JPH11225096A - エコーキャンセラ装置及びエコー制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンデム接続を確実に回避できるエコーキャ
ンセラ装置、及びエコーキャンセラがタンデム接続され
ているような場合に音声品質の劣化を回避できるエコー
制御方法を提供する。 【解決手段】 通信が開始される前には、スイッチ９に
おいて端子９１と端子９２が接続され、またスイッチ１
０において端子１０１と端子１０２が接続されている。
また、エコーキャンセラ７はエコー消去動作を停止して
おり、２線伝送路１と２の間はスルーにされている。着
呼側の電話機を収容している加入者交換機からリンガー
の送出が停止され、通話が開始される前に、コントロー
ラ１１はスイッチ１０の端子１０１と１０２との間を開
放する。これにより、エコーキャンセラ７ではエコー消
去動作が開始される。また、同時にコントローラ１１は
スイッチ９の端子９１と９３との間を接続する。これに
よって、ディセーブリングトーン発生器８からエコーキ
ャンセラの動作を停止させるためのディセーブリングト
ーンが、遠端話者側のエコーキャンセラ装置に送出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電話回線のエコ
ー信号を消去するエコーキャンセラ装置及び音声通信装
置におけるエコー制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電話回線の２線加入者線と４
線中継線を結ぶハイブリッドトランスでは、インピーダ
ンス不整合により加入者側に戻ってくる反射信号（遠端
エコー）が目立ち、通話品質を大きく劣化させる問題が
あった。そこで、エコー信号を適応的に推定してエコー
を制御し、通話品質を改善するための反響消去装置（エ
コーキャンセラ：Echo Canceller）が使用されてい
る。

【０００３】エコーキャンセラについては、国際電気通
信連合がＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５、或いはＩＴＵ−Ｔ
勧告Ｇ．１６７でその性能基準を定めている。そこで
は、衛星通信や海底ケーブル通信のような長距離通信回
線において、ハイブリッドトランスまでの往復の伝搬遅
延時間であるラウンドトリップタイムが問題とされてい
た。しかし、ＡＴＭ（非同期転送モード）を使用した音
声通信、及び移動体通信等で使用されている低速音声符
号化を採用した音声通信では、より短い距離であっても
ラウンドトリップタイムが問題となる。すなわち、ＡＴ
Ｍによる音声通信や低速音声符号化を使用した音声トラ
ヒックの中継が国内通信網に導入されると、国際通信の
ような長距離の場合以外にも伝送遅延時間は問題にな
る。そのため、エコーキャンセラが国内通信網の様々な
場所に配置されるようになり、複数のエコーキャンセラ
がタンデム接続される場合が多くなる。

【０００４】図４は、タンデム接続されたエコーキャン
セラを含む電話回線の構成を示す図である。

【０００５】図４において、４１は電話機、４２は２線
式伝送路、４３は２線式伝送路４２を４線式伝送路に接
続する変換器（Ｈ）、４４〜４７は４線式伝送路を構成
する２線式伝送路，４８，４９はタンデム接続されたエ
コーキャンセラ（ＥＣ１，ＥＣ２）である。エコーキャ
ンセラ４８とエコーキャンセラ４９は、それぞれが２線
／４線変換器４３からのエコー信号を消去するために、
経路Ｐ１，Ｐ２を経由する信号に対して適応制御を実施
するものである。

【０００６】このようなエコーキャンセラ４８，４９で
は、エコー信号を発生させるエコー経路Ｐ１，Ｐ２を線
形回路と見なして、エコーキャンセラ自身の内部にエコ
ー経路モデルを適応制御により作成し、エコー信号を推
定している。すなわち、エコーキャンセラ４８，４９は
エコー経路モデルを時々刻々と変化させているので、そ
れ自身は非線形回路と見なすことができる。そして、エ
コーキャンセラ４８のエコー経路Ｐ１は線形回路と見な
せるため、エコーキャンセラ４８は正常に動作する。し
かし、エコーキャンセラ４９のエコー経路Ｐ２は、２線
／４線変換器４３とエコーキャンセラ４８とを並列に含
む非線形回路を構成するために、エコーキャンセラ４９
の内部で精確なエコー経路モデルを作成することが困難
となる。このように、一般にエコーキャンセラは非線形
プロセッサと呼ばれる非線形機能を有しており、エコー
キャンセラの適応制御によりエコー消去が十分に達成さ
れると、言い換えるならば、残留エコー信号が十分に小
さくなると、エコーキャンセラはこの残留エコー信号を
わざとゼロにして話者側に戻す。つまり、完全に非線形
に振る舞う。したがって、図４でエコーキャンセラ４８
がこのような非線形動作状態になると、エコーキャンセ
ラ４９は適応制御不能となり、音声通信の通話品質を補
償できなくなる。

【０００７】ところで、ＡＴＭ（非同期転送モード）を
使用した音声信号、或いは移動体通信等で使用されてい
るような低速音声符号化方式の音声信号を中継する音声
通信装置では、通常の電話回線以上にラウンドトリップ
タイムが増大する。ＡＴＭによる音声通信の場合には、
音声符号化データを固定長のパケットであるセルに詰め
込んでから転送が開始され、このようなセルの組み立て
に時間を要するからである。

【０００８】例えば、音声符号化にＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．
７１１のΡＣΜ符号化（６４Kbit／sec）方式を採用し
た場合、１セル当たりのユーザ情報を詰め込む領域であ
るペイロードが４８Byteであるから、１セル組み立てる
のに約６msecを要する。したがって、ＡＴＭ方式ではラ
ウンドトリップタイムが１２msecだけ増加する。しか
も、セルの遅延ゆらぎを吸収するために、受信側におい
て受信セルをバッファリングしているため、さらにラウ
ンドトリップタイムは増大することになる。

【０００９】また、低速音声符号化方式では、例えばＩ
ＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２８のＬＤ−ＣＥＬΡ符号化（１６
Kbit／sec）方式によれば、符号化／復号化にそれぞれ
約５msecを要し、ラウンドトリップタイムが１０msecだ
け増加する。

【００１０】日本国内では現在、北海道と沖縄間で音声
通信するときエコーキャンセラが使用されている。一般
に、伝送路の長さ１ｍ当たりの伝搬遅延時間は５nsecで
あるから、上述のＡＴＭ音声通信の場合には、エコーキ
ャンセラを必要とする２地点間の最低通話距離は、 ６msec／（５nsec／ｍ）＝１２００ｋｍ だけ短くなる。

【００１１】また、上述した低速音声符号化を採用した
場合には、 ５msec／（５nsec／ｍ）＝１０００ｋｍ だけ最低通話距離が短くなる。したがって、ＡＴＭによ
る音声通信や、低速音声符号化を使用した音声トラヒッ
クの中継が国内通信網にも導入されると、エコーキャン
セラが国内通信網の様々な場所に配置される。そのため
に、複数のエコーキャンセラがタンデム接続される場合
が多くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、現状では
国際通信のような長距離の場合以外にも伝送遅延時間が
問題になるのは、複数のエコーキャンセラがタンデム接
続されるからであり、こうした状態で、音声通信の通話
品質を補償するには、音声信号のエコー経路に最も近い
ところに配備されているエコーキャンセラのみ動作可能
な状態とし、その他のエコーキャンセラは動作停止さ
せ、伝送路上の信号を単に通過させるようにしなくては
ならない。

【００１３】しかし、従来はエコーキャンセラがタンデ
ム接続されるような状況、つまり、ＡＴＭによる音声通
信や低速音声符号化を使用した音声トラヒックの中継は
想定されていなかったので、エコーキャンセラのタンデ
ム接続への対処が不十分であるという問題があった。

【００１４】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は、タンデム接続を
確実に回避できるエコーキャンセラ装置を提供すること
である。

【００１５】この発明の別の目的は、エコーキャンセラ
がタンデム接続されているような場合に、音声信号のエ
コー経路に最も近いところに配備されているエコーキャ
ンセラ以外を動作不能とすることによって、音声品質の
劣化を回避できるエコー制御方法を提供することであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るエコーキ
ャンセラ装置は、近端話者側に設けられ遠端話者の音声
信号に伴うエコー信号を消去するエコーキャンセラと、
前記エコー信号の消去動作を停止させるためのディセー
ブリング信号を発生するディセーブリング信号発生手段
と、前記近端話者及び前記エコーキャンセラに対して前
記遠端話者からの音声信号の供給をオン／オフする第１
の選択手段と、前記ディセーブリング信号或いは前記エ
コーキャンセラからの出力信号のいずれかを選択して遠
端話者側へ送出する第２の選択手段と、前記ディセーブ
リング信号発生手段、前記第１の選択手段、及び第２の
選択手段を制御して一連の制御シーケンスを実行する制
御手段とを備え、音声通信開始に際して一定時間、前記
第１の選択手段により近端話者とエコーキャンセラに対
する音声信号の供給を停止するとともに、前記第２の選
択手段により前記ディセーブリング信号を遠端話者側に
送出するものである。

【００１７】この発明に係るエコー制御方法は、音声通
信において生じる回線エコー又は音響エコーをエコーキ
ャンセラによって消去するエコー制御方法において、音
声通信の開始時に、近端話者と前記エコーキャンセラに
対する遠端話者からの信号供給を停止するとともに、遠
端話者側のエコーキャンセラにディセーブリング信号を
送出するステップと、前記ディセーブリング信号の送出
を停止して前記エコーキャンセラの出力信号を遠端話者
側に送出するとともに、遠端話者からの音声信号を近端
話者とエコーキャンセラに供給するステップとを含むも
のである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
この発明の実施の形態を説明する。

【００１９】図１は、この発明のエコーキャンセラ装置
の構成を示すブロック図である。図２は、２線／４線変
換器を用いた電話回線の構成を示すブロック図である。
また、図３は、エコーキャンセラを配備した電話回線の
構成を示すブロック図である。

【００２０】最初に、図２によりエコー信号について説
明する。

【００２１】図２において、２１、２２は電話機、２
３、２４、２５、２６は２線式伝送路、２７、２８は２
線／４線変換器である。図では、伝送路２３，２４，２
５，２６を簡易的にそれぞれ１本の線で描いている。実
線２９は電話機２２から電話機２１に送出される話者信
号を示し、また、破線３０は話者信号２９によって生じ
るエコー信号を示すものである。

【００２２】一般に使用されている交換機では、２つの
電話機２１，２２間を接続する電話回線によって通話が
開始されるまでに、以下の制御シーケンスが実行され
る。

【００２３】発呼側の電話機２２がオフフックになる
と、発呼者を収容している加入者交換機から発呼者に対
して、ダイアルトーン信号が送出される。

【００２４】次に、発呼側の電話機２２から着呼側の電
話番号がダイアルされると、発呼者を収容している加入
者交換機は、発呼者にリングバックトーンを送出する。
また、着呼側を収容している加入者交換機からは、着呼
側の電話機２１に対してリンガー信号が送出される。

【００２５】このリンガー信号を受けた着呼側では、電
話機２１がオフフックとなる。

【００２６】発呼者を収容している加入者交換機は、発
呼者に対するリングバックトーンの送出を停止し、着呼
側を収容している加入者交換機では、着呼側の電話機２
１に対するリンガーの送出が停止され、通話が開始され
る。

【００２７】図２において、電話機２２から送信される
話者信号２９は、２線式伝送路２４、２線／４線変換器
２８、２線式伝送路２６、２線／４線変換器２７、２線
式伝送路２３を介して、通信相手の電話機２１に到達す
る。一方、２線／４線変換器２７では、話者信号２９が
２線式伝送路２５側にも漏れ込んでエコー信号３０とな
り、２線式伝送路２５、２線／４線変換器２８、２線式
伝送路２４を介して発呼側の電話機２２に戻ってくる。
２線／４線変換器２７における話者信号２９の漏れは、
２線／４線変換器２７のインピーダンス不整合により発
生するものであり、このインピーダンス不整合を避ける
ことは、技術的に不可能である。

【００２８】次に、このようなエコー信号の消去につい
て説明する。

【００２９】話者信号２９が送信されてから、エコー信
号３０となって再び電話機２２に戻ってくるまでの伝搬
遅延時間は、ラウンド卜リップタイムと呼ばれているも
のである。このラウンドトリップタイムが４０msecを超
過すると、通話品質が劣化する。自分の発した声が戻っ
てきていることを話者が認識可能となって、話しづらく
なるからである。また、一般に通話に使用される電話機
の間の距離が長くなるほど、ラウンドトリップタイムは
大きくなる。特に、国際通信のような長距離通話ではエ
コー信号が目立つようになり耳障りとなる。このような
ラウンドトリップタイムが長い場合に、電話回線にエコ
ーキャンセラを配備し、そこでエコー信号の極性を反転
した推定エコー信号を形成することで、２線／４線変換
器２７からのエコー信号３０を消去することができる。

【００３０】図３は、エコーキャンセラを配備した電話
回線の構成を示している。図３において、３１は極性を
反転した推定エコー信号、３２は残留誤差信号、３３、
３４はエコーキャンセラ、３５，３６は加算器であり、
その他の構成要素については、図２と同一部分に同一の
符号を付けている。

【００３１】エコーキャンセラ３３は話者信号２９が入
力され、適応制御によりエコー信号３０と逆の極性を有
する推定エコー信号３１を推定している。加算器３５で
は、エコー信号３０と推定エコー信号３１を加算して、
エコー信号３０を消去する。消去しきれなかった残留誤
差信号３２は、エコーキャンセラ３３に戻され、適応制
御のフィードバック信号として使用される。

【００３２】以下、図１に示すこの発明のエコーキャン
セラ装置について説明する。

【００３３】図１において、１〜６は２線伝送路、７は
エコーキャンセラ、８はディセーブリングトーン発生
器、９，１０はスイッチ、１１はコントローラである。
スイッチ９は、３つの端子９１〜９３を備え、２線伝送
路２或いは６のいずれかを２線伝送路４に選択的に接続
するものである。また、スイッチ１０は端子１０１，１
０２を備え、２線伝送路５，６間をオンオフするもので
ある。

【００３４】図１のエコーキャンセラ装置は、例えば図
３のエコーキャンセラ３３に代えて配置される。すなわ
ち、２線伝送路１、６は近端話者側の端末装置と接続さ
れており、エコーキャンセラ７は、この近端話者側から
戻ってくるエコー信号を消去するためのものである。図
１のエコーキャンセラ装置は、遠端話者側から近端話者
への音声信号に伴うエコー信号を抑制するため、近端話
者側に設けられているけれども、図３に示す対向側の遠
端話者側にも、エコーキャンセラ３４として図１と同一
構成のものが配備されている。したがって、以下の動作
説明は、遠端話者側に配備されるエコーキャンセラ装置
に同様に適用される。

【００３５】以上のように構成されたエコーキャンセラ
装置の動作を説明する。

【００３６】最初に、ディセーブリングトーン発生器８
について説明する。

【００３７】エコーキャンセラ７によるエコー信号の消
去は、図３に示すように端末装置として電話機２１，２
２が使用されているときは有効である。しかし、端末装
置としてファックスやモデム等が接続されることもあ
り、そのような場合には、特定の音声帯域信号（Voice
−Band Data Traffic）だけが使用されるため、エコ
ー消去動作を停止させなければならない。一般にモデム
等で使用される音声帯域信号は狭帯域信号であるため、
エコーキャンセラで採用されているような適応制御の能
力を劣化させることになるからである。すなわち、ファ
ックス通信やモデム通信でエコー消去動作が行われる
と、ファックス信号やモデム信号が歪んで、データエラ
ーの発生要因となってしまう。そこで、端末装置として
ファックスやモデム等が接続される場合には、これらの
端末装置から、通信開始時に周期的に位相反転を伴う２
１００Ηｚの正弦波（以下、ディセーブリングトーン：
Disabling Toneという。）をＣＥＤ（被呼端末識別信
号：Called Station Identification）として送出
し、エコー消去動作を自動停止している。ディセーブリ
ングトーン発生器８では、このＣＥＤと同様のディセー
ブリングトーンを発生しており、このディセーブリング
トーンによってエコーキャンセラ７がエコー消去動作を
自動停止する。

【００３８】この発明のエコーキャンセラ装置は、エコ
ー消去機能とともにエコー消去動作の自動停止機能を有
している。また、エコーキャンセラ７、スイッチ９、１
０はコントローラ１１によって制御され、上位装置から
の命令に基づいて制御シーケンスを実行する。

【００３９】次に、エコーキャンセラ装置がタンデム接
続された場合のエコー消去動作について説明する。

【００４０】ここでは、上述した通信開始時の一般的な
制御シーケンスに加えて、以下の制御シーケンスが実行
される。

【００４１】通信が開始される前には、スイッチ９にお
いて端子９１と端子９２が接続され、またスイッチ１０
において端子１０１と端子１０２が接続されている。ま
た、エコーキャンセラ７はエコー消去動作を停止してお
り、２線伝送路１と２の間はスルーにされている。

【００４２】着呼側の電話機を収容している加入者交換
機からリンガーの送出が停止され、通話が開始される前
に、コントローラ１１はスイッチ１０の端子１０１と１
０２との間を開放する。これにより、エコーキャンセラ
７ではエコー消去動作が開始される。また、同時にコン
トローラ１１はスイッチ９の端子９１と９３との間を接
続する。これによって、ディセーブリングトーン発生器
８からエコーキャンセラの動作を停止させるためのディ
セーブリングトーンが、遠端話者側のエコーキャンセラ
装置に送出される。

【００４３】コントローラ１１は、一定時間経過後にス
イッチ１０の端子１０１と１０２を再び接続するととも
に、スイッチ９の端子９１を端子９２と接続する。これ
によって、図１のエコーキャンセラ装置を設けた回線は
正常に通話可能な状態になり、通話が開始される。

【００４４】この発明のエコーキャンセラ装置は、以上
の制御シーケンスにおいて、エコーキャンセラの動作を
停止させるためのディセーブリングトーンを遠端話者側
に送出している点に特徴がある。近端話者側のエコーキ
ャンセラ装置から送出されたディセーブリングトーン
は、遠端話者側のエコーキャンセラのエコー消去動作を
停止させ、そこでは音声信号を通過させるだけの構成と
なって、エコーキャンセラは実質的にタンデム接続の状
態とならない。したがって、近端話者側と遠端話者側に
それぞれエコーキャンセラが配備された回線接続状態で
あっても、確実に音声品質の劣化を回避することができ
る。

【００４５】この発明では、話者間に複数のエコーキャ
ンセラがタンデム接続されている場合でも、音声品質劣
化の問題は生じない。なぜなら、上述の制御シーケンス
ではエコーキャンセラ７の動作を開始させた時点で、ス
イッチ１０は開放状態にあって、ディセーブリングトー
ンの検出だけが可能だからである。したがって、実際に
は近端話者の最も近傍に配備されたエコーキャンセラ７
だけがエコー消去動作を行い、それとタンデム接続され
た他のエコーキャンセラでは、ディセーブリングトーン
によってエコー消去動作がディセーブリングされる。

【００４６】この発明のエコーキャンセラ装置は、従来
から使用されているＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に準拠し
たエコーキャンセラを使用することで、スイッチ９．１
０とディセーブリングトーン発生器８とを追加するだけ
で、簡単に構成できる。その場合に、これらスイッチ
９，１０、ディセーブリングトーン発生器８をエコーキ
ャンセラ７に内蔵するように構成することも可能であ
る。

【００４７】以上では、この発明を電話交換システムの
２線／４線変換器の近端側に配置する場合について説明
したが、エコーキャンセラを必要とする交換システムに
おける加入者回路、中継トランク、又は音声通信端末等
に適用しても、同様に音声通信の音響エコーを確実に消
去することができる。

【００４８】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、エコーキャンセラがタンデム接続され
た場合に、エコー経路が最も短い位置に配置されたエコ
ーキャンセラ以外のエコー消去動作を無力にして、通話
品質の劣化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態を示すエコーキャンセ
ラ装置を示すブロック図である。

【図２】 ２線／４線変換器を用いた電話回線の構成を
示すブロック図である。

【図３】 エコーキャンセラを配備した電話回線の構成
を示すブロック図である。

【図４】 タンデム接続されたエコーキャンセラを含む
電話回線の構成を示す図である。

【符号の説明】

１〜６ ２線伝送路、 ７ エコーキャンセラ、 ８
ディセーブリングトーン発生器、 ９，１０ スイッ
チ、 １１ コントローラ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 近端話者側に設けられ遠端話者の音声信
   号に伴うエコー信号を消去するエコーキャンセラと、 前記エコー信号の消去動作を停止させるためのディセー
   ブリング信号を発生するディセーブリング信号発生手段
   と、 前記近端話者及び前記エコーキャンセラに対して前記遠
   端話者からの音声信号の供給をオン／オフする第１の選
   択手段と、 前記ディセーブリング信号或いは前記エコーキャンセラ
   からの出力信号のいずれかを選択して遠端話者側へ送出
   する第２の選択手段と、 前記ディセーブリング信号発生手段、前記第１の選択手
   段、及び第２の選択手段を制御して一連の制御シーケン
   スを実行する制御手段とを備え、音声通信開始に際して
   一定時間、前記第１の選択手段により近端話者とエコー
   キャンセラに対する音声信号の供給を停止するととも
   に、前記第２の選択手段により前記ディセーブリング信
   号を遠端話者側に送出することを特徴とするエコーキャ
   ンセラ装置。
2. 【請求項２】 前記エコーキャンセラは、ＩＴＵ−Ｔ勧
   告Ｇ．１６５、又はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６７に準拠し
   たものであることを特徴とする請求項１に記載のエコー
   キャンセラ装置。
3. 【請求項３】 前記ディセーブリング信号は、周期的に
   位相反転を伴う正弦波信号であることを特徴とする請求
   項１に記載のエコーキャンセラ装置。
4. 【請求項４】 音声通信において生じる回線エコー又は
   音響エコーをエコーキャンセラによって消去するエコー
   制御方法において、 音声通信の開始時に、近端話者と前記エコーキャンセラ
   に対する遠端話者からの信号供給を停止するとともに、
   遠端話者側のエコーキャンセラにディセーブリング信号
   を送出するステップと、 前記ディセーブリング信号の送出を停止して前記エコー
   キャンセラの出力信号を遠端話者側に送出するととも
   に、遠端話者からの音声信号を近端話者とエコーキャン
   セラに供給するステップとを含むことを特徴とするエコ
   ー制御方法。
5. 【請求項５】 前記エコーキャンセラは、ＩＴＵ−Ｔ勧
   告Ｇ．１６５、又はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６７に準拠し
   たものであることを特徴とする請求項４に記載のエコー
   制御方法。