JP3499055B2 - エコーキャンセラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、ハンズ
フリー電話機のスピーカとマイクロフォンの間に存在す
る音響エコー経路で生じるエコー信号を消去するエコー
キャンセラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車載用の電話機としては、運転
の安全性等を考慮してハンズフリー電話機が用いられ
る。

【０００３】 このハンズフリー電話機においては、受
信信号がスピーカから音響エコー経路を介してマイクロ
フォンに漏洩することが多い。したがって、このハンズ
フリー電話機を構成する場合は、エコー信号を打ち消す
ためのエコーキャンセラが必要になる。

【０００４】このエコーキャンセラとしては、２線−４
線変換用のハイブリッド回路で生じるエコー信号を打ち
消すためのエコーキャンセラを用いることが考えられ
る。

【０００５】ハイブリッド回路で生じるエコー信号を打
ち消すためのエコーキャンセラとしては、従来、特開昭
５８−１４２６４１号公報に記載されたエコーキャンセ
ラが知られている。

【０００６】このエコーキャンセラは、収束速度の同じ
第１、第２のエコー消去手段を設け、第１のエコー消去
手段の伝達特性推定動作は送信時のみ可能とし、第２の
エコー消去手段の伝達特性推定動作は常時可能とし、第
１のエコー消去手段のエコー消去出力をエコーキャンセ
ラのエコー消去出力とし、第２のエコー消去手段のエコ
ー消去量が劣化すると、ハウリングが発生したものと見
なして通話を中断し、白色信号等を用いて、エコー経路
の伝達特性を推定し直すようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の場合、次のような問題があった。

【０００８】すなわち、音響エコー経路は、ハイブリッ
ド回路によるエコー経路に比べ、伝達特性の変化速度が
速い。したがって、上記構成のエコーキャンセラでは、
音響エコー経路の伝達特性の急激な変化に追従すること
ができない。

【０００９】これにより、上記構成のエコーキャンセラ
をそのままハンズフリー電話機のエコーキャンセラに用
いると、音響エコー経路の伝達特性が急激に変化した場
合、第２のエコー消去手段のエコー消去特性が劣化す
る。その結果、音響エコー経路の伝達特性が急激に変化
しただけで、ハウリングが発生しないような場合であっ
ても、通話が中断され、伝達特性の再推定がなされる。

【００１０】しかしながら、このような構成では、通話
性が損なわれるとともに、自動車運転の安全性が損なわ
れる。

【００１１】すなわち、音響エコー経路の伝達特性の急
激な変化は、予告なく発生する。したがって、上記構成
のエコーキャンセラをハンズフリー電話機のエコーキャ
ンセラに用いると、通話が予告なく中断される。その結
果、通話性が損なわれるとともに、ハンズフリー電話機
の話者（例えば、運転者）の注意が散漫となり、自動車
運転が危険なものとなる。

【００１２】また、音響エコー経路の伝達特性の急激な
変化は、ハンズフリー電話機の話者が送話中に少し身動
きしただけでも発生することがある。したがって、上記
構成のエコーキャンセラをハンズフリー電話機のエコー
キャンセラに用いると、話者が送話中に少し身動きした
だけでも通話が中断される。その結果、通話性が損なわ
れるとともに、話者の注意が散漫となり、自動車運転が
危険なものとなる。

【００１３】この問題は、第１，第２のエコー消去手段
の収束速度を速くすれば解決することができる。しか
し、このようにすると、収束性は向上するが、安定性が
低下する。

【００１４】以上から、ハンズフリー電話機の音響エコ
ー経路で生じるハウリングを消去するエコーキャンセラ
においては、安定性を損なうことなく、伝達特性の急激
な変化に追従することができる技術が望まれる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、収束速度が異なる２つのエコー消去手段
を設け、収束速度の遅い第１のエコー消去手段の伝達特
性推定動作は、エコー経路の出力側に伝送すべき信号が
存在しない場合のみ可能とし、収束速度の速い第２のエ
コー消去手段の伝達特性推定動作は、常時可能とし、２
つのエコー消去手段のエコー消去量を比較し、エコー消
去量の多い方のエコー消去手段のエコー消去出力をエコ
ーキャンセラのエコー消去出力とし、少なくとも、エコ
ー経路の入力側の信号レベルと出力側の信号レベルが予
め定めた許容時間継続して予め定めた許容レベルを越え
ると、エコー経路の入力側の信号と出力側の信号を減衰
させるようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１７】［一実施の形態］ ［構成］図１は、この発明の実施の形態を示すブロック
図である。

【００１８】なお、図１は、この発明をハンズフリー電
話機のエコーキャンセラに適用する場合を代表として示
す。

【００１９】図示のエコーキャンセラ１００は、受信側
入力端子１０１と、受信側出力端子１０２と、送信側入
力端子１０３と、送信側出力端子１０４と、第１，第２
の加算器１０５，１０６と、第１，第２の擬似エコー信
号生成部１０７，１０８と、第１，第２のスイッチ１０
９，１１０と、第１，第２の可変減衰器１１１，１１３
と、第１，第２のリミッタ１１２，１１４と、振幅レベ
ル検出器１１５と、ハウリング検出器１１６と、制御部
１１７と、減衰量制御部１１８を有する。

【００２０】受信側入力端子１０１は、図示しないハイ
ブリッド回路に接続をされている。受信側出力端子１０
２は、ハンズフリー電話機のスピーカ２００に接続され
ている。

【００２１】送信側入力端子１０３は、ハンズフリー電
話機のマイクロフォン３００に接続されている。送信側
出力端子１０４は、図示しないハイブリッド回路に接続
されている。

【００２２】第１の加算器１０５は、送信経路上の信号
から第１の擬似エコー信号ｙ’１を減じる機能を有す
る。

【００２３】第２の加算器１０７は、送信経路上の信号
から第２の擬似エコー信号ｙ’２を減じる機能を有す
る。

【００２４】第１の擬似エコー信号生成部１０７は、第
１の擬似エコー信号ｙ’１を生成する機能を有する。こ
の生成は、第１の加算器１０５の減算出力に基づいて、
スピーカ２００とマイクロフォン３００との間に存在す
る音響エコー経路４００の伝達特性を、その変化に適応
して推定することにより行われる。この場合、参照信号
としては、受信側入力端子１０１に供給される受信信号
Ｘが用いられる。

【００２５】第２の擬似エコー信号生成部１０８は、第
２の擬似エコー信号ｙ’２を生成する機能を有する。こ
の生成は、第２の加算器１０６の減算出力に基づいて、
音響エコー経路４００の伝達特性を、その変化に適応し
て推定することにより行われる。この場合、参照信号
は、第１のスイッチ１０９から供給される。

【００２６】なお、第２の擬似エコー信号生成部１０８
の収束速度は、第１の擬似エコー信号生成部１０９の収
束速度より速い速度に設定されている。

【００２７】また、第１の加算器１０５と第１の擬似エ
コー信号生成部１０７は、この発明の第１のエコー消去
手段を構成し、第２の加算器１０６と第２の擬似エコー
信号生成部１０８は、この発明の第２のエコー消去手段
を構成する。

【００２８】第１のスイッチ１０９は、第１の可変減衰
器１１１の入力信号と、第１のリミッタ１１２の出力信
号のいずれか一方を参照信号として第２の擬似エコー信
号生成部１０６に供給する機能を有する。

【００２９】第２のスイッチ１１０は、第１，第２の加
算器１０５，１０６の減算出力のいずれか一方を選択
し、送信側出力端子１０４に供給する機能を有する。

【００３０】第１の可変減衰器１１１は、減衰量を制御
可能で、受信側入力端子１０１に供給される受信信号Ｘ
を減衰する機能を有する。

【００３１】第１のリミッタ１１２は、所定の周期で、
第１の可変減衰器１１１の減衰出力の振幅レベルを検出
し、検出した振幅レベルが予め定めた許容レベルＬＭＴ
に達すると、これをこの許容レベルＬＭＴに制限する機
能を有する。

【００３２】また、この第１のリミッタ１１２は、第１
の可変減衰器１１１の減衰出力の振幅レベルが許容レベ
ルＬＭＴに達すると、これをカウントし、達しないとカ
ウント値ＨＣをリセットする機能を有する。このカウン
ト値ＨＣは、制御部１１７に供給される。

【００３３】第２の可変減衰器１１３は、減衰量を制御
可能で、送信側入力端子１０３に供給される信号を減衰
する機能を有する。

【００３４】 第２のリミッタ１１４は、所定の周期
で、第２の可変減衰器１１３の減衰出力の振幅レベルを
検出し、検出した振幅レベルが許容レベルＬＭＴに達す
ると、これをこの許容レベルＬＭＴに制限する機能を有
する。

【００３５】また、この第２のリミッタ１１４は、第２
の可変減衰器１１３の減衰出力の振幅レベルが許容レベ
ルＬＭＴに達すると、これをカウントし、達しないとカ
ウント値ＨＣをリセットする機能を有する。このカウン
ト値ＨＣは、制御部１１７に供給される。

【００３６】振幅レベル検出器１１５は、受信側出力端
子１０２の信号の振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ）と送信側入
力端子１０３の信号の振幅レベルＬ（Ｓｉｎ）を検出
し、制御部１１７に供給する機能を有する。

【００３７】ハウリング検出部１１６は、第１，第２の
加算器１０５，１０６の減算出力の振幅レベルを比較
し、この比較結果を制御部１１７に供給する機能を有す
る。

【００３８】制御部１１７は、第１，第２の擬似エコー
信号生成部１０７，１０８と、第１，第２のスイッチ１
０９，１１０と、減衰量制御部１１８の動作を制御する
機能を有する。この制御は、第１，第２のリミッタ１１
２，１１４のカウント出力と、振幅レベル検出器１１５
の検出出力と、ハウリング検出器１１６の検出出力等に
基づいて行われる。なお、この制御の詳細については、
後述する。

【００３９】減衰量制御部１１８は、制御部１１７の制
御に基づいて、第１，第２の可変減衰器１１１，１１３
の減衰量を制御する機能を有する。

【００４０】［動作］上記構成において、動作を説明す
る。

【００４１】まず、受信側入力端子１０１から送信側出
力端子１０４までの信号の流れを説明する。

【００４２】受信側入力端子１０１に供給された受信信
号Ｘは、第１の可変減衰器１１１とリミッタ１１２を介
して受信側出力端子１０２に供給される。受信側出力端
子１０２に供給された受信信号Ｘは、スピーカ２００に
よって電気信号から音響信号に変換された後、空中に放
射される。

【００４３】空中に放射された受信信号Ｘの全部または
一部は、エコー信号ｙとして、音響エコー経路４００を
介してマイクロホン３００に供給される。このマイクロ
フォン３００には、送信話者信号Ｎがある場合は、さら
に、この送信話者信号Ｎが供給される。

【００４４】マイクロホン１００に供給された信号は、
音響信号から電気信号に変換された後、送信側入力端子
１０３に供給される。送信側入力端子１０１に供給され
た信号は、可変減衰器１１３とリミッタ１１４を介して
第１，第２の加算器１０５，１０６に供給される。

【００４５】第１，第２の加算器１０５，１０６に供給
された信号は、それぞれ第１，第２の擬似エコー信号生
成部１０７，１０８から出力される第１，第２の擬似エ
コー信号ｙ’１，ｙ’２を減じられる。加算器１０５，
１０６の減算出力は、第２のスイッチ１１０に供給さ
れ、いずれか一方を選択される。この選択出力は、送信
側出力端子１０４に供給される。

【００４６】第１の擬似エコー信号生成部１０７は、第
１の加算器１０５の減算出力に基づいて、音響エコー経
路４００の伝達特性を、その変化に適応して推定し、こ
の推定結果に基づいて、受信信号Ｘから第１の擬似エコ
ー信号ｙ’１を生成する。この場合、この第１の擬似エ
コー信号生成部１０７の伝達特性推定動作は、後述する
ように、送信話者信号Ｎがない場合のみ行われる。

【００４７】第２の擬似エコー信号生成部１０８は、第
２の加算器１０６の減算出力に基づいて、音響エコー経
路４００の伝達特性を、その変化に適応して推定し、こ
の推定結果に基づいて、第１のスイッチ１０９の選択出
力から第２の擬似エコー信号ｙ’２を生成する。この場
合、この第２の擬似エコー信号生成部１０８の伝達特性
推定動作は、後述するように、常時、行われる。

【００４８】なお、第１，第２の擬似エコー信号ｙ’
１，ｙ’２の作成アルゴリズムとしては、詳細な説明は
省略するが、学習同定法やＬＭＳ法などを用いることが
できる。すなわち、加算器１０５，１０６の出力のパワ
ーを最小にする周知のアルゴリズムを使用することがで
きる。

【００４９】以上が、受信側入力端子１０１から送信側
出力端子１０４までの信号の流れである。

【００５０】次に、次の５つの状態に分けて、この実施
の形態の動作を説明する。

【００５１】状態１：受信側端子１０１にのみ受信信号
Ｘがあり、音響エコーパスの伝達特性が時間変動を起こ
さない場合 状態２：受信側入力端子１０１にのみ受信信号Ｘがあ
り、音響エコーパスの伝達特性が時間変動を起こす場合 状態３：受信側入力端子１０１に受信信号Ｘがあり、送
信側出力端子１０３に送信話者信号Ｎがある場合 状態４：受信側入力端子１０１に受信信号Ｘがあり、送
信側入力端子１０３にハウリングの原因となる信号があ
る場合 状態５：送信側出力端子１０３に送信話者信号Ｎだけが
ある場合。

【００５２】（１）状態１ まず、状態１の場合の動作を説明する。すなわち、受信
側入力端子１０１にのみ信号Ｘがあり、音響エコー経路
４００の伝達特性が変動しない場合の動作を説明する。
言い換えれば、送信側入力端子１０３に送信話者信号Ｎ
が存在せず、かつ、音響エコー経路４００の伝達特性が
変動しない場合の動作を説明する。

【００５３】（ａ）第１の擬似エコー信号生成部１０７
の制御 この場合、第１の擬似エコー信号生成部１０７は伝達特
性推定動作を許可される。

【００５４】すなわち、この状態１の場合、送信側入力
端子１０３の信号振幅レベルＬ（Ｓｉｎ）は、受信側出
力端子１０２の信号振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ）と同じ
か、これより小さくなる。これは、この場合、送信話者
信号Ｎがないからである。

【００５５】また、この場合、送信側出力端子１０４の
信号振幅レベルＬ（Ｓｏｕｔ）は、送信側入力端子１０
３の信号振幅レベルＬ（Ｓｉｎ）と同じか、これより小
さくなる。これは、この場合、エコー消去動作が行われ
るからである。

【００５６】これにより、この場合は、振幅レベルＬ
（Ｒｏｕｔ），Ｌ（Ｓｉｎ），Ｌ（Ｓｏｕｔ）の間に
は、次の式（１）が成り立つ。

【００５７】 Ｌ（Ｒｏｕｔ）≧Ｌ（Ｓｉｎ）≧Ｌ（Ｓｏｕｔ） …（１） 制御部１１７は、この関係が成り立つと、送信話者信号
Ｎが存在しないものと判定し、第１の擬似エコー信号生
成部１０７の適応推定動作を許可する。

【００５８】なお、振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），Ｌ（Ｓ
ｉｎ）は、振幅レベル検出器１１５により検出され、制
御部１１７に供給される。

【００５９】また、振幅レベルＬ（Ｓｏｕｔ）は、制御
部１１７により検出される。この場合、制御部１１７
は、第１，第２の加算器１０５，１０６の減算出力の振
幅レベルを検出する。これは、振幅レベルＬ（Ｓｏｕ
ｔ）は、加算器１０５あるいは１０６の出力レベルで表
されるからである。

【００６０】（ｂ）第２のスイッチ１１０の制御 この場合、第２のスイッチ１１０の可動接点は、固定端
子ａに接続される。

【００６１】すなわち、この場合、式（２）に示すよう
に、加算器１０５の出力レベルＬ（ｅ１）が加算器１０
６の出力レベルＬ（ｅ２）と同じか、これより小さくな
る。

【００６２】 Ｌ（ｅ１）≦Ｌ（ｅ２） …（２） 但し、ｅ１：エコー信号ｙから第１の擬似エコー信号
ｙ’１を減じた場合の残差信号 ｅ２：エコー信号ｙから第２の擬似エコー信号ｙ’２を
減じた場合の残差信号 これは、この場合、次式（３）に示すように、第１の擬
似エコー信号ｙ’１によるエコー消去量ｅｒｌｅ１が第
２の擬似エコー信号ｙ’２によるエコー消去量ｅｒｌｅ
２と同じか、これより大きくなるからである。

【００６３】 ｅｒｌｅ１≧ｅｒｌｅ２ …（３） ここで、エコー消去量ｅｒｌｅは、原理的には、次式
（４）で表され、具体的には、例えば、次式（５）で表
される。

【００６４】 ｅｒｌｅ＝Ｌ（ｙ）／Ｌ（ｅ） …（４） ｅｒｌｅ＝−１０ｌｏｇＬ（ｙ）／Ｌ（ｅ） …（５） 但し、Ｌ（ｙ）：エコー信号ｙの振幅レベル Ｌ（ｅ）：残差信号ｅの振幅レベル すなわち、第１の擬似エコー信号生成部１０７は、後述
するように、送信話者信号Ｎが存在する場合、伝達特性
推定動作を禁止される。これに対し、第２の擬似エコー
信号生成部１０８は、常時、伝達特性推定動作を許可さ
れる。

【００６５】これにより、第１の擬似エコー信号生成部
１０７の伝達特性推定動作は、送信話者信号Ｎの影響を
受けない。これに対し、第２の擬似エコー信号生成部１
０８の伝達特性推定動作は、送信話者信号Ｎの影響を受
ける。

【００６６】その結果、送信話者信号Ｎが存在しない場
合において、音響エコーパス４００の伝達特性が時間変
動を起さない場合は、第１の擬似エコー信号生成部１０
５の伝達特性推定精度が第２の擬似エコー信号生成部１
０６の伝達特性推定精度と同じか、これより高くなる。

【００６７】これにより、第１の擬似エコー信号ｙ’１
の精度が第２の擬似エコー信号ｙ’２の精度と同じか、
これより高くなる。その結果、第１の擬似エコー信号
ｙ’１による残差信号ｅ１のレベルＬ（ｅ１）が第２の
擬似エコー信号ｙ’２による残差信号ｅ２のレベルＬ
（ｅ２）と同じか、これより小さくなる。

【００６８】制御部１１７は、式（２）の関係が成立す
ると、第２のスイッチ１１０の可動接点ｃを固定端子ａ
に接続する。これにより、この場合は、エコー信号ｙの
残差信号ｅが少ない加算器１０５の減算出力が送信側出
力端子１０４に供給される。

【００６９】なお、式（２）の関係が成立しているか否
かは、ハウリング検出器１１６の比較結果に基づいて、
制御部１１７により判定される。

【００７０】（ｃ）第１のスイッチ１０９の制御 この場合、第１のスイッチ１０９の可動接点ｃは、固定
端子ａに接続される。

【００７１】すなわち、この場合、ハウリングが発生し
ない。これは、この場合、送信話者信号Ｎがなく、か
つ、エコー信号ｙの消去動作が行われるからである。

【００７２】この場合、制御部１１７は、第１のスイッ
チ１０９の可動接点ｃを固定端子ａに接続する。これに
より、この場合は、第１の可変減衰器１１１の入力信号
が参照信号として第２の擬似エコー信号生成部１０８に
供給される。

【００７３】なお、ハウリングが発生するか否かの判定
については、後で、詳細に説明する。

【００７４】（ｄ）第１，第２の可変減衰器１１１，１
１３の制御 この場合、可変減衰器１１１，１１３の減衰量が制御さ
れることはない。これは、上記のごとく、この場合、ハ
ウリングが発生しないからである。すなわち、ハウリン
グが発生しない場合、制御部１１７は、減衰量制御器１
１８を制御することはない。これにより、この場合は、
第１，第２の可変減衰器１１１，１１３の減衰量は、例
えば、０に固定される。

【００７５】以上が状態１の場合の動作である。

【００７６】 （２）状態２ 次に、状態２の場合の動作を説明する。すなわち、受信
側入力端子１０１にのみ受信信号Ｘがあり、音響エコー
経路４００の伝達特性が時間変動を起こす場合の動作を
説明する。言い換えれば、送信側入力端子１０３に送信
話者信号Ｎが存在せず、かつ、音響エコー経路４００の
伝達特性が時間変動する場合の動作を説明する。

【００７７】この場合、第２の加算器１０６の減算出力
が第２のスイッチ１１０を介して送信側出力端子１０４
に供給される点を除けば、状態１の場合と同じである。

【００７８】すなわち、この場合、第２の擬似エコー信
号ｙ’２によるエコー消去量ｅｒｌｅ２が第１の擬似エ
コー信号ｙ’１によるエコー消去量ｅｒｌｅ１と同じ
か、これより良くなる。これは、音響エコー経路４００
の伝達特性が時間変動を起こすからである。

【００７９】すなわち、音響エコー経路４００の伝達特
性が時間変動を起こす場合、収束速度が速い方がエコー
消去特性が良くなる。その結果、収束速度の速い第２の
擬似エコー信号生成部１０８のエコー消去特性が収束速
度の遅い第１の擬似エコー信号生成部１０７のエコー消
去特性と同じか、これより良くなるわけである。

【００８０】これにより、この場合は、次式（６）に示
すように、第２の加算器１０６の出力レベルＬ（ｅ２）
が第１の加算器１０５の出力レベルＬ（ｅ１）より小さ
くなる。

【００８１】 Ｌ（ｅ１）＞Ｌ（ｅ２） …（６） この式（６）の関係が成立すると、制御部１１７は、第
２のスイッチ１１０の可動接点ｃを固定端子ｂに接続す
る。これにより、この場合、エコー信号ｙの残差信号ｅ
が少ない第２の加算器１０６の減算出力が第２のスイッ
チ１１０を介して送信側出力端子１０４に供給される。

【００８２】但し、この場合、エコー消去動作は行われ
るので、上式（１）が成立する。これにより、この場合
は、状態１の場合と同様に、第１の擬似エコー信号生成
部１０７は、伝達特性推定動作を許可される。

【００８３】また、この場合、送信話者信号Ｎが存在せ
ず、かつ、エコー消去動作がなされるので、ハウリング
が発生することはない。これにより、この場合は、状態
１の場合と同様に、第１のスイッチ１０９の可動接点ｃ
は固定端子ａに接続され、第１，第２の可変減衰器１１
１，１１３の減衰量は０に固定される。

【００８４】以上が、状態２の場合の動作である。

【００８５】なお、上述した状態１あるいは状態２にお
いては、制御部１１７は、振幅レベル検出器１１５で検
出された振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），Ｌ（Ｓｉｎ）の比
Ｌ（Ｒｏｕｔ）／Ｌ（Ｓｉｎ）を計算し、保持する。

【００８６】（３）状態３ 次に、状態３の場合の動作を説明する。すなわち、受信
側入力端子１０１に受信信号Ｘが存在し、送信側入力端
子１０４に送信話者信号Ｎがある場合の動作を説明す
る。

【００８７】この場合、第１の擬似エコー信号生成部１
０７の伝達特性推定動作が禁止される点を除けば、状態
１の場合と同じである。

【００８８】 すなわち、この場合、振幅レベルＬ（Ｒ
ｏｕｔ），Ｌ（Ｓｉｎ）の大小関係は、状態１の場合と
異なり、不明である。これは、この場合、送信側入力端
子１０３に、送信話者信号Ｎが存在するからである。

【００８９】これに対し、この場合、送信側出力端子１
０４の振幅レベルＬ（Ｓｏｕｔ）は、次式（２）に示す
ように、送信側入力端子１０３の振幅レベルＬ（Ｓｉ
ｎ）と同じか、これより小さくなる。これは、この場合
も、エコー消去動作が行われるからである。

【００９０】 Ｌ（Ｓｉｎ）≧Ｌ（Ｓｏｕｔ） …（７） このような場合、制御部１１７は、送信話者信号Ｎが存
在するものと見なして、第１の擬似エコー信号生成部１
０７の伝達特性推定動作を禁止する。

【００９１】また、このように、第１の擬似エコー信号
生成部１０７の伝達特性推定動作が禁止されることによ
り、第１の擬似エコー信号ｙ’１によるエコー消去量ｅ
ｒｌｅ１が第２の擬似エコー信号ｙ’２によるエコー消
去量ｅｒｌｅ２と同じか、これより良くなる。これは、
第１の擬似エコー信号生成部１０７の伝達特性推定動作
が送信話者信号Ｎの影響を受けないからである。

【００９２】これにより、第１の擬似エコー信号ｙ’１
によるエコー消去量ｅｒｌｅ１が第２の擬似エコー信号
ｙ’２によるエコー消去量ｅｒｌｅ２と同じか、これよ
り多くなる。その結果、次式（８）に示すように、第１
の加算器１０５の出力レベルＬ（Ｎ＋ｅ１）が第２の加
算器１０６の出力レベルＬ（Ｎ＋ｅ２）と同じか、これ
より小さくなる。

【００９３】 Ｌ（Ｎ＋ｅ１）≦Ｌ（Ｎ＋ｅ２） （８） 制御部１１７は、上記のごとく、第１の加算器１０５の
出力レベルが第２の加算器１０６の出力レベルと同じ
か、これより小さい場合、第２のスイッチ１１０の可動
接点ｃを固定端子ａに接続する。これにより、この場合
は、残差信号ｅの少ない第１の加算器１０５の減算出力
が送信側出力端子１０４に供給される。

【００９４】なお、この状態３においては、音響エコー
経路４００の伝達特性が変化すると、ハウリングが起き
る可能性がある。したがって、この場合、第１，第２の
リミッタ１１２，１１４の入力信号の振幅レベルが許容
レベルＬＭＴに達する可能性がある。

【００９５】第１，第２のリミッタ１１２，１１３は、
所定の周期で、入力信号のレベルを検出し、検出したレ
ベルが許容レベルＬＭＴに達すると、これをカウント
し、達しないと、カウント値ＨＣをリセットする。この
カウント値ＨＣは、制御部１１７に供給される。

【００９６】制御部１１７は、カウント値ＨＣと所定の
閾値ＴＨを比較し、ＨＣ≦ＴＨであれば、何もしない。
これに対し、ＨＣ＞ＴＨであれば、次に説明する状態４
の動作を行う。すなわち、第１，第２のリミッタ１１
２，１１４の入力信号の振幅レベルが閾値ＴＨで規定さ
れる許容時間継続的に許容レベルＬＭＴを越えると、状
態４の動作を行う。

【００９７】（４）状態４ 次に、状態４の場合の動作を説明する。すなわち、受信
側入力端子１０１に受信信号Ｘがあり、送信側入力端子
１０３にハウリングの原因となる信号がある場合の動作
を説明する。

【００９８】状態３において、ＨＣ＞ＴＨが検出された
場合、制御部１１７は、ハウリングが起きているか、ま
たは、起きる寸前であると判定する。この判定を行う
と、制御部１１７は、実際に、ハウリングが発生したか
否かを監視する。

【００９９】この監視は、振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），
Ｌ（Ｓｉｎ），Ｌ（Ｎ＋ｅ１），Ｌ（Ｎ＋ｅ２）と、ハ
ウリング検出器１１６の検出出力を監視することにより
行われる。

【０１００】すなわち、ハウリングが発生すると、第
１，第２のリミッタ１１１，１１３の入力信号の振幅レ
ベルは、許容レベルＬＭＴを越える。これにより、第
１，第２のリミッタ１１１，１１３の出力信号の振幅レ
ベルは、許容レベルＬＭＴに制限される。その結果、振
幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），Ｌ（Ｓｉｎ）は、それぞれ次
式（９），（１０）で表される。

【０１０１】 Ｌ（Ｒｏｕｔ）＝ＬＭＴ …（９） Ｌ（Ｓｉｎ）＝ＬＭＴ …（１０） これにより、振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），Ｌ（Ｓｉｎ）
はほぼ等しくなる。

【０１０２】また、この場合、第１，第２のリミッタ１
１２，１１４の振幅制限作用により、第１，第２の疑似
エコー信号生成部１０７，１０８の参照信号とエコー信
号ｙとの間の線形性が成立しなくなる。これにより、エ
コー消去量ｅｒｌｅ１，ｅｒｌｅ２はほとんど０とな
る。その結果、振幅レベルＬ（Ｓｉｎ），Ｌ（Ｓｏｕ
ｔ）は、ほぼ等しくなる。

【０１０３】以上から、振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），Ｌ
（Ｓｉｎ），Ｌ（Ｓｏｕｔ）の間には、次式（１１）が
成立する。

【０１０４】

【数１】 また、ハウリングを起こす原因となった音響エコー経路
４００の伝達関数の変動は、収束速度の遅い第１の擬似
エコー信号生成部１０７に、より大きな影響を及ぼす。
これにより、この場合は、次式（１２）に示すように、
第２の加算器１０６の出力レベルＬ（Ｎ＋ｅ２）が第１
の加算器１０５の出力レベルＬ（Ｎ＋ｅ１）と同じか、
これより小さくなる。

【０１０５】 Ｌ（ｅ１）≧Ｌ（ｅ２） …（１２） 制御部１１７は、式（１１）と（１２）の関係が成立す
ると、第１，第２の可変減衰器１１１，１１３の減衰量
の制御を開始する。

【０１０６】また、この場合、制御部１１７は、第２の
スイッチ１０９の可動接点ｃを固定端子ｂに接続する。
これにより、この場合は、第１のリミッタ１１２で振幅
制限された受信信号Ｘが参照信号として第２の擬似エコ
ー信号生成部１０８に供給される。その結果、過大な振
幅を持つ受信信号Ｘが参照信号として、第２の擬似エコ
ー信号生成部１０９に供給されるのを防止することがで
きる。

【０１０７】 なお、式（１１）が成立したか否かは、
振幅レベル検出器１１５の検出出力と、第１，第２の加
算器１０５，１０６の減算出力に基づいて、制御部１１
７で判定される。また、式（１２）が成立したか否か
は、ハウリング検出器１１６の検出出力に基づいて、制
御部１１７で判定される。

【０１０８】第１，第２の可変減衰器１１１，１１３の
減衰量の制御は、次のようにして行われる。

【０１０９】すなわち、制御部１１７は、式（１１）と
（１２）の関係が成立すると、まず、減衰量制御部１１
８に制御信号を送り、第１の可変減衰器１１１の減衰量
の増加を指示する。減衰量制御部１１８は、この指示を
受けると、第１の可変減衰器１１１の減衰量を徐々に増
加させる。

【０１１０】この制御は、ＨＣ≦ＴＨになるまで続けら
れる。ＨＣ≦ＴＨになると、制御部１１７は、減衰量制
御部１１８に対する制御信号の供給を停止する。これに
より、第１の可変減衰器１１１の減衰量は、ＨＣ≦ＴＨ
が成立したときの値に固定される。

【０１１１】一方、制御部１１７は、減衰量制御部１１
８に制御信号を送り、第２の可変減衰器１１３の減衰量
の増加または減少を指示する。減衰量制御部１１８は、
この指示を受けると、第２の可変減衰器１１３の減衰量
を連続的に増加または減少させる。

【０１１２】この制御は、振幅レベルＬ（Ｒｏｕｔ），
Ｌ（Ｓｉｎ）の比Ｌ（Ｒｏｕｔ）／Ｌ（Ｓｉｎ）が、状
態１あるいは状態２の場合に求めておいた比Ｌ（Ｒｏｕ
ｔ）／Ｌ（Ｓｉｎ）とほぼ等しくなるまで続けられる。

【０１１３】但し、この場合、減衰量の制御が限界に達
したら、その時点で、減衰量の制御を停止する。

【０１１４】また、減衰量を減少させることにより、第
２のリミッタ１１４のカウント出力ＨＣがＨＣ＞ＴＨに
なるようであれば、減衰量を減少せず、むしろ増加させ
るようにする。この制御は、ＨＣ≦ＴＨになるまで続け
られる。

【０１１５】以上のような制御により、第１，第２のリ
ミッタ１１２，１１４の入力信号の振幅レベルは許容レ
ベルＬＭＴ以下に抑えられる。これにより、ＨＣ≦ＴＨ
となり、音響エコー経路４００の伝達特性の線形性が回
復することになる。

【０１１６】ハウリング状態（状態４）においては、端
子１０１〜１０４の信号は、一般に、狭帯域の正弦波成
分であることが知られている。したがって、この場合、
常時、伝達特性推定動作が行われている第２の擬似エコ
ー信号生成部１０８は、あたかも正弦波キャンセラ用の
回路として振る舞う。これにより、第２の加算器１０６
で正弦波が打ち消され、送話信号が得られる。

【０１１７】このようにして、再トレーニングを行うこ
となしに、ハウリング状態（状態４）から脱出すること
ができる。

【０１１８】なお、第１の擬似エコー信号生成部１０７
の伝達特性推定動作は、ハウリング状態から脱出した時
点で、適応フィルタ（図示せず）の係数を０にクリアし
て再開するようにしてもよいし、係数をそのままにして
再開するようにしてもよい。

【０１１９】この場合、状態１もしくは状態２に復帰し
た時点で、第１，第２のスイッチ１０９の可動接点ｃの
接続先は、固定端子ｂから固定端子ａに戻される。これ
により、送信側出力端子１０４には、再び、エコー信号
ｙが消去された送信信号が得られる。

【０１２０】（５）状態５ 次に、状態５の場合の動作を説明する。すなわち、送信
側入力端子１０３にのみ、送信話者信号Ｎが存在する場
合の動作を説明する。

【０１２１】この場合は、制御部１１７は、振幅レベル
検出器１１５の検出出力に基づいて、送信側入力端子１
０３にのみ、送信話者信号が存在することを認識する。
制御部１１７は、これを認識すると、状態３の場合と同
様に、第１の擬似エコー信号生成部１０７の伝達特性推
定動作を禁止する。

【０１２２】また、この場合、制御部１１７は、第１の
スイッチ１０９の可動接点ｃを固定端子ａに接続する。
これは、この場合は、ハウリングが発生しないからであ
る。

【０１２３】さらに、この場合、制御部１１７は、第２
のスイッチ１１０の可動接点ｃを固定端子ａ側に接続す
る。これは、この場合、第１の擬似エコー信号ｙ’１に
よるエコー消去量ｅｒｌｅ１が第２の擬似エコー信号
ｙ’２によるエコー消去量ｅｒｌｅ２と同じか、これよ
り多くなるからである。

【０１２４】［効果］以上詳述したこの実施例によれ
ば、次のような効果を得ることができる。

【０１２５】（１）まず、この実施の形態によれば、収
束速度が異なる２つのエコー消去手段（１０５，１０
７），（１０６，１０８）を設け、収束速度の遅いエコ
ー消去手段（１０５，１０７）の伝達特性推定動作は、
送信話者信号Ｎが存在しない場合のみ可能とし、収束速
度の速いエコー消去手段（１０６，１０８）の伝達特性
推定動作は、常時、可能とし、２つのエコー消去手段
（１０５，１０７），（１０６，１０８）のエコー消去
量ｅｒｌｅ１，ｅｒｌｅ２を比較し、エコー消去量が多
い方のエコー消去手段のエコー消去出力をエコーキャン
セラのエコー消去出力として選択するようにしたので、
音響エコー経路４００の伝達特性が急激に変化した場合
でも、これに追従して、エコー消去動作を行うことがで
きる。

【０１２６】これにより、音響エコー経路４００の伝達
特性が急激に変動しても、安定性を損なうことなく、こ
れに追随して、エコー信号を消去することができる。

【０１２７】（２）また、この実施の形態によれば、第
１，第２の加算器１０５，１０６の出力レベルを比較す
るだけでなく、受信経路上と送信経路上の信号の振幅レ
ベルも監視することにより、ハウリングが発生するか否
かを判定するようにしたので、音響エコー経路４００の
伝達特性が変動しただけの場合をハウリングの発生と勘
違いしてしまうことを防止することができる。

【０１２８】（３）また、この実施の形態によれば、受
信経路上と送信経路上の信号の振幅レベルを監視するこ
とによって、ハウリングが発生するか否かを判定する場
合、振幅レベルが許容時間継続して許容レベルＬＭＴを
越えるか否かを監視することにより判定するようにした
ので、ハウリングが発生したか否かを確実に予測するこ
とができる。

【０１２９】（４）また、この実施の形態によれば、ハ
ウリングが発生したものと判定した場合、受信経路上と
送信経路上の信号を減衰し、かつ、第２のエコー消去手
段でハウリング信号を抑圧することにより、ハウリング
状態から脱出するようにしたので、通話を中断すること
なく、ハウリング状態から脱出することができる。

【０１３０】（５）また、この実施の形態によれば、受
信経路上と送信経路上に第１，第２のリミッタ１１２，
１１４を設け、信号の振幅レベルが許容レベルＬＴＭを
越えると、これを許容レベルＬＴＭに制限するようにし
たので、信号経路上に振幅レベルの大きな信号が流れて
しまうことを防止することができる。

【０１３１】（６）また、この実施の形態によれば、ハ
ウリングが発生したものと判定した場合、第２の疑似エ
コー信号生成部１０８の参照信号を第１の可変減衰器１
１１の入力信号から第１のリミッタ１１２の出力信号に
切り替えるようにしたので、ハウリングの発生時、第２
の擬似エコー信号ｙ’２の精度が低下することを極力抑
えることができる。

【０１３２】［そのほかの実施の形態］以上、この発明
の一実施の形態を詳細に説明したが、この発明は、上述
したような実施の形態に限定されるものではない。

【０１３３】（１）例えば、先の実施の形態では、この
発明をハンズフリー電話機の音響エコー経路で生じるエ
コー信号を消去するエコーキャンセラに適用する場合を
説明した。しかし、この発明は、ハンズフリー電話機の
音響エコー経路以外の音響エコー経路で生じるエコー信
号を消去するエコーキャンセラにも適用することができ
る。

【０１３４】（２）また、先の実施の形態では、この発
明を音響エコー経路で生じるエコー信号を消去するエコ
ーキャンセラに適用する場合を説明した。しかし、この
発明は、音響エコー経路以外のエコー経路で生じるエコ
ー信号を消去するエコーキャンセラにも適用することが
できる。

【０１３５】（３）このほかにも、この発明は、その要
旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿
論である。

【０１３６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
収束速度が異なる２つのエコー消去手段を設け、収束速
度の遅いエコー消去手段の伝達特性推定動作は、エコー
経路の出力側に伝送すべき信号が存在しない場合のみ可
能とし、収束速度の速いエコー消去手段の伝達特性推定
動作は、常時、可能とし、２つのエコー消去手段のエコ
ー消去量を比較し、エコー消去量が多い方のエコー消去
手段のエコー消去出力をエコーキャンセラのエコー消去
出力として選択するようにしたので、エコー経路の伝達
特性が急激に変化した場合でも、これに追従して、エコ
ー消去動作を行うことができる。これにより、音響エコ
ー経路の伝達特性が急激に変動しても、安定性を損なう
ことなく、これに追随して、エコー信号を消去すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１００…エコーキャンセラ ２００…スピーカ ３００…マイクロフォン ４００…音響エコー経路 １０１…受信側入力端子 １０２…受信側出力端子 １０３…送信側入力端子 １０４…送信側出力端子 １０５…第１の加算器 １０６…第２の加算器 １０７…第１の擬似エコー信号生成部 １０８…第２の擬似エコー信号生成部 １０９…第１のスイッチ １１０…第２のスイッチ １１１…第１の可変減衰器 １１２…第１のリミッタ １１３…第２の可変減衰器 １１４…第２のリミッタ １１５…振幅レベル検出器 １１６…ハウリング検出器 １１７…制御部 １１８…減衰量制御部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 1/00 H04B 3/00 H04B 7/00 H04M 1/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の信号経路の出力側と第２の信号経
   路の入力側との間に存在するエコー経路を介して、前記
   第１の信号経路から前記第２の信号経路に漏洩するエコ
   ー信号を消去するエコーキャンセラにおいて、 前記エコー経路の伝達特性の変化に適応して、この伝達
   特性を推定し、この推定結果に基づいて、第１の擬似エ
   コー信号を生成し、この第１の擬似エコー信号を用い
   て、前記第２の信号経路上の信号から前記エコー信号を
   消去する第１のエコー消去手段と、 この第１のエコー消去手段よりは速い収束速度を有し、
   前記エコー経路の伝達特性の変化に適応して、この伝達
   特性を推定し、この推定結果に基づいて、第２の擬似エ
   コー信号を生成し、この第２の擬似エコー信号を用い
   て、前記第２の信号経路上の信号から前記エコー信号を
   消去する第２のエコー消去手段と、 前記第２の信号経路上に、伝送すべき信号が存在しない
   場合のみ、前記第１のエコー消去手段の伝達特性推定動
   作を許可する推定動作許可手段と、 前記第１，第２のエコー消去手段のエコー消去量を比較
   し、エコー消去量の多い方のエコー消去手段のエコー消
   去出力をエコーキャンセラのエコー消去出力として選択
   するエコー消去出力選択手段と、 少なくとも、前記第１，第２の信号経路上の信号の振幅
   レベルが予め定めた許容時間継続的に予め定めた許容レ
   ベルを越えると、前記第１，第２の信号経路上の信号を
   減衰する信号減衰手段と、 前記信号減衰手段の減衰出力の振幅レベルが前記許容レ
   ベルを越えると、この振幅レベルをこの許容レベルに制
   限する振幅制限手段と、 前記第１，第２の信号経路上の信号の振幅レベルが前記
   許容時間継続的に前記許容レベルを越えない場合は、前
   記第２のエコー消去手段の参照信号として、前記第１の
   信号経路上の信号であって、前記信号減衰手段に入力さ
   れる信号を選択し、越える場合は、前記第１の信号経路
   上の信号であって、前記振幅制限手段から出力される信
   号を選択する参照信号選択手段と を備えたことを特徴と
   するエコーキャンセラ。
2. 【請求項２】 前記推定動作許可手段は、前記第１の信
   号経路におけるエコーキャンセラの出力信号の振幅レベ
   ルと、前記第２の信号経路におけるエコーキャンセラの
   入力信号の振幅レベルと、前記第２の信号経路における
   エコーキャンセラの出力信号の振幅レベルとを比較する
   ことにより、前記第２の信号経路上に伝送すべき信号が
   あるか否かを判定するように構成されていることを特徴
   とする請求項１記載のエコーキャンセラ。
3. 【請求項３】 前記エコー経路は、ハンズフリー電話機
   のスピーカとマイクロフォンとの間に存在する音響エコ
   ー経路であることを特徴とする請求項１記載のエコーキ
   ャンセラ。