JPH07303064A - エコーキャンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通話に障害を与えることなくエコーパス推定
のトレーニングを行うこと。 【構成】 本願のエコーキャンセラは、一定の疑似雑音
を発生する疑似雑音発生部を具備し、この疑似雑音は遠
端話者の音声を伝送するための伝送路に強制的に供給さ
れる。ここで、遠端話者の送話レベルが微弱或いは無音
の場合において、疑似雑音と近端話者の音声を伝送する
ための伝送路の信号との間に一定の相関関係が成立す
る。かかる相関関係に基づき、疑似エコー発生のための
係数が算出される。従って、遠端話者の音声によらず、
疑似雑音に基づきエコーパス推定のトレーニングが行わ
れ、以って、適正な疑似エコーが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動通信網や長距離電
話回線網に適用されるエコーキャンセラに関する。

【０００２】

【従来の技術】海底ケーブルあるいは通信衛星などを経
由する長距離電話回線では、一般に両端に接続される加
入者線は２線式であり、中間の長距離伝送部分は信号増
幅などのために４線式となっている。同様に、移動電話
（又は、セルラーホーン（ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｎ
ｅ））を用いた移動通信網では、固定側アナログ電話の
加入者線は２線式であり、移動電話の端末から交換機等
に至る部分は４線式となっている。この場合、２線と４
線との接続部分には、４線／２線の変換を行うためのハ
イブリッド回路が設けられている。このハイブリッド回
路は、２線式回線のインピーダンスと整合するように設
計されるが、常に良好な整合を得ることは困難であるた
め、ハイブリッド回路の４線入力側へ到来した受信信号
が４線出力側へ漏洩し、いわゆるエコーが発生する。か
かるエコーは、送話者の音声より低レベルで、なおか
つ、一定時間遅延して送話者に到達するため、通話障害
が生ずる。このようなエコーによる通話障害は、信号伝
搬時間が長くなるに従って顕著になる。特に、移動電話
による移動通信の場合は、交換機等までの無線通信区間
において各種の処理を行うための信号の遅延量が多く、
エコーによる通話障害が特に問題となる。

【０００３】上記のエコーを阻止する装置としてエコー
サプレッサやエコーキャンセラがある。図２は、移動通
信網に用いられるエコーキャンセラの概略構成を示す。
ここに示されるエコーキャンセラ１は、ハイブリッド回
路２の前段に設けられている。この図では、通常のアナ
ログ電話の加入者を近端話者といい、移動電話などの加
入者を遠端話者という。また、エコーキャンセラ１に入
力される遠端音声信号をＲｉｎ、エコーキャンセラ１か
ら出力される遠端音声信号をＲｏｕｔ、また、エコーキ
ャンセラ１に入力される近端音声信号をＳｉｎ、エコー
キャンセラ１から出力される近端音声信号をＳｏｕｔで
示す。

【０００４】図２に示すエコーキャンセラ１は、エコー
パス推定／疑似エコー生成回路３、制御装置４、加算器
５及び非線形処理回路６より構成される。ここで、エコ
ーパス推定／疑似エコー生成回路３は、遠端音声入力Ｒ
ｉｎと近端音声入力Ｓｉｎを基に、ハイブリッド回路２
の応答特性を検出し、以って、エコーパス（即ち、エコ
ーが伝搬する線路）を推定する。次に、その推定結果と
遠端音声入力Ｒｉｎとの畳み込み演算によって、予想さ
れるハイブリッド回路２からのエコー（即ち、疑似エコ
ー）を生成する。加算器５において、この疑似エコーが
近端音声入力Ｓｉｎから減算され、以って、エコーが打
ち消される。上記のエコーパス推定方法としては、適応
アルゴリズムの中で比較的演算量が少なく、良好な収束
特性をもつ学習同定法が用いられる。

【０００５】上記の学習ができるための条件として、以
下のものが必要とされる。 エコーが近端音声入力Ｓｉｎとして返ってくるだけの
レベルの遠端音声出力Ｒｏｕｔが存在すること、換言す
れば、遠端話者が送話状態にあること。 近端音声入力Ｓｉｎがエコーのみ（もしくはエコーと
白色雑音）から構成されていること、換言すれば、近端
話者が送話状態にないこと。

【０００６】一方、近端話者が無送話状態のとき、並び
に、遠端話者と近端話者とが同時通話の状態（この状態
をダブルトークという。）では、エコーパス推定の誤学
習を招く恐れがあるため、学習機能をＯＦＦにする必要
がある。

【０００７】ところで、伝送回線ではデジタル信号の伝
送が行われ、かかるデジタル信号の処理を行うエコーキ
ャンセラ１とアナログ回線への変換を行うハイブリッド
回路２との間ではＤ／Ａ変換（一般には、μ−ＬＡＷ変
換）が行われる。このため、遠端音声出力Ｒｏｕｔと近
端音声入力Ｓｉｎとの間では非線形特性の関係が成立す
ることとなり、エコーパス推定／疑似エコー生成回路３
等による線形演算のみでは完全なエコーキャンセルを行
うことができない。このため、キャンセルしきれないエ
コー成分が発生してしまう。かかるエコー成分（「残留
エコー」という。）を消去するため、非線形処理回路６
が設けられている。この非線形処理回路６は、非線形ス
イッチング操作を行う。即ち、近端音声出力Ｓｏｕｔが
エコーのみによって構成されている場合、すなわち遠端
話者だけが送話状態にある場合（この場合を「遠端話者
シングルトーク」という。）には、近端音声出力Ｓｏｕ
ｔの伝送を阻止するようスイッチング操作を行うか、或
いは、近端音声出力Ｓｏｕｔを疑似雑音に置き換えるよ
うな操作を行う。

【０００８】制御装置４は、エコーパス推定／疑似エコ
ー生成回路３及び非線形処理回路６の制御を行う。即
ち、遠端者の無送話状態の検出、或いは、ダブルトーク
の検出を行い、エコーパス推定の学習機能のＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御を行うとともに、遠端話者シングルトークの検出
を行い、非線形処理回路６のスイッチング操作の制御を
行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は、実
際の遠端話者の音声がエコーとしてＳｉｎに現れたこと
を検出して、エコーパスの推定を行っていた。すなわ
ち、遠端話者の音声が微弱或いは無音の場合には、エコ
ーパス推定を行うことができず、従って、遠端話者が急
に送話をしだした場合には、従来のエコーキャンセラで
は、タイミング良くそれに応答しきれず、その結果、エ
コーが遠端話者に伝送されてしまうという問題点もあっ
た。

【００１０】上記のエコーパス推定の困難さ、換言すれ
ば、最適な疑似エコーを発生することの困難さは、従来
のエコーキャンセラが実際の遠端話者の音声等に応じて
エコーパスの推定を行っていたことに起因するものであ
り、従って、遠端話者の音声の有無に左右されずに、な
おかつ、通話に支障を与えることなくエコーパスを推定
できるようなエコーキャンセラの開発が望まれていた。

【００１１】本発明は、このような背景に鑑みなされた
もので、必要に応じて疑似雑音を発生し、その疑似雑音
に基づき自動的にエコーパスの推定を行うエコーキャン
セラを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にあっては、４線路側の音声を伝送する第１
の伝送路と２線路側の音声を伝送する第２の伝送路とを
具備した電話回線網に設けられるエコーキャンセラにお
いて、一定の疑似雑音を発生し前記第１の伝送路に供給
する疑似雑音発生手段と、前記第１の伝送路に供給され
る前記疑似雑音と前記第２の伝送路の信号との間に成立
する相関関係に基づき疑似エコー発生に必要な係数を算
出する係数算出手段とを具備することを特徴としてい
る。

【００１３】

【作用】本発明においては、遠端話者の音声を伝送する
第１の伝送路に一定の疑似雑音を供給し、その疑似雑音
と第２の伝送路の信号との間に成立する相関関係に基づ
き疑似エコー発生に必要な係数を算出した。この相関関
係は、遠端話者の音声のレベルが略無視できるような状
態において成立する。ここで、「無視できるような状
態」とは、相関演算を行う時間が、付加する雑音と４線
路側音声との相関を充分低くするだけ長い時間となる状
態をいう。換言すれば、遠端話者の音声に関係なくエコ
ーパス推定のトレーニング、即ち、疑似エコー発生のト
レーニングを行うことができる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明によるエコーキャンセラの要
部を示すブロック図である。ここで、疑似雑音発生部１
１は一定の疑似雑音を発生出力する。この疑似雑音とし
ては、一定レベルの雑音（例えば、白色雑音）が用いら
れる。この疑似雑音は、加算器１４において遠端音声入
力Ｒｉｎに加算され、その結果が遠端音声出力Ｒｏｕｔ
として出力される。従って、この疑似雑音の一部は、前
記ハイブリッド回路２を介して、近端音声入力Ｓｉｎに
混入され、係数算出部１５に供給される。

【００１５】係数算出部１５は、遠端音声出力Ｒｏｕｔ
と近端音声入力Ｓｉｎとに基づき疑似エコー発生に必要
な係数（例えば、デジタルフィルタなどのタップ係数）
を算出する。この場合、［数１］に示すような、遠端話
者の音声が微弱或いは無音の場合に成立する相関関係が
用いられる。

【００１６】

【数１】

【００１７】上記の［数１］において、「ｔ」は時刻を
示し、「ｔ＝０」が測定開始時刻となる。また、Ｒｏｕ
ｔに加える疑似雑音をｎ（ｔ）、Ｓｉｎに得られる信号
をＳ（ｔ）としている。また、ｈ（ｔ）はエコーのイン
パルス応答を示す。ここで、ｎ（ｔ）は白色に近い雑音
であるから、十分に大きい値「Ｔ_L」について、［数
２］に示す関係が成立する。

【００１８】

【数２】

【００１９】ここで、δ（ｔ）は、 「ｔ＝０」の場合
に「１」、それ以外で「０」になるデルタ関数である。
なお、「Ｎ」は［数３］に示す如くに設定されている。

【００２０】

【数３】

【００２１】上記［数２］の関係を用いると、ｈ（ｔ）
の推定値であるｈａ（ｔ）は以下の［数４］に示す如く
に展開される。

【００２２】

【数４】

【００２３】上記の［数４］において、［数５］に示す
部分は、「ｔ＝τ’」のときには「１」となり、それ以
外は「０」となる。

【００２４】

【数５】

【００２５】従って、［数４］は、［数６］に示す如く
に近似することができ、結局、推定値ｈａ（ｔ）は略ｈ
（ｔ）と等しくなる。

【００２６】

【数６】

【００２７】尚、上記のｈ（ｔ）はエコーのインパルス
応答であり、従って疑似エコー発生のための係数に等し
い。これは、前記の如く［数１］に示す相関関係から導
き出せる。係数算出部１５は、上記のような計算処理に
より、この係数ｈ（ｔ）を算出して疑似エコー生成部１
６に出力する。この疑似エコー生成部１６は、この係数
に基づき、疑似エコーを生成する。その詳細について説
明する。まず、疑似エコー生成部１６は、周知の適応フ
ィルタと同様に、下記［数７］に基づいて疑似エコーｙ
ａを出力するように構成されている。

【００２８】

【数７】ｙａ＝ｈａ^tｘ 但し、ｈａ＝（ｈ₁,ｈ₂,・・・・,ｈ_n）^t， （^tはベクトルの転置） ｘ＝（ｘ_k-1,ｘ_k-2,・・・・,ｘ_k-n）^t, ｘ_j＝ｘ（jＴ）， （Ｔはサンプリング間隔であり、ｘ（jＴ）は時刻jＴに
おける遠端音声信号Ｒｏｕｔのサンプリング結果であ
る）

【００２９】本実施例においては、上記係数ｈ₁,ｈ₂,・・
・・,ｈ_nが、ｈ（Ｔ），ｈ（２Ｔ），・・・・，ｈ（ｎＴ）に
設定されるのである。従って、加算器１７により、近端
音声入力Ｓｉｎに含まれるエコー成分が打ち消される。
かかる疑似エコーは、前記の如く、遠端音声出力Ｒｏｕ
ｔに混入される疑似雑音をも加味して生成されているの
で、当該疑似雑音の成分が近端音声入力Ｓｉｎに混入し
ても打ち消され、結局、疑似雑音の成分が遠端話者の方
へ伝送されてしまうことが回避される。従って、疑似雑
音混入による遠端話者への通話障害は生じない。仮に、
疑似雑音混入により何らかの異音が近端話者や遠端話者
へ伝送されることとなっても、当該疑似雑音のレベルな
どを調整することにより、そのような通話障害を回避す
ることができる。

【００３０】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能で
ある。 上述した実施例は移動電話と固定電話との間の信号伝
送に本願発明を適用した実施例であったが、本願発明の
適用はこれに限らず、２線路と４線路の間で信号伝送を
行う通信網の全てに適用可能である。

【００３１】上記実施例においては、疑似雑音発生部
１１は常に疑似雑音を発生したが、例えば通話の開始情
報（コールボーダ）を交換機（図示せず）から受信し、
その後一定時間が経過するまで疑似雑音を発生させても
よい。コールボーダは、近端話者側でオフフックが生じ
た場合に生じるが、実際に近端話者が受話器を耳に近づ
けるまでにある程度の時間的余裕がある。この時間内に
学習を完了させると、実際に通話が行われる際におい
て、近端話者に疑似雑音が伝送されることを防止するこ
とが可能である。

【００３２】また、疑似雑音発生部１１は、遠端話者
側が一定時間以上無音の場合に疑似雑音を発生させても
よい。これは、遠端話者側が無音であれば、疑似雑音が
近端者側に伝送されたとしても通話の障害にはなりにく
いからである。

【００３３】また、疑似雑音発生部１１は、加算器１
７におけるエコー消去量が一定レベルを下回った場合に
疑似雑音を発生させてもよい。これは、疑似エコー生成
部１６において正常な疑似エコーが生成されていない可
能性が高く、再学習を行った方が好適であると考えられ
るからである。

【００３４】上記実施例においては疑似雑音のレベル
は一定であったが、疑似雑音のレベルは、相関演算を行
う時間が長くなるほど小としてもよい。

【００３５】

【発明の効果】上記の如く、本発明は、疑似雑音を遠端
話者の音声を伝送する伝送路に強制的に供給し、当該疑
似雑音を利用してエコーパス推定並びに疑似エコー生成
を行ったので、遠端話者の音声に拘り無くエコーパス推
定のトレーニングを行うことができ、以って、適正な疑
似エコーを生成することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるエコーキャンセラの要部を示す
ブロック図である。

【図２】 従来のエコーキャンセラの構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ エコーキャンセラ ２ ハイブリッド回路 ３ エコーパス推定／疑似エコー生成回路 ４ 制御装置 ５ 加算器 ６ 非線形処理回路 １１ 疑似雑音発生部 １４ 加算器 １５ 係数算出部 １６ 疑似エコー生成部 １７ 加算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４線路側の音声を伝送する第１の伝送路
   と２線路側の音声を伝送する第２の伝送路とを具備した
   電話回線網に設けられるエコーキャンセラにおいて、 一定の疑似雑音を発生し前記第１の伝送路に供給する疑
   似雑音発生手段と、 前記第１の伝送路に供給される前記疑似雑音と前記第２
   の伝送路の信号との間に成立する相関関係に基づき疑似
   エコー発生に必要な係数を算出する係数算出手段とを具
   備することを特徴とするエコーキャンセラ。