JPH0440010A - エコーキャンセラー - 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】 〔概　　　要〕 ダブルトークを検出して音響エコーを消去するエコーキ
ャンセラーに関し、 ダブルトーク状態でも適切なエコー消去を行うことがで
きるエコーキャンセラーを実現することを目的とし、 スピーカ入力信号の自己相関平均値を算出する手段と、
該スピーカ入力信号とマイク出力信号との相関平均値を
算出する手段と、両平均値の誤差が最小になるようにタ
ップ係数を制御する適応フィルタ部と、該適応フィルタ
部のタップ係数に従って該スピーカ入力信号からエコー
レプリカを生成し該マイク出力信号中からダブルトーク
信号のみを取り出すフィルタ部とで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はエコーキャンセラーに関し、特にダブルトーク
を検出して音響エコーを消去するエコーキャンセラーに
関するものである。

テレビ会議、拡声電話機、長距離電話機等においては、
スピーカからマイクへの回り込みによるエコーを消去す
るエコーキャンセラーは既に種々提案されているが、マ
イクの入力信号にはエコーだけでなく、本来必要な音響
信号も当然含まれ得るので、このような所謂ダブルトー
ク状態でのマイク入力信号に対しては通常のエコー消去
動作とは異なる処理を行うダブルトーク対応型のエコー
キャンセラーが必要である。

〔従来の技術〕

第３図は従来から用いられているダブルトーク対応型の
エコーキャンセラーを示しており、このエコーキャンセ
ラーでは、スピーカ入力信号ｄ’　（ｎ）がエコー経路
ｒ　（ｎ）を経由して本来のマイク入力信号、即ち近端
話者信号ｓ　（ｎ）と共にマイク入力信号ｄ　（ｎ）と
なってダブルトーク状態となる。

このときのマイク出力信号であるダブルトーク信号ｘ（
ｎ）は、滅夏器６０で適応フィルタ部４０からのエコー
消去信号が減算され、その誤差信号ｅ（ｎ）が出力され
ると共にこの誤差信号ｅ　（ｎ）に基づいて適応フィル
タ部４０が、次のサンプリングにおけるスピーカ入力信
号ｄ’（ｎ）に基づいて適応予測を行って誤差信号５（
ｎ）を最小なものに制御する。

そして、ダブルトーク検出部７０では、誤差信号ｅ　（
ｎ）のレベル等により、現在ダブルトーク状態であるか
否かを判定し、ダブルトーク状態であると判定したとき
のみ、タップ係数を誤って更新することがないようにす
るため、適応フィルタ部４０でのタップ更新を停止させ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来のダブルトーク対応型エコーキャンセ
ラーでは、ダブルトーク状態を検出したときには、タッ
プ係数の更新を停止させるので、タップ係数の収束動作
に時間が掛かってしまうことになる。

即ち、このようなダブルトーク状態が長引いたとき、エ
コーキャンセラーはタップ係数の更新をその間中停止す
るので、収束されない状態のタップ係数で待機しなけれ
ばならない。

また、タップ係数が収束した状態でダブル）　−り状態
になった場合でも、その後にエコー経路が変化したとき
には、これに対応することが出来ないこととなる。

このように不適切なタップ係数を有することにより、エ
コーが消去できなくなってしまうという問題点があった
。

そこで、本発明は、ダブルトーク状態でも適切なエコー
消去を行うことができるエコーキャンセラーを実現する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 上記の課題を解決するため、本発明に係るエコーキャン
セラーは、第１図に原理的に示すように、スピーカ入力
信号の自己相関平均値を算出する手段１と、該スピーカ
入力信号とマイク出力信号との相関平均値を算出する手
段２と、両平均値の誤差が最小になるようにタップ係数
を制御する適応フィルタ部３と、該適応フィルタ部３の
タップ係数に従って該スピーカ入力信号からエコーレプ
リカを生成し該マイク出力信号中からダブルトーク信号
のみを取り出すフィルタ部４と、で構成されている。

また、各手段１．２及びフィルタ部３．４の演算を、周
波数領域で行うようにすることができる。

〔作　　　用〕

第１図に示す本発明において、マイク出力信号ｘ（ｎ）
を、図示のように、 ｘ（ｎ）＝ｓ（ｎ）＋ｄ（ｎ）　　　　　　　　　　　
　　（１）とする。

但し、ｓ　（ｎ）は近端話者信号、ｄ　（ｎ）はエコー
信号を示すものとすると、 ｄ　（ｎ）　＝Σ　ｒ（ｉ）ｄ’　（ｎ−ｉ）　　　　
　　　　　　　　　（２）で表される。但し、ｒ（ｉ）
はエコー経路ｒ（ｎ）のエコー係数であり、ｄ’　（ｎ
）はスピーカ入力信号を示している。

この場合のｒ（ｉ）は未知の値であり、これを同定する
ことが必要である。

このため、まず、スピーカ入力信号ｄ’（ｎ）とマイク
出力信号Ｘ　（ｎ）との相関平均値φ４・。を下記の通
り算出部２で算出する。

φａ’ｘ　　（ＩＩ）＝Σ　ｄ’　（ｎ）ｘ（ｎ＋ｍ）
　　　　　　　　　　（３）この式（３）に式（１）及
び（２）を代入すると、φｄ・買　（ｍ） となる。この式（５）の内、φ４・−（ｓｉ）＝Ｏであ
るがら、式（５）は、 φ−・、ｌ　（ｍ）＝Σ　ｒ（ｉ）　　φａ−ａ−（＋
−ｍ）　　　　　　　　　　（６）となり、相関平均値
φ４・うにはダブルトーク信号としてのマイク入力信号
ｓ　（ｎ）の成分は含まれないこととなる。

また、式（６）の右辺のφ４１．・は、スピーカ入力信
号ｄ’　（ｎ）の自己相関平均値を算出部１で算出する
ことにより得られる。

従って、適応フィルタ部３では、この自己相関平均値φ
４・Ｃと相関平均値φ４・８との誤差ｅ　（ｎ）が最小
になるようにタップ係数を適応的に制御すれば、このと
きのタップ係数はマイク入力信号としての近端話者信号
ｓ　（ｎ）を除いた、即ちエコー係数ｒ（ｉ）によるエ
コー信号ｄ　（ｎ）のみを消去するための値となる。

そこで、フィルタ部４では適応フィルタ部３のタップ係
数を貰い受けてスピーカ入力信号ｄ’　（ｎ）からエコ
ーレプリカ（エコー消去成分）を生成し、マイク出力信
号×（ｎ）中から近端話者信号５（ｎ）のみを取り出す
ことにより、ダブルトーク状態でのエコー信号のみを除
去するようにしている。

従って、ダブルトーク状態でも、タップ係数は最新な値
に更新されることとなり、常に最適なエコー消去動作を
実現することが出来る。

尚、各演算を周波数領域で行えば、演算量を削減するこ
とができる。

〔実　施　例〕

第２図は、本発明に係るエコーキャンセラーの一実施例
を示しており、この実施例では、計算を簡略化するため
に周波数領域でのエコー消去動作を扱っており、このた
め、スピーカ入力信号ｄ’　（ｎ）及びマイク出力信号
ｘ　（ｎ）をそれぞれ周波数領域の成分に変換する高速
フーリエ変換部（ＦＦＴ）５１．５２を設け、また、最
後に時間領域の信号に戻すため、逆フーリエ変換部（Ｉ
ＦＦＴ）５３を用いている。尚、各信号は、周波数領域
を示すため、大文字で表されている。

図中、自己相関平均値算出部１は、乗算部１１と、係数
部１２と、加算部１３と、１サンプル遅延部１４と、係
数部１５とで構成されており、ＦＦＴ５１の例えば２５
６サンプル出力の内の一つＤ’　（Ｋ）の自己相関値を
乗算部１１で演算し、係数部１２でαを乗算し、前サン
プルに１−αを乗算部１５で乗算した値と加算部１３で
加算して自己相関値の平均値Φ、・、・（に）を得る。

また、相関平均値算出部２は、乗算部２１と、係数部２
２と、加算部２３と、１サンプル遅延部２４と、係数部
２５とで構成され、ＦＦＴ５１及び５２の各出力Ｄ’　
（Ｋ）とＸ　（Ｋ）とを乗算部２１で乗算し、係数αを
掛けた後、前サンプルに１−αを掛けたものを部２３で
加算することにより相互相関値の平均値Φ。・＋１　（
＋＋）を得る。

更に、適応フィルタ部３は、乗算部３１．３２と、加算
部３３と、１サンプル遅延部３４とテ構成され、上記の
相関平均値Φ、・、・（Ｋ）にタップ係数Ａ　（Ｋ）を
乗算部３１で乗算して得た疑憤エコーレプリカと相関平
均値Φ。・ｗ　（＋＋）との誤差Ｅ（Ｋ）を乗算部３２
で自己相関平均値Φ９・ゎ・（Ｋ）　と乗算し、これを
前サンプル値と加算部３３で加算することにより次のサ
ンプルのタップ係数部（Ｋ）を得る。

そして、このタップ係数Ａ　（Ｋ）は、フィルタ部４を
構成する乗算部４１に与えられ、ＦＦＴ５１の出力Ｄ’
　（Ｋ）　　と乗算されて実際のエコーレプリカＹ（Ｋ
）として減算部６０へ送られ、ＦＦＴ５２の出力Ｘ　（
Ｋ）と減算されてＩＦＦＴ５３へ信号５（Ｋ）として与
えられ、時間領域の信号Ｓ　（ｎ）として出力されるこ
ととなる。

以上の構成を有する実施例の動作を周波数領域で説明す
ると、まず、時間領域で説明した上記の式（６）は、次
のようになる。

「■Ｙ］１酊・Φ、・８（ｋ） Ｊ（Ｋ）　］］ロＵト１ηＴ訂　　　　　　　　　　（
７）従って、スピーカ入力信号の自己相関平均値に重み
付けを加えれば、上記の式（７）のエコー係数Ｒ（Ｋ）
を同定することが可能となる。

即ち、Ｋ番目の周波数成分の誤差Ｅ　（Ｋ）は、タップ
係数＾（Ｋ）を用いることにより、 Ｅ　（Ｋ）・「］］ＹヱαＴ−ＡＬＫ）　：ｃπ訂丁１
酊　（８）と表され、この内のタップ係数Ａ　（Ｋ）は
、Ａ、。Ｉ（Ｋ）・Ａｔ（Ｋ）＋２μＥ（Ｋ）　−Ｄ’
σ「］正賀罰“　（９）なる周知のＬＭＳアルゴリズム
により更新される。

そして、フィルタ部４１から得られるエコーレプリカＹ
　（Ｋ）は、 Ｙ（Ｋ）＝Ａ（Ｋ）・［１’　（Ｋ）　　　　　　　　
　　　　　（１０）となる。従って、エコーの無い信号
として、９　（Ｋ）−Ｘ（Ｋ）４’（Ｋ）　　　　　　
　　　　　　　　　　（１１）が減算部６０から出力さ
れ、ＩＰＦＴ５３により時間軸上の近端話者信号のみを
含む出力信号Ｑ　（ｎ）が得られる。

尚、第２図の実施例では、Ｎサンプルの出力について必
要な演算量（実数及び虚数演算を含む）は、 ■３Ｎ／２１ｏｇＪ　　（３つのＦＦ’ｌ”演算につい
て）十■４本２Ｎ／２　（相関演算について）＋■２Ｎ
／２＋４＊２Ｎ／２　　（平均化演算について）＋■４
ｄ／２　　（タップ係数乗算４１について）＋■Ｎ／２
（タップ係数乗算３１について）＋■Ｎ／２（タップ係
数更新乗算３２について）＝３Ｎ／２１ｏｇｚＮ＋１２
）！ となる。これは、通常の時間領域型エコーキャンセラー
が２Ｎ”の演算量（タップ係数更新演算量Ｎ２＋畳み込
み演算量Ｎ８）を必要としているのと比べると温かに少
ない（但し、Ｎ・４以上）事が分かる。

また、平均値演算に用いる係数αは例えばＩＩＲ−次フ
ィルタの場合で０．０１である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るエコーキャンセラーによれ
ば、スピーカ入力信号の自己相関平均値と、スピーカ入
力信号とマイク出力信号との相関平均値との誤差が最小
になるように適応フィルタ部のタップ係数を制御すると
共に、その適応フィルタ部のタップ係数に従って別のフ
ィルタ部で該スピーカ入力信号からエコーレプリカを生
成し該マイク出力信号中からダブルトーク信号のみを取
り出すように構成したので、ダブルトークの如何に関わ
らすタップ係数の更新を遅らせることなく常に最適に更
新することができ、近端話者信号はそのまま通しエコー
の抑制のみを最適に行うことができる。

第３図は、従来例を示すブロック図、である。

第１図において、 】・・・自己相関平均値算出部、 ２・・・相関平均値算出部、 ３・・・適応フィルタ部、 ４・・・フィルタ部。

図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スピーカ入力信号の自己相関平均値を算出する手
   段（１）と、 該スピーカ入力信号とマイク出力信号との相関平均値を
   算出する手段（２）と、 両平均値の誤差が最小になるようにタップ係数を制御す
   る適応フィルタ部（３）と、 該適応フィルタ部（３）のタップ係数に従って該スピー
   カ入力信号からエコーレプリカを生成し該マイク出力信
   号中からダブルトーク信号のみを取り出すフィルタ部（
   ４）と、 を備えたことを特徴とするエコーキャンセラー。
2. （２）各手段及びフィルタ部が、周波数領域で演算を行
   うことを特徴とした請求項１に記載のエコーキャンセラ
   ー。