JP3447735B2

JP3447735B2 - ネットワークエコー消去装置

Info

Publication number: JP3447735B2
Application number: JP50919794A
Authority: JP
Inventors: シー、ギルバート・シー
Original assignee: クァルコム・インコーポレーテッド
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: NO941904L; US5559881A; BG98780A; KR100284202B1; PL173748B1; MX9305889A; RO114392B1; DE69331223D1; JPH07505037A; CZ288667B6; CA2123002C; HUT70720A; CA2123002A1; US5646991A; EP1119172A2; SK60694A3; HU215224B; BG61985B1; BR9305647A; EP1119172B1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景 I.発明の分野本発明は通信システムに関する。特に本発明は、電話
システムのエコーを消去する新しい改良された方法およ
び装置に関する。

II.関連技術の説明現在の地上ベースの電話機は全て両方向の伝送を支持
する２線式ライン（利用者または加入者ループと呼ばれ
る）によって中央局に接続されている。しかしながら、
約35マイルより長い呼びに対して、２つの伝送方向は物
理的に分離したワイヤで区別されなければならず、結果
的に４線式ラインになる。２線式および４線式セグメン
トをインターフェイスする装置はハイブリッドと呼ばれ
る。典型的な長距離電話回路は、局部ハイブリッドへの
加入者ループにおける２線式、遠方のハイブリッドへの
長距離ネットワーク上の４線式および遠方の通話者への
２線式であると説明できる。

ハイブリッドの使用は長距離スピーチ伝送を容易にす
るが、ハイブリッドにおけるインピーダンス整合は結果
的にエコーを生じさせる。通話者Ａのスピーチは電話ネ
ットワーク中の遠方のハイブリッド（通話者Ｂに最も近
いハイブリッド）から通話者Ａに向かって反射され、彼
または彼女自身の音声の耳障りなエコーを通話者Ａに聞
かせる。したがって、ネットワークエコー消去装置はハ
イブリッドにおいてインピーダンス不整合によって発生
させられたエコーを取除くために地上ベースの電話ネッ
トワークにおいて使用され、ハイブリッドと共に中央局
に典型的に配置される。したがって、通話者ＡまたはＢ
に最も近く配置されたエコー消去装置は、呼びの他方の
端部のハイブリッドによって発生されられたエコーを消
去するために使用される。

地上ベースの電話システムにおいて使用されるネット
ワークエコー消去装置は、典型的に信号のデジタル伝送
を容易にするようなデジタル装置である。アナログスピ
ーチ信号はデジタル形態に変換される必要があるため、
中央局に配置されたコーデックが典型的に使用される。
電話機Ａ（通話者Ａ）から中央局Ａに供給されたアナロ
グ信号はハイブリッドＡを通過させられ、コーデックＡ
によってデジタル形態に変換される。その後、デジタル
信号は、それらがアナログ形態への変換のためにコーデ
ックＢに供給される中央局Ｂに伝送される。アナログ信
号はハイブリッドＢを通って電話機Ｂ（通話者Ｂ）に結
合される。ハイブリッドＢにおいて、通話者Ａの信号の
エコーが生成される。このエコーはコーデックＢによっ
てエンコードされ、中央局Ａに伝送される。中央局Ａに
おいて、エコー消去装置は復帰エコーを除去する。

通常のアナログセル電話システムにおいて、エコー消
去装置はまた使用され、典型的にベースステーションに
配置されている。これらのエコー消去装置は、不所望の
エコーを除去するために地上ベースのシステムのものと
同様にして動作する。

自動車ステーションと地上ベースの電話機との間の呼
びのためのデジタルセル電話システムにおいて、自動車
ステーションの通話者のスピーチはコーデックを使用し
てデジタル化され、その後１組のパラメータにスピーチ
をモデル化するボコーダを使用して圧縮される。ボコー
ド化されたスピーチはコード化され、電波でデジタル的
に送信される。ベースステーションの受信機は信号をデ
コードし、伝送されたスピーチパラメータからデジタル
スピーチ信号を合成するボコーダデコーダに４線式でそ
れを送る。この合成されたスピーチは、24個の音声チャ
ンネルの時間多重送信群であるT1インターフェイスを介
して電話ネットワークに送られる。通常中央局であるネ
ットワークのある点において、信号はアナログ形態に変
換され、加入者ループにおいてハイブリッドに送られ
る。このハイブリッドにおいて、信号は地上ベースの加
入者電話機へのワイヤ対による伝送のために２線式に変
換される。

参照のために、自動車ステーションと地上ベースの電
話機との間のセルの呼びにおいて、自動車ステーション
の通話者は遠端部の通話者であり、地上ベースの電話機
の通話者は近端部の通話者である。地上ベースのシステ
ムにおけるように、遠端部の通話者のスピーチは電話ネ
ットワーク中の遠方ハイブリッドから遠端部の通話者に
向かって反射される。その結果として、遠端部の通話
者、すなわち自動車ステーションは彼等自身の音声の耳
障りなエコーが聞こえる。

通常のネットワークエコー消去装置は、典型的に適応
デジタルフィルタ処理技術を使用している。しかしなが
ら、通常使用されているフィルタはチャンネルを正確に
複製することができず、結果的にある残留エコーを生じ
る。中央クリップエコー抑制装置は残留エコーを消去す
るために使用される。エコー消去装置は、信号を非直線
的な関数にする。合成された雑音は、中央クリップエコ
ー抑制装置によってゼロに設定された信号部分を置換
し、チャンネルが“不活性”を発音させないようにする
ために使用されることができる。

上記のエコー消去方法はアナログ信号に対して満足で
きるが、このタイプの残留エコー処理はデジタル電話機
において問題を生じさせる。上記のように、デジタルシ
ステムにおいて、ボコーダは伝送のためにスピーチを圧
縮するために使用される。ボコーダは特に非直線的な効
果に感応するため、中央クリップは音声品質を劣化させ
る。さらに、使用される雑音置換技術は通常の雑音特性
において知覚的な変化を発生させる。

したがって、本発明の目的は、改良された音声品質の
ために高度のダイナミックエコー消去を行うことのでき
る新しい改良されたエコー消去装置を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、アナログ通信システムとデジタ
ル通信システムとの結合におけるエコー消去に特に適し
たエコー消去装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、両方の加入者が同時に話
した場合に対してエコー消去装置に改良されたエコー消
去特性を与えることである。

発明の要約本発明は、デジタル電話用のための新しい改良された
ネットワークエコー消去装置である。本発明によると、
未知のエコーチャンネルの衝撃応答が識別されるエコー
消去装置が使用され、このエコーの複製が適応フィルタ
処理技術を使用して生成され、エコー複製が遠端部の通
話者に向かって進行する信号から減算され、遠端部の通
話者のエコーを消去する。

本発明において、各フィルタのステップサイズが異な
る目的に対して各フィルタを最適化するように特定的に
調節される２つの適応フィルタが使用される。一方のエ
コー消去装置のフィルタはエコー消去を実行し、高いエ
コー反射損失強化（ERLE）のために最適化される。第２
のフィルタである状態フィルタは状態決定のために使用
され、迅速な適応のために最適化される。

本発明は、両通話者が同時に話している二重トークの
処理において通常のエコー消去装置とは顕著に異なって
いる。通常のエコー消去装置は、エコーチャンネルを追
跡する適応フィルタが既に少し劣化してしまうまで二重
トークを検出することができず、残留エコーを除去する
ために非直線的な中央クリッパの使用を必要とする。

本発明はまた可変的な適応しきい値を含んでいる。こ
の新しい技術は、二重トークの開始時にフィルタ適応を
直に停止させ、したがって評価されたエコーチャンネル
を正しく保存し、残留エコーを除去するために中央クリ
ップすることを不要にする。付加的な特徴として、本発
明は大量の背景雑音を有する環境でもスピーチを正しく
検出する改良されたスピーチ検出方法を含んでいる。本
発明はまたエコーチャンネルにおけるフラット遅延を自
動的に補償する新しい技術を使用し、迅速な初期適応を
可能にする。

本発明によると、エコー消去装置およびエコーを有す
る受信チャンネル信号を復帰チャンネル信号において消
去する方法では、エコーを有する受信チャンネル信号が
エコーチャンネルによって入力復帰チャンネル信号と結
合される。エコー消去装置は第１のフィルタ係数を生成
する第１のフィルタを有し、第１のフィルタ係数により
第１のエコー評価信号を生成し、第１のフィルタ制御信
号に応答して第１のフィルタ係数を更新する。第１の合
計器は結合された復帰チャンネルおよびエコー受信チャ
ンネル信号から第１のエコー評価信号を減算して、第１
のエコー残留信号を生成する。第２のフィルタは第２の
フィルタ係数を生成し、第２のフィルタ係数により第２
のエコー評価信号を生成し、第２のフィルタ制御信号に
応答して第２のフィルタ係数を更新する。第２の合計器
は結合された信号から第２のエコー評価信号を減算し
て、第２のエコー残留信号を生成し、復帰チャンネル上
に第２のエコー残留信号を供給する。制御装置は、第１
の制御状態が第１の予め定められたエネルギレベルより
上の受信チャンネル信号を示す複数の制御状態の１つを
受信チャンネル信号、結合された信号並びに第１および
第２のエコー残留信号から決定し、制御装置が第１の制
御状態であるとき、それは第１の制御信号を発生し、第
１のエコー残留信号および結合された信号の第１のエネ
ルギ比と第２のエコー残留信号および結合された信号の
第２のエネルギ比の少なくとも１方が予め定められたレ
ベルを越えたとき、第２の制御信号を発生する。

図面の簡単な説明本発明の特徴、目的および利点は、以下の詳細な説明
および図面からさらに明らかになるであろう。図面にお
いて、同じ参照符号は一貫して対応した素子を示してい
る。

図１は、デジタルセル電話システムおよび地上ベース
の電話システムとのインターフェイス構造例を示したブ
ロック図である。

図２は通常のエコー消去装置のブロック図である。

図３は、エコーチャンネル衝撃応答の領域を示したグ
ラフである。

図４はトランスバーサル適応フィルタのブロック図で
ある。

図５は本発明のエコー消去装置のブロック図である。

図６は、図５の制御装置をさらに詳細に示したブロッ
ク図である。

図７は、エコー消去のためのサンプルデータ処理のフ
ロー図である。

図８は、図７のパラメータ調節ステップに含まれるス
テップのフロー図である。

図９は、図７の周期関数計算ステップに含まれるステ
ップのフロー図である。

図10は、円形端部のサンプルバッファおよび初期フィ
ルタタップ位置を示した図である。

図11は、タップバッファおよび初期フィルタタップの
状態フィルタおよびエコー消去装置フィルタへの複写を
示した図である。

図12は、タップバッファおよび状態フィルタとエコー
消去装置フィルタのフィルタタップ位置のサンプルに関
する最大シフトを示した図である。

図13は、種々のエコー消去装置の状態を示した状態マ
シンの図である。

図14は、図７の状態マシンのステップに含まれるステ
ップのフロー図である。

好ましい実施例の詳細な説明地上ベースの電話システムとインターフェイスするセ
ル電話システムのようなセル通信システムにおいて、ベ
ースステーションに配置されたネットワークエコー消去
装置は、自動車ステーションに戻ったエコーを消去す
る。図１を参照すると、一例のシステム構造がデジタル
セル電話システムおよび地上ベース電話システムに対す
るそのインターフェイスのために設けられている。この
システム構造は自動車ステーション10、セルまたはベー
スステーション30、自動車電話交換局（MTSO）40、中央
局50および電話機60の動作素子によって形成される。他
の構造は、種々の動作素子の配置または位置を変化する
だけでセルシステムを含むシステムに対して使用されて
もよいことが理解されるべきである。本発明のエコー消
去装置はまた通常のシステムにおいて通常のエコー消去
装置の代わりに使用されてもよいことが理解されるべき
である。

自動車ステーション10は、特には示されていない他の
素子と共にマイクロホン13およびスピーカ14を含む送受
話器12と、コーデック16と、ボコーダ18と、トランシー
バ20と、アンテナ22とを含んでいる。自動車ステーショ
ンの利用者の音声は、マイクロホン13によって受信され
コーデック16に結合されてデジタル形態に変換される。
その後、デジタル化された音声信号はボコーダ18によっ
て圧縮される。ボコード化されたスピーチは変調され、
トランシーバ20およびアンテナ22によって電波でデジタ
ル的に送信される。

トランシーバ20は例えば時分割多重アクセス（TDM
A）、或は周波数ホッピング（FH）またはコード分割多
重アクセス（CDMA）等の拡散スペクトルタイプのデジタ
ル変調技術を使用してもよい。CDMA変調および送信技術
の一例は、米国特許第5,103,459号明細書（“SYSTEM AN
D METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORM IN A CDMA
CELLULAR TELEPHONE",1992年４月７日出願）に記載され
ている。このようなCDMAシステムにおいて、ボコーダ18
は本出願人の米国別出願第07/713,661号明細書（“VARI
ABLE RATE VOCODER",1991年６月11日）に記載されてい
るような可変率タイプであることが好ましい。

ベースステーション30は特には示されていない他の素
子と共に、アンテナ32、トランシーバシステム34および
MTSOインターフェイス36を含んでいる。ベースステーシ
ョントランシーバシステム34は自動車ステーション10お
よび別の自動車ステーション（示されていない）から受
信された信号を復調してデコードし、MTSO40への伝送の
ためにそれらをMTSOインターフェイス36に送る。信号は
マイクロ波、光ファイバまたは配線リンク等の種々の異
なる方法によりベースステーション30からMTSOに伝送さ
れる。

MTSO40は、特に示されていない他の素子と共にベース
ステーションインターフェイス42、複数のボコーダセレ
クタカード44A乃至44Nおよび公共交換電話ネットワーク
（PSTN）インターフェイス48を含む。ベースステーショ
ン30からの信号はベースステーションインターフェイス
42で受信され、ボコーダセレクタカード44A乃至44Nの１
つ、例えばボコーダセレクタカード44Aに供給される。

各ボコーダセレクタカード44A乃至44Nは、各ボコーダ
45A乃至45Nおよび各ネットワークエコー消去装置46A乃
至46Nを備えている。各ボコーダ45A乃至45N内に含まれ
たボコーダデコーダ（示されていない）は、各自動車ス
テーション伝送スピーチパラメータからデジタルスピー
チ信号を合成する。その後、これらのサンプルは、PSTN
インターフェイス48にそれらを送る各エコー消去装置46
A乃至46Nに送られる。この例において、信号はボコーダ
45Aおよびエコー消去装置46Aを通して供給される。その
後、各呼びに対して合成されたスピーチサンプルは、典
型的に配線T1インターフェイス、すなわち24個の音声チ
ャンネルの時間多重群を介して電話ネットワークへのPS
TNインターフェイス48を通って中央局50に送られる。

中央局50は、特に示されていない他の素子と共にMTSO
インターフェイス52、コーデック54およびハイブリッド
56を含んでいる。MTSOインターフェイス52を通って中央
局50において受信されたデジタル信号は、それがアナロ
グ形態に変換されてハイブリッド56に送られるコーデッ
ク54に結合される。ハイブリッド56においてアナログ４
線式信号は、地上ベースの加入者電話機60へのワイヤ対
による伝送のために２線式に変換される。

コーデック54から出力されたアナログ信号はまたイン
ピーダンス不整合のためにハイブリッド56から反射され
る。この信号反射は、自動車ステーション10に向かって
戻るエコー信号の形態を取る。ハイブリッド56における
反射またはエコー通路は破線の矢印58によって示されて
いる。

別の方向において、電話機60からの２線式アナログス
ピーチ信号は中央局50に供給される。中央局50におい
て、スピーチ信号はハイブリッド56において４線式に変
換され、自動車ステーション10に向かって進むエコー信
号に付加される。結合されたスピーチおよびエコー信号
はコーデック54においてデジタル化され、MTSOインター
フェイス52によってMTSO40に送られる。

MTSO40において、信号はPSTNインターフェイス48によ
って受信され、信号がボコーダ45Aによってエンコード
される前にエコーを除去するエコー消去装置46Aに送ら
れる。ボコードされたスピーチ信号は、自動車ステーシ
ョン10への伝送のためにベースステーションインターフ
ェイス42を介してベースステーション30およびその他の
適当な付加的なベースステーションに転送される。ベー
スステーション42から伝送された信号は、MTSOインター
フェイス36によってベースステーション30で受信され
る。信号は送信エンコーディングおよび変調のためにト
ランシーバシステム34に送られ、アンテナ32で送信され
る。

送信された信号は自動車ステーション10においてアン
テナ22で受信され、復調およびデコーディングのために
トランシーバ20に供給される。その後、信号は合成され
たスピーチサンプルが生成されるボコーダ18に供給され
る。これらのサンプルはスピーカ14に供給されたアナロ
グスピーチ信号と共にデジタルアナログ変換のためにコ
ーデック16に供給される。

本発明のエコー消去装置を十分に理解するために、デ
ジタルセル環境において動作する場合の伝統的なエコー
消去装置およびその欠点を検討することが有効である。
図２には、伝統的なネットワークエコー消去装置（NE
C）100のブロック図が示されている。

図２において、自動車ステーションからのスピーチ信
号は遠端部のスピーチｘ（ｎ）として記号を付けられ、
一方地上側からのスピーチは近端部のスピーチｖ（ｎ）
として記号を付けられている。ハイブリッドからのｘ
（ｎ）の反射は、未知のエコーチャンネル102を通して
ｘ（ｎ）を送りエコー信号ｙ（ｎ）を生成する場合をモ
デル化され、エコー信号ｙ（ｎ）は近端部のスピーチ信
号ｖ（ｎ）と合計器104において合計される。合計器104
はエコー消去装置自身に含まれている素子ではないが、
このような装置の物理的な効果はシステムの寄生的結果
である。低い周波数の背景雑音を除去するために、エコ
ー信号ｙ（ｎ）と近端部のスピーチ信号ｖ（ｎ）の合計
は、フィルタ106を通してハイパスフィルタ処理され、
信号ｒ（ｎ）を生成する。信号ｒ（ｎ）は、合計器108
および近端部のスピーチ検出回路110への１つの入力と
して供給される。

合計器108の別の入力（減算入力）は、適応トランス
バーサルフィルタ112の出力に結合される。適応フィル
タ112は、遠端部のスピーチ信号ｘ（ｎ）および合計器1
08から出力されたエコー残留信号ｅ（ｎ）のフィードバ
ックを受信する。エコーを消去する時、適応フィルタ11
2はエコー路の衝撃応答を連続的に追跡し、合計器108中
のフィルタ106の出力からエコー複製（ｎ）を減算す
る。適応フィルタ112はまた近端部のスピーチが検出さ
れたときにフィルタ適応プロセスを凍結するように回路
110から制御信号を受信する。

エコー残留信号ｅ（ｎ）はまた回路110および中央ク
リップエコー抑制装置114に出力される。抑制装置114の
出力は、エコー消去装置が作動しているときに消去され
たエコー信号として供給される。

エコー路衝撃応答は、図３のグラフに示されているよ
うに、フラット遅延領域およびエコー分散の２つの部分
に分解されることができる。応答特性がゼロに近いフラ
ット遅延領域は、遠端部のスピーチに対する往復遅延に
よって発生させられ、ハイブリッドから反射してエコー
消去装置に戻る。応答が著しいエコー分散領域は、ハイ
ブリッドからの反射によって発生させられたエコー応答
である。

適応フィルタによって生成されたエコーチャンネル評
価が本当のエコーチャンネルに完全に整合した場合、エ
コーは完全に消去される。しかしながら、フィルタは通
常チャンネルを正しく複写することができず、ある残留
エコーを生じさせる。エコー抑制装置114は、しきい値
Ａより下に落ちる任意の信号部分をゼロに設定する非直
線的な関数により信号を通過させ、またしきい値Ａより
上の変化されていない任意の信号セグメントを通過させ
ることによって残留エコーを消去する。合成された雑音
は、中央クリップによってゼロに設定された信号部分を
置換し、チャンネルが“不活性”の音響状態になること
を阻止するために使用されることができる。

上記のように、この方法はアナログ信号に対して満足
できるが、この残留エコー処理はボコーダが伝送のため
にスピーチを圧縮するために使用されるデジタル電話機
において問題を生じさせる。ボコーダは特に非直線的な
効果に感応するため、中央クリップは音声品質を劣化さ
せ、一方で雑音置換技術は雑音特性において知覚的な変
化を生じさせる。

図４は図２の適応フィルタ112の構造をさらに詳細に
示す。以下のように図４の表記を定める： N:フィルタ次数；ｘ（ｎ）：時間ｎにおける遠端部スピーチのサンプ
ル； h_k（ｎ）：時間ｎにおけるｋ番目のフィルタタップ；ｒ（ｎ）：時間ｎにおけるエコーサンプル；（ｎ）：時間ｎにおける評価されたエコー；ｅ（ｎ）：時間ｎにおけるエコー残留。

適応フィルタ112は複数のタップを有する遅延素子120
₁乃至120_N-1、複数の乗算器122₀乃至122_N-1、加算器124
および係数発生器126を含む。入力された遠端部スピー
チサンプルｘ（ｎ）は遅延素子120₁および乗算器122₀の
両者に入力される。次のサンプルがフィルタ112に入来
すると、古いサンプルは遅延素子120₂乃至122_N-1を通し
てシフトされ、それらはまた各乗算器122₁乃至122_N-1に
出力される。

係数発生器126は合計器108（図２）から出力されたエ
コー残留信号ｅ（ｎ）を受信し、１組の係数h₀（ｎ）乃
至h_N-1（ｎ）を発生する。これらのフィルタ係数値h
₀（ｎ）乃至h_N-1（ｎ）は、乗算器122₀乃至122_N-1にそ
れぞれ入力される。各乗算器122₀乃至122_N-1からの結果
的な出力は、それらが合計されて評価されたエコー信号
（ｎ）を供給する合計器124に供給される。その後、
評価されたエコー信号（ｎ）は、それがエコー信号ｒ
（ｎ）から減算されてエコー残留信号ｅ（ｎ）を形成す
る合計器108（図２）に供給される。図２の伝統的なエ
コー消去装置において、制御入力は発生器126に供給さ
れ、近端部のスピーチが回路110によって検出されない
場合に係数更新を可能にする。二重トークまたは近端部
のスピーチだけが回路110によって検出された場合、制
御入力はフィルタ係数の更新を不能にする。

エコー路応答を追跡するためにフィルタタップ係数を
適合させる係数発生器126において実施されるアルゴリ
ズムは、正規化された最小平均二乗（NLMS）適応アルゴ
リズムである。このアルゴリズムに対してベクトル：ｘ（ｎ）＝［ｘ（ｎ）ｘ（ｎ−１）ｘ（ｎ−２）…ｘ（ｎ−Ｎ＋１）］（１）ｈ（ｎ）＝［h₀（ｎ）h₁（ｎ）h₂（ｎ）…h_N-1（ｎ）］（２）を導入すると、ｈ（ｎ）とｘ（ｎ）との間のベクトル内
積は：として定められる。

適応アルゴリズムは：として定められ、ここにおいて、ｈ（ｎ）はタップ係数ベクトルであり、ｘ（ｎ）は基準信号入力ベクトルであり、ｅ（ｎ）はエコー残留信号であり、 μはステップサイズであり、 E_XX（ｎ）はＮ個の最も新しいサンプルの二乗の合計
として計算されたエネルギ評価であって、ここで：このアルゴリズム（４）の主な利点は、それが別の適
応アルゴリズムよりも小さい計算要求を有し、その安定
特性が良く理解されていることである。集束は、μ＝１
が最も速い集束を行うステップサイズ（０＜μ＜２）の
適切な選択によって保証されることができる。より小さ
いステップサイズは、集束速度を犠牲にして定常状態で
より大きい程度の消去を提供する。

近端部の通話者スピーチ信号ｖ（ｎ）は、近端部の通
話者からのスピーチが検出されたとき、適応フィルタ11
2が近端部のスピーチ検出回路110によってディスエーブ
ルされるため、エコー残留信号ｅ（ｎ）に含まれないこ
とが留意されなければならない。

フィルタ112にエネーブル信号を供給することに加え
て、回路110はまたE_XX（ｎ）の値を生成し、制御入力に
おいてフィルタ112に供給する。さらに、μの値は典型
的に発生器126において固定されるか、或は固定された
値が制御入力において回路110から供給される。

エコー消去の最も難しい設計問題は、二重トークすな
わち両方の加入者が同時に話した場合の検出および処理
である。単一の通信だけを可能にする音声活性化スイッ
チ（VOX）と対照的に、エコー消去装置は二重通信を保
存し、近端部の通話者が話している間に、遠端部の通話
者エコーを連続的に消去しなければならない。フィルタ
係数が近端部のスピーチによって劣化されることを阻止
するために、フィルタタップは実際のエコーチャンネル
の伝送特性からの発散を阻止するために凍結されなけれ
ばならない。

図２を参照すると、近端部のスピーチ検出回路110は
エネルギ測定値ｘ（ｎ）、ｒ（ｎ）およびｅ（ｎ）を使
用し、近端部のスピーチが発生した時を決定することが
できる。従来の二重トーク検出方法は、ハイブリッドを
横切るエコー路の損失が約6dBである知識を使用してｘ
（ｎ）およびｒ（ｎ）の短期間エネルギ平均を比較す
る。ハイブリッド損失が6dBより下降した場合、近端部
のスピーチであると示される。しかしながら、実験結果
において、この方法が感度を欠くことが明らにされてい
る。近端部のスピーチｖ（ｎ）の大きいダイナミック範
囲は、この方法に時々誤検出させ、フィルタ係数を劣化
させる。

別の一般的な二重トーク検出方法は、短期間エコー復
帰損失強化（ERLE）を検査することである： ERLE（dB）＝10log（σ_y ²/σ_e ²）_’ （６）ここで、σ_y ²はｙ（ｎ）の変数であり、σ_e ²はｅ（ｎ）
の変数であり、これらの変数は短期間エネルギ平均：を使用して近似される。

ERLEは、それがエコー消去装置を通された後、エコー
から除去されるエネルギ量を表す。この二重トーク検出
方法はｒ（ｎ）およびｅ（ｎ）の短期間エネルギ評価を
比較し、短期間ERLEが6dB等のある予め定められたしき
い値より下に下降した場合に二重トークであると宣言す
る。この方法は大きい感度を提供するが、それは近端部
のスピーチの開始を検出する前に小さい遅延を招き、適
応が凍結される前にエコーチャンネル評価を少し劣化さ
せる。この損傷のために、付加的な技術を使用して残留
エコーを除去することが必要とされる。したがって、本
発明が提供するような二重トーク中のエコーチャンネル
評価を保存する改良された方法を見出すことが望まし
い。

二重トークを検出するためにこれらのエコー比較方法
のいずれかを使用した時、特にセル呼び環境における高
レベルの背景雑音は、正しい二重トーク検出において問
題を生じる可能性が高い。したがって、本発明が提供す
るように、高い雑音背景レベル環境において二重トーク
を検出するための改良された方法を使用することが望ま
しい。

図５を参照すると、本発明のネットワークエコー消去
装置（NEC）140の１実施例のブロック図が示されてい
る。実施例において、NEC140はテキサス州ダラスのテキ
サス・インスツルメンツ社によって製造されたTMS 320C
3Xシリーズデジタル信号プロセッサのようなデジタル
信号プロセッサ形態で構成される。別のデジタル信号プ
ロセッサは、この技術にしたがって機能するようにプロ
グラムされることが理解されなければならない。その代
りとして、NEC140の別の構造がディスクリーなプロセッ
サから、または適応特定集積回路（ASIC）形態で構成さ
れてもよい。

実施例において、NEC140は本質的に異なる動作状態の
それぞれに対して限定された機能を有する状態マシンで
あることが理解されるべきである。NEC140が動作する状
態は、沈黙、遠端部のスピーチ、近端部のスピーチ、二
重トークおよびハングオーバーである。以下、NEC140の
動作をさらに詳細に説明する。

図５において、図２に対するように自動車ステーショ
ンからのスピーチ信号は遠端部のスピーチｘ（ｎ）とし
て記号が付けられ、地上側のスピーチは近端部のスピー
チｖ（ｎ）として記号が付けられる。ハイブリッドから
のｘ（ｎ）の反射は、未知のエコーチャンネル142を通
してｘ（ｎ）を送り、エコー信号ｙ（ｎ）を生成する場
合をモデル化されており、このエコー信号ｙ（ｎ）は近
端部のスピーチ信号ｖ（ｎ）と合計器144で合成され
る。合計器144はエコー消去装置自身に含まれた素子で
はないが、このような装置の物理的な効果はシステムの
寄生的な結果である。低い周波数の背景雑音を除去する
ために、エコー信号ｙ（ｎ）および近端部スピーチ信号
ｖ（ｎ）の合計はフィルタ146によりハイパスフィルタ
処理され信号ｒ（ｎ）を生成する。信号ｒ（ｎ）は、合
計器148および150並びに制御装置152に１つの入力とし
て供給される。

入力された遠端部のスピーチｘ（ｎ）は、１組のトラ
ンスバーサル適応フィルタ（初期フィルタ156、状態フ
ィルタ158およびエコー消去装置フィルタ160）および制
御装置152への入力のためにバッファ154に蓄積される。
実施例において、初期フィルタ156は448個のフィルタ係
数またはタップを有し、一方状態フィルタ158およびエ
コー消去装置フィルタ160はそれぞれ256個のタップを有
している。

NEC140の初期動作中、スピーチサンプルｘ（ｎ）は制
御装置152の制御下における初期エコー消去およびエコ
ー遅延調節のために初期フィルタ156に与えられる。初
期動作のこの期間中、状態フィルタ158およびエコー消
去装置フィルタ160は制御装置152によってディスエーブ
ルされる。初期フィルタ156からの初期エコー消去出力
信号はフィルタスイッチ162を通して合計器148に供給され
る。信号は、合計器148において信号ｒ（ｎ）から減算され、エ
コー残留信号ｅ（ｎ）の初期評価を生成する。制御装置
152の制御下において、フィルタスイッチ162は、合計器
148への入力に対して初期フィルタ156およびエコー消去
装置フィルタ160の出力の間の選択をする。

上記のように、エコー遅延調節プロセスはNEC140の初
期動作の期間中に行なわれる。このプロセスにおいて、
初期フィルタ156のフィルタタップ係数またはタップ
は、最大値のタップの決定のために制御装置152に与え
られる。このプロセスは、信号のエコー分散領域とフラ
ット遅延領域を区別するために使用される。

エコー遅延調節プロセスの終了時に、初期フィルタ15
6からの256個のタップは、以下さらに詳細に説明される
ように状態フィルタ158およびエコー消去装置フィルタ1
60のタップに複写される。エコー遅延調節プロセスの結
果は、信号ｒ（ｎ）のエコー分散領域と一致したサンプ
ルｘ（ｎ）に関して適応フィルタ処理が行われることを
確実にする。この初期動作の後、状態フィルタ158およ
びエコー消去装置フィルタ160はエネーブルされ、最初
にフィルタ156によって与えられたタップを使用する。
将来的な適応は生成されたタップに基づいている。

NEC140の常態動作の期間中、信号y₁（ｎ）は状態フィ
ルタ158から合計器150の１つの入力に出力され、それは
合計器150において信号ｒ（ｎ）から減算される。合計
器150からの結果的な出力は、制御装置152に入力される
第１のエコー残留信号e₁（ｎ）である。エコー消去装置
フィルタ160の出力であるエコー複写信号ｙ（ｎ）はフ
ィルタスイッチ162を通して合計器148の１つの入力に供
給され、それは合計器148において信号ｒ（ｎ）から減
算される。合計器148から出力された結果的なエコー残
留信号ｅ（ｎ）は、制御装置152への入力としてフィー
ドバックされる。合計器148からの出力としての第２の
エコー残留信号ｅ（ｎ）はNEC140の出力として直接的
に、或は付加的な処理素子を通して供給される。以下詳
細に説明されるように、制御装置152はまた状態フィル
タ158およびエコー消去装置フィルタ160の適応に対して
制御を行う。

本発明において、雑音解析／合成特徴はNEC140の出力
において与えられる。この特徴は、出力スイッチ164、
雑音解析装置166および雑音合成装置168によって支持さ
れる。出力スイッチ164および雑音解析装置166の両者は
合計器148から出力信号ｅ（ｎ）を受信する。雑音解析
装置166は制御装置152の制御下において信号ｅ（ｎ）を
解析し、雑音合成装置168に解析出力を供給する。雑音
合成装置168は、信号ｅ（ｎ）の解析された特性に基づ
いて合成された雑音信号ｓ（ｎ）を生成する。その後、
雑音合成装置168の出力が出力スイッチ164に供給され
る。制御装置152の制御下にある出力スイッチ164を通っ
て、NEC140の出力は合計器148からの直接の信号として
供給されるか、或は雑音合成装置168から合成された雑
音信号ｓ（ｎ）として供給される。

大部分の典型的な電話会話は、１人だけが任意の時に
話している場合、単一トークモードで行われる。遠端部
の通話者だけが話している場合に、NEC140は合成された
雑音信号ｓ（ｎ）とエコー残留信号ｅ（ｎ）を置換する
ことによってエコーを完全に排除するために雑音解析／
合成特徴を使用する。遠端部の通話者が信号特性の変化
を検出しないようにするために、直線的な予測コーディ
ング（LPC）技術を使用して沈黙の最も新しい期間中に
実際の背景雑音のパワーおよびスペクトル特性と整合す
るように雑音が合成される。以下においてさらに詳細に
説明されるこの雑音合成方法は、二重トークに対するNE
C140の最適化を可能にするように設計考慮項目として単
一トークを効果的に回避する。以下、雑音解析／合成特
徴に関して詳細に説明する。

本発明の付加的な特徴として、図５の実施例に示され
ているように利得段もまた設けられることができる。こ
の特徴を構成する時、NEC140への遠端部のスピーチ信号
ｘ（ｎ）の入力に可変利得素子170が設けられている。
入力された遠端部のスピーチ信号ｘ（ｎ）は可変利得段
170を通ってバッファ154および未知のエコーチャンネル
142に供給される。制御装置152は可変利得段170との組
合わせで自動利得制御特徴を提供し、そうでなければ未
知エコーチャンネル142によって非直線的に影響を与え
られる信号を限定する。制御装置152および可変利得段1
70はまたフィルタ適応プロセスに対して集束時間を減少
するように機能する。以下、この特徴をさらに詳細に説
明する。

本発明の実施例に示されているように、２つの独立的
に適応するフィルタであるフィルタ158および160は、未
知のエコーチャンネルを追跡する。フィルタ160は実際
のエコー消去を行うが、フィルタ158はNEC140が動作す
べき状態を決定するために制御装置152によって使用さ
れる。このために、フィルタ158および160はそれぞれ状
態フィルタおよびエコー消去装置フィルタと呼ばれる。
この２フィルタ方法の利点は、未知のエコーチャンネル
140をモデル化するエコー消去装置フィルタ160のフィル
タ係数が近端部のスピーチからの劣化の危険性なしによ
り効果的に保存されることが可能なことである。エコー
チャンネル特性を密に保存することによって、本発明の
設計は中央クリッピングを不要にする。

フィルタ158および160の特性を監視する制御装置152
内で実行される制御アルゴリズムは、二重トークにおけ
る評価されたエコーチャンネル特性を保存するために最
適化される。制御装置152は適切な時間においてフィル
タ158および160の適用をオンおよびオフに切替え、両フ
ィルタのステップサイズを調節して、速い初期適応を可
能にするようにｘ（ｎ）に関して利得装置170を調節す
る。

図６は、図５の制御装置152を（機能的なブロック図
の形態で）さらに詳細に示す。図６において、制御装置
152は状態マシンおよびプロセス制御装置180、エネルギ
計算装置182、作動エネルギマグニチュード装置184、可
変適応しきい値装置186、自動利得制御装置188およびフ
ラット遅延計算装置190から構成されている。

状態マシン180は、図14に関して示されているように
全体的な状態マシン機能および図７に関して示されてい
るような種々の全体プロセス制御を実行する。状態マシ
ン180は、NEC140の初期動作中に初期フィルタ156および
フラット遅延計算装置190に対する制御を行う。状態マ
シン180は、初期設定に関して状態フィルタ158およびエ
コー消去装置フィルタ160を制御し、適応制御およびス
テップサイズ制御を行う。状態マシン180はまた雑音解
析装置166およびスイッチ162,164に対して制御を行う。
状態マシン180はまたエコー消去装置フィルタ160の状態
マシンの適応制御に対して可変適応しきい値装置186を
エネーブルする。状態マシン180はまたエコー消去装置
フィルタ160および状態フィルタ158にそれぞれ供給する
ために合計器148から信号ｅ（ｎ）を、および合計器150
から信号e1（ｎ）受信する。別の形態では、信号e1
（ｎ）およびｅ（ｎ）は状態フィルタ158およびエコー
消去装置フィルタ160に直接供給されてもよい。

エネルギ計算装置182は円形バッファ154からのｘ
（ｎ）、HPF146からのｒ（ｎ）、合計器148からのｅ
（ｎ）、および合計器150からのe1（ｎ）に対するサン
プル値を受信し、差動エネルギマグニチュード装置184
および状態マシン180に供給するために以下説明される
ように種々の値を計算する。差動エネルギマグニチュー
ド装置184は、近端部のスピーチおよび、または遠端部
のスピーチが存在しているか否かを決定するように、し
きい値レベルとの比較のためにエネルギ計算装置182に
おいて計算されたエネルギ値を使用する。この決定の結
果は状態マシン180に提供される。

エネルギ計算装置182は、フィルタ158および160に対
して各段階でエネルギ評価を計算する。これらのエネル
ギ評価は最も新しいサンプルの二乗の合計として計算さ
れる。時間ｎにおける信号ｘ（ｎ）についての２つのエ
ネルギ測定値E_X（ｎ）およびE_XX（ｎ）はそれぞれ128お
よび256個のサンプルに対して計算され、以下の式にし
たがって表されることができる：同様に、エネルギ計算装置182は、以下の式にしたがっ
て各信号ｒ（ｎ）、ｅ（ｎ）およびe1（ｎ）に対する時
間ｎでのエネルギ評価E_r（ｎ）、E_e（ｎ）およびE
_e1（ｎ）を計算する：エネルギ計算装置182はまた以下の式にしたがって時間
ｎのハイブリッド損失Hloss（ｎ）を計算する： Hloss（ｎ）（dB）＝10log₁₀［E_x（ｎ）/E_r（ｎ）］．（14）エコー消去装置フィルタ160のエコー復帰損失強化（ERL
E）は、以下の式にしたがってエネルギ計算装置182によ
り計算される： ERLE（ｎ）（dB）＝10log₁₀［E_r（ｎ）/E_e（ｎ）］
（15）状態フィルタ158のエコー復帰損失強化（ERLE1）はまた
以下の式にしたがってエネルギ計算装置182により計算
される： ERLE1（ｎ）（dB）＝10log₁₀［E_r（ｎ）/E_e1（ｎ）］．（16）エコーチャンネルによって発生させられたエコー信号
中の非直線性を回避するために、最大値の近くに予め設
定されたしきい値より低い値にサンプルｘ（ｎ）の受信
された値を制限することが望ましい。可変利得段170と
組合わせられた自動利得制御装置188がこの結果を達成
する。円形バッファからサンプルｘ（ｎ）を受信する自
動利得制御装置188は、サンプル値が過度に大きい場合
にそれらを制限するように可変利得素子170に利得制御
信号を供給する。

NEC140の初期動作時の状態マシン180の制御下におけ
るフラット遅延計算装置190は、初期フィルタからフラ
ット遅延を計算する。その後、フラット遅延計算装置19
0は状態フィルタ158およびエコー消去装置フィルタ160
に円形バッファオフセット情報を提供し、呼びに対する
フラット遅延期間を考慮する。

本発明のネットワークエコー消去装置の実施例におい
て、３分枝方法は二重トーク検出／処理問題を解決する
ために使用される。したがって、本発明は（１）異なる
ステップサイズを持つ２つの独立的に適用するフィルタ
と；（２）フィルタ適用をオンおよびオフに切替えるた
めの可変しきい値と；および（３）スピーチ検出用の差
動エネルギアルゴリズムとを使用する。

NEC140は、２つの独立的に適応する適応フィルタを使
用する。別の２フィルタ方法とは異なって、NEC140はエ
コー消去のために使用するフィルタ158と160間で前後に
切替えず、また定常状態で２つのフィルタ間でタップ情
報も交換しない。これらの以前から知られている両技術
はエコー消去装置の出力において不所望の“ポップ”を
生じさせる転移を発生させる。本発明において、エコー
消去装置フィルタ160は常に実際のエコー消去を行い、
一方状態フィルタ158は異なる消去装置状態を区別する
ために状態マシン180内で行われた制御アルゴリズムに
よって使用される。この新しい二重フィルタ方法は、エ
コー消去装置フィルタ160に対する伝統的な適用方法の
使用を可能にする。制御アルゴリズムが消去装置が動作
する状態を“確証しない”場合、それはエコー消去装置
フィルタ160の適用をオフに切替え、一方状態フィルタ1
58は連続的に適用する。状態マシン180は、状態決定の
助けとなるように状態フィルタ158から収集された統計
を使用する。適応フィルタのステップサイズは、エコー
消去装置フィルタ160が定常状態で高いERLEを獲得し、
一方状態フィルタ158はエコーチャンネル応答の任意の
変化に迅速に応答するように調節される。２つのフィル
タ158および160が前述された方法で同時に適用すること
を可能にすることによって、エコー消去装置の全体的な
特性が強化される。

状態フィルタ158およびエコー消去装置フィルタ160
は、初期フィルタ156と共に図４を参照して記載された
方法でそれぞれ構成される。状態フィルタ158およびエ
コー消去装置フィルタ160は、8kHzのサンプリング速度
で32msのエコー分散期間を計算するためにそれぞれ256
個のタップを含む。状態フィルタ158およびエコー消去
装置フィルタ160に対して、エコー分散期間およびサン
プリング速度に応じて、多いまたは少ない数のタップが
使用されてもよいことが理解されるべきである。サンプ
ルバッファ154は、アメリカ大陸を横断して行われた呼
びに対するフラット遅延およびエコー分散の64msの時間
期間を計算するために512個の遠端部のスピーチサンプ
ルを含んでいる。個々の電話機の呼びにおいて直面する
フラット遅延の異なる値を処理するために、本発明のネ
ットワークエコー消去装置はフラット遅延を自動的に決
定し、エコー分散領域で動作するタップ数を最大にする
ようにフィルタタップをシフトする。したがって、本発
明のエコー消去装置はシフトを伴わなずに０乃至32msの
範囲のエコー応答を処理し、最大遅延シフトにより32乃
至64msまでのエコー応答を処理する。デジタル信号プロ
セッサおよびそれに関連した処理技術に関して技術的に
良く知られているように、初期フィルタ156はフィルタ1
58および160を形成するために使用されてもよいことが
理解されなければならない。初期処理の終了時、初期フ
ィルタ156は“破壊”されて、独立した係数発生器を備
えた２つのフィルタ158および160にされる。以下、初期
特徴をさらに詳細に説明する。

二重トークの開始時にエコー消去装置フィルタ160の
フィルタ係数を保存するために、NEC140はエコー消去装
置フィルタ160の適応をオンおよびオフに切替えるため
に可変適応しきい値（VTで示された）を使用する。可変
適応しきい値（VT）は可変適応しきい値装置186によっ
て計算され、状態マシン180に供給される。制御アルゴ
リズムは、状態フィルタ158またはエコー消去装置フィ
ルタ160のいずれがVTより大きいERLEを有している場合
に、エコー消去装置フィルタ160を適応させることを可
能にする。再び図４を参照すると、発生器126に供給さ
れた制御入力は、係数ベクトル発生器126がフィルタ適
応のためにフィルタ係数を更新することを可能にする制
御装置152からのエネーブル信号を含んでいる。両フィ
ルタのERLEがVTより小さい場合、状態マシン180は係数
ベクトル発生器126が更新された係数を供給できないよ
うにする。この場合、係数ベクトル発生器126は、適応
が再度エネーブルされるまで既存の係数を出力する。制
御入力はまた式（４）のμ、E_XX（ｎ）およびｅ（ｎ）
の値のような別のパラメータを係数ベクトル発生器126
に提供する。

図６において、状態フィルタ158に対するERLEはｒ
（ｎ）およびe1（ｎ）の値を使用して式（６）にしたが
ってエネルギ計算装置182において計算される。同様
に、値ｒ（ｎ）およびｅ（ｎ）の値に関してエコー消去
装置160に対してエネルギ計算装置182で計算が行なわれ
る。可変適応しきい値装置186において、この例では6dB
の初期最小しきい値に状態マシン180によってVTが初期
化される。可変適応しきい値装置186におけるしきい値
処理は以下のＣコードによって説明されることができ
る：もしも、（ERLE＞VT＋6dB）であるならば、｛VT＝MAX［VT,（ERLE−6dB）］｝また、もしも（ERLE＜MT−3dB）であるならば、｛VT＝MT｝である。

ERLEが（VT＋6dB）を通って上昇すると、適応しきい
値も上昇し、ピークERLEの後方に6dBを残す。この6dBの
余裕はERLEの可変度を示す。状態マシン180は、フィル
タ158および160のいずれのERLEが最後のERLEピークの6d
B内にある場合、エコー消去装置フィルタ160が連続的に
適応することを可能にする。ERLEが最小しきい値より下
の3dBに下降した場合、適応しきい値は最小しきい値に
リセットされる。この方法の利点は、エコー消去装置フ
ィルタ160の適応が二重トークの開始時に直ぐに停止さ
せられることである。例えば、遠端部の通話者が話して
いる唯一の１人であると仮定する、最後のERLEピークは
34dBである。近端部の通話者が話し始めると、ERLEは下
降して、ERLEが28dBになったときにフィルタ適応は停止
される。慣例的な近端部のスピーチ検出器は、ERLEが約
6dBより下に下降するまで適応を中止せず、これはエコ
ーチャンネル評価が少し劣化されることを許す。したが
って、エコーチャンネル特性をさらに密に保存すること
によって、本発明は二重トークにおけるさらに大きいエ
コー排除を達成し、一方で伝統的なエコー消去装置にお
いて使用される中央クリッパと関連した音声品質劣化を
回避する。

本発明の実施例において、フィルタ160の適応が停止
させられる前に両フィルタ158および160のERLEがVTより
下に下降することが好ましい。この制御アルゴリズムの
特性は、両フィルタのERLEが二重トークの開始時に直ぐ
下降するため、いずれのERLE測定値の正常な可変度と二
重トークの開始を区別することを助ける。

本発明の別の観点は、フィルタ158および160が集束を
達成するとき、VTに対する最小しきい値の値は初期設定
から増加されることである。VTに対する最小しきい値が
増加すると、エコー消去装置フィルタ160が適応される
前に、さらに高いERLEが必要である。

大きい背景雑音レベルが状態決定を妨害しないように
するために、本発明のエコー消去装置は信号ｘ（ｎ）お
よびｅ（ｎ）に関して差動エネルギアルゴリズムを使用
する。差動エネルギマグニチュード装置184および状態
マシン180内で行われ、以下さらに詳細に説明されるこ
のアルゴリズムは、背景雑音レベルを連続的に監視し、
通話者が話しているか否かを決定するために信号エネル
ギとそれを比較する。実施例における差動エネルギマグ
ニチュード装置184は、背景雑音レベルB_iの関数である
３つのしきい値T₁（B_i）、T₂（B_i）およびT₃（B_i）を計
算する。信号ｘ（ｎ）の信号エネルギが３つの全しきい
値を越えた場合、通話者が話していると決定される。信
号エネルギがT1およびT2を越えるがT3を越えない場合、
通話者は“スピード”という単語中の“sp"音のような
無声音を発していると決定される。信号エネルギが３つ
の全しきい値より小さい場合、通話者は話していないと
決定される。

本発明のエコー消去装置におけるサンプルデータ処理
の例示的な全体フロー図は図７および以下に示されてい
る。状態マシン180の制御下のアルゴリズムがブロック2
00で最初にスタートし、次にブロック202においてｘ
（ｎ）およびｖ（ｎ）のμ法則のサンプルを初めに獲得
し、その後それらはブロック204でそれらの直線的な値
に変換される。ｖ（ｎ）サンプルはブロック206におい
てサンプルｒ（ｎ）を得るためにハイパスフィルタ（HP
F）を通過させられる。HPFであり、残留DCおよび低周波
数雑音を除去する図５のフィルタ146は、良く知られた
デジタルフィルタ技術を使用して構成されたデジタルフ
ィルタである。HPFは典型的に37dB排除によりカットオ
フされた120Hzの停止帯域および0.7dBリップルによりカ
ットオフされた250Hzのパスバンドの特性を持つ第３の
オーダーの楕円型フィルタとして構成される。HPFは典
型的に以下のように表Ｉに示された係数を持つ第１のオ
ーダーおよび第２のオーダーの直接形態構造の縦続接続
として構成される。

次にエネルギ平均E_XおよびE_XXはブロック208において
信号サンプルｘ（ｎ）に対して更新される。次にブロッ
ク210においてエネルギ平均E_r（ｎ）がハイブリッド上
でのエネルギ損失Hloss（ｎ）の計算と共に信号サンプ
ルｒ（ｎ）に対して更新される。

ブロック212において、適応フィルタ158（図５）の出
力である値y1（ｎ）が計算され、ブロック214でエコー
残留e1（ｎ）が決定される。ブロック216においてERLE1
およびフィルタ158に対するエネルギ平均E_e1が更新され
る。同様に、ブロック218で適応フィルタ160（図５）の
出力である値ｙ（ｎ）が計算され、その後ブロック220
において残留エコーｅ（ｎ）が決定される。それからブ
ロック222においてフィルタ160に対するERLEおよびエネ
ルギ平均E_eが更新される。ブロック208乃至222に示され
たあるステップは、別のステップに要求される値によっ
て決定されるようにその他の種々の順番で行われてもよ
いことが理解されるべきである。さらに、あるステップ
はステップ212乃至216および218乃至222のように並列に
行われてもよい。したがって、図７を参照してここに説
明された順序は処理ステップの順序の一例に過ぎない。

前のステップの終了時、パラメータ調節ステップはブ
ロック224で行われ、このステップは図８を参照してさ
らに詳細に説明される。パラメータ調節ステップの終了
すると、周期関数ステップがブロック226で行われ、こ
のステップは図９を参照してさらに詳細に説明される。
周期関数ステップの終了すると、状態マシン動作ステッ
プがブロック228で行われ、このステップは図14を参照
してさらに詳細に説明される。状態マシン動作ステップ
の終了時、プロセスはフロー図の点Ａに戻って反復す
る。

図８のフロー図は、図７のブロック224のパラメータ
調節ステップを詳細に示す。パラメータ調節ステップに
おいて、フィルタステップサイズおよび可変しきい値パ
ラメータがエコー消去装置動作中に更新される。

状態フィルタ158およびエコー消去装置フィルタ160
（図５）の両者は、フィルタ係数発生器への制御入力に
おいて１のステップサイズ（μ１＝μ２＝１）を提供す
ることによって動作の開始時に状態マシン180によって
初期化される。このレベルにおけるこのフィルタの初期
化は、速い初期集束を可能にする。パラメータ調節ステ
ップに達した時、初期パラメータ調節アルゴリズムが使
用される。この初期アルゴリズムにおいて、エコー消去
装置フィルタに対してμ２の値に設定された制御素子が
0.5の固定値より大きいか否かに関する決定がブロック2
50で行われる。そうならば、ERLEが14dBより大きいか否
かに関する決定がブロック252で行われる。チャンネル
の集束を獲得し始めた時のように、ERLEが14dBより大き
くない場合、カウンタ（Scountカウンタ）の値はブロッ
ク254でゼロ（Scount＝０）に等しく設定され、パラメ
ータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サ
ブルーティンは点Ｃで出される。

ERLEが14dBより大きいと決定された場合、ブロック25
6においてカウンタがインクレメントされる。その後、
ブロック258において、Scount値が400のカウント値にイ
ンクレメントされたか否かに関する決定が行われる。Sc
ount値が400のカウント値より小さい場合、パラメータ
調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブル
ーティンは点Ｃで出される。

しかしながら、ブロック258の決定により結果的にSco
unt値が400のカウント値に等しいことが判明し、それが
50msに対して14dBより大きいERLEに対応する（連続的
に）場合、ブロック260において状態フィルタのステッ
プサイズ（μ１）は0.7にシフトされ、エコー消去装置
フィルタのステップサイス（μ２）は0.4にシフトされ
る。またブロック260において、Scountカウンタはゼロ
にリセットされる。その後、パラメータ調節ステップは
サンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出
される。

ブロック250でエコー消去装置フィルタに対してμ２
の値を設定された制御素子が0.5の固定値より大きくな
いことが決定された場合、中間アルゴリズムが実施され
る。この中間アルゴリズムにおいて、μ２に対する値が
0.2より大きいか否かに関する決定がブロック262におい
て行われる。そうであるならば、ERLEが20dBより大きい
か否かに関する決定がブロック264で行われる。ERLEが2
0dBより大きくない場合、ブロック266においてScount値
はゼロに等しく設定され（Scount＝０）、このサンプル
に対するパラメータ調節ステップが終了され、サブルー
ティンは点Ｃで出される。

ERLEが20dBより大きいと決定された場合、ブロック26
8においてカウンタはインクレメントされる。その後、
ブロック270においてカウンタ値が400のカウント値にイ
ンクレメントされるか否かの決定が行われる。カウンタ
値が400のカウント値より小さい場合、パラメータ調節
ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーテ
ィンは点Ｃで出される。

しかしながら、ブロック270の決定により結果的にSco
unt値が400のカウント値に等しいことが判明し、それが
50msに対して20dBより大きいERLEに対応する場合、ブロ
ック272において値μ１は0.4にシフトされ、値μ２は0.
1にシフトされる。さらにブロック272において、最小し
きい値は6dBの初期最小しきい値から12dBに増加され
る。その後、パラメータ調節ステップはこのサンプルに
対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。

さらに小さいステップサイズへのフィルタの“ギアシ
フト”は、さらに高いERLEレベルが使用されることを可
能にすることに留意されるべきである。しかしながら、
好ましい実施例においてμ２＜μ１の関係は維持され、
それによってエコー消去装置フィルタが高い定常状態の
ERLEを獲得し、状態フィルタがエコーチャンネル応答の
変化に迅速に応答する。

μ２のエコー消去装置フィルタの値が0.1に設定され
た後、可変適応しきい値アルゴリズムはエコーチャンネ
ル応答をさらに密に保存するように作用する。可変適応
しきい値装置186内で行われた可変しきい値アルゴリズ
ムは、ブロック262においてμ２の値が0.2より小さく定
められたときに実施される。ERLEがブロック274におい
て6dBの初期最小しきい値に最初に設定された可変しき
い値（VT）より6dB大きいように定められた場合、VTの
値はブロック276で修正される。ブロック276において、
VTはVTの前の値の大きい方またはERLEマイナス6dBの値
に設定される。VTが設定されると、パラメータ調節ステ
ップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティン
は点Ｃで出される。

しかしながら、ブロック274においてERLEがVTプラス6
dBの値より大きくないことが決定された場合、ブロック
278でERLEが最小しきい値マイナス3dBより小さいか否か
の決定が成される。ブロック278において、最小しきい
値MTの値は中間アルゴリズムで設定されたように12dBで
ある。ERLEが最小しきい値マイナス3dBより大きい場
合、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終
了され、サブルーティンは点Ｃで出される。しかしなが
ら、ブロック278においてERLEが最小しきい値マイナス3
dBより大きくないと決定された場合、ブロック280にお
いてVTは12dBであるMTの値に設定される。パラメータ調
節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルー
ティンは点Ｃで出される。

最小しきい値を増加することによって、プロセスはエ
コー消去装置フィルタが適応される時に関してさらに選
択的になり、いずれのフィルタからの高いERLEが必要と
されることに留意すべきである。高い最小しきい値の使
用は、以下図14中の状態マシン処理に関して説明される
ように、二重トーク状態からハングオーバー状態にエン
ターするために要求される高いERLEを結果的に生じさせ
る。

大きい近端部の背景雑音の存在時においてさえ、定常
状態への速い転移を促進するために、本発明のエコー消
去装置は最初に遠端部のスピーチ中にｘ（ｎ）の入力利
得を＋3dBに調節する（IGain＝3dB）。図５に示されて
いるように、状態マシン180は可変利得段170に対する制
御を行う。この初期の3dB利得は、さらに速い初期集束
を可能にする近端部の雑音に関してｒ（ｎ）で受信され
たエコーのサイズを増大する（S/N比が3dBだけ増加す
る）。図７のブロック272において最小しきい値が12dB
に達すると、状態マシン180は100msごとに1.5dBのステ
ップで0dBの公称値にIGainを回復する。実験的研究にお
いて、1.5dBの利得変化はリスナーに対して知覚不可能
であることが明らにされている。この利得調節は通常遠
端部のスピーチの最初の500ms内で段階的に除去され
る。

自動利得制御装置188の制御下における可変利得段170
に関する第２の利得調節は、クリッピングを自動的に回
避するように行われる。エコー消去装置がボコーダから
受信するｘ（ｎ）のμ法則のサンプルは、典型的に−80
31乃至＋8031の範囲である。ハイブリッドに向かって送
られるサンプルｘ（ｎ）が＋8031または−8031の最大値
に近い場合、ハイブリッドから戻ったサンプルは基準信
号ｘ（ｎ）に非直線的に関連している。この問題を解決
するために、本発明のエコー消去装置は、サンプルｘ
（ｎ）の絶対値が最大値の近くの予め設定された値、例
えば7900の値より大きい時は常に入力サンプルを1.5dB
だけ減衰する（IGain＝−1.5dB）ように可変利得素子17
0を自動的に制御するために自動利得制御装置188を使用
する。IGainは、消去装置が沈黙状態に入ると直ぐに0dB
に回復される。近端部のリスナーに知覚不可能であるこ
の利得変化は通常典型的な会話において作用するが、遠
端部の通話者が大声で話している場合はエコー消去装置
の動作を大幅に改良する。

再び図７を参照すると、パラメータ調節ステップが終
了した後、周期関数計算ステップが実行される。図９
は、周期関数計算ステップ：（１）信号ｘ（ｎ）および
ｅ（ｎ）の差動エネルギマグニチュード、（２）雑音解
析の自己相関およびダービン帰納、および（３）エコー
遅延を変化させることを考慮するためのタップシフトア
ルゴリズムで周期的に行われる３つの計算を示す。

図９において、周期関数計算ステップはブロック300
でどの計算が実行される必要があるかに関して状態マシ
ンの状態およびカウンタ（Fcount）から決定する関数選
択ステップでスタートする。状態にかかわらず、128個
のサンプルごとにｘ（ｎ）およびｅ（ｎ）の差動エネル
ギマグニチュードが差動エネルギマグニチュード装置18
4において計算される（図６）。

DEM（ｘ）で示された信号ｘの差動エネルギマグニチ
ュードは、遠端部の通話者が話しているか否かを決定す
るために使用される。好ましい実施例において、DEM
（ｘ）は範囲［0,3］中の整数として与えられる。DEM
（ｘ）の値は、ブロック302において背景雑音レベルXB_i
のエネルギの評価の関数である３つの計算されたしきい
値と、図６のエネルギ計算装置182から供給された信号
ｘ（ｎ）のエネルギE_Xを比較することによって決定され
る。

このステップにおいて、背景雑音評価は128個のサン
プルごとに計算され、制御において次の新しいXB_i+1が
計算される： XB_i+1＝min（Ex,160000,max（1.00547XB_i,XB_i＋１））（17）３つのしきい値は、以下のようにXB_iの関数として計算
される： T₁（XB_i）＝−（3.160500x10^-5）XB_i ²＋10.35XB_i＋704.44; （18） T₂（XB_i）＝−（7.938816x10^-4）XB_i ²＋26.00XB_i＋1769.48; （19） T₃（XB_i）＝−（3.160500x10^-4）XB_i ²＋103.5XB_i＋7044.44. （20）遠端部の信号のエネルギE_Xは、再度これら３つのしき
い値と比較される。E_Xが３つのしきい値の全てより大き
い場合、DEM（ｘ）＝３であり、スピーチが存在してい
ることを示す。E_XがT₁およびT₂より大きいがT₃よりは大
きくない場合、DEM（ｘ）＝２であり、発声されていな
いスピーチが存在している可能性があることを示す。E_X
がT₂およびT₃より大きくないがT₁より大きい場合、DEM
（ｘ）＝１である。最後に、E_Xが３つのしきい値の全て
より小さい場合、DEM（ｘ）＝０であり、スピーチが存
在しないことを示す。DEM（ｘ）の値は、差動エネルギ
マグニチュード装置184から状態マシン180に供給され
る。

同様に、信号ｅの差動エネルギマグニチュードDEM
（ｅ）が計算され、近端部の通話者が話しているか否か
を決定するために使用されている。DEM（ｅ）はまた好
ましい実施例において［0,3］の範囲の整数値として与
えられる。DEM（ｅ）は、ブロック304において以下の３
つの計算されたしきい値と図６のエネルギ計算装置182
から供給された信号ｅ（ｎ）のエネルギE_eを比較するに
よって決定される： T₁（EB_i）＝−（6.930766x10^-6）EB_i ²＋4.047152EB_i＋289.7034; （21） T₂（EB_i）＝−（1.912166x10^-5）EB_i ²＋8.750045EB_i＋908.971; （22） T₃（EB_i）＝−（4.946311x10^-5）EB_i ²＋18.89962EB_i＋2677.431 （23）ここにおいて、信号ｅ（ｎ）の背景雑音評価は128個の
サンプルごとに更新される： EB_i+1＝min（Ee,160000,max（1.00547EB_i,EB_i＋１））．（24） E_eが３つのしきい値の全てより大きい場合、DEM
（ｅ）＝３であり、近端部のスピーチが存在しているこ
とを示す。E_eがT₃より大きくないがT₁およびT₂より大き
い場合、DEM（ｅ）＝２であり、発声されていない近端
部のスピーチが存在している可能性があることを示す。
E_eがT₂およびT₃より大きくなくT₁より大きい場合、DEM
（ｅ）＝１である。最後に、E_eが３つのしきい値の全て
より小さい場合、DEM（ｅ）＝０であり、スピーチが存
在しないことを示す。DEM（ｅ）の値は、差動エネルギ
マグニチュード装置184から状態マシン180に供給され
る。

DEM（ｘ）およびDEM（ｅ）の値が計算されると、XB_i
およびEB_iの値はブロック306において式（17）および
（24）に対して更新される。XB_iおよびEB_iの両者は1600
00の値に初期化されることに留意すべきである。

背景雑音レベルを追跡する差動エネルギ測定値を使用
することによって、背景雑音の高いレベルでも誰かが話
しているか否かの正しい決定が行われることができる。
これは、正しい状態決定を行う時に図６の状態マシン18
0を助ける。

上記のように、雑音解析計算は周期関数計算ステップ
で行われる。関数がブロック300で選択し、状態マシン
が現在のサンプルに対して“0"の状態であることを検出
したとき、現在のサンプルを含む最後の256個のサンプ
ルが全て状態マシンの状態“0"であるか否かに関する決
定がブロック308において行われる。そうであるなら
ば、スピーチをボコード化するために伝統的に使用され
る線形予測コーディング（LPC）方法が雑音のスペクト
ル特性を計算するために使用される。しかしながら、こ
れらの全てのサンプルが状態“0"でない場合、LPC方法
はスキップされる。

LPC方法は、過去のサンプルプラス励起の線形組合せ
によって生成されるものとして各サンプルをモデル化す
る。どの通話者も話していない場合、エラー信号ｅ
（ｎ）が予測エラーフィルタ（図５の雑音解析素子16
6）を通して送られ、全ての短期間冗長を除去する。こ
のフィルタの伝達関数は以下の式によって与えられる：ここで、実施例の中の予測装置の次数は５である（Ｐ＝
５）。

LPC係数a_iは、良く知られた効果的な計算方法であるR
abinerおよびSchafer氏による文献（Digital Processin
g of Speech Signals）に記載されているようにブロッ
ク312のダービンの帰納によりブロック310の自己相関方
法を使用して128個のサンプルのブロックから計算され
る。最初の６つの自己相関係数Ｒ（０）乃至Ｒ（５）は
次のように計算される：その後、LPC係数がダービンの帰納アルゴリズムを使
用して自己相関値から直接計算される。アルゴリズムは
以下のように表されることができる：（１） E⁽⁰⁾＝Ｒ（０）,i＝１（27）（５） E⁽ⁱ⁾＝（１−k_i ²）E^(i-1) （31）（６）ｉ＜Ｐならば、（２）に進み、ｉ＝ｉ＋１であ
る（32）（７） LPC係数に対する最終的な解は、 LPC係数が獲得されると、合成された雑音サンプル
は、によって与えられ、雑音解析のために使用されたフィル
タの逆数である、雑音合成フィルタ（図５の雑音合成素
子168）に白色雑音を通すことによって同じスペクトル
特性により生成されることができる。

LPCコーディング技術は、実施例において雑音をモデ
ル化する優れた方法を提供することが理解されるべきで
ある。しかしながら、雑音をモデル化するためにその他
の技術が使用されることが可能であり、或は雑音モデル
化が全く使用されなくてもよい。

周期関数計算ステップの別の関数として、タップシフ
トアルゴリズムがエコー遅延を変化することを示すため
に使用される。この計算は、ブロック314においてERLE
が10dBより大きい場合に、呼びに対する初期サンプル処
理時に、およびオプション的に256個のサンプルごとに
実行される。ERLEが10dBより大きい場合、ある消去が存
在しているという指示である最大タップ、すなわち初期
フィルタ（図５のフィルタ156）中の最大値のフィルタ
係数がブロック316で図６のフラット遅延計算装置190に
おいて決定される。その後、エコー分散領域からの非常
に多数の、またフラット遅延領域からの少数のサンプル
を処理するためにタップのシフトがブロック318におい
て行われる。タップのシフトはバッファから状態フィル
タおよびエコー消去装置フィルタへの、通常発生するよ
りもかなり多数のエコー分散領域サンプルの定められた
配置である。ブロック320において、これらのサンプル
に関するエネルギ平均の再計算が実行される。タップシ
フトアルゴリズムが終了されるか、或は周期関数計算ス
テップの他の２つの計算が終了されると、ブロック322
においてＦカウントがインクレメントされ、サブルーテ
ィンが出される。

エコー遅延調節に関して、ベースステーションと電話
ネットワーク中のハイブリッドにおけるエコー消去装置
間の距離は、呼びによって広範囲に変化することができ
るため、エコー信号のフラット遅延もまた広い範囲を有
する。この遅延の範囲は、米国が横断方向に3000マイル
であり、電気信号が光の2/3の速度で伝播すると考える
ことによって迅速に評価されることができる。往復距離
は6000マイルなので、最大フラット遅延はほぼ：本発明のネットワークエコー消去装置は、さらに多い
タップがフラット遅延領域で“消費”される代わりに、
エコー分散領域で動作するように異なる呼びに認められ
るフラット遅延の異なる値を示す。例えば、タップシフ
ト機構を持たない伝統的なエコー消去装置において、16
msのフラット遅延は、フィルタ遅延ライン中の128個の
最も新しいサンプルが消去装置に入ったエコーサンプル
と相関しないため、エコー消去装置の最初の128個のタ
ップをゼロに近付ける。したがって、実際のエコー信号
は残っている128個のタップによってのみ消去される。
これと反対に、本発明のNECはフラット遅延が16msであ
ることを自動的に決定し、古いサンプルについて動作す
るようにタップをシフトする。この方法はエコー分散領
域上でさらに多数のタップを使用し、良好な消去を実現
させる。

本発明のNECは、円形バッファ（図５のバッファ154）
に遠端部のスピーチｘ（ｎ）の512個のサンプルを蓄積
し、これは64msの遅延に対応する。消去装置が始動した
とき、それは最初に図10に示されたように図５の初期フ
ィルタ156において448個の最も新しいサンプル上の448
個のタップを適応させる。

この位置のタップによる初期集束を得た後、アルゴリ
ズムは最大タップ値および初期フィルタ156のタップバ
ッファにおけるその各位置を見出すことによってフラッ
ト遅延計算装置190内のフラット遅延を決定する。最大
タップのタップ番号（T_maxで示された）は、それが遠端
部のスピーチサンプルがエコー消去装置から出力され、
ハイブリッドから反射し、エコー消去装置に戻る時間な
のでフラット遅延に対応する。T_maxだけタップをシフト
する代わりに、アルゴリズムはエコーチャンネル応答が
少し変化した場合に備えて32個のサンプルの安全な間隔
を残す。実際のタップシフト値は以下のように与えられ
る： T_shift＝MAX［0,MIN（T_max−32,256）］（36） T_shiftが決定されると、T_shiftから始まる初期フィル
タのタップは図11に示されたようなフラット遅延計算装
置190によって状態フィルタおよびエコー消去装置フィ
ルタの両者に複写される。T_shiftによる円形バッファへ
のオフセットは、制御フィルタおよびエコー消去装置フ
ィルタの両者のゼロ番目のフィルタタップが到達された
T_shiftが最も新しいサンプルの前に位置するようにサン
プルと整列するために使用される。図12は、64msのエコ
ー集束を可能にするような最大シフトを示す。タップが
古いサンプルについて動作するようにシフトされた後、
エネルギ測定値E_X（ｎ）およびE_XX（ｎ）は、これらの
古いサンプルの二乗の合計を測定するように対応的に修
正される。

ここにおいて説明のために、３つの適応フィルタが記
載されている。しかしながら、種々の構造、特にデジタ
ル信号プロセッサにおいて、初期フィルタはまた同じ物
理的メモリを使用する状態フィルタおよびエコー消去装
置フィルタとして機能することが理解されるべきであ
る。

図７および図９の点Ｄで周期関数計算ステップを出た
時、状態マシン制御アルゴリズムは状態マシン180（図
６）によって実行される。状態マシン制御アルゴリズム
は、図13に示されたように５つの状態を有する状態マシ
ンとしてモデル化されることができる。状態マシン180
中で行われているような状態マシン制御アルゴリズム
は、結果的に新しい各サンプルにより状態の変化を生じ
させることができる。

ブロック330における状態０は、通話者が話していな
い沈黙状態である。状態フィルタまたはエコー消去装置
フィルタはこの状態で適応せず、エコーチャンネルから
の発散を阻止する。NECが256個の連続したサンプル時間
に対して状態０のままである場合、制御フルゴリズムは
図９の雑音解析ルーティンを開始し、LPC解析を使用し
て背景雑音の周波数特性をコード化する。

遠端部の通話者だけが話している場合、NECはブロッ
ク332で状態１に入力し、この状態においてフィルタは
常に適応する。エコー消去装置フィルタは、いずれかの
フィルタのERLEが適応しきい値VTより上である場合に適
応する。雑音合成ルーティンは雑音を生成し（最後の沈
黙の期間中に得られたLPC係数を使用して）、残留エコ
ーを置換する。事実、遠端部のスピーチｘ（ｎ）がどれ
程大きくても、エコー残留は自動車に戻らないため、NE
Cは状態１において無限大のERLEを有する。

近端部の通話者だけが話している場合、NECはブロッ
ク334の状態２に入る。ここにおいて、状態マシンは両
フィルタの適応を凍結し、信号ｅ（ｎ）を出力する。近
端部の通話者が話しを止めた場合、NECは状態０（沈
黙）に転移する前に、状態４（ハングオーバー）に転移
し、実施例では50msのハングオーバーである。このハン
グオーバーは、近端部のスピーチの可能な中断を示す。
遠端部の通話者が話し始めた場合、NECは状態３（二重
トーク）に転移する。

二重トークが始まる状態３のブロック336において、
状態マシンはエコー消去装置フィルタの適応を凍結し、
ｅ（ｎ）を出力する。ハイブリッド損失が3dBより上で
ある場合、状態マシン制御アルゴリズムは状態フィルタ
が適応してエコーチャンネル衝撃応答の可能な変化を示
すことを可能にする。例えば、両フィルタが集束される
と仮定すると、遠端部の通話者だけが話し、エコーチャ
ンネルは急に変化する。この状況は、例えば自動車ステ
ーションの通話者が地上電話側の２人の人物に同時に話
すように誰かが拡張電話を採用した場合に発生する可能
性がある。この場合、両フィルタのERLEは突然低下し、
NECは二重トーク状態にシフトし、近端部のスピーチと
エコー信号を間違える。両フィルタは通常二重トーク時
に凍結されるが、この場合両フィルタが適応することを
許されていなければ、NECは呼びが終端するまでこの状
態のままである。しかしながら、NECは状態フィルタが
適応することを許されているか否かを決定するためにハ
イブリッド損失を使用する。状態フィルタが適応する
と、そのERLEは新しいエコーチャンネルを再度獲得する
ため上昇し、ANECは状態３（二重トーク）から復帰す
る。状態図に示されているように、状態３を出る唯一の
方法はハイブリッド損失が3dBより大きい場合にのみ入
ることができ、状態フィルタまたはエコー消去装置フィ
ルタのいずれのERLEが最小しきい値MTより上である状態
４（ハングオーバー）を通る。

ブロック338の状態４は、近端部のスピーチにおける
中止を示すハングオーバー状態である。遠端部の通話者
が話しており、近端部のスピーチが実施例における100m
sに対して検出されない場合、NECはブロック340で状態
４（ハングオーバー）から状態１（遠端部のスピーチ）
に転移する。遠端部の通話者が話しておらず、近端部の
スピーチが実施例において50msの期間検出されない場
合、NECは状態４（ハングオーバー）から状態０に転移
する。近端部のスピーチが検出された場合には制御アル
ゴリズムは状態２（近端部スピーチ）または状態３（二
重トーク）のいずれかにNECを戻す。

NEC状態マシン制御アルゴリズムは図14に示されてい
る。図14において、アルゴリズムは現在の状態が状態１
（遠端部スピーチ）であるかどうかについての予備的決
定を各サンプルに対して実行する。ブロック342におい
て現在の状態が状態１であると決定され、Hlossの値が3
dBより小さいと決定された場合、制御素子はブロック34
4で値ｅ（ｎ）の出力を許す。この場合は、前のサンプ
ルに対して遠端部のスピーチは存在していたが、現在の
サンプルに対して二重トークが存在している状況を示
す。同様に、現在の状態がブロック340、346および348
において状態1,2および３（遠端部のスピーチ、近端部
のスピーチおよび二重トーク）のいずれでもないとそれ
ぞれ決定された場合、ブロック344においてｅ（ｎ）の
値は出力されることが許され、出力制御が状態マシンに
よって行われる。その後、NECが次のサンプルを処理す
る次の状態に関する決定が行われ、次の状態決定が制御
状態マシンアルゴリズムの点Ｅで開始する。

ブロック340において、現在の状態が状態１（遠端部
のスピーチ）であると決定され、ブロック342においてH
lossの値が3dBより大きいと決定された場合、ブロック3
50において状態フィルタは適応することを許される。そ
の後、ERLEおよびERLE1はブロック352および354におい
てそれぞれVTに対して検査されて、いずれか一方がVTよ
り大きい場合、ブロック356においてエコー消去装置フ
ィルタが適応することを許される。しかしながら、両ブ
ロック352および354においてERLEおよびERLE1がVTより
大きくない場合、エコー消去装置フィルタは適応しな
い。いずれの場合でも、ブロック358において合成され
た雑音サンプルは沈黙の最後の期間中に得られたLPC係
数を使用して制御素子の制御の下に合成された雑音成分
によって生成される。合成された雑音サンプルｓ（ｎ）
はブロック360で出力され、出力制御が制御素子によっ
て行われる。その後、NECが次のサンプルを処理する次
の状態に関する決定が行われ、次の状態決定が点Ｅで開
始する。

点Ｅにおいて、プログラム実行は次の状態サブルーテ
ィンに入る。ブロック362でDEM（ｘ）の値が２の整数値
以上である場合、DEM（ｅ）が１以下であるか否かを決
定するためにブロック364において検査が行われる。DEM
（ｅ）が１以下でない場合、状態マシンはブロック366
において２の次の状態（近端部のスピーチ）に転移す
る。しかしながら、DEM（ｅ）が１未満であるならば、
状態マシンはブロック368で０の次の状態（沈黙）に転
移する。転移が状態２または０に対して行なわれても、
ルーティンはハングオーバー決定のために状態マシン制
御アルゴリズムの点Ｆに進む。

しかしながら、点Ｅで次の状態サブルーティンに入っ
た時、ブロック362でDEM（ｘ）の値が２以上であるなら
ば、DEM（ｅ）の値はブロック370において３に等しいか
否か決定される。そうでなければ、次の状態はブロック
372で１（遠端部のスピーチ）であると決定され、ルー
ティンはハングオーバー決定のために制御状態マシンア
ルゴリズムの点Ｆに進む。ブロック370においてDEM
（ｅ）の値が３に等しいと決定された場合、ブロック37
4、376および378においてHloss、ERLEおよびERLE1がそ
れぞれ3dBより小さいが否かを決定するために検査が行
われる。ブロック374、376および378において値の任意
の１つが3dBより小さい場合、ブロック380において次の
状態は状態３（二重トーク）であると決定される。しか
しながら、ブロック374、376および378において各値が3
dB以上である場合、ブロック372で次の状態は状態１
（遠端部のスピーチ）であると決定される。前のように
ブロック380およびブロック372から、ルーティンはハン
グオーバー決定のために制御状態マシンアルゴリズムの
点Ｆに進む。

ブロック340において現在の状態が状態１（遠端部の
スピーチ）でないと決定された場合、ブロック346にお
いてこのブロックに対するエントリィが行われて、現在
の状態が状態２（近端部のスピーチ）であるか否かの決
定が行われる。現在の状態が状態２である場合、ブロッ
ク382でｅ（ｎ）の値が出力される。その後、ブロック3
86でDEM（ｘ）が３に等しいか否かを最初に決定するこ
とによって次の状態に関する決定が行われ、そうなら
ば、次の状態はブロック368で状態３（二重トーク）に
設定される。しかしながら、DEM（ｘ）が３に等しくな
い場合、ブロック388においてDEM（ｅ）が２以上である
か否かの決定が行われる。

ブロック388においてDEM（ｅ）が２以上であると決定
された場合、ブロック390で次の状態は現在の状態であ
る状態２（近端部のスピーチ）のままに設定される。し
かしながら、ブロック388でDEM（ｅ）が２以上でないと
決定された場合、ブロック392においてDEM（ｘ）が１以
下であるか否かの決定が行われる。ブロック392でDEM
（ｘ）が１以下でないと決定された場合、ブロック386
において次の状態は状態３（二重トーク）に設定され
る。ブロック392でDEM（ｘ）が１以下であると決定され
た場合には、ブロック394で次の状態は状態４（ハング
オーバー）であるようにに設定される。さらにブロック
394において、制御素子中の内部カウンタであるＨカウ
ンタ（示されていない）は400のHcount値に設定され
る。ブロック386、390および394からルーティンは、ハ
ングオーバー決定のために制御状態マシンアルゴリズム
の点Ｆに進む。

ブロック346で現在の状態が状態２（近端部のスピー
チ）ではないことが決定されたならば、ブロック348に
おいて現在の状態は状態３（二重トーク）であると決定
される。現在の状態が状態３ならば、ブロック396でｅ
（ｎ）の値が出力される。その後、ブロック398でDEM
（ｘ）が３に等しいか否かを最初に決定することによっ
て次の状態に関する決定が行われ、そうでなければ、ル
ーティンは上記に説明されたように状態決定のためにブ
ロック388に進む。しかしかながら、DEM（ｘ）が３に等
しい場合、ブロック400においてHlossが3dBより大きい
か否かの決定が行われる。ブロック400においてHlossが
3dBより大きくないならば、ブロック386において次の状
態が状態３（二重トーク）に設定される。Hlossが3dBよ
り大きいならば、ブロック402で状態フィルタが適応す
ることを許される。

状態フィルタの適応が許された時、ブロック404にお
いてERLEがMTより大きいか否かの決定が行われ、その後
ブロック406においてERLE1がMTより大きいか否かの決定
が行われる。ERLEまたはERLE1のいずれがMTより大きい
場合、ブロック408における次の状態は状態４（ハング
オーバー）に設定される。しかしながら、ERLE1がMTよ
り大きくない場合、次の状態はブロック386における状
態３（二重トーク）に設定される。ブロック408におい
て次の状態が状態４（二重トーク）に設定された場合、
Hcountは800に設定される。ブロック386および408か
ら、ルーティンはハングオーバー決定のために状態マシ
ン制御アルゴリズムの点Ｆに進む。

ハングオーバールーティンは、近端部のスピーチ状態
または二重トーク状態から遠端部のスピーチまたは沈黙
の状態への転移間に遅延が発生することを確実にする。
ハングオーバー決定ルーティンが点Ｆで入力されると、
ブロック410において現在の状態が状態４（ハングオー
バー）であるか否かに関する決定が行われる。現在の状
態が状態４でない場合、状態マシン制御アルゴリズムル
ーティンは出され、ルーティンは図７の点Ａに戻る。

ブロック410において現在の状態が状態４であると決
定された場合、ブロック412において次の状態が状態２
より小さい状態、すなわち状態１（遠端部のスピーチ）
または状態０（沈黙）に設定されたか否かが決定され
る。ブロック412において次の状態が状態０または１で
ないと決定された場合、状態マシン制御アルゴリズムサ
ブルーティンは出され、サブルーティンは図７の点Ａに
戻る。しかしながら、次の状態が状態０または１である
と決定された場合、ブロック414でHcountはデクレメン
トされ、その後ブロック416でHcountが０に等しいか否
かの決定が行われる。Hcountが０に等しいと決定された
場合、状態マシン制御アルゴリズムサブルーティンが出
され、サブルーティンは図６の点Ａに戻る。しかしなが
ら、Hcountが０に等しくない場合、ブロック418におい
て次の状態は状態４に設定され、状態マシン制御アルゴ
リズムサブルーティンが出され、サブルーティンは図７
の点Ａに戻る。

実施例に関して説明された多数のパラメータは、本発
明の技術的範囲内で修正されることができることが理解
されるべきである。例えば、ハングオーバー遅延はしき
い値、しきい値レベル数またはフィルタステップサイズ
値等の別のパラメータに変化されることが可能である。

好ましい実施例の前述の説明は、当業者が本発明を形
成または使用することを可能にするために行われてい
る。これらの実施例に対する種々の修正は当業者に容易
に明らかであり、またここに限定された普遍的な原理は
発明の機能を使用せずにその他の実施例に適応されるこ
とが可能である。したがって、本発明はここに示された
実施例に制限されるものではなく、ここに記載された原
理および新しい特徴と一致した広い範囲の技術的範囲に
適応される。

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−82317（ＪＰ，Ａ) 特開平１−318325（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−145005（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−27605（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 3/23

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】帰路チャンネル信号中の受信チャンネル信
号のエコーを消去するエコー消去装置において、受信チャンネル信号のエコー信号はエコーチャンネルに
よって入力帰路チャンネル信号と結合され第１のフィルタ係数を生成し、この第１のフィルタ係数
により受信チャンネル信号から第１のエコー評価信号を
生成し、第１のフィルタ制御信号に応答して第１のフィ
ルタ係数を更新する第１のフィルタ手段と、入力帰路チャンネル信号とエコー受信チャンネル信号の
エコー信号との結合された信号から第１のエコー評価信
号を減算し、第１のエコー残留信号を生成する第１の合
計手段と、第２のフィルタ係数を生成し、この第２のフィルタ係数
により前記受信チャンネル信号から第２のエコー評価信
号を生成し、第２のフィルタ制御信号に応答して第２の
フィルタ係数を更新する第２のフィルタ手段と、前記結合された信号から第２のエコー評価信号を減算し
て第２のエコー残留信号を生成し、帰路チャンネルに第
２のエコー残留信号を供給する第２の合計手段と、受信チャンネル信号、前記結合された信号並びに第１お
よび第２のエコー残留信号から複数の制御状態の１つを
決定する制御手段とを具備し、複数の制御状態中の第１の制御状態において受信チャン
ネル信号は第１の予め定められたエネルギレベルより大
きく、制御手段は第１の制御状態において第１の制御信号を生
成し、第１のエコー残留信号と前記結合された信号との
第１のエネルギ比および第２のエコー残留信号と前記結
合された信号との第２のエネルギ比の少なくとも一方が
第一の予め定められたレベルを越えたとき第２の制御信
号を生成するエコー消去装置。
【請求項２】制御手段は、第１の制御状態において、第
２のエネルギ比が第１のしきい値と第１の予め定められ
た固定値との合計より大きいか否かを決定することによ
って第１の予め定められたレベルを決定し、そうである
ならば、第１のしきい値と第２のエネルギ比と第１の予
め定められた固定値との差の大きい方に第１の予め定め
られたレベルを設定し、また第２のエネルギ比が第１の
しきい値と第１の予め定められた固定値の合計より小さ
いならば、第２のエネルギ比が第２の予め定められた固
定値と第３の予め定められた固定値との間の差より小さ
いときに、第２の予め定められた固定値に第１の予め定
められたレベルを設定する請求項１記載のエコー消去装
置。
【請求項３】制御手段はさらに複数の制御状態の中の第
２の制御状態を決定し、この第２の制御状態において、
入力帰路チャンネル信号は第２の予め定められたエネル
ギレベルより大きく、制御手段はこの第２の制御状態に
おいては第１および第２の両制御信号の生成を抑制する
請求項１記載のエコー消去装置。
【請求項４】制御手段はさらに複数の制御状態の中の第
３の制御状態を決定し、この第３の制御状態において、
受信チャンネル信号は第１の予め定められたエネルギレ
ベルより大きく、入力帰路チャンネル信号は第２の予め
定められたエネルギレベルより大きく、制御手段はこの
第３の制御状態であるときには前記第１のフィルタ手段
に対する第１の制御信号を生成する請求項１記載のエコ
ー消去装置。
【請求項５】制御手段は、第３の制御状態において、受
信チャンネル信号エネルギと結合された信号エネルギと
の比が第２の予め定められたレベルより大きい場合に第
１の制御信号を生成する請求項４記載のエコー消去装
置。
【請求項６】雑音信号を生成し、雑音選択信号に応答し
て帰路チャンネルに第２のエコー残留信号の代わりに雑
音信号を供給する出力手段をさらに含んでおり、制御手
段はさらに第１の制御状態において雑音選択信号を生成
する請求項１記載のエコー消去装置。
【請求項７】制御手段は、受信チャンネル信号エネルギ
と、前記受信チャンネル信号のエコー信号と入力帰路チ
ャンネル信号との結合された信号のエネルギとの比が第
２の予め定められたレベルより大きいときに雑音選択信
号を生成する請求項６記載のエコー消去装置。
【請求項８】制御手段はさらに前記複数の制御状態中の
第１の制御状態とは異なるさらに別の制御状態を決定
し、このさらに別の制御状態においては受信チャンネル
信号および入力帰路チャンネル信号はそれぞれ予め定め
られたエネルギレベルより小さく、このさらに別の制御状態において、制御手段は第１およ
び第２の制御信号の生成を抑制し、雑音信号を供給する出力手段は、制御手段が前記さらに別の制御状態のときに、第２のエ
コー残留信号の線形予測コーディング解析を行って、解
析出力を供給する雑音解析手段と、解析出力を受信し、第２のエコー残留信号を表す雑音信
号を合成する雑音合成手段と、帰路チャンネル上に第２のエコー残留信号の出力を供給
するため、および雑音選択信号に応答して第２のエコー
残留信号の代わりに帰路チャンネル上に雑音信号を供給
するためのスイッチ手段とを備えている請求項７記載の
エコー消去装置。
【請求項９】制御手段は、第１の制御状態において、受
信チャンネル信号と、前記受信チャンネル信号のエコー
信号および入力帰路チャンネル信号の結合された信号と
のエネルギ比が第２の予め定められたレベルを越えた場
合に、第１の制御信号を生成する請求項１記載のエコー
消去装置。
【請求項１０】雑音信号を生成し、雑音選択信号に応答
して帰路チャンネル上に第２のエコー残留信号の代わり
に雑音信号を供給する出力手段をさらに具備しており、
制御手段は第１の制御状態においてさらに雑音選択信号
を生成する請求項９記載のエコー消去装置。
【請求項１１】制御手段は、第１の制御状態において、
受信チャンネル信号と結合された信号とのエネルギ比が
第２の予め定められたレベルより大きい場合に、合成さ
れた雑音信号の出力を供給する請求項１記載のエコー消
去装置。
【請求項１２】制御手段は、第１の制御状態において、
受信チャンネル信号と結合された信号とのエネルギ比が
第２の予め定められたレベルより小さい場合に、前記第
２のエコー残留信号の出力を供給する請求項１記載のエ
コー消去装置。
【請求項１３】制御手段は、第１の制御状態において、
受信チャンネル信号と結合された信号とのエネルギ比が
第２の予め定められたレベルより小さい場合に、前記第
２のエコー残留信号の出力を供給する請求項11記載のエ
コー消去装置。
【請求項１４】受信チャンネル信号を受信し、第１のエ
コー評価信号を生成する第１の適応フィルタと、前記第１の適応フィルタに結合され、結合された帰路チ
ャンネルおよび反射された受信チャンネル信号から前記
第１のエコー評価信号を減算して第１のエコー残留信号
を生成する第１の合計器と、受信チャンネル信号を受信し、第２のエコー評価信号を
生成する第２の適応フィルタと、前記第２の適応フィルタに結合され、前記結合された帰
路チャンネルおよび反射された受信チャンネル信号から
前記第２のエコー評価信号を減算して第２のエコー残留
信号を生成する第２の合計器と、前記第１の合計器に結合され、前記第１のエコー残留信
号を受信し、前記受信チャンネル信号を受信し、前記結
合された帰路チャンネルおよび反射された受信チャンネ
ル信号を受信し、また前記第２の合計器に結合され、前
記第２のエコー残留信号を受信し、前記第１および第２
の適応フィルタに結合され、前記第１および第２の適応
フィルタの適応をオンおよびオフに切換える制御装置と
を具備しているエコー消去装置。
【請求項１５】前記制御装置に結合されており、前記受
信チャンネル信号中にスピーチが存在し、かつ前記帰路
チャンネル信号中にスピーチが存在しないあいだに、合
成された背景雑音と結合された帰路チャンネル信号とを
置換する雑音合成装置をさらに具備している請求項14記
載のエコー消去装置。
【請求項１６】前記雑音合成装置は、前記帰路チャンネルおよび前記受信チャンネル上にスピ
ーチが存在しないあいだに前記帰路チャンネル信号のサ
ンプルを受信するバッファと、前記バッファに結合されており、前記バッファされたサ
ンプルから１組の自己相関値を決定する自己相関器と、前記自己相関器に結合されており、前記１組の自己相関
値に基づいて１組の線形予測係数を決定する線形予測装
置と、前記線形予測装置に結合されており、前記１組の線形予
測係数にしたがって決定された係数を有するフィルタ
と、前記フィルタに結合されており、前記フィルタに励起信
号を供給する励起発生器とを具備している請求項15記載
のエコー消去装置。
【請求項１７】受信チャンネル信号のエコー信号を帰路
チャンネルにおいて消去する方法において、第１のエコー評価信号を受信チャンネル信号から第１の
組のフィルタ係数を使用して生成し、帰路チャンネルにおける入力帰路チャンネル信号および
受信チャンネル信号のエコー信号の結合された信号から
第１のエコー評価信号を減算して第１のエコー残留信号
を生成し、第２のエコー評価信号を受信チャンネル信号から第２の
組のフィルタ係数を使用して生成し、前記結合された信号から第２のエコー評価信号を減算し
て第２のエコー残留信号を生成し、第２のエコー残留信号を帰路チャンネル上に供給し、受信チャンネル信号が第１の予め定められたエネルギレ
ベルより上のとき、第１の組のフィルタ係数を更新し、第１のエコー残留信号と結合された信号との第１のエネ
ルギ比および第２のエコー残留信号と結合された信号と
の第２のエネルギ比の少なくとも一方が第１の予め定め
られたレベルを超えたとき、第２の組のフィルタ係数を
更新するステップを含んでいる方法。
【請求項１８】受信チャンネル信号のエネルギと前記結
合された信号のエネルギとの比が第２の予め定められた
レベルより大きいとき、前記帰路チャンネルの信号を合
成された雑音信号と置換するステップをさらに含んでい
る請求項17記載の方法。
【請求項１９】第２のエネルギ比が第１のしきい値と第
１の予め定められた固定値との合計より大きいか否かを
決定することによって第１の予め定められたレベルを決
定し、そうであるならば、第１のしきい値と、第２のエ
ネルギ比と第１の予め定められた固定値との差との大き
い方に第１の予め定められたレベルを設定し、また第２
のエネルギ比が第１のしきい値と第１の予め定められた
固定値の合計より小さいならば、第２のエネルギ比が第
２の予め定められた固定値と第３の予め定められた固定
値との間の差より小さいときに、第２の予め定められた
固定値に第１の予め定められたレベルを設定するステッ
プをさらに含んでいる請求項17記載の方法。
【請求項２０】受信チャンネル信号エネルギと前記結合
された信号エネルギとの比が第２の予め定められたレベ
ルより小さいとき、第２のエコー残留信号を帰路チャン
ネル上に供給するステップをさらに含んでいる請求項17
記載の方法。