JPH06503456A - ノイズ信号の環境における適応性エコーキャンセラーの発散防止方法 - 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】 ノイズ信号の環境における適応性エコーキャンセラーの発散防止方法発明の分野 本発明はノイズ信号の環境における適応性エコーキャンセラーの発散防止方法に 関する。

発明の背景 電話のネットワーク等のデータ伝送システムの端末の接続部ではしばしば伝送時 間の遅れが見られ、その結果、信号が接続部の遠端から反射して話手に戻る時に 、通常の通話等でエコーが観測される。

電気的エコーは殆どの場合固定された電話のネットワークの端末の交換局や離れ た場所の電話加入者に設置された２本或いは４本ワイヤのトランスにより生じる 。固定ネットワークの加入者のラインは経済的理由により一般に２本ワイヤであ る。交換局間の相互接続用のラインは４本ワイヤである。

エコーキャンセラーとは接続部に発生するエコー（信号）から推定されるエコー を減算することによりエコーを低減するための、音声信号等の信号を処理するた めの装置である。エコーキャンセラーはデジタル式或いはアナログ式のいずれで も良い。キャンセラーは現在のところデジタル信号を処理することにより実現さ れでおり、これにより伝送時間を大幅に遅らせるエコーパスを作ることができる 。原則的にエコーパスは各通話により異なるため、エコーキャンセラーには通話 開始時の新たなエコーパスに常に適応する方法を用いる必要がある。デジタル信 号処理により、解決策として適応フィルタを得ることができる。そのフィルタで は、エコーパスを作るフィルタの係数を音声信号及び戻ってくるエコー信号の相 互関係に基づき更新される。

ノイズのある環境で通話した場合、エコーキャンセラー内のエコーパスインパル スの応答の安定性にある問題が生じる。特に、遠端にノイズがあり近端のエコー レベルか低い場合に問題が生じる。すると遠端から受信した低レベルの信号にエ コーキャンセラーのインパルスの応答モデルに発散が生じる。また、遠端から受 信した信号のレベルが上がると、エコーパスの発散したモデルのためエコーキャ ンセラーが発散してエコーパスに戻るため、遠端で短時間だがエコーが観察され る。

発明の開示 本発明は特に上記問題点を緩和することを目的とする。

これはエコーパス内の平均ノイズレベルを測定する行程と；前記エコーパスの減 衰量を測定する行程と、エコーを発し前記エコーパスに伝送される信号のレベル が所定の閾値まで低下した時にエコーキャンセラーの適応を防止する行程と；よ りなり、前記閾値は所定のマージンの範囲であり、前記エコーパスの減衰量は前 記平均ノイズレベル以上であることを特徴とする、ノイズ信号の環境における適 応性エコーキャンセラーの発散防止方法により達成される。

本発明の基本的な概念は、エコーパスに伝送される信号のレベルが低下すること により、エコーパスから戻るエコー信号がエコーパスに生じるノイズによりカバ ーされるレベルまで低下する前に、適応フィルタの適応を防止することである。

適応の防止が早い程、即ちノイズレベル及びエコー信号のレベルに残るマージン が大きい程、エコーキャンセラーにより良いエコーパスモデルがより適切に保存 される。エコーパスに伝送される信号が長時間低レベルを有し、ゆっくりした変 化がエコーパス内で同時に生じた場合、エコーキャンセラーのエコーパスモデル がある程度不正確になるため、マージンは大き過ぎてはならない。しかし、適切 なマージンであれば明らかに利点となる。何故なら、適応を防止したことにより 、インパルス応答モデルの絶対値にはエコーパス内の変化により歪がでるであろ うが、それらの係数の位置及びサインは正確なままであるからである。これらの 係数の位置及びサインか正確であり、且つエコーパスに伝送される信号のレベル が再度上がり適応が許可された場合、エコーキャンセラーはインパルス応答モデ ルが完全に発散した場合よりも大幅に速く収束される。適切なマージンは上記閾 値レベル及び平均的なノイズのレベル間の距離がエコーパス減衰よりも約１〜５ ｄＢ大きいのが好ましい。

図面の簡単な説明 以下添付図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

図１は本発明を適用可能なエコーキャンセラーの基本的なブロック図である。

図２は図１のエコーキャンセラーのより詳細なブロック図である。

図３は図２のデジタルフィルタ２１のブロック図である。

図４はエコーパスのノイズの影響を示すグラフである。

発明の詳細な説明 図１はデジタル式エコーキャンセラーの概略ブロック図である。デジタル式エコ ーキャンセラーＩは伝送されるデジタル信号のための入力ポートＳｉｎ及び出力 ボート５ｏｕｔ、及び受信されるデジタル信号のための入力ボートＲ４ｎ及び出 カポ−）Ｒｏｕｔよりなる。各エコーキャンセラーｌは伝送方向（本願では遠端 （ｆａｒ　ｅｎｄ）と称す）のエコーのみを排除する。遠端と反対の方向を近端 （ｎｅａｒｅｎｄ）と称す。図１では、ポートＳｉｎ及びＲｏｕｔは近端の伝送 パスに接続され、ポートＳｏｕ　を及びＲ４ｎは遠端の伝送パスに接続されてい る。削除されるべきエコーは、遠端からポートＲ４ｎで受信され、ポートＲｏｕ ｔを介して近端に向けて（エコーパスに）伝送される音声信号ｘ　（＋）の要素 （ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）　ｒ（ｉ）である。

エコーキャンセラーが作動しなかった場合、ポートＳｉｎで受信された遠端の音 声信号ｘ（１）のエコー「（ｉ）はポート５ｏｕｔを介して遠端に伝送されるも のとして送られる。エコーキャンセラーが作動すると、それはポートＳｉｎで受 信されたエコー信号ｒ　（ｉ）に基づき近端のエコーパスのモデル（インパルス 応答）を処理セタンタン３内に発生させる。このモデルにより、信号ｘ　（ｉ） からエコー推定値ｒ′　（ｉ）を作り、この推定値は減算セクション２において 遠端に伝送される信号から減算され、これにより最適な場合には出力ポート５ｏ ｕｔからエコーが完全になくなる。

本発明の背景をなすエコーキャンセラーの発散の問題について図１及び４を参照 しながら以下に説明する。図４は遠端の音声信号ｘ　（ｉ）のレベルに対するエ コー信号ｒ　（ｉ）のレベルの依存度（ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を示している。

ポートＲｉｎで受信され、ボー）Ｒｏｕｔを介して近端、従ってエコーパスに伝 送される音声信号ｘ　（ｉ）のレベルと、ポートＳｉｎで近端（エコーパス）か ら受信されるエコー信号ｒ（１）のレベルとの差はエコーパスの減衰量Ａｅに対 応する（即ち、Ａｅ＝ｘ　（＋）−ｒ　（ｉ））ｏ図４の例では、エコーパスの 減衰量Ａｅは１７ｄＢであり、バックグラウンドのノイズレベルは一４５ｄＢｍ Ｏである。信号ｘ　（ｉ）のレベルが当初−１０ｄＢｍＯである場合、エコーキ ャンセラーはエコーパスに急速に収束され、作られたエコーパスモデルは正確な エコー推定値ｒ’　（ｉ）を発生する。それによりエコーキャンセラーを通過し たエコーの成分ｅ　（ｉ）　＝ｒ（ｉ）　−ｒ’　（ｉ）がノイズレベルまで減 衰する。信号が例えば−２０ｄ　ＢｍＯまで下がった場合（例えば小声で話した 場合等）、バックグラウンドのノイズがエコーキャンセラーにより作られたエコ ーパスモデルに影響を与え始め、そのモデルが発散して実際のエコーパスにはも はや対応しなくなる。その後、信号Ｘ（ｉ）のレベルが！！激に上がると、エコ ー信号ｒ　（ｉ）一部が残留エコーｅ　（ｉ）として通過する。信号ｘ　（ｉ） のレベルが一２７ｄＢｍＯまで下がると、エコー信号ｒ　（ｉ）はノイズにより 完全に覆われ、エコーキャンセラーの適応の結果、エコーパスモデルは完全に発 散する。信号ｘ（ｉ）のレベルが１０ｄＢｍＯ付近まで思上すると、エコー信号 ｒ　（ｉ）はエコーキャンセラーが収束する前に残留エコーｅ（りのように通過 する。すると通話中にエコーが瞬間敵に観測される。

各キャンセラーでは、通話の初期の段階では収束時に少しのエコーは観測される が、その後は通話中にエコーはｌ！測されないと意図されている。

本発明によれば、正当なエコーパスモデルが確保できない程信号ｘ　（ｉ）が低 下した時にエコーキャンセラーの適応を防止することにより好ましくない現象を 防ぐことができる。これは以下のようにして実行される。

通話中の双方とも話をしていない場合（例えば信号ｘ　（ｉ）及びｙ（＋）のレ ベルが一３５ｄＢｍＯ未膚の場合）、エコーパスの平均ノイズレベルが測定或い は計算される。通話初期に行われるエコーキャンセラーの収束の最終段階では、 信号ｘ　（ｉ）及びｒ（１）のレベル間の差が測定され、その差からエコーパス の減衰量が得られる。この後、エコーを生じさせる信号ｘ　（ｉ）のレベルが所 定の閾値まで低下すると、通話間のエコーキャンセラーの適応が防止される。こ の閾値は特定のマージンと、計算された平均ノイズレベル以上のエコーパスの減 衰量との合計の範囲内である。マージンはエコー信号ｒ　（ｉ）がノイズにより 覆われる前に適応を防止できる程度のものとされる。マージンの範囲は好ましく はｌ乃至５ｄＢである。

図１によるデジタル式エコーキャンセラーのより詳細なブロック図が図２に示さ れる。近端の伝送信号ｙ（１）がＡ−低コンバータ（Ａ−１ｏｗ　ｃｏｎｖｅｒ ｔｅｒ）　３５　Ａにより直線化され、適応ＦＩＲフィルタ２１により処理され て最終的に切り替えスイッチＳＷ１に送られる。制御ユニット２６により制御さ れるこのスイッチＳＷｌは非線形プロセッサ２７或いはＡ−低コンバータ３６の 何れかを介してフィルタ２１の出力端をエコーキャンセラーの出力ポート５Ｏｕ ｔに接続する。

制御ユニット２２はレベル検出器２４及び２５によりそれぞれ得られる信号ｙ（ ＋）及びｘ（１）のレベルに基づき、また割り込み禁止トーン検出回路３７によ り実行される割り込みトーン検出器に基づき適応フィルタ２１の作動、適応及び 更新を制御する。制御ユニット２２によりレベル検出器２４及び２５から受信し たレベル情報に基づいて制御ユニット２２は平均ノイズレベル及びエコーパス減 衰量Ａｋを測定すると共に、本発明による方法でフィルタ２１の適応の制御のた めの信号ｘ（ｉ）のレベルを観測する。

信号ｘ（ｉ）はサンプルバッファ２３、レベル検出器２５及び割り込み禁止トー ン検出回路３７のそれぞれに送られる前に八−低コンバータ３５Ｂ、３５Ｃ及び ３５Ｄにより直線化される。信号ｘ（１）から得たサンプルはサンプルバッファ ２３に記憶され、必要であればそこからフィルタ２１に送られてこれらサンプル と信号ｙ（＋）から得たサンプルとの間の相互関係を計算する。フィルタ２１の 係数ａｋがこの相互関係に基づいて更新される。

適応デジタル式フィルタ２１は例えばデジタル式横フィルタであり、それはエコ ーパスのインパルス応答を型作る。図４は図２のエコーキャンセラーにおけるフ ィルタ２１として使用可能な適応デジタル式横フィルタの説明図である。信号ｙ 　（ｉ）　＋ｒ　（ｉ）は近端、即ちポートＳｉｎからの信号である。フィルタ ２１は信号ｘ　（ｉ）から真言を採取する。サンプルは遅延セクションｚ−１で １サンプル分遅延され、遅延されたサンプルはフィルタ２１の係数ａｍ＝ａ＊、 ａ＋・・・、ａＳ−を分加重される。するとフィルタ２１により出される推定エ コー信号はこのエコー措定値ｒ’　（ｉ）は減算セクション４２内で信号Ｙ　（ ｉ）　＋ｒ　（ｉ）から減算される。

本発明の好適な実施例では、図２に示される全てのセクションはデジタル信号プ ロセッサにおけるソフトウェアにより実現される。

本発明は特に好適なエコーキャンセラーのタイプ及びデジタル横フィルタに関し て上述したが、本発明の方法はエコーパスを型作るデジタルフィルタを用いる全 てのエコーキャンセラーに適用することができる。

図面及びそれに関する記載は本発明を説明することだけを意図したものである。

詳細については、本発明は添付の請求の範囲内で変形することができる。

Ｆ旧　１ し 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．エコーパス内の平均ノイズレベルを測定する行程と；前記エコーパスの減衰 量を測定する行程と；エコーを発し前記エコーパスに伝送される信号のレベルが 所定の閾値まで低下した時にエコーキャンセラーの適応を防止する行程と；より なり、前記閾値は所定のマージンの範囲であり、前記エコーパスの減衰量は前記 平均ノイズレベル以上であることを特徴とする、ノイズ信号の環境における適応 性エコーキャンセラーの発散防止方法。
2. ２．前記マージンは約１乃至５ｄＢであることを特徴とする請求項１記載のノイ ズ信号の環境における適応性エコーキャンセラーの発散防止方法。
3. ３．前記エコーパスの前記平均ノイズレベルは通話中の双方共話していない時に エコーパスから受信されるノイズレベルに基づいて計算されることを特徴とする 請求項１或いは２記載のノイズ信号の環境における適応性エコーキャンセラーの 発散防止方法。
4. ４．前記エコーパスの減衰量は前記エコーパスに伝送される信号レベル及び前記 エコーパスから受信される信号レベル間の差に基づいて計算されることを特徴と する請求項１、２或いは３記載のノイズ信号の環境における適応性エコーキャン セラーの発散防止方法。