JP4622399B2 - エコーキャンセラ付き通信端末及びそのエコーキャンセル方法 - Google Patents

Description

この発明は、音声の欠落、不必要な収束信号音の発生を防止して遠端話者エコーを十分に除去できるエコーキャンセラつき通信端末装置に関するものである。

従来、このエコーキャンセラつき通信端末装置の類の技術としては特許文献１に開示されたものがあった。

この特許文献１に示す従来の、エコーキャンセラのトレーニングを制御する通信システム及び回線交換システムは、図９に示すように構成されている。

このシステムは、図９に示すように、受信入力端子Ｒｉｎ１００（以下「Ｒｉｎ１００」という）、受信出力端子Ｒｏｕｔ１０２（以下「Ｒｏｕｔ１０２」という）、ディジタル−アナログ変換器１０３（以下「Ｄ／Ａ１０３」という）、２線４線変換ハイブリッド回路１０４、電話機１０５、アナログ−ディジタル変換器１０６（以下「Ａ／Ｄ１０６」という）、送信入力端子Ｓｉｎ１０７（以下「Ｓｉｎ１０７」という）、エコー打消し加算器１０８、送信出力端子Ｓｏｕｔ１０９（以下「Ｓｏｕｔ１０９」という）、適応フィルタ１１０、エコーキャンセラ１１３、スイッチ１１２及び信号源１１１を備えて構成されている。

このシステムの動作を、図９を基に説明する。

初期状態ではスイッチ１１２の端子はａに接続されている。

はじめに電話機１０５同士の呼が確立すると、スイッチ１１２は切り替わってｂに接続される。スイッチ１１２の端子ｂには信号源１１１（参照信号源１１１）から適応フィルタ１１０の収束に用いる参照信号が入力されている。スイッチ１１２を出た参照信号は適応フィルタ１１０とＲｏｕｔ１０２に出力される。Ｒｏｕｔ１０２から出力された参照信号はＤ／Ａ１０３でアナログ信号に変換され、ハイブリッド１０４に入力される。

ハイブリッド１０４に入力された参照信号は、その一部が電話機１０５に、残りは再びＡ／Ｄ１０６を経由してエコーキャンセラ１１３に戻る。すなわち、ハイブリッド１０４を出た信号はＡ／Ｄ１０６でディジタル信号に変換され、Ｓｉｎ１０７を経由して、加算器１０８に入力される。加算器１０８には適応フィルタ１１０からの出力である擬似エコーｙ’が入力されており、エコー信号ｙと加算器１０８で相殺される。加算器１０８から出た信号は適応フィルタ１１０とＳｏｕｔ１０９に出力される。

呼が確立したあと、あらかじめ定めた一定時間だけ経過して、エコーキャンセラ１１３の適応フィルタ１１０を収束したあと、スイッチ１１２の端子は、図示しないスイッチ制御器からの時間的制御によってａに閉じられる。

そして、次に会話が始まると、遠端話者の音声信号はＲｉｎ１００に入力されたあと、スイッチ１１２、Ｒｏｕｔ１０２、Ｄ／Ａ１０３、ハイブリッド１０４を経由して、電話機１０５に至る。

一方、音声信号は、ハイブリッド１０４で一部反射してエコーキャンセラ１１３に戻る。反射したエコー信号ｙは加算器１０８で擬似エコーｙ’と相殺され、遠方にいる、図示しない遠端話者には、もはやエコーが届くことがなく、会話を行うことができるのである。
特開２００４−２３２９９号公報

しかしながら、上記従来のシステムでは、以下に記述する問題点があった。

（１） 従来技術では、呼が確立したときに、スイッチ１１２を端子ｂに閉じて適応フィルタ１１０の収束を行うようにしていた。このとき、通常、「呼が確立した状態」とは、発信者（図９の左側にいる図示しない話者）も、受信者（図９の電話機１０５をつかう話者：以下近端話者と記す。）も通話可能になっている状態である。この呼が確立した状態で、適応フィルタ１１０の収束を行う信号を信号源１１１から出力すると、近端受話者にも収束用信号が聞こえてしまい、近端話者に不快感を与えてしまう。特に、適応フィルタ１１０の収束が最も短時間ですむ信号の種類は、ガウスノイズなど、いわゆる音声とは異なる不自然な信号であることが多い。このため、収束用信号のレベルが大きい場合などは、近端話者は電話にでたとたんに、いやおうなしに無用の大雑音を聞かされることになり、近端受信者にとっては非常に苦痛であった。

また、上記の場合と逆に、収束用信号のレベルを小さくすると、肝心のエコーを十分なレベルで入手することができず、適応フィルタ１１０を十分な精度で収束できないため、音声会話中のエコーを十分に除去できないという欠点があった。

（１−２） この欠点を回避する方法として、参照信号の出力時間を短縮する方法がある。即ち、簡単には参照信号レベルを小さくせずに、短い時間だけ参照信号を出力して、近端話者に対してノイズを聞かせる被害を小さくすることが考えられる。しかし、一般にエコーキャンセラの適応フィルタの収束は公知の技術である“ＮＬＭＳアルゴリズム”などを用いて、エコー経路の推定を逐次的に行うのが普通であるが、この場合、不部合が生じる。すなわち、必要以上に短い時間で適応フィルタの推定を終了してしまっては、“逐次的“にエコー経路を推定するアルゴリズムは十分な時間が確保できない。この結果、エコー経路の推定が不十分になり、結局、通常会話中のエコーを十分に除去できるほど、適応フィルタを収束・学習させることができないという欠点がある。つまり、この場合、近端話者のノイズ受聴を回避しようとすると、会話中のエコー除去が満足にできないという欠点が生じる。

（２） さらに、「呼が確立した状態」から、受信線の一部をスイッチ１１２で切断して収束を始めるため、遠端話者の音声の冒頭の一部を欠いてしまう欠点があった。通常、電話の呼が確立した冒頭期間に、遠端話者から近端話者に対して、「もしもし」などの呼びかけが行われることは日常茶飯事であるため、呼びかけ音声や挨拶の一部を欠いてしまうと、受話者に違和感を与えてしまうという欠点があった。

遠端話者からの冒頭音声の欠けをなくす簡単な解決方法として、従来技術のスイッチ１１２を加算器１０８に変更し、遠端話者音声と適応フィルタ収束用信号を混ぜこんで出力する方法も考えられるが、上述したように、最も効果的な収束信号はガウスノイズのような不自然な信号であることが多く、近端話者にとって耳障りであることには変わりない。また一方で、近端話者にとって耳障りにならないようなレベルの参照信号を混ぜ込んだとしても、適応フィルタ１１０が十分に収束せず、本来の音声会話中のエコー除去が十分にできないという欠点も解決できないのである。また時間的に過度に短い時間で適応フィルタを収束させたときの欠点も前述した通りである。

本発明は上述の欠点に鑑みてなされたものであり、遠端話者の音声の欠落を発生することがなく、さらに、近端話者に不必要な収束信号を聞かせて不快感を与えることがなく、それでいて、遠端話者エコーを十分に除去できる、エコーキャンセラ付き通信端末及びそのエコーキャンセル方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、参照信号発生器からの適応フィルタ収束用信号が遠端からの信号に加算されて上記ハイブリッド回路を介して電話機に入力する信号に加算する、上記適応フィルタ収束用信号と位相が反対で当該適応フィルタ収束用信号を相殺するための疑似信号を作る疑似回路を備えたことを特徴とする。

この疑似回路として、ハイブリッドの通過伝達関数を模擬する擬似通過伝達関数フィルタ又は擬似ハイブリッド通過信号を作成する適応擬似通過伝達関数フィルタを備え、音声が無いところで収束させる。

また、通信中のエコーを除去する通信端末のエコーキャンセル方法であって、参照信号発生器から適応フィルタに出力された適応フィルタ収束用信号が遠端からの信号に加算されて上記ハイブリッド回路を介して電話機に入力する信号に加算する、上記適応フィルタ収束用信号と位相が反対の疑似信号を作り、当該疑似信号を上記電話機に入力する信号に加算して、上記適応フィルタ収束用信号を相殺することを特徴とする。

遠端話者の音声の欠落を発生することがなく、さらに、近端話者に不必要な収束信号を聞かせて不快感を与えることがなくなる。それでいて、遠端話者エコーを十分に除去することができる。

以下、本発明の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末及びそのエコーキャンセル方法について、添付図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。図１において、１は受信入力端子Ｒｉｎ（以下「Ｒｉｎ１」という）であり、以下、２は受信出力端子Ｒｏｕｔ（以下「Ｒｏｕｔ２」という）、３はディジタルアナログ変換器（以下「Ｄ／Ａ３」という）、４はハイブリッド、５−１は電話機、６はアナログ−ディジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ６」という）、７は送信入力端子Ｓｉｎ（以下「Ｓｉｎ７」という）、８は送信出力端子Ｓｏｕｔ（以下「Ｓｏｕｔ８」という）、１１は擬似ハイブリッド、５−２は擬似電話機Ｚｔｅｌ（以下「Ｚｔｅｌ５−２」という）、１０は位相反転器である。これにより、エコーキャンセラ付き通信端末装置１２の全体が構成されている。

ここで、擬似ハイブリッド１１は、ハイブリッド４の疑似回路である。この擬似ハイブリッド１１は、ハイブリッド４と反射伝達関数、通過伝達関数が同じになるような回路であればよい。特に構成等を限定するものではなく、なんであってもよい。簡単なものとしては、ハイブリッド４と同一種の製品を用いればよい。

Ｚｔｅｌ５−２は、電話機５−１の疑似回路である。このＺｔｅｌ５−２は電話機５−１と同じ電気的インピーダンスを実現するための回路であればよく、特に構成等を限定するものではなく、なんであってもよい。例えば、通信機能を持たない非常に簡単な回路、たとえば最も簡単な例では単なる６００Ω抵抗素子でもよい。

これら、位相反転器１０、擬似ハイブリッド１１及びＺｔｅｌ５−２で、位相が反転した擬似エコーを作成する擬似エコー作成手段を構成している。

［第１の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置１２は、次のように動作する。以下、図１を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置１２の動作を説明する。

図示しない遠方の話者（図１の左側に相当する話者である。以下遠端話者と記述する。）から届いた音声信号（ディジタル音声）はＲｉｎ１に入力され、Ｒｏｕｔ２からＤ／Ａ３でアナログ信号Ｘ＿ａに変換され、ハイブリッド４と位相反転器１０に入力される。

ハイブリッド４に入力された信号Ｘ＿ａは、ハイブリッド４から電話機５−１に向かって出力されるが、その一部が反射してエコー信号となってＡ／Ｄ６に入力される。このエコーｙは、公知のように、ハイブリッド４における反射伝達関数Ｈｙと信号Ｘ＿ａとの畳み込み処理になるので、式１のように表現できる。

ｙ＝Ｈｙ＊Ｘ＿ａ ……（１）
ここで、＊は畳み込みをあらわす。

一方、ハイブリッド４から電話機５−１に向かって出力される信号も、ハイブリッド４におけるもうひとつの特性である通過伝達関数Ｈｇと信号Ｘ＿ａとの畳み込みで表現できるので、式２のように表現できる。つまり、ハイブリッド４は、入力信号に対し、送信入力端子の方向にはＨｙ、電話機５−１の方向にはＨｇの特性を付与する素子となっている。

Ｘ＿ａｈ＝Ｈｇ＊Ｘ＿ａ ……（２）
一方、Ｄ／Ａ３から位相反転器１０に入力された信号Ｘ＿ａは位相反転されて−Ｘ＿ａとなり、擬似ハイブリッド１１に入力される。この擬似ハイブリッド１１では、信号の一部が反射して擬似エコー信号ｙ＿dum、となり、残りは擬似電話機５−２に出力される。

擬似エコー信号ｙ＿dumは前述したエコー信号と同様に、擬似ハイブリッド１１における反射伝達関数Ｈｙ＿dumとエコー元信号Ｘ＿ａとの畳み込みで表現できるので式３のように表現できる。

ｙ＿dum＝Ｈｙ＿dum＊（−Ｘ＿ａ） ……（３）
一方、擬似ハイブリッド１１から擬似電話機５−２に向かって出力される信号Ｘｄ＿ａｈもまた、ハイブリッド４における通過伝達関数Ｈｇとエコー元信号Ｘ＿ａとの畳み込みで表現できるので式４のように表現できる。

Ｘｄ＿ａｈ＝Ｈｇ＿dum＊（−Ｘ＿ａ） ……（４）
ここで、前述したように、
Ｈｙ＿dum≒Ｈｙ ……（５）
であるので、Ａ／Ｄ６に入力される信号ｙａは、エコー信号ｙと、擬似エコー信号ｙ＿dumのアナログ加算信号となる。すなわち
ｙａ＝ｙ＋ｙ＿dum
＝Ｈｙ＊Ｘ＿ａ＋（Ｈｙ＿dum＊−Ｘ＿ａ）
≒Ｈｙ＊Ｘ＿ａ＋（Ｈｙ＿dum＊−Ｘ＿ａ）
＝（Ｘ＿ａ−Ｘ＿ａ）＊Ｈｙ ……（６）
となってエコーが除去された信号となる。

ｙａはＡ／Ｄ６でディジタル信号ｙｄに変換され、送信入力端子Ｓｉｎ７、送信出力端子Ｓｏｕｔ８を経て図示しない遠端話者に出力される。

［第１の実施形態の効果］
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、次のような効果を奏する。

位相反転器１０を用いて、遠端からのアナログ音声信号を反転させ、擬似ハイブリッド１１とＺｔｅｌ５−２を用いて擬似エコーを作成して、アナログ線上で擬似エコーと真のエコーを相殺するようにしたので、エコーキャンセルのためのトレーニングを不要にすることができた。

結果、エコーを十分に除去しながらも、近端話者にトレーニングのためのノイズが聞こえるのを防止することができ、不快感を与えるのを防止することができる。

また、遠端話者の音声の冒頭部分からエコーのキャンセル処理が機能するため、遠端話者の音声の冒頭などを欠くこともなくなる。

この結果、通話品質の優れたエコーキャンセラ付き通信端末装置を提供することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図２は本発明の第２の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第１の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末が上述した第１の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、位相反転器１０を変更した点である。擬似ハイブリッド１１の前段に設けていたアナログ信号の位相反転器１０をなくし、新たにディジタル信号の位相反転器２０を設け、擬似ハイブリッド１１と位相反転器２０の間にディジタル−アナログ変換器２１を設けた。

位相反転器２０は、Ｒｉｎ１とＲｏｕｔ２との間に接続され、Ｒｉｎ１から入力された遠端話者信号Ｘであるディジタル信号を直接入力させてアナログ信号に変換するようになっている。この位相反転器２０は、ＤＳＰや反転器素子等を用いて構成されている。一般に、ディジタル信号での音声波形の反転は、たとえばＤＳＰを用いて信号波形に−１を乗算するだけでよく、処理はきわめて簡単に実現できる。もちろん、ディジタル回路の反転器素子を用いてもよい。

ディジタル−アナログ変換器２１は、位相反転器２０で位相が反転された信号を変換する。

その他の部分は第１の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と同じである。

［第２の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図２を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。

第２の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の動作が第１の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、位相反転器２０、ディジタル−アナログ変換器２１である。そのほかの部分に関しては第１の実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。

遠端話者信号（ディジタル信号）Ｘは、Ｒｏｕｔ２及び位相反転器２０に入力する。そして、位相反転器２０に入力した信号Ｘは、この位相反転器２０によって位相反転される。たとえばＤＳＰを用いて信号波形に−１を乗算して位相反転される。または、ディジタル回路の反転器素子を用いて位相反転される。

位相反転器２０で位相反転された信号は、Ｄ／Ａ２１に出力され、ディジタル−アナログ変換されてアナログ信号Ｘ＿ａ２になる。このアナログ信号Ｘ＿ａ２は、擬似ハイブリッド１１に出力され、その後、上述した第１の実施形態と同様に動作する。

［第２の実施形態の効果］
第１の実施形態のようにアナログ信号の位相反転器１０を用いる場合、このアナログ位相反転器１０が無視できない程度の大きさのインピーダンス成分を持つ場合がある。インピーダンス成分が小さい場合は問題ないが、大きくなると、擬似エコーｙdumを真のエコーｙに近づけるために、アナログ位相反転器１０、擬似ハイブリッド１１及び擬似電話機Ｚｔｅｌ５−２の３つの組み合わせのインピーダンスが、ハイブリッド４と電話機５−１の組み合わせのインピーダンスと一致するように、調整する必要がある。しかし、このインピーダンスを一致させる調整は容易ではなく、アナログ回路設計に熟練を要する。

これに対して、ディジタル信号の位相反転器２０を用いると、位相反転がディジタル信号上で実行されるので、実現が非常に簡単になる。

具体的には、ハイブリッド４と擬似ハイブリッド１１に同種（同型）の部品を使えば、設計者は、擬似電話機Ｚｔｅｌ５−２のインピーダンスを電話機５−１のインピーダンスに一致させるだけですみ、設計・調整に特段の熟練を必要としない。

このように、機器の設計が容易になるとともに、前述したように整合対象がハイブリッド４と擬似ハイブリッド１１の１対１に限定できるので、さらに調整の精度を向上させることができ、エコー除去精度を向上させることができる。

なお本実施形態では、擬似エコーと真のエコーをアナログ線上で相殺するようにしたが、ディジタル線上で相殺するようにしてもよい。この場合は、擬似エコーをいったん図示しない別のＡ／Ｄでディジタル変換した後、Ａ／Ｄ６からＳｏｕｔ８までの間に設けたディジタル加算器（図示せず）に出力して、このディジタル加算器でエコー相殺を行うようにしてもよい。

この場合も、上記第２の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図３は本発明の第３の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第２の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態は、近端話者による電話機の自由な入れ替えを考慮したものである。第１及び第２の実施形態では、擬似電話機５−２と擬似ハイブリッド１１を用いて、ハイブリッド４の通過伝達関数Ｈｇ、反射伝達関数Ｈｙを模擬して擬似エコーを作成するものであった。この第１及び第２の実施形態のように、電話機５−１が交換されることがなく、例えば電話機５−１を含めて１つの筺体に収まっているような場合などは良いが、交換可能な電話機を用いる場合は、第１及び第２の実施形態では対応するのが難しい。即ち、電話機だけが入れ替え可能になっている形態で、エコーキャンセラ付き通信端末装置を実現しようとすると、エコー除去のため、電話機を入れ替えるたびに擬似電話機５−２のインピーダンスを新しい電話機と一致するように調整、交換する必要がある。

しかし、電話機の使用者が電話機を入れ替える度に端末装置の分解・部品の交換・調整を行うのは、技術的な熟練を要するため、非常に困難である。本実施形態は、この点に鑑みてなされたものであり、後述する、擬似通過伝達関数演算器３３を設けて近端話者に求められる擬似電話機５−２の複雑で熟練を要する調整・交換を不要にし、かつ、適応フィルタ３４を設けて遠端話者エコーを自動的にかつ適切に除去し、しかも近端話者が適応フィルタ３４を収束させる収束信号を聞かせることによって被る違和感を感じないようにするためのものである。

このように、電話機を入れ替えることを想定した端末装置では、反射伝達関数Ｈｙを模擬してエコーを除去するために、公知の技術であるエコーキャンセラを用いる。エコーキャンセラは適応フィルタで構成されており、この適応フィルタに、通話の初期にＨｙを模擬するように学習（収束と同意）させる。つまり、学習のためにエコーキャンセラに、Ｈｙ収束用入力と、Ｈｙ特性が反映されたエコーｙとを入力する。具体的には、後述するハイブリッド４と適応フィルタ３４に収束用信号を通過させ、適応フィルタ３４の特性がハイブリッド４の特性Ｈｙを徐々に模擬していくことで、逐次的にエコー打消し後信号ｅのパワーが最小になるようなアルゴリズムを用いて処理する。このアルゴリズムとして、ＮＬＭＳアルゴリズム、ＬＭＳアルゴリズムなどを用いる。なお、これに限定せず、他のアルゴリズムでもよい。後述するＲｅｆ＿ｅｃとディジタル変換されたエコーｙｄ、加算器３５の残差出力ｅを用いて、残差信号ｅが最小になるように処理する逐次的アルゴリズムであれば、どのようなアルゴリズムであってもよい。

本実施形態に係る発明は、しばしば、ハイブリッド４の通過伝達関数が比較的簡易な素子で模擬できる場合があることを利用しているものである。以下に本発明の具体的な実施形態を説明する。

本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末が上述した第２の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、擬似ハイブリッド１１及び擬似電話機５−２がなくなったことと、新たに適応フィルタ３４、加算器３５、参照信号発生器３０、位相反転器３１、Ｄ／Ａ３２、擬似通過伝達関数演算器３３が設けられ、また、電話機５−１が電話機５−３に変わったことである。そのほかは、第２の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と同じである。

このうち、適応フィルタ３４、加算器３５、参照信号発生器３０、位相反転器３１及びＤ／Ａ３２の機能は、公知であり、特に説明を要しないものである。

そして、擬似通過伝達関数演算器３３は、ハイブリッド４の通過伝達関数Ｈｇを模擬した性質を持つ素子である。この擬似通過伝達関数演算器３３は、減衰器や抵抗などで構成されている。擬似通過伝達関数演算器３３は、交換可能な構成になっている。具体的には、減衰器や抵抗などがソケット(図示せず)に格納され、このソケットごと差し替えることで、擬似通過伝達関数演算器３３の通過伝達関数は変更できるようになっている。

あらかじめ定めた擬似通過伝達関数器たとえば抵抗素子を簡単に入れ替えるような方法、たとえば図示しないソケットに対する抵抗素子の差し替えなどによって行えば、特段の熟練調整の必要なく、近端話者が簡単に交換することができる。

［第３の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図３を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。

はじめに、Ｒｉｎ１から入力された遠端話者信号Ｘは適応フィルタ３４、Ｒｏｕｔ２に入力される。適応フィルタ３４には参照信号発生器３０からの適応フィルタ収束用信号Ｒｅｆが入力されており、ＲｅｆはＲｏｕｔ２、位相反転器３１にも入力されている。

位相反転器３１は信号Ｒｅｆを反転し−Ｒｅｆに変換する。位相反転器３１の出力はＤ／Ａ３２でアナログ信号−Ｒｅｆ＿ａに変換される。次いで、−Ｒｅｆ＿ａは擬似通過伝達関数演算器３３に入力される。

一方、信号ＸとＲｅｆはＲｏｕｔ２に入力されたあと、Ｄ／Ａ３でアナログ信号Ｘ３＿ａに変換される。したがってＸ３＿ａは式６のような信号である。

Ｘ３＿ａ＝Ｘ＿ａ＋Ｒｅｆ＿ａ ……（６）
ここでＸ＿ａ、Ｒｅｆ＿ａはおのおのＸ、Ｒｅｆをディジタル−アナログ変換した信号である。

一方、Ｄ／Ａ３２からの反転出力信号−Ｒｅｆ＿ａは擬似通過伝達関数演算器３３に入力され、式７のようなＸ３’＿ａｈとなる。

Ｘ３’＿ａｈ＝Ｈｇ＿dum＊（−Ｒｅｆ＿ａ） ……（７）
一方、Ｘ＿ａ、Ｒｅｆ＿ａの混成信号Ｒｅｆ＿ｅｃは適応フィルタ３４に入力される。適応フィルタ３４は既に説明したように、Ｒｅｆ＿ｅｃとディジタル変換されたエコーｙｄ、加算器３５の残差出力ｅを用いて、残差信号ｅが最小になるように、逐次的アルゴリズムを用いてハイブリッド４の反射伝達関数Ｈｙを推定し、擬似エコーｙ‘を作成する。擬似エコー作成のアルゴリズムは公知のアルゴリズムである前述のＮＬＭＳアルゴリズムや、ＬＭＳなどの逐次アルゴリズムを用いる。ここではアルゴリズムの詳細は省略する。

適応フィルタ３４は、当該電話機５−３をハイブリッド４に接続したあと、「呼がはじめて確立してから」１度収束するだけでもよく、「呼が確立するたびに」毎回収束させるようにしてもよい。

これにより、エコーの発生を抑える。

一方、信号Ｘ３＿ａは、第１の実施形態で述べたと同じく、ハイブリッド４で、式８、９のように、反射伝達関数Ｈｙと通過伝達関数Ｈｇを各々施されて信号ｙおよびＸ３＿ａｈになる。

ｙ＝Ｈｙ＊Ｃ（Ｘ３＿ａ＋Ｒｅｆ＿ａ） ……（８）
Ｘ３＿ａｈ＝Ｈｇ＊（Ｘ３＿ａ＋Ｒｅｆ＿ａ） ……（９）
ハイブリッド４から電話機５−３に出力された信号Ｘ３＿ａｈは、擬似通過伝達関数演算器３３からの出力Ｘ３’＿ａｈとアナログ的に加算され、信号Ｘ３＿ｔｅｌとなる。ここでの加算は式１０のように表現され、適応フィルタ収束用の信号Ｒｅｆ＿ａがなくなった信号になる。

Ｘ３＿ｔｅ１＝Ｘ３＿ａｈ＋Ｘ３’＿ａｈ
＝Ｈｇ＿dum＊（−Ｒｅｆ＿ａ）＋Ｈｇ＊（Ｘ３＿ａ＋Ｒｅｆ＿ａ）
≒Ｈｇ＊（（−Ｒｅｆ＿ａ）＋（Ｘ３＿ａ＋Ｒｅｆ＿ａ））
＝Ｈｇ＊Ｘ３＿ａ ……（１０）
ここで、（１０）式はＨｇ＿dum≒Ｈｇによっている。

これにより、信号Ｒｅｆ＿ａが無くなり、トレーニング信号が近端話者に聞こえるのを抑える。

［第３の実施形態の効果］
以上説明したように、似通過伝達関数演算器３３でハイブリッド４の通過伝達関数Ｈｇを模擬して、真のエコーと位相が反転した擬似エコーを作成して、信号Ｘ３＿ａｈをキャンセルするようにしたので、近端話者が適応フィルタ３４収束用の信号を聞かされて違和感を被る事がなくなる。

適応フィルタ３４収束用信号として、時間的に長く、レベルも適度に大きい信号を用いて精度よくエコーキャンセラの適応フィルタ３４を収束してエコーを除去することができる。

この結果、遠端話者の音声も欠けることがなく、快適な通話を行う端末を実現できる。

また、似通過伝達関数演算器３３は、ソケット等によって抵抗値の異なるものを適宜差し替えるようにすることで、特段の熟練も調整の必要もなく、近端話者が簡単に似通過伝達関数演算器３３を交換することができるため、電話機選択の自由度が高くなる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図４は本発明の第４の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第３の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態が第３の実施形態と異なるのは、擬似通過伝達関数演算器３３をなくし、擬似通過伝達関数フィルタ４０を設けたことである。そのほかの部分の構成は第３の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。

擬似通過伝達関数フィルタ４０は、ディジタルフィルタで構成されている。例えば、ディジタルＦＩＲフィルタ（非巡回型有限タップ長フィルタ構成のフィルタ）やディジタルＩＩＲフィルタ（巡回型有限タップ長フィルタ構成のフィルタ）で構成されている。これらディジタルＦＩＲフィルタ、ＩＩＲフィルタは、公知の技術であるのでここで説明を省略する。

ディジタルフィルタの係数（図示せず）は、予めハイブリッド４の通過伝達関数Ｈｇを模擬するように設定しておく。さらに、何種類かの模擬セットを用意しておく。模擬セットの種類は、例えば設計者が代表的な電話機のいくつかのハイブリッド通過伝達関数を実測して模擬する。これによって得たフィルタの係数セットを図示しないメモリに用意しておく。このメモリは図示しない選択スイッチ等で適宜選択できるようにしておく。これにより、近端話者は電話機５−３を交換したとき、選択スイッチ等で、所望の係数を選択する。

［第４の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図４を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。なおここでは、擬似通過伝達関数フィルタ４０を中心に説明する。

位相反転器３１の出力−Ｒｅｆは擬似通過伝達関数フィルタ４０に出力される。出力−Ｒｅｆは、この擬似通過伝達関数フィルタ４０で通過伝達関数Ｈｇ＿ｄを模擬した特性が施される。

擬似通過伝達関数フィルタ４０で通過伝達関数Ｈｇ＿ｄを模擬した特性を施された信号Ｘ３’＿ｄｈは、Ｄ／Ａ３２に出力されアナログ信号Ｘ３’＿ａｈになり、第３の実施形態で説明したとおり、参照信号がハイブリッドを経由して電話機５−３に入る信号Ｘ３’＿ａｈをキャンセルする。

近端話者が電話機５−３を交換したときは、選択スイッチ等を切り替えて、所望の係数を選択する。

［第４の実施形態の効果］
以上説明したように、第３の実施形態における擬似通過伝達関数演算器３３に変えて擬似通過伝達関数フィルタ４０を用いるようにしたので、近端話者はもはや抵抗素子などで実現された擬似通過伝達関数演算器３３を交換する必要がなく、図示しないスイッチなどであらかじめ定めたいくつかの特性をもつ、擬似伝達関数フィルタ４０のうち、ひとつの擬似通過伝達関数フィルタ４０の特性を選択するだけでよい。

前述の説明のように擬似通過伝達関数フィルタ４０の出力がエコー収束信号をキャンセルし、近端話者に当調信号を聞かせることがなくなる。結果、適応フィルタ３４収束用信号として、時間的に長い信号を用いて精度よくエコーキャンセラの適応フィルタ３４を収束してエコーを除去することができる。

また、近端話者にノイズを聞かせることがなくなり、違和感を与えることがなくなる。

遠端話者にとっても、適応フィルタ３４収束用信号として十分なレベルの適応フィルタ３４収束用信号を用いて、精度よくエコーキャンセラの適応フィルタ３４を収束してエコーを除去することができる。

さらに、遠端話者が近端話者に伝える音声も欠けることがなく、快適な通話を行う端末を実現できる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。

図５は本発明の第５の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第４の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態が第４の実施形態と異なるのは、新たにＡ／Ｄ５０を設けたことと、擬似通過伝達関数フィルタ４０をなくし、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を設けたことである。そのほかの部分の構成は第４の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、ハイブリッド４に接続される電話機５４が未定であったり、または頻繁に変更したい場合を考慮してなされたものである。第４の実施形態では、設計者が代表的な擬似通過伝達関数Ｈｇの特性を予め擬似通過伝達関数フィルタ４０に設定しておくものであった。例えば、ハイブリッド４に接続される電話機が本端末１２の設計時に市場に出回っていなかった電話機などの場合は、設計者が予めその特性を知ることができないから、擬似通過伝達関数フィルタ４０の特性を精密に測定することはできないなどの不都合が発生する。なぜなら、真の通過伝達関数特性Ｈｇは、ハイブリッド４に接続される電話機５−３（または５４）の特性にも多少なりとも影響されるからである。

本実施形態では、上述したように、特性を予め知ることができないような電話機５４を接続したときであっても、支障なく使用できるようにしたものである。このため、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を設けて、この適応擬似通過伝達関数フィルタ５１や適応フィルタ３４を収束させ、近端話者が適応擬似通過伝達関数フィルタ５１の収束のための収束用信号を聞いて違和感を感じないようにし、適応フィルタ３４は十分に収束できて遠端話者にエコーを聞かせることなく、遠端話者が近端話者に向けて発した音声が欠ける違和感・不快感を軽減するものである。

適応擬似通過伝達関数フィルタ５１は、擬似ハイブリッド通過信号Ｘ５’＿ｄｈを作成するための素子である。適応擬似通過伝達関数フィルタ５１で作成する擬似ハイブリッド通過信号Ｘ５’＿ｄｈは、参照信号Ｒｅｆがハイブリッド４を通過する信号を擬似した信号である。すなわち、信号Ｘ５’＿ｄｈはＸ３＿ａｈをキャンセルする信号であり、詳しくは参照信号発生器３０で出力した信号Ｒｅｆが、Ｄ／Ａ３でアナログ信号に変換された後、ハイブリッド４を通過した信号Ｘ３＿ａｈをキャンセルするための信号である。

擬似通過伝達関数フィルタ５１の適応アルゴリズムは、適応フィルタ３４と同様の、ＬＭＳアルゴリズム、ＮＬＭＳアルゴリズムなどを用いる。なお、適応フィルタ３４では加算器３５の出力ｅのパワーを最小にするように動作するのに対して、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１では信号Ｘ５＿ｔｅｌのパワーを０にするように逐次的に適応学習がなされる。また、本実施形態ではＸ３＿ｈａとＸ５’＿ａｈをアナログ信号同士で加算するようにしたが、別法として、適応フィルタ３４のように、ディジタル加算器（図示せず）を用いるようにしてもよい。すなわち、Ｄ／Ａをハイブリッド４後段に設け、Ａ／ＤをＤ／Ａの後段に設け、図示しない加算器をＡ／ＤとＤ／Ａの間に設けて、ディジタル信号として加算するようにしてもよいのはもちろんである。

［第５の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図５を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。なおここでは、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を中心に説明する。

位相反転器３１からの出力−Ｒｅｆは適応擬似通過伝達関数フィルタ５１に入力される。適応擬似通過伝達関数フィルタ５１は擬似ハイブリッド通過信号Ｘ５’＿ｄｈを作成する。

そして、近端話者が電話機５４をはじめてハイブリッド４に接続したときだけ、近端話者が操作する図示しないスイッチから制御信号によって参照信号発生器３０が適応擬似通過伝達関数フィルタ５１の収束のための参照信号Ｒｅｆを発生する。Ｒｅｆは位相反転器３１で−Ｒｅｆに変換され、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１に入力される。適応擬似通過伝達関数フィルタ５１は、−ＲｅｆＸ５＿ｔｅｌ＿ｄを用いて、Ｘ５＿ｔｅｌ＿ｄのパワーが最小になるように係数を逐次学習していく。擬似信号Ｘ５’＿ｄｈはＤ／Ａ３２でディジタル−アナログ変換され、アナログ信号線上でＸ３＿ａｈと加算され、Ｘ５＿ｔｅｌとなる。Ｘ５＿ｔｅｌはＡ/Ｄ５０でディジタル信号Ｘ５＿ｔｅｌ＿ｄに変換されて適応擬似通過伝達関数フィルタ５１に入力され、すでに説明したように適応擬似通過伝達関数フィルタ５１の係数（図示せず）更新に使われる。これにより、信号Ｘ５＿ｔｅｌのパワーを最小にするように、上記アルゴリズムを用いて適応擬似通過伝達関数フィルタ５１の係数を学習・更新する。その後は、この係数で適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を機能させる。

別の電話機５４をハイブリッド４に接続する場合は、上記同様の処理を繰り返して、信号Ｘ５＿ｔｅｌのパワーを最小にする係数を特定し、この係数で適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を機能させる。

［第５の実施形態の効果］
以上説明したように、第５の実施形態では、第４の実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。

端末設計時に特性の入手できない電話機５４を接続する場合であっても、初めて電話機５４をハイブリッドに接続したり、または、はじめて「呼を確立したとき」だけ適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を学習させてその後は、学習後の適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を用いて処理するので、近端話者はエコーキャンセラの適応擬似通過伝達関数フィルタ５１の収束信号に煩わされることがなく、また、遠端話者音声の欠けもなく、遠端話者はエコーが十分除去された音声で品質の優れた通話を行うことができるようになる。

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。

図６は本発明の第６の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第４の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末が第４の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、新たに呼制御装置６０と音声検出器６１が設けられ、電話機５−３が電話機６４に変わった点であり、そのほかの構成は第４の実施形態と同じである。

本実施形態は、ハイブリッド４の接続先がＰＢＸ（図示せず）など、相手先電話機が不定である場合を想定してなされたものである。第４の実施形態では、例えば電話機５−３を初回設置の時や、電話機を置き換えたときに一度、近端話者が擬似通過伝達関数フィルタ４０を選択し、以後の通話に用いればよかった。しかし、ハイブリッド４の接続先がＰＢＸなどのような場合は、呼の接続のたびに近端話者の電話機が変化し、前回と同一の電話機に接続されるほうが稀である。さらに、たとえば内線転送などのように、いったん確立した呼接続において選択した擬似通過伝達関数フィルタ４０の特性が、次の呼接続の際には既に不適切な特性となっている場合もあり得る。この場合、端末装置１２の操作・制御が困難になることがある。即ち、第４の実施形態においてハイブリッド４の接続先がＰＢＸになった場合は、近端話者電話機５−３と本発明の通信端末１２との間にはＰＢＸが介在することになり、もはや近端話者の電話機５−３と通信端末装置１２が同一筐体にはなく別筐体であって、もはや近端話者はＰＢＸを経由して端末装置１２を操作・制御することは困難である。

したがって、このような場合、近端話者の操作に依存することなく、適応フィルタ３４のトレーニングや擬似通過伝達関数フィルタ４０の係数を自動的に選択できる端末装置１２が望まれる。本発明はこの点に鑑みてなされたものである。

以下、図６を用いて本発明の第６の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末について説明する。第６の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末が第４の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、電話機６４、呼制御装置６０及び音声検出器６１を新たに設けた点と、参照信号発生器６２の動作であり、そのほかは同一であるので、そのほかの部分に関しては詳細な説明を省略する。

呼制御装置６０は、参照信号発生器６２による適応フィルタ３４への収束用信号の出力を、音声検出器６１と協働して制御するための装置である。具体的には、呼制御装置６０は、参照信号発生器６２に対して、適応フィルタ３４に収束用信号の出力を許可する信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋを出力するための装置である。即ち、呼制御装置６０は、電話機６４で呼が接続されたときや、図示しないＰＢＸによって内線転送の発生があったときに、その呼の接続や内線転送の発生を検知して、予め定めた一定時間（たとえば１０秒間。この時間は、各種の条件に応じて適宜特定される数値で、特に１０秒間に限定するものではない。）だけ、参照信号発生器６２に、適応フィルタ３４の収束用信号の出力を許可する信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋを出力するようになっている。

さらに、呼制御装置６０は、かけ先電話番号などから、設計者によっていくつか予め保存されている擬似通過伝達関数フィルタ４０の中から最適な１個のフィルタを選択するための装置である。例えば、呼び出し先電話番号と擬似通過伝達関数フィルタ４０とを関連付けたテーブルから１つの擬似通過伝達関数フィルタ４０を、出力−Ｒｅｆが擬似通過伝達関数フィルタ４０に出力される前に選択する。

音声検出器６１は、Ｒｉｎ１への入力信号中の音声の有無を検出（音声検出）し、音声の有無に応じて選択的に制御信号の出力をするための装置である。音声検出の方法は、例えば本願発明者が先に提案した特開平１０−３０１６００号公報に記載のような方法を用いることができる。さらに、これ以外でも、信号中の人間の音声の有無を判断できる方法であれば、他の方法でもよく、特に限定するものではない。この音声検出器６１は、検出結果が「音声あり」の場合、参照信号発生器６２に対してなにも出力せず、「音声なし」の場合に、参照信号発生器６２に対して適応フィルタ３４に収束用信号の出力を促す信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋを出力するようになっている。

参照信号発生器６２は、信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋと信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋの両方があるときに限り、専用信号Ｒｅｆを出力するための装置である。即ち、参照信号発生器６２は、呼制御装置６０からの信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋと、音声検出器６１からの信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋの両方があるときに限り、ガウスノイズなど、適応フィルタ３４を収束させるための専用信号Ｒｅｆを位相反転器３１、Ｒｏｕｔ２及び適応フィルタ３４に出力するようになっている。

この参照信号発生器６２による参照信号Ｒｅｆの出力を、遠端話者音声検出が「なし」のときだけ実行するようにしたのは、下記のような理由による。

近端話者用電話機６４とハイブリッド４の間にＰＢＸなどの交換機が存在する場合、もはや近端話者はエコーキャンセラ付端末に対してなにも操作ができない。つまり、近端話者は電話機６４の種別等に合わせて擬似通過伝達関数フィルタ４０の調整などは行えない。また、近端話者の電話機６４に関して言えば、近端話者は、通話システム設置後に、電話機６４の買い替えを図るなど、設計者が設計当事予見できない特性の電話機６４を接続することが考えられる。この際には、設計者が再び擬似通過伝達関数フィルタ４０の選択肢を増やすなどして解決するのが常套手段であるが、装置のメモリー量限界などから、擬似通過伝達関数フィルタ４０の選択肢を増やせない場合がしばしば発生する。

このようなときには、次善の方法として、既存選択肢の中からもっともふさわしい擬似通過伝達関数フィルタ４０を選択するように処理する。この際には、擬似通過伝達関数フィルタ４０は完全にはハイブリッド４と新たな電話機６４の組み合わせによるハイブリッド４の通過伝達関数Ｈｇを模擬できないので、擬似通過伝達関数フィルタ４０の出力は、完全にはハイブリッド４から漏れ出る適応フィルタ３４の収束のための信号を打ち消すことができなくなり、多少近端話者に漏れ聞こえることになる。このため、近端話者はノイズと音声の聞きわけに努力を払う必要が発生する。その結果、近端話者は違和感が発生し、音声聞き取りに注力するために会話における疲労感が増大し、通話品質が劣化する。

従来技術では、Ｒｉｎ１の音声信号のあるなしにかかわらず、適応フィルタ３４の収束用の信号を発生していたので、近端話者は常時収束用信号に被爆され違和感はさらに大きかった。

そこで本実施形態では、音声検出器６１を設けて、呼が確立して一定期間（本実施形態では１０秒間）、しかも音声のない期間に限定して適応フィルタ３４の収束を行い、遠端話者音声のある期間は適応フィルタ３４の収束のための信号を停止して近端話者にノイズのない音声を出力し、近端話者の疲労感を軽減し、通話品質を向上するようにしたものである。

［第６の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末装置は、次のように動作する。以下、図６を用いてエコーキャンセラ付き通信端末装置の動作を説明する。

Ｒｉｎ１に遠端話者の音声信号Ｘが入力されると、音声検出器６１がその信号中の音声の有無を検出（音声検出）する。音声検出器６１での検出結果が「音声あり」の場合は、参照信号発生器６２に対してなにも出力しない。検出結果が「音声なし」の場合は、参照信号発生器６２に適応フィルタ３４の収束用信号の出力を促す信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋを出力する。

一方、電話機６４で呼が接続されたり、図示しないＰＢＸによって内線転送の発生があったりすると、呼制御装置６０がそれを検知して、予め定めた一定時間（例えば１０秒間）だけ、参照信号発生器６２に、適応フィルタ３４に収束用信号の出力を許可する信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋを出力する。

参照信号発生器６２は、呼制御装置６０及び音声検出器６１からの信号を待ち、呼制御装置６０からの信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋと音声検出器６１からの信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋの両方があるときに限り動作する。即ち、両方の信号が出力されているときに、信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋの出力時間である一定時間（例えば１０秒間）だけ、適応フィルタ３４を収束させるための専用信号Ｒｅｆを位相反転器３１、Ｒｏｕｔ２及び適応フィルタ３４に出力する。

信号Ｒｅｆが出力された位相反転器３１の動作は第４の実施形態と同じである。位相反転器３１の出力−Ｒｅｆは擬似通過伝達関数フィルタ４０に出力される。一方、呼制御装置６０は、かけ先電話番号などを基に、上記テーブル等に予め保存されている擬似通過伝達関数フィルタ４０の中から最適な１個のフィルタを、出力−Ｒｅｆが擬似通過伝達関数フィルタ４０に出力される前に選択する。

呼制御装置６０は、位相反転器３１の出力−Ｒｅｆが擬似通過伝達関数フィルタ４０に出力される以前に擬似通過伝達関数フィルタ４０の選択を終了している。擬似通過伝達関数フィルタ４０の出力Ｘ６’＿ｄｈはＤ／Ａ３２に出力され、アナログ変換されてＸ６’＿ａｈとなって出力される。

一方、参照信号発生器６２の出力は、Ｒｏｕｔ２、Ｄ／Ａ３、ハイブリッド４を経由してＸ６＿ａｈとなってハイブリッド４から出力される。また、参照信号発生器６２の出力は、適応フィルタ３４にも入力するが、この適応フィルタ３４での動作は第３の実施形態と同じなので、ここでは動作の説明を省略する。

ハイブリッド４から電話機６４に向かって出力されたＸ６＿ａｈはＤ／Ａ３２から出力されたＸ６’＿ａｈとアナログ的に加算されてキャンセルされる。なお、ここではＸ６＿ａｈとＸ６’＿ａｈをアナログ的に加算したが、信号をいったんディジタル化しディジタル加算器でＸ６＿ａｈとＸ６’＿ａｈを加算するようにしてもよいのはもちろんである。

加算が終了した信号Ｘ６＿ｔｅｌはＸ６＿ａｈとＸ６’＿ｄｈとが互いに打ち消し合っているため、近端話者には聞こえない。

上述したように、参照信号発生器６２からの参照信号出力は、音声検出器６１による遠端話者音声検出が「なし」のときだけ実行される。即ち、呼が確立して一定期間（実施形態では１０秒間）、しかも音声のない期間に限定して適応フィルタ３４の収束を行い、遠端話者音声のある期間は適応フィルタ３４の収束のための信号を停止して近端話者にノイズのない音声を出力する。

［第６の実施形態の効果］
以上、説明したように、装置設定後に電話機６４の買い替えやＰＢＸによる頻繁な電話機の変更などによって、擬似通過伝達関数フィルタ４０の特性が本来最適な特性から微小の誤差が発生する場合でも、音声のない期間に限定して適応フィルタ３４の収束信号発生を行い、音声のある期間は適応フィルタ３４収束のための信号を出力しないようにしたので、遠端話者の音声欠けを発生させることがなく、近端話者に対する適応フィルタ３４の収束信号の違和感を軽減することができるようになる。

この結果、近端話者の疲労感を軽減し、通話品質の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、呼制御装置かけ先電話番号からフィルタ４０の選択を行うようにしたが、近年普及してきたＩＰ電話等における、ＩＰアドレスをフィルタ４０の選択のための情報として用いてもよいのはもちろんのことである。

［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。

図７は本発明の第７の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第５の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末が第５の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、新たに呼制御装置６０と音声検出器６１が設けられ、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１が適応擬似通過伝達関数フィルタ７０に代わった点である。なお、呼制御装置６０と音声検出器６１は、第６の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と同様である。

第７の実施形態は第５の実施形態を基本になされたもので、第５の実施形態に対する改善点は、第６の実施形態が第４の実施形態に対して改良した点と同様である。すなわち、ハイブリッドの接続先が図示しないＰＢＸなどの場合のように、接続される度毎に電話機が異なる際に、近端話者が通話品質改善を意図して本発明端末装置１２を操作しようとしても、本発明端末装置１２を操作することができないことに鑑みてなされたものである。

たとえば、第５の実施形態においては、前述したように初期設置時などに一度だけ、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を適応させれば、２回目以後は前回の呼接続で収束済みの適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を用いて適応フィルタ収束信号を除去して近端話者に聞こえないようにできた。しかし、ＰＢＸなどで毎回、呼接続の度に電話機が異なる状況では、もはや前回の収束済みの適応擬似通過伝達関数フィルタ５１では、特性が異なるので用いることができない。さらに、第５の実施形態において、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１の収束を行うことは、場合によっては、次に説明するように、遠端話者の音声の一部を欠いてしまう可能性が第４の実施形態よりも大きくなってしまう。

第５の実施形態における問題点を以下に説明する。第５の実施形態では、遠端話者信号Ｘと適応フィルタ収束信号Ｒｅｆの混在信号を用いて適応フィルタ３４を収束させるとともに、適応擬似通過伝達関数フィルタ５１もまた、Ｘ３＿ａｈとＸ５’＿ａｈの２つのアナログ信号を加算した信号Ｘ５＿ｔｅｌを残差信号として適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を収束させる方法（逐次アルゴリズムを用いる方法）を用いた。したがって、前述したように第５の実施形態では信号Ｘ５＿ｔｅｌのパワーを最小にするように適応擬似通過伝達関数フィルタ５１を収束する。つまり、遠端話者信号Ｘと適応フィルタ収束信号Ｒｅｆの混在信号とで行き過ぎた最小化が発生し、遠端話者の音声をもキャンセルし音声を劣化させる可能性がある。近端話者にとっては、遠端話者の音声が欠けたり、小さくなったりするような問題が発生する可能性がある。

本発明は第５の実施形態を基本にした構成の端末装置１２を、ＰＢＸなどが介在する系に適用しても、このような問題が発生しないように改良したものである。

このため、呼制御装置６０と音声検出器６１と適応擬似通過伝達関数フィルタ７０とを設けたものである。

［第７の実施形態のエコーキャンセル方法］
以下、図７を用いて第７の実施形態の動作を説明する。

第７の実施形態が第５の実施形態と異なるのは、適応擬似通過伝達関数フィルタ７０の動作だけであるので、そのほかの部分に関してはここでは説明を省略する。また、呼制御装置６０と音声検出器６１については、第５の実施形態と同様である。

適応擬似通過伝達関数フィルタ７０には音声検出器６１の出力信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋと呼制御装置６０の出力信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋが入力されている。適応擬似通過伝達関数フィルタ７０は、信号Ｖａｄ＿ａｄｐ＿ｏｋと信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋが入力されたときに限り、信号−Ｒｅｆ、信号Ｘ５＿ｔｅｌ＿ｄを用いて適応擬似通過伝達関数フィルタ７０の収束を実行する。すなわち、Ｘ３＿ａｈ上に遠端話者音声信号成分がないときに限って適応擬似通過伝達関数フィルタ７０の収束を実行する。

［第７の実施形態の効果］
以上により、第５の実施形態の効果に加え、電話機６４と呼が接続されたときや、内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間で、かつ遠端話者信号が「音声なし」のときに限り、収束を行うようにしたので、適応擬似通過伝達関数フィルタ７０が遠端音声パワーを最小化するように収束しない。その結果、ＰＢＸによる頻繁な電話機の変更によって、適応擬似通過伝達関数フィルタ７０の特性を毎回収束する場合であっても、遠端話者の音声欠けを発生させることがなくなる。さらに、遠端話者の音声があるときには適応フィルタ収束信号は発生しないので、近端話者が適応フィルタ収束信号を聞くことによる違和感を軽減することができる。この結果、近端話者の疲労感を軽減し、通話品質を向上させることができる。

［第８の実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。

図８は本発明の第８の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末の全体構成は、上述した第７の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末とほぼ同様であるため、ここでは、同一部材には同一記号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末が第７の実施形態のエコーキャンセラ付き通信端末と異なるのは、双方向方通話検出器８０を設け、適応擬似通過伝達関数フィルタ７０の代わりに適応擬似通過伝達関数フィルタ８１を設け、参照信号発生器６２の代わりに参照信号発生器８２を設け、適応フィルタ３４の代わりに適応フィルタ８３を設け、音声検出器６１を無くした点である。そのほかの部分に関しては第７の実施形態と同じである。

双方向通話検出器８０は、Ｓｏｕｔ８およびＲｉｎ１の両方の音声検出を行う素子である。すなわち、遠端話者音声の検出だけでなく、近端話者音声の検出も行う素子である。この双方向通話検出器８０は例えば、第７の実施形態における音声検出器６１と共にもうひとつ別にＳｏｕｔ８に接続して、Ｒｉｎ１と共にＳｏｕｔ８からの入力で動作させることにより実現することができる。近端話者音声の検出と、遠端話者音声の検出ができる素子であればどのようなものであってもよい。

この双方向通話検出器８０は、Ｓｏｕｔ８およびＲｉｎ１を入力として下記の通話状態を検出する。

通話状態１：遠端話者音声あり（以下「レシーブトーク）という。）
通話状態２：近端話者音声あり（以下「センドトーク」という。）
通話状態３：近端話者音声あり、かつ、遠端話者音声あり（以下「ダブルトーク」という。）
通話状態４：両方とも音声なし（以下「無音」という。）
双方向通話検出器８０は、無音のときだけ、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１と参照信号発生器８２に対して収束許可信号ｄｔｄ＿ａｄｐ＿ｏｎを出力する。また、双方向通話検出器８０はレシーブトーク及び無音のときだけ適応フィルタ８３に適応フィルタ収束許可信号ｄｔｄ＿ｅｃ＿ａｄｐ＿ｏｋを出力する。

参照信号発生器８２は、双方向通話検出器８０からの信号ｄｔｄ＿ａｄｐ＿ｏｎと呼制御装置６０からの信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋとがあったときだけ、適応フィルタ８３を収束するための信号Ｒｅｆを、適応フィルタ８３、Ｒｏｕｔ２、位相反転器３１に出力するための素子である。参照信号発生器８２は、上記の条件以外の条件ではなにもしない。

適応擬似通過伝達関数フィルタ８１は、双方向通話検出器８０からの信号ｄｔｄ＿ｅｃ＿ａｄｐ＿ｏｎと呼制御装置６０からの信号Ｃｎｔ＿ａｄｐ＿ｏｋがあったときだけ係数の収束を行うための素子である。

［第８の実施形態のエコーキャンセル方法］
以上のように構成されたエコーキャンセラ付き通信端末は次のように動作する。なお。第８の実施形態が第７の実施形態と異なるのは、双方向通話検出器８０、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１、参照信号発生器８２、適応フィルタ８３の動作だけであり、そのほかの部分に関しては第７実施形態と同じであるため、第７の実施形態と同じ部分に関してはここでは説明を省略する。

双方向通話検出器８０の検出結果と適応擬似通過伝達関数フィルタ８１の収束動作、適応フィルタ８３の収束動作は下記のようになる。参照信号発生器８２は、無音状態のときだけ適応フィルタ８３を収束する信号Ｒｅｆを適応フィルタ８３、Ｒｏｕｔ２、位相反転器３１に出力する。適応擬似通過伝達関数フィルタ８１も、無音状態のときだけ収束動作をする。適応フィルタ８３は、無音状態のときだけでなく、レシーブトークのときにも収束動作をする。なお、適応フィルタ８３は、これに限定せず、たとえばレシーブトークの時には収束を停止するよう動作させてもよい。

双方向通話検出器８０の検出結果における各状態の動作をまとめると下記のようになる。

無音状態の時：
参照信号発生器８２は、適応フィルタ８３を収束する信号Ｒｅｆを適応フィルタ８３、Ｒｏｕｔ２、位相反転器３１に出力する。これにより、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１も適応フィルタ８３も収束動作する。

レシーブトーク時：
レシーブトークのとき、参照信号発生器８２はなにもしない。これにより、参照信号Ｒｅｆは出力されず、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１は収束動作をしない。参照信号を出力しない理由は第７の実施形態で説明したとおりである。本実施形態ではレシーブトークの時は適応フィルタ８３は収束動作するようにした。なぜなら、レシーブトークのときは、適応フィルタ８３にとっては参照信号Ｘが入手でき、Ｘに起因するエコーｙｄが入手可能であり、適応フィルタ８３の収束を行ってもかまわないからである。もちろんレシーブトーク時に適応フィルタ８３の適応も停止し、双方向通話検出器８０の判定結果が無音状態の時だけ収束動作するようにしてもかまわないのはもちろんである。

センドトーク時：
適応フィルタ８３の収束は行わない。なぜなら、センドトーク時には、遠端信号Ｘが存在せず、遠端信号Ｘがないのだから消去すべきエコー信号ｙｄも存在しないからである。参照信号発生器８２も何もしない。したがって、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１も収束は行わない。もしも参照信号Ｒｅｆを発生し、通過伝達関数フィルタ８１を収束させ始めると、Ｘ５＿ｔｅｌには近端話者の送信音声が含まれることになる。結果、Ｘ５＿ｔｅｌの最小化を行うと、今度は近端話者が遠端話者に対して送信する送信音声までも最小化（キャンセル）することになり不都合である。したがって、参照信号発生器８２は何もしないし、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１は収束動作をしない。

ダブルトーク時：
近端話者音声、遠端話者音声の両方がある状態なので、第７の実施形態で説明したのと同様の理由により、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１は収束動作をしない。また、適応フィルタ８３もｙｄの中に遠端話者信号Ｘのエコーと近端話者の送信音声信号が混在するので、収束を行わない。もちろん参照信号発生器８２は何もしない。

上記のように、双方向通話検出器８０の検出結果に応じて、参照信号発生器８２、適応フィルタ８３、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１を動作させるようにしたので、たとえ図示しないＰＢＸ等の制御によって呼の接続転送などが発生しても、呼が確立するたびに自動的に適応擬似通過伝達関数フィルタ８１を最適な特性に調整し、最適な期間で適応フィルタ８３を収束させるための参照信号の出力を発生し、適応フィルタ８３の収束には適度のレベル、十分な時間の参照信号で収束させる。これにより、遠端話者はエコーに煩わされることがなくなる。

近端話者信号があるときには適応フィルタ８３の収束を停止するので、適応フィルタ８３は、近端話者音声信号に乱されることなく、エコーに収束して精度よくエコーを除去し、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１によって、近端話者は無用の収束用ノイズ音を聞いて煩わされることなく、遠端話者から近端話者にとどく遠端話者の音声の一部が欠けることがない、良好な通話を実現できる。

［第８の実施形態の効果］
第７の実施形態に加えて、参照信号発生器８２は無音のときだけ適応フィルタ８３収束用信号を発生し、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１は参照信号があるときだけ収束動作するようにし、適応フィルタ８３はレシーブトークのときと、無音のときだけ収束動作するようにしたので、適応フィルタ８３を十分なレベルの信号で十分な時間だけ収束させることができるようになる。

また、適応擬似通過伝達関数フィルタ８１は遠端音声を過度にキャンセルしないので、遠端話者の音声が欠けることもなくなる。

適応擬似通過伝達関数フィルタ８１が近端話者方向にもれ出る適応フィルタ８３の収束用参照信号をキャンセルするようにしたので、近端話者も無用のノイズを聞いて煩わされることがなくなる。

この結果、良好な通話を実現できるエコーキャンセラ付端末装置を提供できる。

［変形例］
上記第１〜第８の実施形態では、一般的な電話機に接続する端末装置を例にして説明したが、近年普及しているＩＰ電話向けの端末装置等にも適用が可能である。

この場合も、上記各実施形態同様の作用、効果を奏することができる。

本発明の第１の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第５の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第６の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第７の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 本発明の第８の実施形態に係るエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。 従来のエコーキャンセラ付き通信端末を示す概略構成図である。

符号の説明

１：受信入力端子Ｒｉｎ、２：受信出力端子Ｒｏｕｔ、３：ディジタルアナログ変換器、４：ハイブリッド、５−１：電話機、５−２：擬似電話機Ｚｔｅｌ、５−３：電話機、６：アナログ−ディジタル変換器、７：送信入力端子Ｓｉｎ、８：送信出力端子Ｓｏｕｔ、１０：位相反転器、１１：擬似ハイブリッド、１２：エコーキャンセラ付き通信端末装置、２０：位相反転器２１：ディジタル−アナログ変換器、３０：参照信号発生器、３１：位相反転器、３２：Ｄ／Ａ、３３：擬似通過伝達関数演算器、３４：適応フィルタ、３５：加算器、４０：擬似通過伝達関数フィルタ、５０：Ａ／Ｄ、５１：適応擬似通過伝達関数フィルタ、５４：電話機、６０：呼制御装置、６１：音声検出器、６２：参照信号発生器、６４：電話機。

Claims (12)

1. 通信中のハイブリッド回路における遠端からの信号が近端からの信号に回り込んで発生するエコーを除去するエコーキャンセラ付き通信端末において、
   上記エコーを除去する適応フィルタと、
   当該適応フィルタに適応フィルタ収束用信号を出力する参照信号発生器と、
   当該参照信号発生器からの適応フィルタ収束用信号が上記遠端からの信号に加算されて上記ハイブリッド回路を介して電話機に入力する信号に加算する、上記適応フィルタ収束用信号と位相が反対で当該適応フィルタ収束用信号を相殺するための疑似信号を作る疑似回路とを備えたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
2. 請求項１に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
   電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ、上記適応フィルタ収束用信号の出力を許可する信号を出力する呼制御装置と、
   上記遠端話者信号中の音声の有無を検出して当該音声の有無に応じて選択的に上記適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号を出力する音声検出器とを備え、
   上記呼制御装置及び音声検出器からの信号の両方があるときに限り、上記参照信号発生器が適応フィルタ収束用信号を出力することを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
3. 請求項２に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
   上記音声検出器が、遠端話者信号が「音声なし」のときだけ上記適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号を出力して、音声なしの一定期間に限定して適応フィルタ収束用信号を発生させることを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
4. 請求項２又は３に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
   上記参照信号発生器からの出力信号の位相を反転させる位相反転器と、当該位相反転器で反転された信号が出力される上記疑似回路としての擬似通過伝達関数フィルタとを備え、
   上記擬似通過伝達関数フィルタが、遠端話者信号を上記電話機に出力すると共に近端話者信号を遠端話者側へ出力するハイブリッドの通過伝達関数を模擬した擬似通過伝達関数を複数保存し、
   上記呼制御装置が、上記位相反転器の出力が上記擬似通過伝達関数フィルタに出力される以前に、当該擬似通過伝達関数フィルタに保存した複数の擬似通過伝達関数のうちから最適な１個を選択することを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
5. 請求項４に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
   上記音声検出器に代えて、遠端話者音声ありの状態である「レシーブトーク」、近端話者音声ありの状態である「センドトーク」、近端話者音声ありで、かつ、遠端話者音声ありの状態である「ダブルトーク」及び両方とも音声なしの状態である「無音」を検出する双方向通話検出器を備え、
   当該双方向通話検出器の検出結果が無音のとき上記参照信号発生器に適応フィルタ収束用信号を発生させ、
   当該参照信号発生器からの信号があるときだけ上記擬似通過伝達関数フィルタに収束動作させることを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
6. 請求項４に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
   上記擬似通過伝達関数フィルタの代わりに、上記参照信号発生器からの適応フィルタ収束用信号が上記遠端からの信号に加算されて上記電話機に入力する信号のうち、適応フィルタ収束用信号と位相が反対で適応フィルタ収束用信号を相殺するための疑似信号を作成し、当該疑似信号を上記適応フィルタ収束用信号が加算された上記遠端からの信号に加算して擬似ハイブリッド通過信号を作成すると共に、当該擬似ハイブリッド通過信号を取り込んで係数を更新し学習する適応擬似通過伝達関数フィルタを備えたことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
7. 請求項４又は６に記載のエコーキャンセラ付き通信端末において、
   上記擬似通過伝達関数フィルタ又は適応擬似通過伝達関数フィルタが、音声なしの一定期間に限定して収束を行うことを特徴とするエコーキャンセラ付き通信端末。
8. 通信中のハイブリッド回路における遠端からの信号が近端からの信号に回り込んで発生するエコーを除去する通信端末のエコーキャンセル方法において、
   参照信号発生器から適応フィルタに出力された適応フィルタ収束用信号が上記遠端からの信号に加算されて上記ハイブリッド回路を介して電話機に入力する信号に加算する、上記適応フィルタ収束用信号と位相が反対の疑似信号を作り、当該疑似信号を上記電話機に入力する信号に加算して、上記適応フィルタ収束用信号を相殺することを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。
9. 請求項８に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
   電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を許可する信号と、遠端話者信号が「音声なし」のときだけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号との両方があるときに限り、適応フィルタ収束用信号を出力して、
   音声なしの一定期間に限定して適応フィルタ収束用信号を発生させることを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。
10. 請求項９に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
    擬似通過伝達関数フィルタが、遠端話者信号を上記電話機に出力すると共に近端話者信号を遠端話者側へ出力するハイブリッドの通過伝達関数を模擬した擬似通過伝達関数を複数保存し、
    位相反転器の出力が上記擬似通過伝達関数フィルタに出力される以前に、呼制御装置が上記擬似通過伝達関数フィルタに保存した複数の擬似通過伝達関数のうちから最適な１個を選択することを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。
11. 請求項８に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
    電話機と呼が接続されたとき又は内線転送の発生があったときに、あらかじめ定めた一定時間だけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を許可する信号と、遠端話者信号が「音声なし」のときだけ出力される、適応フィルタ収束用信号の出力を促す信号との両方があるときに限り、適応擬似通過伝達関数フィルタで収束を行い、
    音声なしの一定期間に限定して収束を行うことを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。
12. 請求項１１に記載の通信端末のエコーキャンセル方法において、
    遠端話者音声ありの状態である「レシーブトーク」、近端話者音声ありの状態である「センドトーク」、近端話者音声ありで、かつ、遠端話者音声ありの状態である「ダブルトーク」及び両方とも音声なしの状態である「無音」を検出する双方向通話検出器を用いて、
    当該双方向通話検出器の検出結果が無音のときに収束動作を行わせることを特徴とする通信端末のエコーキャンセル方法。

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