JP4811039B2

JP4811039B2 - 音声切換装置

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Publication number: JP4811039B2
Application number: JP2006028739A
Authority: JP
Inventors: 恵一 ▲吉▼田; 実福島; 博昭竹山; 公士京面
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP2007208923A

Description

本発明は、集合住宅のインターホンシステムなどに用いられる拡声通話端末において使用される音声切換装置に関するものである。

従来より、通話時にハンドセットを持つ必要がなく、通話端末から離れた通話者に対して相手側の通話端末から伝送されてくる音声信号をスピーカにより送出し、かつ、上記通話者の発する音声をマイクロホンにより集音して相手側通話端末へ伝送することで半二重通話を可能とする拡声通話システムが提供されている。このような拡声通話システムにおいては、その構成要素であるスピーカ−マイクロホン間の音響結合や、音声信号の伝送路が２線の形態で構成される場合に必要となる２線−４線変換ハイブリッド回路におけるインピーダンスの不整合により生じる送話信号路から受話信号路への回り込み、及び相手側の通話端末におけるスピーカ−マイクロホン間の音響結合等によって通話路上に閉ループが形成され、この閉ループの一巡利得が１倍以上になるとハウリングが生じ、ハウリングが生じた場合には通話を継続することができないため、これを抑圧する手段が必要となる。

そこで従来は、送話信号及び受話信号を監視することにより通話状態が受話状態または送話状態の何れであるかを判別し、判別された通話状態に応じて送話信号路又は受話信号路の少なくとも一方に損失を挿入することにより、閉ループの一巡利得を低減させてハウリングを防止する音声切換装置（いわゆる音声スイッチ）が拡声通話端末に広く用いられてきた。音声切換装置の基本的な動作は、送話信号及び受話信号のパワーを推定し、これらの大小関係を比較して瞬時パワーの小さい側に対して所定量の損失を挿入するというものである。

図４は特許文献１に開示されている従来の音声切換装置を示すブロック図である。この従来例は、拡声通話端末のマイクロホン（図示せず）で集音する送話信号を回線へ伝送するための送話側信号経路Ｌ１に損失を挿入する送話側損失挿入手段１と、回線から受信した受話信号を拡声通話端末のスピーカ（図示せず）へ伝送するための受話側信号経路Ｌ２に損失を挿入する受話側損失挿入手段２と、送話側損失挿入手段１に入力される送話信号を取り出して増幅する送話偏重モード設定用増幅器６と、受話側損失挿入手段２に入力される受話信号を取り出して増幅する受話偏重モード設定用増幅器７と、送話偏重モード設定用増幅器６並びに受話偏重モード設定用増幅器７で増幅された送話信号及び受話信号に基づいて通話モードを推定するとともに該推定結果に応じて送話側損失挿入手段１並びに受話側損失挿入手段２が各経路Ｌ１，Ｌ２に挿入する損失量を制御して通話モードを送話モード、受話モード並びに中立モードに切り換える挿入損失量制御手段３と、送話信号に含まれる近端側の雑音パワーを推定する近端側背景雑音パワー推定手段４と、受話信号に含まれる遠端側の雑音パワーを推定する遠端側背景雑音パワー推定手段５と、遠端側背景雑音パワー並びに近端側背景雑音パワーの各推定値ＰＦｎ，ＰＮｎに応じて送話偏重モード設定用増幅器６並びに受話偏重モード設定用増幅器７の各利得を調整する偏重モード制御手段８’とを備えている。

遠端側背景雑音パワー推定手段５並びに近端側背景雑音パワー推定手段４は、何れも立ち上がりが緩やかであり且つ立ち下がりが急峻な特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタ等によって実現され、遠端側背景雑音パワー推定手段５では受話信号中に定常的に存在する暗騒音（背景雑音）パワーを推定し、近端側背景雑音パワー推定手段４では送話信号中に定常的に存在する雑音パワーを推定する。

偏重モード制御手段８’は、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎが近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎよりも充分に大きい値であれば（ＰＦｎ≫ＰＮｎ）、送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴをＧ（＞０）［ｄＢ］、受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲを０［ｄＢ］とすることで通話モードを送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎよりも充分に大きい値であれば（ＰＮｎ≫ＰＦｎ）、受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲをＧ［ｄＢ］、送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴを０［ｄＢ］とすることで通話モードを受話偏重モードに設定し、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎの差が充分に大きい値でなければ、受話偏重モード設定用増幅器７並びに送話偏重モード設定用増幅器６の各利得ＧＲ，ＧＴを０［ｄＢ］として中立モードに設定する。

すなわち、遠端側の背景雑音レベルと近端側の背景雑音レベルとの差が大きい場合、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定する挿入損失量制御手段３では、例えば遠端側の背景雑音レベルが大きい状況においては常に受話状態と判定し、近端側の背景雑音レベルが大きい状況においては常に送話状態と判定してしまい、実際の通話状態に関係なく、受話状態又は送話状態の何れか一方に通話状態を固定してしまう現象（所謂片倒れ）が生じることがある。

これに対して上記従来例では、上述のように偏重モード制御手段８’が遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎを比較し、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎの方が充分に大きい場合は挿入損失量制御手段３で監視する送話信号を送話偏重モード設定用増幅器６で利得Ｇ［ｄＢ］だけ増幅することにより、挿入損失量制御手段３が送話状態と判定し易い状態（送話偏重モード）に設定し、反対に近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎの方が充分に大きい場合は挿入損失量制御手段３で監視する受話信号を受話偏重モード設定用増幅器７で利得Ｇ［ｄＢ］だけ増幅することにより、挿入損失量制御手段３が受話状態と判定し易い状態（受話偏重モード）に設定することにより、上記片倒れを抑制して良好な切換特性を得ることができるようになっている。

しかしながら、上記特許文献１に記載されている従来例において、例えば送話偏重モードのときには送話偏重モード設定用増幅器６の利得を増大させているために所謂受話ブロッキングが生じ易くなり、あるいは受話偏重モードのときには受話偏重モード設定用増幅器７の利得を増大させているために所謂送話ブロッキングが生じ易くなってしまう。ここで受話ブロッキングとは、近端側が無音の状態で遠端側より音声が入力されたときに、近端側のスピーカ−マイクロホン間の音響結合によって生じる音響エコー信号の送話偏重モード設定用増幅器６の出力点におけるパワーレベルが、原信号（受話信号）の受話偏重モード設定用増幅器７の出力点におけるパワーレベルよりも大きくなって音声切換装置が送話状態に切り換わってしまうことにより、遠端側から入力された音声が近端側で受聴できなくなる現象を言う。また送話ブロッキングとは、遠端側が無音の状態で近端側より音声が入力されたときに、遠端側における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって生じる回線エコー信号の受話偏重モード設定用増幅器の出力点におけるパワーレベルが、原信号（送話信号）の送話偏重モード設定用増幅器の出力点におけるパワーレベルよりも大きくなって音声切換装置が受話状態に切り換わってしまうことにより、近端側から入力された音声が遠端側で受聴できなくなる現象を言う。

これに対して、偏重モード制御手段８’が遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎの差だけでなく、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値も考慮して送話偏重モード、受話偏重モード、中立モードに設定することにより、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎの差が充分に大きい状況が一定時間以上継続しても、音響側帰還利得の推定値が所定値を上回ったり、回線側帰還利得の推定値が所定値を上回るときには送話偏重モードや受話偏重モードに移行しないようにして、送話ブロッキング及び受話ブロッキングを生じることなく、片倒れを防止したものが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００２−３５９５８０公報（段落００８１−段落００８５、第２１図）特開２００３−３２４３６９公報

しかしながら、上記特許文献２に記載された従来例においても、例えば、近端側の背景雑音が非常に少ない場合に遠端側の僅かな背景雑音によって偏重モード制御手段８’が送話偏重モードに設定してしまい、その結果、受話ブロッキングが生じるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、片倒れ並びに送話ブロッキング及び受話ブロッキングを確実に防止することができる音声切換装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホン及びスピーカを有する拡声通話端末が他の通話端末又は拡声通話端末に有線で接続される拡声通話系の前記拡声通話端末に用いられ、前記マイクロホンで集音する送話信号を回線へ伝送するための送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、回線から受信した受話信号を前記スピーカへ伝送するための受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、前記送話側損失挿入手段に入力される送話信号を取り出して増幅する送話偏重モード設定用増幅手段と、前記受話側損失挿入手段に入力される受話信号を取り出して増幅する受話偏重モード設定用増幅手段と、前記送話偏重モード設定用増幅手段並びに受話偏重モード設定用増幅手段で増幅された送話信号及び受話信号に基づいて通話モードを推定するとともに該推定結果に応じて前記送話側損失挿入手段並びに受話側損失挿入手段が前記経路に挿入する損失量を制御して前記通話モードを送話モードと受話モードに切り換える挿入損失量制御手段と、送話信号に含まれる近端側の雑音パワーを推定する近端側背景雑音パワー推定手段と、受話信号に含まれる遠端側の雑音パワーを推定する遠端側背景雑音パワー推定手段と、遠端側背景雑音パワー並びに近端側背景雑音パワーの各推定値に応じて前記送話偏重モード設定用増幅手段並びに受話偏重モード設定用増幅手段の各利得を調整する偏重モード制御手段とを備え、前記挿入損失量制御手段が、前記送話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部と、前記受話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部と、前記送話側損失挿入手段への入力点から前記送話側損失挿入手段並びに回線側での回り込みを経て前記受話側損失挿入手段への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ回線帰還利得乗算部と、前記受話側損失挿入手段への入力点から前記受話側損失挿入手段並びに音響側での回り込みを経て前記送話側損失挿入手段への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ音響帰還利得乗算部と、第２の瞬時パワー推定部の出力信号を音響帰還利得乗算部へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器と、第１の瞬時パワー推定部の出力信号を回線帰還利得乗算部へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器と、送話信号の音声区間を検出する送話信号音声区間検出部と、受話信号の音声区間を検出する受話信号音声区間検出部と、第１の比較器及び第２の比較器の比較結果と送話信号音声区間検出部及び受話信号音声区間検出部の検出結果とに基づいて通話状態を判定し送話側損失挿入手段及び受話側損失挿入手段の挿入損失量を制御する挿入損失量分配処理部とを具備し、前記偏重モード制御手段は、遠端側背景雑音パワーの推定値が近端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ前記受話信号音声区間検出部によって音声区間が検出されず、近端側背景雑音パワーの推定値が所定値よりも大きい状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅手段の利得を受話偏重モード設定用増幅手段の利得よりも増大させて送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音パワーの推定値が遠端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ前記送話信号音声区間検出部によって音声区間が検出されない状態が一定時間以上継続すれば受話偏重モード設定用増幅手段の利得を送話偏重モード設定用増幅手段の利得よりも増大させて受話偏重モードに設定し、前記何れの条件も満たされない場合に受話偏重モード設定用増幅手段並びに送話偏重モード設定用増幅手段で受話信号及び送話信号を増幅しないことにより中立モードに設定することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記受話側損失挿入手段の出力点から近端側の音響エコー経路を介して前記送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定する音響側帰還利得推定手段を備え、前記偏重モード制御手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値未満でなければ送話偏重モードに移行しないことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記偏重モード制御手段は、受話偏重モード設定用増幅手段並びに送話偏重モード設定用増幅手段の各利得を近端側背景雑音パワー並びに遠端側背景雑音パワーの推定値に応じて段階的に増減させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、前記偏重モード制御手段が、遠端側背景雑音パワーの推定値が近端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ前記受話信号音声区間検出部によって音声区間が検出されず、近端側背景雑音パワーの推定値が所定値よりも大きい状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅手段の利得を受話偏重モード設定用増幅手段の利得よりも増大させて送話偏重モードに設定することにより、例えば、近端側の背景雑音が非常に少ない場合に遠端側の僅かな背景雑音によって送話偏重モードに設定されることがないから、片倒れ並びに送話ブロッキング及び受話ブロッキングを確実に防止することができる。

請求項２の発明によれば、偏重モード制御手段が、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値未満でなければ送話偏重モードに移行しないことにより、受話ブロッキングをより確実に防止することができる。

請求項３の発明によれば、背景雑音パワーの大きさに応じた快適な通話が行える。

本実施形態は、基本的な構成が従来例と共通であるから共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図１に示すように送話側損失挿入手段１への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部３１と、受話側損失挿入手段２への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部３２と、送話側損失挿入手段１への入力点から送話側損失挿入手段１並びに回線側での回り込みを経て受話側損失挿入手段２への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ回線帰還利得乗算部３３と、受話側損失挿入手段２への入力点から受話側損失挿入手段２並びに音響側での回り込みを経て送話側損失挿入手段１への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ音響帰還利得乗算部３４と、第２の瞬時パワー推定部３２の出力信号を音響帰還利得乗算部３４へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部３１の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器３５と、第１の瞬時パワー推定部３１の出力信号を回線帰還利得乗算部３３へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部３２の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器３６と、送話信号の音声区間を検出する送話信号音声区間検出部３７と、受話信号の音声区間を検出する受話信号音声区間検出部３８と、受話側損失挿入手段２の出力点から近端側の音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段１の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得αを推定する音響側帰還利得推定手段１１と、第１の比較器３５及び第２の比較器３６の比較結果と送話信号音声区間検出部３７及び受話信号音声区間検出部３８の検出結果とに基づいて通話状態を判定し送話側損失挿入手段１及び受話側損失挿入手段２の挿入損失量を制御する挿入損失量分配処理部３０とを挿入損失量制御手段３が具備し、偏重モード制御手段８は、遠端側背景雑音パワーの推定値が近端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ送話信号音声区間検出部３７によって音声区間が検出されず、近端側背景雑音パワーの推定値が所定値よりも大きい状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴを受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲよりも増大させて送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音パワーの推定値が遠端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ受話信号音声区間検出部３８によって音声区間が検出されない状態が一定時間以上継続すれば受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲを送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴよりも増大させて受話偏重モードに設定し、前記何れの条件も満たされない場合に送話偏重モード設定用増幅器６及び受話偏重モード設定用増幅器７の各利得ＧＴ，ＧＲをほぼ等しくする（例えば、０［ｄＢ］とする）中立モードに設定する点に特徴がある。

第１の比較器３５では、第１の瞬時パワー推定部３１からの出力信号と第２の瞬時パワー推定部３２からの出力信号（第１の瞬時パワー推定値）を音響帰還利得乗算手段３４へ入力して得られる出力信号とを比較しており、瞬時パワーの推定値が音響帰還利得乗算手段３４の出力信号以上の場合に出力信号Ｃ１が１となり、瞬時パワーの推定値が音響帰還利得乗算手段３４の出力信号未満の場合に出力信号Ｃ１が０となる。また、第２の比較器３６では、第１の瞬時パワー推定部３１の出力信号を回線帰還利得乗算手段３３へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部３２の出力信号（第２の瞬時パワー推定値）とを比較しており、回線側帰還利得乗算手段３３の出力信号が第２の瞬時パワー推定値以上の場合に出力信号Ｃ２が１となり、回線側帰還利得乗算手段３３の出力信号が第２の瞬時パワー推定値未満の場合に出力信号Ｃ２が０となる。

第１及び第２の瞬時パワー推定部３１，３２は、立ち上がりが急峻であり且つ立ち下がりが緩やかな特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタによって実現され、それぞれ送話側損失挿入手段１への入力信号及び受話側損失挿入手段２への入力信号をそれぞれ送話偏重モード設定用増幅器６並びに受話偏重モード設定用増幅器７で増幅した信号の瞬時パワーを推定するものである。

図２は送話信号音声区間検出部３７及び受話信号音声区間検出部３８の具体構成を示すブロック図である。送話信号音声区間検出部３７は、送話信号（受話信号音声区間検出部３８においては受話信号、以下かっこ内は受話信号音声区間検出部３８の場合を表す）を参照して近端側（遠端側）における背景雑音レベルを推定する背景雑音パワー推定部３７ａ（３８ａ）と、第１の瞬時パワー推定部３１（３２）で推定される瞬時パワー推定値Ｐｓ並びに背景雑音パワー推定部３７ａ（３８ａ）で推定される背景雑音パワー推定値Ｐｎに基づいて送話側又は受話側の損失挿入手段１，２への入力信号（以下、これらを総称して「参照信号」と呼ぶ）ｉｎが音声信号であるか非音声信号であるかを判定し、音声信号と判定した場合には判定結果（判定フラグ）ＳＤＦ１（ＳＤＦ２）を１とし、非音声信号と判定した場合には判定結果ＳＤＦ１（ＳＤＦ２）を０とするとともに、判定結果ＳＤＦ１（ＳＤＦ２）が更新されるまで前回の判定結果ＳＤＦ１（ＳＤＦ２）を保持する音声／非音声判定部３７ｂ（３８ｂ）とを具備する。なお、背景雑音パワー推定部３７ａ（３８ａ）は、立ち上がりが緩やかであり、且つ立ち下がりが急峻な特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタによって構成され、参照信号ｉｎを参照して逐次背景雑音パワー推定値Ｐｎを更新し、更新するまでは前の推定値Ｐｎを保持している。

一方音声／非音声判定部３７ｂ（３８ｂ）は、例えば、第１の瞬時パワー推定部３１（３２）から出力される瞬時パワー推定値Ｐｓを所定のしきい値Ｐｓ０と比較し、瞬時パワー推定値Ｐｓと背景雑音パワー推定部３７ａ（３８ａ）から出力される背景雑音パワー推定値Ｐｎとの比Ｐｓ／Ｐｎを所定のしきい値δと比較するとともに、瞬時パワー推定値Ｐｓがしきい値Ｐｓ０よりも大きく（Ｐｓ＞Ｐｓ０）、且つ前記比Ｐｓ／Ｐｎがしきい値δよりも大きい（Ｐｓ／Ｐｎ＞δ）場合に音声信号と判定して判定結果ＳＤＦ１（ＳＤＦ２）を１とし、その他の場合に非音声信号と判定して判定結果ＳＤＦ１（ＳＤＦ２）を０とする。ここで、しきい値Ｐｓ０は音声信号の最小レベルを規定するしきい値であり、しきい値δは音声信号レベルと背景雑音レベルとの最小比を規定するしきい値である。

音響側帰還利得推定手段１１は、送話側損失挿入手段１の入力信号（送話信号）の短時間における時間平均パワーを推定するとともに、受話側損失挿入手段２の入力信号（受話信号）の短時間における時間平均パワーを推定し、さらに音響側帰還経路Ｈ_ＡＣにて想定される最大遅延時間において受話側損失挿入手段２の出力信号の時間平均パワーの推定値の最小値を求め、この最小値で送話側損失挿入手段１の入力信号の時間平均パワーの推定値を除算した値を音響側帰還利得αの推定値｜α’｜としている。

本実施形態における挿入損失量分配処理部３０では、第１及び第２の比較器３５，３６の比較結果Ｃ１，Ｃ２と送話信号音声区間検出部３７及び受話信号音声区間検出部３８の検出結果ＳＤＦ１，ＳＤＦ２を参照して通話状態を判定し、送話側損失挿入手段１及び受話側損失挿入手段２の挿入損失量を決定する。すなわち、挿入損失量分配処理部３０では上記４つの２値信号Ｃ１，Ｃ２，ＳＤＦ１，ＳＤＦ２を参照して通話状態を判定し、送話側損失挿入手段１及び受話側損失挿入手段２の挿入損失量を決定する。ここで、Ｃ１＝Ｃ２＝１且つＳＤＦ１＝１の場合は送話モード、Ｃ１＝Ｃ２＝０且つＳＤＦ２＝１の場合は受話モード、Ｃ１≠Ｃ２且つＳＤＦ１及びＳＤＦ２が共に０ではない場合は高速アイドルモード、その他の状態では緩速アイドルモードと判定し、判定結果が送話モードのときには送話側損失挿入手段１の挿入損失量を最小値、受話側損失挿入手段２の挿入損失量を最大値に設定し、判定結果が受話モードのときには送話側損失挿入手段１の挿入損失量を最大値、受話側損失挿入手段２の挿入損失量を最小値に設定し、判定結果が高速アイドルモードのときには短い遷移時間で送話側損失挿入手段１並びに受話側損失挿入手段２の挿入損失量を互いに等しくするとともに、判定結果が緩速アイドルモードのときには長い遷移時間で送話側損失挿入手段１並びに受話側損失挿入手段２の挿入損失量を互いに等しくする。

本実施形態における偏重モード制御手段８は、図３に示すように遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎと所定の第１の雑音パワー比係数Ｘ１との積を求める乗算器８２と、この積と近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎとを比較する第１のコンパレータ８１と、送話信号音声区間検出部３７の検出結果ＳＤＦ１を反転するインバータ８３と、第１のコンパレータ８１の比較結果とインバータ８３で反転された検出結果ＳＤＦ１の論理積ｉを求めるアンドゲート８４と、この論理積ｉが１のときにインクリメントされるとともに０のときにリセットされるカウンタからなる計時手段８５と、計時手段８５によって計時される継続時間（カウント値）Ｔ’と第１の所定時間Ｔ１を比較する第２のコンパレータ８６と、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎと所定の第２の雑音パワー比係数Ｘ２との積を求める乗算器８２’と、この積と遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎとを比較する第３のコンパレータ８１’と、受話信号音声区間検出部３８の検出結果ＳＤＦ２を反転するインバータ８３’と、第３のコンパレータ８１’の比較結果とインバータ８３’で反転された検出結果ＳＤＦ２の論理積ｉ’を求めるアンドゲート８４’と、この論理積ｉ’が１のときにインクリメントされるとともに０のときにリセットされるカウンタからなる計時手段８５’と、計時手段８５’による計時時間（カウント値）Ｔ”と第２の所定時間Ｔ２を比較する第４のコンパレータ８６’と、第２のコンパレータ８６の比較結果Ｚ並びに第４のコンパレータ８６’の比較結果Ｚ’に応じて送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴ及び受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲをそれぞれＧ［ｄＢ］又は０［ｄＢ］に設定する利得設定部８７とを具備する。

偏重モード制御手段８の動作を具体的に説明する。まず、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎと第１の雑音パワー比係数Ｘ１の積と近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎとが第１のコンパレータ８１において比較され、ＰＦｎ×Ｘ１＜ＰＮｎのときに１、ＰＦｎ×Ｘ１≧ＰＮｎのときに０の比較結果がアンドゲート８４に出力される。そして、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが前記積よりも大きい値であり、且つ送話信号音声区間検出部３７により音声区間が検出されていない場合にのみアンドゲート８４の出力（論理積）ｉが１となり、計時手段８５における継続時間Ｔ’がインクリメントされ、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが前記積以下になるか、あるいは送話信号音声区間検出部３７により音声区間が検出されるか、何れかの条件が成立するとアンドゲート８４の出力ｉが０となって計時手段８５における継続時間Ｔ’がリセットされる。計時手段８５による継続時間Ｔ’は第２のコンパレータ８６にて第１の所定時間Ｔ１と比較されており、継続時間Ｔ’が第１の所定時間Ｔ１を超えたときに第２のコンパレータ８６の出力（比較結果）Ｚが１となり、継続時間Ｔ’が第１の所定時間Ｔ１を超えなければ出力Ｚは０となる。

一方、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎと第２の雑音パワー比係数Ｘ２の積と遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎとが第３のコンパレータ８１’において比較され、ＰＮｎ×Ｘ２＜ＰＦｎのときに１、ＰＮｎ×Ｘ２≧ＰＦｎのときに０の比較結果がアンドゲート８４’に出力される。そして、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎが前記積よりも大きい値であり、且つ受話信号音声区間検出部３８により音声区間が検出されていない場合にのみアンドゲート８４’の出力（論理積）ｉ’が１となり、計時手段８５’における継続時間Ｔ”がインクリメントされ、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎが前記積よりも大きくなくなるか、あるいは受話信号音声区間検出部３８により音声区間が検出されるか、何れかの条件が成立するとアンドゲート８４’の出力ｉ’が０となって計時手段８５’における継続時間Ｔ”がリセットされる。計時手段８５’による継続時間Ｔ”は第４のコンパレータ８６’にて第２の所定時間Ｔ２と比較されており、継続時間Ｔ”が第２の所定時間Ｔ２を超えたときに第４のコンパレータ８６’の出力（比較結果）Ｚ’が１となり、継続時間Ｔ”が第２の所定時間Ｔ２を超えなければ出力Ｚ’は０となる。

そして、第２のコンパレータ８６の出力Ｚが１且つ第４のコンパレータ８６’の出力Ｚ’が０の場合に利得設定部８７が送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴを０［ｄＢ］、受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲをＧ［ｄＢ］に設定することで受話偏重モードに設定される。また、第２のコンパレータ８６の出力Ｚが０且つ第４のコンパレータ８６’の出力Ｚ’が１の場合に利得設定部８７’が送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴをＧ［ｄＢ］、受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲを０［ｄＢ］に設定することで送話偏重モードに設定される。さらに、第２のコンパレータ８６の出力Ｚ並びに第４のコンパレータ８６’の出力Ｚ’がともに０の場合に利得設定部８７が送話偏重モード設定用増幅器６の利得ＧＴ及び受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＲを何れも０［ｄＢ］に設定することで中立モードに設定される。

ここで、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが非常に小さい場合、遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎが相当に小さいときでも遠端側のごく僅かな騒音によって送話偏重モードに設定されてしまうために受話ブロッキングが生じ易くなる。

そこで本実施形態における偏重モード制御手段８は、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが所定値よりも大きい場合にのみ、第１のコンパレータ８１による比較演算を実行している。すなわち、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが所定値よりも大きければ、上述のように遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＦｎが相当に小さいときに送話偏重モードに設定され難くなり、受話ブロッキングの発生を防止することができるものである。なお、送話偏重モードに設定されている場合、音響側帰還利得αが大きくなるにつれて受話ブロッキングが生じやすくなるので、本実施形態の偏重モード制御手段８では、近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎが所定値よりも大きく且つ音響側帰還利得αの推定値｜α’｜が所定のしきい値α０未満となる場合のみ、偏重モード制御手段８が第１のコンパレータ８１による比較演算を実行している。

ところで、偏重モード制御手段８が中立モードから送話偏重モードあるいは受話偏重モードに切り換える場合に、受話偏重モード設定用増幅器７並びに送話偏重モード設定用増幅器６の各利得ＧＲ、ＧＴを近端側背景雑音パワー並びに遠端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎ，ＰＦｎに応じて段階的に増減させるようにしてもよい。例えば、利得ＧＴを２段階に増減させるとすると、偏重モード制御手段８は、中立モードにおいては近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎがＰＮｎ＞Ｗ１のときにＧＴ＝Ｇ１［ｄＢ］、さらにＧＴ＝Ｇ１に設定されているときに近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎがＰＮｎ＞Ｗ２（＞Ｗ１）となればＧＴ＝Ｇ２（＞Ｇ１）［ｄＢ］、またＧＴ＝Ｇ２に設定されているときに近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎがＰＮｎ＜Ｗ２となればＧＴ＝Ｇ１［ｄＢ］、さらにＧＴ＝Ｇ１に設定されているときに近端側背景雑音パワーの推定値ＰＮｎがＰＮｎ＜Ｗ１となればＧＴ＝０［ｄＢ］、となるように送話偏重モード設定用増幅器６の利得Ｇを増減する。なお、中立モードから受話偏重モードに切り換える場合も同様である。このように送話偏重モード設定用増幅器６並びに受話偏重モード設定用増幅器７の利得ＧＴ，ＧＲを段階的に増減すれば、背景雑音パワーの大きさに応じた快適な通話が行える。

本発明の実施形態を示すブロック図である。同上における送話信号音声区間検出手段のブロック図である。同上における偏重モード制御手段のブロック図である。従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１送話側損失挿入手段
２受話側損失挿入手段
３挿入損失量制御手段
４近端側背景雑音パワー推定手段
５遠端側背景雑音パワー推定手段
６送話偏重モード設定用増幅器
７受話偏重モード設定用増幅器
８偏重モード制御手段

Claims

マイクロホン及びスピーカを有する拡声通話端末が他の通話端末又は拡声通話端末に有線で接続される拡声通話系の前記拡声通話端末に用いられ、
前記マイクロホンで集音する送話信号を回線へ伝送するための送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、回線から受信した受話信号を前記スピーカへ伝送するための受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、前記送話側損失挿入手段に入力される送話信号を取り出して増幅する送話偏重モード設定用増幅手段と、前記受話側損失挿入手段に入力される受話信号を取り出して増幅する受話偏重モード設定用増幅手段と、前記送話偏重モード設定用増幅手段並びに受話偏重モード設定用増幅手段で増幅された送話信号及び受話信号に基づいて通話モードを推定するとともに該推定結果に応じて前記送話側損失挿入手段並びに受話側損失挿入手段が前記経路に挿入する損失量を制御して前記通話モードを送話モードと受話モードに切り換える挿入損失量制御手段と、送話信号に含まれる近端側の雑音パワーを推定する近端側背景雑音パワー推定手段と、受話信号に含まれる遠端側の雑音パワーを推定する遠端側背景雑音パワー推定手段と、遠端側背景雑音パワー並びに近端側背景雑音パワーの各推定値に応じて前記送話偏重モード設定用増幅手段並びに受話偏重モード設定用増幅手段の各利得を調整する偏重モード制御手段とを備え、
前記挿入損失量制御手段が、前記送話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部と、前記受話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部と、前記送話側損失挿入手段への入力点から前記送話側損失挿入手段並びに回線側での回り込みを経て前記受話側損失挿入手段への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ回線帰還利得乗算部と、前記受話側損失挿入手段への入力点から前記受話側損失挿入手段並びに音響側での回り込みを経て前記送話側損失挿入手段への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ音響帰還利得乗算部と、第２の瞬時パワー推定部の出力信号を音響帰還利得乗算部へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器と、第１の瞬時パワー推定部の出力信号を回線帰還利得乗算部へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器と、送話信号の音声区間を検出する送話信号音声区間検出部と、受話信号の音声区間を検出する受話信号音声区間検出部と、第１の比較器及び第２の比較器の比較結果と送話信号音声区間検出部及び受話信号音声区間検出部の検出結果とに基づいて通話状態を判定し送話側損失挿入手段及び受話側損失挿入手段の挿入損失量を制御する挿入損失量分配処理部とを具備し、
前記偏重モード制御手段は、遠端側背景雑音パワーの推定値が近端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ前記受話信号音声区間検出部によって音声区間が検出されず、近端側背景雑音パワーの推定値が所定値よりも大きい状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅手段の利得を受話偏重モード設定用増幅手段の利得よりも増大させて送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音パワーの推定値が遠端側背景雑音パワーの推定値よりも大きく且つ前記送話信号音声区間検出部によって音声区間が検出されない状態が一定時間以上継続すれば受話偏重モード設定用増幅手段の利得を送話偏重モード設定用増幅手段の利得よりも増大させて受話偏重モードに設定し、前記何れの条件も満たされない場合に受話偏重モード設定用増幅手段並びに送話偏重モード設定用増幅手段で受話信号及び送話信号を増幅しないことにより中立モードに設定することを特徴とする音声切換装置。
前記受話側損失挿入手段の出力点から近端側の音響エコー経路を介して前記送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定する音響側帰還利得推定手段を備え、前記偏重モード制御手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値未満でなければ送話偏重モードに移行しないことを特徴とする請求項１記載の音声切換装置。
前記偏重モード制御手段は、受話偏重モード設定用増幅手段並びに送話偏重モード設定用増幅手段の各利得を近端側背景雑音パワー並びに遠端側背景雑音パワーの推定値に応じて段階的に増減させることを特徴とする請求項１又は２記載の音声切換装置。