JPH0773241B2

JPH0773241B2 - 双方向増幅器

Info

Publication number: JPH0773241B2
Application number: JP60156440A
Authority: JP
Inventors: 明寿山田; 清隆永井; 良二鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS6218121A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は不在時、電話が外部よりかかった場合他の電話
回線を用いて外部へ電話を転送する電話転送装置等に用
いられる双方向増幅器に関するものである。

従来の技術近年、電話転送装置の双方向増幅器は電話転送を行うさ
い、加入者線路の減衰を補償し、通話明瞭度を向上する
有力な装置として用いられてきている。その双方向増幅
器の問題点は、加入者線が２線であり、双方向の増幅を
行う場合、４線に変換した後、それぞれの線路に増幅器
を入れる事になる。しかしその場合増幅器間でハウリン
グループを構成してしまう事になる。その場合の技術的
な対策として、従来ハイブリッド回路のバランスネット
ワーク素子を手動、または自動によって調整する方法
や、エコーキャンセラを用いて自動的に加入者線を含め
たエコー経路の同定を行う方法等を用いて増幅器系のハ
ウリングマージンを得て所定の増幅作用を行っていた。
また種々の加入者線路に対する様々な減衰率に対して利
得可変増幅器を導入するものもあった。

以下図面を参照しながら、上述した従来の双方向増幅器
の１例について説明する。

第５図は従来の双方向増幅器の構成を示すものである。
第５図において1,6はハイブリッド回路で加入者線を２
線,4線変換し利得可変増幅器2,5へと接続する。このさ
いに利得可変増幅器２の出力はエコーキャンセラ3,4の
アナログディジタル変換器の量子化誤差を考慮して入力
信号が最適な値となるように利得可変増幅器2,5を調整
する。このさいに探査信号発振器７からの探査信号とエ
コーキャンセラ3,4を用いてハイブリッド回路1,6による
エコー信号の除去を行う。この様に探査信号を用いて回
線損失を補償し、エコーキャンセラ3,4の調整によって
ハウリングループを形成させない様に行っていた。この
様なエコーキャンセラを用いる後者の例は例えば、特開
昭59−21139号公報に示されている。

発明が解決しようとする問題点しかしながらかかる従来の様な装置では、コーデックの
低域通過特性の減衰量が不十分なため低域のエコーパス
経路の推定が正しくできず、また多重リンクを介さず近
距離の転送を行うような比較的エコー時間の少ない回線
を対象とした場合、トランスバーサルフィルターのタッ
プ段数は少なくなるため低域周波数の誤差が生じたり、
対向するエコーキャンセラ間をディジタル信号で接続す
る場合に生じるレジスタの有限語長の制限から起こる累
積誤差が生じてくる。このため増幅系としてのハウリン
グマージンを十分に得ることが出来ず増幅器としての増
幅量が得られなかった。また利得可変増幅器を有してい
ても回線の初期設定時に利得可変増幅器の利得を設定し
てしまうため、信号レベルの変動等の音声信号のレベル
変化に対して固定の利得しか得られなかった。この様に
従来の装置では双方向増幅器としては必要以上のフィル
ターのタップ段数を必要とし経済的な装置として実現が
できないばかりでなく、比較的回線損失の少ない回線に
対して必要以上に増幅利得を持ってしまい増幅器の内部
でオーバーフローを生じてしまったり回線損失の大きい
回線に対して必要な増幅率が得られず双方向増幅器とし
ての利点が半減するという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、近距離の電話転送装置とし
て双方向増幅器を構成する場合、加入者線を含めたハイ
ブリッド回路のエコー除去を行う時に探査信号を用い、
更に探査信号によるエコー除去性能を向上させる目的で
上記エコー経路の前段に帯域外信号を除去するフィルタ
ーと、自動利得制御増幅器を設けているため、上記エコ
ー経路以外のループに対しても安定に動作し、目的とす
るエコー経路のエコー除去を行い、音声のレベル変動に
対して有効に増幅作用を行う双方向増幅器を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の双方向増幅器は、
２線４線変換を行うハイブリッド回路と、アナログ信号
をディジタル信号に符号化復号化するコーデック回路
と、上記ハイブリッド回路及び加入者線路を介して生ず
るエコーを除去するエコーキャンセラと、相対する前記
エコーキャンセラの間に設けられ、かつ前記エコーキャ
ンセラを構成する適応フィルタのタップ数の制限によっ
て生じる低域周波数の誤差を抑圧する低域遮断特性を有
するフィルタと、上記フィルタからの入力信号レベルに
よって利得を制御する自動利得制御増幅器とをそれぞれ
双方向に持つことを特徴とするものである。

作用本発明は上記した構成によって、コーデック回路を含む
ハイブリッド回路の対象とする周波数帯域以外の帯域制
限を行うフィルタによって、エコーキャンセラの特性を
向上するとともに、自動利得制御増幅器により入力信号
レベルに応じて増幅利得を制御し、加入者線路の減衰を
補償するものである。この事により、経済的な理由によ
る除去すべきエコーの時間特性が少ない場合の低域周波
数でのエコー除去特性の悪化や、デジタルループ内での
不安定性を除去するとともに、遠端話者の音声を適度な
信号レベルに補償し、近端話者の過大な信号レベルに対
しても増幅器内部のオーバーフローをさける事や、回線
の定格以上の信号を出力することをさけることとなる。

実施例以下本発明の一実施例の双方向増幅器について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における双方向増幅器の構成
図を示すものである。第１図において、11はハイブリッ
ド回路、12はコーデック回路、13はエコーキャンセラ、
14,20はフィルター回路、15,21は自動利得制御増幅器、
16は回線の極性反転などによる両回線の接続を検出する
転送検出回路、17はエコーキャンセラ13に対向するエコ
ーキャンセラ、18はコーデック回路、19はハイブリッド
回路、23は探査信号発信器である。

以上の様に構成された双方向増幅器について、以下第１
図及び第２図を用いてその動作を説明する。

まず第１図において加入者線路を含めたハイブリッド回
路のエコー経路を同定する際、自動利得制御増幅器15,2
1をあらかじめ設定された増幅率に固定し、探査信号発
信器23を対向するコーデック回路、（例えばここではコ
ーデック回路18とする）に接続し探査信号を加える。コ
ーデック回路18より加えられた探査信号は、デジタル変
換されエコーキャンセラ17を介してフィルタ20に入力さ
れる。ここでフィルタ20は、上述した従来技術の問題
点、すなわちエコーキャンセラ17を構成するトランスバ
ーサルフィルタのタップ数の制限によって生じる低域周
波数の誤差を抑圧する低域遮断特性を有しており、この
フィルタ20を通過させることによって対象帯域外の信号
（すなわち、低域周波数）を除去し、さらに所定の増幅
を自動利得制御増幅器21により行いコーデック回路12と
ハイブリッド回路11、及び加入者線からなるエコー経路
の同定とエコー除去をエコーキャンセラ13によって行
う。なお対向するエコー経路のエコー除去については、
探査信号発信器23を対向するコーデック回路12の入力側
に接続して同様のことを行えば良い。

ここで相対するエコーキャンセラの間に、第１図に示し
たような、対象とする周波数帯域外の信号を除去するフ
ィルタ14,20を設けることにより、エコーキャンセラ13,
17で用いている適応フィルタの段数が少ない場合でも、
安定してエコー経路の同定が行えるようになる。例え
ば、サンプリング周波数が8kHzで、エコーキャンセラで
用いている適応フィルタの段数が50タップとすると、適
応フィルタが処理できる周波数の下限はおおよそ8kHz÷
50＝160Hzとなる。したがって、この周波数よりも低い
周波数の信号は十分に抑圧されていなければならない
が、コーデック回路12,18の低域の周波数特性は、この
周波数では十分に遮断されているとは言えず、エコー経
路の同定がうまく行えない。しかし、相対するエコーキ
ャンセラの間に、この場合には160Hz以下の信号を十分
に抑圧させるための高域通過フィルタを設けることによ
り、エコー経路の同定が正しく行えるようになる。

この様にして双方向のエコーバスの同定が終了した後、
自動利得制御増幅器15,21を自動利得制御状態にもど
し、しきい値検出回路22,25によって入力信号の最大値
がどのしきい値を越えるかを判定し、検出信号を自動利
得制御増幅器15,21へと出力し制御する。ここで第２図
は本発明の第１の実施例における双方向増幅器の自動利
得制御増幅器の動作の流れを示すフローチャートであ
る。

第２図において、ステップ101では入力信号Ｙの絶対値|
Y|を得、ステップ102で音声検出のための第１のしきい
値TH（Ｎ）と比較を行い、絶対値|Y|がTH（Ｎ）よりも
大きければステップ103へと動作が流れる。ステップ103
では設定されたタイマのデクリメントの開始を始める。
ステップ104ではタイマの終了を判断し、終了でなけれ
ばステップ106に動作がうつり終了であればステップ105
へと動作が流れる。ステップ105ではタイマ時間内の入
力信号の絶対値の最大値|Y|maxが第三のしきい値TH
（Ｈ）よりも大きいかを判断し、第三のしきい値TH
（Ｈ）以下であればステップ108へと動作が流れる。ま
た大きい場合増幅器の利得を下げる様にステップ110の
動作を介してタイマイニシャライズ処理を行うステップ
112へと動作が流れる。ステップ108では|Y|maxが第四の
しきい値TH（Ｌ）より大きいかを判断し、小さければス
テップ112へ、大きければステップ109で設定された増幅
率で信号の増幅を行いステップ112へと動作が流れる。

ステップ106では入力信号の絶対値がタイマ時間内であ
っても第二のしきい値TH（Ｏ）よりも大きいかどうかを
常に判断し大きければ瞬時にステップ110へ動作が流
れ、そうでなければステップ107に流れる。ステップ107
では入力信号の絶対値|Y|がタイマ時間内の過去の最大
値|Y|maxよりも大きいかどうかを判断して大きい場合ス
テップ111で新たな最大値としてその最大値の更新を行
う。またそれ以外では処理の継続を行うステップ108,10
9,110からはステップ112によりタイマイニシャライズを
行い、入力信号の絶対値の最大値|Y|maxを零に初期設定
し処理の継続を行う（ステップ113）。

この様な自動利得制御増幅器の各しきい値の設定を、例
えば第３図の様に設定すれば入力信号の最大値はしきい
値TH（Ｈ）とTH（Ｌ）の間に設定されることとなる。

またディジタル信号では、例えば正の値がオーバーフロ
ーを起こすと負の値となるので、アナログ信号に比べて
非常に大きな雑音が発生する。そこで、入力信号絶対値
がTH（Ｏ）を越えた場合には、直ちに定められた一定の
減衰率で利得を下げるようにすることにより、このよう
なオーバーフローにより生じる雑音を防いでいる。その
ために電話転送を開始する初めに、自動利得制御増幅器
を予め与えられた増幅率に設定し直しても、通話経路の
損失が小さい場合もしくは入力信号が大きいレベルの場
合でもオーバーフローをほとんど起こすことなく、通話
経路の損失の補償が通話開始当初から十分になされる。

以上の様に本実施例によれば、電話転送装置の双方向増
幅器に関して、対向するエコーキャンセラの間に対向す
る自動利得制御増幅器と、フィルター回路とをそれぞれ
対に持つことにより、エコー除去性能を向上し、しかも
経済的で安定な増幅利得を得、さらに回線損失の補償が
得られる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第４図は本発明の第２の実施例を示す双方向増幅器の構
成図である。

第４図において、第１の実施例と同一部には同一番号を
付している。第１図の構成と異なるのは自動利得制御増
幅器の増幅率、減衰率の値を、しきい値検出回路によっ
てそれぞれ設定する増幅率設定回路24を設けた点であ
る。上記の様に構成された双方向増幅器について以下そ
の動作を説明する。

第４図においてフィルタ14,20の出力を設定されたしき
い値と比較し各々の信号レベルがしきい値を越えたかど
うかをしきい値検出回路22,25で検出し対象とするしき
い値に従って増幅率を制御する増幅器設定回路24によっ
て判断され、各々設定された増幅率を自動利得制御増幅
回路15,21に送出し増幅率を定める。この様な動作を行
う事により、低い信号レベルに対しても早い増幅動作を
期待することが出来るとともに第１の実施例と同様な効
果を有する双方向増幅器が可能となる。

なお、第１、第２の実施例においてしきい値検出回路、
フィルタ、しきい値設定回路、増幅率設定回路、自動利
得制御増幅器は最近開発されたディジタルシグナルプロ
セッサ（DSP）等を用いて、エコーキャンセラ処理と同
一のチップで構成してもよい。

発明の効果以上の様に本発明は、相対するエコーキャンセラの間
に、対象とする周波数帯域外の信号を除去するフィルタ
を設け、入力の信号レベルによって利得を制御する自動
利得制御回路を双方向に設けて増幅器を構成することに
より、エコーキャンセラで用いている適応フィルタの段
数が少ない場合でも安定してエコー経路の同定が行える
ようになる。また、自動利得制御増幅器に第二の閾値を
設けることにより、オーバーフローを防ぐことができ、
さらに自動利得制御増幅器に第一の閾値と第三の閾値と
第四の閾値を設けることにより、背景雑音による誤動作
を防いで、適切なレベルに入力信号を増幅することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における双方向増幅器の
構成を示すブラック図、第２図は本発明の第１の実施例
における双方向増幅器のフローチャート、第３図はその
しきい値のレベル状態を示す特性図、第４図は本発明の
第２の実施例における双方向増幅器の構成を示すブロッ
ク図、第５図は従来のエコーキャンセラを用いた場合の
双方向増幅器のブロック図である。 11,19……ハイブリッド回路、12,18……コーデック回
路、13,17……エコーキャンセラ、14,20……フィルタ、
15,21……自動利得制御増幅器、16……転送検出回路、2
2,25……しきい値検出回路、23……探査信号発信器、24
……増幅率設定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木良二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−21139（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−225995（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−36127（ＪＰ，Ａ) 特公昭46−32126（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２線４線変換を行うハイブリッド回路と、
アナログ信号をディジタル信号に符号化復号化するコー
デック回路と、上記ハイブリッド回路及び加入者線路を
介して生ずるエコーを除去するエコーキャンセラと、相
対する前記エコーキャンセラの間に設けられ、かつ前記
エコーキャンセラを構成する適応フィルタのタップ数の
制限によって生じる低域周波数の誤差を抑圧する低域遮
断特性を有するフィルタと、上記フィルタからの入力信
号レベルによって利得を制御する自動利得制御増幅器と
をそれぞれ双方向に持つことを特徴とする双方向増幅
器。
【請求項２】自動利得制御増幅器は、第一の閾値を音声
検出とし、第二の閾値を過大入力検出とし、前記第一の
閾値と前記第二の閾値との間にある第三の閾値を利得不
足検出とし、前記第一の閾値と前記第二の閾値との間に
あり前記第三の閾値よりも上にある第四の閾値とを利得
過多検出とし、入力信号レベルが第一の閾値を越えた時
を音声区間とみなし、音声区間を一定時間観測した時の
入力信号レベルの最大値を検出し、音声区間内の入力信
号レベルの最大値が前記第三の閾値以下の場合、予め設
定された増幅率で増幅を行い、前記最大値が前記第四の
閾値以上の場合、予め設定された減衰率で減衰を行うと
ともに、入力信号レベルが前記第二の閾値を越えた場合
には直ちに予め設定された減衰率で利得を下げることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の双方向増幅器。
【請求項３】自動利得制御増幅器は、電話転送を開始す
る最初の時に、予め与えられた増幅率に設定し直すこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の双方向増幅
器。