JPH01129623A - エコーキヤンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電話回線を用いて双方向にデータを伝送する
ことのできる２線式全２重モデム用のエコーキャンセラ
に係り、特にタップ修正演算時の桁落ちを防止するのに
好適なエコーキャンセラに関する。

〔従来の技術〕

従来、エコーのダイナミックレンジを小さくするために
発見された装置は、特開昭６１−２４２１２７号に記載
のように、適応フィルタに対し並列に、既知のエコーパ
ス特性を有する固定フィルタを接続することにより演算
精度を向上させるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、既知の特性を有する固定フィルタを設
けているものの、エコーパスの回線による変化に対して
は考慮していない。エコーパスの特性は、接続する回線
によって異なる。すなわち、固定フィルタによるエコー
の抑圧特性は、使用する回線によって大きな影響を受け
る。また、このようなエコーパスの回線による違いに対
処するためには、従来方式では、代表的なエコーパスの
特性を有する固定フィルタを多数具備しておく必要があ
り、その全固定フィルタのメモリ量が増大するという問
題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決すべく、
いかなる回線に対してもエコーを十分に抑圧し、且つ、
ＤＳＰ内演算演算る桁落ちを防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、エコーキャンセラを２段並列に接続し、一
方の適応フィルタタップ係数の全部または一部を固定フ
ィルタに用いることにより達成される。すなわち、一方
のエコーキャンセラ（等測的には固定フィルタ）でエコ
ーの大部分を消去した後、他方のエコーキャンセラで残
留分を適応的に消去することで達成される。

〔作用〕

本発明において、第１のエコーキャンセラで適応動作に
よって推定されたエコーインパルス列（タップ係数）を
全部または一部固定することにより、いかなる回線に対
してもエコーの殆どをあらかじめ消去することができる
。次いで、残留エコーについては第２のエコーキャンセ
ラで適応動作によって消去するが、エコーのレベルは十
分に低くなっているため、タップ修正演算時にＤＳＰ内
丸めによる桁落ちは生じない。従って、比較的演算ビッ
ト数の少ないＤＳＰを用いても、エコーを十分に抑圧す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す２線式全２重モ
デムにおけるエコーキャンセラの全体構成である。図に
おいて、ディジタルデータは送信部１１にて符号化され
た後、ＰＳＫ　（位相変調）、ＱＡＭ　（直交振幅変調
）などの変調方式に基づく信号点配置に従って、ディジ
タル情報を反映する振幅または位相を有するベースバン
ド信号系列ａｎ　を出力する。ここで、ｎはサンプル値
系の時刻を表わす。変調器１２は、電話回線の帯域に合
わせるべく、ａｎ　を当業者には周知のフィルタに通し
、一定の搬送周波数を有する正弦波を乗じて変調する。

本発明は、ディジタル−アナログ変換器１３以前及びア
ナログ−ディジタル変換器１５以後の信号処理を全てデ
ィジタルで行う。このため、変調信号をディジタル−ア
ナログ変換器１３によってアナログ信号に変換した後ハ
イブリッド（２線−４線変換装置）１４に伝送する。と
ころが、ハイブリッド１４のインピーダンス不整合のた
め、送信信号の一部がエコーとして受信側に回り込む。

これは近端エコーとして知られており、そのレベルはエ
コー損失換算で最悪−６ｃｌＢ、程度に達する（ここで
、送信信号の平均パワーをＯｄＢ、とする）。また、送
信信号が搬送回線、相手方モデムのハイブリッドを通し
て再び受信側に回り込む遠端エコーも発生する。そのレ
ベルは最悪−１２ｄＢ、程度以下である。従って、２線
式全２重モデムでは、良好なデータ伝送を行うために、
これら近端及び遠端エコーを消去する装置−エコーキャ
ンセラが不可欠なものとなる。

以下、本発明のエコーキャンセラの動作原理につき、詳
細に説明するが、簡単のため、近端エコーに限って述べ
ることとする。遠端エコーの消去法については、近端エ
コーの場合と全く同様でｉする。

ハイブリッド１４から回り込んだエコーは、アナログ−
ディジタル変換器１５、復調器］−６を通るので、エコ
ーのインパルス応答はベースバンド帯となる。

本エコーキャンセラは、第１図に示すように、第１のエ
コーキャンセラ１９ａと第２のエコーギヤンセラ１９ｂ
とを備えていることを特徴とする。

第１のエコーキャンセラ１９ａにより、エコーの大部分
を消去することができると同時、後で述べるように、第
２のエコーキャンセラ１９ｂにおけるタップ修正時の桁
落ちを防止することができる。

また、第１のエコーキャンセラは、最初に適応動作を行
い、その後タップ係数を固定する（タップ修正を行わな
い）ことで、固定型のエコーキャンセラとして動作する
。

本エコーキャンセラは、モード（■）、モード（ＪＴ）
の２モードに分かれており、以下のように動作する。

モード（Ｉ）では、第１のエコーキャンセラ１９ａのみ
が動作する。すなわち、スイッチ２０ａはＯＦＦ、スイ
ッチ２０ｂは端子Ｉに接続されており、従来と同じ適応
動作を行う。第１のエコーキャンセラ１９ａ内のエコー
推定演算及びタップ修正は、当業者には既知のものであ
り、次式によって行われる。

Ｎ−１）番目のタップ係数、ａｎ　　ｄは送信シンボΔ ル、ｅｎは時刻ｎにおける残留エコー（＝Ｓｎ−３ｎ。

Ｓｏはエコー信号）、αはステップサイズ（０＜α＜１
）　、Ｎはタップ数である。式（］、）、　（２）によ
り、実エコーのインパルス応答列に収束する。ところが
、上記は必要な演算精度が十分確保されているという仮
定の下でのみ成り立つ。実際には、式（１）、　（２）
をＤＳＰで行うため、各演算を有限ビット長に丸めなけ
ればならない。そのために、丸め誤差によるエコーキャ
ンセラの特性劣化が生ずることとなる。

一例として、式（１）、　（２）の演算を１６Ｅ４　（
仮数部１６ビツト、指数部４ビツト）で行うことを想定
してみる。エコー抑圧量（エコー電力と残留エコー電力
の比、ＥＲＬＥ）が７０ｄＢ程度要求される本モデムで
は、ｅｎ二２−１１となる。従って、α＝２−１１　　
（収束速度が最大となるステップサイズ；タップ数、ａ
ｎの平均パワーによって異なる。）、ａｎ　　Ｊ二２−
２２となる。これは１６Ｅ４の浮動小２−７以下の値で
なければ有効に加算されないこと有するタップ係数は、
全て桁落ちが生ずることとなる。これは、エコー抑圧特
性を劣化させる大きな要因である。このような桁落ちを
防止するには、タップ係数の値を桁落ちの生じない程度
の大きさに抑える必要がある。本発明では、これを第１
のエコーキャンセラ１９ａ及び第２のエコーキャンセラ
１９ｂを用いることにより解決する。すなわち、第１の
エコーキャンセラ１９ａにおいて式（ＩＬ　（２）によ
って桁落ちが生じる程度までタップが収束した時点で、
適応動作を止め、スイッチ２０ａをＯＮ、０ＦＦ２０ｂ
を端子■に接続し、モード（ＩＩ）に入る。

モード（ＩＩ）では、第１のエコーキャンセラ１９ａ及
び第２のエコーキャンセラ］−９ｂを共に動作させる。

この場合、第１のエコーキャンセラ１９ａはモード（Ｔ
）で固定したタップ係数を用いて、式（１）で示される
推定演算のみを行い、第２のエコーキャンセラ１９ｂで
は、前者で消去し切れなかった十分にレベルの低い、エ
コーを適応的に消去する。これにより、エコーのダイナ
ミックレンジは挟まり、前に述べたタップ修正時の桁落
ちを防止することが可能となる。

第２図は、本発明のエコーキャンセラによるエコーイン
パルスの概念図である。図において、（ａ）は実エコー
のインパルス応答（実線）及び第１のエコーキャンセラ
１９ａによって得られたエコーインパルス応答の推定値
（破線）を表わす。

横軸はタップ係数の番号ｊ　（”ＯＦ　ｌｙ・・・、Ｎ
−１）を表わす。すなわち、第１のエコーキャンセラ内
のタップ係数は、破線を各ｊでサンプリングした値とな
る。

（ｂ）は第１のエコーキャンセラ１９ａによって推定さ
れたタップ係数を固定した場合のインパルス応答であり
、（ａ）の破線と同じものである。

また（ｃ）は、第２のエコーキャンセラで消去すべきエ
コーの残留インパルス応答であり、　（ａ）において実
線の値から破線の値を差し引いたものに等しい。

第１のエコーキャンセラ１９ａにより、エコーインパル
スをかなり推定する（第２図（ａ）及び（ｂ）の破線）
ことができるが、実際のエコーインパルス（第２図（ａ
）の実線）との誤差は、例えば１６Ｅ４で演算を行う場
合、タップ係数値が２−７程度以下で２−１５未満、そ
れ以上で２”−１５（仮数部演算精度）となる。すなわ
ち、タップ係数がある程度大きくなると、ＤＳＰ内仮数
部の演算ビット数によって定まる精度で桁落ちが生じる
。ところが、第２図（ｃ）のように、実エコーと第１−
のエコーキャンセラ１９ａによる擬似エコーとの誤差分
を適応的に推定する場合には、そのイ１百は全て仮数部
の演算精度以下（１６Ｅ４では２−１６以下）であるか
ら、タップ修正時に桁落ちが生じることはない。従って
、第２のエコーキャンセラ１９ｂにより、エコー成分（
Ｃ）を適応的に推定することが可能となり、桁落ちによ
るエコーキャンセラの特性劣化を防ぐことができる。

本発明は、遠端エコーに対しても適用できることは明ら
かであるが、一般にそのレベルは近端エコーに比べて十
分低い。従って、本発明はダイナミックレンジの大きい
近端エコーだけについて適用してもよい。

次に、本発明の第２の実施例につき説明する。

第３図及び第４図は、本発明の第２の実施例を示すもの
で、第３図はエコーキャンセラの全体構成を、第４図は
詳細構成を示したものである。両図において、記号１１
′〜２０′は、第１図と同一の装置を表わす。本発明の
基本動作は第１の実施例と同じであるが、タップ数がそ
れ程増大しないこと、また固定フィルタのタップ数が可
変であることの２点で異なる。以下、本発明の動作につ
き説明する。

本発明も、第１の実施例と同様に、モード（■）。

（１１）に分かれる。

モード（Ｉ）では、適応フィルタ２２のみが動作し、第
１の実施例で述べた適応動作を行い、タップ係数をＤＳ
Ｐの性能限界（すなわち桁落ちが生じる）まで収束され
る。この時スイッチ２０ａ′はＯＦＦである。桁落ち判
定回路２３では、式（２）で示されるタップ修正演算に
つき、ＤＳＰ内で桁落ちが生じたか否かを随時判定する
。これは、仮数部が演算の前後で変化したかどうかを比
較することにより、容易に判定できる（ただし、修正量
ΔＣが０の場合は判定は行わない）。次いで、桁落ちが
発生した場合、そのタップの最小及び最大の番号（これ
を各々Ｊ＋＋＋ｉ□ｙｊ＋ｍａＸとする）内にあるタッ
プ係数を全て、データ転送線２５を通して固定フィルタ
２４に送出する。

モード（ＩＴ）では、適応フィルタ２２及び固定フィル
タ２４が動作し、スイッチ２０８′はＯＮとなる。固定
フィルタ２４では、モード（１）で判定されたタップ番
号Ｊ　ｗｉｎ”　ｊ　＋ａａｘ内のタップ係数を用いて
推定演算のみを行う。これを実エコーから差し引いた残
留分を、適応フィルタ２２が消去する。この時、適応フ
ィルタ２２の内の動作は、第１の実施例と全く同じであ
る。固定フィルタ２４では、エコーインパルス応答の特
に大きな（タップ修正が桁落ちする）値を主として含む
成分をあらかじめ除去することができる。よって、減算
器１７８′出力は十分レベルの低いエコーの残留成分と
なっており、これを適応フィルタ２２で消去する場合、
桁落ちが生じることはない。

第５図は、本発明の第２の実施例を示すエコーインパル
スの概念図である。記号ｊ及び実線、破線の意味は、第
２図と同じである。第５図を第３図と対比させて考える
と、その対応関係は、第１の実施例と同様になることは
明らかである。

以上、第２の実施例につき詳細に述べた。基本動作は第
１の実施例と同じあるが、固定フィルタとして用いるタ
ップ数を必要以上に多く取ることがなくなる点で、前者
よりもハード規模の増大を抑えることができる。本発明
の第２の実施例は、固定フィルタを用いているが、適応
フィルタ２２によって得られたエコーパスの特性を部分
的に記憶させたものを用いているので、いかなる電話回
線に対しても適応的にエコーを消去することができる。

尚、本発明の第２の実施例は、第１の実施例と同様に、
レベルの大きい近端エコーに対してのみ適用することも
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、固定フィルタ内タップ係数を適応動作
から得るので、いかなる回線に対してもエコーパスの特
性の概略をかなり正確に推定することができ、従来のよ
うに代表的なエコーパスの特性を多数記憶するためのメ
モリが不要になる。

また、固定フィルタでエコーの殆どを消去した上でエコ
ーキャンセラによりエコーの残留分を適応的に消去する
ことができ、タップ修正時の桁落ちを防止できる。これ
により、ＤＳＰの演算ピッ１〜数が比較的低い場合でも
、演算精度を十分に確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明の実施例を示す２線式全２
重モデム用エコーキャンセラの全体構成図、第２図及び
第５図はそれぞれ上記実施例の各エコーキャンセラの動
作及び効果を説明するためのエコーインパルス応答の概
念図、第４図は第３図の実施例における要部詳細構成図
である。 １１・・・送信部、１２・・・変調器、１３・・・ディ
ジタル−アナログ変換器、１４・・・ハイブリッド回路
、１５・・・アナログ−ディジタル変換器、１６・・・
復調器、１７ａ、ｂ−減算器、１８−・・受信部、１９
ａ。 ｂ・・・エコーキャンセラ、２０ａ、ｂ・・・モード切
り替えスイッチ、Ｉ、Ｈ・・・端子、２１・・・入力線
、２２・・・適応フィルタ、２３・・・桁落ち判定回路
、２４・・・固定フィルタ、２５・・・データ転送線、
１９′・・・エコーキャンセラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電話回線を用いて双方向にデータを伝送する２線式
   全２重モデムに使用されるエコーキャンセラにおいて、
   ２つの適応フィルタを並列に接続し、初めに前記適応フ
   ィルタのうちの一方だけを動作させてエコーの適応的消
   去を行う手段と、該適応フィルタの収束完了後に前記適
   応フィルタのもう一方を動作させる手段と、先に収束完
   了した前記適応フィルタのタップ係数を固定して適応動
   作を止める手段と、収束完了後に動作する前記適応フィ
   ルタのみを適応的に制御させる手段と、前記タップ係数
   を固定した一方の適応フィルタでエコーの大部分を消去
   するとともに、前記収束完了後に動作する前記適応フィ
   ルタで前記エコーの残留成分を適応的に消去する手段と
   を設けたことを特徴とするエコーキャンセラ。 ２、請求の範囲第１項に記載のエコーキャンセラにおい
   て、適応フィルタ動作時にタイプ修正時の桁落ちを判定
   する手段と、該桁落ちの生じたタップ番号の最小及び最
   大の範囲内に存在するタップ係数を固定フィルタに転送
   する手段を設けたことを特徴とするエコーキャンセラ。