JP7230560B2 - エコー制御装置、エコー制御プログラム、エコー制御方法、及びゲートウェイ装置 - Google Patents

Description

この発明は、エコー制御装置、エコー制御プログラム、エコー制御方法、及びゲートウェイ装置に関し、例えば、固定電話回線（固定電話を接続可能な電話回線）のトラヒックを収容するＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）ゲートウェイ装置に適用し得る。

従来、通信キャリアの設備において、固定電話回線のトラヒックをＶｏＩＰ網に接続する際には、固定電話回線のトラヒックをＶｏＩＰ網に中継するゲートウェイ装置が配置される。

また、通常、通信キャリアの電話網では、固定電話回線のトラヒックを伝送する伝送路上に、少なくとも回線エコーを消去するエコーキャンセラが配置される。

非特許文献１は、電話網内（固定電話回線のトラヒックを伝送する伝送路上）に配置する適応エコーキャンセラの特性を規定する国際標準である。当然のことながら、非特許文献１では、電話網内の適応エコーキャンセラのエコー制御の処理方式まで規定するものではないが、特性の規定に際しては、暗に、音声信号に対するエコー制御と、モデム信号に対するエコー制御を同一の適応エコーキャンセラで処理することを前提にしている。

"Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．１６８，Ｄｉｇｉｔａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｃｈｏ ｃａｎｃｅｌｌｅｒｓ"、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ，[Ｏｎｌｉｎｅ]，INTERNET、[２０１９年１月３０日検索]，<https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.168-201504-I!!PDF-E&type=items>

しかしながら、従来、音声信号とモデム信号のように性質が著しく異なる信号に対するエコー制御を同一の適応エコーキャンセラで対処するには以下のような課題が存在する。

[第１の課題：半二重モデム信号に対する脆弱性]
図９は、従来の適応エコーキャンセラを固定電話回線の伝送路に適用した場合の課題について説明した説明図（その１）である。

適応エコーキャンセラは、その名のとおりエコー信号を消去するデバイスであるが、これは、適応制御によりエコー経路の伝達関数を推定し、この推定した伝達関数と入力信号からエコー信号の推定値を算出し、エコー信号からこの推定値を減算することでエコー消去を実施している。

ところで、適応エコーキャンセラは、本質的に、モデム信号に頻繁に現れる狭帯域信号、中でも特に線スペクトル信号が現れると、これに後続して出現する広帯域信号のエコー消去が不完全となる脆弱性を有する。

図９（ａ）は、従来の固定電話回線における適応エコーキャンセラの典型的な配置構成について示した説明図である。

図９（ａ）では、適応エコーキャンセラ１０００に収容される近端側の端末を近端半二重モデム３０００としている。ここでは、近端半二重モデム３０００と通信する対向側の図示しない端末（遠端側の端末）を「遠端半二重モデム」と呼ぶものとする。

遠端半二重モデムから送信される信号は適応エコーキャンセラ１０００のＲｉｎ端子で受信され、適応エコーキャンセラ１０００の内部で実行される適応制御に提供されると同時にＲｏｕｔ端子に透過させ、２線／４線変換器２０００に向けて送信する。

２線／４線変換器２０００は、宅内に設置される電話機またはモデムと電話網との間に配線される双方向通信の２線と、通信網内の片方向通信の送信方向２線（図９（ａ）では近端半二重モデム３０００から遠端半二重モデムへの方向）と片方向通信の受信方向（図９（ａ）において遠端半二重モデムから近端半二重モデム３０００への方向）に合わせて４線を変換するアナログ受動素子である。２線／４線変換器２０００は、アナログ回路で構成されており、かつ、端末との不整合インピーダンスのため、遠端半二重モデムから到来した信号を完全に近端半二重モデム３０００に提供することはできず、一部は反射してエコー（いわゆる回線エコー）として遠端半二重モデムに帰還することになる。

適応エコーキャンセラ１０００は、このエコー信号を消去することを目的として設置されている。ところで、適応エコーキャンセラ１０００で完全にエコー信号を消去することは不可能であり、以下ではこの消去できずに漏れ出るエコー信号の一部を「残留エコー信号」と呼ぶ。通常、固定電話回線において音声通信やモデム通信において、通信品質を損なわないレベルの残留エコー信号は、許容されている。

次に、従来の半二重モデム（例えば、近端半二重モデム３０００を含む）が送出する典型的な信号を図９（ｂ）のＲｉｎに示す。

図９（ｂ）に示すように、半二重モデムでは、バースト的に信号が生成され、かつ、同時には片方向にのみ当該バースト信号が伝送される。このバースト信号の先頭は、一般に、マーク信号またはプリアンブル信号と呼ばれ、受信側のモデムにおいて復調の同期を取るための前準備として利用される。例えば、ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２３モデムでは、マーク信号として１３００Ｈｚの正弦波信号が使用されている。単一周波数以外としては２周波を使用するＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２６モデムもある（当該モデム規格はＰＳＫ変調につき、実際は２周波以外の周波数成分も存在するのだが、モデムの送信フィルタによりメインローブとサイドローブ以外は減衰されている）。マーク信号に後続して、制御信号やコンテンツで構成されるデータが送出される。このデータ部は一般にランダムとなるので、信号スペクトルは、各モデム規格の変調方式に応じた一定の帯域幅を占有することとなり、線スペクトルのマーク部とは周波数領域では著しく異なる振舞いを示す。

この典型的な半二重モデム信号が適応エコーキャンセラ１０００のＲｉｎに到来すると、適応エコーキャンセラ１０００のエコー消去動作が開始され、先頭のマーク部に対しては、極めて高速にエコー消去動作が収束するものの、Ｒｉｎに到来する信号がマーク部からデータ部に遷移すると、マーク部のときと比較して緩慢に収束していく。これらの様子を図９（ｂ）のＳｏｕｔに図示している。問題はこのマーク部からデータ部に遷移する際に、残留エコー信号が急増し、遠端モデム側に帰還することにある。なぜなら、遠端モデムは近端モデムから送出された信号として扱う可能性があり、最悪の場合、当該モデム通信を異常終了する。

次に、上述の異常終了を誘発する適応制御の弱点について説明する。

一般に、適応サプレッサ等に用いられる適応制御は多変数の多元連立方程式を漸次的に解くことと等価な振る舞いを示す。例えば、Ｎ個の変数で構成される連立方程式を解くには、当然のことながらＮ個の方程式を必要とする。一方、複数の変数で構成される方程式が１つしか与えられない場合、この方程式を満たす解は無限に存在し、しかも、その解を高速に発見することができる。ここでは、以下の（１）式、（２）式の連立方程式を用いて、適用制御の振舞いに関する具体的なイメージについて説明する。
ｘ_１－ｘ_２＝１ …（１）
２ｘ_１＋３ｘ_２＝７ …（２）

この（１）、（２）連立方程式は、（ｘ_１，ｘ_２）＝（２，１）が解となるが、もしも、（１）式だけしか与えられなかった場合は、解は直線ｘ_１－ｘ_２＝１上に無限に存在することとなる。

複数の変数があるにも関わらず、１つの連立方程式しか与えられないときの状況は、適応エコーキャンセラ１０００では、マーク部の単一周波数の信号がＲｉｎに与えられる場合に相当する。反射されたエコー信号は高速に推定され、Ｓｏｕｔ信号は直ちにゼロ値近傍に収束する。この場合、適応エコーキャンセラ１０００の適応制御は局所的最小点（偽解）に収束しているので、そのポテンシャルが浅いがために、エコーはほぼ完璧に消去しつつも、複数の偽解を渡り歩く現象が発生する。

Ｒｉｎで受信する信号がマーク部からデータ部に遷移すると、これは、多数の連立方程式が提供されたことに相当し、この場合、適応制御は漸次的に解を算出し大域的最小点（真解）に向かうため、収束には時間を要するのである。

以上が、固定電話回線に設置された適応エコーキャンセラ１０００は半二重モデム信号のエコー消去に本質的に脆弱性を抱えている根拠である。

［第２の課題：全二重モデム通信のレベル ダイヤに対する脆弱性］
まず、図９を用いて、半二重モデム通信のレベルダイヤについて考察する。

２線／４線変換器２０００で発生するエコーの程度は、以下の（３）式に示すエコーリターンロス（ＥＲＬ：Ｅｃｈｏ Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）として定義されている。適応エコーキャンセラ１０００において、遠端半二重モデムのみが近端半二重モデム３０００に対して信号を送出し、近端半二重モデム３０００は信号を遠端半二重モデムに対して送出していないとき、エコーリターンロス（以下、「ＥＲＬ」と表す）は、以下の（３）式に示すようになる。
ＥＲＬ＝１０ｌｏｇ_１０（Ｓｉｎの平均電力／Ｒｉｎの平均電力）［ｄＢ］…（３）

非特許文献１では、ＥＲＬ≦－６［ｄＢ］として規定している。例えば、ワースト値のＥＲＬ＝－６［ｄＢ］とき、Ｒｉｎで受信する信号電力の２５％がエコー信号としてＳｉｎに現れることになる。当該規定の意味するところは、Ｒｉｎ電力の１／４以下の電力がＳｉｎに現れているときはエコーと見做し、適応エコーキャンセラ１０００の適応動作（エコー経路の伝達関数推定）を有効化してエコー消去を試みることになる。

次に、双方向通信を実施する全二重モデムのレベルダイヤについて考察する。

一般にモデムの送信レベルは公称値－１５［ｄＢｍ］で規定されることが多いのだが、実際にフィールドで使用されているモデム製品では、エンドユーザが送信レベルを－１９［ｄＢｍ］～－８［ｄＢｍ］の範囲内から選択して設定している。また、２線アナログ加入線路は、線路長に応じて信号減衰量が変化する。一般に、加入者線は減衰量が０［ｄＢ］～－７［ｄＢ］の範囲内となるように施設されている。

以上を前提条件として、全二重モデム通信におけるレベルダイヤのワーストケースについて図１０を使用して説明する。

図１０の例では、近端側の端末が近端全二重モデム４０００となっている。また、ここでは、近端全二重モデム４０００と通信する対向側の図示しない端末（遠端側の端末）を「遠端全二重モデム」と呼ぶものとする。

また、図１０に示す適応エコーキャンセラ１０００における損失（減衰）のワースト条件を図１１に示す。

図１１に示すワースト条件下では、適応エコーキャンセラ１０００のＳｉｎ端子に到来する近端モデム信号はＮＧ＿ｓｇ＝－２６［ｄＢｍ］、遠端モデム信号のエコー信号はｅｃｈｏ＝－１４［ｄＢｍ］となり、エコー信号のほうが近端モデム信号よりも１２［ｄＢ］も高いことになる。

この場合、適応エコーキャンセラ１０００はＳｉｎ端子には遠端モデム信号のエコー信号のみがＳｉｎ端子に到来していると見做し、適応制御を有効化してＳｉｎ端子に到来する近端モデム信号ＮＥ＿ｓｇを破壊して遠端モデムに向けて送出することとなる。

非特許文献１によると、全二重モデム通信時の適応エコーキャンセラ１０００推奨動作は、適応制御は無効化し、しかしながら、エコー信号は過去の適応動作の学習結果に基づいて消去することとある。

しかしながら、上述の第１の課題で説明したように、適応エコーキャンセラ１０００はプリアンブル信号などの狭帯域信号に対しては偽解に留まる可能性が高く、過去の学習はなんら信用できないのである。さらに、全二重モデム通信が近端モデム側から開始された場合には、学習する契機は全くないことになる。つまり、適応エコーキャンセラ１０００では全二重モデム通信の適正なエコー消去は、本質的に不可能なのである。

[第３の課題３：モデム応答信号規定に対する遵守性]
ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．１６８（非特許文献１参照）では、モデム通信の開始時に着信側モデムからＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２５で規定されている応答信号（２１００Ｈｚ）を返送することを要求している。さらに、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．１６８では、この応答信号に４５０ｍｓ周期の位相反転が現れるときは、全二重モデム通信につき、適応エコーキャンセラ１０００の適応動作を禁止している。

ところが、実際のモデム通信においては、本規定は遵守されるとは限らず、ＡＮＳ信号の代りに、各種モデム毎に規定されているＭａｒｋ－ｂｉｔ信号と呼ばれる論理「１」の信号を返送することも一般的に行われている。

また、ＳＧ３－ＦＡＸ（Ｓｕｐｅｒ Ｇ３－ＦＡＸ）のように、位相反転の応答信号を生成する場合でも、画像信号用途の全二重モデム規格と、制御信号用途の半二重モデム規格が混在する場合もある。さらに、ＳＧ３－ＦＡＸは、通信環境条件が悪いと半二重モデム通信のＧ３－ＦＡＸにフォールバックすることもある。

さらに、ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２２モデムは全二重であるが位相反転無しの応答信号を返送する。

つまり、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．１６８（非特許文献１）における応答信号に関する適応エコーキャンセラ１０００の動作規定は、完全に遵守しようとする場合実用的ではないのである。

以上のような問題に鑑みて、電話回線に接続された遠端端末と近端端末の通信方式に関わらず、当該電話回線上で発生するエコーを抑圧しつつ、通信品質の低下を防ぐことができるエコー制御装置、エコー制御プログラム、エコー制御方法、及びゲートウェイ装置が望まれている。

第１の本発明は、電話回線上で近端信号に含まれるエコーを制御するエコー制御装置において、（１）前記近端信号及び遠端信号を検出する検出手段と、（２）前記近端信号を抑圧するエコーサプレッサと、前記近端信号からエコー成分を抑圧するエコーキャンセラとを備えるエコー制御手段と、（３）前記エコー制御手段を制御するものであって、前記検出手段が前記近端信号又は前記遠端信号からモデム信号を検出した場合、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを無効化させると共に前記エコーサプレッサを有効化させ、その後前記近端信号及び前記遠端信号で一定時間以上無信号状態を検知した場合には前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させる制御手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明のエコー制御プログラムは、電話回線上で近端信号に含まれるエコーを制御するエコー制御装置に搭載されたコンピュータを、（１）前記近端信号及び遠端信号を検出する検出手段と、（２）前記近端信号を抑圧するエコーサプレッサと、前記近端信号からエコー成分を抑圧するエコーキャンセラとを備えるエコー制御手段と、（３）前記エコー制御手段を制御するものであって、前記検出手段が前記近端信号又は前記遠端信号からモデム信号を検出した場合、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを無効化させると共に前記エコーサプレッサを有効化させ、その後前記近端信号及び前記遠端信号で一定時間以上無信号状態を検知した場合には前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させる制御手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明は、電話回線上で近端信号に含まれるエコーを制御するエコー制御装置が行うエコー制御方法において、（１）検出手段、エコー制御手段、及び制御手段を有し、（２）前記検出手段は、前記近端信号及び遠端信号を検出し、（３）前記エコー制御手段は、前記近端信号を抑圧するエコーサプレッサと、前記近端信号からエコー成分を抑圧するエコーキャンセラとを備え、（４）前記制御手段は、前記エコー制御手段を制御するものであって、前記検出手段が前記近端信号又は前記遠端信号からモデム信号を検出した場合、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを無効化させると共に前記エコーサプレッサを有効化させ、その後前記近端信号及び前記遠端信号で一定時間以上無信号状態を検知した場合には前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させることを特徴とする。

第４の本発明のゲートウェイ装置は、電話回線を中継するゲートウェイ装置において、第１の本発明のエコー制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電話回線に接続された遠端端末と近端端末の通信方式に関わらず、当該電話回線上で発生するエコーを抑圧しつつ、通信品質の低下を防ぐことができる。

実施形態に係るエコー制御装置の接続構成及び内部の機能的構成について示したブロック図である。 実施形態に係る各装置の接続構成の例について示したブロック図である。 実施形態に係るＡＥＣ／ＡＥＳの内部構成の例について示したブロック図である。 実施形態に係るＡＤＦ内部の機能的構成のパターンについて示したブロック図である。 実施形態に係る経路切替部の切替制御について示した説明図である。 実施形態に係るＣＴＲＬによるＡＥＣ／ＡＥＳに対する切替制御の状態遷移について示した説明図（状態遷移図）である。 実施形態に係るエコー経路遅延時間測定の例をタイミングチャートの形式で示した説明図である。 実施形態に係るＣＴＲＬにおけるＡ_ＣＯＭ値の設計方式について示した説明図である。 従来の適応エコーキャンセラを固定電話回線の伝送路に適用した場合の課題について説明した説明図（その１）である。 従来の適応エコーキャンセラを固定電話回線の伝送路に適用した場合の課題について説明した説明図（その２）である。 従来の固定電話回線の伝送路上に配置された適応エコーキャンセラにおける損失（減衰）のワーストについて示した説明図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明によるエコー制御装置、エコー制御プログラム、エコー制御方法、及びゲートウェイ装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、本発明のエコー制御装置、エコー制御プログラム及びエコー制御方法を、適応エコーサプレッサに適用した場合の例について説明する。

（Ａ－１）実施形態の構成
図２は、この実施形態に関係する各装置の接続構成について示したブロック図である。

図２に示すように、この実施形態では、本発明のエコー制御装置を、固定電話回線（固定電話回線のトラヒックを伝送する伝送路）上に配置されたゲートウェイ装置１０に適用する例について説明する。

図２では、近端端末３０が、２線伝送路７０を用いた固定電話回線（アナログ電話回線）に接続されており、当該固定電話回線がＩＰ網５０（ＶｏＩＰ網）を中継して遠端端末６０に接続される構成について示している。

近端端末３０及び遠端端末６０の種類（例えば、電話機やモデム（ＦＡＸを含む）等）や、対応する通信方式（例えば種類がモデムであれば半二重モデムや全二重モデム等）は限定されないものである。

図２の構成では、近端端末３０に接続された固定電話回線（アナログ電話回線）が交換機４０及びゲートウェイ装置１０を経由してＩＰ網５０に接続されている。また、図２では、ＩＰ網５０と遠端端末６０との間の接続構成については図示を省略しているが、種々の接続構成を適用することができる。なお、ゲートウェイ装置１０が配置される位置は、固定電話回線（固定電話回線の伝送路）上であれば具体的な位置は図２の例に限定されないものである。

近端端末３０に接続された２線伝送路７０は交換機４０により終端されている。交換機４０では、２線／４線変換器４１を用いて、２線伝送路７０を終端している。交換機４０は、近端側（２線伝送路７０；近端端末３０）から供給されるアナログ信号を２線／４線変換器４１を介して受信し、ディジタル変換して遠端側の伝送路（固定電話回線の伝送路）に送出する。また、交換機４０は、遠端側の伝送路から供給されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、２線／４線変換器４１を介して２線伝送路７０（近端端末３０）側に供給する。なお、図２では、２線伝送路７０を交換機４０で終端する構成について図示しているが、２線伝送路７０を終端してディジタル信号の伝送路に接続可能（ゲートウェイ装置１０側に接続可能）な機能を備える装置であれば、交換機能を備える装置に限定されないものである。

ゲートウェイ装置１０は、固定電話回線をＩＰ網５０に接続する中継装置である。ゲートウェイ装置１０は、近端側の固定電話回線を終端する際に、近端側のエコー（主として、２線／４線変換器４１で発生する回線エコー）を制御するための適応エコーサプレッサ２０が備えられている。なお、適応エコーサプレッサ２０を配置する位置についてゲートウェイ装置１０に限定されないものである。例えば、適応エコーサプレッサ２０を交換機４０等他の装置に配置するようにしてもよい。

次に、適応エコーサプレッサ２０の構成について、図１を用いて説明する。

図１は、適応エコーサプレッサ２０の接続構成及び内部の機能的構成について示したブロック図である。

適応エコーサプレッサ２０は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１、ＣＴＲＬ２２、及びＭＤ２３、２４を有している。適応エコーサプレッサ２０では、近端信号と遠端信号の入出力はＡＥＣ／ＡＥＳ２１により行われる。以下では、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１において、近端信号の入力端子を「Ｓｉｎ」、近端信号の出力端子を「Ｓｏｕｔ」、遠端信号の入力端子を「Ｒｉｎ」、遠端信号の出力端子を「Ｒｏｕｔ」とそれぞれ呼ぶものとする。

適応エコーサプレッサ２０は、全てハードウェア（例えば、専用の半導体チップ等）で構成するようにしてもよいし、一部又は全部をソフトウェア的に構成するようにしてもよい。適応エコーサプレッサ２０は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータにプログラム（実施形態に係るエコー制御プログラムを含む）をインストールすることにより構成してもよい。

[ＡＥＣ／ＡＥＳ２１]
まず、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１の構成について説明する。

適応エコーサプレッサ２０は、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｅｃｈｏ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）機能と、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｅｃｈｏ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）機能を備えている。そして、適応エコーサプレッサ２０では、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）は音声通信時に有効化され、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）はモデム（ＦＡＸ含む）通信時に有効化され、互いに排反動作の関係にある。

音声通信時、適応エコーサプレッサ２０では、Ｒｉｎで受信した遠端話者信号がＲｏｕｔに透過され、近端側に向けて送出される。この信号は、近端側に設置されている２線／４線変換器４１で反射されて一部がエコーとして適応エコーサプレッサ２０に戻り、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）機能の適応制御にしたがって消去される。

適応エコーサプレッサ２０では、モデム通信時に適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）が有効化される。具体的には、半二重モデム通信時、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１では、Ｒｉｎで受信した遠端モデム信号がＲｏｕｔに透過され、近端端末３０に向けて送出される。この信号は、近端端末３０側に設置されている２線／４線変換器４１で反射されて一部エコー信号として適応エコーサプレッサ２０に戻るが、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）の適応制御に従って、当該エコーは遮断され、Ｓｏｕｔからは無信号（ゼロ値）が遠端モデムに向けて送出される。また、適応エコーサプレッサ２０では、全二重モデム通信時には、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）の適応制御に従って、Ｓｉｎで受信した信号をＳｏｕｔに透過させる。さらに、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）では、Ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌ信号検出時は、モデム通信が完了するまでＳｉｎでの受信信号をＳｏｕｔに透過させる。

つまり、適応エコーサプレッサ２０では、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）の適応制御によるＳｉｎ／Ｓｏｕｔ間の透過と遮断を自律で切替える動作モード（以下、「適応モード」と呼ぶ）と、Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ間を固定的に透過（ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈ信号検出時のみ透過）させる動作モード（以下、「固定モード」と呼ぶ）の２つの動作モードがある。適応エコーサプレッサ２０における上述の動作モードは、ＣＴＲＬ２２の指示で切替わる。

図３は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１の内部構成の例について示したブロック図である。

図３（ａ）は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１で、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）が有効となった状態の構成について示したブロック図である。

ＡＥＣ／ＡＥＳ２１は、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）が有効となると、ＳｉｎとＳｏｕｔの間にＡＤＦ２１１（ＡＤＦ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｉｌｔｅｒ）が挿入された状態となる。また、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１は、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）が有効となると、ＲｉｎとＲｏｕｔとの間が透過状態となり、Ｒｉｎからの遠端信号がＡＤＦ２１１に供給される接続状態となる。

図４は、ＡＤＦ２１１内部の機能的構成のパターンについて示したブロック図である。

図４に示すＡＤＦ２１１は、フィルタ形成部２１１ａと減算器２１１ｂとを有している。

フィルタ形成部２１１ａは、Ｒｉｎからの遠端信号（図４ではｘ（ｎ））と減算器２１１ｂからＳｏｕｔ側（遠端側）に出力される信号（図４では、ｅ（ｎ））とに基づいて、遠端信号（図４ではｘ（ｎ））からエコー（主として２線／４線変換器４１で反射されるエコー成分；図４ではエコー経路ＥＰにより反射されるエコー成分）を推定するためのフィルタを形成すると共に、当該フィルタの係数更新を行う。また、フィルタ形成部２１１ａは、形成したフィルタに、Ｒｉｎからの遠端信号（図４ではｘ（ｎ））を入力して得られる推定エコー信号（図４では、ｙ＾（ｎ））を出力する。

減算器２１１ｂは、Ｓｉｎからの近端信号（ｙ（ｎ））から、フィルタ形成部２１１ａから出力される推定エコー信号（ｙ＾（ｎ））を減算した信号（ｅ（ｎ））を、Ｓｏｕｔ側（遠端側）に出力する。

以上のように、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１では、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）が有効となると、ＡＤＦ２１１を用いたエコー成分消去が行われる。

図３（ｂ）は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１で、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）が有効となり、適応モードで動作する状態における構成について示したブロック図である。

ＡＥＣ／ＡＥＳ２１は、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）が有効となり、適応モードで動作する場合、ＳｉｎとＳｏｕｔとの間に経路切替部２１２が配置され、Ｓｉｎと経路切替部２１２との間にＡＤＦ２１１が配置された状態となる。なお、ＡＤＦ２１１は、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）が有効な場合に用いられるものと同様の構成を適用することができる。

経路切替部２１２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１内の経路切替の機能を担っている。

図５は、経路切替部２１２の切替制御について示した説明図である。

具体的には、経路切替部２１２は、ＳｉｎとＳｏｕｔとの間を透過させた状態（図５（ａ）の状態；以下、「Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態」と呼ぶ）又は、ＳｉｎとＳｏｕｔとの間を遮断した状態（図５（ｂ）参照；以下、「Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態」と呼ぶ）のいずれかの状態に切り替える経路切替を行う。経路切替部２１２は、ＣＴＲＬ２２の制御に応じて切替状態をＳｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態又はＳｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態のいずれかに制御する。

図３（ｃ）は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１で、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）が有効となり、固定モードで動作する場合の構成について示したブロック図である。

ＡＥＣ／ＡＥＳ２１は、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）が有効となり、固定モードで動作する場合、ＳｉｎとＳｏｕｔとの間を透過させ、さらにＲｉｎとＲｏｕｔとの間を透過させた状態となる。

[ＭＤ２３、２４]
近端側のＭＤ２３、遠端側のＭＤ２４（ＭＤ：モデム検出器）は、上下回線（Ｓｉｎ、Ｒｉｎ）にそれぞれ配置され、ＡＮＳ信号（２１００Ｈｚ単周波）や、Ｍａｒｋ－ｂｉｔ信号（ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２１、Ｖ．２２、Ｖ．２３、Ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌなど）等の検出を行う。

「ＡＮＳ信号」は、ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２５では２１００Ｈｚの単周波信号（ＡＮＳ）と当該信号を４５０ｍｓ周期で位相反転させた信号（ＡＮＳ／）が規定されている。ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．８では、ＡＮＳ信号として１５Ｈｚで２１００Ｈｚを振幅変調した信号（ＡＮＳａｍ）と、これを４５０ｍｓ周期で位相反転させた信号（ＡＮＳａｍ／）が規定されている。この実施形態の適応エコーサプレッサ２０は、モデム信号の振舞いに応じて最適にサプレス動作を実施するので、ＭＤ２３、２４（モデム検出器）はＡＮＳ、ＡＮＳ／、ＡＮＳａｍ、ＡＮＳａｍ／を識別せずに、すべて２１００Ｈｚ単周波信号（ＡＮＳ）として検出できればよい。

「Ｍａｒｋ－ｂｉｔ」は論理「１」を表す信号であり、各種モデム規格毎に定められており、一般に単周波信号または二周波信号で規定されている。なお、Ｂａｃｋｗａｒｄーｃｈａｎｎｅｌは、単独で使用されるモデム規格ではなく、ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２３／Ｖ．２６／Ｖ．２７／Ｖ．２９モデム通信で付加的に使用されることになっている。また、Ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌのＭａｒｋ－ｂｉｔ信号は３９０Ｈｚであり、電話呼の制御で使用されるダイヤルトーン（４００Ｈｚ）近傍の周波数のため、音声通信中の検出は無効化されており、モデム通信に遷移した後で、検出が有効化される。なお、ＡＮＳ信号とＭａｒｋ－ｂｉｔ信号の検出方法に関しては種々の方式を適用することができるため、詳しい説明を省略する。

［ＣＴＲＬ２２］
ＣＴＲＬ２２は、適応エコーサプレッサ２０全体の制御機能を担っている。具体的には、ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１周辺のコントローラとして機能する。ＣＴＲＬ２２は、例えば、以下の３つの機能を提供する。

第１にＣＴＲＬ２２は、モデム通信の終了を検出するために、上り／下り回線の無信号を検出する「無信号検出機能」を提供する。

第２にＣＴＲＬ２２は、エコー経路の遅延時間、すなわち、Ｒｏｕｔ端子からＳｉｎ端子までの伝送遅延時間を測定する「エコー経路遅延時間測定機能」を提供する。エコー経路遅延時間測定機能は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１が適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）として動作しており、かつ、半二重モデム通信時のＳｉｎとＳｏｕｔ間遮断のハングオーバ時間として利用することを目的としている。

第３にＣＴＲＬ２２は、音声通信中はＡＥＣ／ＡＥＳ２１に適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）を有効化させて音声信号のエコー消去を実施させ、モデム通信中はＡＥＣ／ＡＥＳ２１に適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）を有効化させ半二重モデム信号のエコーを遮断する「ＡＥＣ／ＡＥＳ周辺制御機能」を提供する。ＡＥＣ／ＡＥＳ２１は、ＣＴＲＬ２２の指示に基づき適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）と適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）とを排反動作させる。

（Ａ－２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態における適応エコーサプレッサ２０の動作を説明する。

［ＣＴＲＬ２２によるＡＥＣ／ＡＥＳ２１切替制御の動作］
まず、ＣＴＲＬ２２によるＡＥＣ／ＡＥＳ周辺制御機能の詳細について説明する。

図６は、ＣＴＲＬ２２によるＡＥＣ／ＡＥＳ２１に対する切替制御の状態遷移について示した説明図（状態遷移図）である。

図６では、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１を、近端端末３０で通信が発生していない初期状態（空き状態ＳＴ１）、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）を有効とした状態(ＡＥＣ状態ＳＴ２）、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）を有効とし適応モードで動作する状態（ＡＥＳ適応モードＳＴ３）、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）を有効とし固定モードで動作する状態（ＡＥＳ固定モードＳＴ４）のいずれかの状態に遷移させることを示している。

ＣＴＲＬ２２は、空き状態ＳＴ１から固定電話呼の通信開始が開始（近端端末３０と遠端端末６０との間で通信路が確立）すると、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１の適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）を有効化させＡＥＣ状態ＳＴ２に遷移させる。

ＡＥＣ／ＡＥＳ２１をＡＥＣ状態ＳＴ２で動作させている間に、上下回線に配備されたＭＤ２３、２４のいずれか一方が、ＡＮＳ信号またはいずれかのモデム規格のＭａｒｋ－ｂｉｔ信号を検出すると、ＣＴＲＬ２２は、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）を無効化させると同時に、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）とＭＤ２３、２４のＢａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌ検出器を有効化する。このとき、ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１をＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作させることになる。

このとき、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１の経路切替部２１２は、ＡＤＦ２１１の適応制御等にしたがってＳｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態、又はＳｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態に切り替える制御（以下、「近端信号透過／遮断制御」と呼ぶ）を行う。

ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１をＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作させている間に、ＭＤ２３、２４でＢａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌが検出されると、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１を、ＡＥＳ固定モードＳＴ４で動作するように遷移させ、Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ間を固定的に透過させる。ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１を、ＡＥＳ固定モードＳＴ４で動作させた場合、モデム通信が終了するまでその状態を維持させる。

半二重モデム（例えば、Ｖ．２３／Ｖ．２６／Ｖ．２７／Ｖ．２９等で動作するモデム）は、Ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｈａｎｎｅｌ（７５ｂｐｓ，ＦＳＫ，３９０Ｈｚ＝Ｂｉｎａｌｙ １，４５０Ｈｚ＝Ｂｉｎａｌｙ ０，当該モデムの単独規格書は存在せず、Ｖ．２３等に併記されている情報のみ）の使用が許容されている。半二重モデムで、Ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｈａｎｎｅｌが使用されると、実質的に全二重モデム通信となる。また、Ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌの信号は単周波区間が長いため、ＡＥＳ適応モードＳＴ３のＡＥＣ／ＡＥＳ２１に、Ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌの信号が入力されると、ＡＤＦ２１１のフィルタ係数が不良（エコー推定処理の精度が劣化した状態）となる傾向がある。このため、その対策として、ＣＴＲＬ２２は、ＭＤ２３、２４でＢａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌのＭａｒｋ－ｂｉｔ（３９０Ｈｚ）を検出次第、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１をＡＥＳ固定モードＳＴ４に遷移させる。このとき、ＣＴＲＬ２２は、ＭＤ２３、２４が無信号を検出したと判断するまで、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１をＡＥＳ固定モードＳＴ４で固定させる。

そして、ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１がＡＥＳ適応モードＳＴ３又はＡＥＳ固定モードＳＴ４で動作中に通信が終了すると、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１を空き状態ＳＴ１に遷移させる。

［ＣＴＲＬ２２によるエコー経路遅延時間測定機能］
次に、ＣＴＲＬ２２によるＡＥＣ／ＡＥＳ２１に対するエコー経路遅延時間測定機能の詳細について説明する。ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１を、ＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作させている間にエコー経路遅延時間測定機能を有効とする。

図７は、エコー経路遅延時間測定の例をタイミングチャートの形式で示した説明図である。

エコー経路の伝送遅延時間をＴｄとすると、Ｒｉｎに到来した遠端モデムのバースト信号のエコー信号がＳｉｎに到来するのは、Ｒｉｎに到来した時刻よりもＴｄだけ遅延することとなる。

ＣＴＲＬ２２は、半二重モデム通信時、Ｒｉｎに到来するバースト信号の受信中に、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１の経路切替部２１２を制御してＳｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態とさせ、バースト信号終了後もエコー経路の遅延時間（Ｔｄ）だけＳｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態を継続（ハングオーバー）させる（図７参照）。

このため、ＣＴＲＬ２２は、エコー経路の遅延時間（Ｔｄ）を遠端モデムからバースト信号が到来する度に計測する。転送サービスなどで通信中にエコー経路の変更が実施されないことが保証されている場合、ＣＴＲＬ２２は、エコー経路（ＲｏｕｔとＳｉｎとの間のエコー経路）の遅延時間（Ｔｄ）の計測は最初の１回だけ実施し、それ以降はこの計測値を保持してもよい。

まず、ＣＴＲＬ２２は、Ｒｉｎに到来する遠端モデム信号（遠端端末６０から送出されたモデム信号）の先頭タイミングを、以下の（４）式に従って検出する。
｛ＰＯＷ＿Ｒｉｎ（ｍ－１） ＜ Ｌ＿ｂｕｒｓｔ＿ｌｉｍ｝
＆＆ ｛ＰＯＷ＿Ｒｉｎ（ｍ）≧Ｌ＿ｂｕｒｓｔ＿ｌｉｍ｝…（４）

そして、ＣＴＲＬ２２は、（４）式の成立を契機にＳｉｎに現れる遠端モデム信号のエコー信号を、以下の（５）式に従って検出する。
｛ＰＯＷ＿Ｓｉｎ（ｍ－１）＜Ｌ＿ｅｃｈｏ＿ｌｉｍ｝
＆＆ ｛ＰＯＷ＿Ｓｉｎ（ｍ）≧Ｌ＿ｅｃｈｏ＿ｌｉｍ｝…（５）

ここで、「ＰＯＷ＿ｘ（ｍ）」は、信号ｘの一定時間当たりの平均電力を示している。また、「ｍ」は、上記一定時間を１単位とする離散時間を示している。さらに、「Ｌ＿ｂｕｒｓｔ＿ｌｉｍ」は、Ｒｉｎに到来する遠端モデム信号の平均電力の下限値を示している。さらにまた、「Ｌ＿ｅｃｈｏ＿ｌｉｍ」は、Ｓｉｎに到来する遠端モデム信号のエコー信号の平均電力の下限値を示している。

［ＣＴＲＬ２２による無信号検出機能］
次に、ＣＴＲＬ２２によるＡＥＣ／ＡＥＳ２１に対する無信号検出機能の詳細について説明する。ＣＴＲＬ２２は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１を、ＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作させている間に、上下回線（Ｓｉｎ、Ｒｉｎ）の無信号を検出する無信号検出機能を有効とする。

ここでは、図６に示すように上下回線（Ｓｉｎ、Ｒｉｎ）同時に、Ｔ＿ｓｌｔ秒以上無音信号が検出された場合（例えば、以下の（６）式が成立した場合）、ＣＴＲＬ２２は、無信号を検出したと判断する。
（ＰＯＷ＿Ｓｉｎ（ｍ）≦Ｌ＿ｓｌｔ＿ｌｉｍ）
＆＆ （ＰＯＷ＿Ｒｉｎ（ｍ）≦Ｌ＿ｓｌｔ＿ｌｉｍ）…（６）

ここで、Ｔ＿ｓｌｔには任意の時間が設定される。また、「ＰＯＷ＿ｘ（ｍ）」は、信号ｘの一定時間当たりの平均電力を示している。さらに、「ｍ」は、上記一定時間を１単位とする離散時間を示している。さらにまた、「Ｌ＿ｓｌｔ＿ｌｉｍ」は、無信号の平均電力の上限値を示している。

[ＡＤＦ２１１の設計]
次に、ＡＥＣ状態ＳＴ２及びＡＥＳ適応モードＳＴ３で機能するＡＤＦ２１１（適応ディジタルフィルタ）の設計について説明する。

ＡＤＦ２１１には、適応制御の分野で周知されている学習同定法アルゴリズムを採用することができる。ＡＤＦ２１１に適用する学習同定法アルゴリズムは適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）においても一般的に採用されており、ＡＥＣ状態ＳＴ２とＡＥＳ適応モードＳＴ３で同じ設計のＡＤＦ２１１を共用することが可能である。これは、適応エコーサプレッサ２０の実装上、消費電力やコスト等の面で大きなメリットである。

以下に、ＡＤＦ２１１に適用できる学習同定アルゴリズムの例について、図４を用いて説明する。

ここでは、「ｘ（ｎ）」を遠端信号とし、「ｙ（ｎ）」をエコー経路ＥＰで反射されたエコー信号とする。

そうすると、ＡＤＦ２１１によるエコー消去処理は、以下の（７）式、（８）式を用いて示すことができる。ここで、「Ｎ」は、ＡＤＦのタップ係数の総数を示している。また、「ｈ（ｋ）」は、ＡＤＦのタップ係数を示している。さらに、「ｋ」は、Ｎ個存在するＡＤＦタップ係数の指標を示している（ただし、０≦ｋ≦Ｎ－１とする）。さらにまた、ここでは、「ｅ（ｎ）」は推定誤差信号（残留エコー信号）を示しているものとする。また、「ｎ」は標本化周期（例えば、１／８ｋＨｚ＝１２５μｓ）を１単位とする離散時間を示している。

ｅ（ｎ）は、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１がＡＥＣ状態ＳＴ２で動作する場合には、Ｓｏｕｔから遠端側に送出されることになるが、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１がＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作する場合には、適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）の切替制御（経路切替部２１２の制御）の判断に利用される。

また、ＡＤＦ２１１では、ＡＤＦタップ係数ｈ（ｋ）の更新処理は以下の（９）式に従って行われる。ここで、「α」は、０＜α＜１の範囲内で予め設定される収束係数である。

[適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）における近端信号透過／遮断制御]
次に、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１をＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作させる際（適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）を有効とする際）の近端信号透過／遮断制御（経路切替部２１２の切替制御）の詳細について説明する。

ＡＥＣ／ＡＥＳ２１（経路切替部２１２）は、ＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作する際、通信状態（近端端末３０と遠端端末６０との間の通信状態）が半二重モデム通信である場合と全二重モデム通信である場合とで、近端信号透過／遮断制御のポリシーを変更する。

基本ポリシーとして、経路切替部２１２は、通信状態が半二重モデム通信である場合は、Ｒｉｎに遠端信号（遠端モデム信号）が到来している間、経路切替部２１２をＳｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態とし、それ以外の期間（少なくとも近端端末３０のモデム信号が発生している期間）については経路切替部２１２をＳｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態とする。また、基本ポリシーとして、経路切替部２１２は、通信状態が全二重モデム通信である場合は、経路切替部２１２をＳｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態とする。

具体的には、経路切替部２１２は、ＡＤＦ２１１における入出力レベル（電圧レベル）の比率（以下、「Ａ_ＣＯＭ」と表す）を用いて、通信状態を判断し、さらに判断した通信状態に応じたポリシーで近端信号透過／遮断制御（Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態又はＳｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態のいずれかとするかの制御）を行う。

ここで、Ａ_ＣＯＭは、以下の（１０）のように示すことができる。ここで、ｅ（ｎ）は、図４に示すようにＡＤＦ２１１の出力電圧（Ｓｏｕｔから遠端側に出力される信号の電圧レベル）を示しており、ｘ（ｎ）は図４に示すようにＡＤＦ２１１の入力電圧（遠端側からＲｉｎに入力される電圧レベル）を示している。
Ａ_ＣＯＭ＝ｅ（ｎ）／ｘ（ｎ）…（１０）

経路切替部２１２におけるＡ_ＣＯＭ値の算出方式について図８を用いて説明する。

ここで、ＡＤＦ２１１で完全にエコーが消去されると想定すると、ｅに出力される信号は量子化誤差信号であるということになる。固定電話網で使用されている音声符号化はＩＴＵ－Ｔ Ｇ．７１１のμＰＣＭであり、量子化誤差の指標となるＳＮ比は約３６ｄＢである。

そうすると、Ａ_ＣＯＭ値は図８に示すように、「Ａ_ＣＯＭ＝ＥＲＬ－ＳＮ［ｄＢ］」で与えられる。例えば、ＥＲＬのワースト値を「－６ｄＢ」とした場合、半二重モデム通信時のＡ_ＣＯＭ値の最大値（以下、「Ａ_ＣＯＭ＿ＨＤ」と表す）は、Ａ_ＣＯＭ＿ＨＤ＝－４２［ｄＢ］となる。

また、全二重モデム通信時のＡ_ＣＯＭ値の最小値（以下、「Ａ_ＣＯＭ＿ＦＤ」と表す）は、図１０において適応エコーキャンセラをＡＤＦ２１１と見做すことで直ちに算出できる。図１０に示すワーストケースのレベルダイヤでは、ＡＤＦ２１１の観点からは半二重モードに見え、ＡＤＦ２１１はエコー消去動作と係数更新を実施し、エコー信号は消去される。よって、Ｓｏｕｔに出現する信号は近端モデム信号（ＮＥ＿ｓｇ）のみである。ただし、信号の内容はＡＤＦ２１１で不良（エコー推定処理の精度が劣化した状態）となっている。換言すると、ＮＥ＿ｓｇの電力はＡＤＦ２１１を透過するが波形は透過されないという意味である。以上から、Ａ_ＣＯＭ＿ＦＤ＝－１８ｄＢとなる。

上述の通り算出した半二重モデムの最大値（Ａ_ＣＯＭ＿ＨＤ＝－４２ｄＢ）と、全二重モデムの最小値（Ａ_ＣＯＭ＿ＦＤ＝－１８ｄＢ）には２４ｄＢの明確な差分があり、これは、図１０に示すワーストケースの通信環境においても、適応エコーサプレッサの適応フィルタを動作させ、算出されたＡ_ＣＯＭ値に応じて、半二重モデム通信であるか、全二重モデム通信であるかを識別可能であることを示している。

また、ここで、識別に使用するＡ_ＣＯＭ値の閾値は単一よりも、ヒステリシス性を備えることができるように閾値は２種類持たせる方が望ましい。以下では、閾値の高いほうをＡ_ＣＯＭ＿ＴＨ＿Ｈｉｇｈ、低い方をＡ_ＣＯＭ＿ＴＨ＿Ｌｏｗとする。

そして、この実施形態の例では、経路切替部２１２は、「Ａ_ＣＯＭ＜Ａ_ＣＯＭ＿ＴＨ＿Ｌｏｗ」のとき、半二重モデム通信と判断して、Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態とする。

また、経路切替部２１２は、以下の（１１）式が成立するとき、全二重モデム通信と判断して、Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ透過状態とする。

さらに、経路切替部２１２は、以下の（１２）式が成立するとき、前状態保持（直前の状態を維持）とする。
Ａ_ＣＯＭ＞Ａ_ＣＯＭ＿ＴＨ＿Ｈｉｇｈ …（１１）
Ａ_ＣＯＭ＿ＴＨ＿Ｌｏｗ≦Ａ_ＣＯＭ≦Ａ_ＣＯＭ＿ＴＨ＿Ｈｉｇｈ …（１２）

（Ａ－３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

（Ａ－３－１）半二重モデム信号のエコー信号に対する適正なサプレス
図９（ｂ）に示すマーク部とデータ部を有する半二重モデム信号から遠端端末６０から送出された場合、マーク部からデータ部に遷移直後にＡＤＦの再収束が開始し、その間、ＡＤＦの残留エコーが増大し、ＡＣＯＭ値は増大する。しかしながら、第１の実施形態の適応エコーサプレッサ２０では、マーク部を検出するＭＤ２３、ＭＤ２４を具備しており、マーク部を検出した場合、図７に示すように、遠端側から到来するバースト信号区間ならびにバースト信号終了後もエコー経路遅延時間だけ、エコーサプレスを延長可能なため、半二重モデム信号のエコーを完全に消去可能である。

（Ａ－３－２）適応制御による全二重モデム通信の識別
ＡＥＣ／ＡＥＳ２１がＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作している間、近端端末３０から到来する信号レベルよりも、遠端端末６０のエコー信号レベルが大きい場合であっても、ＡＤＦ２１１によりエコー（遠端端末６０信号に基づくエコー）を消去し、ＡＣＯＭ値によって全二重モデム通信と判定することが可能である。このとき、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１（経路切替部２１２）は、Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ間を透過させる。

（Ａ－３－３）半二重状態から全二重への遷移
ＡＥＣ／ＡＥＳ２１がＡＥＳ適応モードＳＴ３で動作している間、全二重モデム通信の開始時、近端端末３０と遠端端末６０は同時に信号送出することはなく、全二重状態になるまで、いずれか一方のモデム信号が先行して半二重状態になる。例えば、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１（経路切替部２１２）は、最初、半二重状態にあり、エコー信号を遮断していても、全二重状態に遷移後、わずかな処理遅延後に、エコー信号の遮断を解除し、近端端末３０からの到来信号を遠端端末６０に対して透過させる。この場合、遠端端末６０のエコー信号も遠端端末６０に帰還することとなるが、全二重モデムはエコー信号に対するロバスト性を有しており、問題になることはない。

（Ａ－３－４）半二重／全二重モデム混合通信に対する適正なエコーサプレス
近端端末３０及び遠端端末６０が、スーパーＧ３ファクシミリ通信のように、半二重／全二重モデム通信が混合された通信であっても、ＡＥＣ／ＡＥＳ２１（経路切替部２１２）では、適正に半二重／全二重モデム通信の識別が可能であり、遠端端末６０から半二重信号が到来するときのみ、適正にエコー信号を遮断する（Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ遮断状態とする）ことが可能である。

（Ａ－３－５）ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌ信号対策
ＩＴＵ－Ｔ Ｖ．２３などの半二重モデムは、付加機能として、ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌモデムを併用して全二重モデム状態にすることが許容されている。ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌ信号は一般にＭａｒｋ－ｂｉｔの単周波区間が長く、ＡＤＦの適正動作を阻害する傾向がある。第１の実施形態の適応エコーサプレッサ２０では、ｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌのＭａｒｋ－ｂｉｔ信号を検出するＭＤ２３、ＭＤ２４を備えており、検出時は、モデム通信が終了するまで、Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔを透過固定とする。

（Ａ－３－６）適応エコーキャンセラとの親和性
この実施形態の適応エコーサプレッサ２０では、音声通信のエコー消去（ＡＥＣ状態ＳＴ２）で使用される適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）の適応フィルタ（ＡＤＦ２１１）と、ＡＥＳ適応モードＳＴ３で適用される適応フィルタ（ＡＤＦ２１１）は共用可能であり、適応エコーキャンセラ（ＡＥＣ）と適応エコーサプレッサ（ＡＥＳ）を同一デバイスとして実装することが可能である。

（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｂ－１）上記の実施形態では、本発明のエコー制御装置としての適応エコーサプレッサ２０を、既存固定電話の長距離回線や既存固定電話のＶｏＩＰ網に配置が必須とされているネットワークエコーキャンセラと併設することで、既存ファックス／モデム通信の通信品質を適正に維持するようにしてもよい。

（Ｂ－２）上記の実施形態では、本発明のエコー制御装置としての適応エコーサプレッサ２０を、ゲートウェイ装置１０に搭載する例について説明したが、適応エコーサプレッサ２０を独立した装置として実現するようにしてもよい。

ゲートウェイ装置…１０、適応エコーサプレッサ…２０、２１…ＡＥＣ／ＡＥＳ、２１１…ＡＤＦ、２１１ａ…フィルタ形成部、２１１ｂ…減算器、経路切替部…２１２、ＣＴＲＬ２２、近端側ＭＤ２３、遠端側ＭＤ２４、３０…近端端末、４０…交換機、４１…２線／４線変換器、５０…ＩＰ網、６０…遠端端末、７０…２線伝送路。

Claims (6)

1. 電話回線上で近端信号に含まれるエコーを制御するエコー制御装置において、
   前記近端信号及び遠端信号を検出する検出手段と、
   前記近端信号を抑圧するエコーサプレッサと、前記近端信号からエコー成分を抑圧するエコーキャンセラとを備えるエコー制御手段と、
   前記エコー制御手段を制御するものであって、前記検出手段が前記近端信号又は前記遠端信号からモデム信号を検出した場合、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを無効化させると共に前記エコーサプレッサを有効化させ、その後前記近端信号及び前記遠端信号で一定時間以上無信号状態を検知した場合には前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させる制御手段と
   を有することを特徴とするエコー制御装置。
2. 前記制御手段は、前記電話回線上の通信開始時は、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させることを特徴とする請求項１に記載のエコー制御装置。
3. 前記エコーサプレッサは、前記近端信号を遠端側に透過させる透過状態、又は前記近端信号を遮断して遠端側に送信させない遮断状態のいずれかの状態に切り替える切替手段を有し、
   前記制御手段は、前記電話回線上の通信開始時は、前記切替手段を透過状態に遷移させ、前記検出手段が前記遠端信号又は前記近端信号からｂａｃｋｗａｒｄ－ｃｈａｎｎｅｌ信号を検出した場合、前記切替手段を透過状態に遷移させる
   ことを特徴とする請求項２に記載のエコー制御装置。
4. 電話回線上で近端信号に含まれるエコーを制御するエコー制御装置に搭載されたコンピュータを、
   前記近端信号及び遠端信号を検出する検出手段と、
   前記近端信号を抑圧するエコーサプレッサと、前記近端信号からエコー成分を抑圧するエコーキャンセラとを備えるエコー制御手段と、
   前記エコー制御手段を制御するものであって、前記検出手段が前記近端信号又は前記遠端信号からモデム信号を検出した場合、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを無効化させると共に前記エコーサプレッサを有効化させ、その後前記近端信号及び前記遠端信号で一定時間以上無信号状態を検知した場合には前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させる制御手段と
   して機能させることを特徴とするエコー制御プログラム。
5. 電話回線上で近端信号に含まれるエコーを制御するエコー制御装置が行うエコー制御方法において、
   検出手段、エコー制御手段、及び制御手段を有し、
   前記検出手段は、前記近端信号及び遠端信号を検出し、
   前記エコー制御手段は、前記近端信号を抑圧するエコーサプレッサと、前記近端信号からエコー成分を抑圧するエコーキャンセラとを備え、
   前記制御手段は、前記エコー制御手段を制御するものであって、前記検出手段が前記近端信号又は前記遠端信号からモデム信号を検出した場合、前記エコー制御手段に前記エコーキャンセラを無効化させると共に前記エコーサプレッサを有効化させ、その後前記近端信号及び前記遠端信号で一定時間以上無信号状態を検知した場合には前記エコーキャンセラを有効化させると共に前記エコーサプレッサを無効化させる
   ことを特徴とするエコー制御方法。
6. 電話回線を中継するゲートウェイ装置において、請求項１～３のいずれかに記載のエコー制御装置を備えることを特徴とするゲートウェイ装置。

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