JP3432319B2 - 音声通信装置 - Google Patents

音声通信装置

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JP3432319B2
JP3432319B2 JP01950295A JP1950295A JP3432319B2 JP 3432319 B2 JP3432319 B2 JP 3432319B2 JP 01950295 A JP01950295 A JP 01950295A JP 1950295 A JP1950295 A JP 1950295A JP 3432319 B2 JP3432319 B2 JP 3432319B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エコーの除去装置を有
する音声通信装置に関し、特に、移動通信装置における
音響エコーまたは回線エコーを消去するエコーキャンセ
ラを備えた音声通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車電話等の車載用の無線電話
装置等の音声通信装置の中には、ハンドセット通話モー
ドのほかにハンズフリー通話モードを備えているものが
ある。ハンズフリー通話モードは、ハンドセットとは別
に、通信機若しくはダッシュボード等に受話用のスピー
カと送話用のマイクロフォンを設置し、これらのスピー
カとマイクロフォンを送受話器として用いて通話を行え
るようにしたものである。ハンズフリー通話モードを使
用すると、話者はハンドセットを持たずに通話でき、通
話中でも片手運転になること無く通話できるので、運転
中の安全の確保に有効である。
【0003】しかしながら、この様なハンズフリー通話
モードでは、通話中にスピーカから出力される受話音声
がマイクロフォンに回り込み、これが相手方に送られて
音響エコーが発生することがある。
【0004】この回り込みによる音響エコーのために生
まれる通話品質の劣化を防止するために、この種の無線
電話装置の中には音響エコーを打ち消すエコーキャンセ
ラーを備えたものがある。
【0005】特に、音響信号をデジタル化して伝送する
無線電話装置では、コーデック等による信号遅延が大き
く、音響エコーの影響が大きいことから、通話品質を維
持するためにエコーキャンセラーは不可欠である。
【0006】図4に従来のエコーキャンセラの構成を示
す。図4中、201はエコーキャンセラ、202はCE
LP(Code Excited Linear Pr
ediction)系、203はD/A変換器、204
はスピーカ、205はマイクロホン、206はA/D変
換器、211は適応形フィルタ、212はダブルトーク
検出器、213はセンタークリッパー、214は減算器
である。
【0007】この構成では、受信入力信号218を適応
形フィルタ211がその入力信号レジスタに取り込み、
タップ係数レジスタの値と畳み込み演算部で畳み込み演
算を行い、そうして得られた出力である疑似エコー信号
215をアナログ/デジタル変換器(以降A/D変換
器)206でデジタル信号に変換されたエコー信号を含
む送信入力信号217から減算器214で差し引くこと
によって、エコーを消去する。ここで用いられるタップ
係数の適応アルゴリズムには学習同定法が用いられる。
【0008】学習同定法によるタップ係数の更新式を次
式に示す。
【0009】 hi(j+1)=hi(j)+{μ・e(j) ・x(j-i)}/{ΣK=0 N-1 2 (j-k)} ここで、hはタップ係数値、μはステップサイズ、eは
残差エコー、xは遠端話者(入力)信号、Nはタップ係
数の次数である。
【0010】また、ダブルトーク検出回路212は受信
入力信号218の絶対値または平均値Rinと送信入力
信号217の絶対値または平均値Tinを検出し、その
レベルの比の絶対値R R=|logRin−logTin| が設定した値より小さくなったときはダブルトーク状態
と見做し適応形フィルタ211のタップ係数更新を止め
る。この時、送信送信信号217のレベルの代わりに残
差信号216のレベルを用いても良い。
【0011】この減算を施してもエコーが消去できない
ときは非線形手段でエコーを抑圧する。センタークリッ
パー213がその一例で、図5に示すように、ダブルト
ーク状態でなく、センタークリッパー213への入力信
号(残差信号)216のレベルの絶対値が閾値201以
下のときはセンタークリッパー213の出力を強制的に
0にする。それ以外の場合はセンタークリッパー213
への入力信号(残差信号)216をそのまま出力するよ
うにする。
【0012】この方法は、エコーを有効に抑圧するが、
センタークリッパー213への入力信号レベルによって
強制的に送信出力を決定してしまうため、通話に不連続
間が生じる。ことにマイク205に周囲雑音が入力され
ている場合にはそれが突然消えてしまい、使用者にとっ
て通話の不連続による違和感が気になるなどの問題があ
った。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
エコーキャンセラでは、エコーを完全に除去するため、
センタークリッパーを用いると通話に不連続感があり、
センタークリッパーを用いないとエコーが残るという問
題があった。本発明はこの点を解決して、不連続感がな
く、かつエコー感もない通話を実現できるエコーキャン
セラを実現することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、受信信号を再生する再生手段と、送信入
力信号から送信信号を生成する送信手段と、前記受信信
号と、前記送信入力信号に混入された前記受信信号のエ
コーとの関係を学習して前記受信信号から推定される疑
似エコーを発生させ、該疑似エコーを前記送信入力信号
から減算することによりエコーをキャンセルするエコー
キャンセル手段と、前記受信信号と前記エコーキャンセ
ル手段の出力信号をもとに送信受信状態を判定する判定
回路と、短期予測器及び長期予測器を用い前記送信信号
の帯域を圧縮して符号化する符号化部と、符号化されて
受信された前記受信信号を復号化する復号化部からなる
符号復号化手段とを有する音声通信装置において、前記
判定回路の判定に応じて前記符号化部で前記長期予測器
を用いるか用いないかを選択することを特徴とする。
【0015】また、前記エコーキャンセル手段の出力信
号のレベルが所定レベルより大きいかどうかの大小判定
と、前記受信信号と前記エコーキャンセル手段の出力信
号をもとにした同時通話の判定とを前記判定回路の判定
とする。
【0016】
【作用】本発明によれば、前記エコーキャンセル手段の
出力信号のレベルが所定レベルよりも小さく、同時通話
状態でないときには、前記符号復号化手段で前記長期予
測器を用いないようにし雑音性の信号を前記送信信号と
して出力する。
【0017】
【実施例】以下、本発明にかかる音声通信装置でのエコ
ーキャンセラとその周辺回路を添付図面を参照にして詳
細に説明する。
【0018】図1は、本発明の音声通信装置の一実施例
におけるエコーキャンセラとその周辺回路のブロック図
である。図中、1はエコーキャンセラ、2は本発明のC
ELP(Code Excited Linear P
rediction)系、3はD/A変換器、4はスピ
ーカ、5はマイクロホン、6はA/D変換器、11は適
応形フィルタ、12はダブルトーク検出器、13は残差
信号レベル検出器、14は減算器である。
【0019】先ず、図3の構成図に添って適応形フィル
タ11を説明する。
【0020】畳み込み演算部112では、入力信号レジ
スタ111とタップ係数レジスタ112の両レジスタの
記憶内容について畳み込み演算を行う。畳み込み演算部
112の出力は疑似エコー信号になる。この信号をマイ
クロホン5に回り込みA/D変換器6でデジタル化され
たエコー信号から減算器14で減算することでエコーを
抑圧する。この際、出力される残差エコーを小さくする
方向にタップ係数更新部115で適宜タップ係数を更新
する。
【0021】タップ係数更新部115では、入力パワー
算出部114で算出した受信入力信号18のパワーと残
差信号16と入力信号レジスタ111に記録された入力
信号を使って、次に示す学習同定法によるタップ係数更
新式によりタップ係数を定め更新する。
【0022】 hi(j+1)=hi(j)+{μ・e(j) ・x(j-i)}/{ΣK=0 N-1 2 (j-k)} ここで、hはタップ係数値、μはステップサイズ、eは
残差信号、xは受信入力(遠端話者)信号、Nはタップ
係数の次数を表す。
【0023】次に残差信号レベル検出器13では、1サ
ブフレーム分、つまり音声コーデックで必要とするサン
プル分の残差信号データをレジスタに蓄え、その1サブ
フレーム分の残差信号パワーを計算して予め設定した閾
値と比較し、閾値より小さいときは1を、閾値より大き
いときは0を残差レベル判定結果としてCELP系2に
出力する。
【0024】本発明のCELP系2の送信側のブロック
図を図2に示す。この系は、複数の雑音を表す異なった
種類のコードを収めた雑音コード符号帳21から選ばれ
た雑音コードに対して長期予測器24、短期予測器26
を作用させ、その結果信号から、入力される入力信号
(残差信号)16の値を減算し、差の電力が最小である
雑音コードを選び、選ばれたコードを示す符号をレベル
を表す信号と組み合わせて入力信号を表す符号として符
号化を行い、この符号を伝送するようにした符号変換系
である。
【0025】図中、21は雑音コードブックの符号帳で
あり、ここから雑音コードを順々に引き出し、その出力
にゲインサーチした値をゲイン乗算器22に与えて振幅
を予測し、その結果を予測系に与える。24は長期予測
器(ピッチドフィルタ)で、26は短期予測器(LPC
フィルタ)である。長期予測器24は音声の母音のピッ
チに当たる基本周波を予測し、短期予測器26はピッチ
より短い変化を予測する。
【0026】ここで、残差信号レベル検出器13による
残差レベル判定結果が1の時は長期予測器24を通らな
い系を選択器25で選択する。このため、残差レベル判
定結果が1の時はCELP系2の出力は白色雑音か有色
雑音になる。この出力雑音は長期予測は行わないが短期
予測器26によるLPC分析と誤差電力最小化回路2C
による誤差電力最小化を行っているため、マイクロホン
5から入力される周囲雑音に近い雑音になる。残差レベ
ル判定結果が0の時は通常の長期予測器24を通過した
系を選択器25で選択する。
【0027】また残差レベル判定結果が1であってもダ
ブルトーク検出回路12がダブルトーク状態を判定した
場合は残差レベル判定結果を0に切替えてCELP系2
に渡すようにする。
【0028】さらに演算量が増えても良い場合には残差
信号入力16と減算器2Bの間に逆ピッチドフィルタ2
9を設け、残差レベル判定結果が1の時はこの逆ピッチ
ドフィルタ29を通った残差信号を、残差レベル判定結
果が0の時は入力残差信号16を選択器2Aで選択す
る。この方法を取ると、送信信号がないときの残差信号
16の中に含まれるエコーのピッチ周期を取り除く事が
でき、より良い雑音をCELP系2から出力することが
できる。
【0029】逆に演算量を極力減らしたい場合には残差
レベル判定結果が1の時は特に演算を行わず、符号帳2
1内の信号をランダムに出力することによりシステムの
簡略化を行うことができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、受信信
号を再生する再生手段と、送信入力信号から送信信号を
生成する送信手段と、受信信号と、送信入力信号に混入
された受信信号のエコーとの関係を学習して受信信号か
ら推定される疑似エコーを発生させ、この疑似エコーを
送信入力信号から減算することによりエコーをキャンセ
ルするエコーキャンセル手段と、受信信号とエコーキャ
ンセル手段の出力信号をもとに送信受信状態を判定する
判定回路と、送信信号の帯域を圧縮して符号化すると共
に、符号化されて受信された受信信号を復号化する符号
復号化手段とを有する音声通信装置において、エコーキ
ャンセル手段の出力信号のレベルが所定レベルより大き
かどうかの判定と、受信信号とエコーキャンセル手段の
出力信号をもとにした同時通話の判定に応じて、エコー
キャンセル手段の出力信号のレベルが所定レベルよりも
小さく、同時通話状態でないときには、符号復号化手段
で長期予測器を用いないようにし雑音性の信号を送信信
号として出力する。
【0031】これにより、不連続感がなく、かつエコー
感もない通話を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の音声通信装置におけるエコ
ーキャンセラーとその周辺回路を示すブロック図。
【図2】図1の実施例のCELP回路の送信部の詳細を
示すブロック図。
【図3】図1の実施例の適応形フィルタの詳細を示すブ
ロック図。
【図4】音声通信装置の従来例におけるエコーキャンセ
ラーとその周辺回路を示すブロック図。
【図5】図4の従来例のセンタークリッパーの機能を示
す説明図。
【符号の説明】
1、201 エコーキャンセラ 2、202 CELP回路 3、203 D/A変換器 4、204 スピーカ 5、205 マイクロホン 6、206 A/D変換器 11、211 適応形フィルタ 12、212 ダブルトーク検出器 13 残差信号レベル検出器 14、2B、214 減算器 15、215 疑似エコー信号 16、216 残差信号 17、217 送信入力信号 18、218 受信入力信号 19 残差信号レベル検出器出力 21 雑音コード符号帳 22 ゲイン乗算器 23 ゲイン制御信号 24 長期予測器24 25、2A 選択器 26 短期予測器 27、28 加算器 29 逆ピッチドフィルタ 2C 誤差電力最少化回路 111 入力信号レジスタ 112 畳み込み演算部 113 タップ係数レジスタ 114 入力信号パワー算出部 115 タップ係数更新部 213 センタークリッパー 219 センタークリッパー出力

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号を再生する再生手段と、 送信入力信号から送信信号を生成する送信手段と、 前記受信信号と、前記送信入力信号に混入された前記受
    信信号のエコーとの関係を学習して前記受信信号から推
    定される疑似エコーを発生させ、該疑似エコーを前記送
    信入力信号から減算することによりエコーをキャンセル
    するエコーキャンセル手段と、 前記受信信号と前記エコーキャンセル手段の出力信号を
    もとに送信受信状態を判定する判定回路と、 短期予測器及び長期予測器を用い前記送信信号の帯域を
    圧縮して符号化する符号化部と、符号化されて受信され
    た前記受信信号を復号化する復号化部からなる符号復号
    化手段とを有する音声通信装置において、 前記判定回路の判定に応じて前記符号化部で前記長期予
    測器を用いるか用いないかを選択することを特徴とする
    音声通信装置。
  2. 【請求項2】 前記判定回路の判定が、前記エコーキャ
    ンセル手段の出力信号のレベルが所定レベルより大きい
    かどうかのの大小判定と、前記受信信号と前記エコーキ
    ャンセル手段の出力信号をもとにした同時通話の判定と
    であることを特徴とする請求項1記載の音声通信装置。
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