JPH09172485A - スピーカホンシステム、およびそこにおける送信および受信信号振幅を調節し、制御するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピーカホン装置のためのループゲイン処理
機構を提供する。 【解決手段】 スピーカホン装置のためのループゲイン
処理機構は、スピーカホンシステム内の２つのエコー帰
還経路に従ってシステムのループゲインを決定する。各
半ループのゲイン値は、ローカルおよび遠端末電話の両
方またはスピーカホンシステムが安定することを確実に
するよう別個に計算される。第１の半ループはローカル
スピーカホンマイクロホン（２１６）から延びる帰還経
路からハイブリッドラインインタフェース（２４０）ま
での、ゲインの一因となるものを含み、このハイブリッ
ドラインインタフェース（２４０）はスピーカホンをテ
レホンネットワークラインに結合し、その後ローカル拡
声器（２６４）に結合する。第２の半ループはライン受
信チャネルから送信チャネルまでの帰還経路を規定す
る。ゲインの一因となるものは、適切なゲイン切換モー
ドを正確に設定するよう、半ループの各々に対してゲイ
ン値を決定する、システム制御装置の中に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明はスピーカホン技術に関し、よ
り特定的には、スピーカホンの構成要素によって導入さ
れるエコーおよびゲインの影響を最小にするための機構
を備えた、スピーカホンシステムに関する。

【０００２】

【関連技術の説明】スピーカホンは今日広く用いられて
いる。ユーザの手を塞ぐことなく電話器を用い、かつ会
議タイプの電話を必要とすることなく多数の当事者の通
話への参加を可能にすることは、従来の、手に持つ電話
システムに勝る大きな利点であることがわかっている。

【０００３】スピーカホンは、従来の送受器なしで電話
通話を可能にする、マイクロホンと拡声器とを含むスピ
ーカ電話を定義する。典型的には、スピーカホンにおけ
るマイクロホンおよび拡声器は同じ物理的構成に含まれ
るので互いに極めて近接している。しかし卓上用のＰＣ
用途のような多くの例において、スピーカホンエレクト
ロニクスでは、マイクロホンおよび拡声器の配置、した
がって音響的なエコーの経路が固定する形態をとること
ができない。このため、もしマイクロホンを拡声器アセ
ンブリから物理的に切離すことができ、それに対して独
立して移動可能であるならば、ユーザは会話の間拡声器
に対してマイクロホンを移動させることを望むだろう。

【０００４】このように密接して、しかもその近接度が
変更可能なため、スピーカホンは、スピーカホンを成す
マイクロホンおよび拡声器の同時の使用に固有な、いく
つかの問題をかかえる。全二重スピーカホンにおける、
スピーカホンの明瞭性および安定性に関する重大な問
題、たとえばハウリングによる会話の中断といった問題
は、マイクロホンと拡声器との間の音響結合に関連す
る。全二重システムでは、ローカルユーザがリモートユ
ーザと同時に発話でき、かつ受信された音声を聞けると
いう同時双方向通信が可能である。しかし、このような
同時の会話は、ローカル側で拡声器によって受信された
音声がローカルマイクロホンによって拾われ、リモート
側に送り返されるときに起こる、音響帰還の問題を生み
出す。この結果、リモートの当事者は、自分自身の声
の、強いエコーを聞くだろう。もしこの音響循環が続く
ならば、音声の質および会話はゆがめられ、かなり質が
低下することとなり、システムが不安定になることをも
たらし、すなわちハウリングが起こることとなる。もち
ろん、もしリモート側のユーザも背向配置のスピーカホ
ンを用いているならば、音響帰還の問題は拡大する。

【０００５】このように、音響および電気帰還と関連し
た問題のいくつかには、上述のエコーと、ハウリング
と、ゲイン切換等がある。たとえば、エコーの問題に関
しては、従来のエコーキャンセラは、スピーカホン作動
中のエコーを減らすために一般には用いられるが、エコ
ーの除去だけでは、全ループゲインを１未満に制限し、
正の帰還ループを制限してシステムの安定性を維持する
のに必ずしも十分ではない。

【０００６】ループゲインは、スピーカホンのさまざま
な構成要素を通る音声信号の、結果として生じたゲイン
の合計を指す。ゲインループはマイクロホンから、リモ
ート電話システムへの送信チャネルまでと、受信チャネ
ルを通って拡声器まで戻るまでの、スピーカホンの構成
要素でマイクロホンに音響的に結合されるものすべてを
典型的に含む。スピーカホンの主な内部の構成要素のい
くつかは、音響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）およびライ
ンエコーキャンセラ（ＬＥＣ）のようなエコーキャンセ
ラと、音声制御プロセッサとを含む。

【０００７】エコーキャンセラのあるタイプたとえば音
響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）は、、マイクロホンと拡
声器との間のインパルス応答を推定するマイクロホンお
よび拡声器と関連した、複数個の適応フィルタを典型的
に含む。別のエコーキャンセラ、たとえばラインエコー
キャンセラ（ＬＥＣ）は、電話ネットワークインタフェ
ース回路におけるインピーダンスの不整合によって発生
する信号の電気反射を除去するよう、送信チャネルおよ
び受信チャネルを横切って実現され得る。

【０００８】エコー経路の各インパルス応答に対して、
エコーの推定値が決定され、入力音声信号から減じられ
る。適応フィルタは、一般にデジタル信号処理（ＤＳ
Ｐ）装置または他のプログラマブルプロセッサに含ま
れ、それらのリアルタイムの性能、すなわちエコー経路
インパルス応答に収束するのに必要な速度および推定プ
ロセスの正確さに影響を及ぼし、かつそれを決定する、
さまざまなアルゴリズムによって規定される。アルゴリ
ズム係数は拡声器とマイクロホンとの間のインパルス応
答またはネットワークインタフェースの送信チャネルと
受信チャネルとの間のインパルス応答を表わすよう継続
的に適応させる。

【０００９】もしエコーキャンセラインパルス応答がエ
コー経路のそれと正確に一致するならば、エコーは除去
されることになる。しかし、従来の装置には限界があ
り、たとえば有限ビットの分解能装置には係数の不正確
さが存在するため、１００％の除去は滅多に達成できな
い。さらに、エコー経路におけるあらゆる変化によっ
て、そのとき推定されているインパルス応答が現実のイ
ンパルス応答からずれてしまう。エコーキャンセラが変
化を認識し、それを補償してそれ自体を再び収束させる
前に、システムには、大きな残余エコーがあるだろう。

【００１０】さらに、全二重スピーカホンでは、典型的
にはＡＥＣおよびＬＥＣは音響エコーおよび電気エコー
を打消すよう、互いに隣接して置かれる。したがって、
ＡＥＣおよびＬＥＣは、それらの係数が受信モードおよ
び送信モードにおいてのみそれぞれ適応されるよう、厳
密に制御されなければならない。係数適応プロセスは受
信モードおよび送信モードに限られる。これは、（１）
室内インパルス応答は受信信号のみに合わせて作られ、
ローカル送話者信号がこのプロセスを邪魔するおそれが
ある（２）ネットワークインタフェースインパルス応答
は送信信号のみに合わせて作られ、リモート送話者信号
がこのプロセスを邪魔するおそれがある、ためである。
したがって、音声信号およびシステムパラメータにおけ
る継続的な変化に常に気付いていることは大変重要であ
る。

【００１１】スピーカホンの使用がより一般的になるに
つれて、背向配置のスピーカホンシステムの性能は大き
な関心事となっている。したがって音声制御プロセッサ
は、端から端までスピーカホンの全体的性能を維持する
ような配置を考慮しなければならない。しかし、いくつ
かのスピーカホンは、リモートスピーカホンよりもむし
ろ、リモート送受器で通話するローカルスピーカホンに
関するだけである。したがって、音声制御プロセッサは
このような状況に対処し得ることを要する。

【００１２】音声制御プロセッサはスピーカホンシステ
ム全体の中央制御である。それには音声検出器とループ
ゲイン制御とを含む必要がある。音声検出器は通話モー
ドを決定し、次にこのモードによって上記のとおりエコ
ーキャンセラの適応プロセスを制御する。しかし現在の
音声検出器は低いレベルの音声信号に対する感度が十分
でなく、または二重会話の、素早く検出する上で不十分
であるか、雑音を音声として誤って検出する。このよう
な音声検出器の一例では、送信信号レベルと受信信号レ
ベルとを比較し、もし受信レベルが送信レベルよりも大
きければ検出信号を断言する、単純コンパレータを用い
る。音響結合の強さおよび電話ラインの損失の特徴に依
存して、会話のほとんどの間送信レベルは受信レベルよ
りも何倍も大きくなり得る。このような場合、音声検出
は、正確なチャネルゲイン調整のために受信信号を検出
するのがゆっくりすぎるまたは遅すぎることとなるだろ
う。さらに、この遅い決定はエコーキャンセラがその収
束されたインパルス応答から離れ、除去性能が非常に必
要であるときにそのいくらかを失うことになるだろう。
この種の音声検出器はさらにエコー経路変化を誤って検
出し、このためエコーキャンセラの収束プロセスを遅ら
せる。

【００１３】既に述べたとおり、エコーキャンセラもま
た最適な除去性能を維持できるとは限らない。したがっ
て、システムの安定性を維持するために、何らかのゲイ
ン切換をシステムに適用する必要がある。さらに、自動
的なゲイン制御を利用するスピーカホンシステムでは、
ループゲインの合計は入力信号の急激な変化によって不
意に変化し得る。ループゲイン機構は信号の突然の変化
およびエコーの強さに適切を補償できる必要がある。し
かし従来のスピーカホンシステムは、ループゲイン機構
をかなり簡略化しており、その結果不自然な音声の会
話、音声レベルの劣化または一時的なシステムの不安定
さをもたらす。

【００１４】全二重スピーカホンシステムでは、典型的
に４つの異なった会話モードが存在し得る。これらのモ
ードは、（１）無音モード（ローカルまたはリモート側
で会話がない）（２）送信モード（ローカルユーザは発
話しており、リモートユーザは黙っている）（３）受信
モード（ローカルユーザは黙っており、リモートユーザ
は発話している）および（４）二重の会話モード（ロー
カルおよびリモートの同時の双方向の通話）を含むだろ
う。既に述べたエコーおよびハウリングの問題により、
１つの通話モードから別の通話モードに切換えるときに
は、音声の質のよさおよびシステムの安定性を確保する
よう円滑なゲイン切換が適用されなければならない。通
話モードの切換と、対応するゲイン切換の要件との間の
関係を理解しないならば、多くの従来のスピーカホンの
場合と同様、音声のクリック止め、音節切れまたは過渡
的なエコーが聞かれるだろう。

【００１５】たとえば、図１の従来の単一のループ図を
参照すると、閉ループ１１０ゲインは典型的にはローカ
ル側ですべてのスピーカホン構成要素に対して計算され
る。ＡＥＣ１４４と、送信ＡＧＣ１２０と、送信チャネ
ルゲイン調節１２２と、ＬＥＣ１３４と、受信ＡＧＣ１
３６と、受信チャネルゲイン調節１３８とを含むループ
のゲインの合計が以下の式に従って、完全なローカルル
ープになるよう互いに結合される。

【００１６】

【数１１】

【００１７】しかし、このような従来の機構において
は、ゲインループ１００のゲインの合計は１よりも大き
い値になることが多いだろう。これは各音声チャネルに
特定のゲイン情報を提供しないため、ブラインド減衰が
よく適用され、この結果、制御装置１４８がシステムを
安定に保つようシステムの信号を過度に減衰することに
なる。この過度な減衰は不快なゲイン切換プロセスを後
にもたらし、この結果拡声器のクリッキング音、暗騒音
レベルにおけるゲート効果および音声の音節切れが生じ
る。さらに、このシステム環境にある高レベルの騒音を
有する背向配置のスピーカホンでは、このループゲイン
機構は“リンギング”を引起こし、このリンギングの強
度はゲイン切換プロセスに設計された、安全マージンに
依存する。安全マージンが大きいほど、より大きなゲイ
ン切換効果が聞かれることとなる。

【００１８】上述のとおり、ゲイン切換の正確さ、速度
および円滑さはシステムの性能にも必要である。所望の
送信信号レベルおよび受信信号レベルに依存して、１よ
り大きい乗数を信号に適用することによって信号レベル
を上げるようゲインは調節され得る。同様に、１より小
さいゲイン値を信号に乗算することによって信号は減
少、または減衰され得る。スピーカホン装置はさまざま
なゲインの計算アルゴリズムを介して送信チャネルおよ
び受信チャネルの両方に適用する最適のゲインを決定す
る。

【００１９】要約すると、感度が良く、正確な音声検
出、優れた設計のエコーキャンセラ、高度なループゲイ
ン処理および円滑なゲイン切換プロセスが、十分に機能
する全二重のスピーカホンを製造する鍵である。

【００２０】

【発明の概要】したがってこの発明の目的は、スピーカ
ホン装置にループゲイン処理機構を提供することであ
る。スピーカホンシステムの２つのエコー帰還経路が特
定される。ローカル側スピーカホンおよび遠隔側スピー
カホンの両方がシステムに適用された最小限必要な減衰
で確実に安定するよう、各半ループに対するゲイン値が
別個に計算される。第１の半ループはローカルスピーカ
ホンマイクロホンからハイブリッドネットワークインタ
フェースへ、およびローカル拡声器に戻るまでの帰還経
路を規定する。第２の半ループはライン受信ノードから
スピーカホン音響インタフェースを通り、ライン送信ノ
ードまでの音響帰還経路を含む。

【００２１】これらおよび他の目的に従って、この発明
に従ったスピーカホンシステムは音響エコーキャンセラ
（ＡＥＣ）とラインエコーキャンセラ（ＬＥＣ）とを含
むエコー除去ネットワークを介して結合されるローカル
マイクロホンおよび拡声器装置を含む。さらに、送信チ
ャネルおよび受信チャネルによって伝えられる音声信号
への自動的な信号レベル調節を提供するよう自動ゲイン
制御（ＡＧＣ）装置が実現される。ＡＥＣ、送信ＡＧ
Ｃ、送信ゲイン調節、ＬＥＣ、受信ＡＧＣ、受信ゲイン
調節、およびシステムの音量（計量）制御からのものを
含む、ゲインの一因となるものすべては、送信チャネル
および受信チャネルの両方でゲイン切換を正確に設定す
るために、複数の音声検出器によって定められる通話モ
ード情報とともに、半ループの各々からの全体的なゲイ
ン値を定める制御装置において処理される。

【００２２】この発明は、各チャネルに、適切な目標ゲ
イン切換値を設定するために、各会話モードにおける半
ループのゲインの適用にさらに注目する。すなわちこれ
らの各会話モードとは、（１）無音モード（ローカルま
たはリモート側での会話がない）（２）送信モード（ロ
ーカルユーザは発話しており、リモートユーザは黙って
いる）（３）受信モード（ローカルユーザは黙ってお
り、リモートユーザは発話している）および（４）二重
の会話モード（同時の双方向のローカルおよびリモート
通話）である。

【００２３】この発明の他の目的および局面は、この発
明を限定するものとしてではなく、例によって提示され
る発明の詳細な説明から当業者には明らかになるだろ
う。

【００２４】

【好ましい実施例の詳細な説明】発明を実施するための
現在考え得る最良モードを以下に説明する。添付の図面
では、類似した番号はそれぞれの図面の、類似した部分
を表わす。この説明は発明の実施例の一般的な原理を例
示する目的のために作られ、かつ限定的な意味にとられ
るべきではない。この発明の範囲は、添付の特許請求の
範囲への参照によって定められる。

【００２５】この発明の実施例は、改良されたスピーカ
ホンシステムの性能を提供し、さらにローカルおよびリ
モートスピーカホンの、単一のまたは背向の使用に起因
する性能劣化を最小にする。単一の全ループ経路よりも
むしろ、半ループと呼ばれる２つのローカルエコー帰還
経路を調査することによって、たとえばローカルスピー
カホンコンポーネントにあるＡＥＣまたはＬＥＣといっ
たエコーキャンセラのうちいずれのものの性能に基づい
ても、送信および受信信号レベル調節が最適化され得
る。この結果、音声の質ならびにローカル側のスピーカ
ホン装置および背向配置のローカルおよびリモートスピ
ーカホン装置の安定性を高めるために、システムゲイン
指定または特定の会話モードについてのシステムゲイン
切換がより厳密に、かつ円滑に行なわれ得る。

【００２６】第１の半ループは、システム制御装置が、
ＬＥＣの機能が不十分ではないか、または電気ラインエ
コーを完全に除去または減衰しそこなっていないかどう
かを判断することを可能にする。もしこのような判断が
下されると、信号が受信され、ローカル拡声器によって
放送される前に受信チャネルにある受信信号は減衰器を
通過する。ネットワーク受信チャネルからローカル拡声
器およびマイクロホンへ延び、ネットワーク送信チャネ
ルに戻る第２の半ループはＡＥＣの問題を扱う。もし制
御装置が、ＡＥＣがこの半ループゲインを１より下に保
つよう不適切に機能していると判断するならば、送信チ
ャネル信号に減衰を加えるよう別の減衰器が実現され
る。２つの半ループゲイン計算はまた、異なった会話モ
ードにおいてゲイン切換を実施するためのベースライン
を形成する。

【００２７】図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるよ
うに、ローカルスピーカホンシステム２００と、ローカ
ルスピーカホン２１０の、反転された鏡像の構成とに関
連した２つのエコー帰還経路は、半ループ２１２および
２１４としてそれぞれ示される。ローカルステーション
２００のためのゲイン計算は、２１０で示す、ローカル
ステーションの、反転された配向と類似した構成を示す
こととなるリモートスピーカホンアセンブリに適用され
てもよいことがわかるだろう。この発明の実施例による
と、ローカル側電話および遠隔側電話の両方、またはス
ピーカホンシステムが安定することを確実にするよう各
半ループに対するゲイン値は別個に計算される。

【００２８】図２（Ａ）に示される、発明の好ましい実
施例において、半ループのゲイン計算の一因となるスピ
ーカホン構成要素の第１の半ループ２１２は、送信ＡＧ
Ｃ２２８と、送信ゲイン調節２３２と、ＬＥＣ２５０
と、受信ＡＧＣ２５４と、受信ゲイン調節２５６と、ロ
ーカル拡声器音量制御２５８とを含む。より特定的に
は、ローカルマイクロホン２１６は入力アナログ送信信
号を受信し、リモート側のユーザに送信する。入力アナ
ログ信号をデジタルフォーマットに変換するＡ／Ｄ変換
器２２０の中に信号が入力される前に、マイクロホン２
１６は増幅器２１８に結合される。その後デジタルマイ
クロホン信号はＡＥＣ２２４の出力を減じる（図２の２
２２においてマイナスで示される）。ローカル拡声器２
６４で出力される入来の受信信号と、ローカル拡声器放
送を幾分含み得るローカルマイクロホン信号との間のエ
コーに起因する音響帰還を除去するよう、ＡＥＣ２２４
が設けられる。

【００２９】次に、総和器２２２の出力が送信ＡＧＣ２
２８と、送信信号を評価し、かつローカルおよびリモー
トユーザが作動させているスピーカホンの会話モードを
定める音声検出器２２６との中に入力される。送信ＡＧ
Ｃ２２８は総和された送信信号を受信し、長期間信号平
均を所望されたレベルに自動的に調節する。送信ＡＧＣ
２２８の出力はその後、制御装置２３０によって設定さ
れる送信ゲイン切換が適用される、減衰器２３２の中に
導かれる。

【００３０】好ましい実施例において、制御装置２３０
は各エコーキャンセラの適応プロセスに対する制御を提
供し、かつシステムの主な意志決定者として働く。図２
Ａおよび図２Ｂの両方に見られるように、制御装置２３
０は複数のデータラインを集め、スピーカホンシステム
の他の構成要素に、適切な制御命令を与える。たとえ
ば、制御装置２３０は送信ＡＧＣ装置２２８および受信
ＡＧＣ装置２５４からゲイン情報を受信し、それにより
両方のループゲイン決定に応答しかつ影響を及ぼし得
る。

【００３１】制御装置２３０は、ローカル拡声器２６４
に向かう受信信号ラインに含まれる音量調整２５８に属
する情報をさらに受信する。音量調整２５８とはループ
２１２のゲイン計算にしか影響を及ぼさない拡声器２６
４のデジタル音量設定を指す。送信音声検出器２２６に
加えて、制御装置２３０は受信音声検出器２５２からの
検出情報をさらに受信し、これにより正しい通話モー
ド、すなわち（１）無音モード（２）送信モード（３）
受信モードおよび（４）二重の会話モードを決定する。

【００３２】エコーキャンセラの性能に関する情報で、
制御装置２３０は適用されるゲイン切換のタイプを計算
し、かつ決定することができ、これは、通話を所望され
た会話モードに正しく切換えるために減衰器２３２およ
び２５６によって、どのくらいの減衰が、どのくらいの
速度で適用されるべきかに関する情報を含む。したがっ
て制御装置２３０は、ＡＥＣ２２４またはＬＥＣ２５０
のいずれかの適応フィルタ係数が、望ましくない音響帰
還またはラインエコーすべてを除去するまたは減衰する
ために必要なものとして、調節または固定されるべきか
を指示することができる。

【００３３】図２（Ａ）の第１の半ループ２１２を再び
参照すると、減衰器２３２でローカル送信信号が、所望
されたゲイン値で乗算された後、信号はＤ／Ａ変換器２
３４へと向かい、もし必要であれば２３６で増幅され、
送信ラインまたはチャネル２３８を介してハイブリッド
ラインインタフェース２４０に送信され、ネットワーク
ライン（図示せず）に介してリモートユーザに送信され
る。同時に、ハイブリッドインタフェース２４０で受信
され、受信チャネル２４２を介して導かれ、増幅器２４
４の中に入力されるリモートアナログ音声信号はＡ／Ｄ
変換器２４６によって変換され、かつ２４６でＬＥＣ２
５０の出力によって減じられる。

【００３４】以上のように、ＬＥＣ２５０は、ネットワ
ークラインインピーダンスとハイブリッドインピーダン
スとの不整合によってハイブリッドインタフェースで発
生する電気エコーに起因するエコーの、ラインエコー除
去を提供する。その後、総和された受信信号は受信ＡＧ
Ｃ２５４および音声検出器２５２内へ導かれる。次に、
受信ゲイン切換のための減衰が２５６において受信信号
に適用され、これはその後音声調整２５８を通って導か
れ、拡声器２６４で出力される前に、Ｄ／Ａ変換器２６
０および増幅器２６２を通して再びアナログフォーマッ
トに最終的に変換される。

【００３５】例示の目的で、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の
ものの、反転された鏡像のスピーカホン構成として示さ
れ、ここでは半ループ２１４は半ループ２１２と反対の
ループ方向にある。図に示されるように、スピーカホン
構成要素および構成要素の機能は同じである。しかし以
下により詳細に説明されるように、各図の半ループはス
ピーカホン内に、異なった、ゲインの一因となるものを
含み、この結果各チャネルのそれぞれに別個のループゲ
イン値が生じる。このプロセスによって、上記の発明の
背景で述べられたような、全ループ構成を用いてゲイン
の合計を定めることによってもたらされ得る、不必要な
過度の減衰が避けられる。

【００３６】より特定的には、この発明の実施例はシス
テムの閉ループゲインを定めるための従来の機構とは異
なる。たとえばいくつかの従来のスピーカホン装置で
は、会話送信モードにおいて、ローカル送話者がローカ
ル拡声器を通して自分自身の声を聞くことができる最大
信号レベルを制限するよう、すなわち電話インタフェー
スからの帰還エコーの最大量を制限するよう、予め定め
られた大きな減衰が受信チャネルに常に適用される。し
かし、このようなシステムは、帰還エコーが受信チャネ
ルの中でＬＥＣによって既に除去されたかもしれないこ
とを考慮に入れていない。この結果、この過度の減衰は
受信チャネルの通常の騒音レベルを抑制することとな
り、これによりユーザはラインが不通なったと思うかも
しれない。それはさらに、ローカル側でのスピーカホン
通話が受信モードに変わるときに拡声器信号レベルが即
座に上がることを困難にする。

【００３７】むしろ、この発明の実施例に従い２つの半
ループのゲイン値を計算すれば、音声信号に最小限必要
な減衰のみが、すべてのスピーカホン通話モードに適用
される。たとえば、もし図２（Ａ）の半ループ２１２
が、半ループゲインが十分に低いことを示すゲイン計算
をもたらし、それによりスピーカホン送信モードにおい
て受信信号に余分な注意を払う必要がないならば、受信
チャネル２４２はＡＥＣ２２４の動作に関係なく、有効
に“開放されたまま”（受信減衰器２５６での減衰がな
い）にされ得る。

【００３８】このように、図２（Ａ）の送信半ループ２
１２は送信ＡＧＣ２２８と、送信ゲイン調節２３２と、
ＬＥＣ２５０と、受信ＡＧＣ２５４と、受信ゲイン調節
２５６と、スピーカホン音節調整２５８とからゲインの
一因となる部分を含む。半ループゲインの合計はこのた
め以下のものとなる。

【００３９】

【数１２】

【００４０】これにより１より低く半ループゲインを維
持するために必要な、関連した最大の減衰は以下によっ
て決定される。

【００４１】

【数１３】

【００４２】この発明の好ましい実施例によると、もし
半ループゲインがＲＸＬＯＯＰ_gain≧１ならば、受信ル
ープゲインは単一のもの、すなわちＲＸＬＯＯＰ_gain＝
１に定められ得る。

【００４３】同様に、図２Ｂの送信半ループ２１４につ
いては、送信半ループゲインは以下のように計算され
る。

【００４４】

【数１４】

【００４５】半ループゲインを１より低く維持するのに
必要な、関連した最大の減衰は以下によって定められ
る。

【００４６】

【数１５】

【００４７】もし送信ループのゲインがＴＸＬＯＯＰ
_gain≧１ならば、送信ループゲインもまた１にすなわち
ＴＸＬＯＯＰ_gain＝１に設定される。

【００４８】ここで、スピーカホン受信モードにおけ
る、受信ゲイン調節２５６の出力エネルギで総和器２２
２の出力エネルギを除算することによってＡＥＣ_gainが
求められ得る。さらに、ＬＥＣ_gainは、スピーカホン送
信モードにおける送信ゲイン調節２３２の出力エネルギ
で、総和器２４８の出力エネルギを除算することによっ
て求められ得る。二重の会話の通話モードにおいて、送
信半ループおよび受信半ループのゲイン値が合成される
とき、双方向の同時の会話を可能にするようゲイン調整
が行なわれる前にシステムゲインは、合成された半ルー
プゲインよりも低くなるよう迅速に減じられなければな
らない。これはエコーキャンセラさえも、システムのエ
コーを完全に除去することができないためである。ロー
カル拡声器またはリモート側ユーザへのエコーの戻り
が、それぞれマイクロホンＡ／Ｄ変換器２２０またはロ
ーカルユーザの受信Ａ／Ｄ変換器２４６で受信されたも
のよりも少ないことを保証しない閉ループゲイン機構と
は異なって、この発明の実施例に従った半ループ機構
は、各半ループのゲインを１より小さく維持し、送信チ
ャネルおよび受信チャネルの両方に最小のゲイン切換を
適用することによってかなりの安定性を提供する。

【００４９】上述の送信および受信ゲインループ式に従
った半ループゲインの計算の後、半ループゲイン値がゲ
イン切換に適用される。スピーカホンの４つの通話モー
ドの各々に対する適切な減衰のための、目標ゲイン値お
よび適切な決定が図３のフローチャートに示される。図
３におけるＲＸＬＯＯＰおよびＴＸＬＯＯＰという用語
は、受信チャネルおよび送信チャネルのそれぞれに必要
な、最大の減衰を表わすことが理解されるべきである。
さらに、上記の発明の背景で説明されたとおり、各チャ
ネルのゲイン切換は最も新しい値から開始し、迅速であ
るが円滑な態様で目標ゲイン値に調整される。調整され
たゲインはその後、スピーカホンのさまざまな会話モー
ドに従う、対応するチャネルに適用される。

【００５０】たとえば、もしスピーカホン会話が無音モ
ードにあり、ローカル側で突然会話が始まると、システ
ム制御装置２３０（図２Ａおよび図２Ｂ）は音声送信信
号の送信を可能にするよう送信チャネル２３８が迅速に
開放されることを確実にすることを要する。したがっ
て、受信チャネル２４２のいかなる信号も、もしＬＥＣ
によって除去されないならば、減衰されなければならな
い。好ましくは、減衰機構は図３のフロー図に従って行
なわれる。

【００５１】図３に示されるように、４つの通話モード
は、送信３１０についてはＴ、無音３１２についはＳ、
二重の会話３１４についてはＤ、受信３１６については
Ｒである。モードの順は、ローカルユーザとリモートユ
ーザとの間の通話の流れに依存していかなる瞬間におい
ても変更可能であることがわかるだろう。したがって、
この説明の目的のために、送信モード３１０によって始
まり、目標受信ゲインは、ステップ３１８において受信
ループゲインを乗算した限定値に等しく設定される。限
定要素は、拡声器においてユーザが規定した所望される
受信レベルと、受信ゲイン切換が適用された後の現実の
受信レベルとの差によって決定され得る。目標送信ゲイ
ンはステップ３２０では０ｄＢに設定される。その後Ｌ
ＥＣゲイン測定が、その除去能力を判断するよう３２２
で能動化される。したがって、ゲイン切換出力は３５０
で計算され、通話が切換わるモードを表わす。

【００５２】受信モード３１６において、ゲイン計算は
送信モード３１０のそれを反映する。目標とされた所望
された受信チャネルゲインは３４２で０ｄＢに設定さ
れ、送信チャネルゲインは送信半ループゲイン３４４に
よって乗算された換算係数に等しい。換算係数は、送信
チャネル２３８（図２）における、ユーザが規定した所
望された送信レベルと、送信ゲイン切換が適用された後
の、現実の受信信号との差によって決定され得る。その
後ＡＥＣゲイン測定はその除去能力を決定するよう３４
８に組込まれる。その後最終のゲイン値がゲイン切換機
構に基準として設定される。

【００５３】ローカル電話システムとリモート電話シス
テムとの間で活性音声信号が聞かれないまたは送信され
ない間スピーカホン通話が無音モード３１２にあるとき
には、受信チャネルおよび送信チャネルの両方において
通常の騒音レベルを維持することが望ましい。ステップ
３２４において、目標送信チャネルゲインは、受信半ル
ープゲインに等しく設定される。同様に、送信チャネル
ゲインは３２６での送信半ループゲインになるよう目標
とされる。これらのゲイン値はその後、ゲイン切換を通
して送信チャネルおよび受信チャネルを通る信号に最終
的に適用される。

【００５４】二重の会話モード３１４において、二重の
会話のシナリオの特定の行程に達する前に、いくつかの
ゲイン決定がなされなければならない。ステップ３２８
において、送信チャネルゲインを乗算した最も新しい現
実の受信チャネルゲインが、送信半ループゲインを乗算
した受信半ループゲインよりも大きいかどうかが判断さ
れなければならない。もし２つのチャネルに対する、乗
算された合成ゲイン値が半ループに対するものよりも小
さければ、送信チャネルゲインが受信チャネルゲインよ
りも大きいかどうかに関する判断が３３０で下されなけ
ればならない。もし答がイエスならば、送信ゲインは３
３４で増加される。さもなければ、受信ゲインは、両方
のチャネルのゲインが均衡されるまで３３２で増加され
る。言い換えると、ローカルユーザまたはその件に関す
る両当事者がローカル拡声器でリモート信号を聞くこと
を可能にするために、かつマイクロホンにわたってリモ
ートユーザがローカルユーザを聞くことを可能にするた
めに、好ましくは受信チャネルおよび送信チャネルの両
方に対するゲイン値が増加される。

【００５５】この一方でもし送信チャネルゲインを乗算
した受信チャネルゲインが、（ステップ３２８で定めら
れた）送信半ループゲインを乗算した受信半ループゲイ
ンよりも大きければ、受信チャネルゲインは送信チャネ
ルゲインと比較され、両チャネルの間のゲインを均衡す
るようシステム制御装置が３３８および３４０において
受信ゲイン値および送信ゲイン値を減じるべきかどうか
を判断する。したがって出力ゲイン切換計算３５０は、
現在の現実のゲインを定めることを強いられ、これは両
チャネルの信号にわたって適用される。

【００５６】したがって、この発明の実施例はローカル
エコーキャンセラの動作に基づいて送信および受信信号
レベル調節を最適化することによってスピーカホン通話
に、実質的に高められた安定性を提供することがわか
る。この発明の実施例は単一のスピーカホン通話ならび
に背向配置のローカルおよびリモートスピーカホン会話
で実現されてもよいことがわかるだろう。

【００５７】この詳細な説明は、この発明の、例示的な
例の目的のためのみに述べられ、かついかなる方法にお
いてもその範囲を限定するものと解されるべきではな
い。添付の特許請求の範囲およびその均等物において規
定されるこの発明の範囲から離れることなく、数々の追
加、代替および他の修正がこの発明になされ得ることが
理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスピーカホンループ構成のブロック図で
ある。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の好ましい実
施例に従ったスピーカホン装置の半ループの図である。

【図３】さまざまなスピーカホンの会話モードに対する
ゲイン切換決定を示すフロー図である。

【符号の説明】

２１６ マイクロホン ２６４ 拡声器 ２４０ ハイブリッドラインインタフェース

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローカルユーザとリモートユーザとの間
   のスピーカホン通話の間スピーカホンシステムにおける
   送信および受信信号振幅を調節し、制御するための方法
   であって、前記スピーカホンシステムはマイクロホンお
   よび拡声器装置と、第１および第２のエコー制御装置
   と、そこを通って送信および受信信号が伝達される送信
   および受信チャネルとを含み、前記第１および第２のエ
   コー制御装置および前記送信および受信チャネルは、関
   連してゲインの一因となるものを有し、前記スピーカホ
   ンシステムは、音響および電気エコーが最小になるよう
   制御スピーカホンシステム内で、前記関連してゲインの
   一因となるものを適切に処理するためのシステム制御装
   置をさらに含み、前記方法は、 第１のエコーキャンセラならびに前記送信および受信チ
   ャネルの、ゲインの一因となるものを含む第１の半ルー
   プゲインを計算するステップと、 第２のエコーキャンセラならびに前記送信および受信チ
   ャネルの、ゲインの一因となるものを含む第２の半ルー
   プゲインを計算するステップと、 前記送信および受信信号が減衰されるべきかどうかを判
   断するよう前記第１および第２の半ループゲインを評価
   するステップとを含む、スピーカホンシステムにおける
   送信および受信信号振幅を調節し、制御するための方
   法。
2. 【請求項２】 前記スピーカホンシステムが、関連した
   可変ゲインを有する音量計量器を含み、前記方法が、前
   記音量計量器のゲインを含むよう前記第１の半ループゲ
   インを調節するステップをさらに備える、請求項１に記
   載の方法。
3. 【請求項３】 前記スピーカホンシステムが、関連した
   ゲインを有する少なくとも１つの自動ゲイン制御装置
   （ＡＧＣ）を含み、前記方法が、少なくとも１つのＡＧ
   Ｃのゲインを含むよう前記第１および第２の半ループゲ
   インを調節するステップをさらに備える、請求項１に記
   載の方法。
4. 【請求項４】 前記評価するステップが、前記ローカル
   ユーザとリモートユーザとの間のスピーカホン通話が送
   信モード、無音モード、二重の会話モードまたは受信モ
   ードのいずれにあるかを判断することを含む、請求項１
   に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記評価するステップが、前記送信モー
   ドにおいて送信信号を強化することをさらに含み、 予め定められた換算係数で前記第１の半ループゲインを
   乗算するステップと、 前記送信チャネルゲインを目標レベルに設定するステッ
   プと、 前記第２のエコーキャンセラと関連した、前記ゲインの
   一因となるものを前記受信信号にわたって組込むステッ
   プと、 前記通話モードを前記送信モードに円滑に切換えるステ
   ップとを備える、請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記評価するステップが、前記受信モー
   ドにおいて前記受信信号を強化することをさらに含み、 前記受信チャネルを目標レベルに設定するステップと、 予め定められた換算係数で前記第２の半ループゲインを
   乗算するステップと、 前記第１のエコーキャンセラからの前記ゲインの一因と
   なるものを前記送信信号にわたって組込むステップと、 前記通話モードを前記受信モードに円滑に切換えるステ
   ップとを含む、請求項４に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記目標レベルが０ｄＢである、請求項
   ５または６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記評価するステップが、前記無音モー
   ドに適応させるよう前記送信および受信チャネルの、ゲ
   インの一因となるものを均衡にすることをさらに含み、 前記受信チャネルゲインを前記第１の半ループゲインに
   等しく設定するステップと、 前記送信チャネルゲインを前記第２の半ループゲインに
   等しく設定するステップと、 前記通話モードを前記無音モードに円滑に切換えるステ
   ップとを備える、請求項４に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記評価するステップが、前記二重の会
   話モードに適応させるよう前記送信および受信チャネル
   の、ゲインの一因となるものを均衡にすることをさらに
   含み、 結果として生じるチャネルゲインを生み出すよう前記送
   信チャネルゲインで前記受信チャネルゲインを乗算する
   ステップと、 結果として生じる半ループゲインを生み出すよう前記第
   ２の半ループゲインで前記第１の半ループゲインを乗算
   するステップと、 前記結果として生じる半ループゲインで前記結果として
   生じるチャネルゲインを評価するステップとを備え、 もし前記結果として生じるチャネルゲインが前記結果と
   して生じる半ループゲインより小さければ、 前記受信チャネルゲインを前記送信チャネルゲインと比
   較するステップを行ない、もし前記受信チャネルゲイン
   が前記送信チャネルゲインよりも大きければ、前記送信
   チャネルゲインは増加され、もし前記受信チャネルゲイ
   ンが前記送信チャネルゲインよりも小さければ、前記受
   信チャネルゲインは増加され、 もし前記結果として生じるチャネルゲインが前記結果と
   して生じる半ループゲインよりも大きければ、 前記受信チャネルゲインを前記送信チャネルゲインと比
   較するステップを行ない、もし前記受信チャネルゲイン
   が前記送信チャネルゲインよりも大きければ、前記受信
   チャネルゲインは減じられ、もし前記受信チャネルゲイ
   ンが前記送信チャネルゲインよりも小さければ、前記送
   信チャネルゲインが減じられる、請求項４に記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 前記エコーキャンセラが音響エコーキ
    ャンセラ（ＡＥＣ）とラインエコーキャンセラ（ＬＥ
    Ｃ）とを含み、さらに前記第１の半ループゲインを計算
    するステップは以下の式によって行なわれ、 【数１】 ここでＲＸＬＯＯＰは前記第１の半ループゲインを表わ
    し、前記関連してゲインの一因となるものは、前記送信
    および受信チャネル（ＴＸＣＨＡＮ_gainおよびＲＸＣＨ
    ＡＮ_gain）ならびに前記ＬＥＣ（ＬＥＣ_gain）からのそ
    れを代表するものである、請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記第２の半ループゲインを計算する
    ステップが以下の式に従って行なわれ、 【数２】 ここでＴＸＬＯＯＰは前記第２の半ループゲインを表わ
    し、前記ＡＥＣからの、関連してゲインの一因となるも
    のはＡＥＣ_gainである、請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 少なくとも１つの前記ＡＧＣが送信Ａ
    ＧＣと受信ＡＧＣとを含む、請求項３に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の半ループゲインを計算する
    ステップが以下の式によって行なわれ、 【数３】 ここでＲＸＬＯＯＰは前記第１の半ループゲインを表わ
    し、前記関連してゲインの一因となるものは前記送信お
    よび受信チャネル（ＴＸＣＨＡＮ_gainおよびＲＸＣＨＡ
    Ｎ_gain）と、少なくとも１つの前記ＡＧＣ（ＴＸＡＧＣ
    _gain）と、前記ＬＥＣ（ＬＥＣ_gain）と、前記受信ＡＧ
    Ｃ（ＲＸＡＧＣ_gain）とからのそれを代表するものであ
    る、請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 さらに、前記第２の半ループゲインを
    計算するステップが以下の式によって行なわれ、 【数４】 ここでＴＸＬＯＯＰは前記第２の半ループゲインを表わ
    し、前記ＡＥＣからの、関連してゲインの一因となるも
    のは前記ＡＥＣ_gainである、請求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記第１の半ループゲインを計算する
    ステップが以下の等式によって行なわれ、 【数５】 ここでＲＸＬＯＯＰは前記第１の半ループゲインを表わ
    し、前記関連してゲインの一因となるものは、送信およ
    び受信チャネル（ＴＸＣＨＡＮ_gainおよびＲＸＣＨＡＮ
    _gain）と、前記ＬＥＣ（ＬＥＣ_gain）と、前記音量計量
    器（ＶＯＬ_gain）からのそれを代表するものである、請
    求項２に記載の方法。
16. 【請求項１６】 リモートユーザと通話するローカルユ
    ーザに、両手を使わない通話を可能にするためのスピー
    カホンシステムであって、前記通話は複数の通話モード
    の中のモードとして規定され、前記スピーカホンは送信
    チャネルおよび受信チャネルを有し、前記ローカルユー
    ザは前記送信チャネルを介して送信信号を送信し、前記
    リモートユーザは前記受信チャネルを介して受信信号を
    送信し、前記送信および受信チャネルは関連してゲイン
    の一因となるものを有し、前記送信および受信信号は音
    響経路を規定し、前記スピーカホンシステムは、 前記送信信号を前記リモートユーザに送信するためのマ
    イクロホンと、 前記マイクロホンの近くに配置され、前記リモートユー
    ザからの前記受信信号を受信し、前記受信信号を前記ロ
    ーカルユーザに送出するための拡声器とを含み、前記マ
    イクロホンと拡声器との間では音響エコーが発生され、
    さらに前記送信チャネルと前記受信チャネルとの間のマ
    イクロホンに結合され、前記音響経路を表わす、第１の
    インパルス応答を発生するための音響エコーキャンセラ
    （ＡＥＣ）を含み、前記ＡＥＣは関連したＡＥＣゲイン
    を有し、さらに前記送信および受信チャネルに結合さ
    れ、前記スピーカホンシステムを前記リモートユーザに
    接続するためのネットワークインタフェースを含み、前
    記ネットワークインタフェースは前記送信信号を前記リ
    モートユーザに送り、かつ前記受信信号を前記受信チャ
    ネルを通って前記ローカルユーザに送るためのものであ
    り、前記ネットワークインタフェースは関連した電気エ
    コーを有し、さらに前記受信チャネルと送信チャネルと
    の間で前記ネットワークインタフェースに結合され、前
    記ネットワークインタフェースを表わす第２のインパル
    ス応答を発生するためのラインエコーキャンセラ（ＬＥ
    Ｃ）と、 前記マイクロホンを通って前記ネットワークインタフェ
    ースへ、かつ前記ネットワークインタフェースから前記
    拡声器へと通過する送信および受信信号を処理するため
    のシステム制御装置とを含み、前記システム制御装置
    は、 変形送信信号を提供するよう前記音響経路からの前記第
    １のインパルス応答を識別するための手段と、 変形受信信号を提供するよう前記電気エコーからの前記
    第２のインパルス応答を識別するための手段と、 前記スピーカホンシステムにおける第１および第２のゲ
    イン半ループを特定するための手段とを含み、前記第１
    の半ループは前記送信チャネル（ＴＸＣＨＡＮ _gain）
    と、前記ＬＥＣ（ＬＥＣ_gain）と、前記受信チャネルゲ
    イン（ＲＸＣＨＡＮ_gain）とからの、関連してゲインの
    一因となるものを含み、前記第２の半ループは前記受信
    および送信チャネルと、前記ＡＥＣと、前記受信チャネ
    ルゲイン（ＲＸＣＨＡＮ_gain）と、前記送信チャネルゲ
    イン（ＴＸＣＨＡＮ_gain）とからの、関連してゲインの
    一因となるものを含み、さらに以下の式に従って第１の
    半ループゲインを計算するための手段と、 【数６】 以下の等式に従って第２の半ループゲインを計算するた
    めの手段と、 【数７】 前記変形送信信号および変形受信信号のゲインおよび減
    衰を制御するよう、前記第１および第２の半ループゲイ
    ンを前記変形送信信号および変形受信信号に適用するた
    めの手段とを含み、それにより前記リモートユーザに再
    び送信された残余エコーすべてが前記受信信号より小さ
    くなる、スピーカホンシステム。
17. 【請求項１７】 前記マイクロホンに結合され前記送信
    信号および前記ＡＥＣによって発生される前記第１のイ
    ンパルス応答信号を受信し、かつ前記送信信号にゲイン
    を提供するための送信自動ゲイン制御装置（ＡＧＣ）を
    さらに含み、前記送信ＡＧＣは関連した送信ＡＧＣゲイ
    ンを有し、 前記受信チャネルにある前記拡声器に結合され、前記受
    信信号および前記ＬＥＣによって発生される前記第２の
    インパルス応答信号を受信し、かつ前記受信信号にゲイ
    ンを提供するための受信ＡＧＣを含み、前記受信ＡＧＣ
    は関連した受信ＡＧＣゲインを有し、第１の半ループゲ
    インを計算するための手段は以下の式に従い、 【数８】 さらに第２の半ループゲインを計算するための手段は以
    下の等式に従い、 【数９】 ここで前記送信および受信ＡＧＣからの、前記ゲインの
    一因となるものはＴＸＡＧＣ_gainおよびＲＸＡＧＣ_gain
    と呼ばれる、請求項１６に記載のスピーカホンシステ
    ム。
18. 【請求項１８】 前記送信信号を受信するための送信音
    声検出器と、前記受信信号を受信するための受信音声検
    出器とをさらに含み、前記送信および受信音声検出器
    は、前記ローカルおよびリモートユーザが通話する通話
    モードを決定するためのものである、請求項１６に記載
    のスピーカホンシステム。
19. 【請求項１９】 前記拡声器によって送出される前に前
    記受信信号の振幅を制御するための可変ゲインを有する
    音量制御装置をさらに含む、請求項１７に記載のスピー
    カホンシステム。
20. 【請求項２０】 前記第１の半ループゲインが以下の式
    に従って計算される、請求項１９に記載のスピーカホン
    システム。 【数１０】
21. 【請求項２１】 各半ループゲインが１より小さい、請
    求項１６に記載のスピーカホンシステム。
22. 【請求項２２】 複数個の通話モードが送信モードと、
    無音モードと、二重の会話モードと、受信モードとを含
    む、請求項１６に記載のスピーカホンシステム。
23. 【請求項２３】 もし通話モードが前記受信モードであ
    り、もし第１の半ループゲインが実質的に低いならば、
    前記送信信号は減衰されない、請求項２２に記載のスピ
    ーカホンシステム。
24. 【請求項２４】 もし前記通話モードが前記送信モード
    であり、もし前記第２の半ループゲインが実質的に低け
    れば、前記受信信号は減衰されない、請求項２２に記載
    のスピーカホンシステム。
25. 【請求項２５】 前記リモートユーザがリモートスピー
    カホンを介して前記ローカルユーザに受信信号を送信す
    る、請求項１６に記載のスピーカホンシステム。