JPH0388519A - エコーキャンセラ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えばメタリック２線ケーブルを用いて双方
向でデータ伝送を行うトランシーバに用いられるエコー
キャンセラに関する。

（従来の技術） 近年、ネットワークにおけるディジタル化の進展に伴い
、既存のメタリック加入者線や構内網を用いてデータ伝
送を行う２線式双方向のデータ伝送用トランシーバの必
要性が増大してきた。

こうした２線式双方向のデータ伝送用トランシバでは、
加入者線である２線のメタリックワイヤに上りと下りの
信号を乗せることにより、双方向のデータ伝送が行われ
る。

このとき、上りと下りの信号は、ハイブリッド回路と呼
ばれる方向性結合器により送受各々に分離される。これ
により双方向データ伝送が可能になる。

ところで、実際には、第５図に示すように、ハイブリ、
ラド回路１と回線２との間のインピーダンス不整合によ
り、送信側３の信号が受信側４に漏れる、廻り込み信号
（エコー）５が発生する。

このエコー５は、本来受信すべき信号に重なってしまう
ため、データ伝送時のエラーの原因となる。

このため、上記エコー５と同一の疑似エコー６を人工的
に合成し、減算器７によりエコー５を含む受信信号から
差引くことで、エコー５を除去するＥ　Ｃ（Ｅｃｈｏ　
Ｃａｎａｅｔｌｅｒ）方式が２線式双方向データ伝送技
術として確立されている。

第６図はこのようなＥＣ方式を用いた従来の一般的な２
線式双方向データ伝送トランシーバの構成を示す図であ
る。

同図に示すように、送信信号はハイブリッド回路８を介
し伝送線路９に送出される。

このとき、上述したように、ハイブリッド回路８と伝送
線路９との間のインピーダンス不整合により受信側にエ
コーが廻り込む。

受信信号は、このエコーと重畳し、Ａ／Ｄ変換器１０に
人力される。

Ａ／Ｄ変換器１０の出力は、減算器１１に人力され、エ
コーキャンセラ１２の出力（疑似エコー）が差引かれる
。

このようにエコーの除去された受信信号は、自動利得調
整器（ＡＧＣ）１３に入力され伝送路等での減衰が保証
される。

自動利得調整器１３の出力は、減算器１４に人力され、
等花器（ＥＱ）１５の出力が差引かれ、伝送路等の伝達
特性により生じる符号量干渉が除去される。

減算器］４の出力は、判定器（ＤＥＣ）１６に入力され
、判定器１６の判定結果として受信信号が得られる。

尚、受信クロックは、減算器１４の出力と減算器１７か
ら得られる判定誤差信号から位相同期回路（ＰＬＬ）１
８によりタイミング抽出される。

ところで、上記エコーキャンセラ１２は、適応型フィル
タから構成される。

そして、疑似エコーを生成する適応型フィルタのタップ
係数は、最急降下法等の学習アルゴリズムを用いて与え
られる。

例えば、最急降下法を用いる場合、タップ係数の逐次修
正は、 ｈｉｌｌ−ｈｉ十α・Ｅｋ−Ｘｉ・・・・・・（１）で
与えられる。

ただし、ｈｉ：フィルタの修正前のタップ係数ｈｌ＋１
：フィルタの修正後のタップ係数α：修正量（ステップ
ゲイン） Ｅｋ：残差信号 Ｘｉ：タップ人力 である。

ここで、ステップゲインαの最適式は、α−１／Ｎσχ
２　・・・・・・・・・・・・・・・（２）で与えられ
る。

ただし、Ｎ：適応型フィルタのタップ数σχ：タップ人
力Ｘｉの分散値 である。

ステップゲインが（２）式で与えられるときには、（１
）式はもつとも早く収束する。一方、このときのステッ
プゲインより値が大きくなると、（１）式は発散する。

しかしながら、第６図に示した従来のＥＣ方式では、実
際には残差信号として判定誤差信号Ｅｋ’、単一のステ
ップゲインαとして、 ｈｌ＋１＝ｈｉ　　＋　α　・　Ｅｋ’　＆　Ｘｉ　　
・・・・・・・・・　（３）で示される学習アルゴリズ
ムにより適応型フィルタのタップ係数を求め疑似エコー
を生成している。

即ち、判定誤差信号Ｅｋ’は、前処理として自動利得調
整器１３を経ているので、（１）式に示した本来の残差
信号のＥｋのＧ倍（Ｇは自動利得調整器１３の利得を示
す。）となるのである。

しかるに、（３）式は、 ｈｉｌｌ−ｈｉ＋α・Ｇ−Ｅｋ−Ｘｉ・・・（４）とな
る。

ここで、（１）式と（４）式とを比較すると、（４）式
を用いたタップ修正係数において見かけ上のステップゲ
インはα・Ｇとなり、最適ステップゲインのＧ倍となる
。

それ故、タップ係数の収束が遅延または発散し、エコー
キャンセラの動作を不安定にするという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように単一の最適ステップゲインを用いる従来のＥ
Ｃ方式では、自動利得調整器の利得Ｇによって見かけ上
のステップゲインが変動し、タップ係数の収束が遅延ま
たは発散し、エコーキャンセラの動作を不安定にすると
いう問題があった。

そこで、本発明は、自動利得調整器の利得に影響されな
い最適ステップゲインを得ることができ、動作を安定に
することのできるエコーキャンセラの提供を目的とする
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 即ち、本発明のエコーキャンセラは、受信信号のレベル
を自動利得調整器により調整した後、前記受信信号の符
号判定を判定器により行い、前記判定器から得られる判
定誤差に基づき逐次修正を行うことでエコー経路の推定
を行うエコーキャンセラにおいて、前記逐次修正に用い
られる前記判定器から得られる判定誤差が、前記自動利
得調整器の利得に基づき制御されていることを特徴とす
るものである。

（作　用） そして、本発明のエコーキャンセラでは、逐次修正に用
いられる判定器から得られる判定誤差が、自動利得調整
器の利得に°基づき制御されているので、自動利得調整
器の利得に影響されない最適ステップゲインを得ること
ができ、動作を安定にすることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る２線式双方向データ伝
送トランシーバの構成を示す図である。

同図に示すハイブリッド回路２１は、平衡回路のインピ
ーダンスを伝送線路のインピーダンスと整合させること
により、送信信号２２が受信側へ廻り込むエコーを防止
するとともに、受信信号２３と送信信号２２との分割を
行う。

伝送路２４、ハイブリッド回路２１、Ａ／Ｄ変換器２５
を介して伝送される受信信号は、自動利得調整器２６に
人力される。

自動利得調整器２６は、受信信号を所定のレベルに調整
するもので、受信信号が伝送路等で受けた減衰を補償す
る。この自動利得調整は、例えば信号の平均電力を一定
にする方法や振幅のピーク値を一定にする方法等によっ
て行われる。

第２図にその一例としてピーク値を一定にする方法を用
いた場合の自動利得調整器２６の構成例を示す。

同図に示すピーク値検出部２７では、自動利得調整器２
６の出力の振幅ピーク値を検出する。検出されたピーク
値はレベル比較部２８に入力され、検出されたピーク値
と予め定められた所定のレベルとが比較される。この結
果を用いてピーク値と所定のレベル間の差が零になるよ
うに可変利得部２つの利得を制御する。尚、伝送路等に
よる信号の減衰量が時間により著しく変動しない場合は
、自動利得調整器２６を立上げた後、利得制御を止め利
得を固定にする場合もある。

ところで、伝送路線にはプリジットタップと呼ばれる分
岐線が含まれる場合や、信号の低域成分を遮断する要素
が含まれる場合等がある。この場合、ブリジットタップ
で起こる反射や、低域遮断による歪が受信信号に符号量
干渉を生じ、受信誤りの原因になるため、これを除去す
る。必要がある。

そこで、実施例装置では、等花器３０の出力を減算器３
１により受信信号から差し引くことにより、このような
符号量干渉を除去している。

エコーキャンセラ３２は、ハイブリッド回路２１と伝送
線路との間のインピーダンス不整合により受信側に廻り
込む送信信号のエコーを除去する。

エコーキャンセラ３２は、適応型フィルタで構成され、
送信信号２２と判定器３３及び減算器３４から得られる
受信信号の判定誤差とを人力とし、周知の最急陣下法等
の学習アルゴリズムに址づき残差信号、即ちこの場合判
定誤差信号が最小になるように逐次タップ係数の修正を
行うことによる疑似エコーを成生じ出力する。

この疑似エコーを減算器３５によりエコーを含む受信信
号から減算することにより、受信信号からエコーが除去
される。

第３図にこのようなエコーキャンセラ３２の構成の一例
を示す。

同図において、入力Ｘ　（Ｋ）は送信信号である。

この送信信号Ｘ（ＩＯは信号速度が例えば８０ＫＩＩｚ
０ でシフトするシフトレジスタ３６１〜３６ｎに入力され
ると同時に、各シフトレジスタ３６１〜３６ｎの出力が
それぞれ乗算器３７１〜３７ｎに与えられる。各乗算器
３７１〜３７ｎには、それぞＮ れｈｌ　　（Ｋ）〜ｈｎ　　（Ｋ）の係数が与えられて
おり、ここで乗算された結果はアキュムレータ３８で加
算され疑似エコーｙ　（Ｋ）として出力される。

上述の係数は第４図に示す係数更新処理回路によって与
えられる。

同図に示すメモリ３つの内容”ｈｉ（Ｋ）は加算器４０
で更新される。この更新データは、乗算器４１によりシ
フトレジスタ３６ｉの出力Ｘ　（Ｋ−Ｉ）と乗算器４２
で残差信号ｅＫにステップゲインａを乗して重み付けし
たデータとの乗算によって与えられる。

こ゛の手法は、良くしられている最急降下法に基づいて
いる。

ステップゲイン正規化部４３は、判、定器３３の入出力
を減算器３４に入力し、その結果得られる判定誤差信号
を入力とする。そして、自動利得調１ 整器２６から得られる利得Ｇをもとに近似除算等により
入力された判定誤差信号に１／Ｇ倍の処理を施しエコー
キャンセラ３２に残差信号として出力する。

この１／Ｇ倍の処理により、エコーキャンセラ３２のス
テップゲインαは、自動利得調整器２６の利得Ｇにより
正規化されたことになる。即ち、従来例で示した式（４
）においてαをα／Ｇで置き換えたことになり、タップ
係数の逐次修正は、ｈｉ＋１−ｈｉ＋α／Ｇ−Ｇ−Ｅｋ
Ｘｉ−ｈｉ　＋ａ　−Ｅｋ　−Ｘ＋　　−＝＝　（５）
となる。

この（５）式から分かる通り、ステップゲインαを自動
利得調整器２６の利得Ｇで正規化することにより、適応
型フィルタのタップ係数修正の学習アルゴリズムにおい
て、自動利得調整器２６の利得Ｇの影響が排除されるこ
とが分かる。これにより、受信信号の伝送路等で受ける
減衰量により、即ち自動利得調整器２６の利得Ｇの依存
により、エコーキャンセラ３２の動作が不安定になるこ
と２ がなくなり、常に最適のステップゲインでタップ係数修
正の学習アルゴリズムが遂行される。尚、自動利得調整
器２６から得られる利得Ｇは、上述したように時間変動
する場合と固定の場合とがあり、いずれにおいても本発
明を適用できる。

位相同期回路４４は、判定器３３と減算器３４から得ら
れる判定誤差と減算器の出力信号をもとに受信信号から
受信クロックを抽出する。

尚、上述した実施例は、逐次修正を行うアルゴリズムと
して最急降下法を用いて説明したが、本発明を最小二乗
法等の逐次修正によりエコーバス特性を推定するアルゴ
リズムに適用できるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、逐次修正に用いら
れる判定器から得られる判定誤差が、自動利得調整器の
利得に基づき制御されているので、自動利得調整器の利
得に影響されない最適ステップゲインを得ることができ
、動作を安定にすることができる。

３

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る２線式双方向データ伝
送トランシーバの構成を示す図、第２図は自動利得調整
器の構成例を示す図、第３図及び第４図はエコーキャン
セラの構成例を示す図、第５図はエコーの発生を説明す
るための図、第６囚は従来の２線式双方向データ伝送ト
ランシーバの構成を示す図である。 ２１・・・ハイブリッド回路、２６・・・自動利得／ａ
整器、３２・・・エコーキャンセラ、３３・・・判定器
、４３・・・ステップゲイン正規化部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受信信号のレベルを自動利得調整器により調整した後、
   前記受信信号の符号判定を判定器により行い、前記判定
   器から得られる判定誤差に基づき逐次修正を行うことで
   エコー経路の推定を行うエコーキャンセラにおいて、 前記逐次修正に用いられる前記判定器から得られる判定
   誤差が、前記自動利得調整器の利得に基づき制御されて
   いることを特徴とするエコーキャンセラ。