JP3941581B2

JP3941581B2 - 拡声通話装置

Info

Publication number: JP3941581B2
Application number: JP2002127559A
Authority: JP
Inventors: 実福島; 博昭竹山; 裕子前田; 章寺澤; 彰洋菊池
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: JP2003324371A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅や事務所等で用いられる拡声通話装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、通話時にハンドセットを持つ必要がなく、通話端末から離れた通話者に対して相手側の通話端末から伝送されてくる音声信号をスピーカによって拡声出力し、かつ、上記通話者の発する音声をマイクロホンにより集音して相手側通話端末へ伝送することで拡声通話（ハンズフリー通話）を実現する拡声通話装置が提供されている。このような拡声通話装置においては、通話者が発した音声の一部が相手側通話端末のスピーカからマイクロホンヘの音響結合や通話端末と伝送路との間のインピーダンスの不整合によって生じる反射などが原因で再び受話信号と重畳して帰還することがあり、この帰還成分のレベルが大きい場合には、不快なエコー（音響エコーあるいは回線エコー）として通話者に聴こえてしまう。また、上記音響結合や反射、および自端末における音響結合により通話系に閉ループが形成され、閉ループの一巡利得が１倍を超える周波数成分が存在する場合には、その周波数においてハウリングを生じ、安定した通話を継続することが不可能となる。したがって、通話端末としての拡声通話装置を設計する上で、上述した不快なエコーやハウリングを如何に抑圧するかが重要な課題となる。
【０００３】
このような課題に対して、従来、通話状態（送話状態、受話状態など）を常時推定し、推定結果に基づき適切な配分で送話路および受話路に対して損失を挿入する音声スイッチを用いて閉ループの一巡利得を低減し不快なエコーやハウリングを抑圧する方式が広く用いられてきた。しかしながら、このような方式では、遠端側および近端側の通話者が同時に発声した場合、どちらか一方の音声信号が音声スイッチの挿入損失により大幅に減衰してしまい、相手側の通話者には聴こえないレベルになってしまう。すなわち、原理的に双方向の同時通話（全二重通話）が実現できない。これは、通話端末の設置場所付近における騒音レベルが高く、相手側通話者の発した音声のレベルが騒音レベルよりも低い場合には、受話音声が途切れて聴こえてしまうことも意味する。音声スイッチを用いた従来方式が持つこのような短所がしばしば問題となり、最近では双方向の同時通話が実現できる方式を採用した拡声通話装置も提供され始めている。
【０００４】
図５は拡声通話装置としてのインターホン親機（以下、「親機」と略す）Ｍ’と、相手側通話端末としてのドアホン子機Ｓとからなり、双方向の同時通話を実現可能とした所謂ハンズフリーインターホンの従来例を示すブロック図である。親機Ｍ’は、マイクロホン１、スピーカ２、２線−４線変換回路３、マイクロホンアンプＧ１、回線（２線の伝送路）への送話信号を増幅する回線出力アンプＧ２、回線からの受話信号を増幅する回線入力アンプＧ３、スピーカアンプＧ４、送話音量調整用増幅器Ｇ５、受話音量調整用増幅器Ｇ６、並びに第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂで構成される。また、ドアホン子器Ｓはマイクロホン１′、スピーカ２′、２線−４線変換回路３′、マイクロホンアンプＧ１′並びにスピーカアンプＧ４′で構成される。
【０００５】
第１のエコーキャンセラ３０Ａは適応フィルタ３１Ａと減算器３２Ａからなる従来周知の構成を有し、スピーカ２−マイクロホン１間の音響結合により形成される帰還経路（音響エコー経路）Ｈ_ACのインパルス応答を適応フィルタ３１Ａにより適応的に同定し、参照信号（スピーカアンプＧ４への入力信号）から推定したエコー成分（音響エコー）を減算器３２ＡによりマイクロホンアンプＧ１の出力信号（図５における点Ａの信号）から減算することでエコー成分を相殺して消去するものである。また、第２のエコーキャンセラ３０Ｂも適応フィルタ３１Ｂと減算器３２Ｂからなる従来周知の構成を有し、２線−４線変換回路３と伝送路との間のインピーダンスの不整合による反射およびドアホン子機Ｓにおけるスピーカ２’−マイクロホン１’間の音響結合とにより形成される帰還経路（回線エコー経路）Ｈ_LINのインパルス応答を適応フィルタ３１Ｂにより適応的に同定し、参照信号（回線出力アンプＧ２への入力信号、すなわち送話信号）から推定したエコー成分（回線エコー）を減算器３２Ｂにより受話信号（図５における点Ｃの信号）から減算することでエコー成分を相殺して消去するものである。
【０００６】
而して、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにより帰還経路Ｈ_ACおよびＨ_LINのエコー成分を相殺して閉ループを断ち切るため、不快なエコーおよびハウリングを抑制することができる。また、上記従来例によれば、マイクロホンアンプＧ１の出力信号に含まれるエコー以外の成分、すなわち、親機Ｍ’に対して通話者が発声した音声信号および親機Ｍ’の周囲の騒音については全く損失を与えずにドアホン子機Ｓ側へ伝送することができ、同様に受話信号に含まれるエコー以外の成分、すなわち、ドアホン子機Ｓに対して通話者が発声した音声信号およびドアホン子機Ｓの周囲の騒音については全く損失を与えずに親機Ｍ’側へ伝送することができる。したがって、双方向の同時通話を実現することができる。
【０００７】
ところで、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂが帰還経路Ｈ_AC，Ｈ_LINのインパルス応答を同定するのに通常数秒の学習時間を要する。言い換えれば、通話開始直後から数秒間は、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂによって帰還経路Ｈ_AC，Ｈ_LINを断ち切ることができず、通話系に閉ループが形成された状態にある。このような状態においては、通話者が発声した音声がエコーとして通話者自身に聴こえてしまい、不快感を与える。また、増幅器の利得が大きければハウリングを生じてしまう。
【０００８】
したがって、通話開始直後のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束していない状態（インパルス応答を同定するための学習状態）においてもハウリングを生じないためには、閉ループの一巡利得が１倍を超えないように各増幅器の利得を設計する必要がある。これは、明らかに通話音量に対して制約を与えることとなり、スピーカ２とマイクロホン１との距離が近くて音響結合利得が大きいハウジングを有する親機Ｍ’においては、実用上支障のない充分な通話音量が得られなくなってしまうことがある。また、図５に示した従来構成において低損失の音声スイッチを２つのエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの間の送受話路に設けた場合も同様に、通話音量に関して制約を生じることとなる。
【０００９】
以上のことは第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂの係数が通話開始時に全て０にリセットされていることを前提としている。一方、予め適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂに係数の初期値を与えておく方式も考えられるが、適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂにより同定すべき帰還経路Ｈ_AC，Ｈ_LINの特性がハウジングの設置環境によって異なるものであるため、予め設定した初期値では帰還経路Ｈ_AC，Ｈ_LINの相殺効果が全く得られないこともあり得る。したがって、そのような方式においても通話音量に対して制約が生じてしまうことは避けられない。
【００１０】
そこで本発明者らは、上述のような問題を解決するものとして図６に示す拡声通話装置を既に提案している（特願２００１−１７５５２１参照）。この拡声通話装置では、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側減衰器１１と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側減衰器１２と、送話側及び受話側の各減衰器１１，１２から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御部１３とを音声スイッチ１０’に具備し、挿入損失量制御部１３は、受話側減衰器１２の出力点Ｒoutから音響エコー経路Ｈ_ACを介して送話側減衰器１１の入力点Ｔinへ帰還する経路（以下、「音響側帰還経路」という）の音響側帰還利得αを推定するとともに、送話側減衰器１１の出力点Ｔoutから回線エコー経路Ｈ_LINを介して受話側減衰器１２の入力点Ｒinへ帰還する経路（以下、「回線側帰還経路」という）の回線側帰還利得βを推定し、音響側及び回線側の各帰還利得α，βの推定値α’，β’に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和（送話側減衰器１１の挿入損失量と受話側減衰器１２の挿入損失量の和）を算出する総損失量算出部１４と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と総損失量算出部１４の算出値に応じて送話側減衰器１１及び受話側減衰器１２の各挿入損失量の配分を決定する挿入損失量分配処理部１５とで構成される。また、総損失量算出部１４は各帰還利得α，βの推定値α’，β’に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出して適応更新する更新モード、並びに総損失量を所定の初期値に固定する固定モードの２つの動作モードを有し、相手側通話端末（ドアホン子機Ｓ）との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束するまでの期間には固定モードで動作するとともに第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束した後の期間には更新モードで動作する。
【００１１】
而して、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束していない状態においては、固定モードで動作する総損失量算出部１４によって充分に大きな値に設定される初期値の総損失量が閉ループに挿入されるため、不快なエコー（音響エコー並びに回線エコー）やハウリングの発生を抑制して安定した半二重通話を実現することができる。また、通話開始から時間が経過して第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束した状態においては、総損失量算出部１４の動作モードが固定モードから更新モードに切り換わって閉ループに挿入する総損失量が初期値よりも充分に低い値に減少するため、双方向の同時通話が実現できるものである。しかも、総損失量の初期値を適切な値に設定することにより、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束していない状態のハウリング防止のために閉ループの一巡利得が１倍を超えないように各増幅器の利得を設計するという制約がなくなり、親機Ｍのハウジング（図示せず）の形状や構造等に関わらずに所望の通話音量が得られるように増幅器の利得を設計することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、総損失量算出部１４の動作モードが更新モードへ移行し、音声スイッチ１０’における総損失量が低い状態にあるときの無音状態において、音響エコー経路Ｈ_ACあるいは回線エコー経路Ｈ_LINの特性が変動した場合、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂに対する参照信号のレベルが低いために適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂの学習が進まず、結果としてエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂによるエコー抑圧特性が劣化するため、通話系の閉ループの一巡利得が１倍を超えてハウリングが生じてしまう虞がある。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、無音時に音響エコー経路あるいは回線エコー経路の特性が変動することによりエコーキャンセラのエコー抑圧特性が劣化した場合でもハウリングの発生を防止することができる拡声通話装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、集音した音声を送話信号として出力するマイクロホンと、相手側の通話端末からの受話信号に応じて鳴動するスピーカと、ハウリングやエコーを抑制して拡声通話を可能とする通話処理手段とを備え、通話処理手段は、マイクロホンとスピーカの音響結合によって生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、相手側の通話端末における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに回線エコー経路により形成される閉ループの一巡利得を低減してハウリングを抑制する音声スイッチとを有し、音声スイッチは、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量の配分を決定する挿入損失量分配処理部とからなり、総損失量算出部は、各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出して適応更新する更新モード、並びに総損失量を所定の初期値に固定する固定モードの２つの動作モードを有し、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束するまでの期間には固定モードで動作するとともに第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した後の期間には更新モードで動作する拡声通話装置において、音声スイッチが具備する送話側及び受話側の少なくとも何れか一方の損失挿入手段の後段に設けられて信号経路に損失を挿入する損失挿入手段と、当該損失挿入手段が設けられた信号経路における音声スイッチへの入力信号の瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定手段と、瞬時パワー推定手段による瞬時パワーの推定値が所定時間以上継続してしきい値以下となったときに無音状態とみなして損失挿入手段に所定量の損失を挿入させる制御手段とを通話処理手段に具備したことを特徴とし、総損失量算出部の動作モードが更新モードに切り換わった後、無音状態がしばらく継続したときに送話側又は受話側の信号経路の少なくとも一方に損失を挿入することによって、音響エコー経路あるいは回線エコー経路の特性が変動することによりエコーキャンセラのエコー抑圧特性が劣化した場合でも通話系の閉ループの一巡利得が１倍を超えることがなくなってハウリングの発生を防止することができる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、損失挿入手段、瞬時パワー推定手段並びに制御手段を送話側及び受話側の両方に設けたことを特徴とし、ハウリングの発生をさらに確実に防止することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、制御手段は、通常の通話中に生じる無音期間よりも充分に長い設定時間をかけて損失挿入手段による挿入損失量が所定量となるまで徐々に増加させるとともに設定時間中に瞬時パワー推定手段による瞬時パワーの推定値がしきい値を越えた場合には損失挿入手段の挿入損失量を直ちに初期値に戻すことを特徴とし、通話の休止期間に聞こえる相手側の通話端末近傍の周囲騒音が突然小さくなるような違和感を軽減し、且つ通話開始時における語頭の途切れを少なくすることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、制御手段は、音声スイッチの総損失量算出部で算出する損失量の総和が所定値よりも小さい場合にのみ損失挿入手段を制御して信号経路に損失を挿入させることを特徴とし、信号経路に過剰な損失が挿入されることによる語頭、話中、語尾の切断感を抑止することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、瞬時パワー推定値に対するしきい値、所定時間、並びに挿入損失量の所定量を記憶する書き換え可能な記憶手段を通話処理手段に具備したことを特徴とし、瞬時パワー推定値に対するしきい値などのパラメータを変更することが可能であり、通話系の様々な状況に柔軟に対応することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本実施形態の拡声通話装置を示すブロック図である。本実施形態は従来例で説明したハンズフリーインターホンの親機Ｍとして拡声通話装置を構成したものであり、また、本実施形態の基本構成は図６に示した従来例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１では相手側通話端末であるドアホン子機Ｓの図示を省略している。
【００２０】
本実施形態は、音声スイッチ１０が具備する送話側減衰器１１の後段（出力側）に設けられて信号経路に損失を挿入する送話側アッテネータ２０と、送話側減衰器１１の入力点Ｔinの信号（送話信号）の瞬時パワーを推定する送話信号瞬時パワー推定部２１と、送話信号瞬時パワー推定部２１による瞬時パワーの推定値Ｐtiが所定時間Ｔｅ以上継続してしきい値Ｐｃ以下となったときに送話側アッテネータ２０に所定量の損失を挿入させる送話側アッテネータ制御部２２とを備えた点に特徴がある。
【００２１】
送話側アッテネータ２０は損失量を可変としたアッテネータ（減衰器）であって、送話側アッテネータ制御部２２により挿入損失量が０〔ｄＢ〕とＬ〔ｄＢ〕（Ｌ＞０）とに択一的に切り換えられる。
【００２２】
送話側アッテネータ制御部２２は、送話信号瞬時パワー推定部２１から逐次入力する送話信号の瞬時パワー推定値Ｐtiをしきい値Ｐｃと比較し、図２に示すように瞬時パワー推定値Ｐtiがしきい値Ｐｃ以下（Ｐti≦Ｐｃ）となる状況が所定時間Ｔｅ（数百ｍｓ）以上継続するか否かを常時監視しており、上記状況が所定時間Ｔｅ以上継続した場合に送話側アッテネータ２０の挿入損失量を０〔ｄＢ〕からＬ〔ｄＢ〕に切り換え、切換後に瞬時パワー推定値Ｐtiがしきい値Ｐｃを超えた場合には送話側アッテネータ２０の挿入損失量をＬ〔ｄＢ〕から０〔ｄＢ〕に切り換える。なお、図２では送話側アッテネータ２０の利得を縦軸としている。
【００２３】
すなわち、送話側アッテネータ制御部２２において送話信号の瞬時パワー推定値Ｐtiがしきい値Ｐｃ以下の場合を無音状態と判断し、総損失量算出部１４の動作モードが更新モードに切り換わった後、無音状態がしばらく（所定時間Ｔｅ以上）継続したときに送話側の信号経路に損失（Ｌ〔ｄＢ〕）を挿入することによって、音響側帰還利得αあるいは回線側帰還利得βが変動した場合でも通話系の閉ループの一巡利得が１倍を超えることがなく、ハウリングの発生を防止することができる。ここで、音声スイッチ１０の総損失量算出部１４で算出する損失量の総和が所定値よりも小さい場合にのみ、送話側アッテネータ制御部２２が送話側アッテネータ２０を制御して信号経路に損失を挿入させるようにすれば、信号経路に過剰な損失が挿入されることによる語頭、話中、語尾の切断感を抑止することができる。また、瞬時パワー推定値Ｐtiに対するしきい値Ｐｃ、所定時間Ｔｅ、並びに挿入損失量の所定量Ｌ〔ｄＢ〕を記憶する書き換え可能な不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭなど）を設け、送話側アッテネータ制御部２２が上記メモリ（図示せず）からしきい値Ｐｃ等のパラメータを読み出して上述の制御動作を行うようにすることが望ましい。このようにすれば、瞬時パワー推定値Ｐtiに対するしきい値Ｐｃなどのパラメータを外部から簡単に変更することが可能であり、通話系の様々な状況に柔軟に対応することができる。
【００２４】
なお、図３に示すように音声スイッチ１０が具備する受話側減衰器１２の後段（出力側）に設けられて信号経路に損失を挿入する受話側アッテネータ２３と、受話側減衰器１２の入力点Ｒinの信号（受話信号）の瞬時パワーを推定する受話信号瞬時パワー推定部２４と、受話信号瞬時パワー推定部２４による瞬時パワーの推定値Ｐriが所定時間Ｔｅ以上継続してしきい値Ｐｃ以下となったときに受話側アッテネータ２３に所定量の損失を挿入させる受話側アッテネータ制御部２５とを、送話側アッテネータ２０、送話信号瞬時パワー推定部２１並びに送話側アッテネータ制御部２２の代わりに、あるいは一緒に備える構成としても構わない。但し、受話側アッテネータ２３、受話信号瞬時パワー推定部２４並びに受話側アッテネータ制御部２５の動作は送話側アッテネータ２０、送話信号瞬時パワー推定部２１並びに送話側アッテネータ制御部２２の動作と共通であるから説明は省略する。すなわち、受話側アッテネータ２３、受話信号瞬時パワー推定部２４並びに受話側アッテネータ制御部２５を備えた場合にも上述のように無音状態がしばらく継続したときのハウリングの発生が防止でき、送話側と受話側の両方にアッテネータ２０，２３、瞬時パワー推定部２１，２４、並びにアッテネータ制御部２２，２５を備えた場合、ハウリングの発生をさらに確実に防止することができるという利点がある。
【００２５】
（実施形態２）
本実施形態の構成は実施形態１と同一であるから図示は省略する。本実施形態は、送話側アッテネータ制御部２２が、通常の通話中に生じる無音期間よりも充分に長い設定時間Ｔｔをかけて送話側アッテネータ２０による挿入損失量が所定量Ｌ〔ｄＢ〕となるまで徐々に増加させるとともに設定時間Ｔｔ中に送話信号瞬時パワー推定部２１による送話信号の瞬時パワー推定値Ｐtiがしきい値Ｐｃを越えた場合には送話側アッテネータ２０の挿入損失量を直ちに初期値（０〔ｄＢ〕）に戻すようにした点に特徴がある。
【００２６】
送話側アッテネータ制御部２２では、図４に示すように送話信号の瞬時パワー推定値Ｐtiがしきい値Ｐｃ以下となった時点（図４における原点）からの経過時間を計時し、この経過時間が所定時間Ｔｅを超えた時点から挿入損失量を０〔ｄＢ〕からＬ〔ｄＢ〕まで徐々に（例えば、直線的に）増加させるように送話側アッテネータ２０を制御する。但し、設定時間Ｔｔ中、つまり挿入損失量がＬ〔ｄＢ〕に達するまでの間に送話信号の瞬時パワー推定値Ｐtiがしきい値Ｐｃを超えた場合には、送話側アッテネータ制御部２２は送話側アッテネータ２０を制御して挿入損失量を直ちに０〔ｄＢ〕に戻す（図４の矢印参照）。ここで、図４では送話側アッテネータ２０の利得を縦軸にとっており、利得が小さいほど挿入損失量が大きくなることを表している。また、挿入損失量を０〔ｄＢ〕からＬ〔ｄＢ〕まで増加させるのに要する設定時間Ｔｔは上述のように通常の通話中に生じる無音期間よりも充分に長い時間（例えば、数秒間）に設定される。なお、この設定時間Ｔｔもしきい値Ｐｃ等と同様に不揮発性メモリに記憶することが望ましい。
【００２７】
本実施形態は上述のように構成したから、無音状態と判断した場合に直ちに０〔ｄＢ〕からＬ〔ｄＢ〕に切り換えるのではなく、０〔ｄＢ〕からＬ〔ｄＢ〕に徐々に挿入損失量を増加させることによって、通話の休止期間に聞こえる相手側の通話端末近傍の周囲騒音が突然小さくなるような違和感を軽減し、且つ通話開始時における語頭の途切れを少なくすることができるものである。なお、実施形態１と同様に送話側アッテネータ２０、送話信号瞬時パワー推定部２１並びに送話側アッテネータ制御部２２の代わりに、あるいは一緒に受話側アッテネータ２３、受話信号瞬時パワー推定部２４並びに受話側アッテネータ制御部２５を備える構成としても構わない。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、集音した音声を送話信号として出力するマイクロホンと、相手側の通話端末からの受話信号に応じて鳴動するスピーカと、ハウリングやエコーを抑制して拡声通話を可能とする通話処理手段とを備え、通話処理手段は、マイクロホンとスピーカの音響結合によって生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、相手側の通話端末における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに回線エコー経路により形成される閉ループの一巡利得を低減してハウリングを抑制する音声スイッチとを有し、音声スイッチは、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量の配分を決定する挿入損失量分配処理部とからなり、総損失量算出部は、各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出して適応更新する更新モード、並びに総損失量を所定の初期値に固定する固定モードの２つの動作モードを有し、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束するまでの期間には固定モードで動作するとともに第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した後の期間には更新モードで動作する拡声通話装置において、音声スイッチが具備する送話側及び受話側の少なくとも何れか一方の損失挿入手段の後段に設けられて信号経路に損失を挿入する損失挿入手段と、当該損失挿入手段が設けられた信号経路における音声スイッチへの入力信号の瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定手段と、瞬時パワー推定手段による瞬時パワーの推定値が所定時間以上継続してしきい値以下となったときに無音状態とみなして損失挿入手段に所定量の損失を挿入させる制御手段とを通話処理手段に具備したので、総損失量算出部の動作モードが更新モードに切り換わった後、無音状態がしばらく継続したときに送話側又は受話側の信号経路の少なくとも一方に損失を挿入することによって、音響エコー経路あるいは回線エコー経路の特性が変動することによりエコーキャンセラのエコー抑圧特性が劣化した場合でも通話系の閉ループの一巡利得が１倍を超えることがなくなってハウリングの発生を防止することができるという効果がある。
【００２９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、損失挿入手段、瞬時パワー推定手段並びに制御手段を送話側及び受話側の両方に設けたので、ハウリングの発生をさらに確実に防止することができるという効果がある。
【００３０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、制御手段は、通常の通話中に生じる無音期間よりも充分に長い設定時間をかけて損失挿入手段による挿入損失量が所定量となるまで徐々に増加させるとともに設定時間中に瞬時パワー推定手段による瞬時パワーの推定値がしきい値を越えた場合には損失挿入手段の挿入損失量を直ちに初期値に戻すので、通話の休止期間に聞こえる相手側の通話端末近傍の周囲騒音が突然小さくなるような違和感を軽減し、且つ通話開始時における語頭の途切れを少なくすることができるという効果がある。
【００３１】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、制御手段は、音声スイッチの総損失量算出部で算出する損失量の総和が所定値よりも小さい場合にのみ損失挿入手段を制御して信号経路に損失を挿入させるので、信号経路に過剰な損失が挿入されることによる語頭、話中、語尾の切断感を抑止することができるという効果がある。
【００３２】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、瞬時パワー推定値に対するしきい値、所定時間、並びに挿入損失量の所定量を記憶する書き換え可能な記憶手段を通話処理手段に具備したので、瞬時パワー推定値に対するしきい値などのパラメータを変更することが可能であり、通話系の様々な状況に柔軟に対応することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の他の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態２の動作説明図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【図６】他の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１マイクロホン
２スピーカ
１０音声スイッチ
１３挿入損失量制御部
２０送話側アッテネータ
２１送話信号瞬時パワー推定部
２２送話側アッテネータ制御部

Claims

集音した音声を送話信号として出力するマイクロホンと、相手側の通話端末からの受話信号に応じて鳴動するスピーカと、ハウリングやエコーを抑制して拡声通話を可能とする通話処理手段とを備え、通話処理手段は、マイクロホンとスピーカの音響結合によって生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、相手側の通話端末における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに回線エコー経路により形成される閉ループの一巡利得を低減してハウリングを抑制する音声スイッチとを有し、音声スイッチは、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量の配分を決定する挿入損失量分配処理部とからなり、総損失量算出部は、各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出して適応更新する更新モード、並びに総損失量を所定の初期値に固定する固定モードの２つの動作モードを有し、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束するまでの期間には固定モードで動作するとともに第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した後の期間には更新モードで動作する拡声通話装置において、音声スイッチが具備する送話側及び受話側の少なくとも何れか一方の損失挿入手段の後段に設けられて信号経路に損失を挿入する損失挿入手段と、当該損失挿入手段が設けられた信号経路における音声スイッチへの入力信号の瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定手段と、瞬時パワー推定手段による瞬時パワーの推定値が所定時間以上継続してしきい値以下となったときに無音状態とみなして損失挿入手段に所定量の損失を挿入させる制御手段とを通話処理手段に具備したことを特徴とする拡声通話装置。
損失挿入手段、瞬時パワー推定手段並びに制御手段を送話側及び受話側の両方に設けたことを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
制御手段は、通常の通話中に生じる無音期間よりも充分に長い設定時間をかけて損失挿入手段による挿入損失量が所定量となるまで徐々に増加させるとともに設定時間中に瞬時パワー推定手段による瞬時パワーの推定値がしきい値を越えた場合には損失挿入手段の挿入損失量を直ちに初期値に戻すことを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話装置。
制御手段は、音声スイッチの総損失量算出部で算出する損失量の総和が所定値よりも小さい場合にのみ損失挿入手段を制御して信号経路に損失を挿入させることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の拡声通話装置。
瞬時パワー推定値に対するしきい値、所定時間、並びに挿入損失量の所定量を記憶する書き換え可能な記憶手段を通話処理手段に具備したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の拡声通話装置。