JPH08340281A - エコーキャンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＤＳＰが行う学習処理の負担を小さくするこ
とができ、かつ効率良く学習を行うことができるエコー
キャンセラの提供。 【構成】 １フレームの先頭から学習可能なレベルのサ
ンプル（１）（２）（３）…について順次学習を実行す
るように判定し、予め設定された最大学習回数ＮMAX に
相当するサンプル（Ｎ）まで学習を実行するように判定
する。それ以降のサンプルについては学習可能なレベル
にあるサンプルであっても学習を停止するように判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピーカとマイク間の
音響エコーを防止するためのエコーキャンセラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信技術の進歩に伴い、離れた場
所にいながら会議を行うことができる、例えばＴＶ会議
システム等と呼ばれる遠隔会議システムの普及が進んで
いる。このような遠隔会議システムにおいては、ハンド
セットを用いずにマイクとスピーカを用いる拡声通話を
行うのが一般的である。しかしながら、拡声通話を行う
と、スピーカから出力された音声がマイクに回り込んで
エコーを生じる。そこで、従来からエコーキャンセラを
用いてエコーの発生を抑えている。エコーキャンセラ
は、上記の遠隔会議システムの分野ばかりでなく、様々
な拡声通話システムで利用されている。また、最近で
は、コードレス電話や携帯電話のような小型のシステム
にも用いられるようになってきている。

【０００３】図６はこのようなエコーキャンセラを用い
たシステムの一般的な構成を示す図である。

【０００４】同図に示すシステムは、受信信号が入力さ
れる受信信号入力端４０１、この受信信号入力端４０１
に入力された信号を増幅する増幅器４０２、この増幅器
４０２により増幅した信号を可聴音として出力するスピ
ーカ４０３、可聴音を電気信号に変換するマイク４０
４、このマイク４０４からの信号を増幅する増幅器４０
５、スピーカ４０３とマイク４０４との間の反響路特性
を推定し、疑似エコー信号を生成するエコーキャンセラ
４０６、増幅器４０５で増幅された信号から疑似エコー
信号を差し引く減算器４０７およびこの減算器４０７か
らの信号を送話信号として出力する送話信号出力端４０
８からその主要部が構成される。

【０００５】エコーキャンセラ４０６は、疑似エコー成
分を生成するアダプティブフィルタ部４６１及び受信入
力信号や送信入力信号に基づきアダプティブフィルタ部
４６１のフィルタ係数の更新の実行・停止を制御する学
習制御部４６２を備える。

【０００６】ところで、アダプティブフィルタ部４６１
のフィルタ係数の更新（学習）には学習同定法等のアル
ゴリズムが用いられるが、この更新処理にかかる負担は
比較的重い。すなわち、エコーキャンセラは、一般的に
装置全体の処理を行うディジタル・シグナル・プロセッ
サ（以下、単に「ＤＳＰ」と呼ぶ。）が所定のソフトウ
ェアに基づき処理を行うことで実現されるが、アダプテ
ィブフィルタの次数が高い場合には学習のための処理が
ＤＳＰ全体の処理量の５０％を越えることもある。

【０００７】そこで、処理能力の高いＤＳＰにすること
が考えられるが、上記の学習は常に行われるわけではな
く受話時にのみ行われるものであるため、すなわち送話
時や双方無音時には学習は行われないないため、折角の
ＤＳＰの処理能力も非常に無駄になることが多くなる。
また、Ｎサンプル時間内にＮサンプル分のデータをまと
めて処理するフレーム処理を行うシステムでは、Ｎサン
プルの間中常に学習状態になっていることは少ない。す
なわち、一般的なエコーキャンセラは受話時においても
受信信号に所定以上の電力がない場合には学習を停止す
るように構成されているのであるが、通常の会話におい
ては相手の話が途切れずに続くということは稀であるた
め、学習が途切れることなく続けて行われるということ
は少ない。したがって、ＤＳＰの余剰の処理能力が非常
に大きくなってしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のエコ
ーキャンセラにおいては、ＤＳＰが行う学習処理の負担
が非常に大きく、しかも無駄なことが多かった。

【０００９】本発明は、かかる課題を解決するためなさ
れたもので、ＤＳＰが行う学習処理の負担を小さくする
ことができ、かつ効率良く学習を行うことができるエコ
ーキャンセラを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は、所定のサンプル数からなるフレームの単
位で処理を行うエコーキャンセラであって、受信信号お
よび送信信号に基づいてスピーカとマイクとの間の反響
路特性を推定し、推定された反響路特性に基づいて疑似
反響信号を生成するアダプティブフィルタと、前記マイ
クより入力された信号から前記疑似反響信号を差し引く
減算手段と、１フレーム内における前記アダプティブフ
ィルタのフィルタ係数のサンプル単位での学習の回数を
計数する計数手段と、この計数手段による計数結果に基
づいて、１フレーム内における学習の回数が所定回数を
越えないよう前記アダプティブフィルタのフィルタ係数
の学習の実行を制御する制御手段とを構成とする。

【００１１】その態様として、制御手段が、１フレーム
の前方の学習可能なサンプルより順次学習を行わせるこ
とを構成とする。

【００１２】別の態様として、制御手段が、１フレーム
内で信号パワーの大きいサンプルより順次学習を行わせ
ることを構成とする。

【００１３】さらに別の構成として、１フレーム内で学
習可能なサンプル数に応じて前記アダプティブフィルタ
のフィルタの次数を設定したことを構成とする。

【００１４】

【作用】本発明では、１フレーム内における学習の回数
が所定回数を越えないようアダプティブフィルタのフィ
ルタ係数の学習の実行を制御しているので、ＤＳＰが行
う学習処理の負担を小さくすることができ、かつ効率良
く学習を行うことができる。

【００１５】また、１フレームの前方の学習可能なサン
プルより順次学習を行うことで、メモリ容量を少なくし
て、上記発明を構成できる。

【００１６】さらに、１フレーム内で信号パワーの大き
いサンプルより順次学習を行うことで、より正確に学習
を行うことができる。

【００１７】また、１フレーム内で学習可能なサンプル
数に応じてアダプティブフィルタのフィルタの次数を設
定することで、ＤＳＰが行う学習処理の負担を極小化で
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づき
説明する。図１は本発明の一実施例に係るエコーキャン
セラを用いたシステムの構成を示すブロック図である。
このシステムは、同図に示すように、受信信号が入力さ
れる受信信号入力端１０１、この受信信号入力端１０１
より入力された信号を１フレーム分蓄積する受信入力バ
ッファ１１１、この受信入力バッファ１１１の出力をさ
らに１フレーム分蓄積する受信出力バッファ１１２、こ
の受信出力バッファ１１２の出力を増幅する増幅器１０
２、この増幅器１０２により増幅された信号を可聴音と
して出力するスピーカ１０３、可聴音を電気信号に変換
するマイク１０４、このマイク１０４からの信号を増幅
する増幅器１０５、この増幅器１０５の出力を１フレー
ム分蓄積する送信入力バッファ１１３、スピーカ１０３
とマイク１０４との間の反響路特性を推定し、疑似エコ
ー信号を生成するエコーキャンセラ１０６、増幅器によ
り増幅された信号から前記の疑似エコー信号を差し引く
減算器１０７、この減算器１０７の出力を１フレーム分
蓄積する送信出力バッファ１１４およびこの送信出力バ
ッファ１１４からの信号を送話信号として出力する送話
出力信号端１０８からその主要部が構成される。

【００１９】エコーキャンセラ１０６は、疑似エコー成
分を生成するアダプティブフィルタ部１６１、受信入力
信号や送信入力信号等に基づきアダプティブフィルタ部
１６１の学習が可能であるかどうかを判定する学習判定
部１６２、１フレーム内で既に学習を行った回数を記録
する学習回数カウント部１６４、学習が可能である場合
に学習回数を参照しながら学習の実行を判定し、アダプ
ティブフィルタ部１６１の学習の実行・停止等を制御す
る学習実行判定部１６３を備える。

【００２０】さて、図１において、１フレームのサンプ
ル数をＮとし、１フレーム内のｋサンプル時点の受信入
力信号（受信入力バッファ１１１の出力）をＲ（ｋ）、
送信入力信号（送信入力バッファ１１３の出力）をＳ
（ｋ）、誤差信号（減算器１０７の出力）をＥ（ｋ）と
する。

【００２１】学習判定部１６２は、受信入力信号Ｒ
（ｋ）、送信入力信号Ｓ（ｋ）、誤差信号Ｅ（ｋ）から
各信号の電力ＰR （ｋ）、ＰS （ｋ）、ＰE （ｋ）を求
め、この電力に基づいて学習が可能な状態であるかどう
かを判定する。すなわち、学習判定部１６２は、受話状
態にあってかつ受信入力信号Ｒ（ｋ）が学習可能なレベ
ルにあるときは、学習が可能な状態であると判定し、学
習可能信号Ｄ（ｋ）として、 Ｄ（ｋ）＝１ を出力し、それ以外のときには学習が不可能であると判
定し、学習可能信号Ｄ（ｋ）として、 Ｄ（ｋ）＝０ を出力する。

【００２２】学習実行判定部１６３は、学習判定部１６
２で決定した学習可能信号Ｄ（ｋ）、学習回数カウント
部１６４のカウント値及び予め設定された最大学習回数
ＮMAX を利用して学習の実行・停止を判定し、学習実行
信号Ａ（ｋ）を出力する。学習実行判定部１６３は、学
習を実行すると判定した場合には、学習実行信号Ａ
（ｋ）として、 Ａ（ｋ）＝１ を出力し、学習を実行しないと判定した場合には、学習
実行信号Ａ（ｋ）として、 Ａ（ｋ）＝０ を出力する。

【００２３】学習実行判定部１６３による判定方法に
は、 図２に示すように、１フレームの先頭から学習可能な
レベルのサンプル（１）（２）（３）…について順次学
習を実行するように判定し、予め設定された最大学習回
数ＮMAX に相当するサンプル（Ｎ）まで学習を実行する
ように判定する。それ以降のサンプルについては学習可
能なレベルにあるサンプルであっても学習を停止するよ
うに判定する。

【００２４】図３に示すように、１フレーム内のサン
プルのうち、信号レベルが大きいサンプル（１）（２）
（３）…から順番に順次学習を実行するように判定し、
予め設定された最大学習回数ＮMAX に相当するサンプル
（Ｎ）まで学習を実行するように判定する。

【００２５】等がある。

【００２６】ここで、上記の方法を第１の実施例とし
て、学習実行判定部１６３のフローチャートを図４に示
す。

【００２７】まず、フレーム処理の開始時に、学習カウ
ント部１６４における学習回数ｃを初期化する（ステッ
プ４０１）。次に、そのサンプルの信号レベルが学習可
能なレベルにあるかどうかを判定する（ステップ４０
２）。そして、学習可能なレベルにない場合、学習を実
行しないと判定し（ステップ４０３）、学習実行信号と
して Ａ（ｋ）＝０ を出力する（ステップ４０４）。

【００２８】一方、学習可能なレベルにある場合、以下
のような処理を行う。まず、フレーム内の学習回数ｃが
ＮMAX に到達しているかどうかを判断する（ステップ４
０５）。そして、フレーム内の学習回数ｃがＮMAX に到
達している場合、すなわち ｃ＝ＮMAX である場合には、学習回数の制限により学習をすること
ができないので、学習を実行しないと判定し（ステップ
４０３）、学習実行信号として Ａ（ｋ）＝０ を出力する（ステップ４０４）。一方、フレーム内の学
習回数ｃがＮMAX に到達していない場合、すなわち ｃ＜ＮMAX である場合には、学習回数を一回増やし、すなわち ｃ＝ｃ＋１ とすると共に（ステップ４０６）、学習を実行すると判
定し（ステップ４０７）、学習実行信号として Ａ（ｋ）＝１ を出力する（ステップ４０８）。以上の処理を１フレー
ム分行う（ステップ４０９，４１０）。

【００２９】アダプティブフィルタ部１６１は、受信入
力信号Ｒ（ｋ）を入力し、フィルタリングにより疑似エ
コー信号Ｙ（ｋ）を生成する。また、アダプティブフィ
ルタの係数は、上記の学習実行信号Ａ（ｋ）により、 Ａ（ｋ）＝１ ならば、更新を行い、 Ａ（ｋ）＝０ ならば、更新を行わない。

【００３０】以上の処理により、学習を実行する回数、
すなわち Ａ（ｋ）＝１ となるｋの数はＮMAX 以下に抑えることができる。

【００３１】また、学習を実行するのは、学習が可能な
サンプルのうち前方のＮMAX サンプルとなり、学習が可
能はサンプル数がＮMAX に満たない場合には、学習可能
なサンプルの全てで学習が行われる。

【００３２】このエコーキャンセラで必要とする処理量
を考察する。１サンプル分の学習に必要な処理量をＴA
、学習処理以外の処理量をＴE とすると、このエコー
キャンセラで必要な最大処理量Ｔ0 は、 Ｔ0 ＝ＴE ＋ＴA ×ＮMAX となる。一方、従来のフレーム処理のエコーキャンセラ
の場合の処理量Ｔ1 は、 Ｔ1 ＝ＴE ＋ＴA ×Ｎ であるから、本発明に係るエコーキャンセラの方が、 Ｔ1 −Ｔ0 ＝ＴE ＋ＴA ×（Ｎ−ＮMAX ） 分だけ処理量が削減されることになる。この削減された
処理量に関しては、自由に利用することができるので、
エコーキャンセラの処理に利用するのであれば、例えば
エコー打ち消し時間を伸ばすためにアダプティブフィル
タの次数を増やすことができる。また、エコーキャンセ
ラの処理以外にも利用することもでき、例えば同時に行
う音声符号化の処理に利用することもできる。したがっ
て、本実施例のエコーキャンセラでは、ＤＳＰの持つ能
力を有効に利用することができる。次に、学習実行判定
部１６３における上記の方法を第２の実施例として、
そのフローチャートを図５に示す。

【００３３】すなわち、上述した実施例では、学習を実
行するのは、学習が可能なサンプルのうち前方のＮMAX
サンプルであるが、学習実行判定部１６３において学習
を実行するサンプル数がＮMAX 以下であれば、どのよう
に選択しても構わない。したがって、例えば学習可能な
サンプルのうち、受信入力の電力ＰR （ｉ）が大きいも
のからＮMAX サンプルを選択してもよい。

【００３４】まず、各サンプルにおける受信信号の電力
ＰR （ｉ）を求め、学習が可能慣なレベルにあるかどう
かを判定する（ステップ５０１）。そして、 Ｄ（ｋ）＝１ であれば Ｐ（ｋ）＝ＰR （ｋ） とし（ステップ５０２）、 Ｄ（ｋ）＝０ であれば Ｐ（ｋ）＝０ とする（ステップ５０３）。

【００３５】以上の処理を１フレーム分行う（ステップ
５０４，５０５）。

【００３６】次に、このＰ（ｋ）を降順にソートする
（ステップ５０６）。すると、学習が可能で受信信号電
力が大きいものから順に並べることができる。ここで、
ｉ番目がＰ（ｋ）であったとしたとき、 ｓ（ｉ）＝ｋ とする。

【００３７】そして、受信信号電力が大きいものから順
にＮMAX サンプルのうち、学習が可能なものについて Ａ（ｓ（ｉ））＝１ とし、それ以外については、 Ａ（ｓ（ｉ））＝０ とする（ステップ５０８〜５１０）。

【００３８】以上の処理を１フレーム分行う（ステップ
５１１，５１２）。

【００３９】以上の処理により、学習が可能なサンプル
のうち、受信信号電力が大きいＮMAX サンプルについて
学習が実行される。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
１フレーム内における学習の回数が所定回数を越えない
ようアダプティブフィルタのフィルタ係数の学習の実行
を制御しているので、ＤＳＰが行う学習処理の負担を小
さくすることができ、かつ効率良く学習を行うことがで
きる。また、１フレームの前方の学習可能なサンプルよ
り順次学習を行うことで、メモリ容量を少なくできる。
さらに、１フレーム内で信号パワーの大きいサンプルよ
り順次学習を行うことで、より正確に学習を行うことが
できる。また、１フレーム内で学習可能なサンプル数に
応じてアダプティブフィルタのフィルタの次数を設定す
ることで、ＤＳＰが行う学習処理の負担を極小化でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエコーキャンセラを用
いたシステムの構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の原理を説明するための図である。

【図３】本発明の原理を説明するための図である。

【図４】本発明の一実施例に係るエコーキャンセラの動
作を示すフローチャートである。

【図５】本発明の他の一実施例に係るエコーキャンセラ
の動作を示すフローチャートである。

【図６】従来のエコーキャンセラを用いたシステムの構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１…受信信号入力端 １０２…増幅器 １０３…スピーカ １０４…マイク １０５…増幅器 １０６…エコーキャンセラ １０７…減算器 １０８…送話出力信号端 １６１…アダプティブフィルタ部 １６２…学習判定部 １６３…学習実行判定部 １６４…学習回数カウント部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のサンプル数からなるフレームの単
   位で処理を行うエコーキャンセラであって、 受信信号および送信信号に基づいてスピーカとマイクと
   の間の反響路特性を推定し、推定された反響路特性に基
   づいて疑似反響信号を生成するアダプティブフィルタ
   と、 前記マイクより入力された信号から前記疑似反響信号を
   差し引く減算手段と、 １フレーム内における前記アダプティブフィルタのフィ
   ルタ係数のサンプル単位での学習の回数を計数する計数
   手段と、 この計数手段による計数結果に基づいて、１フレーム内
   における学習の回数が所定回数を越えないよう前記アダ
   プティブフィルタのフィルタ係数の学習の実行を制御す
   る制御手段とを具備することを特徴とするエコーキャン
   セラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエコーキャンセラにおい
   て、 制御手段が、１フレームの前方の学習可能なサンプルよ
   り順次学習を行わせることを特徴とするエコーキャンセ
   ラ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエコーキャンセラにおい
   て、 制御手段が、１フレーム内で信号パワーの大きいサンプ
   ルより順次学習を行わせることを特徴とするエコーキャ
   ンセラ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のエコー
   キャンセラにおいて、 １フレーム内で学習可能なサンプル数に応じて前記アダ
   プティブフィルタのフィルタの次数を設定したことを特
   徴とするエコーキャンセラ。