JPH0897753A - Echo canceler - Google Patents

Echo canceler

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JPH0897753A
JPH0897753A JP23500994A JP23500994A JPH0897753A JP H0897753 A JPH0897753 A JP H0897753A JP 23500994 A JP23500994 A JP 23500994A JP 23500994 A JP23500994 A JP 23500994A JP H0897753 A JPH0897753 A JP H0897753A
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echo
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transmission signal
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Casio Computer Co Ltd
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve the arithmetic speed while keeping calculation accuracy by providing a means receiving a reference input signal generated by a reference input signal generating means and executing arithmetic processing based on a prescribed algorithm to generate a pseudo echo signal in the canceler. CONSTITUTION: The echo canceler 101 is made up of an arithmetic unit 105 calculating attenuation β of a transmission signal (x), a preamplifier 106 generating a reference input signal x' obtained by revising a signal level of the transmission signal (x) depending on the attenuation β calculated by the arithmetic unit 105, and a DSP 107 receiving the reference input signal x' generated by the preamplifier 106 to generate a pseudo echo signal y'. Then the reference input signal obtained by revising a level of the transmission signal is generated based on the transmission signal for output of a voice or the like to a destination, the received signal and a prescribed algorithm and the arithmetic processing based on the prescribed algorithm is executed by using the reference input signal x' to generate a pseudo echo signal y'.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テレビ電話システムや
拡声通信システム等において送信側から受信側に回り込
む信号(エコー)を消去するエコーキャンセラに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an echo canceller for canceling a signal (echo) sneaking around from a transmitting side to a receiving side in a videophone system, a voice communication system or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、衛星や海底ケーブル等の長距離回
線を用いた通信需要が増大している一方、多様な通信サ
ービスに対応するため、複雑な処理を行う信号処理装置
が通信システムに導入されるようになってきていること
から、各種通信システムにおいては信号の伝搬遅延時間
が大きくなる傾向がある。遅延時間が大きくなると、送
信側から受信側に回り込むエコーの消去が不可欠となる
ことから、このエコーを消去するエコーキャンセラは広
く通信システムに用いられるようになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, while the demand for communication using long-distance lines such as satellites and submarine cables has increased, signal processing devices that perform complicated processing have been introduced into communication systems in order to support various communication services. Therefore, in various communication systems, the signal propagation delay time tends to increase. When the delay time becomes large, it is indispensable to cancel the echo that goes around from the transmitting side to the receiving side. Therefore, an echo canceller that cancels this echo has been widely used in communication systems.

【0003】このエコーキャンセラは、一般に、それが
接続された回線固有のエコー伝搬経路(以降、エコー経
路と記す)の周波数特性を時間系列のインパルス応答と
してトランスバーサルフィルタを用いて適応的に推定
し、疑似的なエコー信号(擬似エコー)を生成してエコ
ーと相殺させるものである。
In general, this echo canceller adaptively estimates a frequency characteristic of an echo propagation path (hereinafter referred to as an echo path) peculiar to the line to which it is connected as a time series impulse response using a transversal filter. , A pseudo echo signal (pseudo echo) is generated to cancel the echo.

【0004】例えば、テレビ会議システムにおける音声
通信は、スピーカ/マイクロホンを用いて高品質な音声
でテレビ(相手)をみながら会議を行うものである。し
かし、このようなシステムではスピーカとマイクロホン
が音響的に結合し、エコーが発生することから、このよ
うなシステムにおいてもエコーキャンセラが用いられて
いる。
For example, voice communication in a video conference system is a conference in which a speaker / microphone is used to watch TV (partner) with high quality voice. However, since the speaker and the microphone are acoustically coupled to generate an echo in such a system, an echo canceller is also used in such a system.

【0005】図3は、従来のエコーキャンセラが適用さ
れたシステム構成(テレビ会議システム)を示す概略ブ
ロック図であり、301はエコーキャンセラ、302は
スピーカ、303はマイクロホンである。図3を参照し
て、このエコーキャンセラ301の動作について説明す
る。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a system configuration (video conference system) to which a conventional echo canceller is applied. Reference numeral 301 is an echo canceller, 302 is a speaker, and 303 is a microphone. The operation of the echo canceller 301 will be described with reference to FIG.

【0006】端子cには特には図示しない送信回路が接
続されており、スピーカ302は、この送信回路から出
力された送信信号xを入力することで音声を放音する。
一方のマイクロホン303は、音声を収音することで得
た受信信号を、加算器304を介して端子dに出力す
る。この端子dには、特には図示していないが受信信号
を受信する受信回路が接続されている。
A transmission circuit (not shown) is connected to the terminal c, and the speaker 302 emits sound by inputting the transmission signal x output from the transmission circuit.
One of the microphones 303 outputs a reception signal obtained by picking up sound to the terminal d via the adder 304. A receiving circuit (not shown) for receiving a received signal is connected to the terminal d.

【0007】このシステムでは、スピーカ302が放音
した音声は音響空間を経てマイクロホン303に収音さ
れることでエコーが発生する。マイクロホン303は、
スピーカ302が放音した音声を収音することで、エコ
ー信号yを出力する。
In this system, the sound emitted by the speaker 302 is picked up by the microphone 303 through the acoustic space, so that an echo is generated. The microphone 303 is
The echo signal y is output by collecting the sound emitted by the speaker 302.

【0008】エコーキャンセラ301はDSP(Digita
l Signal Processor)を用いたものであり、LMSアル
ゴリズム等のアルゴリズムに基づいた演算処理を実行す
ることでエコー信号yを消去するための処理を実行す
る。具体的には、先ず、送信信号xを参照入力信号xと
して入力し、この参照入力信号xと、逐次推定したスピ
ーカ302とマイクロホン303間の音響空間(エコー
経路)のインパルス応答hとを用いた畳み込み積分を行
うことにより擬似エコー信号y’を生成し、これを加算
器304に出力する。
The echo canceller 301 is a DSP (Digita).
Signal Processor) is used, and processing for eliminating the echo signal y is executed by executing arithmetic processing based on an algorithm such as the LMS algorithm. Specifically, first, the transmission signal x is input as the reference input signal x, and this reference input signal x and the impulse response h of the acoustic space (echo path) between the speaker 302 and the microphone 303 that are sequentially estimated are used. A pseudo echo signal y ′ is generated by performing convolutional integration, and this is output to the adder 304.

【0009】インパルス応答hの推定は、アダプティブ
トランスバーサルフィルタを用いて行われる。このトラ
ンスバーサルフィルタは、一般に、所定時間毎に配置し
た各タップの係数をアダプティブに調整することで、エ
コー経路の特性に合った最適のインパルス応答hを得る
ものであり、シフトレジスタ、乗算器、加算器等からD
SP107内に構成されたものである。
The impulse response h is estimated by using an adaptive transversal filter. This transversal filter generally obtains an optimum impulse response h that matches the characteristics of the echo path by adaptively adjusting the coefficients of the taps arranged at predetermined time intervals, using a shift register, a multiplier, D from adder
It is constructed in SP107.

【0010】生成された擬似エコー信号y’は、エコー
キャンセラ301からその信号レベルを反転されて加算
器304に出力される。加算器304は、擬似エコー信
号y’を入力すると、マイクロホン303から出力され
た受信信号と擬似エコー信号y’を加算することで、受
信信号から擬似エコー信号y’分を差し引く。これによ
り、この受信信号に含まれているエコー信号yが消去さ
れる。
The pseudo echo signal y'generated is inverted in its signal level from the echo canceller 301 and output to the adder 304. Upon receiving the pseudo echo signal y ′, the adder 304 adds the reception signal output from the microphone 303 and the pseudo echo signal y ′ to subtract the pseudo echo signal y ′ from the reception signal. As a result, the echo signal y included in this received signal is erased.

【0011】以上がエコーキャンセラ301の概略動作
である。次に、図4を参照して、上述したエコーキャン
セラ301の動作を詳細に説明する。図4は、この従来
における擬似エコー信号生成処理を示すフローチャート
である。
The above is the general operation of the echo canceller 301. Next, the operation of the echo canceller 301 described above will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing this conventional pseudo echo signal generation processing.

【0012】この処理では、先ず、アダプティブトラン
スバーサルフィルタの初期化、即ちそれが備えた各タッ
プの係数に初期値をセットする(S401)。このフィ
ルタ係数の初期化が終了すると、次に送信信号x(k)
を参照入力信号x(k)として入力する(S402)。
この参照入力信号x(k)の入力は、アダプティブトラ
ンスバーサルフィルタへの入力であり、上記のx(k)
は、時刻kのときの参照入力信号(送信信号)xを表し
ている(以下、他の記号においても同様)。
In this process, first, the adaptive transversal filter is initialized, that is, the initial value is set to the coefficient of each tap provided therein (S401). When the initialization of this filter coefficient is completed, the next transmission signal x (k)
Is input as the reference input signal x (k) (S402).
The input of this reference input signal x (k) is the input to the adaptive transversal filter, and
Indicates a reference input signal (transmission signal) x at time k (hereinafter, the same applies to other symbols).

【0013】参照入力信号x(k)の入力が終了する
と、次にエコー信号y(k)、即ちマイクロホン303
が出力した受信信号を入力する(S403)。エコー信
号yを入力すると、既に入力した参照入力信号x(k)
とインパルス応答h(n)(nは各タップを表す数)を
用いて畳み込み積分演算を実行し、擬似エコー信号y’
を生成する(S404)。この擬似エコー信号y’の生
成は、例えば、以下に示す数1を用いて行われる。
When the input of the reference input signal x (k) is completed, the echo signal y (k), that is, the microphone 303, is next generated.
The received signal output by is input (S403). When the echo signal y is input, the already input reference input signal x (k)
And the impulse response h (n) (n is a number representing each tap) is used to execute a convolutional integration operation to obtain a pseudo echo signal y ′.
Is generated (S404). The generation of this pseudo echo signal y ′ is performed using, for example, the following Equation 1.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】このようにして擬似エコー信号y’を生成
すると、この生成した擬似エコー信号y’を加算器30
4に出力することでエコー信号yの打ち消しを行うとと
もに、エコー信号yと擬似エコー信号y’の差である誤
差e(k)を算出する(S405)。この誤差e(k)
は、ノイズを無視したとすると、数2で算出されるもの
である(ノイズを考慮する場合は、ノイズをNz(k)
とすると、このNz(k)を右辺に加算する形で挿入し
た式となる)。
When the pseudo echo signal y'is generated in this way, the generated pseudo echo signal y'is added to the adder 30.
The echo signal y is canceled by outputting the error e (k) to 4 and the error e (k) which is the difference between the echo signal y and the pseudo echo signal y'is calculated (S405). This error e (k)
Is calculated by the equation 2 when the noise is ignored (when considering the noise, the noise is calculated as Nz (k)
Then, this is an expression inserted by adding Nz (k) to the right side).

【0016】[0016]

【数2】e(k) = y(k)−y’(k) ステップS405の処理が終了すると、例えば、数3を
用いてアダプティブトランスバーサルフィルタのフィル
タ係数、即ちインパルス応答h(k)を修正して(S4
06)、ステップS402に戻って次の時刻(k+1)
の処理に移行する。このインパルス応答h(k)の修正
は、上記した誤差e(k)を最小化する、即ち0に近づ
けるための修正である。
## EQU00002 ## e (k) = y (k) -y '(k) When the process of step S405 is completed, the filter coefficient of the adaptive transversal filter, that is, the impulse response h (k) is calculated using, for example, Eq. Correct (S4
06), the process returns to step S402 and the next time (k + 1)
Move to the processing of. The correction of the impulse response h (k) is a correction for minimizing the above-mentioned error e (k), that is, for approaching to zero.

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】エコーキャンセラにお
いては、経済的な面からLSI(Large Scale Integrat
ed Circuit)化が図られており、LSIとしては汎用L
SIのエコーキャンセラへの適用が注目されている。こ
れは、汎用LSIはそれ自体を新たに開発することがな
く、既存のLSIに所望の処理を実行させるためのソフ
トウェアの開発費用が主となることから、経済性や開発
期間といった点でカスタムLSIといった他の種類と比
べて大きな利点があるためである。
In the echo canceller, an LSI (Large Scale Integrat) is economically advantageous.
ed circuit), and general-purpose L as an LSI.
The application of SI to an echo canceller is drawing attention. This is because the general-purpose LSI does not newly develop itself, and the development cost of the software for executing the desired processing on the existing LSI is the main cost. This is because it has a great advantage over other types such as.

【0019】エコーキャンセラに適用される汎用LSI
としては、MPU(マイクロプロセッサ)、或いはDS
Pとなる。この両者を対比すると、MPUはメモリ管
理、判断機能、割り込み機能といった比較的複雑な制御
機能や論理処理についてはDSPより優れているが、乗
算器のような強力な演算器をDSPのように内蔵してい
ないので、演算処理の高速性においてはDSPのほうが
優れている。
General-purpose LSI applied to echo canceller
Is MPU (microprocessor) or DS
P. Comparing the two, the MPU is superior to the DSP in the relatively complicated control functions such as memory management, judgment function, and interrupt function and the logical processing, but a powerful arithmetic unit such as a multiplier is built in like the DSP. Since it does not, the DSP is superior in the high speed of the arithmetic processing.

【0020】エコーキャンセラはエコー信号を消去する
ためにリアルタイムで処理を実行しなければならない。
しかし、例えば、50ms程度のエコー遅延量をカバー
しようとすると、アダプティブトランスバーサルフィル
タの長さ、即ちそのタップの総数は400程必要とな
り、また、上記の数1、及び数3に示したように、擬似
エコー信号の生成には乗算を行う回数も多いことから、
演算処理を高速に行えることが必要である。このため、
従来例のように、通常はDSPがエコーキャンセラに用
いられている。
The echo canceller must perform processing in real time to cancel the echo signal.
However, in order to cover an echo delay amount of, for example, about 50 ms, the length of the adaptive transversal filter, that is, the total number of taps thereof is required to be about 400, and as shown in the above-mentioned formulas 1 and 3, Since there are many multiplications to generate a pseudo echo signal,
It is necessary to be able to perform arithmetic processing at high speed. For this reason,
As in the conventional example, a DSP is usually used in an echo canceller.

【0021】しかし、アダプティブトランスバーサルフ
ィルタのタップの総数は多く、また、演算式には乗算も
多く登場するので、エコーキャンセラが1つの時刻(サ
ンプル周期毎)で実行する演算処理は膨大である。この
ため、演算処理を含む各種の処理の負担を軽減するため
の研究が行われている。
However, since the total number of taps of the adaptive transversal filter is large and many multiplications appear in the arithmetic expression, the echo canceller performs a huge amount of arithmetic processing at one time (each sample period). Therefore, research is being conducted to reduce the load of various processes including arithmetic processing.

【0022】エコーキャンセラにおいては、擬似エコー
信号を生成するためのアルゴリズム(図4の例では、L
MSアルゴリズムである)は大体数式で表現できるの
で、サンプリング周期毎に実行される演算量のそのおよ
その値をつかむことができる。しかし、この値は有力な
指標とはなるが、DSPが備えた演算器やメモリといっ
た基本のハードウェアによって同じ演算量であってもそ
の演算量を処理する時間が異なることになる。
In the echo canceller, an algorithm for generating a pseudo echo signal (L in the example of FIG. 4).
(Which is the MS algorithm) can be expressed by a mathematical formula, so that it is possible to grasp the approximate value of the amount of calculation executed at each sampling period. However, although this value is a powerful index, the time required to process the amount of calculation differs even if the amount of calculation is the same, depending on the basic hardware such as the arithmetic unit and memory provided in the DSP.

【0023】最近では、浮動小数点方式の乗算器を備え
たDSPも製造されているが、この乗算器は固定小数点
方式のものと比較してハードウェアが重いことから、固
定小数点方式の乗算器を備えたDSPと比較して高価で
ある。
Recently, a DSP equipped with a floating-point type multiplier is also manufactured. However, since the hardware of this multiplier is heavier than that of the fixed-point type, a fixed-point type multiplier is used. It is expensive compared to the DSP equipped.

【0024】通常、エコー信号は送信信号よりもかなり
小さいことから、インパルス応答はエコー信号よりもさ
らに小さいことになる。このため、例えば、16ビット
の固定小数点方式の乗算器を用いて数1の演算を実行し
た場合、送信信号xを16ビットで表すと、インパルス
応答hを表すには通常16ビット以上必要となる。
Since the echo signal is usually much smaller than the transmitted signal, the impulse response will be even smaller than the echo signal. Therefore, for example, when the arithmetic operation of the equation 1 is executed by using a 16-bit fixed point multiplier, if the transmission signal x is represented by 16 bits, 16 or more bits are usually required to represent the impulse response h. .

【0025】エコーキャンセラは、演算処理を高速に行
うことの他に、計算精度を維持することも重要である。
16ビットの固定小数点方式の乗算器において、たとえ
インパルス応答hを16ビットで表せたとしてもその有
効桁数が少ないと、その計算精度は低くなるので、計算
精度を維持させる必要がある。このため、実際上、何方
か一方の信号を表すデータのビット操作等が必要とな
り、この操作を実行することで演算速度が低下すること
から、必要な演算速度が得にくいという問題点が発生す
ることになる。これは、特にRISC(Reduced Instru
ction Set Computer)等をエコーキャンセラに適用する
ときにその問題点が大きくなる。
In the echo canceller, it is important to maintain the calculation accuracy in addition to performing the arithmetic processing at high speed.
In a 16-bit fixed-point type multiplier, even if the impulse response h can be represented by 16 bits, if the number of significant digits is small, the calculation precision will be low, and therefore the calculation precision must be maintained. Therefore, in practice, it is necessary to perform a bit operation or the like on the data representing one of the signals, and the operation speed is reduced by executing this operation, which causes a problem that the required operation speed is difficult to obtain. It will be. This is especially true for RISC (Reduced Instrument
ction set computer) is applied to the echo canceller, the problem becomes large.

【0026】本発明の課題は、計算精度を維持しつつ演
算速度を向上させることにある。
An object of the present invention is to improve calculation speed while maintaining calculation accuracy.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明のエコーキャンセ
ラにおいて、先ず、参照入力信号生成手段は、送信信
号、受信信号、及び所定のアルゴリズムに基づいて、送
信信号を変更した参照入力信号を生成する、擬似エコー
生成手段は、この参照入力信号生成手段が生成した参照
入力信号を入力し、所定のアルゴリズムに基づいた演算
処理を実行することで擬似エコー信号を生成する。
In the echo canceller of the present invention, first, the reference input signal generating means generates a reference input signal in which the transmission signal is changed, based on the transmission signal, the reception signal, and a predetermined algorithm. The pseudo echo generation means receives the reference input signal generated by the reference input signal generation means and executes a calculation process based on a predetermined algorithm to generate a pseudo echo signal.

【0028】上記の構成において、擬似エコー生成手段
は、演算処理を高速に行ううえで、各種の演算器を備
え、該演算器を用いて前記所定のアルゴリズムに基づい
た演算処理を実行することが望ましい。
In the above structure, the pseudo echo generating means is provided with various arithmetic units for performing arithmetic processing at high speed, and the arithmetic units can execute arithmetic processing based on the predetermined algorithm. desirable.

【0029】また、参照信号生成手段は、送信信号と受
信信号を予め決定された数式に従って算定し、所定のア
ルゴリズムを表現した数式に基づき、該算定した送信信
号、及び受信信号を用いて送信信号の変更量を算出する
算出手段と、算出手段が算出した変更量に応じて送信信
号を変更し、参照入力信号を出力する信号出力手段と、
を備えていることが望ましい。
Further, the reference signal generating means calculates the transmission signal and the reception signal according to a predetermined mathematical formula, and based on the mathematical formula expressing a predetermined algorithm, the transmission signal and the received signal are used to calculate the transmission signal. Calculating means for calculating the change amount of the signal, and signal output means for changing the transmission signal according to the change amount calculated by the calculating means and outputting the reference input signal,
It is desirable to have.

【0030】[0030]

【作用】本発明のエコーキャンセラは、相手先に音声等
を出力するための送信信号、受信した受信信号、及び所
定のアルゴリズムに基づいて、送信信号の信号レベルを
変更した参照入力信号を生成し、所定のアルゴリズムに
基づいた演算処理をこの参照入力信号を用いて実行する
ことで擬似エコー信号を生成する。
The echo canceller of the present invention generates a reference input signal in which the signal level of the transmission signal is changed based on the transmission signal for outputting voice or the like to the other party, the received signal received, and a predetermined algorithm. A pseudo echo signal is generated by executing arithmetic processing based on a predetermined algorithm using this reference input signal.

【0031】演算処理は、乗算器等の演算器を用いるこ
とでこの処理を高速に行うことができる。送信信号の信
号レベルの変更は、例えば乗数と乗算結果の値の比を1
に近づけるようにすることで、乗算器が扱う全てのデー
タの精度が常に高く維持されることになる。これによ
り、固定小数点方式の乗算器においては、計算精度を維
持させるためのビット操作等の演算処理に付随する処理
の実行が回避され、演算速度が向上される。
The arithmetic processing can be performed at high speed by using an arithmetic unit such as a multiplier. For changing the signal level of the transmission signal, for example, the ratio between the multiplier and the value of the multiplication result is set to 1
The accuracy of all the data handled by the multiplier is always kept high by making it close to. As a result, in the fixed-point type multiplier, execution of processing associated with operation processing such as bit operation for maintaining calculation accuracy is avoided, and operation speed is improved.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図1は、本発明が適用されたエコ
ーキャンセラ101を用いたシステム構成を示す概略ブ
ロック図であり、101は本実施例によるエコーキャン
セラ、102はスピーカ、103はマイクロホン、10
4は加算器である。この図1の構成を参照して、その概
略動作を説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a system configuration using an echo canceller 101 to which the present invention is applied. 101 is an echo canceller according to the present embodiment, 102 is a speaker, 103 is a microphone, 10
4 is an adder. The schematic operation will be described with reference to the configuration of FIG.

【0033】端子aには特には図示しない送信回路が接
続されており、スピーカ102は、送信回路から出力さ
れた送信信号xを入力することで音声を放音する。一方
のマイクロホン103は、音声を収音することで得た受
信信号を、加算器104を介して端子bに出力する。こ
の端子bには、特には図示していないが受信信号を受信
する受信回路が接続されている。
A transmission circuit (not shown) is particularly connected to the terminal a, and the speaker 102 outputs a sound by inputting the transmission signal x output from the transmission circuit. One of the microphones 103 outputs a reception signal obtained by picking up sound to the terminal b via the adder 104. Although not shown in particular, a receiving circuit for receiving a received signal is connected to the terminal b.

【0034】このシステムでは、スピーカ102が放音
した音声は音響空間を経てマイクロホン103に収音さ
れることでエコーが発生する。マイクロホン103は、
スピーカ102が放音した音声を収音することで、エコ
ー信号yを出力する。
In this system, the sound emitted by the speaker 102 is picked up by the microphone 103 through the acoustic space, so that an echo is generated. The microphone 103 is
The echo signal y is output by collecting the sound emitted by the speaker 102.

【0035】エコーキャンセラ101は、図1に示す如
く、後述するようにして送信信号xの減衰量βを算出す
る演算装置105と、この演算装置105が算出した減
衰量βに応じて送信信号xの信号レベルを変更した参照
入力信号x’を生成するプリアンプ106と、このプリ
アンプ106により生成された参照入力信号x’を入力
し、擬似エコー信号y’を生成するDSP107とから
構成されている。
The echo canceller 101, as shown in FIG. 1, calculates the attenuation amount β of the transmission signal x as will be described later, and the transmission signal x according to the attenuation amount β calculated by this arithmetic device 105. The preamplifier 106 for generating the reference input signal x ′ whose signal level is changed and the DSP 107 for inputting the reference input signal x ′ generated by the preamplifier 106 and generating the pseudo echo signal y ′.

【0036】このDSP107は、アダプティブトラン
スバーサルフィルタ(FIRフィルタ)をその内部に有
するものであり、所定のビット数を有する固定小数点方
式の乗算器(図示せず)を備えたものである。また、詳
細は後述するが、入力した参照入力信号x’をこのアダ
プティブトランスバーサルフィルタに与え、逐次更新し
たスピーカ102とマイクロホン103間のエコー経路
のインパルス応答hを用いた畳み込み積分を行うことに
より擬似エコー信号y’を生成する。
The DSP 107 has an adaptive transversal filter (FIR filter) inside and has a fixed-point type multiplier (not shown) having a predetermined number of bits. Also, as will be described later in detail, the input reference input signal x ′ is given to this adaptive transversal filter, and convolutional integration is performed by using the impulse response h of the echo path between the speaker 102 and the microphone 103 that is updated sequentially. Generate an echo signal y '.

【0037】生成した擬似エコー信号y’は、その信号
レベルが反転されて加算器104に出力される。加算器
104は、擬似エコー信号y’を入力すると、マイクロ
ホン103が出力した受信信号にこの擬似エコー信号
y’を加算することで、受信信号からこの擬似エコー信
号y’分を差し引く。
The generated pseudo echo signal y'has its signal level inverted and is output to the adder 104. When the pseudo echo signal y ′ is input, the adder 104 adds the pseudo echo signal y ′ to the reception signal output from the microphone 103, and subtracts the pseudo echo signal y ′ from the reception signal.

【0038】DSP107は、擬似エコー信号y’を加
算器104に出力した後、端子bに出力される受信信号
の信号レベル、即ち受信信号に残留した分のエコー信号
y(誤差e)を算出する。この誤差eを算出すると、こ
の誤差eから新たにタップ係数を更新することで、イン
パルス応答hを修正する。
After outputting the pseudo echo signal y'to the adder 104, the DSP 107 calculates the signal level of the reception signal output to the terminal b, that is, the echo signal y (error e) remaining in the reception signal. . When this error e is calculated, the impulse response h is corrected by newly updating the tap coefficient from this error e.

【0039】以上がエコーキャンセラ101の概略動作
である。次に、図2を参照して、上述したエコーキャン
セラ101の動作を詳細に説明する。図2は、本実施例
による擬似エコー信号生成処理を示すフローチャートで
ある。
The above is the general operation of the echo canceller 101. Next, the operation of the echo canceller 101 described above will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the pseudo echo signal generation processing according to this embodiment.

【0040】電源が投入され、擬似エコー信号y’の生
成が指示されると、先ず、DSP107はアダプティブ
トランスバーサルフィルタを初期化、即ちそれが備えた
各タップの係数に初期値をセットする(S201)。こ
のフィルタの初期化が終了すると、次に参照入力信号
x’(k)を入力し(S202)、続けてエコー信号y
(k)、即ちマイクロホン103から出力された受信信
号を入力する(S203)。
When the power is turned on and the generation of the pseudo echo signal y'is instructed, first, the DSP 107 initializes the adaptive transversal filter, that is, sets the initial value to the coefficient of each tap provided therein (S201). ). When the initialization of this filter is completed, the reference input signal x ′ (k) is next input (S202), and the echo signal y is continuously input.
(K), that is, the received signal output from the microphone 103 is input (S203).

【0041】DSP107がエコー信号yを入力する
と、演算装置105は参照入力として送信信号x
(k)、及び受信信号(エコー信号y(k))を入力し
て、これら2つの入力信号のエネルギ値(信号レベル)
を各々算定し(S204)、続けて送信信号x(k)を
減衰させる減衰量βを計算する(S205)。以下に示
す数4は上記したエネルギ値を算定する計算式、数5は
減衰量βを算出する計算式である。
When the DSP 107 receives the echo signal y, the arithmetic unit 105 receives the transmission signal x as a reference input.
(K) and the received signal (echo signal y (k)) are input, and the energy values (signal level) of these two input signals
Are calculated (S204), and the attenuation amount β that attenuates the transmission signal x (k) is calculated (S205). The following Expression 4 is a calculation formula for calculating the above energy value, and Expression 5 is a calculation formula for calculating the attenuation amount β.

【0042】[0042]

【数4】 P1(k)=(1−ρ)×P1(k−1)+ρ×y(k) P2(k)=(1−ρ)×P2(k−1)+ρ×x(k) 但し、P1(k):受信信号のエネルギ値(時刻kのと
き) P2(k):送信信号のエネルギ値(時刻kのとき) ρ :所定の定数
## EQU00004 ## P1 (k) = (1-.rho.). Times.P1 (k-1) +. Rho..times.y (k) P2 (k) = (1-.rho.) * P2 (k-1) +. Rho.x (k) However, P1 (k): energy value of received signal (at time k) P2 (k): energy value of transmitted signal (at time k) ρ: predetermined constant

【0043】[0043]

【数5】β = P1(k)/P2(k) 数4から分かるように、本実施例では入力信号x、yの
急激な変化に追随しないようにエネルギ値P1及びP2
を算定しているので、ノイズ等の影響を低減させること
ができる。減衰量βの計算が終了すると、演算装置10
5は、この減衰量βの値に応じてプリアンプ106を調
整する。これにより、プリアンプ106は、この減衰量
βに応じて送信信号xを減衰させてDSP107に出力
することになる。
## EQU5 ## β = P1 (k) / P2 (k) As can be seen from the equation 4, in this embodiment, the energy values P1 and P2 are set so as not to follow the abrupt changes of the input signals x and y.
Is calculated, it is possible to reduce the influence of noise and the like. When the calculation of the attenuation amount β is completed, the arithmetic unit 10
5 adjusts the preamplifier 106 according to the value of the attenuation amount β. As a result, the preamplifier 106 attenuates the transmission signal x according to this attenuation amount β and outputs it to the DSP 107.

【0044】ところで、減衰量βの計算(更新)は、D
SP107が参照入力信号x’(k)を入力した後に行
われることから、DSP107が入力したこの参照入力
信号x’(k)は、前回に計算された減衰量βに応じて
送信信号x(k)が変更されたものである。本実施例で
このようにした理由は、プリアンプ106の調整には比
較的時間がかかり、また、サンプリング周期(時刻kと
時刻k−1の時間間隔)は短いことから、この周期間で
の信号の変動は通常小さいためである。
By the way, the calculation (update) of the attenuation amount β is D
Since this is performed after the SP 107 has input the reference input signal x ′ (k), the reference input signal x ′ (k) input by the DSP 107 is the transmission signal x (k) according to the previously calculated attenuation amount β. ) Has been changed. The reason for doing this in this embodiment is that the adjustment of the preamplifier 106 takes a relatively long time and the sampling cycle (the time interval between the time k and the time k-1) is short. This is because the fluctuation of is usually small.

【0045】演算装置105が減衰量βを計算すると、
次にDSP107は既に入力した参照入力x’(k)を
アダプティブトランスバーサルフィルタに与え、参照入
力信号x’(k)とインパルス応答h(n)を用いて畳
み込み積分演算を実行することにより擬似エコー信号
y’を生成する(S206)。この擬似エコー信号y’
の生成は、数6を用いて行われる。
When the arithmetic unit 105 calculates the attenuation amount β,
Next, the DSP 107 applies the already-input reference input x ′ (k) to the adaptive transversal filter, and executes a convolution integration operation by using the reference input signal x ′ (k) and the impulse response h (n) to generate a pseudo echo. The signal y'is generated (S206). This pseudo echo signal y '
Is generated using Equation 6.

【0046】[0046]

【数6】 [Equation 6]

【0047】擬似エコー信号y’を生成すると、DSP
107は、この生成した擬似エコー信号y’を加算器1
04に出力することでエコー信号yの打ち消しを行うと
ともに、エコー信号yと擬似エコー信号y’の差である
誤差e(k)を算出する(S207)。この誤差e
(k)の算出は、前述した数2を用いて行われる誤差e
(k)を検出すると、次にこの誤差e(k)を用いてフ
ィルタ係数、即ちインパルス応答h(k)を修正して
(S208)、ステップS202に戻って次の時刻(k
+1)の処理に移行する。このインパルス応答h(k)
の修正は、数7に示す計算式を用いて行われる。
When the pseudo echo signal y'is generated, the DSP
107 adds the generated pseudo echo signal y ′ to the adder 1
The echo signal y is canceled by outputting it to 04, and the error e (k), which is the difference between the echo signal y and the pseudo echo signal y ′, is calculated (S207). This error e
The calculation of (k) is performed by using the above-described Equation 2, the error e
When (k) is detected, the filter coefficient, that is, the impulse response h (k) is corrected using the error e (k) (S208), and the process returns to step S202 to return to the next time (k).
The process shifts to +1). This impulse response h (k)
Is corrected using the calculation formula shown in Expression 7.

【0048】[0048]

【数7】 [Equation 7]

【0049】本実施例では、上記した数4及び数5から
も明らかなように、減衰量βで減衰された後の信号であ
る参照入力信号x’(k)は、エコー信号y(k)と同
じレベル(2つの信号の比は0〜2間)となる。このた
め、数6の演算処理、即ちステップS206の処理を実
行する場合、例えば、乗算器(固定小数点方式)が16
ビットとすると、インパルス応答h(n)もビット操作
等の処理を行うことなく16ビットで表すことができる
ようになるので、計算精度を維持しつつ、演算処理の速
度を向上させることができる。
In this embodiment, as is apparent from the equations 4 and 5, the reference input signal x '(k), which is a signal after being attenuated by the attenuation amount β, is the echo signal y (k). And the same level (the ratio of the two signals is between 0 and 2). Therefore, when the arithmetic processing of the equation 6, that is, the processing of step S206 is executed, for example, the multiplier (fixed point system) is 16
When the bit is used, the impulse response h (n) can also be represented by 16 bits without performing processing such as bit manipulation, so that the calculation processing speed can be improved while maintaining the calculation accuracy.

【0050】図2に示したフローチャートにおいて、演
算処理量は特にステップS206とステップS208に
集中、即ち擬似エコー信号y’の生成とフィルタ係数h
(n)の修正に時間がかかる。これは、タップの総数N
が大きくなる程その傾向がある。
In the flowchart shown in FIG. 2, the amount of calculation processing is concentrated on steps S206 and S208, that is, the generation of the pseudo echo signal y'and the filter coefficient h.
It takes time to correct (n). This is the total number of taps N
There is a tendency for it to increase.

【0051】しかし、本実施例では、ステップS206
の擬似エコー信号y’の生成において、それに要する処
理時間を短縮することができる。従って、特に処理時間
を要する処理の1つが高速に行われることから、処理時
間を大きく短縮、即ち演算処理の速度を大きく向上させ
ることができる。これは、固定小数点方式の乗算器を備
えた安価なDSPをエコーキャンセラに適用できる、即
ちエコーキャンセラのコストを抑えることができること
を意味している。この本実施例に示した構成、及び動作
により実験を行った結果、計算精度、及び演算速度の向
上において良好な結果が得られることが確認されてい
る。
However, in this embodiment, step S206
It is possible to shorten the processing time required for generating the pseudo echo signal y'of. Therefore, since one of the processes that requires a particularly long processing time is performed at high speed, the processing time can be greatly shortened, that is, the speed of the arithmetic processing can be greatly improved. This means that an inexpensive DSP equipped with a fixed-point type multiplier can be applied to the echo canceller, that is, the cost of the echo canceller can be suppressed. As a result of experiments conducted with the configuration and operation shown in this embodiment, it has been confirmed that good results can be obtained in improvement of calculation accuracy and calculation speed.

【0052】本実施例は、擬似エコー信号y’を生成す
るアルゴリズム(数式)に応じてその送信信号xを変更
するものであるが、これの変更は図1からも分かるよう
に、簡易な構成で行われるものである。このため、エコ
ーキャンセラのコストを抑えることができるという効果
の他に、既存のエコーキャンセラに対しても本発明を容
易に適用できるという効果もある。
In this embodiment, the transmission signal x is changed according to the algorithm (mathematical expression) for generating the pseudo echo signal y ', but this change is simple as shown in FIG. Is done in. Therefore, in addition to the effect of reducing the cost of the echo canceller, the present invention can be easily applied to existing echo cancellers.

【0053】なお、本実施例では、擬似エコー信号y’
の生成にLMSアルゴリズムを用いているが、このアル
ゴリズムだけに限定されるものではなく、各種アルゴリ
ズムに対応することができるものである。
In this embodiment, the pseudo echo signal y '
Although the LMS algorithm is used for the generation of, the present invention is not limited to this algorithm and can be applied to various algorithms.

【0054】また、本実施例はテレビ電話等のシステム
に適用されたものであるが、本願発明は、このようなシ
ステムに限定されるものではなく、電話網といった他の
システムにも同様に適用できるものである。
Although the present embodiment is applied to a system such as a videophone, the present invention is not limited to such a system and is similarly applied to other systems such as a telephone network. It is possible.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上、説明したように本発明のエコーキ
ャンセラは、相手先に音声等を出力するための送信信
号、受信した受信信号、及び所定のアルゴリズムに基づ
いて、送信信号の信号レベルを変更した参照入力信号を
生成し、所定のアルゴリズムに基づいた演算処理をこの
参照入力信号を用いて実行することで擬似エコー信号を
生成するため、計算精度を維持しつつ演算速度を向上さ
せることができる。
As described above, the echo canceller of the present invention determines the signal level of the transmission signal based on the transmission signal for outputting voice or the like to the other party, the received reception signal, and a predetermined algorithm. Since the pseudo reference echo signal is generated by generating the modified reference input signal and executing the arithmetic processing based on the predetermined algorithm using this reference input signal, it is possible to improve the arithmetic speed while maintaining the calculation accuracy. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例によるエコーキャンセラが適用された
システム構成を示す概略ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a system configuration to which an echo canceller according to this embodiment is applied.

【図2】本実施例による擬似エコー信号生成処理を示す
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a pseudo echo signal generation process according to this embodiment.

【図3】従来のエコーキャンセラが適用されたシステム
構成を示す概略ブロック図である。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a system configuration to which a conventional echo canceller is applied.

【図4】従来における擬似エコー信号生成処理を示すフ
ローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a conventional pseudo echo signal generation process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 エコーキャンセラ 105 演算装置 106 プリアンプ 107 DSP 101 echo canceller 105 arithmetic unit 106 preamplifier 107 DSP

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 送信信号、受信信号、及び所定のアルゴ
リズムに基づいて、前記送信信号を変更した参照入力信
号を生成する参照入力信号生成手段と、 この参照入力信号生成手段が生成した参照入力信号を入
力し、前記所定のアルゴリズムに基づいた演算処理を実
行することで擬似エコー信号を生成する擬似エコー生成
手段と、 を具備したことを特徴とするエコーキャンセラ。
1. A reference input signal generation means for generating a reference input signal obtained by changing the transmission signal based on a transmission signal, a reception signal, and a predetermined algorithm, and a reference input signal generated by the reference input signal generation means. And an echo canceller that generates a pseudo echo signal by executing a calculation process based on the predetermined algorithm.
【請求項2】 前記擬似エコー生成手段は各種の演算器
を備え、該演算器を用いて前記所定のアルゴリズムに基
づいた演算処理を実行する、 ことを特徴とする請求項1記載のエコーキャンセラ。
2. The echo canceller according to claim 1, wherein the pseudo echo generating means includes various kinds of arithmetic units, and executes arithmetic processing based on the predetermined algorithm using the arithmetic units.
【請求項3】 前記参照信号生成手段は、前記送信信号
と受信信号を予め決定された数式に従って算定し、前記
所定のアルゴリズムを表現した数式に基づき、該算定し
た送信信号、及び受信信号を用いて前記送信信号の変更
量を算出する算出手段と、 前記算出手段が算出した変更量に応じて前記送信信号を
変更して、前記参照入力信号を出力する信号出力手段
と、 を備えたことを特徴とする請求項1、または2記載のエ
コーキャンセラ。
3. The reference signal generation means calculates the transmission signal and the reception signal according to a predetermined mathematical formula, and uses the calculated transmission signal and received signal based on the mathematical formula expressing the predetermined algorithm. Calculating means for calculating the change amount of the transmission signal, and signal output means for changing the transmission signal according to the change amount calculated by the calculating means and outputting the reference input signal. The echo canceller according to claim 1 or 2, which is characterized.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010084648A (en) * 2000-02-28 2001-09-06 윤종용 Voice recognition apparatus capable of removing echo signal in a vms and method for removing echo signal thereof

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