JP4576847B2 - エコーキャンセラ制御装置及び音声通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、エコーキャンセラ制御装置及び音声通信装置に関し、例えば、通話開始時にエコー経路の特性を推定して、エコーキャンセラの初期動作を制御するエコーキャンセラ制御装置及びエコーキャンセラを実装する音声通信装置に適用し得る。

近年、例えばインターネット等のデータ通信網を利用した音声通信（ＶｏＩＰ等）が注目されている。このような音声通話（主にパケット通信による）では、通話に遅延が発生し、音声端末端（２線−４線変換部分）の音声処理による反射でエコー成分が生じ、そのエコー成分により音声品質劣化が生じる（図２参照）。このエコー成分による通信品質の劣化を防ぐために、音声通信装置は、一般的にエコーキャンセラ３を備えることが多い（図３参照）。

エコーキャンセラ３は、フィルタ部と係数更新部を有する適応フィルタを備え、一般的に学習同定法（非特許文献１、２参照）を利用したものが一般的である。エコーキャンセラ３は、適応フィルタを利用して遠端入力信号から擬似エコー信号を生成し、近端入力信号から擬似エコー信号を減算することにより、近端入力信号に含まれるエコー成分を除去する（図４参照）。

また、適応フィルタのタップ係数（フィルタ係数）は、一般的に、遠端入力信号と、エコー成分除去後の近端入力信号とに基づいてエコー経路を推定（学習）し、更新制御され、収束される。
ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６８

上述したように、一般的にエコーキャンセラは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５及び同勧告Ｇ．１６８に準拠した性能を有するように設計され、この際、図４に示す系を想定するのが一般的である。

ところが、エコーキャンセラは通話開始とともにエコー経路を推定するが、このエコー経路の推定は接続環境や通話の音声状態の影響をうけ、擬似エコー信号を生成するフィルタ部のタップ係数の収束が遅くなることがある。

また、このエコー経路の変化に対応するためにあらかじめ長いエコー経路タップ係数を用意する必要があるが、学習同定法を用いたエコーキャンセラではこれによりさらに収束が遅くなる傾向がある。

つまり、学習同定法を用いたエコーキャンセラにおいて、擬似エコー信号を生成するフィルタ部は、遠端側からの音声信号の受信により動作を開始し、エコー経路の特性を推定するために、タップ係数を時間経過と共に変動させて収束させていくが、そのタップ係数の収束が遅くなり収束時間が長くなれば、それまでの時間に生じたエコー成分を精度よく除去できない。これは、受話者側から見れば、少なくとも通話開始時に耳障りなエコー感をもって通話することとなる。

また、例えばデータ通信網を経由する音声通信では、データ通信網を介した話者間（音声端末間）の距離が長くなればなるほど遅延が大きくなり、また複数の音声通信装置を経由することになる。従って、タップ係数の収束の遅れにより精度よく除去し切れなかった通話開始時のエコー成分も、それに応じて遅延が大きくなり、また経由する音声通信装置においてもエコー成分が発生するから、受話者には通話開始時に除去し切れなかったエコー成分の遅延が大きくなったり、またエコー成分が複合的に発生したりして、より一層顕著なエコーを感じることになる。

また、上述したように、タップ長の大きくすることは、長いエコー経路に対応できるからエコー経路の変化にも応じることはできるが、それだけタップ収束に係る演算量も増加するため計算コストが増大するという問題もある。

そのため、様々なエコー経路が想定される環境でも、適切なエコーキャンセル動作を実現することを目的とし、エコーキャンセラの動作開始時点でエコー経路の大まかな特性を推定し、これに基づいてエコーキャンセラの初期動作を制御して、通信品質の劣化を防止するエコーキャンセラ制御装置が求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明のエコーキャンセラ制御装置は、適応フィルタに対するフィルタ係数を更新、収束させていくことで擬似エコー信号を生成して近端入力信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラの初期動作を制御するエコーキャンセラ制御装置であって、通話の発信信号又は着信信号を検出し、エコーキャンセラの近端側に周波数特性を持つ信号を発生する信号発生手段と、エコーキャンセラの近端入力側の信号レベル変化に基づいて、信号発生手段が発生した信号のエコー成分の発生を検出するエコー成分検出手段と、信号の発生タイミングと、エコー成分検出手段のエコー成分の検出タイミングとに基づいて、信号に基づくエコー経路の遅延量を判定する遅延判定手段と、遅延判定手段が判定したエコー経路の遅延量に基づいて、エコーキャンセラの適応フィルタの初期設定を制御するエコーキャンセラ初期設定制御手段とを備え、エコーキャンセラ初期設定制御手段が、エコー経路の遅延量に基づき、当該遅延量分を加味したフィルタ係数の初期値を求めて、適応フィルタに設定するフィルタ係数発生部を有することを特徴とする。

第３の本発明の音声通信装置は、適応フィルタに対するフィルタ係数を更新、収束させていくことで擬似エコー信号を生成して近端入力信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラを備えた音声通信装置において、エコーキャンセラの初期動作を制御する第１の本発明のエコーキャンセラ制御装置を有することを特徴とする。

本発明のエコーキャンセラ制御装置及び音声通信装置によれば、通話開始の直前にエコー経路の推定することができ、その推定したエコー経路に基づいてエコーキャンセラの初期動作を設定しエコー成分の除去をさせることができるから、様々なエコー経路が想定される環境であっても通信品質が高い通話を実現することができ、また擬似エコー信号の生成に係るタップ係数の収束時間を短縮でき、かつ、タップ係数の更新演算量を軽減させることができる。

以下、本発明のエコーキャンセラ制御装置の最良の実施形態について図面を参照して説明する。

以下の実施形態では、通話開始の直前に、発信側又は着信側に特有の周波数特性を持つ信号を発生し、その信号のエコー成分のパワー変化観測を行なうことで、通話開始時のエコー経路の概要を推定し、エコーキャンセラの初期動作を制御することを特徴とする。

（Ａ）第１の実施形態
まず、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた発信側の音声通信装置の構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る音声通信装置は、エコーキャンセラ１０１、トーン発生器１０２、信号レベル検出器１０３、初期遅延判定器１０４、エコー初期遅延制御器１０５を備え、電話機１０６と接続可能である。

トーン発生器１０２は、エコーキャンセラ１０１の近端出力の後に位置し、電話機１０６からの発信を検出し、ダイヤルトーンを発生させる発生器である。トーン発生器１０２は、ある周波数特性を有するダイヤルトーンを発生することで、エコー発生源（例えばハイブリッド回路等）の音声処理により、通話開始前にエコー成分を発生させることができる。また、トーン発生器１０２は、ダイヤルトーンを発生させたタイミングを示すトーン発生情報を初期遅延判定器１０４に与えるものである。なお、エコーキャンセラ１０１とダイヤルトーン発生器１０２との位置関係は図１に限定しない。

信号レベル検出器１０３は、エコーキャンセラ１０１の近端入力側の信号レベル変化を監視するものであり、近端入力信号を近端入力端子Ｓｉｎを介してエコーキャンセラ１０１に与えるものである。また信号レベル検出器１０３は、近端入力側の信号レベル変化により、近端側に生じたエコー成分を検出し、エコー成分を検出したタイミングで、エコー成分の検出を示すエコー検出情報を初期遅延判定器１０４に与えるものである。

初期遅延判定器１０４は、トーン発生器１０２からトーン発生情報を受け取り、また信号レベル検出器１０３からエコー検出情報を受け取り、これらトーン発生情報とエコー検出情報に基づいて、ダイヤルトーン発生タイミングとエコー検出タイミングとに基づいて、エコー経路の初期遅延時間を求めるものである。これにより、発生させたダイヤルトーンに基づくエコー成分のエコー経路をおおむね推定することができ、そのエコー経路の遅延時間を求めることができる。また、初期遅延判定器１０４は、求めたエコー経路の初期遅延時間をエコー初期遅延制御器１０５に与えるものである。

エコー初期遅延制御器１０５は、初期遅延判定器１０４からエコー経路の初期遅延時間を受け取り、そのエコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ１０１のフィルタ部の遅延レジスタのサンプル区間に応じた初期遅延量を求め、そのエコーキャンセラ１０１の初期遅延量をエコーキャンセラ１０１に設定するものである。

エコーキャンセラ１０１は、フィルタ部と係数更新部とを有する適応フィルタ（図示しない）を有し、例えば学習同定法を用いて、遠端入力信号から擬似エコー信号を生成し、近端入力端子Ｓｉｎから入力した近端入力信号から擬似エコーを減算し、近端入力信号に含まれるエコー成分を除去するものである。

また、エコーキャンセラ１０１は、エコー初期遅延制御器１０５の制御により、フィルタ部のタップの初期遅延量が設定され、初期動作を開始するものである。

これは、エコーキャンセラ１０１は、エコー成分と生成した擬似エコー信号との時間タイミングが一致させることが必要となるが、エコー初期遅延制御部器１０５による初期遅延量の設定により、エコーキャンセラ１０１が内蔵するフィルタ部（図示しない）の遅延レジスタによる遅延処理を軽減させることができる。

従って、エコーキャンセラ１０１は、エコー初期遅延制御器１０５より初期遅延量が設定されることにより、初期遅延量に相当する分だけタップ長を短くして、タップ収束動作を開始させることができる。よって、エコーキャンセラ１０１は、初期遅延量分だけの初期遅延を短縮できるから、その後のタップの収束動作を短くすることができる。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
電話機１０６から発信する際、発信開始がトーン発生器１０２により検出され、ダイヤルトーンが発生される。また、トーン発生器１０２によりダイヤルトーンが発生されると、その発生タイミングでトーン発生情報が初期遅延判定器１０４に与えられる。また、ダイヤルトーンが発生されると、トーン発生器１０２から初期遅延判定器１０４にトーン発生情報が与えられる。

ここで、ダイヤルトーンは、発生し得るエコー成分との遅延が検出可能なように特有の周波数特性を有することが望ましい。これは、検出されるエコー成分がダイヤルトーンに基づくエコー成分であることを認識可能にする観点からであり、ダイヤルトーンの周波数特性によっては、発生したエコー成分の周波数特性との重複が生じ得るからである。

トーン発生器１０２により発生されたダイヤルトーンは、エコー発生源によりエコー成分が発生し、エコー成分が信号レベル検出器１０３に反射されて戻ってくる。

信号レベル検出器１０３では、エコーキャンセラ１０１の近端入力側の信号レベル変化を監視しており、エコー成分の入力により変化する信号レベルを検出する。信号レベル検出器１０３により信号レベル変化が検出されると、エコー成分が入力してきたと判断する。

信号レベル検出器１０３によりエコー成分が検出されると、その検出タイミングを示すエコー検出情報が、信号レベル検出器１０３から初期遅延判定器１０４に与えられる。

初期遅延判定器１０４において、信号レベル検出器１０３からエコー検出情報が与えられると、トーン発生器１０２からトーン発生情報とエコー検出情報とから、ダイヤルトーンの発生タイミングとエコー成分の検出タイミングに基づいて、エコー経路の初期遅延時間が求められる。

初期遅延判定器１０４によりエコー経路の初期遅延時間が求められると、その初期遅延時間がエコー初期遅延制御部１０５に与えられる。エコー遅延初期遅延制御部１０５により、エコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ１０１のタップの初期遅延量が求められ、そのタップの初期遅延量がエコーキャンセラ１０１に設定される。

ここで、タップの初期遅延量の設定は、エコーパスを充分カバーするに足りる分の初期遅延量を設定する。

エコーキャンセラ１０１において、エコー初期遅延制御器１０５の制御により、タップの期遅延量が設定されると、そのタップの初期遅延量分の演算を省いた初期化動作を行い、タップ係数の収束動作が行なわれる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上、第１の実施形態によれば、通話開始前にトーン信号を発生し、そのトーン信号に基づくエコー成分のエコー経路を推定することができ、そのエコー経路の初期遅延時間に応じたエコーキャンセラ１０１のタップの初期遅延量分をエコーキャンセラ１０１に設定することができるので、エコーキャンセラは、その初期遅延量分のエコー推定計算を軽減することができ、同じタップ数でより長いエコー経路に対応することが可能になる。また、長いエコー経路の場合でも計算するタップ長を短くすることで、収束時間を維持することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第２の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図５は、第２の実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた発信側の音声通信装置の構成を示す。

図５に示すように、本実施形態の音声通信装置は、エコーキャンセラ２０１、トーン発生器１０２、信号レベル検出器１０３、初期遅延判定器１０４、タップ初期値発生器２０２を備え、電話機１０６と接続可能である。

なお、図５において、トーン発生器１０２、信号レベル検出器１０３、初期遅延判定器１０４は、図１の第１の実施形態で説明したそれぞれの構成に対応するものであり、対応する符号を付した。また、これら構成の詳細な機能説明は省略する。

初期遅延判定器１０４は、トーン発生器１０２からのトーン発生情報と、信号レベル検出器１０３からのエコー検出情報とに基づいて、エコー経路の初期遅延量を求めるものである。また、初期遅延判定器１０４は、求めたエコー経路の初期遅延量をタップ初期値発生器２０２に与えるものである。

タップ初期値発生器２０２は、初期遅延判定器１０４からエコー経路の初期遅延量を受け取り、そのエコー経路の初期遅延量に基づいて、エコーキャンセラ２０１のタップ係数の初期値を求め、そのタップ係数の初期値をエコーキャンセラ２０１に設定するものである。

ここで、タップ係数の初期値は、エコー経路のインパルス応答が共通の特性（減衰特性）を持つことから、タップ初期値発生器２０２は、初期遅延分を加味したおおまかな初期値を計算して行ったり、あらかじめ用意したパラメータを用いたりすることで求めることができる。

エコーキャンセラ２０１は、タップ初期値発生器２０２により求められたタップ係数の初期値を受け取り、そのタップ係数の初期値を設定して、タップ係数の収束動作を開始するものである。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
電話機１０６の発信を検出してトーン発生器１０２がダイヤルトーンを発生し、トーン発生情報を初期遅延判定器１０４に与える動作、信号レベル検出器１０３が信号レベル変化によりエコー成分を検出して、エコー検出情報を初期遅延判定器１０４に与える動作は、第１の実施形態と同様である。

初期遅延判定器１０４において、トーン発生器１０２からのトーン発生情報と、信号レベル検出器１０３からのエコー検出情報とが与えられると、トーン発生タイミングとエコー成分の検出タイミングに基づいて、エコー経路の初期遅延時間が求められる。

初期遅延判定器１０４によりエコー経路の初期遅延時間が求められると、そのエコー経路の初期遅延量時間が、タップ初期値発生器２０２に与えられる。

タップ初期値発生器２０２において、エコー経路の初期遅延時間に基づいて、所定の方法によりエコーキャンセラ２０１のタップ係数の初期値が求められる。

タップ初期値発生器１０２によりエコーキャンセラ２０１のタップ係数の初期値が求められると、そのタップ係数の初期値が、エコーキャンセラ２０１に与えられ、そのタップ係数の初期値がエコーキャンセラ２０１に設定される。そして、そのエコーキャンセラ２０１では、設定されたタップ係数の初期値からタップ係数の収束を開始することで、タップの収束時間を短くすることができる。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上、第２の実施形態によれば、通話開始前のトーン信号に基づくエコー成分のエコー経路を推定し、そのエコー経路に基づくエコーキャンセラ１０１のタップ係数の初期値をエコーキャンセラ１０１に設定することで、エコーキャンセラ１０１は、全くの初期状態からタップ係数を収束するよりも、より高速にタップ係数を収束することができる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第３の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図６は、第３の実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた音声通信装置の構成図である。

図６に示すように、第３の実施形態の音声通信装置は、エコーキャンセラ３０１、トーン発生器１０２、信号レベル検出器１０３、初期遅延判定器１０４、エコー初期遅延制御器３０２、タップ初期値発生器３０３を備え、電話機１０６に接続可能である。

図６において、図１の第１の実施形態及び図５の第２の実施形態で説明した構成について対応する符号を付して示す。また、これらの詳細な機能説明は省略する。

初期遅延判定器１０４は、トーン発生器１０２からのトーン発生情報と、信号レベル検出器１０３からのエコー検出情報とに基づいて、エコー経路の初期遅延時間を求めるものである。また、初期遅延判定器１０４は、求めたエコー経路の初期遅延時間をエコー初期遅延制御器１０５に与えるものである。

エコー初期遅延制御器３０２は、初期遅延判定器１０４からのエコー経路の初期遅延時間を受け取り、そのエコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ３０１の初期遅延量を求め、その初期遅延量をエコーキャンセラ３０１に設定するものである。また、エコー初期遅延制御器３０２は、同時にエコー経路の初期遅延時間をタップ初期値発生器３０３に与えて、エコーキャンセラ３０１のタップ係数の初期値を設定させるように制御するものである。これにより、エコーキャンセラ３０１の初期遅延量を設定すると同時に、エコーキャンセラ３０１のタップ係数の初期値を設定させることができる。

タップ初期値発生器３０３は、エコー初期遅延制御器３０５からエコー経路の初期遅延時間を受け取り、そのエコー経路の初期遅延情報に基づいてエコーキャンセラ３０１のタップ係数に初期値を与える。このタップ係数の初期値の算出方法は第２の実施形態と同様である。

エコーキャンセラ３０１は、エコー初期遅延制御器３０２からのエコータップ初期遅延量と、タップ初期値発生器３０３からのタップ係数の初期値に基づいて、タップ係数の収束動作を開始する。

（Ｃ−３）第３の実施形態の動作
電話機１０６の発信を検出してトーン発生器１０２がダイヤルトーンを発生し、トーン発生情報を初期遅延判定器１０４に与える動作、信号レベル検出器１０３が信号レベル変化によりエコー成分を検出して、エコー検出情報を初期遅延判定器１０４に与える動作は、第１の実施形態と同様である。

初期遅延判定器１０４において、トーン発生器１０２からのトーン発生情報と、信号レベル検出器１０３からのエコー検出情報とが与えられると、トーン発生タイミングとエコー成分の検出タイミングに基づいて、エコー経路の初期遅延時間が求められる。

初期遅延判定器１０４によりエコー経路の初期遅延時間が求められると、そのエコー経路の初期遅延時間が、エコー初期遅延制御器３０２に与えられる。

エコー経路の初期遅延時間がエコー初期遅延制御器３０２に与えられると、エコー初期遅延制御器３０２により、エコーキャンセラ３０１の初期遅延量が求められ、そのエコーキャンセラ３０１の初期遅延量がエコーキャンセラ３０１に設定される。

また、同時に、タップ初期値発生器３０３により、エコーキャンセラ３０１のタップ係数の初期値が求められ、そのタップ係数の初期値が、エコーキャンセラ３０１に設定される。このタップ係数の初期値は、エコー経路の初期遅延時間に基づいて、所定の方法によりエコーパスの特性を加味したおおまかな初期値を用いる。

エコーキャンセラ３０１では、エコー初期遅延制御器３０５により設定された初期遅延量と、タップ初期値発生器３０６により生成されたタップ係数の初期値を用いて収束動作を開始する。

（Ｃ−４）第３の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果及び第２の実施形態の効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、通話開始前に発生したトーン信号とそのトーン信号に基づく近端側に発生したエコー成分のエコー経路の推定により、エコーキャンセラ３０１の初期遅延量の設定及びタップ係数の初期値の設定とを同時に行なうことができるので、エコーキャンセラ３０１はタップの収束時間の短縮及びタップの演算量の軽減を図ることができる。

（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第４の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ｄ−１）第４の実施形態の構成
図７は、第４の実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた着信側の音声通信装置の構成図である。

図７に示すように、本実施形態の音声通信装置は、エコーキャンセラ４０１、ガイダンス音声発生器４０２、エコーキャンセラ初期化制御器４０３を備え、電話機１０６と接続可能である。

ガイダンス音声発生器４０２は、エコーキャンセラ４０１の近端出力の後に設置され、電話機１０６の着信を検出した場合に、ガイダンス音声を発生するものである。なお、エコーキャンセラ４０１とガイダンス音声発生器４０２の位置関係はこれに限定しない。

また、ガイダンス音声発生器４０２は、発生したガイダンス音声を電話機１０６に与える。これにより、着信側では通話開始の直前にガイダンス音声に基づくエコー成分が反射して、エコーキャンセラ４０１の近端入力端子Ｓｉｎに入力する。

さらに、ガイダンス音声発生器４０２は、ガイダンス音声を発生すると、その発生タイミングを示すガイダンス音声発生情報をエコーキャンセラ初期化制御器４０３に与える。

エコーキャンセラ初期化制御器４０３は、ガイダンス音声発生器４０２からガイダンス音声発生情報を受け取ると、エコーキャンセラ４０１にタップ係数の収束動作を開始するように制御するものである。これにより、通話開始前に発生されるガイダンス音声に基づいてタップ係数の初期収束をエコーキャンセラ４０１に開始させることができる。

エコーキャンセラ４０１は、エコーキャンセラ初期化制御器４０３の制御により、内蔵するフィルタ部（図示しない）のタップ係数の収束動作を開始するものである。

（Ｄ−２）第４の実施形態の動作
電話機１０６に対して着信があると、ガイダンス音声発生器４０２により着信が検出されて、所定のガイダンス音声が電話機１０６に与えられる。

ガイダンス音声発生器４０２が発生させるガイダンス音声は、受話者の通話を始める前であれば、そのガイダンス音声の内容は特に限定されず、例えば、「○○（電話番号等）からの着信です。」や「これはＩＰ電話です。」などでよい。

これは、エコーキャンセラ４０１が、受信音声信号の受信を検知によりタップ係数の収束動作を開始することになるが、通話者間の通話開始前に（すなわち受信音声信号の受信前に）着信側で生じ得るエコー成分のエコー経路をおおむね推定するためである。

また、人の声などを用いたガイダンス音声は複数の周波数特性を有するため、ガイダンス音声の周波数特性と、そのガイダンス音声に基づくエコー成分の周波数特性との間の相互の重なりを少なくすることができるから、タップの収束結果の影響を少なくできる点で有効である。

ガイダンス音声発生器４０２から発生したガイダンス音声は、近端側で反射し、エコーキャンセラ４０１の近端入力端子Ｓｉｎに入力する。

また、ガイダンス音声発生器４０２によりガイダンス音声が発生されると、ガイダンス音声発生器４０１からエコーキャンセラ初期化制御器４０３にガイダンス音声発生情報が与えられる。

エコーキャンセラ初期化制御器４０３にガイダンス音声発生情報が与えられると、エコーキャンセラ初期化制御器４０３によりエコーキャンセラ４０１の初期化を行なわせ、タップ係数の収束動作を開始させる。

エコーキャンセラ４０１は、エコーキャンセラ初期化制御器４０３の制御によりタップの初期化を行ない、タップ係数の収束動作を開始する。

（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上、第４の実施形態によれば、エコーキャンセラの初期収束動作を、音声通話に入る以前に音声によるガイダンス信号を用いることで、通話に入る時点までに事前に収束動作を行うことができる。これにより通話開始時点のエコー感を低減することができる。収束の開始にガイダンス音声を用いることで、実際の通話の内容にあまり左右されずにエコーキャンセラの収束ができる。

（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第５の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ｅ−１）第５の実施形態の構成
図８は、第５の実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた着信側の音声通信装置の構成図である。

図８に示すように、本実施形態の音声通信装置は、エコーキャンセラ５０１、ガイダンス音声発生器４０２、信号レベル検出器５０２、初期遅延判定器５０３、エコー初期遅延制御器５０４を備え、電話機１０６と接続可能である。

ガイダンス音声発生器４０２は、第４の実施形態で説明したガイダンス音声発生器を適用できる。

信号レベル検出器５０２は、第１の実施形態で説明した信号レベル検出器１０３に対応するものであり、エコーキャンセラ５０１の近端入力側Ｓｉｎの信号レベル変化を監視し、ガイダンス音声に基づくエコー成分を検出するものである。また、信号レベル検出器５０２は、エコー成分を検出すると、そのタイミングでエコー検出情報を初期遅延判定器５０３に与えるものである。また、信号レベル検出器５０２は、入力した音声信号をエコーキャンセラ５０１の近端入力端子Ｓｉｎに与えるものである。

初期遅延判定器５０３は、ガイダンス音声発生器４０２からガイダンス音声発生情報を受け取り、また信号レベル検出器５０２からエコー検出情報を受け取り、ガイダンス音声の発生タイミングと、エコー成分の検出タイミングとに基づいて、エコー経路の初期遅延時間を計算するものである。また、初期遅延判定器５０３は、求めたエコー経路の初期遅延時間をエコー初期遅延制御器５０４に与えるものである。

エコー初期遅延制御器５０４は、初期遅延判定器５０３からエコー経路の初期遅延時間を受け取り、そのエコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ５０１のエコータップの初期遅延を求め、そのエコータップの初期遅延をエコーキャンセラ５０１に設定するものである。

エコーキャンセラ５０１は、エコー初期遅延制御器５０４により設定されたエコータップの初期遅延により、初期遅延量に応じた分は計算せずにタップ係数の収束動作を開始するものである。

（Ｅ−２）第５の実施形態の動作
電話機１０６に対する着信がガイダンス音声発生器４０２により検出されると、ガイダンス音声発生器４０２からガイダンス音声が電話機１０６に発生される。

また、ガイダンス音声発生器４０２からガイダンス音声が発生されると、ガイダンス音声発生情報が初期遅延判定器５０３に与えられる。

ガイダンス音声により近端側でエコーが発生すると、エコー成分が信号レベル検出器５０２に入力する。

このとき、信号レベル検出器５０２は近端入力側での信号レベル変化を監視しており、その信号レベル変化に基づいて、ガイダンス音声に基づくエコー成分が検出される。

エコー成分が信号レベル検出器５０２により検出されると、エコー発生検出情報が初期遅延判定器５０３に与えられる。また、信号レベル検出器５０２に入力したガイダンス音声及びエコー成分は、エコーキャンセラ５０１の近端入力端子Ｓｉｎから入力する。

ガイダンス音声発生情報及びエコー検出情報が初期遅延判定器５０３に与えられると、初期遅延判定器５０３において、ガイダンス音声の発生タイミングとエコー検出タイミングとに基づいて、エコー経路の初期遅延時間が求められる。

初期遅延判定器５０３によりエコー経路の初期遅延時間が求められると、そのエコー経路の初期遅延時間が、エコー初期遅延制御器５０４に与えられる。

エコー初期遅延制御器５０４では、エコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラの５０１の初期遅延量が求められ、その初期遅延量がエコーキャンセラ５０１のタップに設定される。

これにより、エコーキャンセラ５０１において、設定された初期遅延量分のタップ収束を行なわず、タップ係数の収束動作を開始することができる。

（Ｅ−３）第５の実施形態の効果
以上、第５の実施形態によれば、エコーキャンセラでは初期遅延分は単純な遅延バッファとして実装され、エコー推定計算を行わないため計算量が削減できるとともに、同じタップ数でより長いエコー経路に対応することが可能になる。

また、本実施形態によれば、長いエコー経路の場合でも計算するタップ長を短くすることで、収束時間を維持することができる。

更に、本実施形態によれば、収束の開始にガイダンス音声を用いることで、実際の通話の内容にあまり左右されずにエコーキャンセラの収束ができる。

（Ｆ）第６の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第５の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ｆ−１）第６の実施形態の構成
図９は、第６の実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた着信側の音声通信装置の構成図である。

図９に示すように、第６の実施形態の音声通信装置は、エコーキャンセラ６０１、ガイダンス音声発生器４０２、信号レベル検出器５０２、初期遅延判定器５０３、タップ初期値発生器６０２を備え、電話機１０６に接続可能のである。

図９において、第５の実施形態で説明した構成については対応する符号を付して示す、また、第５の実施形態で説明した構成の詳細な機能説明は省略する。

初期遅延判定器５０３は、第５の実施形態と同様に、ガイダンス音声発生器４０２からのガイダンス音声発生情報と、信号レベル検出器５０２からのエコー検出情報とに基づいて、エコー経路の初期遅延量を求めるものである。また、初期遅延判定器５０３は、求めたエコー経路の初期遅延時間をタップ初期値発生器６０２に与えるものである。

タップ初期値発生器６０２は、初期遅延判定器５０３からエコー経路の初期遅延時間を受け取り、そのエコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ６０１のタップ係数の初期値を算出し、そのタップ係数のエコーキャンセラ６０１のタップに設定するものである。このタップ係数の初期値は、第２の実施形態と同様に、エコーキャンセラ６０１の初期遅延分を考慮して算出したものや、予め用意したパラメータを用いることで求めることができる。

エコーキャンセラ６０１は、タップ初期値発生器６０２からタップ係数の初期値を受け取り、そのタップ係数の初期値を挿入してタップ係数の収束動作を開始するものである。

（Ｆ）第６の実施形態の効果
以上、第６の実施形態によれば、エコーキャンセラに初期値としてエコー経路の初期遅延を加味したタップ計数与えることで、全くの初期状態から収束するよりも高速な収束を実現することができる。

また、本実施形態によれば、収束の開始にガイダンス音声を用いることで、実際の通話の内容にあまり左右されずにエコーキャンセラの収束ができる。

（Ｇ）第７の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第７の実施形態について図面を参照して説明する。

（Ｇ−１）第７の実施形態の構成
図１０は、第７の実施形態のエコーキャンセラ制御装置を備えた着信側の音声通信装置の構成図である。

図１０に示すように、第７の実施形態の音声通信装置は、エコーキャンセラ７０１、ガイダンス音声発生器４０２、信号レベル検出器５０２、初期遅延判定器５０３、エコー初期遅延制御器７０２、タップ初期値発生器７０３を備え、電話機１０６に接続可能である。

図１０において、第５及び第６の実施形態で説明した構成については、それぞれ対応する符号を付して示す。また、これら構成の詳細な機能説明は省略する。

初期遅延判定器５０３は、ガイダンス音声発生器４０２からガイダンス音声発生情報を受け取り、また信号レベル検出器５０２からエコー発生情報を受け取り、エコー経路の初期遅延時間を求めるものである。また、初期遅延判定器５０３は、求めたエコー経路の初期遅延時間をエコー初期遅延制御器７０２に与えるものである。

エコー初期遅延制御器７０２は、初期遅延判定器５０３からエコー経路の初期遅延時間を受け取り、そのエコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ７０１の初期遅延量を求め、エコーキャンセラ７０１に設定するものである。また、エコー初期遅延制御器７０２は、エコーキャンセラ７０１のタップ係数の初期値を発生させるタップ初期値発生器７０３を制御するものである。

タップ初期値発生器７０３は、エコー経路の初期遅延時間に基づいて、エコーキャンセラ７０１のタップ係数の初期値を発生するものである。またタップ初期値発生器７０３は、発生したタップ係数の初期値をエコーキャンセラ７０１に設定するものである。

エコーキャンセラ７０１は、エコー初期遅延制御器７０２により求められたエコーキャンセラ７０１の初期遅延量分について計算せず、かつ、タップ初期値発生器７０３が発生したタップ係数の初期値を設定して、タップ係数の収束動作を開始するものである。

（Ｇ−２）第７の実施形態の動作
電話機１０６に対する着信を検出してガイダンス音声発生器４０２が、ガイダンス音声を発生し、ガイダンス音声発生情報を初期遅延判定器５０３に与える動作、信号レベル検出器５０２が信号レベル変化によりエコー成分を検出して、エコー検出情報を初期遅延判定器５０３に与える動作は、第５の実施形態と同様である。

初期遅延判定器５０３において、ガイダンス音声発生器４０２からのガイダンス音声発生情報と、信号レベル検出器５０２からのエコー検出情報とが与えられると、ガイダンス音声発生タイミングとエコー成分の検出タイミングに基づいて、エコー経路の初期遅延量が求められる。

初期遅延判定器５０３によりエコー経路の初期遅延量が求められると、そのエコー経路の初期遅延量が、エコー初期遅延制御器７０２に与えられる。

エコー経路の初期遅延量がエコー初期遅延制御器７０２に与えられると、エコー初期遅延制御器７０２により、エコーキャンセラ７０１の初期遅延量が求められ、そのエコーキャンセラ７０１の初期遅延量がエコーキャンセラ７０１に設定される。

また、同時に、タップ初期値発生器７０３により、エコーキャンセラ７０１のタップ係数の初期値が求められ、そのタップ係数の初期値が、エコーキャンセラ７０１に設定される。このタップ係数の初期値は、エコー経路の初期遅延量の情報に基づいて、エコーパスの特性を加味したおおまかな初期値を用いる。

エコーキャンセラ７０１では、エコー初期遅延制御器７０２により設定された初期遅延量と、タップ初期値発生器７０３により生成されたタップ係数の初期値を用いて収束動作を開始する。

（Ｇ−３）第７の実施形態の効果
以上、第７の実施形態によれば、エコーキャンセラでは初期遅延分は単純な遅延バッファとして実装され、エコー推定計算を行わないため計算量が削減できるとともに、同じタップ数でより長いエコー経路に対応することが可能になる。長いエコー経路の場合でも計算するタップ長を短くすることで、収束時間を維持することができる。また、エコーキャンセラのタップ係数にインパルス応答の特性に基づいた初期値を与えることで、全くの初期状態から収束するよりも高速な収束を実現することができる。収束の開始にガイダンス音声を用いることで、実際の通話の内容にあまり左右されずにエコーキャンセラの収束ができる。

（Ｈ）他の実施形態
（Ｈ−１）上述した第１〜第７の実施形態では、ＶｏＩＰ機能を有する音声通信装置を対象として説明したが、エコーキャンセラを必要とする伝送遅延を有する音声通信装置（例えば、構内交換機（例えばＰＢＸ）、ターミナルアダプタ、携帯電話機端末等）に広く適用できる。

（Ｈ−２）上述した第１〜第７の実施形態では、通話開始前に発信側又は着信側に特有の周波数特性をもつ信号（トーン信号やガイダンス音声）を発生することとしたが、特有の周波数特性を持つ信号であればよく、例えば白色雑音などであってもよい。しかし、上述した第１〜第７の実施形態では、通話当事者が耳障りな音を意識させない点を考慮してなしたものである。

（Ｈ−３）上述した第１〜第７の実施形態で説明したエコーキャンセラ制御装置は、接続可能な電話機に応じたエコー経路の変動にも対応可能である。例えば、図１において、初期遅延判定器１０４にエコー経路変動検出機能を備え、各エコー経路の変動に応じたエコー経路の初期遅延時間を求め、各エコー経路の初期遅延時間に応じた初期設定をエコーキャンセラ１０１に設定させるようにしてもよい。

第１の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。 エコーによる通信品質劣化について説明する説明図である。 エコーキャンセラによりエコー成分除去を説明する説明図である。 従来のエコーキャンセラの機能を説明する説明図である。 第２の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。 第５の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。 第６の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。 第７の実施形態に係る音声通信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１…エコーキャンセラ、
１０２…トーン発生器、１０３、５０２…信号レベル検出器、
１０４、５０３…初期遅延判定器、
１０５、３０２、５０４、７０２…エコー初期遅延制御器、
２０２、３０３、６０２、７０３…タップ初期値発生器、
４０２…ガイダンス音声発生器、４０３…エコーキャンセラ初期化制御器。

Claims (5)

1. 適応フィルタに対するフィルタ係数を更新、収束させていくことで擬似エコー信号を生成して近端入力信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラの初期動作を制御するエコーキャンセラ制御装置であって、
   通話の発信信号又は着信信号を検出し、上記エコーキャンセラの近端側に周波数特性を持つ信号を発生する信号発生手段と、
   上記エコーキャンセラの近端入力側の信号レベル変化に基づいて、上記信号発生手段が発生した上記信号のエコー成分の発生を検出するエコー成分検出手段と、
   上記信号の発生タイミングと、上記エコー成分検出手段の上記エコー成分の検出タイミングとに基づいて、上記信号に基づくエコー経路の遅延量を判定する遅延判定手段と、
   上記遅延判定手段が判定した上記エコー経路の遅延量に基づいて、上記エコーキャンセラの上記適応フィルタの初期設定を制御するエコーキャンセラ初期設定制御手段と
   を備え、
   上記エコーキャンセラ初期設定制御手段が、上記エコー経路の遅延量に基づき、当該遅延量分を加味した上記フィルタ係数の初期値を求めて、上記適応フィルタに設定するフィルタ係数発生部を有する
   を備えることを特徴とするエコーキャンセラ制御装置。
2. 上記エコーキャンセラ初期設定制御手段が、上記エコー経路の遅延量に基づいて、上記適応フィルタにおける初期遅延量を求め、上記初期遅延量を上記適応フィルタに設定することを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ制御装置。
3. 上記信号発生手段が、トーン信号を発生するトーン信号発生手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエコーキャンセラ制御装置。
4. 上記信号発生手段が、所定のガイダンス音声信号を発生するガイダンス音声発生手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエコーキャンセラ制御装置。
5. 適応フィルタに対するフィルタ係数を更新、収束させていくことで擬似エコー信号を生成して近端入力信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラを備えた音声通信装置において、
   上記エコーキャンセラの初期動作を制御する請求項１〜４のいずれかに記載のエコーキャンセラ制御装置を有することを特徴とする音声通信装置。

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