JP4400015B2 - ダブルトーク検出方法及びダブルトーク検出装置並びにエコーキャンセラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダブルトーク時のエコー消去特性の劣化を防止するためにダブルトークを検出するダブルトーク検出方法及びダブルトーク検出装置並びにそれを用いたエコーキャンセラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル携帯電話等のディジタル通信システムでは、音声コーデックでの処理のために生じる遅延によって、通話相手の音声が携帯機のマイクとスピーカー間の筐体や空間を経由して通話相手へ返っていくエコーが生じる。この音響エコーを消去するために、一般的にエコーキャンセラが用いられている。
【０００３】
エコーキャンセラは適応フィルタを備え、この適応フィルタで、遠端入力信号（受信信号）に基づいてエコー信号と推定された擬似的なエコーレプリカ（擬似エコー信号）を形成し、エコーパス（反響空間）でエコーを含んだ近端入力信号（発音出力信号）から、加算器で、上記エコーレプリカを減算することによりエコーを除去している。
【０００４】
エコーキャンセラの適応フィルタには一般的には学習同定法が用いられている。
【０００５】
文献『金田豊著、「適応フィルタの概要」、日本音響学会誌４８巻７号、P.489〜492、1992年』
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記エコーキャンセラのエコー消去特性は、ダブルトーク(双方向同時通話)によって劣化する。ダブルトークによって適応フィルタの特性が大きく変化してしまい、エコー消去特性が劣化してしまう。このため、ダブルトーク対策として、すみやかにダブルトークを検出し、ダブルトークに合わせて適応フィルタの機能を制御する必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第１の発明に係るダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【０００９】
第２の発明に係るダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。
【００１１】
第３の発明に係るダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。ここで、上記第２の発明の近端信号の平均パワーの代わりに残差信号の平均パワーを用いたのは、エコー成分の影響を除去するためである。
【００１３】
第４の発明に係るダブルトーク検出装置は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、ダブルトーク判定部で、上記第１の発明に係るダブルトーク検出方法と同様に、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【００１５】
第５の発明に係るダブルトーク検出装置は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、ダブルトーク判定部で、上記第２の発明に係るダブルトーク検出方法と同様に、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【００１７】
第６の発明に係るダブルトーク検出装置は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成により、ダブルトーク判定部で、上記第３の発明に係るダブルトーク検出方法と同様に、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【００１９】
第７の発明に係るエコーキャンセラは、可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、上記可変レート音声コーデックのレート判定情報をもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とする。
【００２０】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができ、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００２１】
第８の発明に係るエコーキャンセラは、可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、上記可変レート音声コーデックのレート判定情報と遠端、近端の各入力信号の平均パワーとをもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とする。
【００２２】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができ、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００２３】
第９の発明に係るエコーキャンセラは、可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、上記可変レート音声コーデックのレート判定情報と遠端、残差の各入力信号の平均パワーとをもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とする。
【００２４】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができ、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００２５】
第１０の発明に係るエコーキャンセラは、上記第７乃至９の発明のいずれかに記載のエコーキャンセラにおいて、上記ダブルトーク判定部によるダブルトークの判定からシングルトークへの判定の段階で、適応フィルタ部にヒステリシスを持たせることを特徴とする。
【００２６】
上記構成により、カウンターなどを利用して一定時間シングルトークに復帰しないようにしてヒステリシスを持たせることで、ダブルトークとシングルトークとの間で遷移がめまぐるしく起きてしまうのを防止することができる。この結果、通話品質が低下するのを抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
［ダブルトーク検出方法］
ダブルトークの判定は、受話信号、送話信号の音声、非音声の状態を判別することによって実現できる。この音声信号の音声、非音声状態の判別に関して、CDMA端末などのディジタル通信システムで用いられている可変レート音声コーデックでは、音声の状態を監視し、非音声の区間は低いレートで符号化して送り出す方法を用いている。本実施形態に係るダブルトーク検出方法は、この可変レート音声コーデックのレート判定情報を用いて、受話、送話音声の状態を判別し、これによりダブルトーク状態の検出を行うものである。
【００２９】
ＣＤＭＡ端末などに用いられている可変レート音声コーデックでは、音声の有音、無音に応じて符号化レートを切り替える方法を用いている。すなわち、有音区間では比較的高いビットレートを必要とする符号化を行い、無音区間では低いビットレートで符号化を行う。受信側はビットレートの情報を同時に受信して復号する。EVRCを例に取ると、通常、有音区間は高レートであるフルレートもしくは１/2レートでコーディングされるが、無音区間は低レートである１/８レートでコーディングされる。
【００３０】
この可変レート音声コーデックのレート判定情報は、音声の有音、無音判定の情報として用いることができる。これを利用してダブルトーク判定を行うことができる。即ち、本実施形態のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのレート判定情報を利用してダブルトーク判定を実現する手法である。
【００３１】
次に、具体的なダブルトーク検出方法を説明する。
【００３２】
第１のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果のみを基にダブルトークを検出する方法である。
【００３３】
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定する。即ち、遠端信号が受信されているだけで、近端信号の送信がない状態と判定する。このシングルトーク状態以外の状態をダブルトーク状態と判定する。なお、このダブルトーク状態には、デコーダ及びエンコーダのレート判定結果がともに無音区間に相当する低レートである無音状態が含まれる。
【００３４】
この方法により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【００３５】
第２のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に遠端信号及び近端信号の平均パワーの値を基にダブルトークを検出する方法である。
【００３６】
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートである場合は、第１のダブルトーク検出方法と同様であるが、第２のダブルトーク検出方法ではこれに加えて、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定する。このシングルトーク状態以外の状態の場合をダブルトーク状態と判定する。なお、このダブルトーク状態に上記無音状態が含まれるのは、第１のダブルトーク検出方法と同様である。
【００３７】
ここで、遠端信号の平均パワーが閾値以上とは、受信側が有音状態であることを意味する。また、近端信号の平均パワーが閾値以下とは、送信側が無音状態であることを意味する。実際の通話では雑音等の種々の情報が含まれているため、平均値をとって閾値と比較している。
【００３８】
この方法により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。
【００３９】
第３のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に遠端信号及び残差信号の平均パワーの値を基にダブルトークを検出する方法である。
【００４０】
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートである場合は、第１のダブルトーク検出方法と同様であるが、第３のダブルトーク検出方法ではこれに加えて、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定する。このシングルトーク状態以外の状態の場合をダブルトーク状態と判定する。なお、このダブルトーク状態に上記無音状態が含まれるのは、第１のダブルトーク検出方法と同様である。
【００４１】
ここでは、上記第２のダブルトーク検出方法の近端信号の平均パワーの代わりに残差信号の平均パワーを用いているが、これは、エコー成分の影響を排除できるためのである。残差信号は近端信号からエコー成分を除去した後の信号であるため、エコー成分による影響を除去することができる。
【００４２】
この方法により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。
【００４３】
［ダブルトーク検出装置］
ダブルトーク検出装置は、上述した各ダブルトーク検出方法の機能を組み込んだダブルトーク判定部によって構成されている。このダブルトーク検出装置のダブルトーク判定部での具体的な動作及び効果は、上述した各ダブルトーク検出方法と同様である。
【００４４】
このダブルトーク検出装置は、単体の部品としても、エコーキャンセラの一部の機能としてもよい。
【００４５】
［エコーキャンセラ］
次に、本実施形態に係るエコーキャンセラ１００について添付図面を基に説明する。
【００４６】
［第１のエコーキャンセラ］
図１に本実施形態の第１のエコーキャンセラ１００を示す。図１はエコーキャンセラ１００の全体構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ１００は、可変レート音声コーデック部１０１に隣接して設けられている。
【００４７】
エコーキャンセラ１００は、近端入力信号Sin’からエコー成分を除去するためのもので、遠端入力端子１０２、遠端出力端子１０３、適応フィルタ部１０４、近端入力端子１０７、加算器１０８、ダブルトーク判定部１０９、近端出力端子１１０を有して構成されている。なお、エコーパス１０５は、例えばマイクとスピーカー間の筐体や空間等の反響経路である。このエコーパス１０５を介してエコー信号（音響信号）ＥＴが近端信号源１０６からの入力信号Sinに加算されて近端出力信号Sin’となる。
【００４８】
遠端入力端子１０２は可変レート音声コーデック部１０１のデコーダに接続され、入力ビット列Rbがデコードされた遠端入力信号Rinを入力する。遠端入力端子１０２よりサンプル単位に入力される遠端入力信号Rinは適応フィルタ部１０４に入力される。近端出力端子１０３から出力される遠端出力信号Rout(=Rin)は近端のエコーパス１０５でエコー信号ETを生じる。近端出力端子１１０は可変レート音声コーデック部１０１のエンコーダに接続され、近端出力信号Soutを出力する。この近端出力信号Soutはエンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【００４９】
適応フィルタ部１０４は、遠端入力信号（デジタル信号）Rinを受信して、この遠端入力信号RinからエコーレプリカERを形成する。この適応フィルタ部１０４に用いられる適応アルゴリズムには、LMS法や学習同定法などがある。このLMS法や学習同定法については、文献（「適応フィルタの概要」日本音響学会誌4８巻７号(1992)P.489〜492）に示されている。
【００５０】
これらのアルゴリズムは、比較的軽量な計算量と安定な動作からエコーキャンセラの適応フィルタとしてよく利用される。このようなエコーキャンセラでは、近端話者側の発声や、大きな雑音信号の混入などによるダブルトーク状態がおきると、適応フィルタの特性が大きく劣化するため、ダブルトーク状態を検出して適応フィルタの更新動作を速やかに停止する必要がある。このために、適応フィルタの更新動作を停止させるタイミングとしてのダブルトーク状態の発生を速やかに検出する必要がある。このため、ダブルトーク判定部１０９を設けた。ダブルトーク判定部１０９については後述する。
【００５１】
本実施形態では、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。具体的には、適応フィルタ部１０４で、後述する式（１）によりエコーレプリカERを算出する。
【００５２】
また、タップ係数を更新する場合は、残差信号ZSを用いて、後述する式（３）により行う。
【００５３】
加算器１０８は、エコーを含んだ近端出力信号Sin’から、適応フィルタ部１０４で形成したエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する。具体的には、後述する式（２）により行う。
【００５４】
ダブルトーク判定部１０９は、可変レート音声コーデック部１０１でのレート判定結果に基づいてダブルトーク状態を判定する。ダブルトーク判定部１０９には、可変レート音声コーデック部１０１のデコーダからデコードの際の受信側レート判定情報Rrが、エンコーダからエンコードの際の送信側レート判定情報Srがそれぞれ入力される。そして、ダブルトーク判定部１０９は、可変レート音声コーデック部１０１のデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定する。なお、他の状態には、（１）デコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートである場合、（２）デコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートであり、エンコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートである場合、（３）デコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートである場合の３態様がある。
【００５５】
可変レート音声コーデック部１０１のデコーダは回線側からの入力ビット列Rbをデコードする。デコードされた信号である遠端入力信号Rinは端子１０２に入力する。可変レート音声コーデック部１０１のエンコーダはエコーキャンセラ１００の近端出力端子１１０からの近端出力信号Soutを受け取り、エンコードして回線側に出力ビット列Sbを送り出す。
【００５６】
さらに、可変レート音声コーデック部１０１では、音声の有音、無音に応じて符号化レートを切り替える。すなわち、有音区間では比較的高いビットレートを必要とする符号化を行い、無音区間では低いビットレートで符号化を行う。このとき、デコーダでのビットレートの情報は受信側レート判定情報Rrとしてダブルトーク判定部１０９へ出力される。また、エンコーダでのビットレートの情報は送信側レート判定情報Srとしてダブルトーク判定部１０９へ出力される。
【００５７】
適応フィルタ部１０４のタップ係数ｈ´(ｔ)は動作開始時もしくは任意の初期化時に初期化(クリアなど)される。
【００５８】
［動作］
次に、上記構成のエコーキャンセラ１００の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
まず、適応フィルタ部１０４のタップ係数を初期化する（ステップＳ１）。
【００６０】
次いで、適応フィルタ部１０４でエコーレプリカERを作成する（ステップＳ２）。即ち、適応フィルタ部１０４で、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。エコーレプリカERを算出する式は以下の式による。
【００６１】
ER=ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(1)
ｘ(ｔ)：時刻ｔから過去n個までの遠端入力信号Rin
次いで、加算器１０８で、近端出力信号Sin'とエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する（ステップＳ３）。残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する式は以下の式による。
【００６２】
ｅ(ｔ)=ｙ(ｔ)−ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(2)
次いで、ダブルトーク判定部１０９で、送信側レート判定情報Sr及び受信側レート判定情報Rrから、以下のようにしてダブルトーク状態かシングルトーク状態かを判定し（ステップＳ４）、各判定結果に基づいてタップ係数の更新をするか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００６３】
（１） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)のとき、シングルトーク状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をする。
【００６４】
（２） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をしない。
【００６５】
（３） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をしない。
【００６６】
（４） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)のとき、無音状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をしない。
【００６７】
上記判定により、タップ係数の更新をしないときは、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。タップ係数の更新をするときは、タップ係数を更新する旨の判定結果DDを適応フィルタ部１０４に入力させる。
【００６８】
適応フィルタ部１０４では、ダブルトーク判定部１０９のタップ係数を更新する旨の判定結果DDを基に、残差信号を用いてタップ係数を更新する（ステップＳ６）。更新は以下の式による。
【００６９】
ｈ(ｔ+１)=ｈ(ｔ)＋［α／（ｘ（ｔ）Tｘ（ｔ）＋β）］ｅ（ｋ）ｘ（ｋ）…(3)
α：ステップサイズ(０＜α＜２)
β：０除算を防ぐ小さな正の値
残差信号ZSは遠端出力１１０から遠端出力信号Soutとして出力される。遠端出力信号Soutは可変レート音声コーデック部に入力され、エンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【００７０】
その後、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。
【００７１】
［効果］
以上のように、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果を用いるので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【００７２】
また、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【００７３】
さらに、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００７４】
［第２のエコーキャンセラ］
図３に本実施形態の第２のエコーキャンセラ２００を示す。図３はエコーキャンセラ２００の全体構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ２００は、可変レート音声コーデック部２０１に隣接して設けられている。
【００７５】
第２のエコーキャンセラ２００の全体構成は上記第１のエコーキャンセラ１００とほぼ同様であるため、ここでは、第１のエコーキャンセラ１００との相違点を中心に説明する。
【００７６】
第２のエコーキャンセラ２００は、ダブルトーク判定部２０９が、可変レート音声コーデック部２０１のデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'の平均パワーを基に、ダブルトーク状態を検出する点に特徴がある。このため、ダブルトーク判定部２０９は、可変レート音声コーデック部２０１のデコーダ及びエンコーダと共に、遠端入力端子２０２及び近端入力端子２０７側にも接続されている。
【００７７】
［動作］
次に、上記構成のエコーキャンセラ２００の動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００７８】
まず、適応フィルタ部２０４のタップ係数を初期化する（ステップＳ１１）。
【００７９】
次いで、適応フィルタ部２０４でエコーレプリカERを作成する（ステップＳ１２）。即ち、適応フィルタ部２０４で、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。エコーレプリカERを算出する式は以下の式による。
【００８０】
ER=ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(1)
ｘ(ｔ)：時刻ｔから過去n個までの遠端入力信号Rin
次いで、加算器２０８で、近端出力信号Sin'とエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する（ステップＳ１３）。残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する式は以下の式による。
【００８１】
ｅ(ｔ)=ｙ(ｔ)−ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(2)
次いで、ダブルトーク判定部２０９に遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'を取り込み、各信号の平均パワーを計算する（ステップＳ１４）。
【００８２】
次いで、ダブルトーク判定部２０９で、送信側レート判定情報Sr、受信側レート判定情報Rr、遠端入力信号Rinの平均パワー及び近端出力信号Sin'の平均パワーから、以下のようにしてダブルトーク状態かシングルトーク状態かを判定し（ステップＳ１５）、各判定結果に基づいてタップ係数の更新をするか否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'の平均パワーによる条件をつけるのは、より厳密にシングルトーク状態を特定するためである。
【００８３】
（１） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワーが閾値以上、Sin'の平均パワーが閾値以下のとき、シングルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をする。
【００８４】
（２） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びSin'の平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【００８５】
（３） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びSin'の平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【００８６】
（４） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワー及びSin'の平均パワーは任意のとき、無音状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【００８７】
上記判定により、タップ係数の更新をしないときは、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。タップ係数の更新をするときは、タップ係数を更新する旨の判定結果DDを適応フィルタ部２０４に入力させる。
【００８８】
適応フィルタ部２０４では、ダブルトーク判定部２０９のタップ係数を更新する旨の判定結果DDを基に、残差信号を用いてタップ係数を更新する（ステップＳ１７）。更新は以下の式による。
【００８９】
ｈ(ｔ+１)=ｈ(ｔ)＋［α／（ｘ（ｔ）Tｘ（ｔ）＋β）］ｅ（ｋ）ｘ（ｋ）…(3)
α：ステップサイズ(０＜α＜２)
β：０除算を防ぐ小さな正の値
残差信号ZSは遠端出力２１０から遠端出力信号Soutとして出力される。遠端出力信号Soutは可変レート音声コーデック部に入力され、エンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【００９０】
その後、ステップＳ１２に戻り、上記処理を繰り返す。
【００９１】
［効果］
以上のように、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'の平均パワーを用いるので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【００９２】
また、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【００９３】
さらに、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００９４】
［第３のエコーキャンセラ］
図５に本実施形態の第３のエコーキャンセラ３００を示す。図５はエコーキャンセラ３００の全体構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ３００は、可変レート音声コーデック部３０１に隣接して設けられている。
【００９５】
第３のエコーキャンセラ３００の全体構成は上記第１のエコーキャンセラ１００とほぼ同様であるため、ここでは、第１のエコーキャンセラ１００との相違点を中心に説明する。
【００９６】
第３のエコーキャンセラ３００は、ダブルトーク判定部３０９が、可変レート音声コーデック部３０１のデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び残差信号ZSの平均パワーを基に、ダブルトーク状態を検出する点に特徴がある。このため、ダブルトーク判定部３０９は、可変レート音声コーデック部３０１のデコーダ及びエンコーダと共に、遠端入力端子３０２及び加算器３０８の可変レート音声コーデック部３０１側にも接続されている。
【００９７】
［動作］
次に、上記構成のエコーキャンセラ３００の動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００９８】
まず、適応フィルタ部３０４のタップ係数を初期化する（ステップＳ２１）。
【００９９】
次いで、適応フィルタ部３０４でエコーレプリカERを作成する（ステップＳ２２）。即ち、適応フィルタ部３０４で、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。エコーレプリカERを算出する式は以下の式による。
【０１００】
ER=ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(1)
ｘ(ｔ)：時刻ｔから過去n個までの遠端入力信号Rin
次いで、加算器３０８で、近端出力信号Sin'とエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する（ステップＳ２３）。残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する式は以下の式による。
【０１０１】
ｅ(ｔ)=ｙ(ｔ)−ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(2)
次いで、ダブルトーク判定部３０９に遠端入力信号Rin及び残差信号ZSを取り込み、各信号の平均パワーを計算する（ステップＳ２４）。
【０１０２】
次いで、ダブルトーク判定部３０９で、送信側レート判定情報Sr、受信側レート判定情報Rr、遠端入力信号Rinの平均パワー及び残差信号ZSの平均パワーから、以下のようにしてダブルトーク状態かシングルトーク状態かを判定し（ステップＳ２５）、各判定結果に基づいてタップ係数の更新をするか否かを判定する（ステップＳ２６）。ここで、遠端入力信号Rin及び残差信号ZSの平均パワーによる条件をつけるのは、より厳密にシングルトーク状態を特定するためである。
【０１０３】
（１） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワーが閾値以上、ZSの平均パワーが閾値以下のとき、シングルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をする。
【０１０４】
（２） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びZSの平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【０１０５】
（３） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びZSの平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【０１０６】
（４） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワー及びZSの平均パワーは任意のとき、無音状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【０１０７】
上記判定により、タップ係数の更新をしないときは、ステップＳ２２に戻り、上記処理を繰り返す。タップ係数の更新をするときは、タップ係数を更新する旨の判定結果DDを適応フィルタ部３０４に入力させる。
【０１０８】
適応フィルタ部３０４では、ダブルトーク判定部３０９のタップ係数を更新する旨の判定結果DDを基に、残差信号を用いてタップ係数を更新する（ステップＳ２７）。更新は以下の式による。
【０１０９】
ｈ(ｔ+１)=ｈ(ｔ)＋［α／（ｘ（ｔ）Tｘ（ｔ）＋β）］ｅ（ｋ）ｘ（ｋ）…(3)
α：ステップサイズ(０＜α＜２)
β：０除算を防ぐ小さな正の値
残差信号ZSは遠端出力３１０から遠端出力信号Soutとして出力される。遠端出力信号Soutは可変レート音声コーデック部に入力され、エンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【０１１０】
その後、ステップＳ２２に戻り、上記処理を繰り返す。
【０１１１】
［効果］
以上のように、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び残差信号ZSの平均パワーを用いるので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【０１１２】
また、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【０１１３】
さらに、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【０１１４】
［変形例］
（１） 上記実施形態では、ダブルトーク判定部１０９での判定結果DDをそのまま適応フィルタ部１０４に入力させたが、ダブルトークの判定からシングルトークヘの判定の段階でヒステリシスを持たせるようにしてもよい。即ち、カウンターなどを利用して一定時間シングルトークに復帰しないようにしてもよい。これにより、ダブルトークとシングルトークとの間で遷移がめまぐるしく起きてしまって、通話品質が低下するのを抑制することができる。
【０１１５】
（２） エコーキャンセラ１００の適応アルゴリズムは、学習同定法を限定されるものではなく、LMS,RLS、カルマンフィルタ等の他の適応アルゴリズムを用いたエコーキャンセラにも適用可能である。同様に可変レート音声コーデックも、可変レートの方式が有音、無音の判定に依存していればその方式には依存しないので、北米CDMA方式のQCELPやEVRCなどの可変レートコーデックに適応可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るダブルトーク検出方法及びダブルトーク検出装置並びにエコーキャンセラでは、次のような効果を奏することができる。
【０１１７】
（１） 可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果を用いて、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを判定するため、高速にかつ正確に判定することができる。
【０１１８】
（２） 可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いて、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを判定するため、高速にかつより正確に判定することができる。
【０１１９】
（３） 可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いて、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを判定するため、高速にかつより正確に判定することができる。
【０１２０】
（４） 上記判定手段により、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【０１２１】
（５） 上記判定結果に基づいて適応フィルタを制御することで、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエコーキャンセラの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエコーキャンセラでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るエコーキャンセラの全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るエコーキャンセラでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るエコーキャンセラの全体構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るエコーキャンセラでの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００：エコーキャンセラ
１０１：可変レート音声コーデック部
１０２：遠端入力端子
１０３：遠端出力端子
１０４：適応フィルタ部
１０５：近端入力端子
１０８：加算器
１０９：ダブルトーク判定部
１１０：近端出力端子
Rr：受信側レート判定情報
Sr：送信側レート判定情報
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダブルトーク時のエコー消去特性の劣化を防止するためにダブルトークを検出するダブルトーク検出方法及びダブルトーク検出装置並びにそれを用いたエコーキャンセラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル携帯電話等のディジタル通信システムでは、音声コーデックでの処理のために生じる遅延によって、通話相手の音声が携帯機のマイクとスピーカー間の筐体や空間を経由して通話相手へ返っていくエコーが生じる。この音響エコーを消去するために、一般的にエコーキャンセラが用いられている。
【０００３】
エコーキャンセラは適応フィルタを備え、この適応フィルタで、遠端入力信号（受信信号）に基づいてエコー信号と推定された擬似的なエコーレプリカ（擬似エコー信号）を形成し、エコーパス（反響空間）でエコーを含んだ近端入力信号（発音出力信号）から、加算器で、上記エコーレプリカを減算することによりエコーを除去している。
【０００４】
エコーキャンセラの適応フィルタには一般的には学習同定法が用いられている。
【０００５】
文献『金田豊著、「適応フィルタの概要」、日本音響学会誌４８巻７号、P.489〜492、1992年』
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記エコーキャンセラのエコー消去特性は、ダブルトーク(双方向同時通話)によって劣化する。ダブルトークによって適応フィルタの特性が大きく変化してしまい、エコー消去特性が劣化してしまう。このため、ダブルトーク対策として、すみやかにダブルトークを検出し、ダブルトークに合わせて適応フィルタの機能を制御する必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第１の発明に係るダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【０００９】
第２の発明に係るダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。
【００１１】
第３の発明に係るダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。ここで、上記第２の発明の近端信号の平均パワーの代わりに残差信号の平均パワーを用いたのは、エコー成分の影響を除去するためである。
【００１３】
第４の発明に係るダブルトーク検出装置は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、ダブルトーク判定部で、上記第１の発明に係るダブルトーク検出方法と同様に、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【００１５】
第５の発明に係るダブルトーク検出装置は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、ダブルトーク判定部で、上記第２の発明に係るダブルトーク検出方法と同様に、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【００１７】
第６の発明に係るダブルトーク検出装置は、可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成により、ダブルトーク判定部で、上記第３の発明に係るダブルトーク検出方法と同様に、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【００１９】
第７の発明に係るエコーキャンセラは、可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、上記可変レート音声コーデックのレート判定情報をもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とする。
【００２０】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができ、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００２１】
第８の発明に係るエコーキャンセラは、可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、上記可変レート音声コーデックのレート判定情報と遠端、近端の各入力信号の平均パワーとをもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とする。
【００２２】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができ、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００２３】
第９の発明に係るエコーキャンセラは、可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、上記可変レート音声コーデックのレート判定情報と遠端、残差の各入力信号の平均パワーとをもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とする。
【００２４】
上記構成により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができ、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００２５】
第１０の発明に係るエコーキャンセラは、上記第７乃至９の発明のいずれかに記載のエコーキャンセラにおいて、上記ダブルトーク判定部によるダブルトークの判定からシングルトークへの判定の段階で、適応フィルタ部にヒステリシスを持たせることを特徴とする。
【００２６】
上記構成により、カウンターなどを利用して一定時間シングルトークに復帰しないようにしてヒステリシスを持たせることで、ダブルトークとシングルトークとの間で遷移がめまぐるしく起きてしまうのを防止することができる。この結果、通話品質が低下するのを抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
［ダブルトーク検出方法］
ダブルトークの判定は、受話信号、送話信号の音声、非音声の状態を判別することによって実現できる。この音声信号の音声、非音声状態の判別に関して、CDMA端末などのディジタル通信システムで用いられている可変レート音声コーデックでは、音声の状態を監視し、非音声の区間は低いレートで符号化して送り出す方法を用いている。本実施形態に係るダブルトーク検出方法は、この可変レート音声コーデックのレート判定情報を用いて、受話、送話音声の状態を判別し、これによりダブルトーク状態の検出を行うものである。
【００２９】
ＣＤＭＡ端末などに用いられている可変レート音声コーデックでは、音声の有音、無音に応じて符号化レートを切り替える方法を用いている。すなわち、有音区間では比較的高いビットレートを必要とする符号化を行い、無音区間では低いビットレートで符号化を行う。受信側はビットレートの情報を同時に受信して復号する。EVRCを例に取ると、通常、有音区間は高レートであるフルレートもしくは１/2レートでコーディングされるが、無音区間は低レートである１/８レートでコーディングされる。
【００３０】
この可変レート音声コーデックのレート判定情報は、音声の有音、無音判定の情報として用いることができる。これを利用してダブルトーク判定を行うことができる。即ち、本実施形態のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのレート判定情報を利用してダブルトーク判定を実現する手法である。
【００３１】
次に、具体的なダブルトーク検出方法を説明する。
【００３２】
第１のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果のみを基にダブルトークを検出する方法である。
【００３３】
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定する。即ち、遠端信号が受信されているだけで、近端信号の送信がない状態と判定する。このシングルトーク状態以外の状態をダブルトーク状態と判定する。なお、このダブルトーク状態には、デコーダ及びエンコーダのレート判定結果がともに無音区間に相当する低レートである無音状態が含まれる。
【００３４】
この方法により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果から、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【００３５】
第２のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に遠端信号及び近端信号の平均パワーの値を基にダブルトークを検出する方法である。
【００３６】
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートである場合は、第１のダブルトーク検出方法と同様であるが、第２のダブルトーク検出方法ではこれに加えて、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定する。このシングルトーク状態以外の状態の場合をダブルトーク状態と判定する。なお、このダブルトーク状態に上記無音状態が含まれるのは、第１のダブルトーク検出方法と同様である。
【００３７】
ここで、遠端信号の平均パワーが閾値以上とは、受信側が有音状態であることを意味する。また、近端信号の平均パワーが閾値以下とは、送信側が無音状態であることを意味する。実際の通話では雑音等の種々の情報が含まれているため、平均値をとって閾値と比較している。
【００３８】
この方法により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。
【００３９】
第３のダブルトーク検出方法は、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に遠端信号及び残差信号の平均パワーの値を基にダブルトークを検出する方法である。
【００４０】
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートである場合は、第１のダブルトーク検出方法と同様であるが、第３のダブルトーク検出方法ではこれに加えて、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定する。このシングルトーク状態以外の状態の場合をダブルトーク状態と判定する。なお、このダブルトーク状態に上記無音状態が含まれるのは、第１のダブルトーク検出方法と同様である。
【００４１】
ここでは、上記第２のダブルトーク検出方法の近端信号の平均パワーの代わりに残差信号の平均パワーを用いているが、これは、エコー成分の影響を排除できるためのである。残差信号は近端信号からエコー成分を除去した後の信号であるため、エコー成分による影響を除去することができる。
【００４２】
この方法により、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いたので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを、高速にかつより正確に判定することができる。
【００４３】
［ダブルトーク検出装置］
ダブルトーク検出装置は、上述した各ダブルトーク検出方法の機能を組み込んだダブルトーク判定部によって構成されている。このダブルトーク検出装置のダブルトーク判定部での具体的な動作及び効果は、上述した各ダブルトーク検出方法と同様である。
【００４４】
このダブルトーク検出装置は、単体の部品としても、エコーキャンセラの一部の機能としてもよい。
【００４５】
［エコーキャンセラ］
次に、本実施形態に係るエコーキャンセラ１００について添付図面を基に説明する。
【００４６】
［第１のエコーキャンセラ］
図１に本実施形態の第１のエコーキャンセラ１００を示す。図１はエコーキャンセラ１００の全体構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ１００は、可変レート音声コーデック部１０１に隣接して設けられている。
【００４７】
エコーキャンセラ１００は、近端入力信号Sin’からエコー成分を除去するためのもので、遠端入力端子１０２、遠端出力端子１０３、適応フィルタ部１０４、近端入力端子１０７、加算器１０８、ダブルトーク判定部１０９、近端出力端子１１０を有して構成されている。なお、エコーパス１０５は、例えばマイクとスピーカー間の筐体や空間等の反響経路である。このエコーパス１０５を介してエコー信号（音響信号）ＥＴが近端信号源１０６からの入力信号Sinに加算されて近端出力信号Sin’となる。
【００４８】
遠端入力端子１０２は可変レート音声コーデック部１０１のデコーダに接続され、入力ビット列Rbがデコードされた遠端入力信号Rinを入力する。遠端入力端子１０２よりサンプル単位に入力される遠端入力信号Rinは適応フィルタ部１０４に入力される。近端出力端子１０３から出力される遠端出力信号Rout(=Rin)は近端のエコーパス１０５でエコー信号ETを生じる。近端出力端子１１０は可変レート音声コーデック部１０１のエンコーダに接続され、近端出力信号Soutを出力する。この近端出力信号Soutはエンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【００４９】
適応フィルタ部１０４は、遠端入力信号（デジタル信号）Rinを受信して、この遠端入力信号RinからエコーレプリカERを形成する。この適応フィルタ部１０４に用いられる適応アルゴリズムには、LMS法や学習同定法などがある。このLMS法や学習同定法については、文献（「適応フィルタの概要」日本音響学会誌4８巻７号(1992)P.489〜492）に示されている。
【００５０】
これらのアルゴリズムは、比較的軽量な計算量と安定な動作からエコーキャンセラの適応フィルタとしてよく利用される。このようなエコーキャンセラでは、近端話者側の発声や、大きな雑音信号の混入などによるダブルトーク状態がおきると、適応フィルタの特性が大きく劣化するため、ダブルトーク状態を検出して適応フィルタの更新動作を速やかに停止する必要がある。このために、適応フィルタの更新動作を停止させるタイミングとしてのダブルトーク状態の発生を速やかに検出する必要がある。このため、ダブルトーク判定部１０９を設けた。ダブルトーク判定部１０９については後述する。
【００５１】
本実施形態では、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。具体的には、適応フィルタ部１０４で、後述する式（１）によりエコーレプリカERを算出する。
【００５２】
また、タップ係数を更新する場合は、残差信号ZSを用いて、後述する式（３）により行う。
【００５３】
加算器１０８は、エコーを含んだ近端出力信号Sin’から、適応フィルタ部１０４で形成したエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する。具体的には、後述する式（２）により行う。
【００５４】
ダブルトーク判定部１０９は、可変レート音声コーデック部１０１でのレート判定結果に基づいてダブルトーク状態を判定する。ダブルトーク判定部１０９には、可変レート音声コーデック部１０１のデコーダからデコードの際の受信側レート判定情報Rrが、エンコーダからエンコードの際の送信側レート判定情報Srがそれぞれ入力される。そして、ダブルトーク判定部１０９は、可変レート音声コーデック部１０１のデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定する。なお、他の状態には、（１）デコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートである場合、（２）デコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートであり、エンコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートである場合、（３）デコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートである場合の３態様がある。
【００５５】
可変レート音声コーデック部１０１のデコーダは回線側からの入力ビット列Rbをデコードする。デコードされた信号である遠端入力信号Rinは端子１０２に入力する。可変レート音声コーデック部１０１のエンコーダはエコーキャンセラ１００の近端出力端子１１０からの近端出力信号Soutを受け取り、エンコードして回線側に出力ビット列Sbを送り出す。
【００５６】
さらに、可変レート音声コーデック部１０１では、音声の有音、無音に応じて符号化レートを切り替える。すなわち、有音区間では比較的高いビットレートを必要とする符号化を行い、無音区間では低いビットレートで符号化を行う。このとき、デコーダでのビットレートの情報は受信側レート判定情報Rrとしてダブルトーク判定部１０９へ出力される。また、エンコーダでのビットレートの情報は送信側レート判定情報Srとしてダブルトーク判定部１０９へ出力される。
【００５７】
適応フィルタ部１０４のタップ係数ｈ´(ｔ)は動作開始時もしくは任意の初期化時に初期化(クリアなど)される。
【００５８】
［動作］
次に、上記構成のエコーキャンセラ１００の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
まず、適応フィルタ部１０４のタップ係数を初期化する（ステップＳ１）。
【００６０】
次いで、適応フィルタ部１０４でエコーレプリカERを作成する（ステップＳ２）。即ち、適応フィルタ部１０４で、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。エコーレプリカERを算出する式は以下の式による。
【００６１】
ER=ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(1)
ｘ(ｔ)：時刻ｔから過去n個までの遠端入力信号Rin
次いで、加算器１０８で、近端出力信号Sin'とエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する（ステップＳ３）。残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する式は以下の式による。
【００６２】
ｅ(ｔ)=ｙ(ｔ)−ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(2)
次いで、ダブルトーク判定部１０９で、送信側レート判定情報Sr及び受信側レート判定情報Rrから、以下のようにしてダブルトーク状態かシングルトーク状態かを判定し（ステップＳ４）、各判定結果に基づいてタップ係数の更新をするか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００６３】
（１） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)のとき、シングルトーク状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をする。
【００６４】
（２） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をしない。
【００６５】
（３） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をしない。
【００６６】
（４） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)のとき、無音状態と判定し、適応フィルタ部１０４のタップ係数の更新をしない。
【００６７】
上記判定により、タップ係数の更新をしないときは、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。タップ係数の更新をするときは、タップ係数を更新する旨の判定結果DDを適応フィルタ部１０４に入力させる。
【００６８】
適応フィルタ部１０４では、ダブルトーク判定部１０９のタップ係数を更新する旨の判定結果DDを基に、残差信号を用いてタップ係数を更新する（ステップＳ６）。更新は以下の式による。
【００６９】
ｈ(ｔ+１)=ｈ(ｔ)＋［α／（ｘ（ｔ）Tｘ（ｔ）＋β）］ｅ（ｋ）ｘ（ｋ）…(3)
α：ステップサイズ(０＜α＜２)
β：０除算を防ぐ小さな正の値
残差信号ZSは遠端出力１１０から遠端出力信号Soutとして出力される。遠端出力信号Soutは可変レート音声コーデック部に入力され、エンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【００７０】
その後、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。
【００７１】
［効果］
以上のように、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果を用いるので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつ正確に判定することができる。
【００７２】
また、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【００７３】
さらに、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００７４】
［第２のエコーキャンセラ］
図３に本実施形態の第２のエコーキャンセラ２００を示す。図３はエコーキャンセラ２００の全体構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ２００は、可変レート音声コーデック部２０１に隣接して設けられている。
【００７５】
第２のエコーキャンセラ２００の全体構成は上記第１のエコーキャンセラ１００とほぼ同様であるため、ここでは、第１のエコーキャンセラ１００との相違点を中心に説明する。
【００７６】
第２のエコーキャンセラ２００は、ダブルトーク判定部２０９が、可変レート音声コーデック部２０１のデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'の平均パワーを基に、ダブルトーク状態を検出する点に特徴がある。このため、ダブルトーク判定部２０９は、可変レート音声コーデック部２０１のデコーダ及びエンコーダと共に、遠端入力端子２０２及び近端入力端子２０７側にも接続されている。
【００７７】
［動作］
次に、上記構成のエコーキャンセラ２００の動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００７８】
まず、適応フィルタ部２０４のタップ係数を初期化する（ステップＳ１１）。
【００７９】
次いで、適応フィルタ部２０４でエコーレプリカERを作成する（ステップＳ１２）。即ち、適応フィルタ部２０４で、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。エコーレプリカERを算出する式は以下の式による。
【００８０】
ER=ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(1)
ｘ(ｔ)：時刻ｔから過去n個までの遠端入力信号Rin
次いで、加算器２０８で、近端出力信号Sin'とエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する（ステップＳ１３）。残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する式は以下の式による。
【００８１】
ｅ(ｔ)=ｙ(ｔ)−ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(2)
次いで、ダブルトーク判定部２０９に遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'を取り込み、各信号の平均パワーを計算する（ステップＳ１４）。
【００８２】
次いで、ダブルトーク判定部２０９で、送信側レート判定情報Sr、受信側レート判定情報Rr、遠端入力信号Rinの平均パワー及び近端出力信号Sin'の平均パワーから、以下のようにしてダブルトーク状態かシングルトーク状態かを判定し（ステップＳ１５）、各判定結果に基づいてタップ係数の更新をするか否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'の平均パワーによる条件をつけるのは、より厳密にシングルトーク状態を特定するためである。
【００８３】
（１） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワーが閾値以上、Sin'の平均パワーが閾値以下のとき、シングルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をする。
【００８４】
（２） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びSin'の平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【００８５】
（３） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びSin'の平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【００８６】
（４） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワー及びSin'の平均パワーは任意のとき、無音状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【００８７】
上記判定により、タップ係数の更新をしないときは、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。タップ係数の更新をするときは、タップ係数を更新する旨の判定結果DDを適応フィルタ部２０４に入力させる。
【００８８】
適応フィルタ部２０４では、ダブルトーク判定部２０９のタップ係数を更新する旨の判定結果DDを基に、残差信号を用いてタップ係数を更新する（ステップＳ１７）。更新は以下の式による。
【００８９】
ｈ(ｔ+１)=ｈ(ｔ)＋［α／（ｘ（ｔ）Tｘ（ｔ）＋β）］ｅ（ｋ）ｘ（ｋ）…(3)
α：ステップサイズ(０＜α＜２)
β：０除算を防ぐ小さな正の値
残差信号ZSは遠端出力２１０から遠端出力信号Soutとして出力される。遠端出力信号Soutは可変レート音声コーデック部に入力され、エンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【００９０】
その後、ステップＳ１２に戻り、上記処理を繰り返す。
【００９１】
［効果］
以上のように、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び近端出力信号Sin'の平均パワーを用いるので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【００９２】
また、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【００９３】
さらに、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【００９４】
［第３のエコーキャンセラ］
図５に本実施形態の第３のエコーキャンセラ３００を示す。図５はエコーキャンセラ３００の全体構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ３００は、可変レート音声コーデック部３０１に隣接して設けられている。
【００９５】
第３のエコーキャンセラ３００の全体構成は上記第１のエコーキャンセラ１００とほぼ同様であるため、ここでは、第１のエコーキャンセラ１００との相違点を中心に説明する。
【００９６】
第３のエコーキャンセラ３００は、ダブルトーク判定部３０９が、可変レート音声コーデック部３０１のデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び残差信号ZSの平均パワーを基に、ダブルトーク状態を検出する点に特徴がある。このため、ダブルトーク判定部３０９は、可変レート音声コーデック部３０１のデコーダ及びエンコーダと共に、遠端入力端子３０２及び加算器３０８の可変レート音声コーデック部３０１側にも接続されている。
【００９７】
［動作］
次に、上記構成のエコーキャンセラ３００の動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００９８】
まず、適応フィルタ部３０４のタップ係数を初期化する（ステップＳ２１）。
【００９９】
次いで、適応フィルタ部３０４でエコーレプリカERを作成する（ステップＳ２２）。即ち、適応フィルタ部３０４で、時刻ｔにおけるインパルス応答のタップ係数ｈ´(ｔ)と遠端入力信号RinからエコーレプリカERを算出する。エコーレプリカERを算出する式は以下の式による。
【０１００】
ER=ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(1)
ｘ(ｔ)：時刻ｔから過去n個までの遠端入力信号Rin
次いで、加算器３０８で、近端出力信号Sin'とエコーレプリカERを減算して、残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する（ステップＳ２３）。残差信号ZS(=ｅ(ｔ))を算出する式は以下の式による。
【０１０１】
ｅ(ｔ)=ｙ(ｔ)−ｈ´T(ｔ)ｘ(ｔ) …(2)
次いで、ダブルトーク判定部３０９に遠端入力信号Rin及び残差信号ZSを取り込み、各信号の平均パワーを計算する（ステップＳ２４）。
【０１０２】
次いで、ダブルトーク判定部３０９で、送信側レート判定情報Sr、受信側レート判定情報Rr、遠端入力信号Rinの平均パワー及び残差信号ZSの平均パワーから、以下のようにしてダブルトーク状態かシングルトーク状態かを判定し（ステップＳ２５）、各判定結果に基づいてタップ係数の更新をするか否かを判定する（ステップＳ２６）。ここで、遠端入力信号Rin及び残差信号ZSの平均パワーによる条件をつけるのは、より厳密にシングルトーク状態を特定するためである。
【０１０３】
（１） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワーが閾値以上、ZSの平均パワーが閾値以下のとき、シングルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をする。
【０１０４】
（２） Rr:有音区間相当レート(高レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びZSの平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【０１０５】
（３） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:有音区間相当レート(高レート)、Rinの平均パワー及びZSの平均パワーは任意のとき、ダブルトーク状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【０１０６】
（４） Rr:無音区間相当レート(低レート)、Sr:無音区間相当レート(低レート)、Rinの平均パワー及びZSの平均パワーは任意のとき、無音状態と判定し、適応フィルタ部２０４のタップ係数の更新をしない。
【０１０７】
上記判定により、タップ係数の更新をしないときは、ステップＳ２２に戻り、上記処理を繰り返す。タップ係数の更新をするときは、タップ係数を更新する旨の判定結果DDを適応フィルタ部３０４に入力させる。
【０１０８】
適応フィルタ部３０４では、ダブルトーク判定部３０９のタップ係数を更新する旨の判定結果DDを基に、残差信号を用いてタップ係数を更新する（ステップＳ２７）。更新は以下の式による。
【０１０９】
ｈ(ｔ+１)=ｈ(ｔ)＋［α／（ｘ（ｔ）Tｘ（ｔ）＋β）］ｅ（ｋ）ｘ（ｋ）…(3)
α：ステップサイズ(０＜α＜２)
β：０除算を防ぐ小さな正の値
残差信号ZSは遠端出力３１０から遠端出力信号Soutとして出力される。遠端出力信号Soutは可変レート音声コーデック部に入力され、エンコードされて出力ビット列Sbとして回線側に出力される。
【０１１０】
その後、ステップＳ２２に戻り、上記処理を繰り返す。
【０１１１】
［効果］
以上のように、可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端入力信号Rin及び残差信号ZSの平均パワーを用いるので、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを高速にかつより正確に判定することができる。
【０１１２】
また、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【０１１３】
さらに、この判定結果に基づいて適応フィルタを制御して、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【０１１４】
［変形例］
（１） 上記実施形態では、ダブルトーク判定部１０９での判定結果DDをそのまま適応フィルタ部１０４に入力させたが、ダブルトークの判定からシングルトークヘの判定の段階でヒステリシスを持たせるようにしてもよい。即ち、カウンターなどを利用して一定時間シングルトークに復帰しないようにしてもよい。これにより、ダブルトークとシングルトークとの間で遷移がめまぐるしく起きてしまって、通話品質が低下するのを抑制することができる。
【０１１５】
（２） エコーキャンセラ１００の適応アルゴリズムは、学習同定法を限定されるものではなく、LMS,RLS、カルマンフィルタ等の他の適応アルゴリズムを用いたエコーキャンセラにも適用可能である。同様に可変レート音声コーデックも、可変レートの方式が有音、無音の判定に依存していればその方式には依存しないので、北米CDMA方式のQCELPやEVRCなどの可変レートコーデックに適応可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るダブルトーク検出方法及びダブルトーク検出装置並びにエコーキャンセラでは、次のような効果を奏することができる。
【０１１７】
（１） 可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果を用いて、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを判定するため、高速にかつ正確に判定することができる。
【０１１８】
（２） 可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び近端信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いて、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを判定するため、高速にかつより正確に判定することができる。
【０１１９】
（３） 可変レート音声コーデックのデコーダ及びエンコーダのレート判定結果と共に、遠端信号及び残差信号の平均パワーを閾値と比較した結果を用いて、シングルトーク状態かダブルトーク状態かを判定するため、高速にかつより正確に判定することができる。
【０１２０】
（４） 上記判定手段により、ダブルトーク判定の機構を簡略化することができる。
【０１２１】
（５） 上記判定結果に基づいて適応フィルタを制御することで、高精度のエコー消去特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエコーキャンセラの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエコーキャンセラでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るエコーキャンセラの全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るエコーキャンセラでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るエコーキャンセラの全体構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るエコーキャンセラでの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００：エコーキャンセラ
１０１：可変レート音声コーデック部
１０２：遠端入力端子
１０３：遠端出力端子
１０４：適応フィルタ部
１０５：近端入力端子
１０８：加算器
１０９：ダブルトーク判定部
１１０：近端出力端子
Rr：受信側レート判定情報
Sr：送信側レート判定情報
Claims (10)
- 可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とするダブルトーク検出方法。
- 可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とするダブルトーク検出方法。
- 可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定することを特徴とするダブルトーク検出方法。
- 可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とするダブルトーク検出装置。
- 可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とするダブルトーク検出装置。
- 可変レート音声コーデックを備えた通信システムにおいて、
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定し、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定するダブルトーク判定部を備えたことを特徴とするダブルトーク検出装置。 - 可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、
エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、
上記可変レート音声コーデックのレート判定情報をもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートであり、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートの場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とするエコーキャンセラ。 - 可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、
エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、
上記可変レート音声コーデックのレート判定情報と遠端、近端の各入力信号の平均パワーとをもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で近端信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とするエコーキャンセラ。 - 可変レート音声コーデックを備えた通信システムに組み込まれるエコーキャンセラにおいて、
エコーパスの特性を分析して擬似エコーを合成する適応フィルタ部と、
上記可変レート音声コーデックのレート判定情報と遠端、残差の各入力信号の平均パワーとをもとにダブルトーク状態を判定するダブルトーク判定部とを備え、
上記可変レート音声コーデックのデコーダのレート判定結果が有音区間に相当する高レートで、エンコーダのレート判定結果が無音区間に相当する低レートでかつ、遠端信号の平均パワーが閾値以上で残差信号の平均パワーが閾値以下の場合にのみシングルトーク状態と判定して上記適応フィルタの更新動作を行い、他の状態の場合はダブルトーク状態と判定して適応フィルタの更新動作を停止することで、高精度のエコー消去特性を実現することを特徴とするエコーキャンセラ。 - 請求項７乃至９のいずれか１項に記載のエコーキャンセラにおいて、
上記ダブルトーク判定部によるダブルトークの判定からシングルトークへの判定の段階で、適応フィルタ部にヒステリシスを持たせることを特徴とするエコーキャンセラ。
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