JPH0586100B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0586100B2
JPH0586100B2 JP1211547A JP21154789A JPH0586100B2 JP H0586100 B2 JPH0586100 B2 JP H0586100B2 JP 1211547 A JP1211547 A JP 1211547A JP 21154789 A JP21154789 A JP 21154789A JP H0586100 B2 JPH0586100 B2 JP H0586100B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
audio path
transmitting
path
audio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1211547A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02123859A (ja
Inventor
Aaberu Iiru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKE
SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKEISHON SHISUTEMUZU Inc
Original Assignee
SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKE
SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKEISHON SHISUTEMUZU Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKE, SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKEISHON SHISUTEMUZU Inc filed Critical SHIIMENSU PURAIUEITO KOMYUNIKE
Publication of JPH02123859A publication Critical patent/JPH02123859A/ja
Publication of JPH0586100B2 publication Critical patent/JPH0586100B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/085—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using digital techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/20—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/10—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic with switching of direction of transmission by voice frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Telephone Function (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野 本発明は電話機に関し、さらに具体的には信号
送信経路または信号受信経路のいずれかを選択す
るための状態装置を含む半２重スピーカフオンに
関するものである。この状態装置は、両信号経路
のそれぞれについての３個の信号に関する変数の
値のセツトに応答する。 Ｂ 従来技術及びその課題 スピーカフオンは、一般に、信号送信チヤネル
の入力端に結合されたマイクロフオンと、信号受
信チヤネルの出力端に結合されたスピーカを内蔵
している。スピーカフオンは、電話機を「ハンド
フリー」操作することができる。半２重スピーカ
フオンでは、一方の信号チヤネルだけが活動状態
となり、他方のチヤネルはかなりの信号損失が挿
入されて使用不能となる。一般に、回路は、どち
らのチヤネルが音声信号を伝達して、その結果他
方のチヤネルを使用不能にするかを判定しなくて
はならない。このような判定は、音声信号のはじ
めの部分を切り落したりあるいはそれ以外の形で
減衰させたりすることがないよう、迅速に行なう
ことが好ましい。この判定はまた、信号受信チヤ
ネルと信号送信チヤネル間であるいは信号送信チ
ヤネルと信号受信チヤネル間で迅速な切換えが行
なわれるよう、無音側からの発話側に対する口頭
割込みにも対応しなくてはならない。このような
判定は、回路やトランクにノイズ信号が存在し、
またエコー信号が存在すると複雑になる。エコー
信号は、スピーカからマイクロフオンへの誤つた
音響結合から生じる。またエコー信号は、送信チ
ヤネル及び受信チヤネルを回線に接続する音声結
合装置内でのインピーダンスの不一致からも生じ
る。スピーカとマイクロフオンとの間の音響結合
によるエコー成分は、結合の度合が室内の音響特
性、マイクロフオンに対するスピーカの相対的位
置、さらにはスピーカフオンに対するユーザの相
対的位置といつた要因によつて影響されることが
多いので、特に制御が難しい。エコー信号成分の
大きさは音声信号の値を超えることがあるので、
スピーカフオンの性能に著しいばらつきが出るこ
とがある。 したがつて、本発明の１つの目的は、両音声信
号経路間で迅速な切換えを行なう半２重スピーカ
フオンを提供することにある。 本発明の別の目的は、割込み可能性が向上した
半２重スピーカフオンを提供することにある。 本発明の別の目的は、回路とトランクのノイズ
およびエコー信号の影響に対して大きな耐性をも
たらす半２重スピーカフオンを提供することにあ
る。 Ｃ 課題を解決するための手段 本発明の手段と機器にもとづく、少なくともス
ピーカフオンの現在の状態と各経路に関連する３
個の信号に関する変数の大きさにもとづいて、音
声送信経路または音声受信経路のいずれかの選択
を制御する状態制御装置を内蔵する半２重デイジ
タル・スピーカフオンにより、前記の問題及びそ
の他の問題が解決され、本発明の目的が達成され
る。各経路の３個の変数とは、信号パワー変数、
ノイズパワー変数及びワーストケース・エコー変
数である。状態装置の状態が変化すると、各経路
の内部における可変利得の値が、受信状態から送
信状態への遷移時間、あるいは送信状態から受信
状態への遷移時間が最適化されるように調整され
る。さらに、遊体状態から送信状態または受信状
態への状態の変化、送信状態または受信状態から
遊休状態の変化も最適化される。状態の変化は、
状態間での遷移時間を最適化しながら、同時に可
聴音の影響を最少に抑えるように選択された、滑
らかに変化するほぼガウス曲線状の切換え波形に
従つて行なわれる。 本発明の１つの実施例では、状態装置はデジタ
ル信号プロセツサ統合回路装置によつて生成され
保守される、ソフトウエアで実施された状態装置
である。ミユー法則またはＡ法則信号処理の実施
態様は、適切なソフトウエアを作成することによ
つて容易に実現される。状態制御装置は、現在の
状態及び信号とノイズに関する２進変数の値にも
とづいて、スピーカフオンの次の状態を決定す
る。状態の変更は、状態間の遷移時間を最適化し
ながら同時に可聴音の影響を最小にするように選
択された切換え波形に従つて行なわれる。 以下本発明の作用を実施例とともに説明する。 Ｄ 実施例 第１図に、半２重デイジタル・スピーカフオン
（HADSI）１０のブロツク・ダイヤグラムを示
す。HADSI１０は、スピーカフオン装置の構成
要素で、デイジタル・リンク・トランシーバと
CODECとの間に相互接続されている。HADSI
１０には、リンク側の音声チヤネル・インターフ
エース１２、CODEC側の音声チヤネル・インタ
ーフエース１４、ミユー／Ａ法則−線形コンバー
タ１６及び線形−ミユー／Ａ法則コンバータ１
８、及びデイジタル信号プロセツサ（DSP）２
０が内蔵されている。DSP２０は、音声切換え、
ろ波、半２重制御、汎用制御及びタイミング回路
２２を有する。 次にHADSI１０中のデータの流れについて一
般的に説明する。ダウンリンク方向では、デイジ
タル・リンク・トランシーバによつて音声情報が
リンクから非多重化され、直列通信ポートを介し
てHADSI１０に結合される。音声データは８ビ
ツト・バイトのフオーマツトで、当技術分野でミ
ユー法則またはＡ法則と呼ばれている２つの近似
対数スケールのどちらか一方を使つて符号化され
る。したがつて、DSP２０によつて行なわれる
計算では、信号を線形スケールで表す必要がある
ので、着信信号の対数−線形変換が行なわれる。
DSP２０内部では、信号は必要に応じて、以下
に詳しく述べるような切換えアルゴリズムに従つ
てろ波され、減衰される。その後、信号は適切な
対数スケールに戻され、CODECに入力されてア
ナログ信号に変換される。このアナログ信号はそ
の後拡声機に入力される。アツプリンク経路は上
記のリンクと類似しているが、全般的に逆の順序
である。 スピーカフオンがハンドセツト動作モードまた
はヘツドセツト動作モードの場合、HADSI１０
は受動的に作動する。この場合HADSI１０は
CODEC２とリンク・トランシーバ１との間の透
過的接続として働く。 HADSI１０がとることができる各種の状態に
は次のものがある。オフ状態では、電話機が遊休
状態の間スピーカフオンは電源遮断状態になる。
受動状態は、HADSIはハンドセツト動作及びヘ
ツドセツト動作時に透過モードで動作する。活動
状態では次の３つの状態が可能である。その３つ
の状態とは、ユーザまたは近端通話者チヤネルが
利用可能となる送信状態、遠隔通話者チヤネルが
利用可能となる受信状態、及び近端と遠端が共に
無音状態の遊休状態である。 以下の説明では、HADSI１０は、状態制御装
置が各経路についての３つの変数の推定値にもと
づいて音声送信経路または音声受信経路のいずれ
かを使用可能にする、知能型交換機であると考え
る。これらの変数は、信号パワー、ノイズパワー
及びワーストケース・エコーの各変数である。こ
れらはどちらが通話をしているかを判定し、それ
にもとづいて伝送方向を切り換え、無音側から発
話側に対して割込みができるようにすることによ
つて実現される。さらに、HADSI１０は背景ノ
イズに対処し、ノイズと音声を区別することがで
きる。 第２図はHADSI１０の詳細なブロツク・ダイ
ヤグラムである。一般に、信号送信（アツプリン
ク）経路と信号受信（ダウンリンク）経路に関し
て基本構造は対称的である。まずはじめに送信経
路について詳細に説明する。 ミユー法則／Ａ法則マイクロフオン入力信号
UMICが伸長器３０に入力され、そこでUMIC信
号が線形16ビツト２の補数信号MICに伸長され
る。MICは必要に応じて音声経路フイルタDF１
３２によつて波される。ろ波された信号ル
FMIC１は乗算器３４に入力され、そこでFMIC
１に可変利得MXが乗算される。MXは選択され
た活動状態の方向に応じて１（OdB）と0.0022
（−53dB）との間で変化する。生成された信号
VUPは信号圧縮器３６に供給され、そこでミユ
ー法則表現またはＡ法則表現（UVUP）に再度
圧縮される。UVUPは結合されたアツプリンク
である。 入力信号MICはまた制御経路フイルタDF２
３８によつて高域ろ波され、増幅器４０によつて
係数Ｍ８で増幅される。Ｍ８はたとえば２の増幅
係数に等しい。乗算中に桁あふれが生じた場合に
は、出力信号FMIC２は切除（クリツプ）され
る。つぎに、信号パワー推定値信号PMICが非線
形ブロツクNL１ ４２で生成される。ノイズパ
ワー推定値信号NMICが非線形ブロツクNL４
４４で生成される。ワーストケース・エコー推定
値信号PXMTが可変利得MXの現在値にもとづ
いて非線形ブロツクNL２ ４６により生成され
る。比較器４８が信号パワーとノイズパワーの比
較を行ない、マイクロフオンの入力部での音声信
号の有無を示す２進変数XICMPを生成する。 前記のように、受信チヤネルは一般に送信チヤ
ネルと対称をなす。ミユー法則／Ａ法則入力信号
UVDNが伸長器５０に入力され、そこで線形16
ビツトの２の補数信号VDNに伸長される。VDN
は必要に応じて音声経路ブロツクDF３ ５２に
よつてろ波される。ろ波された信号FVDN１は
乗算器５４に入力され、そこでFVDN１に可変
利得MRが乗算される。生成された信号SPKは信
号圧縮器５６に供給され、そこでミユー法則表現
またはＡ法則表現USPKに再度圧縮される。
USPKは拡声器（図示せず）に結合されそれを駆
動する。 ろ波された入力信号VDNはさらに、制御経路
フイルタDF４ ５８によつて高域ろ波され、増
幅器６０により係数Ｍ６で増幅される。Ｍ６は２
の増幅係数に等しい。乗算中に桁あふれが生じた
場合には、出力信号CLVDNがクリツプされる。
次に、受信信号パワー推定値信号PRCVが非線形
ブロツクNL３ ６２で生成される。ノイズパワ
ー推定値信号NRCVが非線形ブロツクNL５ ６
４で生成される。ワーストケース・エコー推定値
信号PSKが可変利得MRの現在値にもとづいて非
線形ブロツクNL８ ６６により生成される。比
較器６８が信号パワー推定値とノイズパワー推定
値の比較を行ない、ダウンリンク入力部での音声
信号の有無を示す２進変数RICMPを生成する。 受信音声信号、ノイズ信号及びワーストケー
ス・エコー推定値信号の重みつき合計が、比較器
７０によつて、送信チヤネルについての同様の合
計値と比較され、送信／受信変数XRCMPが生成
される。状態制御装置７２は、現在の状態と、４
個の２進変数の値にもとづいて電話機の次の状態
を判定する。これら４個の変数は、XICMP信
号、RICMP信号、XRCMP信号と、ソフトウエ
アによつ生成されるMUTE信号である。 後で説明するように、状態の変化が生じたと
き、可聴音の影響を最小にしながら状態間の遷移
時間を最適化するように設計された切換え波形に
従つてMXとMRの値が修正される。 次に、第２図の各種ブロツクについてさらに詳
しく説明する。伸長器３０と５０及び圧縮器３６
と５６で生じるミユー法則／Ａ法則の伸長及び圧
縮は、対数曲線を８本の直線線分のセツトによつ
て近似する、周知のアルゴリズムにもとづいて行
なわれる。 音声経路フイルタDF１ ３２とDF３ ５２は
それぞれ任意選択のもので、入力信号の周波数整
形が必要な場合に使用される。たとえば、DF３
５２は本来低周波数における拡声器固有の平坦
でない応答を事前補償するために使用することが
できる。DF３ ５２は音声経路における制限周
期振動を排除するための無限パルス応答（IIR）
フイルタとしてではなく、５次有限パルス応答
（FIR）線形位相フイルタとして実施することが
好ましい。 高域フイルタDF２ ３８とDF４ ５８は、60
Hzのハムや高調波などの低周波電源ノイズの影響
を最近に抑えて、伝送経路中で室内エコー及び残
響の影響が減少するように選択される。これらの
フイルタを選択するのは、大部分の音声エネルギ
ーが通常は500Hz以上なので、信号ノイズ比
（SNR）を改善するためである。例をあげると、
DF２ ３８のコーナ周波数は約660Hzで、DF４
５８のコーナ周波数は約725Hzである。受信経
路中のコーナ周波数が高いと、電源及びトラン
ク・ノイズに対する保護が向上することが判明し
ている。 デイジタル信号プロセツサでは、IIRフイルタ
で実施すると通常等価なFIRフイルタより命令実
行時間が少なく、係数項とタツプも少なくてもす
むので、フイルタDF２ ３８とDF４ ５８はそ
れぞれ１次IIRフイルタとして実施される。処理
されるのが音声信号エンベロープであつてAC音
声信号ではないので、IIRフイルタ固有の限界周
期発振及び位相ひずみは、制御経路中で重要では
ない。 Ｍ８ ４０とＭ ６０によつてもたらされる制
御経路利得の１つの目的は、低レベル信号の分解
能を向上させることにより、ノイズパワー推定値
の精度と遊休状態の安定度を向上させることにあ
る。Ｍ８ ４０とＭ６ ６０の利得が１より大き
くなつた場合には、フルスケール信号がクリツプ
されて飽和効果が生じるということに留意された
い。ただし利得Ｍ８＝Ｍ６＝２の場合、振幅の大
きい信号を処理するときにはクリツプを行なつて
もHADSI１０の性能はあまり劣化せず、一方振
幅の小さい信号の分解能が増し性能が著しく向上
することが判明している。 信号パワー推定ブロツクNL１ ４２とNL３
６２はエンベロープ検出器として働く。それら
の出力PMICとPRCVはそれぞれ、入力信号の短
時間平均振幅に１次比例する非負信号である。こ
れらの各ブロツクによつて行なわれる非線形計算
は次のとおりである。 入力Vioの負の部分だけを考査する。 ［−Vio(n)］Vput（ｎ−１）の場合、 Vput(n)＝［Vio(n)］−（［Vio(n)］−Vput（ｎ−１
））*
TR それ以外の場合、Vput(n)＝Vput（ｎ−１）*TF ただし、TRは立下り時間定数で、TFは立下
り時間定数で、TRはTFより小さい。記号*は乗
算を表す。これは指数関数的に増加及び減少する
波形を表す再帰演算であるということに留意され
たい。したがつて上昇波形または下降波形のいず
れかがIIR低減フイルタと等価である。 TRの値は、出力がどれだけ迅速に上昇するか
及び出力が入力信号のピークにどれだけ接近する
かを決定する。したがつて、立上り時間は短いこ
とが好ましいが、平均化効果を低下させるほど短
くはない。TRの接続時間が不十分な場合には、
その回路はノイズや短時間スパイクの影響を受け
やくなる。立上り時間が約１ミリ秒の場合に満足
な動作が実現されることが判明している。信号サ
ンプリング率が8KHzの場合、１ミリ秒はサンブ
ル８個に相当する。時間定数とは、信号がその初
期値のEXP［−１］倍まで減衰するのに要する時
間である。 TFの値は、入力信号がゼロのときに出力がど
れだけ迅速にゼロまで減衰するか、及び推定信号
が各ピーク間における信号ピークにどれだけ近づ
くかを決定する。したがつて、TFは十分長い持
続時間でなくてはならないが、迅速に変化する信
号のエンベロープを出力が追跡できないほど長く
てはならない。さらに、TFの持続時間が長くて
はならない。さらに、TFの持続時間が長すぎる
場合には、推定信号が不適切な遅延を導入するの
で、音声セグメントの終りにエラーが導入され
る。TFが約28ミリ秒のとき満足な動作が実現さ
れることが判明している。 非線形ノイズパワー推定ブロツクNL４ ４４
とNL５ ６４に対する入力は、それぞれ対応す
る信号パワー推定値PMICとPRCVである。音声
が存在しない場合、信号パワー推定値は一定の背
景ノイズの平均エンベロープを表す。 会話には通常、語間の休止や多少の無音の区間
が入るので、信号パラー推定値チヤネルの最小点
が背景ノイズとなる。したがつて、ノイズは信号
パワーの最小点を追跡する。これらの各ブロツク
によつて行なわれる非線形計算は次のとおりであ
る。 Vio(n)＜Vput（ｎ−１）の場合、 Vput(n)＝Vio(n)， それ以外の場合、Vput(n)＝Vput（ｎ−１）＋
INCR 新たに最小値が検出された場合はその入力のす
ぐ後に出力が続き、それ以外の場合には出力が低
速で線形状に上昇する。INCRの値は、典型的ノ
イズ・レベルに対する調整には約１秒かかるが、
フルスケールの信号値より20dB低いノイズに対
する調整には約10秒かかるような値である。
INCRの実際の値は、所期の集中時間と所期の精
度または許容可能なリツプルの量の関数である。
INCRは、通常の音声レベルでノイズ推定値が過
度の傾きで上昇して不正確さやリツプルを生じさ
せることがなく、同時に実際のノイズ・レベルに
対して短い集中時間をもたらすような値をとるこ
とが好ましい。 音声の送信時にエコーが生成される。受信経路
では主にスピーカからマイクロフオンへの音響結
合によつてエコーが生じ、一方送信経路では４線
式／２線式アナログ・カツプラの固有インピーダ
ンスの不整合からエコーが生ずる。エコーは、適
正な音声信号として出現し、場合によつてはその
振幅が元の音声信号より大きいことがあるので、
エコー信号は、送信状態と受信状態間の切換え、
さらには振動をも生じさせる可能性がある。この
ような問題を避けるため、一方向で伝送が開始し
た後、本発明では、所与の送信波形に対するワー
ストケース・エコー波形を囲む時間振幅ウインド
ウを定義する。 送信経路ワーストケース・エコー・ブロツク
NL２ ４６は、下記の基準に従つて動作する。 送信状態では、 任意の波形 VUP(n)，及び 任意の「妥当な」エコー関数について、 RXMT(n)＞PRCV(n)（すべてのｎについて） ただし、PXMTとPRCVはエンベロープまた
はパワー推定値波形であつて、AC音声信号では
ないことを想起されたい。 典型的ワーストケース・エコー・パラメータ
は、次のようなものであることが判明している。
すなわち、最短のエコー遅延時間が約２ミリ秒
で、ワーストケース・エコー利得が約＋10dBで
ある。エコー経路における損失は、抵抗性または
線形のもので、エコー利得が6dB／オクターブで
低下する。したがつて、線形エコー利得関数Ｇ
は、下記のとおりである。 Ｇ＝6.2／ｔ この場合、ｔは２ミリ秒より大きい。すなわ
ち、２ミリ秒のエコーの利得は3.1（10dB）であ
り、４ミリ秒のエコーの利得は1.55（3.8dB）であ
る。 ワーストケース・エコー推定ブロツクNL２
４６とNL８ ６６はそれぞれ、エンベロープ検
出器であり、速い立上り時間及び遅い立下り時間
で作動するという点を除けば、前記の信号パワー
推定ブロツクNL１ ４２及びNL３ ６２と動
作上ほぼ同じである。立上り時間が短くなると、
出力信号レベルが高くなり、エコーの前縁に対す
る保護が向上する。立上り時間は、望みのままに
短くすることができる。例をあげると、立上り時
間を0.25ミリ秒程度とすることができる。これ
は、入力信号がＫHzの帯域幅に制限されている場
合、入力信号がリアルタイムで追跡されることを
示唆する。立下り時間は、ワーストケース・エコ
ーまたは複数のエコーの和から保護するため持続
時間を比較的長くすることが好ましい。ただし、
立下り時間の設定値が大きすぎると、「ピンポン」
式切換え動作が妨害され、割込み可能性も低下す
る。立下り時間が約100ミリ秒のとき、適切な性
能が得られることが判明している。 NL２ ４６とNL８ ８８の入力は、それぞ
れMXとMRによつてスケーリングされ、したが
つてエコー推定値が適切な動作にとつて重要な場
合に限り、対応するエコー推定値の生成が可能と
なることに留意されれたい。すなわち、エコー推
定値は、送信及び遊休状態で受信状態ではない場
合に、あるいは受信及び遊休状態で送信状態では
ない場合に利用可能となる。さらに、NL２ ４
６とNL８ ６６の出力であるPXMTとPSPK
は、それぞれ、受信状態または送信状態への状態
変化が生じた時に、ゼロにリセツトされることに
も留意されたい。 送信／遊休比較器４８及び受信／遊休比較器６
８の主要な機能は、関連する信号経路入力部に音
声が存在しない時を検出することにある。これ
は、送信経路について以下に示すように、信号パ
ワーとノイズパワーの相対値を比較して実施され
る。受信経路の比較も同様である。 次式の値を求める。 Vio＝M7*PMIC−NMIC−VLIM1 Vio＞０なら、XICMP＝１（送信を示す） それ以外なら、XICMP＝０（遊休を示す）。 Ｍ７とVLIM１の２個のパラメータは、比較器
の挙動を定義する。すなわち、VLIM１がゼロの
場合、Ｍ７は、信号を音声として肯定応答するに
必要な固定SNRを定義する。また、VLIM１が
正の値の場合には、ノイズ・レベルが高くなるに
つれ、必要とされるSNRが減少する。このこと
は、Vio＝０について前式を解き、次のように整
理すると明らかである。 SNR＝PMIC／NMIC＝１＋VLIM1／NMIC／M7 電話機のユーザは通常、背景ノイズが増加した
時に固定した音声ノイズ比を維持しないので、こ
れは望ましい特性である。 所望の安定度と低ノベルの非ノイズ信号に対す
る所望の応答を考慮して、Ｍ７とVLIM１の適切
な値を選択する。Ｍ７＝0.75、VLIM１＝100の
とき満足な結果が得られることが判明している。
100で表されている値は、16ビツトの分数表現で、
100/32768すなわち0.00305と等価である。 送信／受信比較器７０は、現在の状態と、信号
出力、ノイズ、エコーの各推定値に基づいて、送
信状態と受信状態のいずれかを選択する。ノイズ
もエコーも存在しないという理想的条件の下で
は、単に、送信信号パワー推定値と受信信号パワ
ー推定値を比較するだけで十分である。ただし、
実際の動作状態では、必ずある程度のノイズやエ
コーが生じるので、さらに精巧な技術が望まれ
る。本発明によれば、エコーは、活動経路の信号
パワー推定値に活動経路のエコー推定値を加算し
て、比較値にバイアスを加えることにより補償さ
れる。さらに、ノイズは、信号パワー推定値から
ノイズ推定値のスケーリングした値を減算するこ
とによつて補償される。この技術は、次式で表さ
れる。 (a) 送信（XMT）または遊休（IDLE）状態の
時。 次式の値を求める。 Vio＝4*PXMT＋PMIC−2NMIC −（4*PSPK＋PRCV） Vio＞NL7THの場合、XRCMP＝１ （送信を示す） Vio＜−NL7THの場合、 XRCMP＝−１ （受信を示す） それ以外の場合、 XRCMP＝０、 (b) 受信（RCV）状態の時。 次式の値を求める。 Vio＝4*PXMT＋PMIC −（4*PSPK＋PRCV−2*NRCV） Vio＞NL7THの場合、 XRCMP＝１ （送信を示す） Vio＜−NL7THの場合、 XRCMP＝−１ （受信を示す） それ以外の場合、 XRCMP＝０。 前式中、NL7THは、ヒステリシス幅パラメー
タを表す。これは、送信信号と受信信号との差が
大きくはない中間状態（XRCMP＝０）を定義す
る。（4*PXMT）と（4*PSPK）の各項は、ワー
ストケース・エコーと所定の安定性マージンを表
す。活動経路信号から２個のノイズ推定値を減算
すると、信号推定値とエコー推定値の両方にノイ
ズ要素が含まれている現象が補償される。比較器
７０の出力XRCMPの実際値は、通話中のみ使用
できる。XICMPとRICMPが共に遊休状態を示
すときは、以下に詳しく説明するように、状態装
置７２は、XRCMPの値が何であろうと状態を遊
休状態に設定する。 状態制御装置（CSM）７２は、電話機の次の
状態を決定し、また所定の切換え波形に従つて
MXとMRを算出することにより、音声チヤネル
の切換えを行なう。さらに、CSM７２は、必要
に応じて、回路変数を修正する。CSM７２の基
本動作は、第３図の流れ図のとおりである。経路
制御パラメータは比較的ゆつくり変化するので、
CSM７２は、各ＫHzのサンプルごとに計算を行
なう必要がない。CSM７２は、サンプル４個ご
とに、つまり2KHzの率で計算を行なうだけでよ
い。 電話機の次の状態は、下記手順に従つて決定さ
れる。 MUTE＝１の場合、NEXT STATE＝RCV。 MUTE＝０の場合、NEXT STATEは、次の
変換表に従つて決定される。
【表】 PSは、現在の状態が維持されることを示す。
では、次にこの表の記入項目のそれぞれについて
さらに詳く考察する。 XICMP＝０、RICMP＝０ この条件は、ど
ちらの入力にも音声が存在しないことを示す。し
たがつて、XRCMPの状態とは無関係に、次の状
態は遊休となる。 XICMP＝１、RICMP＝０ この条件は、音
声が送信方向だけに存在することを示す。呼が内
部通話（アナログ・カツプラ・エコーが生じな
い）なら、あるいはエコー受信前の遅延期間にこ
の条件が発生しないなら、あるいはこの条件が過
渡的現象または一時的現象でないなら、通常、相
手側にエコーが生じるので、これは比較的まれな
状態であることが判明している。XRCMP＝１の
場合、３個の変数すべてが一致しているので、次
の状態は、送信となる。XRCMP＝−１の場合、
この条件は、XICMPとRICMPの値と矛盾する。
したがつて、この条件は過渡条件とみなされ、現
在の状態が変わらずに維持される。XRCMP＝０
は、送信状態と受信状態との間のヒステリシスを
示し、したがつて、現在の状態が変わらずに維持
される。 XICMP＝０、RICMP＝１ この条件は、音
声が受信方向だけに存在することを示し、直前に
述べた条件をパラレルである。 XICMP＝１，RICMP＝１ これは、最も一
般的な動作条件で、エコーにより両方の信号経路
に音声が存在することを示す。この条件では、
XRCMP＝１の場合に送信状態が選択され、
XRCMP＝−１の場合に受信状態が選択される。
XRCMP＝０は、比較器７０におけるNL7THの
定数値の関数である、前記のヒステリシス領域を
示す。この条件では、PS状態か遊休状態のどち
らかが選択される。遊休状態への遷移は比較的ゆ
つくり行なわれ、最初の数百ミリ秒間は、現在の
状態（PS）が有効に保持されるので、この選択
は重要ではない。ただし、送信状態及び受信状態
の安定性が向上するので、PS状態に留まるのが
好ましいことが判明している。 前述のように、MXとMRは、音声チヤネルの
可変数利得の関数である。半２重スピーカフオン
の動作は、音声の伝送時に一方の伝送チヤネルだ
けが活動状態になることを示唆する。ただし、正
のループ利得による「鳴音」や振動の発生が防止
される限りは、もう一方の方向を完全に切断する
必要はない。したがつて、MXとMRを制御する
ことによつて負のループ利得を維持すれば十分で
ある。ワーストケースの分析結果は、ループ内の
必要な最小損失が50dBであることを示している。
53dBの損失を安全マージンとすることが好まし
い。下表に、各種の定常状態で使用される利得の
値MXとMRを示す。
【表】 状態の変化が生じる時、MXとMRがCSM７２
によつて切り換えられる。即時切換えでは可聴ノ
イズが生じるので、利得を下記基準に従つて徐々
に切り換えることが好ましい。切換えは、最初の
音節の切除が最小になるのに十分な速さで行なわ
れなければならず、また切換え時に可聴副作用が
生じてはならず、また切換え中は、負のループ利
得を維持する必要がある。切換えを20ミリ秒以内
に行なうと、最初の音節の切除を防止し、しかも
可聴音の影響を防止するのに適していることが判
明している。 本発明の一態様によれば、最適の切換え波形は
ベル形関数つまりガウス曲線に類似していること
が判明している。重要な係数は、変化速度すなわ
ち関数の第１次導関数である。これは、遷移縁部
で連続していることが好ましい。言い換えれば、
切換え波形は、比較的滑らかに開始、終端し、急
激な遷移がないことが好ましい。切換え波形のこ
のような最適の形状は、曲線の対数に適用され、
信号振幅に対する人間の耳の対数的応答に関係し
ている。 MX切換え波形とMR切換え波形は、理想的な
波形と、切換え時に負のループ利得が維持される
との要件に従つて、CSM７２によつて生成され
る。さらに、切換え波形を生成するため計算の回
数をできるだけ少なくするという実際上の要件も
考慮すべきである。第４Ａ図ないし第４Ｅ図に、
各種の定常状態間の、切換え曲線の好ましい形状
を対数でプロツトして示す。 遊休状態への遷移は、徐々に行なわれ、約２秒
かかることに留意されたい。遷移の最初の100ミ
リ秒は遅延期間であり、MXとMRの値がほぼ現
状のままである。この遅延期間は、HADSI１０
が遊休状態に向かう傾向にある語間での信号変調
を減少させる目的で導入される。遊休状態から活
動状態への遷移は、送信状態と受信状態の間の遷
移に類似している。 前述のように、HADSI１０は、デイジタル信
号プロセツサ（DSP）集積回路によつて、実施
することが好ましい。テキサス・インスツルメン
ツ社製のTMS32020 DSPプロセツサは、適切な
装置の１つである。ただし、本発明で具体化され
ている概念は、対数アナログ回路など、多数の適
切な実施例で実施できることを了解されたい。 Ｆ 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、半２重ス
ピーカフオンにおいて送信経路及び受信経路間で
迅速な切換えを行うことができるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、半２重スピーカフオンのブロツク図
である。第２図は、第１図の半２重スピーカフオ
ンの一部分の詳細なブロツク図である。第３図
は、第２図の状態制御装置７２の動作を表す簡単
な流れ図である。第４Ａ図ないし第４Ｅ図は各種
の状態変更動作時におけるMXとMRの波形図で
ある。 １０……半２重デイジタル・スピーカフオン
（HADSI）、１２，１４……音声チヤネル・イン
ターフエース、１６，１８……コンバータ、２０
……デイジタル信号プロセツサ（DSP）、２２…
…制御回路、３０……伸長器、３２……音声経路
フイルタDF１、３４，４０……振幅器、３６…
…信号圧縮器、３８……制御回路フイルタDF２、
４２，４４，４６……非線形ブロツクNL２、４
８……比較器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 送信オーデイオ路と受信オーデイオ路を含む
    スピーカフオンであつて、該送信オーデイオ路
    は、作動されると、音声信号を含む信号を伝送
    し、前記受信オーデイオ路は、作動されると、音
    声信号を含む受信信号を伝送する形式のスピーカ
    フオンにおいて、該スピーカフオンが 送信信号の電力を推定する第１手段を備え； 送信オーデイオ路のノイズを推定する第２手段
    を備え； 送信オーデイオ路のエコーを推定する第３手段
    を備え； 受信信号の電力を推定する第４手段を備え； 受信オーデイオ路のノイズを推定する第５手段
    を備え； 受信オーデイオ路のエコー信号を推定する第６
    手段を備え； 第１比較手段を備え、該第１比較手段は、送信
    信号電力推定値を、送信オーデイオ路ノイズ推定
    値と比較し、該第１比較手段は、送信オーデイオ
    路が音声信号を送信中の時は、表示出力を有し； 第２比較手段を備え、該第２比較手段は、受信
    信号電力推定値を、受信オーデイオ路のノイズ信
    号推定値と比較し、前記第２比較手段は、受信オ
    ーデイオ路が音声信号を送信中の時は表示出力を
    有し； 第７手段を備え、該第７手段は、送信オーデイ
    オ路信号電力推定値と送信オーデイオ路エコー推
    定値に所定の係数を乗算した値との和から、送信
    オーデイオ路のノイズ推定値に、送信オーデイオ
    路が受信状態にあるか否かに依存する係数を乗算
    した値を減算した差を供給し； 第８手段を備え、該第８手段は、受信オーデイ
    オ路信号電力推定値と、受信オーデイオ路のエコ
    ー推定値に所定の係数を乗算した値との和から、
    受信路のノイズ推定値に、受信オーデイオ路が受
    信状態にあるか否かに依存する係数を乗算した値
    を減算した差を供給し； 第３比較手段を備え、第３比較手段は、前記第
    ６手段の出力と第７手段の出力とを比較し、さら
    に該第３比較手段は、送信オーデイオ路が作動中
    か受信オーデイオ路が作動中かを表示する出力を
    有し； 前記第１、第２、第３比較手段の各出力へ接続
    されていて該各出力に応動する手段を有し、該応
    動する手段は、送信オーデイオ路が作動している
    時の送信状態、または受信オーデイオ路が作動し
    ている時の受信状態、または送信オーデイオ路も
    受信オーデイオ路も作動していない時の休止状態
    を、少なくとも選択する； ことを特徴とする、スピーカフオン。 ２ 前記第１手段、第３手段、第４手段、第６手
    段が、それぞれ信号包絡線検出手段を含み、該検
    出手段が上昇時間特性と下降時間特性とを有す
    る、特許請求の範囲第１項記載のスピーカフオ
    ン。
JP1211547A 1988-10-12 1989-08-18 スピーカフオン Granted JPH02123859A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/256,610 US4879745A (en) 1988-10-12 1988-10-12 Half-duplex speakerphone
US256610 1988-10-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02123859A JPH02123859A (ja) 1990-05-11
JPH0586100B2 true JPH0586100B2 (ja) 1993-12-09

Family

ID=22972891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1211547A Granted JPH02123859A (ja) 1988-10-12 1989-08-18 スピーカフオン

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4879745A (ja)
EP (1) EP0364383B1 (ja)
JP (1) JPH02123859A (ja)
DE (1) DE68919641T2 (ja)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE36934E (en) * 1988-07-19 2000-10-31 Sgs-Thomson Microelectronics S.A. Control device for a hands-free telephone set
FR2641150B1 (ja) * 1988-12-28 1991-04-19 Sgs Thomson Microelectronics
DE3908282A1 (de) * 1989-03-14 1990-09-20 Siemens Ag Sprechrichtungserkennung in einer digitalen fernsprechstation
US5010570A (en) * 1990-02-20 1991-04-23 Motorola, Inc. Method for active feedback suppression
US5134658A (en) * 1990-09-27 1992-07-28 Advanced Micro Devices, Inc. Apparatus for discriminating information signals from noise signals in a communication signal
JP2634946B2 (ja) * 1990-11-19 1997-07-30 日本電気株式会社 ハンズフリー補助回路
DE4130045A1 (de) * 1991-09-10 1993-03-18 Standard Elektrik Lorenz Ag Schaltungsanordnung zur dynamiksteuerung eines sprachendgeraetes
CA2052351C (en) * 1991-09-27 2000-05-23 Gordon J. Reesor Telephone handsfree algorithm
US5357567A (en) * 1992-08-14 1994-10-18 Motorola, Inc. Method and apparatus for volume switched gain control
JPH06216986A (ja) * 1993-01-19 1994-08-05 Mitsubishi Electric Corp ハンズフリー通話回路
JPH06338934A (ja) * 1993-05-25 1994-12-06 Exar Corp 事象駆動型制御回路を有するスピーカーホーン
GB2278754B (en) * 1993-06-02 1997-06-18 Northern Telecom Ltd Telephone instrument
US5579389A (en) * 1993-11-24 1996-11-26 Intel Corporation Histogram-based processing of audio signals
US5631967A (en) * 1993-11-24 1997-05-20 Intel Corporation Processing audio signals using a state variable
US5566238A (en) * 1993-11-24 1996-10-15 Intel Corporation Distributed processing of audio signals
US5592547A (en) * 1993-11-24 1997-01-07 Intel Corporation Processing audio signals using a discrete state machine
JPH07297900A (ja) * 1994-04-26 1995-11-10 Mitsubishi Electric Corp 騒音対策通話機
US5668871A (en) * 1994-04-29 1997-09-16 Motorola, Inc. Audio signal processor and method therefor for substantially reducing audio feedback in a cummunication unit
US5715309A (en) * 1995-03-03 1998-02-03 Advanced Micro Devices, Inc. Conversion of compressed speech codes between attenuated and unattenuated formats
US5692042A (en) * 1995-05-31 1997-11-25 Casio Phonemate, Inc. Speakerphone controlled by a comparator with hysteresis
GB2301731B (en) * 1995-05-31 1998-09-02 Casio Phonemate Inc Speakerphone, speakerphone system and method of operating a speakerphone
US5764753A (en) * 1995-09-29 1998-06-09 Crystal Semiconductor Corp. Half-duplex controller
SE505692C2 (sv) * 1995-12-18 1997-09-29 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande och anordning för ekosläckning genom skattning av effekt hos residualsignal
US5857019A (en) * 1996-06-11 1999-01-05 Siemens Business Communication Systems, Inc. Apparatus and method for providing a telephone user with control of the threshold volume at which the user's voice will take control of a half-duplex speakerphone conversation
US5838787A (en) * 1996-06-27 1998-11-17 Northern Telecom Limited Method and system for controlling echo return loss using a complementary variolosses in transmit path
EP0865701A2 (en) * 1996-10-04 1998-09-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. A telecommunications system, a subscriber unit, and a television set comprising a subscriber unit
US5867574A (en) 1997-05-19 1999-02-02 Lucent Technologies Inc. Voice activity detection system and method
DE19825196A1 (de) * 1998-06-05 1999-12-09 Alcatel Sa Verfahren zur Kopplungsbestimmung zwischen zwei Telekommunikations(=TK)-Wegen
EP1163787A2 (en) * 1999-03-15 2001-12-19 Vocaltec Communications Ltd. Echo suppression device and method for performing the same
US6628728B1 (en) * 1999-04-28 2003-09-30 Cyntrust Communications, Inc. Nyquist filter and method
US6931124B1 (en) 2000-01-13 2005-08-16 Acoustic Technology, Inc. Soft mute circuit
US20030123644A1 (en) * 2000-01-26 2003-07-03 Harrow Scott E. Method and apparatus for removing audio artifacts
US6993126B1 (en) * 2000-04-28 2006-01-31 Clearsonics Pty Ltd Apparatus and method for detecting far end speech
US7046792B2 (en) * 2001-03-09 2006-05-16 Acoustic Technologies, Inc. Transmit/receive arbitrator
US7031458B2 (en) * 2001-10-30 2006-04-18 Integration Associates Inc. Method and apparatus for isolation in a data access arrangement using analog encoded pulse signaling
US6754337B2 (en) 2002-01-25 2004-06-22 Acoustic Technologies, Inc. Telephone having four VAD circuits
US6847930B2 (en) * 2002-01-25 2005-01-25 Acoustic Technologies, Inc. Analog voice activity detector for telephone
US7295976B2 (en) 2002-01-25 2007-11-13 Acoustic Technologies, Inc. Voice activity detector for telephone
KR100444572B1 (ko) * 2002-08-23 2004-08-16 삼성전자주식회사 원웨이 스피커폰 기능을 구비한 통신기기 및 그 제어방법
JP5651923B2 (ja) * 2009-04-07 2015-01-14 ソニー株式会社 信号処理装置及び信号処理方法
US8923508B2 (en) 2012-06-07 2014-12-30 Lsi Corporation Half-duplex speakerphone echo canceler

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3751602A (en) * 1971-08-13 1973-08-07 Bell Telephone Labor Inc Loudspeaking telephone
CA1186826A (en) * 1981-03-18 1985-05-07 Jin H. Yun Loudspeaker telephone system
GB2161047B (en) * 1984-06-28 1987-09-16 Stc Plc Improvements in telephone instruments
US4649505A (en) * 1984-07-02 1987-03-10 General Electric Company Two-input crosstalk-resistant adaptive noise canceller
GB8423017D0 (en) * 1984-09-12 1984-10-17 Plessey Co Plc Echo canceller
US4629829A (en) * 1984-12-14 1986-12-16 Motorola, Inc. Full duplex speakerphone for radio and landline telephones
JPH063950B2 (ja) * 1985-02-28 1994-01-12 株式会社東芝 拡声電話装置
JPS62117A (ja) * 1985-03-25 1987-01-06 Hitachi Denshi Ltd 適応デイジタルフイルタ
CA1233925A (en) * 1985-05-10 1988-03-08 Gordon J. Reesor Digital loudspeaking telephone
US4636586A (en) * 1985-09-20 1987-01-13 Rca Corporation Speakerphone with adaptive cancellation of room echoes
US4741018A (en) * 1987-04-24 1988-04-26 Motorola, Inc. Speakerphone using digitally compressed audio to control voice path gain

Also Published As

Publication number Publication date
EP0364383A3 (en) 1990-11-22
DE68919641D1 (de) 1995-01-12
US4879745A (en) 1989-11-07
JPH02123859A (ja) 1990-05-11
EP0364383A2 (en) 1990-04-18
DE68919641T2 (de) 1995-07-06
EP0364383B1 (en) 1994-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0586100B2 (ja)
EP1250797B1 (en) Improved system and method for implementation of an echo canceller
US5598468A (en) Method and apparatus for echo removal in a communication system
US6185300B1 (en) Echo canceler for use in communications system
JP3104072B2 (ja) 手放し電話機
US6904146B2 (en) Full duplex echo cancelling circuit
JP4090505B2 (ja) エコー抑制装置及びエコー打消装置の非直線的プロセッサ
US5058153A (en) Noise mitigation and mode switching in communications terminals such as telephones
EP1978649A2 (en) Spectral Domain, Non-Linear Echo Cancellation Method in a Hands-Free Device
US20060018457A1 (en) Voice activity detectors and methods
US6385176B1 (en) Communication system based on echo canceler tap profile
JPH07508866A (ja) スピーカホンシステムにおけるフェイルセーフ動作の方法
JPS62107533A (ja) 伝送回路網
JP2009065699A (ja) 音響エコーの相殺および抑制を実行する利得制御方法
JP2009503568A (ja) 雑音環境における音声信号の着実な分離
IL98963A (en) Residual echo removal with relative noise injection
US5187741A (en) Enhanced acoustic calibration procedure for a voice switched speakerphone
US4959857A (en) Acoustic calibration arrangement for a voice switched speakerphone
US4887288A (en) Self calibration arrangement for a voice switched speakerphone
EP1783923B1 (en) Double-talk detector for acoustic echo cancellation
US4979163A (en) Echo suppression arrangement for an adaptive speakerphone
EP1164712A1 (en) Sound communication device and echo processor
EP0376588B1 (en) Computer controlled speakerphone for adapting to a communication line
US6141426A (en) Voice operated switch for use in high noise environments
WO1999011047A1 (en) Method and apparatus for listener sidetone control

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees