JP4639910B2 - エコーキャンセラ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エコーキャンセラを備えた電話機等の通話装置におけるエコーキャンセラ制御装置に関するものである。

従来、電話機で使用されているエコーキャンセラは、ハンドセット通話やハンズフリー通話などでスピーカからマイクロホンへ信号が音響空間を経て回り込むことによって発生するエコー成分を除去するものである。

図２は、エコーキャンセラの原理を示すブロック図である。図２において、１００はエコーキャンセラ、１０１はマイク、１０２はスピーカ、１０３は疑似エコー生成部、１０４は減算器である。エコーキャンセラ１００は、疑似エコー生成部１０３により電話機内部の受話伝送路１０６上でエコーリターンロス等のパラメータから疑似エコーを生成し、この疑似エコーを減算器１０４によって送話伝送路１０５のエコー成分から減算することで、エコー成分を除去している。

従来のエコーキャンセラでは、双方向通話時にエコーキャンセラが動作すると、送話側の音声信号まで減衰させてしまうので、双方向通話時には疑似エコー生成部１０３を停止させるダブルトーク検出制御機能を有している。しかし、疑似エコー生成部１０３に入力される受話音声信号とマイク１０１から出力される送話音声信号とのレベル差であるエコーリターンロスが小さくなると、ダブルトークとして検出してしまい、エコーキャンセラとして動作しなくなるという問題点があった。

そこで、双方向通話時にも安定した動作を行うエコーキャンセラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたエコーキャンセラでは、図３に示すように、エコーキャンセラ１００の送話伝送路の入力側に減衰器１０７を挿入し、エコーキャンセラ１００の出力側に増幅器１０８を挿入している。減衰器１０７のゲインを例えば−４ｄＢとした場合、増幅器１０８のゲインは＋４ｄＢである。これにより、減衰器１０７で減衰させた信号レベルを元に戻している。特許文献１に開示されたエコーキャンセラでは、エコーリターンロスを大きくすることができるので、双方向通話時にも安定した動作を行うことができる。

特開平４−００３６２９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたエコーキャンセラでは、減衰器１０７によりゲインを下げた状態で送話伝送路１０５のエコー成分から疑似エコーを減算し、この減算結果を増幅器１０８で増幅しているため、減算器１０４で除去しきれなかった送話音声信号の残留エコー成分も増幅してしまい、逆にエコーが大きくなる可能性があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、送話音声信号に残る残留エコーを小さくすることができるエコーキャンセラ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、送話音声信号を出力するマイクと、受話音声信号により駆動されるスピーカと、前記受話音声信号と前記送話音声信号とのレベル差であるエコーリターンロスを求めてこのエコーリターンロスに基づいて疑似エコーを生成しこの擬似エコーを前記送話音声信号から減算することにより、前記送話音声信号に含まれるエコーを除去するエコーキャンセラとを備えた通話装置において、前記エコーキャンセラを制御するエコーキャンセラ制御装置であって、前記エコーキャンセラに入力される送話音声信号のゲインを調整する第１のゲイン調整器と、前記エコーキャンセラから出力される送話音声信号のゲインを調整する第２のゲイン調整器と、前記受話音声信号の周囲雑音レベルに応じて前記第１のゲイン調整器及び前記第２のゲイン調整器のゲインを制御するレベル監視部とを有し、前記第１のゲイン調整器は、０ｄＢから負の値のゲイン調整が可能であり、前記第２のゲイン調整器は、０ｄＢから正の値のゲイン調整が可能であり、前記第１のゲイン調整器とゲインの絶対値が同一であり、前記レベル監視部は、前記周囲雑音レベルが高い場合は、前記第１のゲイン調整器及び前記第２のゲイン調整器のゲインの絶対値を大きくし、前記周囲雑音レベルが低い場合は、前記第１のゲイン調整器及び前記第２のゲイン調整器のゲインの絶対値を小さくすることを特徴とするものである。

本発明によれば、第１のゲイン調整器と第２のゲイン調整器とレベル監視部とを設け、受話音声信号の周囲雑音レベルに応じて第１のゲイン調整器及び第２のゲイン調整器のゲインを動的に制御することにより、エコーキャンセラの収束を速くすることができ、また送話音声信号に残る残留エコーを従来よりも小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電話機の構成を示すブロック図である。図１において、１ａは例えば発呼側の電話機、１ｂは例えば着呼側の電話機、２ａ，２ｂはエコーキャンセラ、３ａ，３ｂはマイク、４ａ，４ｂはスピーカ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂはゲイン調整器、７ａ，７ｂはレベル監視部、８ａ，８ｂは送話伝送路、９ａ，９ｂは受話伝送路、２１ａ，２１ｂは疑似エコー生成部、２２ａ，２２ｂは減算器である。なお、図１では、電話機１ａ，１ｂの各構成のうちエコーキャンセラに関わる構成のみを記載している。

エコーキャンセラ２ａ内の疑似エコー生成部２１ａは、受話伝送路９ａから入力される受話音声信号とマイク３ａからゲイン調整器５ａを介して入力される送話音声信号とのレベル差であるエコーリターンロスを求め、このエコーリターンロスに基づいて疑似エコーを生成する。疑似エコー生成部２１ａとしては、スピーカ４ａからマイク３ａに至る音響経路の伝達関数を推定して、疑似エコーを求める適応フィルタがある。減算器２２ａは、ゲイン調整器５ａから入力される送話音声信号から疑似エコーを減算することにより、送話音声信号に含まれるエコー成分を除去する。同様に、エコーキャンセラ２ｂ内の疑似エコー生成部２１ｂは、受話伝送路９ｂから入力される受話音声信号とマイク３ｂからゲイン調整器５ｂを介して入力される送話音声信号とのレベル差であるエコーリターンロスを求め、このエコーリターンロスに基づいて疑似エコーを生成し、減算器２２ｂは、送話音声信号から疑似エコーを減算する。

第１のゲイン調整器５ａ，５ｂは、０ｄＢから負の値のゲイン調整が可能であり、第２のゲイン調整器６ａ，６ｂは、０ｄＢから正の値のゲイン調整が可能である。ゲイン調整器５ａと６ａのゲインの絶対値は同一であり、ゲイン調整器５ａで減衰した送話音声信号はゲイン調整器６ａで元の信号レベルに戻される。同様に、ゲイン調整器５ｂと６ｂのゲインの絶対値は同一であり、ゲイン調整器５ｂで減衰した送話音声信号はゲイン調整器６ｂで元の信号レベルに戻される。

電話機１ａと１ｂとの間で通話が開始されるとき、ゲイン調整器５ａ，６ａのゲインはレベル監視部７ａにより初期値に設定され、同様にゲイン調整器５ｂ，６ｂのゲインはレベル監視部７ｂにより初期値に設定される。ゲイン調整器５ａ，５ｂのゲインの初期値は例えば−１８ｄＢ、ゲイン調整器６ａ，６ｂのゲインの初期値は例えば＋１８ｄＢである。

次に、電話機１ａと１ｂとの間で通話が開始されると、レベル監視部７ａ，７ｂは、それぞれスピーカ４ａ，４ｂに出力される受話音声信号のレベルを監視し、受話音声信号の周囲雑音レベルに応じてゲイン調整器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのゲインを制御する。すなわち、レベル監視部７ａは、相手側の電話機１ｂから送られた受話音声信号の周囲雑音レベルを監視して、ゲイン調整器５ａのゲインを−１８ｄＢ〜０ｄＢの間で調整し、またゲイン調整器６ａのゲインを＋１８ｄＢ〜０ｄＢの間で調整する。レベル監視部７ｂも同様に、電話機１ａから送られた受話音声信号の周囲雑音レベルを監視して、ゲイン調整器５ａ，６ａのゲインを調整する。

人が話している場合には、その音声信号のレベルは断続的に変化する。一方、周囲雑音は、そのレベル変化が音声よりも小さいと考えられる。そこで、所定の範囲内のレベル変化量で連続的に変化している信号を周囲雑音と見なすことができ、レベル監視部７ａ，７ｂは、この周囲雑音のレベルを検出する。そして、レベル監視部７ａ，７ｂは、検出した周囲雑音レベルが高い場合は、ゲイン調整器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのゲインの絶対値を大きくし、周囲雑音レベルが低い場合は、ゲイン調整器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのゲインの絶対値を小さくする。通常、周囲雑音レベルが低い場合、レベル監視部７ａ，７ｂは、ゲイン調整器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのゲインの絶対値を段階的に小さくして、遂には０ｄＢにする。

図２に示した従来のエコーキャンセラでは、発呼側と着呼側の電話機の双方にレベルが同程度の周囲雑音等が入力されると、受話伝送路１０６から入力される受話音声信号の周囲雑音レベルとマイク１０１から入力される送話音声信号の周囲雑音レベルとが同程度となって、エコーリターンロスが小さくなってしまい、エコーキャンセラが誤動作する可能性がある。その結果、ハウリングが発生して通話不能になる等の問題が生じる。

これに対して、本実施の形態では、例えばマイク３ａと３ｂの双方にレベルが同程度の周囲雑音が入力された場合、レベル監視部７ａ，７ｂがゲイン調整器５ａ，５ｂのゲインを負側に変化させると共に、ゲイン調整器６ａ，６ｂのゲインを正側に変化させるため、ゲイン調整器５ａ，５ｂの出力で送話音声信号が減衰し、受話音声信号と送話音声信号とのレベル差であるエコーリターンロスが大きくなるので、エコーキャンセラ２ａ，２ｂを正常に動作させることができる。

また、本実施の形態では、例えばマイク３ａと３ｂに入力される周囲雑音レベルが低い場合、レベル監視部７ａ，７ｂがゲイン調整器５ａ，５ｂのゲインを０ｄＢあるいは０ｄＢに近い負の値に調整すると共に、ゲイン調整器６ａ，６ｂのゲインを０ｄｂあるいは０ｄＢに近い正の値に調整するので、ゲイン調整器６ａ，６ｂのゲインが小さくなる。その結果、減算器２２ａ，２２ｂで除去しきれなかったエコー成分が存在したとしても、このエコー成分をゲイン調整器６ａ，６ｂで大きく増幅することがなくなるので、図３に示した従来のエコーキャンセラに比べて残留エコーを小さくすることができる。

なお、レベル監視部７ａ，７ｂは、電話機１ａと１ｂの通話中は以上のようなゲイン調整を常時行い、この通話がいったん切断された後に、次の通話が開始された場合には、ゲイン調整器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのゲインを初期値に戻して、再びゲイン調整を開始する。

本発明は、例えば電話機のエコーキャンセラに適用することができる。

本発明の実施の形態に係る電話機の構成を示すブロック図である。 従来のエコーキャンセラの原理を示すブロック図である。 従来の他のエコーキャンセラの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ…電話機、２ａ、２ｂ…エコーキャンセラ、３ａ、３ｂ…マイク、４ａ、４ｂ…スピーカ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ…ゲイン調整器、７ａ、７ｂ…レベル監視部、８ａ、８ｂ…送話伝送路、９ａ、９ｂ…受話伝送路、２１ａ、２１ｂ…疑似エコー生成部、２２ａ、２２ｂ…減算器。

Claims (1)

1. 送話音声信号を出力するマイクと、受話音声信号により駆動されるスピーカと、前記受話音声信号と前記送話音声信号とのレベル差であるエコーリターンロスを求めてこのエコーリターンロスに基づいて疑似エコーを生成しこの擬似エコーを前記送話音声信号から減算することにより、前記送話音声信号に含まれるエコーを除去するエコーキャンセラとを備えた通話装置において、前記エコーキャンセラを制御するエコーキャンセラ制御装置であって、
   前記エコーキャンセラに入力される送話音声信号のゲインを調整する第１のゲイン調整器と、
   前記エコーキャンセラから出力される送話音声信号のゲインを調整する第２のゲイン調整器と、
   前記受話音声信号の周囲雑音レベルに応じて前記第１のゲイン調整器及び前記第２のゲイン調整器のゲインを制御するレベル監視部とを有し、
   前記第１のゲイン調整器は、０ｄＢから負の値のゲイン調整が可能であり、
   前記第２のゲイン調整器は、０ｄＢから正の値のゲイン調整が可能であり、前記第１のゲイン調整器とゲインの絶対値が同一であり、
   前記レベル監視部は、前記周囲雑音レベルが高い場合は、前記第１のゲイン調整器及び前記第２のゲイン調整器のゲインの絶対値を大きくし、前記周囲雑音レベルが低い場合は、前記第１のゲイン調整器及び前記第２のゲイン調整器のゲインの絶対値を小さくすることを特徴とするエコーキャンセラ制御装置。

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