JP5004698B2 - 信号処理装置及びハンズフリー通話装置 - Google Patents

Description

本発明は信号処理装置及びこれを備えるハンズフリー通話装置に関する。

ハンドセットの代わりにスピーカとマイクロフォンを使用して拡声通話を行う機能を備えるハンズフリー通話装置においては、スピーカとマイクロフォンとを同時使用することによって、音響結合を介した一巡閉路を形成し、その閉路利得が１を超えると、ハウリングが発生して通話が困難となる場合がある。このため、拡声通話機能を備えたハンズフリー通話装置において安定した通話を保証するためには、閉路利得を１以下に常時抑制するための何らかの対策が必要になる。

その対策の一つとして、ボイススイッチが知られている。ボイススイッチは、送話音声信号レベルと受話音声信号レベルとを監視し、信号レベルが小さい方の信号減衰を大きくすることにより、閉路利得を１以下に抑制するものである。ボイススイッチは、エコーキャンセラに比べて演算が簡単であり、かつ適応フィルタ係数や状態変数等を記憶するための多くのメモリ容量を必要としないので簡易に構成できるという利点がある。ボイススイッチに言及した文献として、例えば、特開平１０−９３６８１号公報が知られている。
特開平１０−９３６８１号公報

しかし、従来のボイススイッチでは、送話音声信号レベルと受話音声信号レベルとを比較することにより、送話モード又は受話モードのうち何れのモードで動作すべきかを弁別していたので、スピーカから出力された受話音声のエコーがマイクロフォンに回り込み、この受話音声のエコーが送話音声に重畳されると、受話音声のエコーと送話音声とを区別することが困難である。これは、エコーが発生しやすい環境下では通話方向の判断が難しいことを意味する。上述のエコーを送話音声に含まれる近端話者の音声と誤認識してスイッチを切り替えると、受話音声に含まれる遠端話者の音声が発生途中で切断されるため、通話品質の劣化を招く。

更に、従来のボイススイッチでは、回路構成が非常に複雑になるので、ボイススイッチをハンドセットに搭載することが困難であった。ハンズフリー通話装置の中には、ハンズフリー動作に関する信号処理を、ハンドセットとベースセットとが無線通信を介して、協働して実行するものがあり、無線通信に何らかの障害が生じると、ハンズフリー通話に支障が生じるという不都合があった。

そこで、本発明は上述の問題を解決し、安定した送受話話切り替えを簡易な回路構成により実施できる信号処理装置及びこれを備えるハンズフリー通話装置を提案することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係わる信号処理装置は、受話音声を増幅するスピーカアンプと、送話モード時にスピーカアンプへ入力される受話音声を減衰させる受話アッテネータと、スピーカアンプから出力される受話音声を検波する受話検波部と、受話検波部からの検波出力信号を微分する微分処理部と、マイクロフォンに入力される送話音声を増幅するマイクアンプと、受話モード時にマイクアンプから出力される送話音声を減衰させる送話アッテネータと、マイクアンプから出力される送話音声を検波する送話検波部と、送話検波部からの検波出力信号を積分する積分処理部と、微分処理部及び積分処理部からのそれぞれの検波出力信号に基づいて送話モード又は受話モードのうち何れのモードで動作すべきかを弁別する弁別エレベータとを備える。

この信号処理装置は、微分処理部と積分処理部とを有しているので、受話検波出力と送話検波出力とが同時に衝突しても、受話検波出力の方が送話検波出力よりも時間的に先行して弁別エレベータに伝達するので、受話モードを安定して保持することができる。

本発明に係わるハンズフリー通話装置は、ハンドセットモード又はハンズフリーモードのうち何れかのモードで動作する。このハンズフリー通話装置は、上述の信号処理装置を備えるハンドセットと、ハンドセットと無線接続可能なベースセットとを備える。ハンズフリーモードでは、ハンズフリー動作に関する全ての信号処理をハンドセットが処理する。

本発明に係わる信号処理装置は、簡易な回路構成により実現できるので、ハンドセット内部に搭載することができる。このため、ハンドセットは、ハンズフリー動作に関する全ての信号処理を、ベースセットと協働することなく実施できる。

本発明によれば、安定した送受話話切り替えを簡易な回路構成により実施できる信号処理装置及びこれを備えるハンズフリー通話装置を提供できる。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係わるハンズフリー通話装置１０の機能ブロック図を示している。ハンズフリー通話装置１０は、ハンドセット２０とベースセット３０とを備えている。ハンドセット２０は、電波を送受信するためのアンテナ２１と、音声信号を変復調するための高周波（ＲＦ）モジュール２２と、ハンズフリー通話のための信号処理を実施するハンズフリー回路（信号処理装置）２３と、送話音声を入力するためのマイクロフォン２４と、受話音声を拡声出力するためのスピーカ２５と、これらを制御する制御部２６とを備える。ハンドセット２０は、ハンドセットモードとハンズフリーモードの何れか一方の通話モードで動作することができる。ハンドセットモードとは、通話者がハンドセット２０を保持して通話するための通話モードである。ハンズフリーモードとは、通話者がハンドセット２０を保持しないで通話するための通話モードである。

ベースセット３０は、電波を送受信するためのアンテナ３１と、音声信号を変復調するための高周波（ＲＦ）モジュール３２と、公衆回線を介して送られてきた送話音声を増幅等する送信処理部（ＴＸ）３３と、無線回線を介して送られてきた受話音声を増幅等する受信処理部（ＲＸ）３４と、公衆回線に接続する網制御装置（ＮＣＵ）３５と、これらを制御する制御部３６とを備える。

図２は本実施形態に係わるハンズフリー回路２３の機能ブロックを示している。ハンズフリー回路２３は、スピーカアンプ４２の入力端に接続する受話アッテネータ４１、スピーカアンプ４２の出力端に接続する受話検波回路４３、マイクアンプ４５の出力端に接続する送話アッテネータ４４、マイクアンプ４５の出力端に接続する送話検波回路４６、受話アッテネータ４１及び送話アッテネータ４４の減衰量を制御する弁別器４０を備える。スピーカアンプ４２は、受話音声の信号レベルを増幅し、スピーカ２５に出力する。受話検波回路４３は、スピーカアンプ４２から出力される受話音声信号を検波する。マイクアンプ４５は、マイクロフォン２４に入力される送話音声の信号レベルを増幅する。送話検波回路４６は、マイクアンプ４５から出力される送話音声信号を検波する。

弁別器４０は、受話検波回路４３及び送話検波回路４６からそれぞれの検波出力を受け取り、送話モード又は受話モードのうち何れの動作モードで動作すべきかを弁別する。弁別器４０は、送話モード時には、受話アッテネータ４１による受話音声信号の減衰量を大きくし、受話モード時には、送話アッテネータ４４による受話音声信号の減衰量を大きくする。弁別器４０は、図３に示すように、弁別エレベータ５０、微分回路５１、積分回路５２、及び差分回路５３を備える。弁別エレベータ５０は、受話検波回路４３及び送話検波回路４６からそれぞれの検波出力を受け取り、弁別エレベータ５０の電位を変化させることにより、受話アッテネータ４１及び送話アッテネータ４４のそれぞれの減衰量を制御する。ハンズフリー回路２３は、弁別エレベータ５０の電位が第一の閾値電位（例えば、１．５Ｖ）以下になると、受話モードで動作し、弁別エレベータ５０の電位が第二の閾値電位（例えば、２．０Ｖ）以上になると、送話モードで動作する。

受話検波回路４３及び送話検波回路４６からのそれぞれの検波出力がない状態（アイドル状態）のときには、弁別エレベータ５０の電位は、受話モードを示す電位（第一の閾値電位以下）に定位する。受話検波回路４３からの検波出力は、微分器５１にて微分され、送話検波回路４６からの検波出力は、積分回路５２にて積分される。そして、弁別エレベータ５０は、積分回路５２からの積分出力に微分回路５１からの微分出力を差し引いた出力を受け取る。このように、受話検波回路４３からの検波出力は、微分回路５１を介して弁別エレベータ５０の電位を下げるように作用する一方、送話検波回路４６からの検波出力は、積分回路５２を介して弁別エレベータ５０の電位を上げるように作用する。

受話音声が検波され、且つ送話音声が検波されない状態では、弁別エレベータ５０の電位は下がるので、ハンズフリー回路２３の動作モードは、受話モードに遷移する。一方、送話音声が検波され、且つ受話音声が検波されない状態では、弁別エレベータ５０の電位は上がるので、ハンズフリー回路２３の動作モードは、送話モードに遷移する。

受話音声と送話音声とが同時に検波される状態（スピーカ２５とマイクロフォン２４とが音響結合する場合を含む。）では、受話検波出力が微分回路５１を介して弁別エレベータ５０に伝達する時間よりも、送話検波出力が積分回路５２を介して弁別エレベータ５０に伝達す時間の方が長い（つまり遅延時間が大きい）ので、受話検波出力が送話検波出力よりも優勢となり、弁別エレベータ５０の電位降下により、ハンズフリー回路２３の動作モードは、受話モードに遷移する。

以上述べたように、ハンズフリー回路２３は、弁別器４０内に微分回路５１と積分回路５２とを設け、受話検波出力と送話検波出力とが同時に衝突しても、受話検波出力の方が送話検波出力よりも時間的に先行して弁別エレベータ５０に伝達するので、受話モードを安定して保持することができる。更に、検波出力は、意図的に制限することが可能であるので、スピーカ２５とマイクロフォン２４との音響結合により、音声フィードバックが増加したとしても、ある一定以上の検波出力が弁別エレベータ５０に伝達することはない。このことは、スピーカアンプ４２及びマイクアンプ４５のそれぞれのゲインに関係なく、安定して受話モードを保持できることを意味している。

また、ハンズフリー回路２３は、スピーカアンプ４２から受話音声を取り出すことにより、受話検波しているので、受話アッテネータ４１による受話音声の減衰作用により、安定した送話モードを保持できる。

図４は本実施形態に係わるハンズフリー回路２３の回路図を示している。図２に示した機能ブロックと同一の機能ブロックについては、同一の符号が付されている。但し、各機能ブロックの区分けは、便宜上のものであり、ある機能ブロックの一部が他の機能ブロックの一部を構成する場合がある。

受話アッテネータ４１は、トランジスタＱ１を有している。弁別エレベータ５０の電位が第二の閾値電位を超えると、トラジスタＱ１はターンオンし、受話音声が減衰される。一方、弁別エレベータ５０の電位が第一の閾値電位を下回ると、トランジスタＱ１はターンオフし、受話音声は減衰されることなく、受話アッテネータ４１を通過する。送話アッテネータ４４は、トランジスタＱ２を有している。弁別エレベータ５０の電位が第二の閾値電位を超えると、トラジスタＱ２はターンオフし、送話音声は減衰されることなく、送話アッテネータ４４を通過する。一方、弁別エレベータ５０の電位が第一の閾値電位を下回ると、トランジスタＱ２はターンオンし、送話音声が減衰される。

受話検波回路４３は、トラジスタＱ３，Ｑ４を有している。トランジスタＱ３，Ｑ４は受話音声を検波すると、スイッチング動作を繰り返すことにより、弁別器４０内の積分用キャパシタＣ１から電荷を引き抜き、弁別エレベータ５０の電位を引き下げる。トランジスタＱ３，Ｑ４のスイッチング動作は、微分回路５１の微分動作に相当する。送話検波回路４６は、送話音声を検波すると、弁別器４０内のキャパシタＣ２に検波電圧を保持することにより、弁別器４０内の抵抗Ｒ１と積分用キャパシタＣ１とから成るＲＣ直列回路を介して、弁別エレベータ５０の電位を引き上げる。抵抗Ｒ１と積分用キャパシタＣ１とから成るＲＣ直列回路は、積分回路５２に相当する。

尚、ハンズフリー回路２３の機能は、図４に示すような電子回路によって実現する他、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等により処理されるデジタル信号処理などで実現してもよい。

本実施形態に係わるハンズフリー通話装置の機能ブロック図である。 本実施形態に係わるハンズフリー回路の機能ブロック図である。 本実施形態に係わる弁別器の機能ブロック図である。 本実施形態に係わるハンズフリー回路の回路図である。

符号の説明

１０…ハンズフリー通話装置
２０…ハンドセット
３０…ベースセット
２３…ハンズフリー回路
４０…弁別器
４１…受話アッテネータ
４２…スピーカアンプ
４３…受話検波回路
４４…送話検波回路
４５…マイクアンプ
４６…送話検波回路
５０…弁別エレベータ
５１…微分回路
５２…積分回路
５３…差分回路

Claims (2)

1. 受話音声を増幅するスピーカアンプと、
   送話モード時に前記スピーカアンプへ入力される受話音声を減衰させる受話アッテネータと、
   前記スピーカアンプから出力される受話音声を検波する受話検波部と、
   前記受話検波部からの検波出力信号を微分する微分処理部と、
   マイクロフォンに入力される送話音声を増幅するマイクアンプと、
   受話モード時に前記マイクアンプから出力される送話音声を減衰させる送話アッテネータと、
   前記マイクアンプから出力される送話音声を検波する送話検波部と、
   前記送話検波部からの検波出力信号を積分する積分処理部と、
   前記微分処理部及び前記積分処理部からのそれぞれの検波出力信号に基づいて、前記送話モード又は前記受話モードのうち何れのモードで動作すべきかを弁別する弁別エレベータと、
   を備える信号処理装置。
2. ハンドセットモード又はハンズフリーモードのうち何れかのモードで動作するハンズフリー通話装置であって、
   請求項１に記載の信号処理装置を備えるハンドセットと、
   前記ハンドセットと無線接続可能なベースセットとを備え、
   前記ハンズフリーモードでは、ハンズフリー動作に関する全ての信号処理を前記ハンドセットが処理する、ハンズフリー通話装置。

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