JP3644692B2 - エコーキャンセラー及び伝送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、伝送チャネルを介して第２の局に接続される第１の局から成り、各局は送信器及び受信器から成り、少なくとも第１の局は、送信器により送信されるデータに基づいて受信器の入力信号に現れるエコーのレプリカを発生する適応フィルタと、入力信号とエコーレプリカとの差を受信器に供給するための減算回路とを含むエコー消去装置から成り、一方、適応フィルタは時間間隔Ｔの倍数だけ遅延される送信されたデータの重み係数により重み付き和を計算することによりエコーレプリカを決定するよう配置される、伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるエコーキャンセラー配置は、周知であり、電話通信とデータ伝送を重要な応用分野とする。エコーは、近端の話者と遠端の話者との間にある２線式／４線式の遷移に起因した不整合による場合が非常に多い。電話通信の分野において、エコーの距離が離れるにつれて、エコーはより妨害的になる。この距離による影響は、ある特定の時間間隔が音声信号をパケット化するために充当される事によって付加的な遅延が生ずるディジタル電話システムにおいて強められる。
【０００３】
重み係数を調節するために、符号による方法が屡々利用される。この方法は、M.BELLANGER 著、“フィルタ数値調節における符号解析（ANALYSE DES SIGNAUX ET FILTERAGE NUMERIQUE ADAPTIF）”、1989年、MASSON（パリ）発行の第IV.7節に詳細に説明されている。しかし、音声信号のような非定常信号を利用するこの方法は欠点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この方法は、一定の値を係数に加算するか、又は、一定の値を係数から減算して係数を補正する。この値が小さく、この係数の最適値への収束は緩やかであるか、或いは、この値が大きく、したがって、不安定になるおそれがあるかのいずれかである。
【０００５】
本発明は、上記の方法を利用する配置の欠点を十分に除去する冒頭の節に定義された形の配置を提案する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、かかる配置は、エコーキャンセラー配置が、重み係数の元の値と重み係数に比例する補正項とに基づく少なくとも一の重み係数の新しい値と、この重み係数により重み付けされ遅延されるデータの値と、入力信号とレプリカの差との相関を決定する計算回路を含むことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
ｄは、ｍを整数として、ｄ＝２^-mとなるよう選ばれることが望ましい。
かくして、この値による乗算は単純なシフトにより行われ、処理の実現と迅速化を容易にする。
【０００８】
【実施例】
添付図面と共に、以下の説明により、その例に限定されることなく、本発明の実施方法がより良く理解されるであろう。
図１において、エコーキャンセラー配置は符号１で示される。説明される例の範囲内において、このキャンセラーは、ＥＴＳＩによりコードレス電話装置として定義されるＤＥＣＴ装置の固定部５に挿入される（論文ＥＴＳ ３００ １７５−８を参照）。
【０００９】
逓信省の交換センタが符号６で示され、２線式の出力ラインが符号８で示される。ＤＥＣＴ装置の固定部５は、送信チャネルＡと受信チャネルＲを分離するハイブリッド変換器１０により交換センタに接続される。これらのチャネルの各々はアナログ−ディジタル変換器１２とディジタル−アナログ変換器１４の夫々を含み、これらの変換器は線形ディジタルサンプルを処理し、すなわち、これらの変換器はサンプルの表わすアナログ強度を線形に符号化するので、エコーキャンセラー配置１は線形ディジタルサンプルを処理する。送信チャネルＡに挿入される符号変換器１６は、この線形符号を装置５の無線部１８により処理するのに一層適した差分符号に変換する。変換器２０は、受信チャネルＲにおいて逆の演算を実行する。
【００１０】
ＤＥＣＴ装置は、加入者電話機３２の組が接続される移動部３０も含む。移動部と固定部の夫々に取り付けられた２つのアンテナ３４と３６は、２つの部分の間で情報を交換するための無線リンクの形成を可能にする。
エコーキャンセラー配置１は、調節制御器５２と、時点“ｉ”に変換器１２により供給される信号から合成されたエコー信号ｒ’（ｉ）を減算する減算回路５４とから成るエコー合成器５０により概略的に示される。信号ｒ’（ｉ）の目的は、より詳細には、ハイブリッド変換器１０により発生されるエコーｒ（ｉ）を消去することにある。このエコーの妨害性の影響は、固定部と移動部とにより発生される遅延によって増幅される。したがって、合成器は回路５４の出力上の信号ｒ（ｉ）をできる限り消去するように調節される。
【００１１】
図２は、エコーキャンセラー配置１とエコー合成器５０の演算回路図を示す。後者は、変換器１２により発生されるサンプルが現れるタイミングに対応する値Ｔを有する遅延を起こす一連の遅延素子７０₁ 、．．．、７０_N により形成される。種々の乗算回路８０₀ 、８０₁ ，．．．、８０_N は、回路７０₁ の入力でのサンプル及び他の回路．．．、７０_N の入力での種々のサンプルに、ｃ₀ 、ｃ₁ 、．．．、ｃ_N の夫々を乗算する。算術回路８５は、減算回路５４の出力信号に応じて係数ｃ₀ 、ｃ₁ 、．．．、ｃ_N を決定する。変換器１２及び２０の出力信号も、さほど重要ではない程度ではあるが、これらの係数を調節するために利用される。加算回路９０は、種々の乗算回路８０₀ 、８０₁ 、．．．、８０_N により発生されるすべての結果を加算して合成されたエコーを発生する。
【００１２】
本発明によれば、これらの種々の係数ｃ₀ 、ｃ₁ 、．．．、ｃ_N を決定するために、算術回路８５は以下の方法で動作する：
加算回路９０は合成されたエコーｒ’を発生し：
【００１３】
【数１】

【００１４】
係数ｃ_k （ｉ）は、
【００１５】
【数２】

【００１６】
により与えられ、この式において：
符号関数〔．．〕は独立変数の符号にしたがって“＋１”または“−１”の値をとる。
ｕ（ｉ）＝ｙ（ｉ）＋ｒ（ｉ）−ｒ’（ｉ） （３）
ｄ＝２^-mであり、ここでｍは整数である。
【００１７】
図３は、本発明による配置の構成の概略を示す。この配置は、実際のマイクロプロセッサと、種々のとりわけ中間的なデータを含む読み出し／書込みメモリと、例えば、動作プログラムを含む読み出し専用メモリとにより形成されるマイクロプロセッサアンサンブル１００を中心に構成される。このアンサンブルは、ＴＭＳ３２０形の信号プロセッサによっても形成できる。図３に示す概略において、配置１の動作に必要なレジスタ１０１、１０２及び１０３に接続される様々なアクセスポートが詳細に示されるが、これらのレジスタは、実際には同じハウジングに組み込まれる。レジスタ１０１は変換器１２により発生されるサンプルを受信するためにあり、レジスタ１０２は変換器２０により発生されるサンプルを受信するためにあり、レジスタ１０３は変換器１６へのサンプルを入れるためにある。サンプルレート１／Ｔで信号を発生するクロックは符号１５０で示される。このクロックは割り込み入力１６０に接続されるので、各サンプルに関して割り込みルーチンが実行される。
【００１８】
図４は、本発明による配置の演算フローチャートの一部を示す。ボックスＫ０にプログラムの開始を示す。ボックスＫ１に種々の変数に初期値が与えられる初期化段階が示される。残りのプログラムが実行されるために、クロック１５０により発生される割り込み信号の出現を必要とされることがボックスＫ２に示される。ボックスＫ５は割り込みカウンタ“ｃｐｉｎｔ”の内容のインクリメントを示し、次に、ボックスＫ６で、レジスタ１０２に含まれる値ｘ（０）が読み出される。ボックスＫ７において、振幅の値ｘ（４）がレベル値ＮＩＶＸに対してテストされる。サンプルｘ（０）、ｘ（１）、ｘ（２）、ｘ（３）は残りの処理の影響をうけないことを注記する。４つのサンプルは、エコーの出現に伴う遅延に対応する。かくして、処理は信号ｘ（４）のレベルの検査を始める。この信号ｘ（４）の振幅が絶対値においてある係数ＦＡＣＯだけレベルＮＩＶＸを越えるかどうかの検査が行われる。このレベルＮＩＶＸが−４２ｄＢｍ０を越えるかどうかも検査される。これらの２つの条件は、ボックスＫ７に示される。これらの条件が満たされない場合、値０が変数ｘ_c （０）に割り当てられ、これらの条件が満たされる場合、ボックスＫ７のテストの分岐Ｙが採られ、値ｘ（４）はボックスＫ１０において検査される。値ｘ（４）が０を越える場合、分岐Ｙが採られ、値＋１が変数ｘ_c （０）に割り当てられる。この値が負の場合、ボックスＫ１１において値−１が変数ｘ_c （０）に割り当てられる。かくして、符号関数の評価は既に開始されている。処理は、ボックスＫ８、Ｋ１１、Ｋ１２から、式（１）にしたがって合成されたエコーｒ’（ｉ）が評価されるボックスＫ１５に進む。ボックスＫ１７において、レジスタ１０１に含まれる変数ＲＩＮが読み出されるので、ボックスＫ２０において、エコーを抑制された信号を表わす量ＲＯＵＴの評価が可能である。ボックスＫ２０に示される式は、式（３）と対照できる。次に、この方法により計算された値ＲＯＵＴはレジスタ１０３に入れられる。このことは、ボックスＫ２２に示される。その後、ボックスＫ２４において、レジスタ１０１、１０２及び１０３の内容により決められる信号レベルに関連する種々の変数ＮＩＸ、ＮＩＲＩ、ＮＩＲＤが更新される。続くボックスＫ２６において、種々の条件の検査：フラグＧＣＯＰは０に等しいか、信号ＲＯＵＴの絶対値は−６０ｄＢｍ０より高いか、この値はＮＩＶＸ−４２ｄＢより高いか、“ｍ”はＳＬＯＷとＦＡＳＴの何れの値を有するかを検査される。これらの条件が満たされない場合、図５のボックスＫ３０に進む。
【００１９】
このボックスＫ３０において、値ｍがテストされる。ｍが２つの機能を有する場合、第１の機能は収束のパラメータの値ＳＬＯＷ又はＦＡＳＴを含み、第２の機能（ｍは値−１をとる）はアルゴリズムの発散を示す。この値が−１に等しい、すなわち、発散が生じている場合、値ｃ_k が０に設定されるボックスＫ３２に進む。次に、ボックスＫ３４において、値“ｍ”は値ＦＡＳＴをとり、式（２）の収束は速まる。ボックスＫ２６において、条件が満たされる場合、図５のボックスＫ４０に進む。ボックスＫ４０において、値ＲＯＵＴがテストされる。この値が正の場合、ボックスＫ４２への分岐Ｙが採られる。そこで、係数ｃ_k は、符号の値“＋”、すなわち、＋２^-m．ｘ_c （ｋ）により修正される。この値が負の場合、値ｃ_k が負の値−２^-m．ｘ_c （ｋ）に修正されるボックスＫ４４に進む。最下位ビット（ＬＳＢ）に一致する小さい値が意図的に加算されることを注記するが、これは、係数を確実に変更するためである。ボックスＫ３４、Ｋ４２及びＫ４４の一つに示される演算が行われると、ボックスＫ５０に進む。ボックスＫ５０において、ｋは０からＮ＋４まで変わる種々のサンプルｘ（ｋ）のシフト演算と、ｋは０からＮまで変わる関連する符号ｘ_c （ｋ）のシフトが行われる。次に、割り込みの回数がカウントされるボックスＫ５２に進む。この回数が３２に一致しない場合、分岐Ｎが採られて、割り込みプログラムの終了を示すボックスＫ５５に進む。この値が真に３２に一致する場合、分岐Ｙが採られ、ボックスＫ６０に進む。言い換えると、以下の演算は起動される３２回の割り込み毎に１回実行される。このボックスＫ６０において、“ｃｐｉｎｔ”が零に一致する時、割り込みのカウントが再開される。残りの処理は、図６に示される。
【００２０】
図６のボックスＫ７０は、種々のレベルＮＩＶＸ、ＮＩＶＲＩ、ＮＩＶＲＯの更新を示す。ボックスＫ７２において、上記のレベルを更新するために利用される種々の値ＮＩＸ、ＮＩＲＩ、ＮＩＲＯが再度初期化される。最後に、ボックスＫ８０に進む。このボックスＫ８０において、アルゴリズムの最終的な発散がテストされる。最初にＮＩＶＲＯが−４０ｄＢｍ０のレベルに対してテストされ、このレベルは、レベルＮＩＶＲＩのＦＡＣ１倍よりも高いかどうかを知るためにテストされる。これらの条件が満たされる場合、発散する傾向がある。分岐Ｙが採られ、ボックスＫ８２に進む。ここで、発散カウンタ“ｃｐｄｉｖ”は１だけインクリメントされる。ボックスＫ８４において、このカウンタの内容は、様々なミリセカンドの時間間隔に対応したある値“ｍｓ”と比較される。この内容が値“ｍｓ”を越える場合、発散する。発散カウンタは０に設定され、発散を示すために“ｍ”は−１に設定され、この値は次の割り込み呼出しで利用される。ボックスＫ８０に示される条件が満たされない場合、分岐Ｎが採られ、発散カウンタ“ｃｐｄｉｖ”が０に設定されるボックスＫ８８に進む。ボックスＫ９０のテストは、アルゴリズムの収束の検出に関連する。これは、ＮＩＶＲＯがレベルＮＩＶＲＩのＦＡＣ２倍より高いかどうかの状態を検査されるボックスＫ９０に示される。このレベルＮＩＶＲＯは−４２ｄＢｍ０より高いかどうかを検査され、係数“ｍ”はＦＡＳＴに一致するかどうかも検査される。ボックスＫ９０の条件が満たされる場合、ボックスＫ９２において、“ｍ”は値ＳＬＯＷをとる。ボックスＫ９０の条件が満たされない場合、ボックスＫ１００に進む。ボックスＫ９２に示される割り当てが行われる場合もボックスＫ１００に進む。加入者が受信器３２において通話する場合（ダブルトークの場合）、エコーキャンセラーは加入者により発生される信号によって不完全になることは言うまでもない。この条件は、かくして（ボックスＫ１００を参照せよ）検出される。ボックスＫ１００のテストが満足な結果を与える場合、フラグＧＣＯＰが値１に設定されるボックスＫ１０２に進む。このテストが満足な結果を生じない場合、２つの条件：すなわち、第１の条件：ｍは値ＳＬＯＷを有するかと、第２の条件：ＮＩＶＲＯはＦＡＣ４倍された値ＮＩＶＲＩを越えるか、を照合されるボックスＫ１０４に進む。条件が成り立つ場合、ボックスＫ１０６において、フラグＧＣＯＰは値１をとる。条件が成り立たない場合、ボックスＫ１０８において、フラグＧＣＯＰは値０をとる。かくして、プログラムはボックスＫ１１０で終了させられる。
【００２１】
係数ＦＡＣ０、ＦＡＣ１、ＦＡＣ２、ＦＡＣ３、ＦＡＣ４は、以下の値に対応するように選ばれる：
ＦＡＣ０： ０ ｄＢ
ＦＡＣ１： ± １ ｄＢ
ＦＡＣ２： −１２ ｄＢ
ＦＡＣ３： ＋ ６ ｄＢ
ＦＡＣ４： − ９ ｄＢ
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本回路図である。
【図２】本発明による配置に利用されるエコーキャンセラーの回路図である。
【図３】本発明による配置の構成の概要図である。
【図４】図３に示す配置の演算フローチャートである。
【図５】図３に示す配置の演算フローチャートである。
【図６】図３に示す配置の演算フローチャートである。
【符号の説明】
１ エコーキャンセラー配置
５ ＤＥＣＴ装置固定部
６ 交換センタ
８ ２線式出力ライン
１０ ハイブリッド変換器
１２ アナログ−ディジタル変換器
１４ ディジタル−アナログ変換器
１６，２０ 変換器
１８ 無線部
３０ 移動部
３２ 加入者電話機
３４，３６ アンテナ
５０ エコー合成器
５２ 調節制御器
５４ 減算回路
７０₁ ，．．．，７０_N 遅延素子
８０₀ ，８０₁ ，．．．，８０_N 乗算回路
８５ 算術回路
９０ 加算回路
１００ マイクロプロセッサアンサンブル
１０１，１０２，１０３ レジスタ
１５０ クロック
１６０ 割り込み入力

Claims (7)

1. 伝送チャネルを介して第２の局に接続される第１の局を有し、
   該局の各々は送信器及び受信器を有し、
   少なくとも該第１の局は、該送信器により送信されるデータに基づいて該受信器の入力信号に現れるエコーのレプリカを発生する適応フィルタと、該入力信号及び該エコーのレプリカの差分を該受信器に供給するための減算回路とを含むエコーキャンセラー配置を有し、
   該適応フィルタは、時間間隔Ｔの倍数だけ遅延され重み係数により重み付けされる送信データの重み付き和を計算することにより該エコーのレプリカを決定するよう形成される伝送システムであって、
   該エコーキャンセラー配置は、該重み係数の元の値と該重み係数に比例する補正項に基づく少なくとも一の重み係数の新しい値を決定し、該重み係数により重み付けされ遅延されるデータの値と、該入力信号及び該エコーのレプリカの差分との相関を決定する計算回路を含み、
   前記補正項の比例値は２ ^-m に等しく、前記の値ｍは初期値と演算値を表す整数であり、収束が検出される場合、該演算値を該値ｍに与え、発散が検出される場合、該初期値を該値ｍに与えるために該収束を解析する解析手段が設けられる
   ことを特徴とする伝送システム。
2. 前記エコーキャンセラー配置は、該配置のアクセスポートに接続されるレジスタを有する信号プロセッサを有し、上記の演算をトリガーするための割り込みクロックにリンクされる割り込み信号を受信する入力を有することを特徴とする請求項１記載の伝送システム。
3. 上記の演算のパラメータを変更するために種々なアクセスポートにおける有効な信号の種々のレベルを解析する解析手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送システム。
4. 前記アクセスポートにおける前記信号が妨害レベルを有する時、前記重み係数の更新を止めるための前記解析手段と協同し、ダブルトークを検出する検出手段を有することを特徴とする請求項３記載の伝送システム。
5. レベルの解析が、ある種の割り込みに利用されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の伝送システム。
6. 送信器及び受信器を有する通信局であって、
   少なくとも第１の局は、該送信器により送信されるデータに基づいて該受信器の入力信号に現れるエコーのレプリカを発生する適応フィルタと、該入力信号及び該エコーのレプリカの差分を該受信器に供給するための減算回路とを含むエコーキャンセラー配置を有し、
   該適応フィルタは、時間間隔Ｔの倍数だけ遅延した、重み係数により重み付けされる送信データの重み付き和を計算することにより該エコーのレプリカを決定するよう形成され、
   該エコーキャンセラー配置は、該重み係数の元の値と該重み係数に比例する補正項に基づく少なくとも一の重み係数の新しい値を決定し、該重み係数により重み付けされ遅延したデータの値と、該入力信号及び該エコーのレプリカの差分との相関を決定する計算回路を含み、
   前記補正項の比例値は２ ^-m に等しく、前記の値ｍは初期値と演算値を表す整数であり、収束が検出される場合、該演算値を該値ｍに与え、発散が検出される場合、該初期値を該 値ｍに与えるために該収束を解析する解析手段が設けられる
   ことを特徴とする通信局。
7. 送信データに基づいて入力信号に現れるエコーのレプリカを発生する適応フィルタと、該入力信号及び該エコーのレプリカの差分を発生するための減算回路とを有し、該適応フィルタは、時間間隔Ｔの倍数だけ遅延した重み係数により重み付けされる送信データの重み付き和を計算することにより該エコーのレプリカを決定するよう形成されるエコーキャンセラー配置であって、
   該重み係数の元の値と該重み係数に比例する補正項に基づく少なくとも一の重み係数の新しい値を決定し、該重み係数により重み付けされ遅延したデータの値と、該入力信号及び該エコーのレプリカの差分との相関を決定する計算回路を含み、
   前記補正項の比例値は２ ^-m に等しく、前記の値ｍは初期値と演算値を表す整数であり、収束が検出される場合、該演算値を該値ｍに与え、発散が検出される場合、該初期値を該値ｍに与えるために該収束を解析する解析手段が設けられる
   ことを特徴とするエコーキャンセラー配置。

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