JP3404236B2 - 拡声通話装置 - 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，拡声通話装置に係
り，例えばスピーカフォンやテレビ会議等のスピーカー
及びマイクを用いた双方向通信を行うシステムにおい
て，エコーキャンセラのエコー除去性能を簡易な処理に
よって見積もり，ボイススイッチの送受話切換え性能を
向上させることのできる拡声通話装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】受話器を有さず，スピーカ及びマイクを
用いて通話を行う拡声通話装置は，例えば複数地点を結
ぶテレビ会議システムや，安全のために手をステアリン
グから離せない自動車用電話等の幅広い分野に応用され
ている。この拡声通話装置において問題となるのは，ス
ピーカから出力された音が反響してマイクに回り込んで
生じる音響エコーや，回線結合部でのインピーダンスの
不整合により自身の発した音声が反射されて発生する回
線エコーと呼ばれる現象である。ここで，図６は上記音
響エコー及び回線エコーを簡単に説明するための図であ
る。この問題が深刻なのは，例えば図６に示すように，
音響エコー経路と回線エコー経路とが同時に成立して，
回線を介し閉ループ（マイク６１，回線ＳＰ，及びスピ
ーカ６２から構成される閉ループ）が形成された場合で
ある。即ち，上記閉ループの利得が１を越える場合に
は，上記閉ループ内で発振（ハウリング）を起こしてし
まい，最悪の場合通話不能に陥ってしまう。また，発振
を生じない場合でも，例えば回線エコーの場合には，自
身の発した音声がスピーカ６２から遅れて出力されるた
め非常に喋りづらいことになる。

【０００３】このエコーの影響を回避する装置は大きく
２つに大別される。一つは，近端話者が喋っている時に
は該話者の受信路に電気的な損失を挿入し（送話状
態），上記話者が話を聞いている時には上記話者の送信
路に損失を挿入する（受話状態），半２重のボイススイ
ッチ方式である。この方式では，送話状態と受話状態と
の切換えは，近端若しくは遠端の話者の発した音声に基
づいて行われる。もう一方は，上記エコーの特性を推定
する適応フィルタを用いて，上記エコーに近似する信号
を作成し，該信号を伝送路から差し引くことにより，上
記閉ループからエコー信号を除去するエコーキャンセラ
方式である。エコーキャンセラ方式では，エコーが実時
間で除去され，送信路・受信路が共に閉鎖されないので
全２重方式の通信を行うことができる。

【０００４】ところで，上記のようなボイススイッチを
用いた拡声装置に関する技術は，例えば特公平５−４４
２２１号公報に開示されている。ここで，図７は上記文
献に記載の拡声通話装置の概略構成を示す図である。図
７に示すように，上記ボイススイッチを用いた拡声通話
装置１００は，送信部２００に，マイク１１１から入力
される音声信号等，複数の入力を一時的に格納するマル
チプレクサ２１０と，後記するコンピュータ１１０から
の制御信号に応じて送信路を閉鎖するミュート制御２１
１と，上記音声信号に含まれる背景雑音を除去するため
の高域通過フィルタ２１２と，高域フィルタ２１２を通
過した上記音声信号に，コンピュータ１１０からの制御
信号に応じて減衰を与えるプログラマブル減衰器２１３
（受話状態設定手段に相当）と，高域フィルタ２１２か
ら出力された音声信号の包絡線を検出する包絡線検出器
２１４と，プログラマブル減衰器２１３で発生したスイ
ッチングノイズを減衰させると共に，線路１０１への出
力波形を整形する低域通過フィルタ２１５と，包絡線検
出器２１４からの出力を対数増幅する対数増幅検出器２
１６とを具備する。

【０００５】また，上記拡声通話装置１００の受信部３
００は，機能的に送信部２００と同じ回路が含まれ，線
路１０２を通じて受信された音声信号等，複数の入力を
一時的に格納するためのマルチプレクサ３１０と，コン
ピュータ１１０からの制御信号に応じて受信路を閉鎖す
るミュート制御３１１と，上記音声信号に含まれる背景
雑音を除去するための高域通過フィルタ３１２と，高域
フィルタ３１２を通過した上記音声信号に，コンピュー
タ１１０からの制御信号に応じて減衰を与えるプログラ
マブル減衰器３１３（送話状態設定手段に相当）と，高
域フィルタ３１２から出力された音声信号の包絡線を検
出する包絡線検出器３１４と，プログラマブル減衰器３
１３で発生したスイッチングノイズを減衰させると共
に，スピーカ１１２への出力波形を整形する低域通過フ
ィルタ３１５と，包絡線検出器３１４からの出力を対数
増幅する対数増幅検出器２１６とを具備する。また，上
記コンピュータ１１０（状態切換手段に相当）は，各対
数増幅器２１６，３１６からの信号をマルチプレクサ１
１７，Ａ／Ｄ変換器１１５を介して受け取り，ミュート
制御２１１，３１１，及びプログマラブル減衰器２１
３，３１３を制御する手段である。また，上記コンピュ
ータ１１０は，較正回路１１３にも接続されている。較
正回路１１３は，マルチプレクサ２１０及び３１０に所
定の較正音を入力して，システムの特性を推定するのに
用いられる。

【０００６】以下，上記拡声通話装置の動作について，
受話状態から送話状態に切り換わる送話割り込みを例に
説明する。ここで，図８は送話割り込み動作を説明する
フローチャートである。図８に示すように，上記拡声通
話装置が受話状態にある場合（Ｓ１００１），先ず，マ
イク１１１から入力された送話信号TX-Sが，予測送話信
号TX-Eを所定のしきい値Th倍上回るか否かの判定が行わ
れる（Ｓ１００２）。ここで言う予測送話信号TX-Eと
は，受話信号RX-Sがスピーカ１１２からマイク１１１に
結合することで生じる送話信号を予測した信号である。
即ち，この工程Ｓ１００２が設けられるのは，音響エコ
ーの影響により，近端話者が喋ってもいないのに，スピ
ーカ１１２から出力された受話信号RX-Sによって，装置
が自己切換えを起こさないようにするためである。工程
Ｓ１００２において，送話信号TX-Sが予測送話信号TX-E
を上回ると，工程Ｓ１００３に移行し，送話信号TX-Sが
送話雑音TX-Nを所定のしきい値Th倍上回るか否かの判定
が行われる。ここでの判定は，送話信号TX-Sが音声信号
であるか雑音信号であるかを判別するために設けられて
いる。工程Ｓ１００３において，送話信号TX-Sが音声信
号であることが確認されて，はじめて送話信号TX-Sが受
話信号RX-Sを所定のしきい値Th倍だけ上回るか否かの比
較が行われる（Ｓ１００４）。そして，工程１００４に
おいて，送話信号TX-Sが受話信号RX-Sを上回ると，留保
タイマーを初期化した後（Ｓ１００５），送話状態に移
行する（Ｓ１００６）。このように上記拡声通話装置で
は，送話信号TX-Sを予測送話信号TX-Eと比較することに
より，音響エコーによる誤切換えを防止している。尚，
回線エコーによる誤切換え防止は，上記音響エコーの場
合と裏表の関係にあり，実質的に等価であるのでその説
明を省略する。

【０００７】ところで，上記予測送話信号TX-Eや工程Ｓ
１００４の判定に用いられるしきい値は，較正回路１１
３が実際に発する較正音を用いて決定されるものであ
る。より具体的には，較正回路１１３が，例えば３００
〜３．４ｋＨｚ程度の範囲にある可聴周波数の信号を規
則的にスピーカーから周辺環境へ発して，その時に測定
された音響応答を基に音響エコー信号の最大振幅や残響
の持続時間等を求め，これによって上記予測送話信号TX
-Eやしきい値が決定される。この較正音は，送信路及び
受信路に音声信号が検出されない時に送出され，環境の
変化にある対応して上記予測送話信号TX-Eやしきい値を
変更することができる。このため，周辺環境での反響が
少なく音響状態が良好な場合，若しくは回線状態が良好
な場合には，音響エコーや回線エコーに応じて設定され
る割り込みしきい値を下げて，全２重に近い通信を行う
ことができる。

【０００８】一方，エコーキャンセラに関する技術は，
例えば特開昭６１−２５８５５４号公報に開示されてい
る。ここで，図９は上記文献に開示されたエコーキャン
セラの概略構成を示す図である。図９に示すように，上
記エコーキャンセラは，回線から受信された受話信号Ｘ
Ｒを時系列に記憶するＸＲメモリ９０６と，スピーカ９
０２からマイク９０１に回り込んだ音響エコー特性の推
定値Ａを記憶するＡメモリ９０７と，受話信号ＸＲと上
記推定値Ａとの畳込み演算を行う演算回路９０８と，音
響エコー信号から上記演算回路９０８の出力を差し引く
ことにより音響エコー信号を抑圧する減算回路９０９
と，送話信号ＸＴを時系列に記憶するＸＴメモリ９１０
と，回線エコー特性の推定値Ｈを記憶するＨメモリ９１
１と，送話信号ＸＴと上記推定値Ｈとの畳込み演算を行
う演算回路９１２と，回線エコー信号から上記演算回路
９１２の出力を差し引くことにより回線エコー信号を抑
圧する減算回路９１３と，ＸＲメモリ９０６若しくはＸ
Ｔメモリ９１０に記憶された受話信号ＸＲ若しくは送話
信号ＸＴと減算回路９０９若しくは９１３の出力とに基
づいて，Ａメモリ９０７若しくはＨメモリ９１１内に記
憶された推定値Ａ若しくはＨを逐次修正するための修正
係数を求める適応制御回路９１４と，適応制御回路９１
４で求められた修正係数を加算して推定値Ａを逐次修正
する加算回路９１５と，適応制御回路９１４で求められ
た修正係数を加算して推定値Ａを逐次修正する加算回路
９１６と，適応制御回路９１４の入出力信号を選択する
ためのスイッチ９１７，９１８，９１９と，送話信号及
び受話信号の音声信号を検出し，スイッチ９１７，９１
８，９１９を制御する信号検出回路９２０（音声信号検
出手段に相当）とを具備する。

【０００９】上記エコーキャンセラは，通常，音響エコ
ー除去用適応制御回路と回線エコー除去用適応制御回路
との２つの回路で分けられる処理を，信号検出回路９２
０及びスイッチ９１７，９１８，９１９によりその入出
力が制御される単一の適応制御回路９１４により行い，
ハードウェア構成の簡略化を図ったものであるが，音響
エコー除去と回線エコー除去とは基本的に同じ処理であ
るので，以下では，音響エコー除去についてのみ言及
し，回線エコー除去については必要がない限り省略す
る。

【００１０】上記エコーキャンセラにおいて，信号検出
回路９２０により受話信号ＸＲのみに音声信号が検出さ
れると，上記エコーキャンセラの適応学習が行われる。
即ち，適応制御回路９１４で求められた修正係数Δａ_n
によりＡメモリ７に記憶されたインパルス応答の推定値
列ａ_n が逐次修正される。この修正には，例えば学習同
定法が用いられる。下記（１）式は，学習同定法による
修正を具体的に示したものである。

【数１】 尚，上記適応学習が，受話信号のみ音声信号が検出され
た時に行われるのは，近端話者が発声する音声信号が本
来音響エコー特性とは無関係なものであるので，音響エ
コー信号と共に上記近端話者の発した音声信号が，エコ
ーキャンセラに入力されると，上記近端話者の発した音
声信号が外乱となって，エコーキャンセラの学習を妨げ
るためである。このように，上記エコーキャンセラを有
する拡声通話装置では，学習同定法を用いて適応フィル
タのインパルス応答を逐次修正することにより，時間の
経過にしたがってエコーをより精度よく除去することが
できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上記ボイス
スイッチ方式及びエコーキャンセラ方式の２方式を併用
すれば，ボイススイッチの減衰器によりエコーが減衰さ
れると共に，エコーキャンセラの適応フィルタにより，
ある程度エコーが除去されるため，全２重に近く，より
エコーの影響を受けないシステムを提供できる可能性が
ある。問題は上記ボイススイッチ方式における，送受話
切換えのためのしきい値の設定である。上記ボイススイ
ッチ方式では，上述したように，較正回路１１３から発
せられる較正音によりシステムの特性を直接的に測定
し，上記しきい値をエコーに合わせて調整することがで
きるが，上記エコーキャンセラ方式と併用した場合，適
応フィルタの学習度合いに応じてシステムに残るエコー
の量が時々刻々と変化するため，特定の期間でしか較正
されないしきい値では，調整が無駄になり，ひいては誤
切換えの原因となる。本発明は，このような従来の技術
における課題を解決するために，拡声通話装置を改良
し，適応フィルタが学習するに際し，過去に参照した信
号に基づいて上記適応フィルタの性能変化を推定して，
ボイススイッチ方式とエコーキャンセラ方式とを併用し
た全２重に近い通信を安定して行うことのできる拡声通
話装置を提供すること目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，第１の発明は，マイクから入力された送話信号を回
線へ送信する途中で減衰させる受話状態を設定する受話
状態設定手段と，回線から受信される受話信号をスピー
カから出力する途中で減衰させる送話状態を設定する送
話状態設定手段と，上記受話信号がスピーカからマイク
に回り込んで生じる音響エコーに対して設定された所定
の音響エコー閾値に基づいて上記送話信号と受話信号と
の大小関係を判定し，上記送話状態と受話状態とを切り
換える状態切換手段と，上記送話信号及び受話信号から
音声信号を検出する音声信号検出手段と，上記音声信号
検出手段により上記受話信号のみに音声信号が検出され
た時の音響エコーに基づいてその応答を変化させ，上記
音響エコーの特性を逐次推定する適応フィルタを有し，
上記適応フィルタに上記受話信号を入力して得た擬似音
響エコー信号を上記送話信号から差し引く音響エコー除
去手段とを具備してなる拡声通話装置において，過去に
スピーカから出力された受話信号の履歴に基づいて上記
音響エコー除去手段により除去されずに残った残存音響
エコー信号を見積もる残存音響エコー見積手段と，上記
残存音響エコー見積手段により見積もられた上記残存音
響エコー信号に応じて上記状態切換手段の音響エコー閾
値を変化させる音響エコー閾値変更手段とを具備してな
ることを特徴とする拡声通話装置として構成されてい
る。上記第１の発明に係る拡声通話装置では，過去にス
ピーカから出力された受話信号に基づいて上記残存音響
エコー信号を見積もり，送話状態と受話状態とを切り換
えるための上記音響エコー閾値を，見積もった残存音響
エコー信号に応じて変化させることができるので，音響
エコー除去手段と送受話状態設定手段とを協調させて，
従来より送受話切換え性能の向上した快適な双方向通信
システムを実現することができる。

【００１３】上記拡声通話装置において，上記残存音響
エコー信号は，例えば上記音声信号検出手段により上記
受話信号のみに音声信号が検出された時の受話信号のパ
ワーを積算して得た受話信号パワー積算値に基づいて見
積もることができる。また，上記音声信号検出手段によ
り上記受話信号のみに音声信号が検出された時の受話信
号の検出時間を積算して得た受話信号検出積算値に基づ
いて上記残存音響エコー信号を見積もることもできる。
上記受話信号のパワーや受話信号の検出された時間の積
算値に基づくという簡易な処理により，上記音響エコー
閾値を変化させるための演算量が軽減され，従来と較べ
て安価で消費電力の少ないシステムを提供することがで
きる。

【００１４】また，第２の発明は，マイクから入力され
た送話信号を回線へ送信する途中で減衰させる受話状態
を設定する受話状態設定手段と，回線から受信される受
話信号をスピーカから出力する途中で減衰させる送話状
態を設定する送話状態設定手段と，上記送話信号が上記
回線送信側から回線受信側へ回り込んで生じる回線エコ
ーに対して設定された所定の回線エコー閾値に基づいて
上記送話信号と受話信号との大小関係を判定し，上記送
話状態と受話状態とを切り換える状態切換手段と，上記
送話信号及び受話信号から音声信号を検出する音声信号
検出手段と，上記音声信号検出手段により上記送話信号
のみに音声信号が検出された時の回線エコーに基づいて
その応答を変化させ，上記回線エコーの特性を逐次推定
する適応フィルタを有し，上記適応フィルタに上記送話
信号を入力して得た擬似回線エコー信号を上記受話信号
から差し引く回線エコー除去手段とを具備してなる拡声
通話装置において，過去にマイクから回線に出力された
送話信号の履歴に基づいて上記回線エコー除去手段によ
り除去されずに残った残存回線エコー信号を見積もる残
存回線エコー見積手段と，上記残存回線エコー見積手段
により見積もられた上記残存回線エコー信号に応じて上
記状態切換手段の回線エコー閾値を変化させる回線エコ
ー閾値変更手段とを具備してなることを特徴とする拡声
通話装置として構成されている。上記第２の発明に係る
拡声通話装置では，過去にマイクから回線に出力された
送話信号に基づいて上記残存回線エコー信号を見積も
り，送話状態と受話状態とを切り換えるための上記回線
エコー閾値を，見積もった残存回線エコー信号に応じて
変化させることができるので，回線エコー除去手段と送
受話状態設定手段とを協調させて，従来より送受話切換
え性能の向上した快適な双方向通信システムを実現する
ことができる。

【００１５】上記拡声通話装置において，上記残存回線
エコー信号は，例えば上記音声信号検出手段により上記
送話信号のみに音声信号が検出された時の送話信号のパ
ワーを積算して得た送話信号パワー積算値に基づいて見
積もることができる。また，上記音声信号検出手段によ
り上記送話信号のみに音声信号が検出された時の送話信
号の検出時間を積算して得た送話信号検出積算値に基づ
いて上記残存回線エコー信号を見積もることもできる。
上記送話信号のパワーや送話信号の検出された時間の積
算値に基づくという簡易な処理により，上記回線エコー
閾値を変化させるための演算量が軽減され，従来と較べ
て安価で消費電力の少ないシステムを提供することがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して本発明
の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であ
って，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここで，図１は本発明の一実施の形態に係る拡声通
話装置の概略構成を示す図，図２は上記拡声通話装置の
動作を説明するためのフローチャート，図３は上記拡声
装置に係るエコーキャンセラの時間的な性能変化を示す
図，図４は信号パワーを用いたしきい値調整の様子を時
系列に示した図である。

【００１７】図１に示すように，本実施の形態に係る拡
声通話装置は，ボイススイッチ部ＶＳに，マイク１から
入力された送話信号ＴＳを例えば２線４線変換器に接続
された一般回線ＳＰへ送信する途中で減衰させる受話状
態を設定する受話状態設定手段２と，回線ＳＰから受信
される受話信号ＲＳをスピーカ３に出力する途中で減衰
させる送話状態を設定する送話状態設定手段４と，送話
信号ＴＳ及び受話信号ＲＳの信号レベルを検出する信号
レベル検出器５と，送話信号ＴＳが回線送信側２０から
回線受信側２１へ回り込んで生じる回線エコーに対して
設定された所定の回線エコー閾ＧＲＳに基づいて受話信
号ＲＳと送話信号ＴＳとの大小関係を判定する回線エコ
ー送受話判定手段６と，受話信号ＲＳがスピーカ３から
マイク１に回り込んで生じる音響エコーに対して設定さ
れた所定の音響エコー閾値ＧＴＳに基づいて，送話信号
ＴＳと受話信号ＲＳとの大小関係を判定する音響エコー
送受話判定手段７と，送話信号ＴＳ及び受話信号ＲＳか
ら音声信号を検出する音声信号検出手段８と，送話優先
モード時には回線エコー送受話判定手段６により送話信
号ＴＳが受話信号ＲＳより大きい又は小さいと判定され
た場合に送話状態設定手段４又は受話状態設定手段２に
より送信状態又は受話状態を設定し，さらに音声信号検
出手段８により送話信号ＴＳ又は受話信号ＲＳから音声
信号が検出された場合には送話状態又は受話状態を維持
し，雑音信号であると判定された場合には，受話状態設
定手段２及び送話状態設定手段４における減衰量を中間
状態に移行させる第１の送受話状態切換手段９（状態切
換手段に相当）と，受話優先モード時には音響エコー送
受話判定手段７により受話信号ＲＳが送話信号ＴＳより
大きい又は小さいと判定された場合に受話状態設定手段
２又は送信状態設定手段４により受信状態又は送話状態
を設定し，さらに音声信号検出手段８により受話信号Ｒ
Ｓ又は送話信号ＴＳから音声信号が検出された場合には
上記受話状態又は送話状態を維持し，雑音信号であると
判定された場合には，受話状態設定手段２及び送話状態
設定手段４における減衰量を中間状態に移行させる第２
の送受話状態切換手段１０（状態切換手段に相当）とを
具備し，上記第１の送受話状態切換手段９で，回線エコ
ー送受話判定手段６により送話信号ＴＳが受話信号ＲＳ
より小さいと判定されて上記受話状態若しくは中間状態
に設定された場合には，次の処理を上記第２の送受話状
態切換手段１１に移行させ，第２の送受話状態切換手段
１１で，音響エコー送受話判定手段７により受話信号Ｒ
Ｓが送話信号ＴＳより小さいと判定されて上記送話状態
若しくは中間状態に設定された場合には，次の処理を第
１の送受話状態切換手段９に移行させる処理移行手段１
１とを具備し，回線エコー閾値ＧＲＳ及び音響エコー閾
値ＧＴＳを，後記する回線エコー閾値変更手段１７及び
音響エコー閾値変更手段１５により変更可能である。さ
らに，上記拡声通話装置は，ボイススイッチ部ＶＳに，
予め設定された送話側利得Ｇｔ及びＧｒに基づきシステ
ムの利得の影響を取り除いた上で送話信号ＴＳ若しくは
受話信号ＲＳの有無を調べる送受話判定手段１８を具備
する。

【００１８】また，上記拡声通話装置は，音声信号検出
手段８により受話信号ＲＳ又は送話信号ＴＳのみに音声
信号が検出された時の音響エコー又は回線エコーに基づ
いてその応答を変化させ，音響エコー又は回線エコーの
特性を逐次推定する適応フィルタ１２（１２ａ，１２
ｂ）を有し，適応フィルタ１２（１２ａ，１２ｂ）に受
話信号ＲＳ又は送話信号ＴＳを入力して得た擬似音響又
は回線エコー信号を送話信号ＴＳ又は受話信号ＲＳから
差し引く音響又は回線エコーキャンセラ部１３ａ又は１
３ｂ（音響又は回線エコー除去手段に相当）を具備す
る。そして，上記拡声通話装置は，ボイススイッチ部Ｖ
Ｓと，音響エコーキャンセラ部１３ａ及び回線エコーキ
ャンセラ部１３ｂとを協調させるために，過去にスピー
カから出力された受話信号ＲＳの履歴に基づいて音響エ
コーキャンセラ部１３ａにより除去されずに残った残存
音響エコー信号を見積もる残存音響エコー見積手段１４
と，残存音響エコー見積手段１４により見積もられた上
記残存音響エコー信号に応じて音響エコー送受話判定手
段７の音響エコー閾値ＧＴＳを変化させる音響エコー閾
値変更手段１５と，過去にマイクから回線に出力された
送話信号ＴＳの履歴に基づいて回線エコーキャンセラ部
１３ｂにより除去されずに残った残存回線エコー信号を
見積もる残存回線エコー見積手段１６と，残存回線エコ
ー見積手段１６により見積もられた上記残存回線エコー
信号に応じて回線エコー送受話判定手段６の回線エコー
閾値ＧＲＳを変化させる回線エコー閾値変更手段１７と
を具備してなることを特徴とする。

【００１９】以下，図２を参照して，上記拡声通話装置
の送受話切換え動作及び閾値の変更について説明する。
尚，以下では，受話状態設定手段２の減衰量が０で送話
状態設定手段４の減衰量が最大の場合を送話状態，受話
状態設定手段２の減衰量が上記最大値の半値で送話状態
設定手段４の減衰量が上記最大値の半値の場合を送話待
ち状態，受話状態設定手段２の減衰量が最大で送話状態
設定手段４の減衰量が０の場合を受話状態，受話状態設
定手段２の減衰量が上記最大値の半値で送話状態設定手
段４の減衰量が上記最大値の半値の場合を受話待ち状態
と称する。さらに，上記送話状態及び送話待ち状態を合
わせて送話優先，上記受話状態及び受話待ち状態を合わ
せて受話優先と称する。

【００２０】装置の電源がオンされ，一般回線に上記拡
声通話装置が接続された場合，上記拡声通話装置は，通
常受話優先に設定されるが，ここでは，送話優先状態で
の切換え動作，即ち第１の送受話状態切換手段９の動作
について最初に説明する。先ず，第１の送受話状態切換
手段９において，モードの設定の確認が行われる（Ｓ１
０１）。次に，回線エコー閾値ＧＲＳに基づいて，回線
エコー送受話判定手段６により送話信号ＴＳと受話信号
ＲＳとの信号レベルの比較判定が行われ（Ｓ１０２），
送話信号ＴＳが受話信号ＲＳよりも大きければ工程Ｓ１
０３に，小さければ工程Ｓ１０４に移行する。ところ
で，工程Ｓ１０２では，遠端話者の音声がハッキリと回
線エコーを上回らない限り，送話優先処理が続行される
ことを示している。このため，ボイススイッチ部ＶＳで
は，送話優先で近端話者が暫く黙り込むような状況があ
っても，送話優先処理が維持される。

【００２１】工程Ｓ１０３において送話優先のフラグが
あらためて設定され，次に音声信号検出手段８により送
話信号ＴＳの音声信号の検出が行われる（Ｓ１０５）。
音声信号検出手段８による検出は，例えば送話信号ＴＳ
が雑音信号閾値よりも大きい場合は音声信号，小さい場
合は雑音信号として行われる。工程Ｓ１０５において，
送話信号ＴＳが音声信号であると判定された場合，受話
状態設定手段２及び送話状態設定手段４は送話状態に設
定される（Ｓ１０６）。また，工程Ｓ１０２及び工程Ｓ
１０５の判定により，送話信号ＴＳのみに音声信号の検
出が確認されている状態では，残存回線エコー見積手段
１６により回線エコーキャンセラ１３ｂにより除去され
ずに残った残存回線エコー信号が見積もられる（Ｓ１０
７）。

【００２２】ここで，図３及び図４を基に，エコーキャ
ンセラで用いられる適応フィルタ１２の性能が，適応フ
ィルタ１２の適応学習に参照された入力信号の特性によ
ってほぼ推定できることを示す。図３には，時間が経過
するにしたがって残存回線エコー信号は低下していく様
子が示されている。一方，図４（ａ）には，適応学習の
際に適応フィルタ１２が参照した入力信号の信号パワー
が，図４（ｂ）には該送信信号ＴＳの信号パワーの時間
積分値が示されている。また，図３及び図４（ｂ）か
ら，参照した入力信号のパワーの積算値が多くなるほ
ど，適応フィルタ１２の学習の度合いが上昇しているの
が理解できる。この入力信号は，例えば送話信号ＴＳの
みに音声信号が検出されている時の送話信号を用いれば
よいから，特別な測定手段を必要としない。そこで，残
存回線エコー見積手段１６により入力信号（ここでは，
送話信号ＴＳ）のパワーの積算値が大きくなるにつれ
て，その出力が小さくなるような演算を施す。この結果
を時系列に示したのが図４（ｃ）である。図３に示され
た実際の残存回線エコー量と，図４（ｃ）に示された残
存回線エコーの見積もりとは，その傾向において一致お
り，回線エコー閾値を修正するのに用いるには十分な程
度である。そして，残存回線エコー見積手段１６により
見積もられた残存回線エコー信号に応じて，回線エコー
閾値変更手段１７により回線エコー閾値ＧＲＳが図４
（ｄ）に示されるように変更される（Ｓ１０８）。この
ように，適応フィルタ１２が学習時に参照した過去の入
力信号を基に簡単にエコーキャンセラの性能変化を推定
することができる。また，推定に際し，較正を行うため
の特別な測定手段を必要としない。

【００２３】また，工程Ｓ１０４において，送話信号Ｔ
Ｓが雑音信号であると判定された場合，受話状態設定手
段２及び送話状態設定手段４は中間状態に設定される
（Ｓ１０９）。工程Ｓ１０６及び工程Ｓ１０９の終了後
判定処理を続行する場合，上記工程Ｓ１０１に戻る。

【００２４】一方，工程Ｓ１０２において送話信号ＴＳ
が受話信号ＲＳよりも小さいと判定された場合，送受話
判定手段１８により送話信号ＴＳと受話信号ＲＳとの比
較が送話側利得Ｇｔと受話側利得Ｇｒとに基づいて行わ
れる（Ｓ１０４）この工程Ｓ１０４では，システムの利
得を取り除いて，受話の可能性を調べている。ここで，
送話側の方が大きければ，工程Ｓ１０３に戻って送話音
声の有無が，受話側の方が大きければ，工程Ｓ１１０に
おいて受話優先にフラグが設定され，次の工程Ｓ１１１
において受話音声の有無が調べられる。工程Ｓ１１１で
は，音声信号検出手段８により受話信号ＲＳの音声信号
の検出が行われる。この音声信号検出手段８の判定は，
送話信号ＴＳの場合と同様，受話信号ＲＳが雑音信号閾
値よりも大きいか小さいかによって判定される。工程Ｓ
１１１において，受話信号ＲＳが音声信号であると判定
された場合，受話状態設定手段２及び送話状態設定手段
４は受話状態に設定される（Ｓ１１２）。また，回線エ
コー閾値の変更の場合と同様，工程Ｓ１１３及びＳ１１
４により音響エコー閾値の変更が行われる。また，送話
信号ＴＳが雑音信号であると判定された場合，受話状態
設定手段２及び送話状態設定手段４は中間状態に設定さ
れる（Ｓ１１５）。そして，工程Ｓ１１２及び工程Ｓ１
１５終了後判定処理を続行する場合，工程Ｓ１０１に戻
る。ここで，工程Ｓ１０１に戻るに際し，音響エコー閾
値若しくは回線エコー閾値がエコーキャンセラの性能向
上に伴って，低く設定されるので，上記拡声通話装置で
は，ボイススイッチ部ＶＳにより全２重に近い通信を行
うことも可能となる。

【００２５】上記第１の送受話状態切換手段９における
判定処理において，受話優先にフラグが設定された場
合，処理移行手段１１により第１の送受話状態切換手段
９から第２の送受話状態切換手段１０に判定処理が移行
される。尚，第１の送受話状態切換手段９と第２の送受
話状態切換手段１０とが行う判定処理は裏表の関係にあ
り，実質的に等価である。遠端話者が発声する等して送
話優先から受話優先にモードが移行すると，先ず音響エ
コー送受話判定手段７により，音響エコー閾値ＧＴＳに
基づいて受話信号ＲＳと送話信号ＴＳとの大小関係の判
定が行われる（Ｓ２０２）。そして工程Ｓ２０２におい
て受話信号ＲＳが送話信号ＴＳよりも大きいと判定され
た場合には工程Ｓ２０３に，小さいと判定された場合に
はＳ２０４に移行する。ところで，工程Ｓ２０２では，
近端話者の音声がハッキリと音響エコーを上回らない限
り，受話優先処理が続行されることを示している。この
ため，上記音声切換装置では，受話優先で遠端話者が暫
く黙り込むような状況があっても，受話優先処理が維持
される。工程Ｓ２０３ではあらためて受話優先のフラグ
が設定される。この工程では，処理続行の場合，第２の
送受話状態切換手段１０により判定処理が行われること
が規定される。

【００２６】次に，音声信号検出手段８により受話信号
ＲＳに音声信号があるかないかの判定が行われる（Ｓ２
０５）。そして工程Ｓ２０５において，受話信号ＲＳが
音声信号であると判定された場合には，受話状態設定手
段２及び送話状態設定手段４は受話状態に設定される
（Ｓ２０６）。また，上記の場合と同様，工程Ｓ２０７
及び工程Ｓ２０８により音響エコー閾値の変更が行われ
る。また，受話信号ＲＳが雑音信号であると判定された
場合には，受話状態設定手段２及び送話状態４は中間状
態に設定される（Ｓ２０９）。工程Ｓ２０６若しくは工
程Ｓ２０９における状態設定終了後，処理の続行が行わ
れる場合には，工程Ｓ１０１に戻る。一方，工程Ｓ２０
２において受話信号ＲＳが送話信号ＴＳよりも小さいと
判定された場合，送受話判定手段１８により送話信号Ｔ
Ｓと受話信号ＲＳとの比較が送話側利得Ｇｔと受話側利
得Ｇｒとに基づいて行われる（Ｓ２０４）。この工程Ｓ
２０４では，システムの利得を取り除いて，送話の可能
性を調べている。ここで，受話側の方が大きければ，工
程Ｓ２０３に戻って受話音声の有無が，送話側の方が大
きければ，工程Ｓ２１０においてフラグが受話優先から
送話優先に切り換えられ，次の工程Ｓ２１１において送
話音声の有無が調べられる。尚，工程Ｓ２１０では，次
の処理判定が第１の送受話状態切換手段９に移行するこ
とが規定される。

【００２７】工程Ｓ２１１では，音声信号検出手段８に
より送話信号ＴＳに音声信号があるか雑音信号があるか
の判定が行われる。工程Ｓ２１１における判定が音声信
号である場合，受話状態設定手段２及び送話状態設定手
段４は送話状態に設定される（Ｓ２１２）。また，上記
の場合と同様，工程Ｓ２１３及びＳ２１４により回線エ
コー閾値が変更される。また，送話信号ＴＳが雑音信号
である場合，受話状態設定手段２及び送話状態設定手段
４は中間状態に設定される（Ｓ２１５）。工程Ｓ２１２
若しくは工程Ｓ２１５における状態設定終了後，処理の
続行が行われる場合には，工程Ｓ１０１に戻る。ここ
で，工程Ｓ１０１に戻るに際し，音響エコー閾値若しく
は回線エコー閾値がエコーキャンセラの性能向上に伴っ
て，低く設定されるので，上記拡声通話装置では，ボイ
ススイッチ部ＶＳにより全２重に近い通信を行うことも
可能となる。このように，上記拡声通話装置では，適応
フィルタ１２が学習時に参照した入力信号のパワーの積
算値からエコーキャンセラの性能変化を推定することが
できるから，エコーキャンセラとボイススイッチとを協
調させて，従来より送受話切換え性能の向上した快適な
双方向通信システムを実現することができる。また，上
記エコーキャセンラの性能変化の推定は簡単な演算処理
により行われるので，安価で消費電力の少ない装置を実
現することができる。また，しきい値の変更は，通話中
に時間と共に変わるエコーキャンセラの性能に対応して
行われるので，不快な較正音を用いる必要がない。

【００２８】

【実施例】上記実施の形態に係る拡声通話装置では，音
響エコー閾値を変更することのできる拡声通話装置（第
１の発明に相当）と，回線エコー閾値を変更することの
できる拡声通話装置（第２の発明に相当）とが一体とな
って作動していたが，例えばマイク１とスピーカ３との
距離が離れていて音響エコーが無視できる場合や，近距
離通話でしかも２線式回線で直接接続されたような回線
エコーが無視できる場合には，音響エコー閾値を変更す
ることのできる拡声通話装置と，回線エコー閾値を変更
することのできる拡声通話装置とを独立して使用するこ
と可能である。この場合，音響エコー若しくは回線エコ
ーのどちらかについて，閾値修正処理を行えばよいの
で，さらに低コスト化をさらに進めることができる。こ
のような拡声通話装置も本発明における拡声通話装置の
一例である。また，上記実施の形態では，適応フィルタ
１２の性能変化を，過去の入力信号のパワーの積算値を
用いて推定したが，図５に示すように，音声信号が検出
された時間の積算値を基に上記推定を行ってもよい。
尚，信号のパワーが一定であると想定した時が，時間の
積算値による推定に相当する。時間の積算値により推定
を行う場合さらに演算量が軽減される。このような拡声
通話装置も本発明における拡声通話装置の一例である。

【００２９】

【発明の効果】上記のように，第１の発明は，マイクか
ら入力された送話信号を回線へ送信する途中で減衰させ
る受話状態を設定する受話状態設定手段と，回線から受
信される受話信号をスピーカから出力する途中で減衰さ
せる送話状態を設定する送話状態設定手段と，上記受話
信号がスピーカからマイクに回り込んで生じる音響エコ
ーに対して設定された所定の音響エコー閾値に基づいて
上記送話信号と受話信号との大小関係を判定し，上記送
話状態と受話状態とを切り換える状態切換手段と，上記
送話信号及び受話信号から音声信号を検出する音声信号
検出手段と，上記音声信号検出手段により上記受話信号
のみに音声信号が検出された時の音響エコーに基づいて
その応答を変化させ，上記音響エコーの特性を逐次推定
する適応フィルタを有し，上記適応フィルタに上記受話
信号を入力して得た擬似音響エコー信号を上記送話信号
から差し引く音響エコー除去手段とを具備してなる拡声
通話装置において，過去にスピーカから出力された受話
信号の履歴に基づいて上記音響エコー除去手段により除
去されずに残った残存音響エコー信号を見積もる残存音
響エコー見積手段と，上記残存音響エコー見積手段によ
り見積もられた上記残存音響エコー信号に応じて上記状
態切換手段の音響エコー閾値を変化させる音響エコー閾
値変更手段とを具備してなることを特徴とする拡声通話
装置として構成されている。上記第１の発明に係る拡声
通話装置では，過去にスピーカから出力された受話信号
に基づいて上記残存音響エコー信号を見積もり，送話状
態と受話状態とを切り換えるための上記音響エコー閾値
を，見積もった残存音響エコー信号に応じて変化させる
ことができるので，音響エコー除去手段と送受話状態設
定手段とを協調させて，従来より送受話切換え性能の向
上した快適な双方向通信システムを実現することができ
る。

【００３０】上記拡声通話装置において，上記残存音響
エコー信号は，例えば上記音声信号検出手段により上記
受話信号のみに音声信号が検出された時の受話信号のパ
ワーを積算して得た受話信号パワー積算値に基づいて見
積もることができる。また，上記音声信号検出手段によ
り上記受話信号のみに音声信号が検出された時の受話信
号の検出時間を積算して得た受話信号検出積算値に基づ
いて上記残存音響エコー信号を見積もることもできる。
上記受話信号のパワーや受話信号の検出された時間の積
算値に基づくという簡易な処理により，上記音響エコー
閾値を変化させるための演算量が軽減され，従来と較べ
て安価で消費電力の少ないシステムを提供することがで
きる。

【００３１】また，第２の発明は，マイクから入力され
た送話信号を回線へ送信する途中で減衰させる受話状態
を設定する受話状態設定手段と，回線から受信される受
話信号をスピーカから出力する途中で減衰させる送話状
態を設定する送話状態設定手段と，上記送話信号が上記
回線送信側から回線受信側へ回り込んで生じる回線エコ
ーに対して設定された所定の回線エコー閾値に基づいて
上記送話信号と受話信号との大小関係を判定し，上記送
話状態と受話状態とを切り換える状態切換手段と，上記
送話信号及び受話信号から音声信号を検出する音声信号
検出手段と，上記音声信号検出手段により上記送話信号
のみに音声信号が検出された時の回線エコーに基づいて
その応答を変化させ，上記回線エコーの特性を逐次推定
する適応フィルタを有し，上記適応フィルタに上記送話
信号を入力して得た擬似回線エコー信号を上記受話信号
から差し引く回線エコー除去手段とを具備してなる拡声
通話装置において，過去にマイクから回線に出力された
送話信号の履歴に基づいて上記回線エコー除去手段によ
り除去されずに残った残存回線エコー信号を見積もる残
存回線エコー見積手段と，上記残存回線エコー見積手段
により見積もられた上記残存回線エコー信号に応じて上
記状態切換手段の回線エコー閾値を変化させる回線エコ
ー閾値変更手段とを具備してなることを特徴とする拡声
通話装置として構成されている。上記第２の発明に係る
拡声通話装置では，過去にマイクから回線に出力された
送話信号に基づいて上記残存回線エコー信号を見積も
り，送話状態と受話状態とを切り換えるための上記回線
エコー閾値を，見積もった残存回線エコー信号に応じて
変化させることができるので，回線エコー除去手段と送
受話状態設定手段とを協調させて，従来より送受話切換
え性能の向上した快適な双方向通信システムを実現する
ことができる。

【００３２】上記拡声通話装置において，上記残存回線
エコー信号は，例えば上記音声信号検出手段により上記
送話信号のみに音声信号が検出された時の送話信号のパ
ワーを積算して得た送話信号パワー積算値に基づいて見
積もることができる。また，上記音声信号検出手段によ
り上記送話信号のみに音声信号が検出された時の送話信
号の検出時間を積算して得た送話信号検出積算値に基づ
いて上記残存回線エコー信号を見積もることもできる。
上記送話信号のパワーや送話信号の検出された時間の積
算値に基づくという簡易な処理により，上記回線エコー
閾値を変化させるための演算量が軽減され，従来と較べ
て安価で消費電力の少ないシステムを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係る拡声通話装置の
概略構成を示す図。

【図２】 上記拡声通話装置の動作を説明するフローチ
ャート。

【図３】 エコーキャンセラの性能変化を時系列に示す
図。

【図４】 入力信号のパワーの積算値による上記性能変
化の推定を説明するための図。

【図５】 音声信号検出時間の積算値による上記性能変
化の推定を説明するための図。

【図６】 エコー現象を簡単に説明する図。

【図７】 ボイススイッチ方式の従来の拡声通話装置の
概略構成を示す図。

【図８】 上記従来の拡声通話装置の動作を説明するフ
ローチャート。

【図９】 従来のエコーキャンセラを具備する拡声通話
装置の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１…マイク ２…受話状態設定手段 ３…スピーカ ４…送話状態設定手段 ６…回線エコー送受話判定手段（回線エコー閾値） ７…音響エコー送受話判定手段（音響エコー閾値） ８…音声信号検出手段 ９，１０…送受話状態設定手段（状態切換手段） １２…適応フィルタ １３ａ，１３ｂ…エコー除去手段 １４…残存音響エコー見積手段 １５…音響エコー閾値変更手段 １６…残存回線エコー見積手段 １７…回線エコー閾値変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 哲也 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 中住 晃 大阪府大阪市中央区備後町４丁目１番３ 号 株式会社神戸製鋼所 大阪支社内 (56)参考文献 特開 昭63−253760（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−299120（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 3/00 - 3/44

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクから入力された送話信号を回線へ送
   信する途中で減衰させる受話状態を設定する受話状態設
   定手段と，回線から受信される受話信号をスピーカから
   出力する途中で減衰させる送話状態を設定する送話状態
   設定手段と，上記受話信号がスピーカからマイクに回り
   込んで生じる音響エコーに対して設定された所定の音響
   エコー閾値に基づいて上記送話信号と受話信号との大小
   関係を判定し，上記送話状態と受話状態とを切り換える
   状態切換手段と，上記送話信号及び受話信号から音声信
   号を検出する音声信号検出手段と，上記音声信号検出手
   段により上記受話信号のみに音声信号が検出された時の
   音響エコーに基づいてその応答を変化させ，上記音響エ
   コーの特性を逐次推定する適応フィルタを有し，上記適
   応フィルタに上記受話信号を入力して得た擬似音響エコ
   ー信号を上記送話信号から差し引く音響エコー除去手段
   とを具備してなる拡声通話装置において，過去にスピー
   カから出力された受話信号の履歴に基づいて上記音響エ
   コー除去手段により除去されずに残った残存音響エコー
   信号を見積もる残存音響エコー見積手段と，上記残存音
   響エコー見積手段により見積もられた上記残存音響エコ
   ー信号に応じて上記状態切換手段の音響エコー閾値を変
   化させる音響エコー閾値変更手段とを具備してなること
   を特徴とする拡声通話装置。
2. 【請求項２】上記残存音響エコー見積手段が，上記音声
   信号検出手段により上記受話信号のみに音声信号が検出
   された時の受話信号のパワーを積算して得た受話信号パ
   ワー積算値に基づいて上記残存音響エコー信号を見積も
   る請求項１記載の拡声通話装置。
3. 【請求項３】上記残存音響エコー見積手段が，上記音声
   信号検出手段により上記受話信号のみに音声信号が検出
   された時の受話信号の検出時間を積算して得た受話信号
   検出積算値に基づいて上記残存音響エコー信号を見積も
   る請求項１記載の拡声通話装置。
4. 【請求項４】マイクから入力された送話信号を回線へ送
   信する途中で減衰させる受話状態を設定する受話状態設
   定手段と，回線から受信される受話信号をスピーカから
   出力する途中で減衰させる送話状態を設定する送話状態
   設定手段と，上記送話信号が上記回線送信側から回線受
   信側へ回り込んで生じる回線エコーに対して設定された
   所定の回線エコー閾値に基づいて上記送話信号と受話信
   号との大小関係を判定し，上記送話状態と受話状態とを
   切り換える状態切換手段と，上記送話信号及び受話信号
   から音声信号を検出する音声信号検出手段と，上記音声
   信号検出手段により上記送話信号のみに音声信号が検出
   された時の回線エコーに基づいてその応答を変化させ，
   上記回線エコーの特性を逐次推定する適応フィルタを有
   し，上記適応フィルタに上記送話信号を入力して得た擬
   似回線エコー信号を上記受話信号から差し引く回線エコ
   ー除去手段とを具備してなる拡声通話装置において，過
   去にマイクから回線に出力された送話信号の履歴に基づ
   いて上記回線エコー除去手段により除去されずに残った
   残存回線エコー信号を見積もる残存回線エコー見積手段
   と，上記残存回線エコー見積手段により見積もられた上
   記残存回線エコー信号に応じて上記状態切換手段の回線
   エコー閾値を変化させる回線エコー閾値変更手段とを具
   備してなることを特徴とする拡声通話装置。
5. 【請求項５】上記残存回線エコー見積手段が，上記音声
   信号検出手段により上記送話信号のみに音声信号が検出
   された時の送話信号のパワーを積算して得た送話信号パ
   ワー積算値に基づいて上記残存回線エコー信号を見積も
   る請求項４記載の拡声通話装置。
6. 【請求項６】上記残存回線エコー見積手段が，上記音声
   信号検出手段により上記送話信号のみに音声信号が検出
   された時の送話信号の検出時間を積算して得た送話信号
   検出積算値に基づいて上記残存回線エコー信号を見積も
   る請求項４記載の拡声通話装置。