JP3576430B2

JP3576430B2 - 自動利得制御器

Info

Publication number: JP3576430B2
Application number: JP24731799A
Authority: JP
Inventors: 真資高田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: JP2001077729A; EP1083675A2; US6694017B1; EP1083675A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声通信装置等に用いられる自動利得制御器（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）に係り、特に、電話回線などの伝送路における伝送損失を補償するための増幅器のゲインを制御する自動利得制御器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電話回線は２線式加入者回線と４線式中継基幹回線から構成されており、２線式回線と４線式回線はハイブリッド回路により接続されている。このハイブリッド回路は、２線式回線の伝送信号を４線式回線に伝送可能となるように変換したり、４線式回線の伝送信号を２線式回線に伝送可能となるように変換する。このハイブリッド回路は、接続するすべての２線式加入者回線と最適なインピーダンス整合をとることが難しいため、インピーダンス不整合により４線側の受話信号が反射して送話側に回り込み、結果的に自分が話した声がしばらくして戻ってくることになる。このエコーを回線エコーと呼び、その信号成分をＥＲＬ（ＥｃｏｈＲｅｔｕｒｎＬｏｓｓ：エコー反射減衰量）という。
【０００３】
このようなエコーを消去するため、適応フィルタと減算器からなるエコーキャンセラを使用する方法が良く用いられている。エコーキャンセラは、反響路のインパルス応答の推定値を内部に持ち受信信号との畳込み演算によりエコーを推定して擬似エコーを発生し、それを送信信号から差し引くことによりエコーを消去する装置である。反響路のインパルス応答は時間と共に変化するため、通常は適応的にインパルス応答を推定する適応形エコーキャンセラが用いられる。
【０００４】
また、エコーキャンセラが推定する伝送系に非線形を与えない位置に、レベル制御を行う自動利得制御器を挿入して、エコーキャンセラの誤動作を防止しようとするものがある。
【０００５】
従来のデータ伝送システムに用いられるゲイン制御器としては、例えば特開平６−３０３１６８号、特開平６−１０４９７０号各公報に開示されるものがある。
【０００６】
図７は従来の音声通信装置に用いられるゲイン制御器の構成を示すブロック図である。
【０００７】
図７において、１は受信側遠端端子、２は送信側遠端端子、３は受信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する受信信号増幅器、４は２線−４線変換を行う２線４線ハイブリッド回路（Ｈ）、５は受信信号増幅器３のゲインを設定するゲイン制御器、６は近端である。
【０００８】
２線４線ハイブリッド回路（Ｈ）４は、受信信号増幅器３からの出力信号を近端６の方向にだけ出力して、理論的には送信側遠端端子２への信号の漏洩がないようにする。
【０００９】
受信側遠端端子１に入力された遠端信号Ｘは、受信信号増幅器３とゲイン制御器５に入力される。
【００１０】
ゲイン制御器５には、あらかじめ目標パワーＰが定められており、ゲイン制御器５は、遠端信号ＸのパワーＸＰを計算し、次に目標パワーＰと遠端信号ＸのパワーＸＰの差ｄｅｆを計算する。このパワーの差ｄｅｆは、遠端信号Ｘを目標パワーＰにするためのゲインとなる。ゲイン制御器５は、受信信号増幅器３にパワーの差ｄｅｆを出力する。
【００１１】
受信信号増幅器３は、遠端信号Ｘに対して上記ｄｅｆによるゲインの増幅を行う。具体的には、遠端信号ＸのパワーＸＰが−１６ｄＢｍ０であり、目標パワーＰが−１０ｄＢｍ０であるとき、ゲイン制御器５は６ｄＢの増幅を行うように増幅器３に対して上記ｄｅｆの出力を行う。ここで、１０ｄＢとは対数の表現であり、これは通常での倍率は２倍に相当する。
【００１２】
受信信号増幅器３により増幅された信号は、パワーが上昇して点Ｂを通り、２線４線変換ハイブリッド回路（Ｈ）４を経由し、点Ｃを通り近端６に出力される。
【００１３】
このようにして遠端信号Ｘを所望のレベルに増幅させて近端６への出力とする。こうすることで小さな遠端信号Ｘを、所望レベルの大きさを持つ聞き易いパワーを持つ信号に変換することができる。
【００１４】
上記は、受信側遠端端子１から近端６への信号例であるが、近端６から送信側遠端端子２にも同様に、図示しない送信信号増幅器とゲイン制御器によって同様な増幅が行われ伝送損失が補償される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の音声通信装置に用いられるゲイン制御器にあっては、以下（１）〜（３）のような問題点があった。
（１）一般に、２線４線ハイブリッド回路（以下、ハイブリッドという）では、信号の反射が起こり、通過させたい信号の全てを通過させることができない。このようなハイブリッドでの伝送特性を考慮していないため、本来、点Ｃで設定したいレベルを点Ｂで設定するため、必すバイブリッドでの伝送ロスを受けてしまい、所望のレベルより小さいレベルしか実現できない。
（２）ハイブリッドの伝送ロスは未知であり、毎回の回線の接続毎に変化する。従来の方法では近端から遠端への信号を入手してからでないと遠端から近端へのゲインを決められないので、遠端からの信号を増幅するのにしばらく時間を要し、近端側の話者はしばらく遠端話者のレベルが小さいまま我慢して通話を行わなければならない。
（３）近端から遠端に信号を送信するときにもエコーキャンセラの出力を増幅するため、一度消去したエコー雑音を再び増幅してしまい、遠端話者にエコー雑音の大きい信号を送信してしまう。
【００１６】
本発明は、ハイブリッドでの伝送ロスを受けても所望の信号レベルを設定できる自動利得制御器を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、遠端から近端へのゲインを速やかに決めることができ、近端側の話者は端話者のレベルが小さいまま我慢する必要がなく、また近端から遠端に信号を送信するときにも遠端話者に耳障りなエコー雑音が聞こえない通話を実現できる自動利得制御器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自動利得制御器は、受信側遠端と、送信側遠端と、受信側遠端と送信側遠端に接続され、２線／４線の線路変換を行う線路変換手段と、受信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する受信信号増幅手段と、受信信号増幅手段のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた自動利得制御器において、受信側遠端からの受信信号が線路変換手段から送信側遠端にエコー信号として反射されるエコー反射減衰量（ＥＲＬ）を測定する測定手段を備え、ゲイン制御手段が、エコー反射減衰量に基づいて受信信号が線路変換手段を通過した割合を計算し、線路変換手段を通過した受信信号が所定のレベルになるように受信信号増幅手段のゲインを制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る自動利得制御器は、送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消すエコーキャンセラと、送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅手段とを備え、ゲイン制御手段が、受信信号増幅手段により増幅したエコー信号を、送信信号増幅手段により減衰させるように受信信号増幅手段及び送信信号増幅手段のゲインを制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る自動利得制御器は、ゲイン制御手段が、エコーキャンセラにとって信号の増幅がないように、受信信号増幅手段及び送信信号増幅手段のゲインを制御して、該エコーキャンセラの疑似エコー作成の動作劣化を防ぐようにしたものであってもよい。
【００２１】
本発明に係る自動利得制御器は、送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅手段を備え、ゲイン制御手段が、あらかじめ定めたエコー反射減衰量が得られるように、送信信号増幅手段のゲインを制御するものであってもよい。
【００２２】
本発明に係る自動利得制御器は、送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消すエコーキャンセラと、エコーキャンセラの出力である疑似エコーを増幅する疑似エコー増幅手段と、エコーと疑似エコー増幅手段の出力を相殺する減算手段と、減算手段の出力を減衰する残差減衰手段とを備え、ゲイン制御手段が、受信信号増幅手段で信号を増幅する倍率と疑似エコー増幅手段で疑似エコーを増幅する倍率が等しくなるように受信信号増幅手段及び疑似エコー増幅手段を制御するとともに、減算手段の出力を減衰させるように残差減衰手段を制御することを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る自動利得制御器は、ゲイン制御手段が、擬似エコー増幅手段で用いた倍率の逆数を用いて残差減衰手段を制御し、減算手段においてエコーを完全に相殺できない場合に減算手段から出力される残差信号を減衰させるものであってもよい。
【００２４】
本発明に係る自動利得制御器は、さらに、送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅手段を備え、受信信号増幅手段が、エコーキャンセラより遠端側に設置されて受信信号増幅手段の出力がエコーキャンセラに入力されており、ゲイン制御手段が、送信信号増幅手段の倍率と擬似エコー増幅手段の倍率が等しくなるように、送信信号増幅手段及び擬似エコー増幅手段の倍率を制御し、減算手段が、送信信号増幅手段の出力から擬似エコー増幅手段の出力を減算してエコー信号を相殺し、残差減衰手段が、減算手段により減算したあとの残差信号を減衰するものであってもよい。
【００２５】
本発明に係る自動利得制御器は、ゲイン制御手段が、残差減衰手段で減衰する減衰の度合を、擬似エコー増幅手段の倍率の逆数になるように設定するものであってもよい。
【００２６】
本発明に係る自動利得制御器は、送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消すエコーキャンセラと、エコーキャンセラの出力である疑似エコーを増幅する疑似エコー増幅手段と、エコーと疑似エコー増幅手段の出力を相殺する第１の減算手段と、擬似エコーとエコーを打ち消す第２の減算手段とを備え、ゲイン制御手段が、送信信号増幅手段の倍率と擬似エコー増幅手段の倍率が等しくなるように、送信信号増幅手段及び擬似エコー増幅手段の倍率を制御し、第２の減算手段が、線路変換手段の出力から擬似エコーを相殺してエコーキャンセラに入力し、疑似エコー増幅手段が、エコーキャンセラ出力を増幅し、第１の減算手段が、送信信号増幅手段の出力から擬似エコー増幅手段の出力を減算してエコー信号を相殺するものであってもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は本発明の第１の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。図１に示す自動利得制御器は、音声通信装置に用いられる自動利得制御器に適用した例である。本実施形態に係る自動利得制御器１０の説明にあたり前記図７と同一構成部分には同一符号を付している。
【００２８】
図１において、１は受信側遠端端子、２は送信側遠端端子、３は受信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する受信信号増幅器（受信信号増幅手段）、１１はエコーロス測定器（測定手段）、１２は受信信号増幅器３のゲインを設定するゲイン制御器（ゲイン制御手段）、１３はディジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、４は２線−４線変換を行う２線４線ハイブリッド回路（Ｈ）（線路変換手段）、１４はアナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、６は近端である。
【００２９】
２線４線ハイブリッド回路（Ｈ）４は、受信信号増幅器３からの出力信号を近端６の方向にだけ出力して、理論的には送信側遠端端子２への信号の漏洩がないようにする。
【００３０】
受信側遠端端子１に入力された遠端信号Ｘは、受信信号増幅器３とエコーロス測定器１１に入力される。
【００３１】
エコーロス測定器１１は、受信側遠端端子１からの受信信号が２線４線ハイブリッド回路（Ｈ）（以下、ハイブリッドという）４から反射されるエコー信号のレベルと、受信側遠端端子１からの遠端信号ＸからエコーロスＥＲＬ（ＥｃｏｈＲｅｔｕｒｎＬｏｓｓ）を計算し、ゲイン制御器１２に出力する。
【００３２】
ゲイン制御器１２は、エコーロス測定器１１により計算されたエコーロスＥＲＬから遠端信号がハイブリッド４を通過した割合を計算し、ハイブリッド４を通過した遠端からの信号が所望のレベルになるように受信信号増幅器３に対してゲイン設定値を出力する。
【００３３】
上記エコーロスＥＲＬの計算及びゲイン制御の詳細については動作例にて後述する。
【００３４】
受信信号増幅器３は、遠端信号Ｘに対してゲイン制御器１２からのゲイン設定値によるゲインの増幅を行う。
【００３５】
受信信号増幅器３により増幅された信号は、パワーが上昇して点Ｂを通り、Ｄ／Ａ変換器１３、ハイブリッド４を経由し、点Ｃを通り入出力端子６に出力される。
【００３６】
このように、自動利得制御器１０は、図７に示す従来の自動利得制御器の遠端側に、エコーロスＥＲＬを測定するエコーロス測定器１１、測定したエコーロスＥＲＬに基づいて受信信号増幅器３のゲインを制御するゲイン制御器１２を設けた構成となっている。
【００３７】
以下、上述のように構成された自動利得制御器１０の動作を説明する。
【００３８】
受信信号遠端端子１から入力された遠端信号（受信信号）Ｘは、受信信号増幅器３に入力される一方で、エコーロス測定器１１に入力される。
【００３９】
初期状態では、受信信号増幅器３のゲインは１であり、遠端信号Ｘを増幅させる効果はない。
【００４０】
受信信号増幅器３から出力された信号は、Ｄ／Ａ変換器１３でアナログ信号に変換された後、ハイブリッド４を通過して点Ｃを通り近端６に出力される一方で、ハイブリッド４で反射されてＡ／Ｄ変換器１４に出力される。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換器１４によりディジタル信号に変換された信号は、点Ｄを通り再び遠端である送信側遠端端子２に出力されるとともに、エコーロス測定器１１に入力される。
【００４２】
受信信号遠端端子１から遠端信号Ｘが届くと、エコーロス測定器１１は、遠端信号Ｘとハイブリッド４から反射されるエコー信号Ｙとから次式（１）に従ってエコーロスＥＲＬを計算する。
【００４３】
【数１】

式（１）からわかるように、エコーロスＥＲＬは、ハイブリッド４において少なくともエコー成分のエネルギは伝送に失敗してエコーとして反射されてきたことを示している。例えば、ＥＲＬ＝０．５であれば、エコー信号Ｙは遠端信号Ｘの振輻の半分になっていることを表している。すなわち、近端側である点Ｃには、エコーに相当するエネルギ分だけ信号を伝送できなかったことになる。具体的に説明すれば、Ｘを１．０としたとき、近端側点Ｃに伝送された信号成分は、点Ｄで観測される信号、すなわちエコー成分として反射されてしまった成分の残りであり、せいぜい１−０．５＝０．５の分だけが近端側である点Ｃに伝わったことになる。
【００４４】
従来の利得制御器では、このようなハイブリッド４でのエネルギの損失を考慮しないので、ハイブリッド４で損失が予想される時にはあらかじめ利得を大きめに設定しておく等の対処をするしかなかった。しかし、ハイブリッド４の反射は、個々のハイブリッド４の特性により異なり、また、接続される近端側の条件によっても反射の量が変わる。したがって、あらかじめ反射の量を知ることができないので、呼の設定によっては利得が大きすぎたり、小さすぎたりすることが発生した。
【００４５】
本実施形態では、エコーロス測定器１１とゲイン制御器１２でこれらの問題を軽減するものである。
【００４６】
上述したように、エコーロス測定器１１では、まず上記式（１）に従ってエコーロスＥＲＬを測定する。エコーロスＥＲＬが測定できると、次式（２）により点Ｃでの信号レベルＸｏｕｔを点Ａでの信号レベルと同じにするためのゲインｇａｉｎＨが推定できる。式（２）によるｇａｉｎＨの推定は、本実施形態ではゲイン制御器１２で行っているが、エコーロス測定器１１で行うようにしてもよい。
【００４７】
ｇａｉｎＨ＝１／（１−ＥＲＬ） …（２）
例えば、Ｘ＝１．０、ＥＲＬ＝０．５であればｇａｉｎＨ＝２．０となる。
【００４８】
ゲイン制御器１２には、あらかじめＸの値に望ましいレベルとして目標レベルが設定されている。ゲイン制御器１２は、受信信号遠端端子１からの遠端信号Ｘである受話信号Ｒｉｎと所望の目標レベルとの差分ｄｅｆを計算する。例えば、点ＡでのＸの振幅が−１６ｄＢｍ０であり、目標値が−１０ｄＢｍ０であるとすると、目標値と点Ａの差分ｄｅｆは次式（３）により計算できる。ここで基準となる０ｄＢｍ０のレベルは設計者が適切に定めればよい。
【００４９】
ｄｅｆ＝（−１０）−（−１６）＝６（ｄＢ） …（３）
まず、ゲイン制御器１２は、上記差分ｄｅｆを信号に対する倍率に計算し直す。ｄＢと倍率の変換は単純な対数−線形変換であり、公知であるのでここでは説明しない。例えば、差分ｄｅｆが６ｄＢであれば、倍率ｇａｉｎは次式（４）で示されるので、２倍の倍率になる。
【００５０】
【数２】

次に、ゲイン制御器１２は、次式（５）に示すように、上記式（４）で求めた倍率ｇａｉｎに上記式（２）で求めたｇａｉｎＨを乗算して受信側ゲインｇａｉｎＲＨを計算する。この受信側ゲインｇａｉｎＲＨは、信号Ｘがハイブリッド４で減衰を受けると予想される量をあらかじめ受信信号増幅器３を用いて増幅しておくためのゲインである。ゲイン制御器１２は、受信信号増幅器３に上記受信側ゲインｇａｉｎＲＨを出力することによりハイブリッド４での減衰分を補償する。
【００５１】
ｇａｉｎＲＨ＝ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ …（５）
ゲイン制御器１２は、計算したｇａｉｎＲＨを受信信号増幅器３に出力する。
【００５２】
受信信号増幅器３では、次式（６）に示すように、受信された遠端信号Ｘに対し受信側ゲインｇａｉｎＲＨを乗算することにより信号を増幅してハイブリッド４に対する出力信号ＸＨを計算し、Ｄ／Ａ変換器１３に出力する。
【００５３】

Ｄ／Ａ変換器１３は、出力信号ＸＨをアナログ信号に変換してハイブリッド４に出力する。
【００５４】
ハイブリッド４は、アナログ信号に変換された出力信号を近端６の方向にだけ出力するように２線−４線の線路変換を行うとともに、近端６からの信号及びエコーとして反射される信号を送信側に出力する。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器１４は、近端６からの信号及びエコーとして反射される信号を一定の速度でサンプリングしてディジタル信号に変換し送信側遠端端子２及びエコーロス測定器１１に出力する。
【００５６】
ハイブリッド４から出力される信号について考察する。
【００５７】
ハイブリッド４では、エコーとして反射される信号の割合はＥＲＬ、ハイブリッド４を近端側に通過する信号の割合はせいぜい（１−ＥＲＬ）であるので点Ｃに到達する信号Ｘｏｕｔは、次式（７）で示される。
【００５８】

上記式（７）から、信号はハイブリッド４の出力端である点Ｃで所望のレベルに増幅されていることがわかる。所望のレベルに増幅された信号は、近端６の出力端子に出力される。
【００５９】
以上説明したように、第１の実施形態に係る自動利得制御器１０は、受信側遠端からの受信信号がハイブリッド４から送信側遠端にエコー信号として反射されるエコーロスＥＲＬを測定するエコーロス測定器１１と、測定したエコーロスＥＲＬに基づいて受信信号がハイブリッド４を通過した割合を計算し、ハイブリッド４を通過した受信信号が所定のレベルになるように受信信号増幅器３のゲインを制御するゲイン制御器２１とを備えて構成したので、ハイブリッド４での伝送ロスを受けても所望の信号レベルを設定できる。
【００６０】
特に、本実施形態では、ゲイン制御器１２は、エコーロス測定器１１により測定されたエコーロスＥＲＬを基に、受信信号をあらかじめ定めた所望のレベルまで増幅する増幅率ｇａｉｎを計算するとともに、受信信号がハイブリッド４で受ける損失分のゲインｇａｉｎＨを補償し、受信信号増幅器３はゲイン制御器１２からのｇａｉｎＨ、ｇａｉｎの両方を用いて受信信号を増幅するようにしたので、点Ｃで設定したいレベルを、ハイブリッド４での伝送特性を考慮して点Ｂで設定できるため、ハイブリッド４での伝送ロスを受けても所望の信号レベルを設定できる。
【００６１】
また、ハイブリッド４の伝送ロスは未知であり、毎回の回線の接続毎に変化することがある。このような場合でも、遠端から近端へのゲインを決められるようになるので、受信信号遠端端子１からの信号を増幅するのに近端話者の信号を待つまでも無くなり余分な時間を必要としない。したがって、近端側の話者にとっては、遠端話者のレベルが小さいまま我慢する必要がなく、通話品質の優れた利得制御器を実現できる。
第２の実施形態
第１の実施形態では、ハイブリッド４より近端側の点Ｃで所望のレベルの信号を作成でき、ハイブリッド４での伝送ロスを受けても所望の信号レベルを設定できた。しかし、ハイブリッド４より近端側の点Ｃで所望のレベルの信号を作成できる反面、結果として発生するエコー雑音も同時に増幅されるので遠端話者に対するエコー雑音も大きくなる。第２の実施形態では、遠端話者に対するエコー雑音の軽減を実現する。
【００６２】
図２は本発明の第２の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る自動利得制御器２０の説明にあたり前記図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
【００６３】
図２において、１５は送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅器（送信信号増幅手段）、１６はエコーキャンセラ、１７は減算器（減算手段）、２１は受信信号増幅器３及び送信信号増幅器１５のゲインを設定するゲイン制御器（ゲイン制御手段）である。
【００６４】
エコーキャンセラ１６は、送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、減算器１７により受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消して受信データの誤りを低減する。
【００６５】
本実施形態は、近端６から送信側遠端端子２への信号経路に、送信信号増幅器１５が設置され、ゲイン制御器２１によって受信側と同様な増幅が行われ伝送損失が補償される。
【００６６】
ゲイン制御器２１は、エコーロス測定器１１により計算されたエコーロスＥＲＬから遠端信号がハイブリッド４を通過した割合を計算し、ハイブリッド４を通過した遠端からの信号が所望のレベルになるように受信信号増幅器３及び送信信号増幅器１５に対してゲイン設定値を出力する。
【００６７】
以下、上述のように構成された自動利得制御器２０の動作を説明する。
【００６８】
本実施形態は、ゲイン制御器２１、送信信号増幅器１５、エコーキャンセラ１６及び減算器１７の動作が異なるのみであり、それ以外の動作は第１の実施形態と同様であるのでこの部分の動作説明は省略する。
【００６９】
エコーロス測定器１１は、エコーロスＥＲＬを測定し、測定したエコーロスＥＲＬをゲイン制御器２１に出力する。
【００７０】
ゲイン制御器２１では、前記式（５）に示したように、受信信号Ｘを所望のあらかじめ定めた目標レベルまで増幅する倍率ｇａｉｎとハイブリッド４で損失することが予想されるロスを補償するためのゲインｇａｉｎＨを乗算して受信側ゲインｇａｉｎＲＨを計算し、受信信号増幅器３に出力する。
【００７１】
受信信号増幅器３は、受信信号Ｘを受信側ゲインｇａｉｎＲＨで増幅する。
【００７２】
その結果、ハイブリッド４から出力される「エコー信号」Ｙ２のレベルは次式（８）に示すように計算される。
【００７３】

ここで、第１の実施形態で説明したようにＥＲＬ＜１であるので、上記式（８）において、
１／（１−ＥＲＬ）＞１ …（９）
である。また、ｇａｉｎ≧１であるので、
Ｙ２＞Ｘ・ＥＲＬ …（１０）
となり、エコー信号が増幅されているのが分かる。
【００７４】
ゲイン制御器２１は、受信信号増幅器３に出力したｇａｉｎＲＨを元に１／ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨを計算し、送信信号増幅器１５に出力する。
【００７５】
送信信号増幅器１５は、エコー信号Ｙ２に対して次式（１１）に従ってゲインを乗算し、送信信号Ｙ３を作成する。
【００７６】

送信信号Ｙ３は、減算器１７に出力される。また、減算器１７にはエコーキャンセラ１６の出力である擬似エコーが入力されている。
【００７７】
エコーキャンセラ１６は、ハイブリッド４や受信信号増幅器３を含む信号の伝送特性を推定し、エコー信号の擬似信号を作成して減算器１７に出力する。疑似エコーの作成には、公知の学習同定法及び、ＬＭＳ（ｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅ）法などを用いればよい。
【００７８】
減算器１７の出力は、上記公知の学習同定法、ＬＭＳ法などによる疑似エコー作成のためにエコーキャンセラ１６に出力される。
【００７９】
エコーキャンセラ１６の出力は、減算器１７に出力され、減算器１７にはエコー信号が入力される。減算器１７では擬似エコーとエコーが相殺されて送信側遠端端子２へ出力される。
【００８０】
近端６からの話者信号がある時は、図示しない双方向検出器によってエコーキャンセラ１６の疑似エコー推定動作の継続は停止するが、減算器１７での疑似エコー打ち消し動作は継続する。この双方向検出器の検出動作は、送信信号、受信信号各々のパワーを監視して両者が近接したときに双方検出を行うなどすればよく、双方向の検出ができれば方法は何であってもよい。
【００８１】
本実施形態では、エコーキャンセラ１６を設けることによって遠端話者に対するエコー雑音の軽減を実現することができるが、これに加えて、エコーキャンセラ１６自体の動作劣化を防ぐことが可能である。
【００８２】
すなわち、従来例では、エコーキャンセラはハイブリッドの前段（直前）に設置され、さらにその遠端側に送受信信号を増幅する増幅器が設置されていた。このように、エコーキャンセラの減算器より遠端側に送信信号増幅器を設置して送信信号を増幅するため、エコーキャンセラにより一度キャンセルしたエコー信号を増幅するので遠端話者にとって聞き難い信号となる。
【００８３】
本実施形態では、ハイブリッドの前段（直前）に受信信号増幅器３及び送信信号増幅器１５と、エコーロス測定器１１及びゲイン制御器２１が設置され、さらにその遠端側にエコーキャンセラ１６及び減算器１７が設置されているので、受信信号増幅器３が原因で増幅した分のエコーを送信信号増幅器１５により減衰させることができる。このことを、エコーキャンセラ１６からみると送受の増幅器はないも同じである。エコーキャンセラ１６は、上述した疑似エコー作成アルゴリズムを使用するとき、エコー経路中に時間可変の信号経路があると収束特性が劣化することが知られており、本実施形態のように時間可変要素である増幅器の動作が相殺されてあたかもエコーキャンセラ１６にとって、増幅器がないも同じ状況は非常に都合が良く、収束特性を優れたまま維持できることにつながる。
【００８４】
以上説明したように、第２の実施形態に係る自動利得制御器２０は、さらにエコーキャンセラ１６及び送信信号増幅器１５を設け、ゲイン制御器２１が、受信信号増幅器３により増幅したエコー信号を、送信信号増幅器１５により減衰させるように受信信号増幅器３及び送信信号増幅器１５のゲインを制御するので、受信信号増幅器３で増幅した分のエコーが送信信号増幅器１５の増幅によって減衰され、エコーキャンセラ１６にとっては増幅器３，１５が無いと同じ状態となり、この状態でエコーキャンセラ１６を用いてエコーが消去されるため、第１の実施形態と同様な効果を得ることができることに加えて、近端から遠端に信号を送信するときにも遠端話者に耳障りなエコー雑音が聞こえない通話を実現することができる。
第３の実施形態
図３は本発明の第３の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る自動利得制御器３０の説明にあたり前記図２と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
【００８５】
図３において、３１はゲイン制御器（ゲイン制御手段）であり、ゲイン制御器３１は、あらかじめ定めたエコー減衰量が得られるように送信信号増幅器１５に対して倍率を計算して出力する機能を備える。この倍率の計算については後述する。
【００８６】
また、送信信号増幅器１５はゲイン制御器３１で計算された倍率を信号に乗算する。
【００８７】
本実施形態に係る自動利得制御器３０は、前記図２の回路構成からエコーキャンセラ１６及び減算器１７を取り除いた構成であり、その他の部分に関しては第２の実施形態と同じである。
【００８８】
以下、上述のように構成された自動利得制御器３０の動作を説明する。
【００８９】
本実施形態の動作は、ゲイン制御器３１及び送信信号増幅器１５の動作が異なること以外は前記第１の実施形態の動作と同様である。ゲイン制御器３１及び送信信号増幅器１５の動作について説明する。
【００９０】
ゲイン制御器３１には、点Ａと点Ｄの間の信号のレベル比である目標エコー減衰量ＥＲＬ１があらかじめ設定されているものとする。
【００９１】
本実施形態では、この目標エコー減衰量ＥＲＬ１を例えば４０ｄＢに設定する。目標エコー減衰量が４０ｄＢであるということは、点Ａでの信号がハイブリッド４で反射され、点Ｄで振幅が１／１００になっているということに等しい。
【００９２】
ゲイン制御器３１は、受信信号増幅器３に対しては第１の実施形態と同様のゲインを出力するが、送信信号増幅器１５は関しては受信信号増幅器３で増幅したゲインを相殺し、更に所望のエコー減衰量を実現するための減衰Ｌ１を次式（１２）に示すように計算する。
【００９３】
Ｌ１＝ＥＲＬ１／Ｙ２ …（１２）
送信信号増幅器１５では、Ｙ２にＬ１を乗算し、送信側遠端端子２に出力する。
【００９４】
このように、ゲイン制御器３１は、あらかじめ定めたエコー減衰量が得られるように送信信号増幅器５１に対して倍率を計算して出力し、送信信号増幅器５１はゲイン制御器１２で計算された倍率を信号に乗算することで、受信信号をハイブリッド４より近端側で所望のレベルに設定できるとともに、所望のエコー減衰量を実現できる。
【００９５】
以上説明したように、第３の実施形態に係る自動利得制御器３０は、ゲイン制御器３１が、あらかじめ定めた目標エコー減衰量が得られるように送信信号増幅器１５のゲインを制御するので、第２の実施形態より装置構成が簡単で、第２の実施形態とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００９６】
すなわち、遠端側で双方向通信時のエコー感は第２の実施形態より増加するものの、一般に双方向通信は会話中にあまり発生しないので大きな問題にはならない。結果として、第２の実施形態より、装置構成が簡単であり、装置の低コストカを図ることができる。
第４の実施形態
図４は本発明の第４の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る自動利得制御器４０の説明にあたり前記図２と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
【００９７】
図４において、４１はエコーキャンセラ１６と減算器１７の間に設置された疑似エコー増幅器（疑似エコー増幅手段）、４２は減算器１７出力とエコーキャンセラ１６の間に設置された残差減衰器（残差減衰手段）、４３は受信信号増幅器３及び送信信号増幅器５１のゲインを設定するとともに、疑似エコー増幅器４１及び残差減衰器４２に倍率／減衰係数を出力するゲイン制御器（ゲイン制御手段）である。
【００９８】
ゲイン制御器４３は、エコーと擬似エコーを相殺するための倍率を疑似エコー増幅器４１に出力して受信信号増幅器３と疑似エコー増幅器４１で倍率が等しくなるように制御する。また、ゲイン制御器４３は、擬似エコー増幅器４１で用いた倍率の逆数を残差減衰器４２に出力してエコーを完全に相殺できないことによる雑音の発生を防ぐように制御する。
【００９９】
本実施形態に係る自動利得制御器４０は、前記図２の回路構成から送信側増幅器１５が除かれ、また、エコーキャンセラ１６と減算器１７の間に疑似エコー増幅器４１が、減算器１７出力とエコーキャンセラ１６の間に残差減衰器４２が設けられている点が異なっている。その他の部分に関しては第２の実施形態と同じである。
【０１００】
以下、上述のように構成された自動利得制御器４０の動作を説明する。
【０１０１】
本実施形態は、擬似エコー増幅器４１及び残差減衰器４２が付加されている点が第２の実施形態の動作と異なる。擬似エコー増幅器４１及び残差減衰器４２の動作について説明する。
【０１０２】
まず、基本的な考え方について説明する。
【０１０３】
第２の実施形態で述べたように、ハイブリッド４から反射されるエコー信号Ｙ２のレベルは、前記式（８）で示される。
【０１０４】
前記式（８）において、ｇａｉｎ≧１、ｇａｉｎ≧１、ＥＲＬ≦１であるので３つのゲインの積が
ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ・ＥＲＬ＞１ …（１３）
となることがある。
【０１０５】
エコーキャンセラ１６をソフトウェア、特に、固定小数点ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のソフトウェアで実現しようとする際に、このような大きなゲインはエコーキャンセラ１６にとって不利であり、精度のよいエコー打ち消しができないという問題がある。なぜなら固定少数点でのＤＳＰを用いる時、一般にデータの精度を表す精度（ｂｉｔ幅）が決まっており、ゲインの大きいエコーを打ち消そうとするためには精度が不足し、精度を向上しようとすると対応できるエコーの上限レベルを大きくできないという性質があるからである。
【０１０６】
本実施形態では、エコーキャンセラ１６の動作を、受信側の信号増幅に関わりなく動作できるようにするため、エコーキャンセラ１６出力に疑似エコー増幅器４１を設けて、送信信号増幅器１５での影響を吸収するようにする。これにより、エコーキャンセラ１６の推定精度は、受信信号を増幅しても劣化しないままで動作させることができる。
【０１０７】
また、第２の実施形態では、送信信号を減衰するので、遠端には音声が小さくなって送信されてしまうことがある。これを避けるために、送信信号だけがある時を検出して送信信号増幅器１５を停止することが考えられるが、そのような方法を採ったとしても、受信信号と送信信号の両方がある（以下、これをダブルトークという）ときには送信信号増幅器３及び受信信号増幅器１５が働くので、送信信号を減衰してしまう。つまり、遠端話者はダブルトークの時は近端話者の声が小さく聞こえてしまう。これらの現象を改善するため、本実施形態は、遠端話者に対する信号の減衰を回避する。
【０１０８】
次に上記基本的な考え方に基づく動作について説明する。
【０１０９】
ゲイン制御器４３は、送信信号増幅器１５に対してｇａｉｎＲＨを出力するとともに、疑似エコー増幅器４１に対しても同様に、ｇａｉｎＲＨを出力する。
【０１１０】
エコー信号Ｙ２のレベルは、前述したように前記式（８）で示される。また、エコーキャンセラ１６は、擬似エコーＹ２’を次式（１４）により推定する。
【０１１１】
Ｙ２’＝Ｘ・ＥＲＬ …（１４）
ＥＲＬは、ＥＲＬ＜１である場合がほとんどであるので前述したように、これはエコーキャンセラ１６をＤＳＰで実現する際に都合がよい。
【０１１２】
疑似エコー増幅器４１は、前記式（８）からわかるようにエコーキャンセラ１６出力をｇａｉｎ・ｇａｉｎＨで乗算するので、減算器１７に対する出力Ｙ２”は、次式（１５）で示される。
【０１１３】
Ｙ２”＝Ｘ・ＥＲＬ（ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ） …（１５）
したがって、前記式（８）及び式（１５）から、Ｙ２−Ｙ２”を実行することが可能であることがわかる。減算器１７上でＹ２−Ｙ２”を実行すれば、エコー信号は相殺される。但し、エコーを完全に相殺できない時は、Ｙ２−Ｙ２”の残差がｇａｉｎ・ｇａｉｎ倍になったままなので、図示しない信号線によってゲイン制御器４３は残差減衰器４２に対し１／ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨなる減衰係数を出力する。残差減衰器４２は、残差に１／ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨを乗算してエコーキャンセラ１６に再び入力する。
【０１１４】
このようにして擬似エコー増幅器４１と残差減衰器４２を用いることでエコーキャンセラ１６は送信信号増幅器１５の動作の影響を受けないまま精度良くエコー雑音を打ち消すことができる。更に、遠端への信号経路に減衰操作が加わっていないので遠端話者は音声が小さくならない良好な通話ができる。
【０１１５】
以上説明したように、第４の実施形態に係る自動利得制御器４０は、エコーキャンセラ１６と、エコーキャンセラ１６の出力である疑似エコーを増幅する疑似エコー増幅器４１と、エコーと疑似エコー増幅器４１の出力を相殺する減算器１７と、減算器１７の出力を減衰する残差減衰器４２とを備え、ゲイン制御器４３が、受信信号増幅器３で信号を増幅する倍率と疑似エコー増幅器４１で疑似エコーを増幅する倍率が等しくなるように受信信号増幅器３及び疑似エコー増幅器４１を制御するとともに、減算器１７出力の残差信号を疑似エコー増幅器４１で用いた倍率との逆数関係を持たせて乗算しエコーキャンセラ１６に入力するようにに構成したので、固定小数点ＤＳＰを用いてエコーキャンセラ１６を容易に実現することができ、しかもレベルの大きなエコー信号であっても推定精度を犠性にすることがないため、前記各実施形態に比べてよりエコー雑音を少なくすることができる。また、送信信号上での信号減衰操作を含まないので、信号減衰操作に伴う音質劣化の要因をなくすことができ、遠端話者に明瞭な音声信号を伝達することができる。
第５の実施形態
図５は本発明の第５の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る自動利得制御器５０の説明にあたり前記図４と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
【０１１６】
図５において、５１は送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅器、５２は受信信号増幅器３及び送信信号増幅器５１のゲインを設定するとともに、疑似エコー増幅器４１及び残差減衰器４２に倍率／減衰係数を出力するゲイン制御器（ゲイン制御手段）である。
【０１１７】
ゲイン制御器５２は、第４の実施形態のゲイン制御器４３と同様に、エコーと擬似エコーを相殺するための倍率を疑似エコー増幅器４１に出力して受信信号増幅器３と疑似エコー増幅器４１で倍率が等しくなるように制御し、また、擬似エコー増幅器４１で用いた倍率の逆数を残差減衰器４２に出力してエコーを完全に相殺できないことによる雑音の発生を防ぐように制御する。
【０１１８】
さらに、ゲイン制御器５２は、あらかじめ定めたエコー減衰量が得られるように送信信号増幅器５１に対して倍率を計算して出力する機能を備える。この倍率の計算については後述する。
【０１１９】
送信信号増幅器５１は、ゲイン制御器５２で計算された倍率を信号に乗算する。
【０１２０】
また、第２及び第４の実施形態と異なり、受信信号増幅器３は、エコーキャンセラ１６の前段に設置されている。
【０１２１】
以下、上述のように構成された自動利得制御器５０の動作を説明する。
【０１２２】
本実施形態は、第１の実施形態とは受信信号増幅器３及び送信信号増幅器１５の動作が、第４の実施形態とは疑似エコー増幅器４１及び残差減衰器４２の動作が異なっている。
【０１２３】
受信信号遠端端子１から入力された遠端信号Ｘは、受信信号増幅器３に入力される。
【０１２４】
初期状態では、受信信号増幅器３のゲインは１であり、遠端信号Ｘを増幅させる効果はない。
【０１２５】
受信信号増幅器３から出力された信号の一部は、Ｄ／Ａ変換器１３でアナログ信号に変換された後、ハイブリッド４を通過して点Ｃを通り近端６に出力される一方で、ハイブリッド４で反射されてＡ／Ｄ変換器１４に出力される。
【０１２６】
Ａ／Ｄ変換器１４によりディジタル信号に変換された信号は、送信信号増幅器５１で所定ゲイン増幅され、減算器１７を通り再び遠端であるである送信側遠端端子２に出力される。
【０１２７】
エコーロス測定器１１は、第１の実施形態と同様に、遠端信号Ｘとハイブリッド４から反射されるエコー信号Ｙとから前記式（１）に従ってエコーロスＥＲＬを計算する。
【０１２８】
また、エコーロス測定器１１は、前記式（２）に従って点Ｃでの信号レベルＸｏｕｔを点Ａでの信号レベルと同じにするためのゲインｇａｉｎを推定する。
【０１２９】
ゲイン制御器５２には、あらかじめＸの入力値に望ましい信号のレベルとして目標レベルが設定されている。ゲイン制御器５２は、受信信号遠端端子１からの遠端信号Ｒｉｎである信号Ｘと所望の目標レベルとの差分ｄｅｆを計算する。ゲイン制御器５２は、第１の実施形態と同様の方法でｄｅｆを信号に対する倍率に計算し直す。
【０１３０】
次に、ゲイン制御器５２は、ハイブリッド４での減衰分を配慮するため信号Ｘがハイブリッド４で減衰を受けると予想される量をあらかじめ増幅しておく。すなわち、ゲイン制御器５２は、前記式（５）に示すように、前記式（４）で求めた倍率ｇａｉｎに前記式（２）で求めたｇａｉｎＨを乗算して受信側ゲインｇａｉｎＲＨを計算する。
【０１３１】
ゲイン制御器５２は、受信信号増幅器３に上記受信側ゲインｇａｉｎＲＨを出力する。
【０１３２】
受信信号増幅器３では、受信信号Ｘに対し前記式（６）に示すように信号を増幅してハイブリッド４に対する出力信号ＸＨを計算し、Ｄ／Ａ変換器１３及びエコーキャンセラ１６に出力する。
【０１３３】
Ｄ／Ａ変換器１３は、受信信号増幅器３からの出力信号ＸＨをアナログ信号に変換してハイブリッド４に出力する。
【０１３４】
ハイブリッド４は、アナログ信号に変換された出力信号を近端６の方向にだけ出力するように２線−４線変換を行うとともに、近端６からの信号及びエコーとして反射される信号を送信側に出力する。ハイブリッド４から出力されるエコー信号Ｙ２のレベルは前記式（６）に示すように計算される。
【０１３５】
Ａ／Ｄ変換器１４は、近端６からの信号及びエコーとして反射される信号をディジタル信号に変換して送信信号増幅器５１に出力する。
【０１３６】
上記基本動作において、本実施形態では、受信信号増幅器３の出力をエコーキャンセラ１６に入力しているため、エコーキャンセラ１６に対する入力ＸＥＣｉｎは、次式（１６）で示される。
【０１３７】
ＸＥＣｉｎ＝Ｘ・ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ …（１６）
エコーキャンセラ１６は、送信信号増幅器５１の倍率が１であれば、擬似エコーＹ２’としては次式（１７）を推定すればよい。
【０１３８】
Ｙ２’＝Ｘ・ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ・ＥＲＬ …（１７）
上記式（１６）及び式（１７）から擬似エコーＹ２’は、次式（１８）で示される。
【０１３９】
Ｙ２’＝ＸＥＣｉｎ・ＥＲＬ …（１８）
上記式（１８）から、エコーキャンセラ１６は、ＥＲＬ＜１なるレベルの伝達関数を公知の学習同定法などのアルゴリズムで推定すればよく、ＤＳＰで実現する際に都合が良くなるのは第４の実施形態で述べた通りである。
【０１４０】
本実施形態では、第２の実施形態、第３の実施形態とは、送信信号増幅器５１における動作が異なっている。本実施形態においては、ゲイン制御器５２は、上述した受信信号増幅器３に関する目標レベルの制御に加えて、送信信号増幅器５１に関しても同様な目標レベルの制御を行う。
【０１４１】
すなわち、送信信号増幅器５１に関しても、目標レベルをあらかじめ設定しておき、入力信号と目標レベルとの差分を求め、これを倍率ｇａｉｎ＿ｓに計算し直して送信信号増幅器５１に出力する。
【０１４２】
具体的には、送信信号増幅器５１に対して出力するための倍率ｇａｉｎ＿ｓを計算するため、次式（１９）に従って送信信号目標レベルＬＳｉｎ１と実際の送信信号レベルＬＳｉｎの差分ｄｅｆＳｉｎを計算する。
【０１４３】
ｄｅｆＳｉｎ＝ＬＳｉｎ１−ＬＳｉｎ …（１９）
上記式（１９）で計算した差分ｄｅｆＳｉｎは、送信信号を目標レベルに上昇するための倍率であるので、ゲイン制御器５２は送信信号増幅器５１に対してｄｅｆＳｉｎ＝ｇａｉｎ＿ｓとした倍率ｇａｉｎ＿ｓを送信信号増幅器５１に出力する。
【０１４４】
送信信号増幅器５１は、以後送信側信号に対してｇａｉｎ＿ｓの倍率で信号を増幅する。
【０１４５】
ここで問題になるのがエコー雑音である。上述したようにエコー信号Ｙ２は、前記式（８）に示す状態でハイブリッド４から反射されている。したがって、ハイブリッド４から出力され、Ａ／Ｄ変換器１４から出力された信号は、送信信号増幅器５１でｇａｉｎ＿ｓの倍率で増幅されるので、減算器１７に入力されるエコー信号Ｙ２は、次式（２０）で示されるレベルのエコー信号である。
【０１４６】
Ｙ２＝Ｘ・ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ・ＥＲＬ・ｇａｉｎ＿ｓ …（２０）
前述したように、本実施形態では、受信信号増幅器３の出力をエコーキャンセラ１６に入力するようにしたので、上記エコー信号Ｙ２の成分のうち、ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨはエコーキャンセラ１６の入力信号に含まれるようにしたので影響はない。しかし、送信信号増幅器５１では、ｇａｉｎ＿ｓなる倍率でエコーを増幅して減算器１７に入力する。エコーキャンセラ１６にとってエコーの増幅は都合がわるく、特に送信信号の倍率を時間によって可変にするような場合には、エコーキャンセラ１６の疑似エコー推定特性は急激に劣化することがよく知られているのは前述した通りである。
【０１４７】
そこで本実施形態では、ゲイン制御器５２で計算した送信信号増幅器５１の倍率ｇａｉｎ＿ｓを疑似エコー増幅器４１に出力し、エコーキャンセラ１６で推定した疑似エコーを送信信号増幅器５１の倍率ｇａｉｎ＿ｓと同一の倍率で疑似エコー増幅器４１でもって増幅し、エコーキャンセラ１６からみた送信信号増幅器５１の影響を、疑似エコー増幅器４１と残差減衰器４２で吸収するようにした。
【０１４８】
この動作を図５を用いて詳細に説明する。ゲイン制御器５２は、上述したようにｇａｉｎ＿ｓを計算し、送信信号増幅器５１と疑似エコー増幅器４１に出力する。疑似エコー増幅器４１は、エコーキャンセラ１６の推定した疑似エコーをｇａｉｎ＿ｓの倍率で増幅し、減算器１７に出力する。
【０１４９】
減算器１７では、前記式（２０）に示すエコーＹ２から次式（２１）に示す疑似エコーＹ３’が減算されるので、その結果エコー信号が相殺される。
【０１５０】
Ｙ３’＝Ｘ・ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨ・ＥＲＬ・ｇａｉｎ＿ｓ …（２１）
但し、相殺が完全に行われなかった時は、残差がｇａｉｎ＿ｓ倍になったままなので減算器１７出力の残差信号を残差減衰器４２に入力する。残差減衰器４２では、入力信号を１／ｇａｉｎ＿ｓに減衰してエコーキャンセラ１６に出力し、疑似エコーの逐次作成に用いる。
【０１５１】
以上説明したように、第５の実施形態に係る自動利得制御器５０は、受信信号増幅器３の出力がエコーキャンセラ１６に入力されており、ゲイン制御器５２が、送信信号増幅器５１の倍率と擬似エコー増幅手段の倍率が等しくなるように、送信信号増幅器５１及び擬似エコー増幅器４１の倍率を制御し、減算器１７が、送信信号増幅器５１の出力から擬似エコー増幅器４１の出力を減算してエコー信号を相殺し、残差減衰器４２が、疑似エコー増幅器４１で用いた倍率の逆数を用いて残差を減衰するように構成したので、前記各実施形態の効果に加え、エコーキャンセラ１６は精度良くエコー雑音を推定して実効を図ることができ、また疑似エコー増幅器４１によって大きなエコーにも対処してこれを打ち消すことができる。
第６の実施形態
図６は本発明の第６の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る自動利得制御器６０の説明にあたり前記図５と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
【０１５２】
本実施形態に係る自動利得制御器６０は、前記図５の回路構成に、第２の減算器６１（第２の減算手段）が追加され、また、残差減衰器４２が取り除かれ、Ａ／Ｄ変換器１４の出力が送信信号増幅器５１と第２の減算器６１に出力され、エコーキャンセラ１６の出力が第２の減算器６１と疑似エコー増幅器４１に出力されている点が異なっている。その他の部分に関しては第５の実施形態と同じである。
【０１５３】
以下、上述のように構成された自動利得制御器６０の動作を説明する。
【０１５４】
本実施形態では、上記構成の変更以外は第５の実施形態と同様であるのでこの部分の動作説明を省略する。
【０１５５】
Ａ／Ｄ変換器１４の出力が送信信号増幅器５１と第２の減算器６１に出力される。Ａ／Ｄ変換器１４から送信信号増幅器５１を経て、送信側遠端端子２に至る動作は第５の実施形態と同様である。
【０１５６】
一方、Ａ／Ｄ変換器１４から第２の減算器６１に出力された信号は、第２の減算器６１で相殺される。なぜなら、Ａ／Ｄ変換器１４の出力は、受信信号遠端端子１からの受信信号Ｘが受信信号増幅器３で前記式（５）に従って計算された倍率ｇａｉｎＲＨで増幅されたエコー信号であるが、受信信号増幅器３の出力をエコーキャンセラ１６に入力するようにしたので、エコーキャンセラ１６はＥＲＬに相当するレベルの擬似エコーを作成すればよい。すなわち、受信信号増幅器３の出力をエコーキャンセラ１６に入力するようにしたので、エコー信号Ｙ２の成分のうち、ｇａｉｎ・ｇａｉｎＨはエコーキャンセラ１６の入力信号に含まれるようにしたので影響はなく、ＥＲＬに相当するレベルの擬似エコーを作成するだけでよい。
【０１５７】
したがって、エコーキャンセラ１６の出力Ｙ４’は、既に次式（２２）で示されるレベルになっている。
【０１５８】
Ｙ４’＝Ｘ・ｇａｉｎＲＨ・ＥＲＬ …（２２）
上記式（２２）に示すように、第２の減算器６１ではエコーが適切に相殺される。加えて、Ａ／Ｄ変換器１４から第２の減算器６１に至る経路では、増幅器がないのでエコーキャンセラ１６に残差を入力する際、残差減衰器４２（前記図５）を用いなくてよい。一方でエコーキャンセラ１６の出力である疑似エコーＹ４’は疑似エコー増幅器４１で増幅される。疑似エコー増幅器４１における増幅の倍率は、第５の実施形態と同様に決めればよい。
【０１５９】
以上説明したように、第６の実施形態に係る自動利得制御器６０は、残差減衰器４２を取り去るとともに、第２の減算器６１を設け、Ａ／Ｄ変換器１４の出力を送信信号増幅器５１と第２の減算器６１に、またエコーキャンセラ１６の出力を第２の減算器６１と疑似エコー増幅器４１に出力し、ゲイン制御器５２が、送信信号増幅器５１の倍率と擬似エコー増幅器４１の倍率が等しくなるように、送信信号増幅器５１及び擬似エコー増幅器４１の倍率を制御し、第２の減算器６１が、Ａ／Ｄ変換器１４の出力から擬似エコーを相殺してエコーキャンセラ１６に入力し、疑似エコー増幅器４１が、エコーキャンセラ１６出力を増幅し、減算器１７が、送信信号増幅器５１の出力から擬似エコー増幅器４１の出力を減算してエコー信号を相殺するように構成したので、第５の実施形態と同様の効果を、より小さな装置規模あるいは小さな演算コストで実現できる。
【０１６０】
特に、本実施形態では、エコー信号を増幅しない状態でエコーキャンセラ１６の疑似エコー作成を行うので、ＤＳＰを用いてエコーキャンセラ１６を実現するときに、精度よいエコーキャンセラ１６を実現できる。
【０１６１】
また、前記第５の実施形態において残差減衰器４２に与える減衰量１／ｇａｉｎ＿ｓを計算する際には、除算が必要になるのだが、よく知られているように固定小数点ＤＳＰで除算を行うためには演算数が多く必要である。本実施形態によれば、残差減衰器４２をなくし、１つの減算器６１を増加させるだけで第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。実際に、ＤＳＰソフトウェアで実現する際には除算演算部分を、加算演算に交換することになり、一例として大まかには除算部分を加算部分に変更することで、除算に要した演算量を、概略１／１６にすることができる。
【０１６２】
また、上記各実施形態では、本発明を音声通信装置に適用した自動利得制御器で説明したが、入力信号のゲインを自動調整するものであればどのような装置に用いてもよく、例えばＦＡＸ信号、ｍｏｄｅｍ信号などデータ通信装置にも適用が可能である。
【０１６３】
また、本自動利得制御器は、ハードウェアに限らず、ソフトウェアで実現することも可能である。
【０１６４】
さらに、上記各実施形態に係る自動利得制御器では、上記自動利得制御器１０〜６０を構成するＤ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器や減算器等の種類・個数、制御方法、種類接続状態などは上述の各実施形態に限られない。
【０１６５】
【発明の効果】
本発明に係る自動利得制御器では、受信側遠端からの受信信号が線路変換手段から送信側遠端にエコー信号として反射されるエコー反射減衰量（ＥＲＬ）を測定する測定手段を備え、ゲイン制御手段が、エコー反射減衰量に基づいて受信信号が線路変換手段を通過した割合を計算し、線路変換手段を通過した受信信号が所定のレベルになるように受信信号増幅手段のゲインを制御するように構成したので、ハイブリッドでの伝送ロスを受けても所望の信号レベルを設定できる自動利得制御器が実現できる。したがって、ハイブリッドにおける伝送ロスが変化した場合でも正確に利得が制御でき、本自動利得制御器を適用したデータ通信装置等の性能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用した第３の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した第４の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明を適用した第５の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明を適用した第６の実施形態に係る自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の自動利得制御器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１受信側遠端端子、２送信側遠端端子、３受信信号増幅器（受信信号増幅手段）、４２線４線ハイブリッド回路（Ｈ）（線路変換手段）、６近端、１０，２０，３０，４０，５０，６０自動利得制御器、１１エコーロス測定器（測定手段）、１２，２１，３１，４３，５２ゲイン制御器（ゲイン制御手段）、１３ディジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、１４アナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、１５送信信号増幅器（送信信号増幅手段）、１６エコーキャンセラ、１７減算器（減算手段，第１の減算手段）、４１疑似エコー増幅器（疑似エコー増幅手段）、４２残差減衰器（残差減衰手段）、５１送信信号増幅器、６１第２の減算器（第２の減算手段）

Claims

受信側遠端と、送信側遠端と、受信側遠端と送信側遠端に接続され、２線／４線の線路変換を行う線路変換手段と、受信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する受信信号増幅手段と、受信信号増幅手段のゲインを制御するゲイン制御手段とを備えた自動利得制御器において、
受信側遠端からの受信信号が前記線路変換手段から送信側遠端にエコー信号として反射されるエコー反射減衰量（ＥＲＬ：ＥｃｏｈＲｅｔｕｒｎＬｏｓｓ）を測定する測定手段を備え、
前記ゲイン制御手段は、
前記エコー反射減衰量に基づいて受信信号が前記線路変換手段を通過した割合を計算し、前記線路変換手段を通過した受信信号が所定のレベルになるように前記受信信号増幅手段のゲインを制御する
ことを特徴とする自動利得制御器。
送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消すエコーキャンセラと、
送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅手段とを備え、
前記ゲイン制御手段は、
前記受信信号増幅手段により増幅したエコー信号を、前記送信信号増幅手段により減衰させるように前記受信信号増幅手段及び送信信号増幅手段のゲインを制御する
ことを特徴とする請求項１記載の自動利得制御器。
前記ゲイン制御手段は、
前記エコーキャンセラにとって信号の増幅がないように、前記受信信号増幅手段及び送信信号増幅手段のゲインを制御して、該エコーキャンセラの疑似エコー作成の動作劣化を防ぐようにした
ことを特徴とする請求項２記載の自動利得制御器。
送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅手段を備え、
前記ゲイン制御手段は、
あらかじめ定めたエコー反射減衰量が得られるように、前記送信信号増幅手段のゲインを制御する
ことを特徴とする請求項１記載の自動利得制御器。
送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消すエコーキャンセラと、
前記エコーキャンセラの出力である疑似エコーを増幅する疑似エコー増幅手段と、
エコーと前記疑似エコー増幅手段の出力を相殺する減算手段と、
前記減算手段の出力を減衰する残差減衰手段とを備え、
前記ゲイン制御手段は、
前記受信信号増幅手段で信号を増幅する倍率と前記疑似エコー増幅手段で疑似エコーを増幅する倍率が等しくなるように前記受信信号増幅手段及び前記疑似エコー増幅手段を制御するとともに、前記減算手段の出力を減衰させるように前記残差減衰手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の自動利得制御器。
前記ゲイン制御手段は、
前記擬似エコー増幅手段で用いた倍率の逆数を用いて前記残差減衰手段を制御し、前記減算手段においてエコーを完全に相殺できない場合に前記減算手段から出力される残差信号を減衰させる
ことを特徴とする請求項５記載の自動利得制御器。
さらに、送信信号を所定ゲインで増幅して伝送損失を補償する送信信号増幅手段を備え、
前記受信信号増幅手段は、前記エコーキャンセラより遠端側に設置されて前記受信信号増幅手段の出力が前記エコーキャンセラに入力されており、
前記ゲイン制御手段は、
前記送信信号増幅手段の倍率と前記擬似エコー増幅手段の倍率が等しくなるように、前記送信信号増幅手段及び前記擬似エコー増幅手段の倍率を制御し、
前記減算手段は、前記送信信号増幅手段の出力から前記擬似エコー増幅手段の出力を減算してエコー信号を相殺し、
前記残差減衰手段は、前記減算手段により減算したあとの残差信号を減衰する
ことを特徴とする請求項５記載の自動利得制御器。
前記ゲイン制御手段は、
前記残差減衰手段で減衰する減衰の度合を、前記擬似エコー増幅手段の倍率の逆数になるように設定する
ことを特徴とする請求項７記載の自動利得制御器。
送信信号とエコー経路の推定とにより擬似エコー成分を生成し、受信信号に重畳されるエコー成分を打ち消すエコーキャンセラと、
前記エコーキャンセラの出力である疑似エコーを増幅する疑似エコー増幅手段と、
エコーと前記疑似エコー増幅手段の出力を相殺する第１の減算手段と、
擬似エコーとエコーを打ち消す第２の減算手段とを備え、
前記ゲイン制御手段は、
前記送信信号増幅手段の倍率と前記擬似エコー増幅手段の倍率が等しくなるように、前記送信信号増幅手段及び前記擬似エコー増幅手段の倍率を制御し、
前記第２の減算手段は、前記線路変換手段の出力から擬似エコーを相殺して前記エコーキャンセラに入力し、
前記疑似エコー増幅手段は、前記エコーキャンセラ出力を増幅し、
前記第１の減算手段は、前記送信信号増幅手段の出力から前記擬似エコー増幅手段の出力を減算してエコー信号を相殺する
ことを特徴とする請求項１記載の自動利得制御器。