があり、適
応動作の制御が適切に行なわれないという問題があっ
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、受信信号と送信信号のパワー値の比から
送信信号の有音無音判定用しきい値を設定する手段と、
送信信号のパワー値の代わりに、受信信号と送信信号の
パワー値の比にマージンを付加した値と、設定された送
信信号の有音無音判定用しきい値から送信信号の有音無
音判定を行なう手段とを備える。なお、「パワー値」
は、対数変換したものを用いることもできる。その場
合、「パワー値の比」は、「パワー値」を対数変換した
ものの差分値になる。
【0006】前記手段を用い、本発明ではエコーキャン
セラの動作時に、ダブルトーク検出しきい値に基づきダ
ブルトーク状態を検出し、前記適応ディジタルフィルタ
の適応動作を禁止するエコーキャンセラのダブルトーク
検出装置および検出方法において、次のような手順によ
りダブルトーク検出しきい値を制御するようにした。
【0007】すなわち、前記受信信号パワー値から受信
信号の有音と無音を判定し、受信信号が無音のとき、前
記適応ディジタルフィルタの適応動作を禁止し、受信信
号が有音のとき、受信信号と送信信号のパワー比を求
め、そのパワー比にマージンを付加した値と送信信号の
有音無音判定用しきい値とを比較し、前者が後者よりも
小さい場合に送信信号は有音と判定され、次に受信信号
と残差信号のパワー比を求め、そのパワー比にマージン
を付加した値とダブルトーク判定用しきい値とを比較
し、前者が後者よりも小さい場合にダブルトークと判定
され、前記適応ディジタルフィルタの適応動作を禁止す
る。一方、送信信号が無音と判定されると、前記適応デ
ィジタルフィルタの適応動作禁止を解除すると共に前記
ダブルトーク検出しきい値を急速に減少させる。なお、
前記ダブルトーク判定用しきい値は、その値の過去の値
と、前記受信信号と残差信号のパワー値の比もしくはそ
の比にマージンを加えた値のどちらかとを、ダブルトー
クの状態に応じて所定の重みによる積分処理を行った結
果の値に基づいて設定することにより更新する。だた
し、前記受信信号が無音の場合はダブルトーク判定用し
きい値を保存する。
【0008】本発明では特に、前記送信信号の有音無音
判定を行なう際、送信信号のパワーそのものではなく、
前記送信信号の有音無音判定用しきい値を、その値の過
去の値と、前記受信信号と送信信号のパワー値の比と
を、所定の重みによる積分処理を行った結果の値に基づ
いて設定することにより、適応が禁止されていない期間
のみ更新するようにした。
【0009】上記のようにエコーキャンセラのダブルト
ーク検出制御装置および制御方法を構成することで、送
信信号の有音無音判定しきい値はエコー経路の特性に合
わせて適切に更新される、すなわちエコー経路の減衰量
が大きいときは、受信信号と送信信号のレベル差が大き
く、しきい値は減少し、結果として送信信号が小さくて
も無音と判定されにくくなる。逆に、エコー経路の減衰
量が小さいときは受信信号と送信信号のレベル差は小さ
く、しきい値は増大し、送信信号がある程度大きくても
無音と判定されるようになる。ただし上記しきい値は、
近端話者音声が存在し、エコーキャンセラの適応が停止
されている期間は更新されずに、保存されている。この
動作によりエコー経路の特性が異なる場合でも、適切に
送信信号の有音無音判定が行なわれ、前記課題を解決で
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態に係る
ダブルトーク検出制御装置の動作を説明するための、ダ
ブルトーク検出器の構成ブロック図である。
【0011】以下に図1を用いてダブルトーク検出器の
動作を説明する。ダブルトーク検出器は、端子20、2
1、22からそれぞれ残差信号e(n)、受信信号x
(n)、送信信号y(n)を受け、パワー検出器23、
24、25でそれぞれのパワーPe(n)、Px
(n)、Py(n)を算出する。このうち、まずパワー
Px(n)を比較器28で受信信号の無音検出しきい値
XTHと比較して、Px(n)<XTHの場合、受信信
号は無音であると判定し、信号”0”を31のしきい値
設定手段Aおよび適応禁止信号発生部35に送る。
【0012】Px(n)≧XTHの場合、受信信号は有
音であると判定し、信号”1”を31のしきい値設定手
段Aおよび適応禁止信号発生部35に送ると共に、パワ
ーPx(n)とPy(n)から、パワー比算出手段27
でパワー比Ry_x(n)=Py(n)/Px(n)が
計算されたのち、32のしきい値設定手段Bへ送られ、
一方のマージン付加手段30において、マージンMGN
2が付加され比較器34へ送られる。比較器34は32
のしきい値設定手段Bから受けたしきい値TH2(n)
と、前記マージン付加手段30の出力y_x_m(n)
とを比較する。
【0013】y_x_m(n)<TH2(n)の場合、
送信信号は無音であると判定し、信号”0”を31のし
きい値設定手段Aおよび適応禁止信号発生部35に送
る。y_x_m(n)≧TH2(n)の場合、送信信号
は有音であると判定し、信号”1”を31のしきい値設
定手段Aおよび適応禁止信号発生部35に送ると共に、
パワーPx(n)とPe(n)はパワー比算出手段26
でパワー比Rx_e(n)=Px(n)/Pe(n)が
計算されたのち、31のしきい値設定手段Aへ送られ、
もう一方のマージン付加手段29においてマージンMG
N1を付加され、31のしきい値設定手段Aと比較器3
3へ送られる。比較器33は、31のしきい値設定手段
Aから受けたしきい値TH1(n)と、前記マージン付
加手段29の出力x_e_m(n)とを比較する。
【0014】x_e_m(n)<TH1(n)の場合、
ダブルトーク状態と判定し、信号”1”を、x_e_m
(n)≧TH1(n)の場合、シングルトーク(ダブル
トークでない)状態と判定して、信号”0”を、それぞ
れ適応禁止信号発生部35に送る。
【0015】ここで、しきい値設定手段の動作について
説明する。しきい値設定手段Aは、Rx_e(n)とx
_e_m(n)の信号を受け、制御信号の状態に応じて
しきい値TH1(n)の更新を行なう。比較器28が無
音の判定(Px(n)<XTH)をした場合、しきい値
TH1(n)は保存され、有音の判定(Px(n)≧X
TH)をした場合、比較器33の判定がダブルトーク
(信号”1”)かシングルトーク(信号”0”)か、お
よび比較器34の判定が有音(信号”1”)か無音(信
号”0”)かによって、しきい値TH1(n)は例えば
次式のように更新される。
【0016】シングルトークの場合 TH1(n+1)=(1−m1)×TH1(n)+m1
×Rx_e(n) ダブルトークの場合 TH1(n+1)=TH1(n)−m2×[TH1
(n)−x_e_m(n)] 送信信号が無音の場合 TH1(n+1) = 0 ただし、m1,m2は更新の時定数を決定するパラメー
タである。
【0017】しきい値設定手段Bは、Ry_x(n)の
信号を受けて、適応禁止信号の無いとき(適応可能と判
定された期間)だけしきい値TH2(n)を次式のよう
に更新する。
【0018】TH2(n+1)=(1−m3)×TH2
(n)+m3×Ry_x(n) ただし、m3 は更新の時定数を決定するパラメータで
ある。
【0019】次に、適応禁止信号発生部35の動作につ
いて説明する。適応禁止信号発生部35は比較器28、
33、34の判定結果(信号”0”ないし”1”)を受
けて、それらの組み合わせで適応禁止および禁止解除の
信号を端子36に出力する。比較器28の出力が信号”
0”の時、適応禁止の信号を出力する。また、比較器3
3の出力が信号”0”の時、適応禁止解除の信号を、信
号”1”の時、適応禁止の信号を出力する。さらに、比
較器34の出力が信号”0”の時、適応禁止解除の信号
を出力する。前記以外の状態では直前の状態を継続す
る。
【0020】なお、上記の説明でパワー比の代わりにパ
ワーを対数変換した値の差分値を用いることも出来る。
【0021】図3にエコー経路の減衰量が変動したとき
の判定結果における、しきい値を固定にした場合と可変
の場合の差異を示す。しきい値を可変にすることによ
り、しきい値が固定の場合に検出できなかった有音区間
を検出できることが分かる。
【0022】また、本実施の形態はエコーキャンセラの
ダブルトーク検出制御装置について説明したが、各手段
をステップとすればダブルトーク検出制御方法を与える
事が出来る。
【0023】
【発明の効果】以上のように、送信信号の有音無音を判
定する比較器34のしきい値を固定ではなく、受信信号
x(n)と送信信号y(n)のパワー比に応じて可変と
することにより、エコー経路における減衰量の変動によ
らず、送信信号の有音と無音を適切に判定することが出
来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるダブルトーク検出制御装置の実
施の形態を示す概略構成図である。
【図2】ダブルトーク検出器を備えるエコーキャンセラ
の一般的な構成を示す図である。
【図3】判定しきい値が固定と可変の場合の動作結果に
おいて本発明の効果を説明する図である。
【図4】従来技術におけるダブルトーク検出制御装置の
一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 マイク 2 スピーカ 3、9 A/D変換器 4、8 D/A変換器 5 減算器 6 適応ディジタルフィルタ 7 ダブルトーク検出器 10 送信音声信号入力端子 11 受信音声信号出力端子 12 送信音声信号出力端子 13 受信音声信号入力端子 20、21、22 音声信号入力端子 23、24、25 パワー検出器 26、27 パワー比算出手段 28、33、34 比較器 29、30 マージン付加手段 31 しきい値設定手段A 32 しきい値設定手段B 35 適応禁止信号発生部 36 適応禁止信号出力端子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号、送信信号、残差信号のパワー
    を検出する手段と、 前記パワー値の比を算出する手段と、 前記受信信号のパワー値から受信信号の有音と無音を判
    定する手段と、 前記送信信号のパワー値から送信信号の有音と無音を判
    定する手段と、 ダブルトーク判定用しきい値を、その値の過去の値
    前記受信信号と残差信号のパワー値の比もしくはその比
    にマージンを加えた値のどちらかとを、ダブルトークの
    状態に応じて所定の重みによる積分処理を行った結果の
    値に基づいて設定する手段と、 前記受信信号と残差信号のパワー値の比にマージンを付
    加した値と、設定された前記ダブルトーク判定用しきい
    値からダブルトークの判定を行なう手段と、 前記受信信号の有音無音判定結果と、前記の送信信号の
    有音無音判定結果と、前記ダブルトークの判定結果とを
    用いて前記エコーキャンセラの適応動作を禁止する信号
    を出力する手段を有する、エコーキャンセラのダブルト
    ーク検出装置において、 前記受信信号と送信信号のパワー値の比から送信信号の
    有音無音判定用しきい値を設定する手段と、 前記送信信号のパワー値の代わりに、前記受信信号と送
    信信号のパワー値の比にマージンを付加した値と、設定
    された前記送信信号の有音無音判定用しきい値から送信
    信号の有音無音判定を行なう手段とを備え、 前記送信信号の有音無音判定用しきい値を、その値の過
    去の値、前記受信信号と送信信号のパワー値の比
    を、所定の重みによる積分処理を行った結果の値に基づ
    いて設定することにより、適応が禁止されていない期間
    のみ更新することを特徴とするダブルトーク検出制御装
    置。
  2. 【請求項2】 受信信号、送信信号、残差信号のパワー
    を検出するステップと、 前記パワー値の比を算出するステップと、 前記受信信号のパワー値から受信信号の有音と無音を判
    定するステップと、 前記送信信号のパワー値から送信信号の有音と無音を判
    定するステップと、ダブルトーク判定用しきい値を、そ
    の値の過去の値、前記受信信号と残差信号のパワー値
    の比もしくはその比にマージンを加えた値のどちらかと
    を、ダブルトークの状態に応じて所定の重みによる積分
    処理を行った結果の値に基づいて設定するステップと、 前記受信信号と残差信号のパワー値の比にマージンを付
    加した値と、設定された前記ダブルトーク判定用しきい
    値からダブルトークの判定を行なうステップと、 前記受信信号の有音無音判定結結果と、前記ダブルトー
    クの判定結果と、前記の受信信号のエコーの有音無音判
    定結果を用いて前記エコーキャンセラの適応動作を禁止
    する信号を出力するステップとを含む、エコーキャンセ
    ラのダブルトーク検出方法において、 前記受信信号と送信信号のパワー値の比から送信信号の
    有音無音判定用しきい値を設定するステップと、 前記送信信号のパワー値の代わりに、前記受信信号と送
    信信号のパワー値の比にマージンを付加した値と、設定
    された前記送信信号の有音無音判定用しきい値から送信
    信号の有音無音判定を行なうステップとを含み、 前記送信信号の有音無音判定用しきい値を、その値の過
    去の値、前記受信信号と送信信号のパワー値の比
    を、所定の重みによる積分処理を行った結果の値に基づ
    いて設定することにより、適応が禁止されていない期間
    のみ更新することを特徴とするダブルトーク検出制御方
    法。
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