JPH06503699A - エコーキャンセラーにおける非線形信号処理方法 - 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】 エコーキャンセラーにおける非線形信号処理方法発明の分野 本発明はエコーキャンセラーに進入する第１端末信号のレベルが所定のスレ７／ ヨルトレベルよりも低い時、伝送接続ラインの第１端末から第２端末へとエコー キャンセラーを通過する信号のレベルを所定のブロッキングレベルまで減衰し、 エコーキャンセラーに進入する第１端末信号レベルが所定スレッシシルトレベル を越える時または二重通話状況が検出された時ｍｌ端末から遠方端末へとエコー キャンセラーを通過する信号のレベルを減衰させないレベルまで再び上げる、エ コーキャンセラーにおける非線形信号処理方法に関する。

発明の背景 データ伝送／ステム、例えば電話ネットワークのエンド・ツー・エンド（端末間 ）ラインでは、中継時間の遅れか長くなることか多く、この結果接続ラインの遠 方端末から送話者へ信号か反射して戻ると、例えば通常の音声ではエコーが認め られる。エコーキャンセラーとは、接続ライン内で生じるエコー（信号）から予 セエコーを引くことによりエコーを低減するよう使用される、例えば音声信号を 処理するためのアナログまたはデジタルデバイスである。

エコーキャンセラーは、第２図の特性曲線が示すように、所定のスレッショルド レベルを越える信号のみを通過でき、低レベルの信号の通過はブロック（阻止） する非線形プロセッサから構成できる。非線形処理は、不完全なエコーキャンセ ラーにより生じた残留エコーのレベルを下げるのに使用される。この結果、全体 の減衰（全体の減衰は、エコーパス減衰、エコーキャンセラー減衰、および非線 形減衰から成る）が良好となる。

エコーパス（例えばエコーパス上のＰＣＭコーダ）でかなりの非線形ひずみが生 じると、不完全なエコーキャンセルが起こり得る。組み合わせ量子化ひずみは、 エコーキャンセラーがその出力ポートで充分低いエコー信号を発生することを防 止するようにさせることかある。従って、絶対的ではないが、非線形プロセッサ を使用することが有利となることか多い。

理セ的なケースでは、非線形プロセッサは、近接端末からすなわちエコーパスの 方向からくる音声信号中にひずみを生しさせない。しかしながら実際の応用例で は、ひずみか生じ得る。この状況下では、二重通話中（両端末側で通話している １＠６）および近接端末での通話状態中に非線形プロセッサをシャントすること が勧告される。

信号をブロックする判断のための非線形プロセッサで使用されるスレ７／ヨルト レベルは、固定的でもよいし、適応的でもよい。固定スレ７／ヨルトレベルは、 達成するエコーキャンセル、音声レベルおよびライン状態に基づいて決定できる 。

一般的には、スレ７／ヨルトレベルはエコーキャンセルを行っている時に生じる 残留エコーのピークレベルよりも約数ｄＢだけ高くセットすべきである。ライン 状態および音声レベルに適応できるスレ７／ヨルトレベルを用いることにより良 好な妥協を行うことかできる。スレノン３ルドレベルを高くすれば、高レベル残 留エコーかスレノン３ルドレベルを越える好ましくない現象か防止され、スレ７ ／ヨルトレベルを低くすれば、音声の遮断中に生しる音声のひずみか低減される 。

発明の開示 本発明の目的は、信号処理の結果生じる妨害を最小にするよう非線形プロセッサ による信号を処理する方法である。

この目的は、エコーキャンセラーを通過する信号のレベルを所定時間中に前記ブ ロッキングレベルから前記所定スレノン３ルドレベルまでランプ状に上げること を特徴とする方法により達成される。

本発明の好ましい実施例では、信号レベルをセ速にステップ状に変化させる変わ りにブロッキングレベルからスレ７／ヨルトレベルへとランプ状に、好ましくは 線形的に信号レベルを上げることにより非線形処理を終了させる。かかる「スム ーズ」なレベル変更により、電話チャンネル内では信号レベルの急な変化により 生しる小さな可聴ノイズを防止できる。

本発明の別の実権例では、信号レベルのランプ状の上昇は、近接端末信号か前記 所定のスレ７／ヨルトレベルを越えてから所定のガード期間か終了するまで開始 しない。このガード期間を使用することにより、少なくとも２つの大きな利点か 得られる。まず第１に、エコーパスを伝播中の信号は、非線形処理か終了する前 にエコーキャンセラーに進入するのに時間がかかり、よって遠方端末までエコー キャンセラーを通過しないようガード期間が使用されていることである。第２に 、遠方端末の信号レベルが低下する時、特にノイズの大きい環境下でエコーキャ ンセラーにより生じるエコーパスモデルは遠方端末の音声の終了ステージで若干 発散する傾向かあり、このガート期間がない場合、非線形処理の終了時に遠方端 末でエコーも生しさせる。この場合、発散によりエコーパスモデルは正確に充分 長くならないので、遠方端末での音声の休止後エコーが生じる。

二重通話状況下では、非線形処理はより速くスイッチオフしなければならない。

従って、二重通話か認められた時はガード期間を使用せず、ランプ状に終了させ ることにより非線形処理をすぐにスイッチオフする。

図面の簡単な説明 以下添付図面を参照して実施例により本発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明に係わるエコーキャンセラーのブロック図である。

第２図は、非線形の伝達関数を示す。

第３図は非線形プロセッサの作動モードの変化を信号レベルＬＳｉｎおよびＬＲ ｉｎの関数として示す。

第４Ａ、４Ｂ図および第４Ｃ，４Ｄ図は、本発明によるランプ関数を用いた場合 および用いなかった場合のそれぞれの非線形プロセッサのスイッチオフを示す　 。

第５Ａ、５Ｂ図および第５Ｃ，５０図は本発明によるガード期間を用いた場合お よび用いなかった場合のそれぞれの非線形プロセッサのスイッチオフを示す。

第６図は、非線形プロセッサのスイッチオフを示すグラフである。

発明の詳細な説明 第１図は、本発明のディスエーブル（禁止）トーン信号の検出方法を適用できる デジタルエコーキャンセラーを示す。このエコーキャンセラーは、受信すべきデ ジタル信号の入力ポートＲｉｎおよび出力ポートＲｏｕｔだけでなく送信すべき デジタル信号の入力ポートＳｉｎおよび出力ポート５ｏｕｔから成る。エコーキ ャンセラーは本願では遠方端末と称する送信方向だ（プのエコーを除去しなけれ ばｔよらないくこねとｊ！なり、エコーキャンセラーは受信方向のエコーを除去 するようにも構成できる）。反対方向を近接端の送信路に接続され、ボート５ｏ ｕＬおよびＲｉｎは遠方端の送信路に接続されている。キャンセルすべきエコー は、遠方端からのポートＲｉｎで受信され、ボートＲｏｕｔを通して近接端側（ エコー路側）に送信される音声信号ｘ（１）の成分子（１）で、この成分は近接 端から反射される。

近接端の送信信号ｙ（ｉ）は、Ａ法則コンバータ３５Ａにより線形化され、適応 形ＦＩＲフィルタ２１により処理さね、最終的に切換スイッチＳＷｌに印加され る。ＩＩＩ御ユニット２Ｇにより制御されるスイッチＳＷＩは、非線形プロセッ サ２７または法則Ａコンバータ３６を通してフィルタ２１の出力端をエコーキャ ンセラーの出力ポート５ｏｕｔに接続する。

適応形デジタルフィルタ２１は、例えばデジタルトランスバーサルフィルタであ り、エフ−バスのインパルス応答をモデル化する制御ユニット２２は、レベル検 出器２４および２５によりそれぞれ得られる信号ｙ（１）およびｘ　（ｉ）のレ ベルに基づきかつイネーブルトーン検出回路３７により実行されるイネーブルト ーンの検出に基づいて適応形フィルタ２１の演算、適応および更新を制御する。

信号ｘ　（ｉ）は、サンプルバッファ２３、レベル検出器２５およびイネーブル トーン検出回路３７に印加される前にそれぞれ法則Ａコンバータ３５Ｂ、３５Ｃ および３５Ｄにより線形化される。信号ｘ　（ｉ）から取られたサンプルは、サ ンプルバッファ２３に記憶され、記憶されたサンプルと信号ｙ　（ｉ）から取ら れたサンプルとの相関性を計算するよう必要に応してバッファ２３からフィルタ ２Ｉへ印加される。フィルタ２１の係数ａｋは、この相関性に基づいて更新され る。

第２図の概略的な伝達関数か示すように、近くの末端からのボートＳｉｎで受信 された、所定スレッショルドレベルＴ　ｓｕｐを越える信号だけを通過し、低レ ベルの信号の通過を阻止する。これはスレッショルドレベルＴ　ｓｕｐよりも高 い信号レベルＬｓｉｎでは、フィルタ２１の出力信号をＡ法則コンバータ３６を 介して出力ポート５ｏｕＬに送ることにより切換スイッチＳＷＩかプロセッサ２ ７をシャント（バイパス）するよう、すなわち非線形処理を使用しないように第 １図の実施例では実現される。スレッショルドレベルＴ　ｓｕｐより低い信号レ ベルでは、切換スイッチＳＷｌかフィルタ２Ｉの出力をプロセッサ２７へ送り非 線形処理を行う。

非線形処理とは実際りは所定低ブロッキングレベルに対する入力信号レベルを減 衰させることにより信号の通過を阻止することにある。例えば、プロセッサの減 衰は、ボート５ｏｕｔにおける残留エコーが一６５ｄＢｍＯより小さくなるよう に定められる。

切換スイッチＳＷＩは、レベル検出器２８により検出されるフィルタ２１の出力 レベルと、レベル検出器２５により検出されるポートＲｉｎで受信信号レベルＬ Ｒｉｎとに基づいて制御ユニット２６により制御される。フィルタ２１の出力レ ベルはこの場合近接端末からのポーｈｓｉｔ＋で受注された信号レベルＬＳｉｎ を表示しており、他方信号レベルＬＲｉｎはポートＲｏｕｔを通して近接端末（ およびエコーバス）へ送られる遠方端末信号のレベルに等しく、このレベルはポ ートｓｉｎでエコー信号を生しさせる。

第２図は、信号レベルＬ　ＲｉｎおよびＬＳｉｎに応じて２つの作動モードの間 でどのように非線形プロセッサ２７を切り換えるかを示している。ＬＲｉｎ、　 ＬＳｉｎのレベルは２つのレンジに更に分割されており、レンジＷではプロセッ サ２７はスイッチオフ（シャント）され、レンジＺではプロセッサ２７はオンと なる。双方のレンジないで非線形処理が正しく作動するための条件は、二重通話 （両端で通話）および近接端末での通話を正しく検出することである。

非線形処理のダイナミック特性は第３図に示される４つの中継例１〜４に従って レンジＷおよびＺ°間の中継に必要な時間に基づいて決定される。

中継１　（ＷからＺへ）、この場合、最初にＬＳｉｎの生じ、一定となるが、Ｌ Ｒｉｎは非線形プロセッサ２７がオンとなるまで高く上昇する。これにより近接 端末の音声信号ｙ（１）にひずみか生じるので、中継が過度に迅速に行ってはな らない。

中＠２（ＺからＷへ）：この場合、Ｌ　ＲｉｎはレベルＬＳｉｎ（一定）を越え 、非線形プロセッサ２７がオンとなる。その後、ＬＲｉｏが低下する。非線形プ ロセッサ２７は、エコーパス内に存在するエコーを除くのに充分長（オンとなっ ていなければならない。

中継３（ＺからＷへ）：この中継は、二重通話の場合生じる。近接端末の音声が ひずまないように二重通話か認められるとすぐに非線形プロセッサ２７をスイッ チオフしなければならない。

中継４（ＷからＺへ）　この場合、ＬＲｉｎは一定てあり、ＬＳｉｎか検出され るか、低下する。中継４は、信号ｙ　（ｉ）がひずまないように信号ｙ　（ｉ） が連続であることをめる。

第４Ａ図および第４Ｂ図に示すように、ＬＳｉｎか再びスレッシシルトレベルＴ ｓｕｐを越えるか、二重通話が検出される時間から家運とした所定時間に非線形 プロセッサ２７の減衰度Ａ　ＮＬＰが最大値ＭＡＸから最小値ＭＩＮまでランプ 状に、好ましくは線形に（ポーｈｓｏｕｌにおける信号レベルはスレッショルド レベルＴｓｕｐまでランプ状に上昇する）減少するよう本発明によれば中継２お よび３の間の外乱を除去または低減している。第４Ｃ図および第４Ｄ図は、本発 明による時１、’ｌＴＩのランプ変化でなくて減衰度が急にステップ状に変化す ることを示している。時間ＴＩは、例えばｌＯＯミリ秒にできる。

本発明の別の実施例では、第５Ａ図および第５８ＦｇＪに示すようにＬ　Ｓｉｎ がスレッシシルトレベルＬｓｕｐを越える時間から減衰度Ａ　ＮＬＰがランプ状 に変化し始め、通過信号レベルが変化するまでに特別なガート時間Ｔ２を付加的 に使用している。

二重通話の場合は、このガード時間Ｔ２は使用しない。このガード時間Ｔ２は、 例えば非線形プロセッサ２７の遠方端末への一時的なエコービークの通過を防止 するものである。第５Ｃ図および第５Ｄ図は、本発明に係わるガード時間Ｔ２お よび「スムージングランプＪＴ２を使用しない状況を示す。

第６図は、非線形プロセッサ２７かスイッチオンの時、中１１４に従う状況で外 乱を防止することを示す。スレッショルドレベルＴ　ｓｕｐは３５ｄＢｍＯから 一４０６Ｂｍｏまでのレベルレンジ内で変動し、実施例ではレベルは−３６ｄ　 ＢｍＯであり、この値は実際　電話チャンネル内の非線形プロセッサ２７のスイ ッチオンを聴くことができない程低い。より低いスレッショルドレベルから急に 変化すると、電話チャンネルで可聴外乱か生じる。

スレッショルドレベルＴ　ｓｕｐは、例えばＴｓｕｐ＝　ＬＲｉｎ　−（１８± ３）ｄＢに従うようエフ−パスに適応してもよい。

本発明の好ましい実施例では、第１図に示されているすべてのブロックは、デン タル信号プロセッサ内のソフトウェアで実現される。

以上で所定の例のエコーキャンセラータイプおよびデジタルトランスバーサルフ ィルタに関連して本発明について説明したが、本発明の方法はすべてのエコーキ ャンセラーにも適用できる。

数字およびこれら数字に関する記述は、本発明を説明するためのものであり、よ り詳細には本発明の方法は添付した請求の範囲内で変更できる。

鷲 Ｆ＋（３，３ Ｆ＋（３，６ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．エコーキャンセラーに進入する第１端末信号のレベルが所定のスレッショル ドレベルよりも低い時、伝送接続ラインの第１端末から第２端末へとエコーキャ ンセラーを通過する信号のレベルを所定のブロッキングレベルまで減衰し、エコ ーキャンセラーに進入する第１端末信号レベルが所定スレッショルドレベルを越 える時または二重通話状況が検出された時第１端末から遠方端末へとエコーキャ ンセラーを通過する信号のレベルを減衰させないレベルまで再び上げる、エコー キャンセラーにおける非線形信号処理方法であって、エコーキャンセラーを通過 する信号のレベルを所定時間中前記ブロッキングレベルから前記所定スレッショ ルドレベルまでランプ伏に上げることを特徴とする非線形信号処理方法。
2. ２．前記所定スレッショルドレベルを再び越えた時から所定のガード期間が終了 するまでブロッキングレベルからのレベルのランプ伏の上昇を開始しないことを 特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．信号レベルは約１００ミリ秒の時間でブロッキングレベルから前記所定スレ ッショルドレベルまで上げることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記 載の方法。
4. ４．前記ガード期間は約８０ミリ秒であることを特徴とする請求の範囲第１、２ または３項記載の方法。
5. ５．前記所定スレッショルドレベルは、４０ｄＢｍ０のレンジの固定されたスレ ッショルドレベルである請求の範囲前項のいずれかに記載の方法。
6. ６．前記所定スレッショルドレベルはエコーパスへ伝えられる信号レンジに応じ て適応自在である請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の方法。
7. ７．第１端末から受信される信号レベルがエコーパスへ伝えられる信号レベルよ りも３ｄＢ低いレベルを越えると、二重通話状況と認めることを特徴とする請求 の範囲前項のいずれかに記載の方法。