JP4282915B2 - ネットワークエコー消去システムおよびエコー消去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに関する。特に本発明は、電話システムのエコーを消去する新しい改良された方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の地上ベースの電話機は全て両方向の伝送を支持する２線式ライン（利用者または加入者ループと呼ばれる）によって中央局に接続されている。しかしながら、約35マイルより長い呼びに対して、２つの伝送方向は物理的に分離したワイヤで区別されなければならず、結果的に４線式ラインになる。２線式および４線式セグメントをインターフェイスする装置はハイブリッドと呼ばれる。典型的な長距離電話回路は、局部ハイブリッドへの加入者ループにおける２線式、遠方のハイブリッドへの長距離ネットワーク上の４線式および遠方の通話者への２線式であると説明できる。
【０００３】
ハイブリッドの使用は長距離スピーチ伝送を容易にするが、ハイブリッドにおけるインピーダンス整合は結果的にエコーを生じさせる。通話者Ａのスピーチは電話ネットワーク中の遠方のハイブリッド（通話者Ｂに最も近いハイブリッド）から通話者Ａに向かって反射され、彼または彼女自身の音声の耳障りなエコーを通話者Ａに聞かせる。したがって、ネットワークエコー消去装置はハイブリッドにおいてインピーダンス不整合によって発生させられたエコーを取除くために地上ベースの電話ネットワークにおいて使用され、ハイブリッドと共に中央局に典型的に配置される。したがって、通話者ＡまたはＢに最も近く配置されたエコー消去装置は、呼びの他方の端部のハイブリッドによって発生されられたエコーを消去するために使用される。
【０００４】
地上ベースの電話システムにおいて使用されるネットワークエコー消去装置は、典型的に信号のデジタル伝送を容易にするようなデジタル装置である。アナログスピーチ信号はデジタル形態に変換される必要があるため、中央局に配置されたコーデックが典型的に使用される。電話機Ａ（通話者Ａ）から中央局Ａに供給されたアナログ信号はハイブリッドＡを通過させられ、コーデックＡによってデジタル形態に変換される。その後、デジタル信号は、それらがアナログ形態への変換のためにコーデックＢに供給される中央局Ｂに伝送される。アナログ信号はハイブリッドＢを通って電話機Ｂ（通話者Ｂ）に結合される。ハイブリッドＢにおいて、通話者Ａの信号のエコーが生成される。このエコーはコーデックＢによってエンコードされ、中央局Ａに伝送される。中央局Ａにおいて、エコー消去装置は復帰エコーを除去する。
【０００５】
通常のアナログセル電話システムにおいて、エコー消去装置はまた使用され、典型的にベースステーションに配置されている。これらのエコー消去装置は、不所望のエコーを除去するために地上ベースのシステムのものと同様にして動作する。
【０００６】
自動車ステーションと地上ベースの電話機との間の呼びのためのデジタルセル電話システムにおいて、自動車ステーションの通話者のスピーチはコーデックを使用してデジタル化され、その後１組のパラメータにスピーチをモデル化するボコーダを使用して圧縮される。ボコード化されたスピーチはコード化され、電波でデジタル的に送信される。ベースステーションの受信機は信号をデコードし、伝送されたスピーチパラメータからデジタルスピーチ信号を合成するボコーダデコーダに４線式でそれを送る。この合成されたスピーチは、24個の音声チャンネルの時間多重送信群であるＴ1 インターフェイスを介して電話ネットワークに送られる。通常中央局であるネットワークのある点において、信号はアナログ形態に変換され、加入者ループにおいてハイブリッドに送られる。このハイブリッドにおいて、信号は地上ベースの加入者電話機へのワイヤ対による伝送のために２線式に変換される。
【０００７】
参照のために、自動車ステーションと地上ベースの電話機との間のセルの呼びにおいて、自動車ステーションの通話者は遠端部の通話者であり、地上ベースの電話機の通話者は近端部の通話者である。地上ベースのシステムにおけるように、遠端部の通話者のスピーチは電話ネットワーク中の遠方ハイブリッドから遠端部の通話者に向かって反射される。その結果として、遠端部の通話者、すなわち自動車ステーションは彼等自身の音声の耳障りなエコーが聞こえる。
【０００８】
通常のネットワークエコー消去装置は、典型的に適応デジタルフィルタ処理技術を使用している。しかしながら、通常使用されているフィルタはチャンネルを正確に複製することができず、結果的にある残留エコーを生じる。中央クリップエコー抑制装置は残留エコーを消去するために使用される。エコー消去装置は、信号を非直線的な関数にする。合成された雑音は、中央クリップエコー抑制装置によってゼロに設定された信号部分を置換し、チャンネルが“不活性”を発音させないようにするために使用されることができる。
【０００９】
【発明の解決しようとする課題】
上記のエコー消去方法はアナログ信号に対して満足できるが、このタイプの残留エコー処理はデジタル電話機において問題を生じさせる。上記のように、デジタルシステムにおいて、ボコーダは伝送のためにスピーチを圧縮するために使用される。ボコーダは特に非直線的な効果に感応するため、中央クリップは音声品質を劣化させる。さらに、使用される雑音置換技術は通常の雑音特性において知覚的な変化を発生させる。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、改良された音声品質のために高度のダイナミックエコー消去を行うことのできる新しい改良されたエコー消去システムを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、アナログ通信システムとデジタル通信システムとの結合におけるエコー消去に特に適したエコー消去装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、両方の加入者が同時に話した場合に対してエコー消去装置に改良されたエコー消去特性を与えることである。
【００１３】
【課題解決のための手段】
本発明は、エコー受信チャンネル信号が帰路チャンネルと通信しているエコーチャンネルから帰路チャンネルに導入される、帰路チャンネルから前記エコー受信チャンネル信号を消去するエコー消去システムにおいて、遠端チャンネルから遠端信号を受信し、利得制御信号に従って前記遠端信号を調整して、制御されたダイナミックレンジ信号を供給する自動利得制御装置と、 この自動利得制御装置に結合され、この自動利得制御装置から前記制御されたダイナミックレンジ信号を受信し、前記エコー受信チャンネル信号および入力帰路チャンネル信号から構成された前記結合信号を前記帰路チャンネルから受信し、前記エコー受信チャンネル信号を前記帰路チャンネルから減算し、前記自動利得制御信号を前記自動利得制御装置に供給するエコー消去手段とを具備していることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
地上ベースの電話システムとインターフェイスするセル電話システムのようなセル通信システムにおいて、ベースステーションに配置されたネットワークエコー消去装置は、自動車ステーションに戻ったエコーを消去する。図１を参照すると、一例のシステム構造がデジタルセル電話システムおよび地上ベース電話システムに対するそのインターフェイスのために設けられている。このシステム構造は自動車ステーション10、セルまたはベースステーション30、自動車電話交換局（ＭＴＳＯ）40、中央局50および電話機60の動作素子によって形成される。他の構造は、種々の動作素子の配置または位置を変化するだけでセルシステムを含むシステムに対して使用されてもよいことが理解されるべきである。本発明のエコー消去装置はまた通常のシステムにおいて通常のエコー消去装置の代わりに使用されてもよいことが理解されるべきである。
【００１５】
自動車ステーション10は、特には示されていない他の素子と共にマイクロホン13およびスピーカ14を含む送受話器12と、コーデック16と、ボコーダ18と、トランシーバ20と、アンテナ22とを含んでいる。自動車ステーションの利用者の音声は、マイクロホン13によって受信されコーデック16に結合されてデジタル形態に変換される。その後、デジタル化された音声信号はボコーダ18によって圧縮される。ボコード化されたスピーチは変調され、トランシーバ20およびアンテナ22によって電波でデジタル的に送信される。
【００１６】
トランシーバ20は例えば時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、或は周波数ホッピング（ＦＨ）またはコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）等の拡散スペクトルタイプのデジタル変調技術を使用してもよい。ＣＤＭＡ変調および送信技術の一例は、米国特許第 5,103,459号明細書（“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORM IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE ”，1992年 4月 7日出願）に記載されている。このようなＣＤＭＡシステムにおいて、ボコーダ18は本出願人の米国別出願第07/713,661号明細書（“VARIABLE RATE VOCODER ”，1991年 6月11日）に記載されているような可変率タイプであることが好ましい。
【００１７】
ベースステーション30は特には示されていない他の素子と共に、アンテナ32、トランシーバシステム34およびＭＴＳＯインターフェイス36を含んでいる。ベースステーショントランシーバシステム34は自動車ステーション10および別の自動車ステーション（示されていない）から受信された信号を復調してデコードし、ＭＴＳＯ40への伝送のためにそれらをＭＴＳＯインターフェイス36に送る。信号はマイクロ波、光ファイバまたは配線リンク等の種々の異なる方法によりベースステーション30からＭＴＳＯに伝送される。
【００１８】
ＭＴＳＯ40は、特に示されていない他の素子と共にベースステーションインターフェイス42、複数のボコーダセレクタカード44Ａ乃至44Ｎおよび公共交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）インターフェイス48を含む。ベースステーション30からの信号はベースステーションインターフェイス42で受信され、ボコーダセレクタカード44Ａ乃至44Ｎの１つ、例えばボコーダセレクタカード44Ａに供給される。
【００１９】
各ボコーダセレクタカード44Ａ乃至44Ｎは、各ボコーダ45Ａ乃至45Ｎおよび各ネットワークエコー消去装置46Ａ乃至46Ｎを備えている。各ボコーダ45Ａ乃至45Ｎ内に含まれたボコーダデコーダ（示されていない）は、各自動車ステーション伝送スピーチパラメータからデジタルスピーチ信号を合成する。その後、これらのサンプルは、ＰＳＴＮインターフェイス48にそれらを送る各エコー消去装置46Ａ乃至46Ｎに送られる。この例において、信号はボコーダ45Ａおよびエコー消去装置46Ａを通して供給される。その後、各呼びに対して合成されたスピーチサンプルは、典型的に配線Ｔ1 インターフェイス、すなわち24個の音声チャンネルの時間多重群を介して電話ネットワークへのＰＳＴＮインターフェイス48を通って中央局50に送られる。
【００２０】
中央局50は、特に示されていない他の素子と共にＭＴＳＯインターフェイス52、コーデック54およびハイブリッド56を含んでいる。ＭＴＳＯインターフェイス52を通って中央局50において受信されたデジタル信号は、それがアナログ形態に変換されてハイブリッド56に送られるコーデック54に結合される。ハイブリッド56においてアナログ４線式信号は、地上ベースの加入者電話機60へのワイヤ対による伝送のために２線式に変換される。
【００２１】
コーデック54から出力されたアナログ信号はまたインピーダンス不整合のためにハイブリッド56から反射される。この信号反射は、自動車ステーション10に向かって戻るエコー信号の形態を取る。ハイブリッド56における反射またはエコー通路は破線の矢印58によって示されている。
【００２２】
別の方向において、電話機60からの２線式アナログスピーチ信号は中央局50に供給される。中央局50において、スピーチ信号はハイブリッド56において４線式に変換され、自動車ステーション10に向かって進むエコー信号に付加される。結合されたスピーチおよびエコー信号はコーデック54においてデジタル化され、ＭＴＳＯインターフェイス52によってＭＴＳＯ40に送られる。
【００２３】
ＭＴＳＯ40において、信号はＰＳＴＮインターフェイス48によって受信され、信号がボコーダ45Ａによってエンコードされる前にエコーを除去するエコー消去装置46Ａに送られる。ボコードされたスピーチ信号は、自動車ステーション10への伝送のためにベースステーションインターフェイス42を介してベースステーション30およびその他の適当な付加的なベースステーションに転送される。ベースステーション42から伝送された信号は、ＭＴＳＯインターフェイス36によってベースステーション30で受信される。信号は送信エンコーディングおよび変調のためにトランシーバシステム34に送られ、アンテナ32で送信される。
【００２４】
送信された信号は自動車ステーション10においてアンテナ22で受信され、復調およびデコーディングのためにトランシーバ20に供給される。その後、信号は合成されたスピーチサンプルが生成されるボコーダ18に供給される。これらのサンプルはスピーカ14に供給されたアナログスピーチ信号と共にデジタルアナログ変換のためにコーデック16に供給される。 本発明のエコー消去装置を十分に理解するために、デジタルセル環境において動作する場合の伝統的なエコー消去装置およびその欠点を検討することが有効である。図２には、伝統的なネットワークエコー消去装置（ＮＥＣ）100 のブロック図が示されている。
【００２５】
図２において、自動車ステーションからのスピーチ信号は遠端部のスピーチｘ（ｎ）として記号を付けられ、一方地上側からのスピーチは近端部のスピーチｖ（ｎ）として記号を付けられている。ハイブリッドからのｘ（ｎ）の反射は、未知のエコーチャンネル102 を通してｘ（ｎ）を送りエコー信号ｙ（ｎ）を生成する場合をモデル化され、エコー信号ｙ（ｎ）は近端部のスピーチ信号ｖ（ｎ）と合計器104 において合計される。合計器104 はエコー消去装置自身に含まれている素子ではないが、このような装置の物理的な効果はシステムの寄生的結果である。低い周波数の背景雑音を除去するために、エコー信号ｙ（ｎ）と近端部のスピーチ信号ｖ（ｎ）の合計は、フィルタ106 を通してハイパスフィルタ処理され、信号ｒ（ｎ）を生成する。信号ｒ（ｎ）は、合計器108 および近端部のスピーチ検出回路110 への１つの入力として供給される。
【００２６】
合計器108 の別の入力（減算入力）は、適応トランスバーサルフィルタ112 の出力に結合される。適応フィルタ112 は、遠端部のスピーチ信号ｘ（ｎ）および合計器108 から出力されたエコー残留信号ｅ（ｎ）のフィードバックを受信する。エコーを消去する時、適応フィルタ112 はエコー路の衝撃応答を連続的に追跡し、合計器108 中のフィルタ106 の出力からエコー複製ｙ（ｎ）を減算する。適応フィルタ112 はまた近端部のスピーチが検出されたときにフィルタ適応プロセスを凍結するように回路110 から制御信号を受信する。
【００２７】
エコー残留信号ｅ（ｎ）はまた回路110 および中央クリップエコー抑制装置114 に出力される。抑制装置114 の出力は、エコー消去装置が作動しているときに消去されたエコー信号として供給される。
【００２８】
エコー路衝撃応答は、図３のグラフに示されているように、フラット遅延領域およびエコー分散の２つの部分に分解されることができる。応答特性がゼロに近いフラット遅延領域は、遠端部のスピーチに対する往復遅延によって発生させられ、ハイブリッドから反射してエコー消去装置に戻る。応答が著しいエコー分散領域は、ハイブリッドからの反射によって発生させられたエコー応答である。
【００２９】
適応フィルタによって生成されたエコーチャンネル評価が本当のエコーチャンネルに完全に整合した場合、エコーは完全に消去される。しかしながら、フィルタは通常チャンネルを正しく複写することができず、ある残留エコーを生じさせる。エコー抑制装置114 は、しきい値Ａより下に落ちる任意の信号部分をゼロに設定する非直線的な関数により信号を通過させ、またしきい値Ａより上の変化されていない任意の信号セグメントを通過させることによって残留エコーを消去する。合成された雑音は、中央クリップによってゼロに設定された信号部分を置換し、チャンネルが“不活性”の音響状態になることを阻止するために使用されることができる。
【００３０】
上記のように、この方法はアナログ信号に対して満足できるが、この残留エコー処理はボコーダが伝送のためにスピーチを圧縮するために使用されるデジタル電話機において問題を生じさせる。ボコーダは特に非直線的な効果に感応するため、中央クリップは音声品質を劣化させ、一方で雑音置換技術は雑音特性において知覚的な変化を生じさせる。
【００３１】
図４は図２の適応フィルタ112 の構造をさらに詳細に示す。以下のように図４の表記を定める：
Ｎ：フィルタ次数；
ｘ（ｎ）：時間ｎにおける遠端部スピーチのサンプル；
ｈ_k （ｎ）：時間ｎにおけるｋ番目のフィルタタップ；
ｒ（ｎ）：時間ｎにおけるエコーサンプル；
ｙ（ｎ）：時間ｎにおける評価されたエコー；
ｅ（ｎ）：時間ｎにおけるエコー残留。
【００３２】
適応フィルタ112 は複数のタップを有する遅延素子 120₁ 乃至 120_N-1 、複数の乗算器 122₀ 乃至 122_N-1 、加算器124 および係数発生器126 を含む。入力された遠端部スピーチサンプルｘ（ｎ）は遅延素子 120₁ および乗算器 122₀ の両者に入力される。次のサンプルがフィルタ112 に入来すると、古いサンプルは遅延素子 120₂ 乃至 122_N-1 を通してシフトされ、それらはまた各乗算器 122₁ 乃至 122_N-1 に出力される。
【００３３】
係数発生器126 は合計器108 （図２）から出力されたエコー残留信号ｅ（ｎ）を受信し、１組の係数ｈ₀ （ｎ）乃至ｈ_N-1 （ｎ）を発生する。これらのフィルタ係数値ｈ₀ （ｎ）乃至ｈ_N-1 （ｎ）は、乗算器 122₀ 乃至 122_N-1 にそれぞれ入力される。各乗算器 122₀ 乃至 122_N-1 からの結果的な出力は、それらが合計されて評価されたエコー信号ｙ（ｎ）を供給する合計器124 に供給される。その後、評価されたエコー信号ｙ（ｎ）は、それがエコー信号ｒ（ｎ）から減算されてエコー残留信号ｅ（ｎ）を形成する合計器108 （図２）に供給される。図２の伝統的なエコー消去装置において、制御入力は発生器126 に供給され、近端部のスピーチが回路110 によって検出されない場合に係数更新を可能にする。二重トークまたは近端部のスピーチだけが回路110 によって検出された場合、制御入力はフィルタ係数の更新を不能にする。
【００３４】
エコー路応答を追跡するためにフィルタタップ係数を適合させる係数発生器126 において実施されるアルゴリズムは、正規化された最小平均二乗（ＮＬＭＳ）適応アルゴリズムである。このアルゴリズムに対してベクトル：
ｘ(n) ＝[ ｘ(n) ｘ(n-1) ｘ(n-2) …ｘ(n-N+1)] (1)
ｈ(n) ＝[ ｈ₀ (n) ｈ₁ (n) ｈ₂ (n) …ｈ_N-1 (n)] (2)
を導入すると、ｈ（ｎ）とｘ（ｎ）との間のベクトル内積は：
【数１】

として定められる。
【００３５】
適応アルゴリズムは：
【数２】

として定められ、ここにおいて、
ｈ（ｎ）はタップ係数ベクトルであり、
ｘ（ｎ）は基準信号入力ベクトルであり、
ｅ（ｎ）はエコー残留信号であり、
μはステップサイズであり、
Ｅ_xx（ｎ）はＮ個の最も新しいサンプルの二乗の合計として計算されたエネルギ評価であって、ここで：
【数３】

このアルゴリズム（４）の主な利点は、それが別の適応アルゴリズムよりも小さい計算要求を有し、その安定特性が良く理解されていることである。集束は、μ＝１が最も速い集束を行うステップサイズ（０＜μ＜２）の適切な選択によって保証されることができる。より小さいステップサイズは、集束速度を犠牲にして定常状態でより大きい程度の消去を提供する。
【００３６】
近端部の通話者スピーチ信号ｖ（ｎ）は、近端部の通話者からのスピーチが検出されたとき、適応フィルタ112 が近端部のスピーチ検出回路110 によってディスエーブルされるため、エコー残留信号ｅ（ｎ）に含まれないことが留意されなければならない。
【００３７】
フィルタ112 にエネーブル信号を供給することに加えて、回路110 はまたＥ_xx（ｎ）の値を生成し、制御入力においてフィルタ112 に供給する。さらに、μの値は典型的に発生器126 において固定されるか、或は固定された値が制御入力において回路110 から供給される。
【００３８】
エコー消去の最も難しい設計問題は、二重トークすなわち両方の加入者が同時に話した場合の検出および処理である。単一の通信だけを可能にする音声活性化スイッチ（ＶＯＸ）と対照的に、エコー消去装置は二重通信を保存し、近端部の通話者が話している間に、遠端部の通話者エコーを連続的に消去しなければならない。フィルタ係数が近端部のスピーチによって劣化されることを阻止するために、フィルタタップは実際のエコーチャンネルの伝送特性からの発散を阻止するために凍結されなければならない。
【００３９】
図２を参照すると、近端部のスピーチ検出回路110 はエネルギ測定値ｘ（ｎ）、ｒ（ｎ）およびｅ（ｎ）を使用し、近端部のスピーチが発生した時を決定することができる。従来の二重トーク検出方法は、ハイブリッドを横切るエコー路の損失が約６ｄＢである知識を使用してｘ（ｎ）およびｒ（ｎ）の短期間エネルギ平均を比較する。ハイブリッド損失が６ｄＢより下降した場合、近端部のスピーチであると示される。しかしながら、実験結果において、この方法が感度を欠くことが明らにされている。近端部のスピーチｖ（ｎ）の大きいダイナミック範囲は、この方法に時々誤検出させ、フィルタ係数を劣化させる。
【００４０】
別の一般的な二重トーク検出方法は、短期間エコー復帰損失強化（ＥＲＬＥ）を検査することである：
【数４】

ＥＲＬＥは、それがエコー消去装置を通された後、エコーから除去されるエネルギ量を表す。この二重トーク検出方法はｒ（ｎ）およびｅ（ｎ）の短期間エネルギ評価を比較し、短期間ＥＲＬＥが６ｄＢ等のある予め定められたしきい値より下に下降した場合に二重トークであると宣言する。この方法は大きい感度を提供するが、それは近端部のスピーチの開始を検出する前に小さい遅延を招き、適応が凍結される前にエコーチャンネル評価を少し劣化させる。この損傷のために、付加的な技術を使用して残留エコーを除去することが必要とされる。したがって、本発明が提供するような二重トーク中のエコーチャンネル評価を保存する改良された方法を見出すことが望ましい。
【００４１】
二重トークを検出するためにこれらのエコー比較方法のいずれかを使用した時、特にセル呼び環境における高レベルの背景雑音は、正しい二重トーク検出において問題を生じる可能性が高い。したがって、本発明が提供するように、高い雑音背景レベル環境において二重トークを検出するための改良された方法を使用することが望ましい。
【００４２】
図５を参照すると、本発明のネットワークエコー消去装置（ＮＥＣ）140 の１実施例のブロック図が示されている。実施例において、ＮＥＣ140 はテキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツ社によって製造されたＴＭＳ 320Ｃ 3Ｘシリーズデジタル信号プロセッサのようなデジタル信号プロセッサ形態で構成される。別のデジタル信号プロセッサは、この技術にしたがって機能するようにプログラムされることが理解されなければならない。その代りとして、ＮＥＣ140 の別の構造がディスクリートなプロセッサから、または適応特定集積回路（ＡＳＩＣ）形態で構成されてもよい。
【００４３】
実施例において、ＮＥＣ140 は本質的に異なる動作状態のそれぞれに対して限定された機能を有する状態マシンであることが理解されるべきである。ＮＥＣ140 が動作する状態は、沈黙、遠端部のスピーチ、近端部のスピーチ、二重トークおよびハングオーバーである。以下、ＮＥＣ140 の動作をさらに詳細に説明する。
【００４４】
図５において、図２に対するように自動車ステーションからのスピーチ信号は遠端部のスピーチｘ（ｎ）として記号が付けられ、地上側のスピーチは近端部のスピーチｖ（ｎ）として記号が付けられる。ハイブリッドからのｘ（ｎ）の反射は、未知のエコーチャンネル142 を通してｘ（ｎ）を送り、エコー信号ｙ（ｎ）を生成する場合をモデル化されており、このエコー信号ｙ（ｎ）は近端部のスピーチ信号ｖ（ｎ）と合計器144 で合成される。合計器144 はエコー消去装置自身に含まれた素子ではないが、このような装置の物理的な効果はシステムの寄生的な結果である。低い周波数の背景雑音を除去するために、エコー信号ｙ（ｎ）および近端部スピーチ信号ｖ（ｎ）の合計はフィルタ146 によりハイパスフィルタ処理され信号ｒ（ｎ）を生成する。信号ｒ（ｎ）は、合計器148 および150 並びに制御装置152 に１つの入力として供給される。
【００４５】
入力された遠端部のスピーチｘ（ｎ）は、１組のトランスバーサル適応フィルタ（初期フィルタ156 、状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 ）および制御装置152 への入力のためにバッファ154 に蓄積される。実施例において、初期フィルタ156 は 448個のフィルタ係数またはタップを有し、一方状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 はそれぞれ 256個のタップを有している。
【００４６】
ＮＥＣ140 の初期動作中、スピーチサンプルｘ（ｎ）は制御装置152 の制御下における初期エコー消去およびエコー遅延調節のために初期フィルタ156 に与えられる。初期動作のこの期間中、状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 は制御装置152 によってディスエーブルされる。初期フィルタ156 からの初期エコー消去出力信号ｙ_i （ｎ）はフィルタスイッチ162 を通して合計器148 に供給される。信号ｙ_i （ｎ）は、合計器148 において信号ｒ（ｎ）から減算され、エコー残留信号ｅ（ｎ）の初期評価を生成する。制御装置152 の制御下において、フィルタスイッチ162 は、合計器148 への入力に対して初期フィルタ156 およびエコー消去装置フィルタ160 の出力の間の選択をする。
【００４７】
上記のように、エコー遅延調節プロセスはＮＥＣ140 の初期動作の期間中に行なわれる。このプロセスにおいて、初期フィルタ156 のフィルタタップ係数またはタップは、最大値のタップの決定のために制御装置152 に与えられる。このプロセスは、信号のエコー分散領域とフラット遅延領域を区別するために使用される。
【００４８】
エコー遅延調節プロセスの終了時に、初期フィルタ156 からの 256個のタップは、以下さらに詳細に説明されるように状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 のタップに複写される。エコー遅延調節プロセスの結果は、信号ｒ（ｎ）のエコー分散領域と一致したサンプルｘ（ｎ）に関して適応フィルタ処理が行われることを確実にする。この初期動作の後、状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 はエネーブルされ、最初にフィルタ156 によって与えられたタップを使用する。将来的な適応は生成されたタップに基づいている。
【００４９】
ＮＥＣ140 の常態動作の期間中、信号ｙ₁ （ｎ）は状態フィルタ158 から合計器150 の１つの入力に出力され、それは合計器150 において信号ｒ（ｎ）から減算される。合計器150 からの結果的な出力は、制御装置152 に入力される第１のエコー残留信号ｅ₁ （ｎ）である。エコー消去装置フィルタ160 の出力であるエコー複写信号ｙ（ｎ）はフィルタスイッチ162 を通して合計器148 の１つの入力に供給され、それは合計器148 において信号ｒ（ｎ）から減算される。合計器148 から出力された結果的なエコー残留信号ｅ（ｎ）は、制御装置152 への入力としてフィードバックされる。合計器148 からの出力としての第２のエコー残留信号ｅ（ｎ）はＮＥＣ140 の出力として直接的に、或は付加的な処理素子を通して供給される。以下詳細に説明されるように、制御装置152 はまた状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 の適応に対して制御を行う。
【００５０】
本発明において、雑音解析／合成特徴はＮＥＣ140 の出力において与えられる。この特徴は、出力スイッチ164 、雑音解析装置166 および雑音合成装置168 によって支持される。出力スイッチ164 および雑音解析装置166 の両者は合計器148 から出力信号ｅ（ｎ）を受信する。雑音解析装置166 は制御装置152 の制御下において信号ｅ（ｎ）を解析し、雑音合成装置168 に解析出力を供給する。雑音合成装置168 は、信号ｅ（ｎ）の解析された特性に基づいて合成された雑音信号ｓ（ｎ）を生成する。その後、雑音合成装置168 の出力が出力スイッチ164 に供給される。制御装置152 の制御下にある出力スイッチ164 を通って、ＮＥＣ140 の出力は合計器148 からの直接の信号として供給されるか、或は雑音合成装置168 から合成された雑音信号ｓ（ｎ）として供給される。
【００５１】
大部分の典型的な電話会話は、１人だけが任意の時に話している場合、単一トークモードで行われる。遠端部の通話者だけが話している場合に、ＮＥＣ140 は合成された雑音信号ｓ（ｎ）とエコー残留信号ｅ（ｎ）を置換することによってエコーを完全に排除するために雑音解析／合成特徴を使用する。遠端部の通話者が信号特性の変化を検出しないようにするために、直線的な予測コーディング（ＬＰＣ）技術を使用して沈黙の最も新しい期間中に実際の背景雑音のパワーおよびスペクトル特性と整合するように雑音が合成される。以下においてさらに詳細に説明されるこの雑音合成方法は、二重トークに対するＮＥＣ140 の最適化を可能にするように設計考慮項目として単一トークを効果的に回避する。以下、雑音解析／合成特徴に関して詳細に説明する。
【００５２】
本発明の付加的な特徴として、図５の実施例に示されているように利得段もまた設けられることができる。この特徴を構成する時、ＮＥＣ140 への遠端部のスピーチ信号ｘ（ｎ）の入力に可変利得素子170 が設けられている。入力された遠端部のスピーチ信号ｘ（ｎ）は可変利得段170 を通ってバッファ154 および未知のエコーチャンネル142 に供給される。制御装置152 は可変利得段170 との組合わせで自動利得制御特徴を提供し、そうでなければ未知エコーチャンネル142 によって非直線的に影響を与えられる信号を限定する。制御装置152 および可変利得段170 はまたフィルタ適応プロセスに対して集束時間を減少するように機能する。以下、この特徴をさらに詳細に説明する。
【００５３】
本発明の実施例に示されているように、２つの独立的に適応するフィルタであるフィルタ158 および160 は、未知のエコーチャンネルを追跡する。フィルタ160 は実際のエコー消去を行うが、フィルタ158 はＮＥＣ140 が動作すべき状態を決定するために制御装置152 によって使用される。このために、フィルタ158 および160 はそれぞれ状態フィルタおよびエコー消去装置フィルタと呼ばれる。この２フィルタ方法の利点は、未知のエコーチャンネル140 をモデル化するエコー消去装置フィルタ160 のフィルタ係数が近端部のスピーチからの劣化の危険性なしにより効果的に保存されることが可能なことである。エコーチャンネル特性を密に保存することによって、本発明の設計は中央クリッピングを不要にする。
【００５４】
フィルタ158 および160 の特性を監視する制御装置152 内で実行される制御アルゴリズムは、二重トークにおける評価されたエコーチャンネル特性を保存するために最適化される。制御装置152 は適切な時間においてフィルタ158 および160 の適用をオンおよびオフに切替え、両フィルタのステップサイズを調節して、速い初期適応を可能にするようにｘ（ｎ）に関して利得装置170 を調節する。
【００５５】
図６は、図５の制御装置152 を（機能的なブロック図の形態で）さらに詳細に示す。図６において、制御装置152 は状態マシンおよびプロセス制御装置180 、エネルギ計算装置182 、差動エネルギマグニチュード装置184 、可変適応しきい値装置186 、自動利得制御装置188 およびフラット遅延計算装置190 から構成されている。
【００５６】
状態マシン180 は、図１４に関して示されているように全体的な状態マシン機能および図７に関して示されているような種々の全体プロセス制御を実行する。状態マシン180 は、ＮＥＣ140 の初期動作中に初期フィルタ156 およびフラット遅延計算装置190 に対する制御を行う。状態マシン180 は、初期設定に関して状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 を制御し、適応制御およびステップサイズ制御を行う。状態マシン180 はまた雑音解析装置166 およびスイッチ162 ，164 に対して制御を行う。状態マシン180 はまたエコー消去装置フィルタ160 の状態マシンの適応制御に対して可変適応しきい値装置186 をエネーブルする。状態マシン
180 はまたエコー消去装置フィルタ160 および状態フィルタ158 にそれぞれ供給するために合計器148 から信号ｅ（ｎ）を、および合計器150 から信号ｅ１（ｎ）受信する。別の形態では、信号ｅ１（ｎ）およびｅ（ｎ）は状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 に直接供給されてもよい。 エネルギ計算装置182 は円形バッファ154 からのｘ（ｎ）、ＨＰＦ146 からのｒ（ｎ）、合計器148 からのｅ（ｎ）、および合計器150 からのｅ１（ｎ）に対するサンプル値を受信し、差動エネルギマグニチュード装置184 および状態マシン180 に供給するために以下説明されるように種々の値を計算する。差動エネルギマグニチュード装置184 は、近端部のスピーチおよび、または遠端部のスピーチが存在しているか否かを決定するように、しきい値レベルとの比較のためにエネルギ計算装置182 において計算されたエネルギ値を使用する。この決定の結果は状態マシン180 に提供される。
【００５７】
エネルギ計算装置182 は、フィルタ158 および160 に対して各段階でエネルギ評価を計算する。これらのエネルギ評価は最も新しいサンプルの二乗の合計として計算される。時間ｎにおける信号ｘ（ｎ）についての２つのエネルギ測定値Ｅ_x （ｎ）およびＥ_xx（ｎ）はそれぞれ128 および256 個のサンプルに対して計算され、以下の式にしたがって表されることができる：
【数５】

同様に、エネルギ計算装置182 は、以下の式にしたがって各信号ｒ（ｎ）、ｅ（ｎ）およびｅ１（ｎ）に対する時間ｎでのエネルギ評価Ｅ_r （ｎ）、Ｅ_e （ｎ）およびＥ_e1（ｎ）を計算する：
【数６】

エネルギ計算装置182 はまた以下の式にしたがって時間ｎのハイブリッド損失Ｈloss（ｎ）を計算する：
【数７】

エコー消去装置フィルタ160 のエコー復帰損失強化（ＥＲＬＥ）は、以下の式にしたがってエネルギ計算装置182 により計算される：
【数８】

状態フィルタ158 のエコー復帰損失強化（ＥＲＬＥ1 ）はまた以下の式にしたがってエネルギ計算装置182 により計算される：
【数９】

エコーチャンネルによって発生させられたエコー信号中の非直線性を回避するために、最大値の近くに予め設定されたしきい値より低い値にサンプルｘ（ｎ）の受信された値を制限することが望ましい。可変利得段170 と組合わせられた自動利得制御装置188 がこの結果を達成する。円形バッファからサンプルｘ（ｎ）を受信する自動利得制御装置188 は、サンプル値が過度に大きい場合にそれらを制限するように可変利得素子170 に利得制御信号を供給する。
【００５８】
ＮＥＣ140 の初期動作時の状態マシン180 の制御下におけるフラット遅延計算装置190 は、初期フィルタからフラット遅延を計算する。その後、フラット遅延計算装置190 は状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 に円形バッファオフセット情報を提供し、呼びに対するフラット遅延期間を考慮する。
【００５９】
本発明のネットワークエコー消去装置の実施例において、３分枝方法は二重トーク検出／処理問題を解決するために使用される。したがって、本発明は（１）異なるステップサイズを持つ２つの独立的に適用するフィルタと；（２）フィルタ適用をオンおよびオフに切替えるための可変しきい値と；および（３）スピーチ検出用の差動エネルギアルゴリズムとを使用する。
【００６０】
ＮＥＣ140 は、２つの独立的に適応する適応フィルタを使用する。別の２フィルタ方法とは異なって、ＮＥＣ140 はエコー消去のために使用するフィルタ158 と160 間で前後に切替えず、また定常状態で２つのフィルタ間でタップ情報も交換しない。これらの以前から知られている両技術はエコー消去装置の出力において不所望の“ポップ”を生じさせる転移を発生させる。本発明において、エコー消去装置フィルタ160 は常に実際のエコー消去を行い、一方状態フィルタ158 は異なる消去装置状態を区別するために状態マシン180 内で行われた制御アルゴリズムによって使用される。この新しい二重フィルタ方法は、エコー消去装置フィルタ160 に対する伝統的な適用方法の使用を可能にする。制御アルゴリズムが消去装置が動作する状態を“確証しない”場合、それはエコー消去装置フィルタ160 の適用をオフに切替え、一方状態フィルタ158 は連続的に適用する。状態マシン180 は、状態決定の助けとなるように状態フィルタ158 から収集された統計を使用する。適応フィルタのステップサイズは、エコー消去装置フィルタ160 が定常状態で高いＥＲＬＥを獲得し、一方状態フィルタ158 はエコーチャンネル応答の任意の変化に迅速に応答するように調節される。２つのフィルタ158 および160 が前述された方法で同時に適用することを可能にすることによって、エコー消去装置の全体的な特性が強化される。 状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 は、初期フィルタ156 と共に図４を参照して記載された方法でそれぞれ構成される。状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 は、８ｋＨｚのサンプリング速度で32ｍｓのエコー分散期間を計算するためにそれぞれ256 個のタップを含む。状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 に対して、エコー分散期間およびサンプリング速度に応じて、多いまたは少ない数のタップが使用されてもよいことが理解されるべきである。サンプルバッファ154 は、アメリカ大陸を横断して行われた呼びに対するフラット遅延およびエコー分散の64ｍｓの時間期間を計算するために512 個の遠端部のスピーチサンプルを含んでいる。個々の電話機の呼びにおいて直面するフラット遅延の異なる値を処理するために、本発明のネットワークエコー消去装置はフラット遅延を自動的に決定し、エコー分散領域で動作するタップ数を最大にするようにフィルタタップをシフトする。したがって、本発明のエコー消去装置はシフトを伴わなずに 0乃至32ｍｓの範囲のエコー応答を処理し、最大遅延シフトにより32乃至64ｍｓまでのエコー応答を処理する。デジタル信号プロセッサおよびそれに関連した処理技術に関して技術的に良く知られているように、初期フィルタ156 はフィルタ158 および160 を形成するために使用されてもよいことが理解されなければならない。初期処理の終了時、初期フィルタ156 は“破壊”されて、独立した係数発生器を備えた２つのフィルタ158 および160 にされる。以下、初期特徴をさらに詳細に説明する。
【００６１】
二重トークの開始時にエコー消去装置フィルタ160 のフィルタ係数を保存するために、ＮＥＣ140 はエコー消去装置フィルタ160 の適応をオンおよびオフに切替えるために可変適応しきい値（ＶＴで示された）を使用する。可変適応しきい値（ＶＴ）は可変適応しきい値装置186 によって計算され、状態マシン180 に供給される。制御アルゴリズムは、状態フィルタ158 またはエコー消去装置フィルタ160 のいずれがＶＴより大きいＥＲＬＥを有している場合に、エコー消去装置フィルタ160 を適応させることを可能にする。再び図４を参照すると、発生器126 に供給された制御入力は、係数ベクトル発生器126 がフィルタ適応のためにフィルタ係数を更新することを可能にする制御装置152 からのエネーブル信号を含んでいる。両フィルタのＥＲＬＥがＶＴより小さい場合、状態マシン180 は係数ベクトル発生器126 が更新された係数を供給できないようにする。この場合、係数ベクトル発生器126 は、適応が再度エネーブルされるまで既存の係数を出力する。制御入力はまた式（４）のμ、Ｅ_xx（ｎ）およびｅ（ｎ）の値のような別のパラメータを係数ベクトル発生器126 に提供する。
【００６２】
図６において、状態フィルタ158 に対するＥＲＬＥはｒ（ｎ）およびｅ１（ｎ）の値を使用して式（６）にしたがってエネルギ計算装置182 において計算される。同様に、値ｒ（ｎ）およびｅ（ｎ）の値に関してエコー消去装置160 に対してエネルギ計算装置182 で計算が行なわれる。可変適応しきい値装置186 において、この例では６ｄＢの初期最小しきい値に状態マシン180 によってＶＴが初期化される。可変適応しきい値装置186 におけるしきい値処理は以下のＣコードによって説明されることができる：
もしも（ＥＲＬＥ＞ＶＴ＋６ｄＢ）であるならば、
｛ＶＴ＝ＭＡＸ［ＶＴ（ＥＲＬＥ−６ｄＢ）］｝
また、もしも（ＥＲＬＥ＜ＭＴ−３ｄＢ）であるならば、
｛ＶＴ＝ＭＴ｝である。
【００６３】
ＥＲＬＥが（ＶＴ＋６ｄＢ）を通って上昇すると、適応しきい値も上昇し、ピークＥＲＬＥの後方に６ｄＢを残す。この６ｄＢの余裕はＥＲＬＥの可変度を示す。状態マシン180 は、フィルタ158 および160 のいずれのＥＲＬＥが最後のＥＲＬＥピークの６ｄＢ内にある場合、エコー消去装置フィルタ160 が連続的に適応することを可能にする。ＥＲＬＥが最小しきい値より下の３ｄＢに下降した場合、適応しきい値は最小しきい値にリセットされる。この方法の利点は、エコー消去装置フィルタ160 の適応が二重トークの開始時に直ぐに停止させられることである。例えば、遠端部の通話者が話している唯一の１人であると仮定する、最後のＥＲＬＥピークは34ｄＢである。近端部の通話者が話し始めると、ＥＲＬＥは下降して、ＥＲＬＥが28ｄＢになったときにフィルタ適応は停止される。慣例的な近端部のスピーチ検出器は、ＥＲＬＥが約６ｄＢより下に下降するまで適応を中止せず、これはエコーチャンネル評価が少し劣化されることを許す。したがって、エコーチャンネル特性をさらに密に保存することによって、本発明は二重トークにおけるさらに大きいエコー排除を達成し、一方で伝統的なエコー消去装置において使用される中央クリッパと関連した音声品質劣化を回避する。
【００６４】
本発明の実施例において、フィルタ160 の適応が停止させられる前に両フィルタ158 および160 のＥＲＬＥがＶＴより下に下降することが好ましい。この制御アルゴリズムの特性は、両フィルタのＥＲＬＥが二重トークの開始時に直ぐ下降するため、いずれのＥＲＬＥ測定値の正常な可変度と二重トークの開始を区別することを助ける。
【００６５】
本発明の別の観点は、フィルタ158 および160 が集束を達成するとき、ＶＴに対する最小しきい値の値は初期設定から増加されることである。ＶＴに対する最小しきい値が増加すると、エコー消去装置フィルタ160 が適応される前に、さらに高いＥＲＬＥが必要である。
【００６６】
大きい背景雑音レベルが状態決定を妨害しないようにするために、本発明のエコー消去装置は信号ｘ（ｎ）およびｅ（ｎ）に関して差動エネルギアルゴリズムを使用する。差動エネルギマグニチュード装置184 および状態マシン180 内で行われ、以下さらに詳細に説明されるこのアルゴリズムは、背景雑音レベルを連続的に監視し、通話者が話しているか否かを決定するために信号エネルギとそれを比較する。実施例における差動エネルギマグニチュード装置184 は、背景雑音レベルＢ_i の関数である３つのしきい値Ｔ₁ （Ｂ_i ）、Ｔ₂ （Ｂ_i ）およびＴ₃ （Ｂ_i ）を計算する。信号ｘ（ｎ）の信号エネルギが３つの全しきい値を越えた場合、通話者が話していると決定される。信号エネルギがＴ1 およびＴ2 を越えるがＴ3 を越えない場合、通話者は“スピード”という単語中の“ｓｐ”音のような無声音を発していると決定される。信号エネルギが３つの全しきい値より小さい場合、通話者は話していないと決定される。
【００６７】
本発明のエコー消去装置におけるサンプルデータ処理の例示的な全体フロー図は図７および以下に示されている。状態マシン180 の制御下のアルゴリズムがブロック200 で最初にスタートし、次にブロック202 においてｘ（ｎ）およびｖ（ｎ）のμ法則のサンプルを初めに獲得し、その後それらはブロック204 でそれらの直線的な値に変換される。ｖ（ｎ）サンプルはブロック206 においてサンプルｒ（ｎ）を得るためにハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を通過させられる。ＨＰＦであり、残留ＤＣおよび低周波数雑音を除去する図５のフィルタ146 は、良く知られたデジタルフィルタ技術を使用して構成されたデジタルフィルタである。ＨＰＦは典型的に37ｄＢ排除によりカットオフされた 120Ｈｚの停止帯域および 0.7ｄＢリップルによりカットオフされた 250Ｈｚのパスバンドの特性を持つ第３のオーダーの楕円型フィルタとして構成される。ＨＰＦは典型的に以下のように表Ｉに示された係数を持つ第１のオーダーおよび第２のオーダーの直接形態構造の縦続接続として構成される。
【００６８】

次にエネルギ平均Ｅ_x およびＥ_xxはブロック208 において信号サンプルｘ（ｎ）に対して更新される。次にブロック210 においてエネルギ平均Ｅ_r （ｎ）がハイブリッド上でのエネルギ損失Ｈloss（ｎ）の計算と共に信号サンプルｒ（ｎ）に対して更新される。
【００６９】
ブロック212 において、適応フィルタ158 （図５）の出力である値ｙ1 （ｎ）が計算され、ブロック214 でエコー残留ｅ１（ｎ）が決定される。ブロック216 においてＥＲＬＥ1 およびフィルタ158 に対するエネルギ平均Ｅ_e1が更新される。同様に、ブロック218 で適応フィルタ160 （図５）の出力である値ｙ（ｎ）が計算され、その後ブロック220 において残留エコーｅ（ｎ）が決定される。それからブロック222 においてフィルタ160 に対するＥＲＬＥおよびエネルギ平均Ｅ_e が更新される。ブロック208 乃至222 に示されたあるステップは、別のステップに要求される値によって決定されるようにその他の種々の順番で行われてもよいことが理解されるべきである。さらに、あるステップはステップ212 乃至216 および218 乃至222 のように並列に行われてもよい。したがって、図７を参照してここに説明された順序は処理ステップの順序の一例に過ぎない。
【００７０】
前のステップの終了時、パラメータ調節ステップはブロック224 で行われ、このステップは図８を参照してさらに詳細に説明される。パラメータ調節ステップの終了すると、周期関数ステップがブロック226 で行われ、このステップは図９を参照してさらに詳細に説明される。周期関数ステップの終了すると、状態マシン動作ステップがブロック228 で行われ、このステップは図１４を参照してさらに詳細に説明される。状態マシン動作ステップの終了時、プロセスはフロー図の点Ａに戻って反復する。
【００７１】
図８のフロー図は、図７のブロック224 のパラメータ調節ステップを詳細に示す。パラメータ調節ステップにおいて、フィルタステップサイズおよび可変しきい値パラメータがエコー消去装置動作中に更新される。
【００７２】
状態フィルタ158 およびエコー消去装置フィルタ160 （図５）の両者は、フィルタ係数発生器への制御入力において１のステップサイズ（μ1 ＝μ2 ＝１）を提供することによって動作の開始時に状態マシン180 によって初期化される。このレベルにおけるこのフィルタの初期化は、速い初期集束を可能にする。パラメータ調節ステップに達した時、初期パラメータ調節アルゴリズムが使用される。この初期アルゴリズムにおいて、エコー消去装置フィルタに対してμ2 の値に設定された制御素子が0.5 の固定値より大きいか否かに関する決定がブロック250 で行われる。そうならば、ＥＲＬＥが14ｄＢより大きいか否かに関する決定がブロック252 で行われる。チャンネルの集束を獲得し始めた時のように、ＥＲＬＥが14ｄＢより大きくない場合、カウンタ（Scountカウンタ）の値はブロック254 でゼロ（Scount＝０）に等しく設定され、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００７３】
ＥＲＬＥが14ｄＢより大きいと決定された場合、ブロック256 においてカウンタがインクレメントされる。その後、ブロック258 において、Scount値が 400のカウント値にインクレメントされたか否かに関する決定が行われる。Scount値が 400のカウント値より小さい場合、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００７４】
しかしながら、ブロック258 の決定により結果的にScount値が 400のカウント値に等しいことが判明し、それが50ｍｓに対して14ｄＢより大きいＥＲＬＥに対応する（連続的に）場合、ブロック260 において状態フィルタのステップサイズ（μ1 ）は 0.7にシフトされ、エコー消去装置フィルタのステップサイス（μ2 ）は 0.4にシフトされる。またブロック260 において、Scountカウンタはゼロにリセットされる。その後、パラメータ調節ステップはサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００７５】
ブロック250 でエコー消去装置フィルタに対してμ2 の値を設定された制御素子が0.5 の固定値より大きくないことが決定された場合、中間アルゴリズムが実施される。この中間アルゴリズムにおいて、μ2 に対する値が0.2 より大きいか否かに関する決定がブロック262 において行われる。そうであるならば、ＥＲＬＥが20ｄＢより大きいか否かに関する決定がブロック264 で行われる。ＥＲＬＥが20ｄＢより大きくない場合、ブロック266 においてScount値はゼロに等しく設定され（Scount＝０）、このサンプルに対するパラメータ調節ステップが終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００７６】
ＥＲＬＥが20ｄＢより大きいと決定された場合、ブロック268 においてカウンタはインクレメントされる。その後、ブロック270 においてカウンタ値が 400のカウント値にインクレメントされるか否かの決定が行われる。カウンタ値が 400のカウント値より小さい場合、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００７７】
しかしながら、ブロック270 の決定により結果的にScount値が 400のカウント値に等しいことが判明し、それが50ｍｓに対して20ｄＢより大きいＥＲＬＥに対応する場合、ブロック272 において値μ1 は 0.4にシフトされ、値μ2 は 0.1にシフトされる。さらにブロック272 において、最小しきい値は６ｄＢの初期最小しきい値から12ｄＢに増加される。その後、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００７８】
さらに小さいステップサイズへのフィルタの“ギアシフト”は、さらに高いＥＲＬＥレベルが使用されることを可能にすることに留意されるべきである。しかしながら、好ましい実施例においてμ2 ＜μ1 の関係は維持され、それによってエコー消去装置フィルタが高い定常状態のＥＲＬＥを獲得し、状態フィルタがエコーチャンネル応答の変化に迅速に応答する。
【００７９】
μ2 のエコー消去装置フィルタの値が0.1 に設定された後、可変適応しきい値アルゴリズムはエコーチャンネル応答をさらに密に保存するように作用する。可変適応しきい値装置
186 内で行われた可変しきい値アルゴリズムは、ブロック
262 においてμ2 の値が0.2 より小さく定められたときに実施される。ＥＲＬＥがブロック274 において６ｄＢの初期最小しきい値に最初に設定された可変しきい値（ＶＴ）より６ｄＢ大きいように定められた場合、ＶＴの値はブロック276 で修正される。ブロック276 において、ＶＴはＶＴの前の値の大きい方またはＥＲＬＥマイナス６ｄＢの値に設定される。ＶＴが設定されると、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００８０】
しかしながら、ブロック274 においてＥＲＬＥがＶＴプラス６ｄＢの値より大きくないことが決定された場合、ブロック278 でＥＲＬＥが最小しきい値マイナス３ｄＢより小さいか否かの決定が成される。ブロック278 において、最小しきい値ＭＴの値は中間アルゴリズムで設定されたように12ｄＢである。ＥＲＬＥが最小しきい値マイナス３ｄＢより大きい場合、パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。しかしながら、ブロック278 においてＥＲＬＥが最小しきい値マイナス３ｄＢより大きくないと決定された場合、ブロック280 においてＶＴは12ｄＢであるＭＴの値に設定される。パラメータ調節ステップはこのサンプルに対して終了され、サブルーティンは点Ｃで出される。
【００８１】
最小しきい値を増加することによって、プロセスはエコー消去装置フィルタが適応される時に関してさらに選択的になり、いずれのフィルタからの高いＥＲＬＥが必要とされることに留意すべきである。高い最小しきい値の使用は、以下図１４中の状態マシン処理に関して説明されるように、二重トーク状態からハングオーバー状態にエンターするために要求される高いＥＲＬＥを結果的に生じさせる。
【００８２】
大きい近端部の背景雑音の存在時においてさえ、定常状態への速い転移を促進するために、本発明のエコー消去装置は最初に遠端部のスピーチ中にｘ（ｎ）の入力利得を＋３ｄＢに調節する（ＩＧain ＝３ｄＢ）。図５に示されているように、状態マシン180 は可変利得段170 に対する制御を行う。この初期の３ｄＢ利得は、さらに速い初期集束を可能にする近端部の雑音に関してｒ（ｎ）で受信されたエコーのサイズを増大する（Ｓ／Ｎ比が３ｄＢだけ増加する）。図７のブロック272 において最小しきい値が12ｄＢに達すると、状態マシン180 は 100ｍｓごとに1.5 ｄＢのステップで０ｄＢの公称値にＩＧain を回復する。実験的研究において、1.5 ｄＢの利得変化はリスナーに対して知覚不可能であることが明らにされている。この利得調節は通常遠端部のスピーチの最初の 500ｍｓ内で段階的に除去される。
【００８３】
自動利得制御装置188 の制御下における可変利得段170 に関する第２の利得調節は、クリッピングを自動的に回避するように行われる。エコー消去装置がボコーダから受信するｘ（ｎ）のμ法則のサンプルは、典型的に−8031乃至＋8031の範囲である。ハイブリッドに向かって送られるサンプルｘ（ｎ）が＋8031または−8031の最大値に近い場合、ハイブリッドから戻ったサンプルは基準信号ｘ（ｎ）に非直線的に関連している。この問題を解決するために、本発明のエコー消去装置は、サンプルｘ（ｎ）の絶対値が最大値の近くの予め設定された値、例えば7900の値より大きい時は常に入力サンプルを1.5 ｄＢだけ減衰する（ＩＧain ＝−1.5 ｄＢ）ように可変利得素子170 を自動的に制御するために自動利得制御装置188 を使用する。ＩＧain は、消去装置が沈黙状態に入ると直ぐに０ｄＢに回復される。近端部のリスナーに知覚不可能であるこの利得変化は通常典型的な会話において作用するが、遠端部の通話者が大声で話している場合はエコー消去装置の動作を大幅に改良する。
【００８４】
再び図７を参照すると、パラメータ調節ステップが終了した後、周期関数計算ステップが実行される。図９は、周期関数計算ステップ：（１）信号ｘ（ｎ）およびｅ（ｎ）の差動エネルギマグニチュード、（２）雑音解析の自己相関およびダービン帰納、および（３）エコー遅延を変化させることを考慮するためのタップシフトアルゴリズムで周期的に行われる３つの計算を示す。
【００８５】
図９において、周期関数計算ステップはブロック 300でどの計算が実行される必要があるかに関して状態マシンの状態およびカウンタ（Ｆcount ）から決定する関数選択ステップでスタートする。状態にかかわらず、 128個のサンプルごとにｘ（ｎ）およびｅ（ｎ）の差動エネルギマグニチュードが差動エネルギマグニチュード装置184 において計算される（図６）。
【００８６】
ＤＥＭ（ｘ）で示された信号ｘの差動エネルギマグニチュードは、遠端部の通話者が話しているか否かを決定するために使用される。好ましい実施例において、ＤＥＭ（ｘ）は範囲［０，３］中の整数として与えられる。ＤＥＭ（ｘ）の値は、ブロック302 において背景雑音レベルＸＢ_i のエネルギの評価の関数である３つの計算されたしきい値と、図６のエネルギ計算装置182 から供給された信号ｘ（ｎ）のエネルギＥ_x を比較することによって決定される。
【００８７】
このステップにおいて、背景雑音評価は 128個のサンプルごとに計算され、制御において次の新しいＸＢ_i+1 が計算される：
【数１０】

遠端部の信号のエネルギＥ_x は、再度これら３つのしきい値と比較される。Ｅ_x が３つのしきい値の全てより大きい場合、ＤＥＭ（ｘ）＝３であり、スピーチが存在していることを示す。Ｅ_x がＴ₁ およびＴ₂ より大きいがＴ₃ よりは大きくない場合、ＤＥＭ（ｘ）＝２であり、発声されていないスピーチが存在している可能性があることを示す。Ｅ_x がＴ₂ およびＴ₃ より大きくないがＴ₁ より大きい場合、ＤＥＭ（ｘ）＝１である。最後に、Ｅ_x が３つのしきい値の全てより小さい場合、ＤＥＭ（ｘ）＝０であり、スピーチが存在しないことを示す。ＤＥＭ（ｘ）の値は、差動エネルギマグニチュード装置184 から状態マシン180 に供給される。
【００８８】
同様に、信号ｅの差動エネルギマグニチュードＤＥＭ（ｅ）が計算され、近端部の通話者が話しているか否かを決定するために使用されている。ＤＥＭ（ｅ）はまた好ましい実施例において［０，３］の範囲の整数値として与えられる。ＤＥＭ（ｅ）は、ブロック304 において以下の３つの計算されたしきい値と図６のエネルギ計算装置182 から供給された信号ｅ（ｎ）のエネルギＥ_e を比較するによって決定される：
【数１１】

Ｅ_e が３つのしきい値の全てより大きい場合、ＤＥＭ（ｅ）＝３であり、近端部のスピーチが存在していることを示す。Ｅ_e がＴ₃ より大きくないがＴ₁ およびＴ₂ より大きい場合、ＤＥＭ（ｅ）＝２であり、発声されていない近端部のスピーチが存在している可能性があることを示す。Ｅ_e がＴ₂ およびＴ₃ より大きくなくＴ₁ より大きい場合、ＤＥＭ（ｅ）＝１である。最後に、Ｅ_e が３つのしきい値の全てより小さい場合、ＤＥＭ（ｅ）＝０であり、スピーチが存在しないことを示す。ＤＥＭ（ｅ）の値は、差動エネルギマグニチュード装置184 から状態マシン180 に供給される。
【００８９】
ＤＥＭ（ｘ）およびＤＥＭ（ｅ）の値が計算されると、ＸＢ_i およびＥＢ_i の値はブロック306 において式（１７）および（２４）に対して更新される。ＸＢ_i およびＥＢ_i の両者は160000の値に初期化されることに留意すべきである。
【００９０】
背景雑音レベルを追跡する差動エネルギ測定値を使用することによって、背景雑音の高いレベルでも誰かが話しているか否かの正しい決定が行われることができる。これは、正しい状態決定を行う時に図６の状態マシン180 を助ける。
【００９１】
上記のように、雑音解析計算は周期関数計算ステップで行われる。関数がブロック300 で選択し、状態マシンが現在のサンプルに対して“０”の状態であることを検出したとき、現在のサンプルを含む最後の256 個のサンプルが全て状態マシンの状態“０”であるか否かに関する決定がブロック308 において行われる。そうであるならば、スピーチをボコード化するために伝統的に使用される線形予測コーディング（ＬＰＣ）方法が雑音のスペクトル特性を計算するために使用される。しかしながら、これらの全てのサンプルが状態“０”でない場合、ＬＰＣ方法はスキップされる。
【００９２】
ＬＰＣ方法は、過去のサンプルプラス励起の線形組合せによって生成されるものとして各サンプルをモデル化する。どの通話者も話していない場合、エラー信号ｅ（ｎ）が予測エラーフィルタ（図５の雑音解析素子166 ）を通して送られ、全ての短期間冗長を除去する。このフィルタの伝達関数は以下の式によって与えられる：
【数１２】

ここで、実施例の中の予測装置の次数は５である（Ｐ＝５）。
【００９３】
ＬＰＣ係数ａ_i は、良く知られた効果的な計算方法であるRabiner およびSchafer 氏による文献（Digital Processing of Speech Signals）に記載されているようにブロック312 のダービンの帰納によりブロック310 の自己相関方法を使用して128 個のサンプルのブロックから計算される。最初の６つの自己相関係数Ｒ（０）乃至Ｒ（５）は次のように計算される：
【数１３】

その後、ＬＰＣ係数がダービンの帰納アルゴリズムを使用して自己相関値から直接計算される。アルゴリズムは以下のように表されることができる：
【数１４】

によって与えられ、雑音解析のために使用されたフィルタの逆数である、雑音合成フィルタ（図５の雑音合成素子168 ）に白色雑音を通すことによって同じスペクトル特性により生成されることができる。
【００９４】
ＬＰＣコーディング技術は、実施例において雑音をモデル化する優れた方法を提供することが理解されるべきである。しかしながら、雑音をモデル化するためにその他の技術が使用されることが可能であり、或は雑音モデル化が全く使用されなくてもよい。
【００９５】
周期関数計算ステップの別の関数として、タップシフトアルゴリズムがエコー遅延を変化することを示すために使用される。この計算は、ブロック314 においてＥＲＬＥが10ｄＢより大きい場合に、呼びに対する初期サンプル処理時に、およびオプション的に 256個のサンプルごとに実行される。ＥＲＬＥが10ｄＢより大きい場合、ある消去が存在しているという指示である最大タップ、すなわち初期フィルタ（図５のフィルタ156 ）中の最大値のフィルタ係数がブロック316 で図６のフラット遅延計算装置190 において決定される。その後、エコー分散領域からの非常に多数の、またフラット遅延領域からの少数のサンプルを処理するためにタップのシフトがブロック318 において行われる。タップのシフトはバッファから状態フィルタおよびエコー消去装置フィルタへの、通常発生するよりもかなり多数のエコー分散領域サンプルの定められた配置である。ブロック320 において、これらのサンプルに関するエネルギ平均の再計算が実行される。タップシフトアルゴリズムが終了されるか、或は周期関数計算ステップの他の２つの計算が終了されると、ブロック322 においてＦカウントがインクレメントされ、サブルーティンが出される。
【００９６】
エコー遅延調節に関して、ベースステーションと電話ネットワーク中のハイブリッドにおけるエコー消去装置間の距離は、呼びによって広範囲に変化することができるため、エコー信号のフラット遅延もまた広い範囲を有する。この遅延の範囲は、米国が横断方向に3000マイルであり、電気信号が光の２／３の速度で伝播すると考えることによって迅速に評価されることができる。往復距離は6000マイルなので、最大フラット遅延はほぼ：
【数１５】

本発明のネットワークエコー消去装置は、さらに多いタップがフラット遅延領域で“消費”される代わりに、エコー分散領域で動作するように異なる呼びに認められるフラット遅延の異なる値を示す。例えば、タップシフト機構を持たない伝統的なエコー消去装置において、16ｍｓのフラット遅延は、フィルタ遅延ライン中の128 個の最も新しいサンプルが消去装置に入ったエコーサンプルと相関しないため、エコー消去装置の最初の128 個のタップをゼロに近付ける。したがって、実際のエコー信号は残っている128 個のタップによってのみ消去される。これと反対に、本発明のＮＥＣはフラット遅延が16ｍｓであることを自動的に決定し、古いサンプルについて動作するようにタップをシフトする。この方法はエコー分散領域上でさらに多数のタップを使用し、良好な消去を実現させる。
【００９７】
本発明のＮＥＣは、円形バッファ（図５のバッファ154 ）に遠端部のスピーチｘ（ｎ）の512 個のサンプルを蓄積し、これは64ｍｓの遅延に対応する。消去装置が始動したとき、それは最初に図１０に示されたように図５の初期フィルタ156 において448 個の最も新しいサンプル上の448 個のタップを適応させる。
【００９８】
この位置のタップによる初期集束を得た後、アルゴリズムは最大タップ値および初期フィルタ156 のタップバッファにおけるその各位置を見出すことによってフラット遅延計算装置190 内のフラット遅延を決定する。最大タップのタップ番号（Ｔ_max で示された）は、それが遠端部のスピーチサンプルがエコー消去装置から出力され、ハイブリッドから反射し、エコー消去装置に戻る時間なのでフラット遅延に対応する。Ｔ_max だけタップをシフトする代わりに、アルゴリズムはエコーチャンネル応答が少し変化した場合に備えて32個のサンプルの安全な間隔を残す。実際のタップシフト値は以下のように与えられる：
Ｔ_shift ＝ MAX[0，MIN(Ｔ_max −32,256)] （36）
Ｔ_shift が決定されると、Ｔ_shift から始まる初期フィルタのタップは図１１に示されたようなフラット遅延計算装置190 によって状態フィルタおよびエコー消去装置フィルタの両者に複写される。Ｔ_shift による円形バッファへのオフセットは、制御フィルタおよびエコー消去装置フィルタの両者のゼロ番目のフィルタタップが到達されたＴ_shift が最も新しいサンプルの前に位置するようにサンプルと整列するために使用される。図１２は、64ｍｓのエコー集束を可能にするような最大シフトを示す。タップが古いサンプルについて動作するようにシフトされた後、エネルギ測定値Ｅ_x （ｎ）およびＥ_xx（ｎ）は、これらの古いサンプルの二乗の合計を測定するように対応的に修正される。
【００９９】
ここにおいて説明のために、３つの適応フィルタが記載されている。しかしながら、種々の構造、特にデジタル信号プロセッサにおいて、初期フィルタはまた同じ物理的メモリを使用する状態フィルタおよびエコー消去装置フィルタとして機能することが理解されるべきである。
【０１００】
図７および図９の点Ｄで周期関数計算ステップを出た時、状態マシン制御アルゴリズムは状態マシン180 （図６）によって実行される。状態マシン制御アルゴリズムは、図１３に示されたように５つの状態を有する状態マシンとしてモデル化されることができる。状態マシン180 中で行われているような状態マシン制御アルゴリズムは、結果的に新しい各サンプルにより状態の変化を生じさせることができる。
【０１０１】
ブロック330 における状態０は、通話者が話していない沈黙状態である。状態フィルタまたはエコー消去装置フィルタはこの状態で適応せず、エコーチャンネルからの発散を阻止する。ＮＥＣが256 個の連続したサンプル時間に対して状態０のままである場合、制御フルゴリズムは図９の雑音解析ルーティンを開始し、ＬＰＣ解析を使用して背景雑音の周波数特性をコード化する。
【０１０２】
遠端部の通話者だけが話している場合、ＮＥＣはブロック332 で状態１に入力し、この状態においてフィルタは常に適応する。エコー消去装置フィルタは、いずれかのフィルタのＥＲＬＥが適応しきい値ＶＴより上である場合に適応する。雑音合成ルーティンは雑音を生成し（最後の沈黙の期間中に得られたＬＰＣ係数を使用して）、残留エコーを置換する。事実、遠端部のスピーチｘ（ｎ）がどれ程大きくても、エコー残留は自動車に戻らないため、ＮＥＣは状態１において無限大のＥＲＬＥを有する。
【０１０３】
近端部の通話者だけが話している場合、ＮＥＣはブロック334 の状態２に入る。ここにおいて、状態マシンは両フィルタの適応を凍結し、信号ｅ（ｎ）を出力する。近端部の通話者が話しを止めた場合、ＮＥＣは状態０（沈黙）に転移する前に、状態４（ハングオーバー）に転移し、実施例では50ｍｓのハングオーバーである。このハングオーバーは、近端部のスピーチの可能な中断を示す。遠端部の通話者が話し始めた場合、ＮＥＣは状態３（二重トーク）に転移する。
【０１０４】
二重トークが始まる状態３のブロック336 において、状態マシンはエコー消去装置フィルタの適応を凍結し、ｅ（ｎ）を出力する。ハイブリッド損失が３ｄＢより上である場合、状態マシン制御アルゴリズムは状態フィルタが適応してエコーチャンネル衝撃応答の可能な変化を示すことを可能にする。例えば、両フィルタが集束されると仮定すると、遠端部の通話者だけが話し、エコーチャンネルは急に変化する。この状況は、例えば自動車ステーションの通話者が地上電話側の２人の人物に同時に話すように誰かが拡張電話を採用した場合に発生する可能性がある。この場合、両フィルタのＥＲＬＥは突然低下し、ＮＥＣは二重トーク状態にシフトし、近端部のスピーチとエコー信号を間違える。両フィルタは通常二重トーク時に凍結されるが、この場合両フィルタが適応することを許されていなければ、ＮＥＣは呼びが終端するまでこの状態のままである。しかしながら、ＮＥＣは状態フィルタが適応することを許されているか否かを決定するためにハイブリッド損失を使用する。状態フィルタが適応すると、そのＥＲＬＥは新しいエコーチャンネルを再度獲得するため上昇し、ＡＮＥＣは状態３（二重トーク）から復帰する。状態図に示されているように、状態３を出る唯一の方法はハイブリッド損失が３ｄＢより大きい場合にのみ入ることができ、状態フィルタまたはエコー消去装置フィルタのいずれのＥＲＬＥが最小しきい値ＭＴより上である状態４（ハングオーバー）を通る。
【０１０５】
ブロック338 の状態４は、近端部のスピーチにおける中止を示すハングオーバー状態である。遠端部の通話者が話しており、近端部のスピーチが実施例における100 ｍｓに対して検出されない場合、ＮＥＣはブロック340 で状態４（ハングオーバー）から状態１（遠端部のスピーチ）に転移する。遠端部の通話者が話しておらず、近端部のスピーチが実施例において50ｍｓの期間検出されない場合、ＮＥＣは状態４（ハングオーバー）から状態０に転移する。近端部のスピーチが検出された場合には制御アルゴリズムは状態２（近端部スピーチ）または状態３（二重トーク）のいずれかにＮＥＣを戻す。
【０１０６】
ＮＥＣ状態マシン制御アルゴリズムは図１４〜１６に示されている。図１４〜１６において、アルゴリズムは現在の状態が状態１（遠端部スピーチ）であるかどうかについての予備的決定を各サンプルに対して実行する。ブロック342 において現在の状態が状態１であると決定され、Ｈlossの値が３ｄＢより小さいと決定された場合、制御素子はブロック344 で値ｅ（ｎ）の出力を許す。この場合、前のサンプルに対して遠端部のスピーチは存在していたが、現在のサンプルに対して二重トークが存在している状況を示す。同様に、現在の状態がブロック340 、346 および348 において状態１，２および３（遠端部のスピーチ、近端部のスピーチおよび二重トーク）のいずれでもないとそれぞれ決定された場合、ブロック344 においてｅ（ｎ）の値は出力されることが許され、出力制御が状態マシンによって行われる。その後ＮＥＣが次のサンプルを処理する次の状態に関する決定が行われ、次の状態決定が制御状態マシンアルゴリズムの点Ｅで開始する。
【０１０７】
ブロック340 において、現在の状態が状態１（遠端部のスピーチ）であると決定され、ブロック342 においてＨlossの値が３ｄＢより大きいと決定された場合、ブロック350 において状態フィルタは適応することを許される。その後、ＥＲＬＥおよびＥＲＬＥ1 はブロック352 および354 においてそれぞれＶＴに対して検査されて、いずれか一方がＶＴより大きい場合、ブロック356 においてエコー消去装置フィルタが適応することを許される。しかしながら、両ブロック352 および354 においてＥＲＬＥおよびＥＲＬＥ1 がＶＴより大きくない場合、エコー消去装置フィルタは適応しない。いずれの場合でも、ブロック358 において合成された雑音サンプルは沈黙の最後の期間中に得られたＬＰＣ係数を使用して制御素子の制御の下に合成された雑音成分によって生成される。合成された雑音サンプルｓ（ｎ）はブロック360 で出力され、出力制御が制御素子によって行われる。その後、ＮＥＣが次のサンプルを処理する次の状態に関する決定が行われ、次の状態決定が点Ｅで開始する。
【０１０８】
点Ｅにおいて、プログラム実行は次の状態サブルーティンに入る。ブロック362 でＤＥＭ（ｘ）の値が２の整数値以上である場合、ＤＥＭ（ｅ）が１以下であるか否かを決定するためにブロック364 において検査が行われる。ＤＥＭ（ｅ）が１以下でない場合、状態マシンはブロック366 において２の次の状態（近端部のスピーチ）に転移する。しかしながら、ＤＥＭ（ｅ）が１未満であるならば、状態マシンはブロック368 で０の次の状態（沈黙）に転移する。転移が状態２または０に対して行なわれても、ルーティンはハングオーバー決定のために状態マシン制御アルゴリズムの点Ｆに進む。
【０１０９】
しかしながら、点Ｅで次の状態サブルーティンに入った時、ブロック362 でＤＥＭ（ｘ）の値が２以上であるならば、ＤＥＭ（ｅ）の値はブロック370 において３に等しいか否か決定される。そうでなければ、次の状態はブロック372 で１（遠端部のスピーチ）であると決定され、ルーティンはハングオーバー決定のために制御状態マシンアルゴリズムの点Ｆに進む。ブロック370 においてＤＥＭ（ｅ）の値が３に等しいと決定された場合、ブロック374 、376 および378 においてＨloss、ＥＲＬＥおよびＥＲＬＥ1 がそれぞれ３ｄＢより小さいが否かを決定するために検査が行われる。ブロック374 、376 および378 において値の任意の１つが３ｄＢより小さい場合、ブロック380 において次の状態は状態３（二重トーク）であると決定される。しかしながら、ブロック374 、376 および378 において各値が３ｄＢ以上である場合、ブロック372 で次の状態は状態１（遠端部のスピーチ）であると決定される。前のようにブロック380 およびブロック372 から、ルーティンはハングオーバー決定のために制御状態マシンアルゴリズムの点Ｆに進む。
【０１１０】
ブロック340 において現在の状態が状態１（遠端部のスピーチ）でないと決定された場合、ブロック346 においてこのブロックに対するエントリィが行われて、現在の状態が状態２（近端部のスピーチ）であるか否かの決定が行われる。現在の状態が状態２である場合、ブロック382 でｅ（ｎ）の値が出力される。その後、ブロック386 でＤＥＭ（ｘ）が３に等しいか否かを最初に決定することによって次の状態に関する決定が行われ、そうならば、次の状態はブロック368 で状態３（二重トーク）に設定される。しかしながら、ＤＥＭ（ｘ）が３に等しくない場合、ブロック388 においてＤＥＭ（ｅ）が２以上であるか否かの決定が行われる。
【０１１１】
ブロック388 においてＤＥＭ（ｅ）が２以上であると決定された場合、ブロック390 で次の状態は現在の状態である状態２（近端部のスピーチ）のままに設定される。しかしながら、ブロック388 でＤＥＭ（ｅ）が２以上でないと決定された場合、ブロック392 においてＤＥＭ（ｘ）が１以下であるか否かの決定が行われる。ブロック392 でＤＥＭ（ｘ）が１以下でないと決定された場合、ブロック386 において次の状態は状態３（二重トーク）に設定される。ブロック392 でＤＥＭ（ｘ）が１以下であると決定された場合には、ブロック394 で次の状態は状態４（ハングオーバー）であるようにに設定される。さらにブロック394 において、制御素子中の内部カウンタであるＨカウンタ（示されていない）は400 のＨcount 値に設定される。ブロック386 、390 および394 からルーティンは、ハングオーバー決定のために制御状態マシンアルゴリズムの点Ｆに進む。
【０１１２】
ブロック346 で現在の状態が状態２（近端部のスピーチ）ではないことが決定されたならば、ブロック348 において現在の状態は状態３（二重トーク）であると決定される。現在の状態が状態３ならば、ブロック396 でｅ（ｎ）の値が出力される。その後、ブロック398 でＤＥＭ（ｘ）が３に等しいか否かを最初に決定することによって次の状態に関する決定が行われ、そうでなければ、ルーティンは上記に説明されたように状態決定のためにブロック388 に進む。しかしかながら、ＤＥＭ（ｘ）が３に等しい場合、ブロック400 においてＨlossが３ｄＢより大きいか否かの決定が行われる。ブロック400 においてＨlossが３ｄＢより大きくないならば、ブロック386 において次の状態が状態３（二重トーク）に設定される。Ｈlossが３ｄＢより大きいならば、ブロック402 で状態フィルタが適応することを許される。
【０１１３】
状態フィルタの適応が許された時、ブロック404 においてＥＲＬＥがＭＴより大きいか否かの決定が行われ、その後ブロック406 においてＥＲＬＥ1 がＭＴより大きいか否かの決定が行われる。ＥＲＬＥまたはＥＲＬＥ1 のいずれがＭＴより大きい場合、ブロック408 における次の状態は状態４（ハングオーバー）に設定される。しかしながら、ＥＲＬＥ1 がＭＴより大きくない場合、次の状態はブロック386 における状態３（二重トーク）に設定される。ブロック408 において次の状態が状態４（二重トーク）に設定された場合、Ｈcount は800 に設定される。ブロック386 および408 から、ルーティンはハングオーバー決定のために状態マシン制御アルゴリズムの点Ｆに進む。
【０１１４】
ハングオーバールーティンは、近端部のスピーチ状態または二重トーク状態から遠端部のスピーチまたは沈黙の状態への転移間に遅延が発生することを確実にする。ハングオーバー決定ルーティンが点Ｆで入力されると、ブロック410 において現在の状態が状態４（ハングオーバー）であるか否かに関する決定が行われる。現在の状態が状態４でない場合、状態マシン制御アルゴリズムルーティンは出され、ルーティンは図７の点Ａに戻る。
【０１１５】
ブロック410 において現在の状態が状態４であると決定された場合、ブロック412 において次の状態が状態２より小さい状態、すなわち状態１（遠端部のスピーチ）または状態０（沈黙）に設定されたか否かが決定される。ブロック412 において次の状態が状態０または１でないと決定された場合、状態マシン制御アルゴリズムサブルーティンは出され、サブルーティンは図７の点Ａに戻る。しかしながら、次の状態が状態０または１であると決定された場合、ブロック414 でＨcount はデクレメントされ、その後ブロック416 でＨcount が０に等しいか否かの決定が行われる。Ｈcount が０に等しいと決定された場合、状態マシン制御アルゴリズムサブルーティンが出され、サブルーティンは図６の点Ａに戻る。しかしながら、Ｈcount が０に等しくない場合、ブロック418 において次の状態は状態４に設定され、状態マシン制御アルゴリズムサブルーティンが出され、サブルーティンは図７の点Ａに戻る。
【０１１６】
実施例に関して説明された多数のパラメータは、本発明の技術的範囲内で修正されることができることが理解されるべきである。例えば、ハングオーバー遅延はしきい値、しきい値レベル数またはフィルタステップサイズ値等の別のパラメータに変化されることが可能である。
【０１１７】
好ましい実施例の前述の説明は、当業者が本発明を形成または使用することを可能にするために行われている。これらの実施例に対する種々の修正は当業者に容易に明らかであり、またここに限定された普遍的な原理は発明の機能を使用せずにその他の実施例に適応されることが可能である。したがって、本発明はここに示された実施例に制限されるものではなく、ここに記載された原理および新しい特徴と一致した広い範囲の技術的範囲に適応される。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルセル電話システムおよび地上ベースの電話システムとのインターフェイス構造例を示したブロック図。
【図２】通常のエコー消去装置のブロック図。
【図３】エコーチャンネル衝撃応答の領域を示したグラフ。
【図４】トランスバーサル適応フィルタのブロック図。
【図５】本発明のエコー消去装置の１実施形態のブロック図。
【図６】エコー消去装置のブロック図である。図５の制御装置をさらに詳細に示したブロック図である。
【図７】エコー消去のためのサンプルデータ処理のフロー図。
【図８】図７のパラメータ調節ステップに含まれるステップのフロー図。
【図９】図７の周期関数計算ステップに含まれるステップのフロー図。
【図１０】円形端部のサンプルバッファおよび初期フィルタタップ位置を示した図。
【図１１】タップバッファおよび初期フィルタタップの状態フィルタおよびエコー消去装置フィルタへの複写を示した図。
【図１２】タップバッファおよび状態フィルタとエコー消去装置フィルタのフィルタタップ位置のサンプルに関する最大シフトを示した図。
【図１３】種々のエコー消去装置の状態を示した状態マシンの図。
【図１４】図７の状態マシンのステップに含まれるステップのフロー図。
【図１５】図７の状態マシンのステップに含まれるステップのフロー図。
【図１６】図７の状態マシンのステップに含まれるステップのフロー図。

Claims (8)

1. 利得制御信号を受け、かつ利得制御信号にしたがって遠端信号を調節するように適応された可変利得素子（１７０）と、
   調節された遠端信号を記憶するバッファ（１５４）と、
   近端スピーチ信号（ｖ（ｎ））およびエコー信号（ｙ（ｎ））を含む近端信号からエコー信号を消去するため、前記バッファに接続された複数のトランスバーサル適応フィルタ（１５８、１６０）であって、遠端信号をフィルタ処理してエコー推定信号（ｙｌ（ｎ））を生成し、エコー消去状態を区別するために使用される状態フィルタ（１５８）、および遠端信号をフィルタ処理してエコー推定信号（ｙ＾（ｎ））を生成し、エコー消去を行うためのエコー消去装置フィルタ（１６０）と、
   複数のトランスバーサル適応フィルタを制御する制御装置（１５２）とを備え、
   前記制御装置が、前記バッファからの遠端信号を受けかつ前記可変利得素子に利得制御信号を供給する自動利得制御装置（１８８）を含むエコー消去システム（１４０）。
2. 遠端信号と近端スピーチ信号とが同時に存在するとき、前記制御装置は状態フィルタ（１５８）のフィルタ係数の更新をディスエーブルすることなく、エコー消去装置フィルタ（１６０）のフィルタ係数の更新をディスエーブルする請求項１記載のエコー消去システム。
3. 複数のトランスバーサル適応フィルタが異なるステップサイズを有する請求項１記載のエコー消去システム。
4. エコー信号（ｙ（ｎ））と近端スピーチ信号（ｖ（ｎ））を合計して第１の合計を生成する合計器（１４４）と、
   第１の合計をハイパスフィルタ処理するハイパスフィルタ（１４６）と、
   ハイパスフィルタ処理された第１の合計（ｒ（ｎ））から状態フィルタの出力であるエコー推定信号（ｙｌ（ｎ））を減算して第２の合計（ｅｌ（ｎ））を生成し、第２の合計を制御装置に供給する第２の合計器（１５０）とをさらに備えた、請求項１記載のエコー消去システム。
5. 遠端チャンネルからの遠端信号を受け、
   遠端信号を調節し、
   複数の適応フィルタ（１５８、１６０）で遠端信号をフィルタ処理し、
   近端スピーチ信号と遠端信号の両方が存在するか否かを短期間エコー復帰損失強化（ＥＲＬＥ）により検査し、
   近端スピーチ信号と遠端信号の両方が存在するとき、複数の適応フィルタのうち第２の適応フィルタ（１５８）のフィルタ係数の更新をディスエーブルすることなく、第１の適応フィルタ（１６０）のフィルタ係数の更新をディスエーブルすることを含むエコー消去を制御する方法。
6. 複数の適応フィルタ（１５８、１６０）の第２の適応フィルタ（１５８）を使用して遠端信号をフィルタ処理することによってエコー推定信号ｙｌ(n)を生成し、
   近端スピーチ信号ｖ(n) およびエコー信号ｙ(n)の結合された信号ｒ(n)からエコー推定信号ｙｌ(n)を減算して第1のエコー残留信号ｅｌ(n)を生成し、
   第1のエコー残留信号ｅｌ(n)に基づいて、第１の適応フィルタ（１６０）により遠端信号をフィルタ処理することによってエコー推定信号ｙ＾(n)を生成し、
   第１の適応フィルタからのエコー推定信号ｙ＾(n)を前記信号ｒ(n)から減算して第2のエコー残留信号ｅ（ｎ）を生じることをさらに含む請求項５記載の方法。
7. 遠端信号ｘ(n)のエネルギＥ_ｘ(n)を測定し、
   結合された信号ｒ(n)のエネルギＥ_ｒ(n)を測定し、
   遠端信号エネルギと結合された信号エネルギとの比を形成し、
   比を第１のしきい値と比較し、
   比が第１のしきい値より大きいなら第２の適応フィルタ（１５８）のフィルタ係数を更新し、
   比が第１のしきい値以下なら第２の適応フィルタ（１５８）のフィルタ係数の更新を保留することをさらに含む請求項６記載の方法。
8. 第１の適応フィルタ（１６０）に対する第１のエコー復帰損失強化ＥＲＬＥ(n)を決定し、
   第２の適応フィルタ（１５８）に対する第２のエコー復帰損失強化ＥＲＬＥｌ(n)を決定し、
   第１のエコー復帰損失強化を第２のしきい値と比較し、
   第２のエコー復帰損失強化を第３のしきい値と比較し、
   第１のエコー復帰損失強化ＥＲＬＥ(n)が第２のしきい値を越えるか、第２のエコー復帰損失強化ＥＲＬＥｌ(n)が第３のしきい値を越えるなら、第１の適応フィルタ（１６０）のフィルタ係数を更新することをさらに含む請求項７記載の方法。

Images