JP3747072B2 - 加入者端末ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加入者端末ユニットに関する。
【０００３】
【従来の技術】
簡単にするために以下にエコーキャンセラーと称するこの形式のサブバンドエコーキャンセラーは殊に、サテライトリンクを介する電話接続に対する音声信号における電気的なエコーキャンセルおよび加入者端末ユニット、例えばビデオ会議ユニットのハンドフリーファシリティにおける音響エコーキャンセルのために必要である。これらのユニットにおいては、複雑かつ高価な画像符号化のために音声信号の付加的な遅延がある。
【０００４】
“Advance in Speech Signal Processing”（Sadaoki および M. Mohan Sondhi 著, 第３２７ないし３５６頁）から、受信路と送信路との間で切り替えることができるキャンセラーを設けることが公知である。ここではエコー路の入力信号および出力信号は、低減された走査レートで走査されるＮ個のサブバンド信号のベクトルを発生する同一の解析フィルタバンクを介して送信される。キャンセラーは、サブバンドエコー信号に相応するサブバンド信号のベクトルを形成する。結果として減算器装置の出力側に現れるサブバンドエラーは、合成フィルタバンクを介して送信され、そこで遠隔スピーカに戻されるフルバンド信号が発生される。
【０００５】
【発明の課題】
本発明の課題は、サブバンド符号化およびサブバンド復号のために有利に使用することができるサブバンドエラーキャンセラーを提供して伝送システムの改良を計ることである。
【０００６】
【発明の概要】
この課題は、少なくとも２つのトランシーバ装置間で信号を伝送するための伝送システムであって、該伝送システムはそれぞれ次のような構成になっている、（ａ） サブバンドデコーダおよびサブバンドエンコーダを含んでいるマルチプルサブバンド符号化信号に対する少なくとも１つのサブバンド符号化／復号装置を備え、（ｂ） 該サブバンド符号化／復号装置に接続されている少なくとも１つのサブバンドエコーキャンセラーを備え、（ｃ） 前記サブバンド符号化／復号装置は（ｉ） サブバンドデコーダから復号されたサブバンド信号を受信しかつフルバンド音声信号を形成するための少なくとも１つの合成フィルタバンクおよび（ii） 該フルバンド音声信号を解析しかつそこから、サブバンドエンコーダに送出されるべきサブバンド信号を形成するための少なくとも１つの解析フィルタバンクを有しており、（ｄ） 前記合成フィルタバンクおよび解析フィルタバンクは前記サブバンド符号化／復号装置の信号を処理するように接続されており、（ｅ） 合成フィルタバンクおよび解析フィルタバンクは前記エコーキャンセラーの信号を処理するようにも接続されている伝送システムによって解決される。
【０００７】
本発明は、サブバンド符号化がサブバンドエコーキャンセルに無関係に行われるとき、サブバンドエコーキャンセルによって惹き起こされる付加的な信号遅延があるという認識に基づいている。この遅延は、本発明によって、サブバンドエコーキャンセラーの合成および解析フィルタバンクの機能をサブバンドエンコーダの合成および解析フィルタバンクと統合したことによって回避される。その場合エコーキャンセラーは、“Advance in Speech Signal Processing”（Sadaoki および M. Mohan Sondhi 著）から公知のようなサブバンドエコーキャンセラーとして設けられている。エコーキャンセラーは、遠隔端末サブバンド受信信号を復号するためのサブバンドデコーダと、近接端末サブバンド送信信号を符号化するためのサブバンドエンコーダとから成る。エコーキャンセラーは、送信路と受信路との間に挿入されたキャンセラーと、減算器と、受信路に挿入された合成フィルタバンクと、送信路に挿入された解析フィルタバンクとによって形成される。サブバンド符号化装置において発生されるサブバンド信号は、エコーキャンセラーの複雑さを軽減する。サブバンド受信信号の処理全体は、エコーキャンセラーによって行われ、一方合成フィルタバンクおよび解析フィルタバンクは、サブバンド符号化およびサブバンドエコーキャンセルのために設けられている。この目的のために、キャンセラーは、エコー路を模倣しかつサブバンド符号化を合成しかつ解析するための伝達関数を有している。サブバンドエコーキャンセルの、サブバンド符号化装置との統合および結果的に得られる、解析および合成フィルタバンクの省略により、これらフィルタバンクに対する簡単化された計算回路が実現され、更には信号遅延が低減される。その場合エコーキャンセラーは、サブバンド符号化装置に対して使用される符号化方法に無関係である。
【０００８】
第１に計算回路の簡単化および計算コストの低減を目的とする直接構成において、エコーキャンセラーは、受信機端末においてエコー路に前置接続されている合成フィルタバンクと、送信機端末においてエコー路に後置接続されている解析フィルタバンクとを有し、キャンセラーは、サブバンド符号化に対する合成および解析をモデル化するためにも設けられている。
【０００９】
この直接構成においてエラー推定値を決定するために、キャンセラーは、サブバンドデコーダと合成フィルタバンクとの間で受信路に接続されておりかつ減算器を介して、サブバンドエンコーダと解析フィルタバンクとの間で送信路に接続されている。
【００１０】
キャンセラーに対して種々の駆動を行うことができ、その際減算器の第１の出力信号および／またはデコーダの出力側における復号された信号および／またはエンコーダの出力側における送信信号が、キャンセラーの駆動のために使用される。
【００１１】
殊に、改善された集中特性を目的とする間接構成において、エコーキャンセラーは受信機端末においてエコー路に前置接続された第１の合成フィルタバンクと、キャンセラー装置に後置接続された第２の合成フィルタバンクを有し、サブバンドデコーダには、エコー路の送信信号および第２の合成フィルタバンクの出力信号から形成された信号を処理するために設けられている第１の解析フィルタバンクが前置接続されている。直接構成とは異なって、エコー路に対する推定値は、サブバンド信号からではなくて、フルバンド処理から導出される。
【００１２】
エコーキャンセラーの間接構成の場合の、キャンセラーに対する駆動例によれば、エコーキャンセラーは、第１の合成フィルタバンクの出力信号を処理するための第２の解析フィルタバンクと、エコー路の出力信号を処理するための第３の解析フィルタバンクと、減算器と、キャンセラーを駆動するためのキャンセル装置とによって形成された識別装置を有している。
【００１３】
エコーキャンセラーの実施例によれば、エコーキャンセラーはデジタル信号プロセッサおよび／またはデジタル回路として実現されている。
【００１４】
エコーキャンセラーの有利な用途は、少なくとも１つのマイクロホンおよび少なくとも１つのスピーカによって形成されるエコー路を有する、加入者端末、例えば、自動車電話用のハンドフリーファシリティ、ビデオホンまたはビデオ会議ユニットである。
【００１５】
更に、エコーキャンセラーは、少なくとも１つのサブバンド符号化装置を有する少なくとも２つのトランシーバ局間に符号化された信号を伝送するために伝送システムに使用することができる。その場合エコーキャンセラーは、使用の符号化方法に無関係である。
【００１６】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１に示されたサブバンド符号化装置１，２，３，４は、送信信号を符号化するためのサブバンドエンコーダ４と、受信信号２１を復号するためのサブバンドデコーダ１と、合成フィルタバンク２と、サブバンドエコーキャンセラー５，６の解析フィルタバンク３とから成っている。エコーキャンセラー５，６は更に、受信路ｒと送信路ｓとの間に挿入されたキャンセラー５と、減算器６とを含んでいる。サブバンドデコーダ１の出力側において、復号された受信信号２２が取り出され、それは合成フィルタバンク２およびキャンセラー５に供給される。合成フィルタバンク２の出力側において、ＤＡ変換器（図１には示されていない）を介してエコー路７のスピーカ７ａに供給される音声信号２３がフルバンド信号として生じる。受信路ｒにおいて、遠隔端末Ｆから送信された信号がデジタルに近接端末Ｎに転送される。エコー路７のマイクロホン７ｂが付加的に近接端末Ｎに設けられている。マイクロホン７ｂによって発生された信号２４はＡＤ変換器（これも図示されていない）を介して解析フィルタバンク３に供給される。送信路ｓに含まれている減算器６は、解析フィルタバンク３の出力信号２５とキャンセラー５から到来する出力信号２６とから差信号を形成する。この差信号２７は、一方においてキャンセラー５を駆動しかつ他方においてサブバンドエンコーダ４に供給される。サブバンドエンコーダ４の出力は、伝送または転送すべき符号化された送信信号２８である。
【００１８】
遠隔端末Ｆから到来する、サブバンドデコーダ１に供給される受信信号２１は、Ｎ個のサブバンド信号を有しておりかつ規定のサンプリングレートに比して係数Ｒだけ低減されているサンプリングレートにおいて発生されている。このサブバンドデコーダ１において、受信信号はまず復号されかつそれから復号された受信信号２２として合成フィルタバンク２に転送される。図１に図示の信号はすべて、それらのＺ変換によって表されている。即ちサブバンド信号は、サブバンドの数を表す長さＮのベクトルにおいて結合されている。合成フィルタバンク２は、復号された受信信号２２をフルバンド信号として形成されている音声信号２３に変換する。フルバンド信号として形成されておりかつエコー路７から到来する音声信号２４は解析フィルタバンク３を通過し、かつエコーキャンセルなしに発生されたサブバンド信号２５，２７は、サブバンドエンコーダ４において送信信号に変換される。サブバンドエコーキャンセルの場合、復号されたサブバンド信号２２はキャンセラー５に対する入力信号として使用される。キャンセラー５は、エコー路７に対するサブバンド推定値のセット２６を形成し、その結果サブバンド信号２７におけるエコーは低減される。その場合キャンセラー５は、符号化すべき送信信号２７によって制御することができる。図１から明らかであるように、図１に示されたエコーキャンセラーはエコーキャンセルの結果として付加的な信号遅延を惹き起こさない。というのは、唯一の合成フィルタバンク２または唯一の解析フィルタバンク３しか必要としないからである。これにより、サブバンドエコーキャンセルをサブバンド符号化と統合することが可能になる。いずれにせよサブバンドエコーキャンセルに対して必要である合成フィルタバンク２および解析フィルタバンク３に対して付加的に、解析または合成のために別の素子は必要でない。この点において、キャンセラー５はエコー路７を模倣するのみならず、サブバンド符号化の合成および解析も模倣することができる。キャンセラーに対してマトリクス表示法において次の伝達関数が設定されている：
【００１９】
【数１】

【００２０】
上式中、Ａ（ｚ）およびＳ（ｚ）は、合成フィルタバンク２および解析フィルタバンク３の伝達関数を定義しかつ下線が付された関数は、サブバンド信号を表す。
【００２１】
図２に示されたエコーキャンセラー５，６ａにおいて、図１に使用された参照番号がここでも使用されている。サブバンド符号化装置１，２ａ，３ａ，４は、送信信号２７を符号化するためのサブバンドエンコーダ４と、受信信号２１を復号するためのサブバンドデコーダ１と、合成フィルタバンク２ａと、解析フィルタバンク３ａとから成っている。更に、エコーキャンセラー５，６ａは、受信路ｒと送信路ｓとの間に挿入されているキャンセラー５と、減算器６ａとから成る。サブバンドデコーダ１の出力側において、合成フィルタバンク２およびキャンセラー５に供給される、復号された受信信号２２が取り出される。合成フィルタバンク２ａの出力側において、ＤＡ変換後（図２には示されていない）、エコー路７のスピーカ７ａに供給される音声信号２３がフルバンド信号として生じる。更に、近接端末Ｎにマイクロホン７ｂが設けられており、マイクロホン７ｂによって供給された音声信号２４はＡＤ変換後に減算器６ａに供給される。減算器６ａによって供給されるフルバンド信号３１は第１の解析フィルタバンク３ａに供給される。このフィルタバンクの出力側は、送信路ｓに符号化すべき送信信号２７を発生する。符号化すべき送信信号２７は、サブバンドエンコーダ４に供給される。サブバンドエンコーダの出力側は、伝送すべき符号化された送信信号２８を発生する。キャンセラー５は、エラーのあるエコー信号２９を出力する第１のキャンセラー装置５ａを有する。この信号は、第２の合成フィルタバンク２ｂを介してエラーのあるフルバンド信号３０に変換される。このエラーのあるフルバンド信号３０は、マイクロホン７ｂから供給される音声信号２４から減算される。図２に示されているエコーキャンセラー装置２ａ，３ａ，５，６ａは更に、第１の合成フィルタバンク２ａの出力信号２３を処理するための第２の解析フィルタバンク３ｂと、マイクロホン７ｂの出力信号を処理するための第３の解析フィルタバンク３ｃと、減算器６ｂと、第１のエコーキャンセラー装置５ａを駆動するための第２のエコーキャンセラー装置５ｂとを有している。
【００２２】
図２に示されたエコーキャンセラー５，６ａは、図１に示されたエコーキャンセラーに対して“間接”構成を有しており、２つのエラーキャンセラー間の主な差異は、図２に示された実施例においてはエラー信号がサブバンド信号としてではなくて、フルバンド信号として発生される点にある。結果として、第２の付加的な合成フィルタバンク２ｂは、エコー推定値３０のために必要であるが、解析および合成を模倣するために第１のキャンセラー装置５ａに対して必要である回路は省略される。
【００２３】
図３には、例えば、ビデオ会議リンク用のビデオ信号を伝送するのに適している伝送システムが示されている。この伝送システムは、伝送システムの第１の端末における第１のトランシーバ装置１００と第２の端末における第２のトランシーバ装置１０１とを有している。トランシーバ１００，１０１は、例えば、サテライト伝送リンクによって形成されている伝送チャネル１０３を介して相互接続されている。トランシーバ１００，１０１は例えば、図１および図２に示されているようなエコーキャンセラーを有している。第１のトランシーバ１００は、第２のトランシーバ１０１からの送信信号２８に基づいている受信信号２１’を受信する。第２のトランシーバ１０１は、第１のトランシーバからの送信信号２８’によって形成されている受信信号２１を受信する。トランシーバ１００，１０１のエコーキャンセラーは、音声信号２３，２３’を発生しかつ、択一的に、エコー路からの音声信号２４，２４’を処理する（図３には示されていない）。
【００２４】
殊にサブバンドエコーキャンセルに関する詳しい情報は、以下の文献を参照することができる：
W. Kellermann 著, Analysis and design of multirate systems for cancellation of acoustical echoes（Ｐｒｏｃ.ＩＣＡＳＳＰ８８, 第２５７０−２５７３頁、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ,ＮＹ,ＵＳＡ,１９８８年４月）。
【００２５】
A. Gilloire および M. Vetterli 著, Adaptive filtering in sub-bands（Ｐｒｏｃ.ＩＣＡＳＳＰ８８, 第１５７２−１５７６頁、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ,ＮＹ,ＵＳＡ,１９８８年４月）。
【００２６】
M. M. Sondhi および W. Kellermann 著, Echo cancellation for speech signals, in speech signals（Ｉｎ Ｓ.Ｆｕｒｕｉ ａｎｄ Ｍ.Ｍ.Ｓｏｎｄｈｉ,ｅｄｓ.,Ａｄｄａｎｃｅｓ ｉｎ ｓｐｅｅｃｈ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ,Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ,ｉｎｃ.,１９９１年）。
【００２７】
D. Slock 著, Fractionally-spaced subband and multiresoluyion adaptive filters（Ｐｒｏｃ.ＩＣＡＳＳＰ９１, 第３６９３−３６９６頁、Ｔｏｒｏｎｔｏ,Ｃａｎａｄａ,１９９１年３月）。
【図面の簡単な説明】
【図１】直接構成のサブバンド符号化装置およびエコーキャンセラーを示すブロック回路略図である。
【図２】間接構成のサブバンド符号化装置およびエコーキャンセラーを示すブロック回路略図である。
【図３】デジタル伝送システムを示す略図である。
【符号の説明】
１ サブバンドデコーダ、 ２，２ａ，２ｂ 合成フィルタバンク、 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ 解析フィルタバンク、 ４ サブバンドエンコーダ、 ５ キャンセラー、 ５ａ，５ｂ キャンセラー装置、 ６，６ａ，６ｂ 減算器、 ７ エコー路、 ７ａ スピーカ、 ７ｂ マイクロホン、 ２１，２１’ 受信信号、 ２８，２８’ 送信信号、 １００，１０１ トランシーバ

Claims (1)

1. （ａ） 少なくとも１つのマイクロホン（７ｂ）を有し、
   （ｂ） 該マイクロホンとともにエコー路（７）を形成している少なくとも１つのスピーカ（７ａ）を有し、
   （ｃ） フルバンド信号を受信しかつ受信路に沿ってサブバンド信号を形成するためのサブバンドデコーダ（１）を有し、
   （ｄ） 送信路からサブバンド信号を受信しかつフルバンド信号を形成するためのサブバンドエンコーダ（４）を有し、
   （ｅ） 受信路をスピーカに接続しかつフルバンド信号を形成する合成フィルタバンク（２）を有し、
   （ｆ） マイクロホンに接続されておりかつサブバンド信号を形成する解析フィルタバンク（３）を有し、
   （ｇ） 減算器（６）を有し、
   （ｈ） 受信路および送信路からのサブバンド信号を受信するように接続されているサブバンドエコーキャンセラー（５）を有し、
   （ｉ） 前記減算器は、サブバンドエコーキャンセラーおよび解析フィルタからのサブバンド信号を受信するように接続されている入力側を有しかつ前記送信路に接続されている出力側を有している
   加入者端末ユニット。

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