JPH11340879A - エコー除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で、受信信号の電力が大きくなっ
た場合におけるエコー除去フィルタの誤動作を防止す
る。 【解決手段】 制御装置１８は、受信経路１４を伝送す
る受信信号Ｘ（ｎ）の電力が所定閾値よりも大きい場
合、動作制御信号１９をエコー除去フィルタ２０に送信
し、該エコー除去フィルタ２０でのエコー経路３１のイ
ンパルス応答の推定を停止する。受信信号Ｘ（ｎ）の電
力が大きい場合、エコー経路３０のインパルス応答の推
定が誤りを含む可能性が高く、かかる場合にインパルス
応答の推定を停止することにより、必要以上に不適当な
擬似エコー信号Ｙ′（ｎ）が算出され、それがエコー未
除去送信信号Ｙ（ｎ）から減じられることを防ぐことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエコー除去装置に関
し、スピーカとマイクロフォンを有する通信装置におい
て、例えばスピーカから出力された音声がマイクロフォ
ンに再び入力されて生じるエコーを、マイクロフォンか
らの入力信号から好適に除去することのできるエコー除
去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】遠端側からの入力音声（受信信号）を増
幅してスピーカから出力することのできる携帯電話、有
線電話、テレビ電話、或いはテレビ会議システムでは、
近端側のスピーカとマイク間との音響結合によって発生
するエコーが遠端側に戻って行かないよう、エコー除去
装置（エコーキャンセラ）が設けられていることが多
い。

【０００３】図４は、従来のエコー除去装置の構成を示
す図である。同図に示すように、従来のエコー除去装置
では遠端側話者からの音声は音声コーデック１０により
符号化され受信経路１４上に受信信号Ｘ（ｎ）が送出さ
れる（ｎは時刻を表す）。そして、この受信信号Ｘ
（ｎ）はＡＤ／ＤＡコンバータ１２により再びアナログ
信号に変換され、スピーカ２２により近端側話者に向け
て音声出力される。また、近端側話者の発する音声はマ
イクロフォン２４によりピックアップされ、ＡＤ／ＤＡ
コンバータ１２によりディジタル変換される。このディ
ジタル変換された音声はエコー未除去送信信号Ｙ（ｎ）
として送信経路１６上に送出される。この際、従来のエ
コー除去装置においてはエコー除去フィルタ２０が設け
られており、このエコー除去フィルタ２０から擬似エコ
ー信号Ｙ′（ｎ）が送出される。そして、送信経路１６
上には減算器２６が設けられており、この減算器２６で
エコー未除去送信信号Ｙ（ｎ）から擬似エコー信号Ｙ′
（ｎ）が減じられ、Ｙ（ｎ）−Ｙ′（ｎ）がエコー除去
済み送信信号Ｅ（ｎ）として再び送信経路１６上に送出
されるようになっている。そして、このエコー除去済み
送信信号Ｅ（ｎ）は音声コーデック１０に入力されてア
ナログ音声信号に変換された後、遠端側話者へ向けて送
信される。

【０００４】かかるエコー除去フィルタ２０は、擬似エ
コー信号Ｙ′（ｎ）を、受信経路１４上の受信信号Ｘ
（ｎ）と、減算器２６の出力、すなわちエコー除去済み
送信信号Ｅ（ｎ）と、に基づいて算出する。図５は、エ
コー除去フィルタ２０の構成の一部を示す図である。同
図に示すように、エコー除去フィルタ２０はカスケード
に接続された遅延素子３０−１〜３０−ｑを含んでお
り、その最前段に受信信号Ｘ（ｎ）が入力されている。
また、遅延素子３０−ｊからは受信信号Ｘ（ｎ−ｊ）が
出力されている（ｊ＝１〜ｑ）。また、受信信号Ｘ
（ｎ）は一方でインパルス応答推定値乗算器３２−０に
入力されており、ここで受信信号Ｘ（ｎ）にインパルス
応答Ｗ０が乗算される。また、遅延素子３０−ｊの出力
はインパルス応答推定値乗算器３２−ｊに入力されてお
り、受信信号Ｘ（ｎ−ｊ）にはインパルス応答Ｗｊが乗
算されるようになっている（ｊ＝１〜ｑ）。

【０００５】そして、このエコー除去フィルタ２０で
は、加算器３４−１〜３４−ｑが設けられており、イン
パルス応答推定値乗算器３２−０〜３２−ｑの出力が合
計され、各時刻ｎで擬似エコー信号Ｙ′（ｎ）が出力さ
れるようになっている。ここで、インパルス応答Ｗ０〜
Ｗｑはスピーカ２２とマイクロフォン２４との間に生じ
るエコー経路３１のインパルス応答の推定値であり、こ
の値は受信信号Ｘ（ｎ）及びエコー除去済み送信信号Ｅ
（ｎ）とに基づいてリアルタイムに更新されるようにな
っている。

【０００６】以上の構成を有する従来のエコー除去装置
によれば、エコー経路３１のインパルス応答が適応的に
リアルタイムに推定され、それに基づき擬似エコー信号
Ｙ′（ｎ）が算出されている。そして、減算器２６にて
擬似エコー信号Ｙ′（ｎ）をエコー未除去受信信号Ｙ
（ｎ）から減じることにより、エコー成分を好適に除去
したエコー除去済み送信信号Ｅ（ｎ）を生成することが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
エコー除去装置のエコー除去フィルタ２０では、比較的
単純なアルゴリズムでエコー経路３１のインパルス応答
を推定しており、受信経路１４上の受信信号Ｘ（ｎ）の
電力が増大し、ＡＤ／ＤＡコンバータ１２の後段で歪み
が生じた場合等には、擬似エコー信号Ｙ′（ｎ）と現に
発生しているエコー信号との差が増大してしまい、その
結果、エコー除去特性が悪化し、遠端側へのエコーの戻
りが増大する場合があった。この受信信号Ｘ（ｎ）の歪
みは、スピーカ２２やＡＤ／ＤＡコンバータ１２の後段
に設けられる図示しない増幅器、或いは筐体の振動によ
り発生する。

【０００８】このように受信信号Ｘ（ｎ）が歪んだ場合
にエコー除去装置が十分に機能しなくなる場合、スピー
カ２２を大音量出力用のものに変更したり、増幅器の性
能を向上させれば、かかる不具合を回避することができ
る。しかしながら、例えば携帯電話等の特に小型化や低
価格化が望まれる通信機器においては、かかる試みにも
限界がある。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、近端側で受信信号に歪みが生じる
場合であっても簡易な構成でエコーを好適に除去するこ
とのできるエコー除去装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るエコー除去装置は、受信経路を伝送す
る受信信号と送信経路を伝送するエコー除去済み送信信
号とに基づき、前記受信経路と前記送信経路との間に形
成されるエコー経路のインパルス応答推定値をリアルタ
イムに算出する手段と、算出される前記インパルス応答
推定値と前記受信信号とに基づき擬似エコー信号を生成
する手段と、前記送信経路を伝送するエコー未除去送信
信号から前記擬似エコー信号を差し引き、前記送信経路
上に前記エコー除去済み送信信号を伝送させる手段と、
前記受信経路を伝送する受信信号の電力を検出する手段
と、所定閾値よりも大きな前記受信信号の電力が検出さ
れる場合に、その後の前記インパルス応答推定値の算出
を所定時間にわたり制限する手段と、を含むことを特徴
とする。

【００１１】すなわち、所定閾値よりも受信経路を伝送
する受信信号の電力が大きい場合は、一般的にみて、例
えば増幅器の特性や筐体自体の振動などが要因となって
エコー音声が歪み、エコー経路に対するインパルス応答
の推定を適切に行うことができない虞が高い場合である
と判断できる。このため、本発明に係るエコー除去装置
では、かかる場合にインパルス応答推定値の算出を停止
する等して制限しており、その結果、エコー除去装置の
不正動作によりエコー除去済み送信信号が必要以上に聞
き苦しいものとなることを回避することができる。なお
本発明では、受信信号の電力を検出して該電力を所定閾
値と比較する代わりに、受信信号の振幅を検出して該振
幅を所定閾値と比較してもよく、この場合も全く同様
に、エコー除去装置の不正動作によりエコー除去済み送
信信号が必要以上に聞き苦しいものとなることを回避す
ることができる。

【００１２】また、本発明の一態様では、前記所定時間
は、前記所定閾値よりも大きな前記受信信号の電力が検
出されてから、検出前記電力が前記所定閾値よりも小さ
くなった後、インパルス応答時間が経過するまでの時間
である。インパルス応答時間の間は所定閾値よりも大き
な電力を有する受信信号に由来するエコー音声の影響が
残存しているから、本態様によれば、インパルス応答の
推定を十分に好適に行うことができると判断される場合
にインパルス応答推定値の算出を再開することができ、
エコー除去装置の不正動作によりエコー除去済み送信信
号が必要以上に聞き苦しいものとなることを回避するこ
とができる。

【００１３】また、本発明の一態様では、前記インパル
ス応答時間は、算出されている前記インパルス応答推定
値の値に基づいて決定される。すなわち、複数の次数に
わたって夫々算出されているインパルス応答推定値の数
列はエコー経路のインパルス応答時間をよく表している
ため、本態様によれば、例えばインパルス応答推定値が
最大となっている次数からインパルス応答推定値が最小
である次数までの時間を算出することにより、比較的信
頼性の高いインパルス応答時間を算出することができ
る。

【００１４】また、本発明のさらに他の態様では、前記
インパルス応答推定値の算出が制限されている場合に、
前記送信経路を伝送する前記エコー除去済み送信信号の
電力を減衰させる手段をさらに含む。本態様によれば、
インパルス応答推定値の算出が制限されていて、リアル
タイムに算出されたインパルス応答推定値を用いてエコ
ー除去がされていない時間帯においても、エコー済み送
信信号を減衰させることができ、この結果、エコー除去
済み送信信号が必要以上に聞き苦しいものとなることを
回避することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施の形態にかかるエコ
ー除去装置を含む通信装置の構成を示す図である。同図
に示す通信装置は、図４に既に示したエコー除去装置に
制御装置１８と減衰器２８とを加えたものである。した
がって、その他の構成については図４に既に示した通信
装置と同一符号を付してここでは説明は省略する。

【００１７】同図において、制御装置１８はエコー除去
フィルタ２０に対して動作制御信号１９を供給してお
り、一方、エコー除去フィルタ２０からはインパルス応
答推定値２１を受け取っている。また制御装置１８には
受信経路１４上の受信信号Ｘ（ｎ）が入力されている。
さらに、同図に示すエコー除去装置では、送信経路１６
上にエコー除去済み送信信号Ｅ（ｎ）を減衰するための
減衰器２８が直列に接続されており、ここでエコー除去
済み送信信号Ｅ（ｎ）の電力レベルが低減されるように
なっている。そして、制御装置１８は減衰器２８に動作
制御信号２３を供給しており、この動作制御信号２３に
基づいて減衰器２８の減衰機能がオンオフ制御されるよ
うになっている。

【００１８】図２は、制御装置１８の動作を説明するフ
ロー図である。同図に示すように、この制御装置１８で
は、まず受信経路１４上の受信信号Ｘ（ｎ）の電力Ｐが
検出される（Ｓ１０１）。次に、制御装置１８では検出
された電力Ｐと所定閾値とを比較する（Ｓ１０２）。こ
の際、電力Ｐが所定閾値未満であればＳ１０１に戻り、
再び受信経路１４上の受信信号Ｘ（ｎ）の電力Ｐの検出
を継続する。一方、Ｓ１０２において電力Ｐが所定閾値
以上であると判断される場合には、次に制御装置１８は
エコー除去フィルタ２０に動作制御信号１９を送信し、
エコー除去フィルタ２０でのインパルス応答推定値Ｗｎ
（ｎ＝０〜ｑ）の算出を停止させる（Ｓ１０３）。した
がって、この後、エコー除去フィルタ２０は、インパル
ス応答推定値Ｗｎの算出が再開されるまでの間、最後に
算出されたインパルス応答推定値Ｗｎを用いて擬似エコ
ー信号Ｙ′（ｎ）を算出し、減算器２６に供給する。

【００１９】次に、制御装置１８ではエコー除去フィル
タ２０からインパルス応答推定値２１を受信し、インパ
ルス応答推定値Ｗ０〜Ｗｑに基づきインパルス応答時間
Ｌを生成する（Ｓ１０４）。すなわち、同ステップでは
インパルス応答推定値Ｗ０〜Ｗｑのうち絶対値が最大値
を有するものの時刻と、絶対値が所定値以下を有するも
ののうち最近の時刻と、の間の時間を算出することによ
り、インパルス応答時間Ｌを算出している。たとえば、
インパルス応答推定値Ｗ０，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４が
それぞれ１．０，−０．３，０．１，０．０，０．０で
ある場合、絶対値が最大であるのはインパルス応答推定
値Ｗ０であり、十分に絶対値が小さくなった最初のイン
パルス応答推定値はＷ４である。したがって、かかる場
合、制御装置１８は、それらインパルス応答推定値Ｗ０
とＷ４に対応する受信信号Ｘ（ｎ）とＸ（ｎ−４）の時
間差、すなわち４をインパルス応答時間Ｌとして算出す
る。

【００２０】次に、制御装置１８ではインパルス応答時
間Ｌとカウンタ値ｉとを比較する（Ｓ１０５）。このカ
ウンタ値ｉは、Ｓ１０４において初期値としてインパル
ス応答時間Ｌが代入されているものであり、Ｓ１０５で
カウンタ値ｉとインパルス応答時間Ｌとが比較される。
そして、カウンタ値ｉがインパルス応答時間Ｌ未満であ
る場合、次に制御装置１８から動作制御信号２３が減衰
器２８に供給され、送信経路１６上のエコー除去済み送
信信号Ｅ（ｎ）がこの減衰器２８により減衰される（Ｓ
１０６）。その後、制御装置１８ではカウンタ値ｉがイ
ンクリメントされ（Ｓ１０７）、再びＳ１０５において
インパルス応答時間Ｌとカウンタ値ｉとが比較される。
そして、カウンタ値ｉがインパルス応答時間Ｌ以上にな
った場合、減衰器２８の動作を停止するとともにインパ
ルス応答推定値Ｗ０〜Ｗｑの算出を再開する。そして、
Ｓ１０１に戻って受信経路１４上の受信信号Ｘ（ｎ）を
取得し、再び電力Ｐを検出する。

【００２１】図３は、以上説明したエコー除去装置の動
作を説明する図である。同図において、曲線４０は受信
信号Ｘ（ｎ）の電力Ｐの推移の一例を表している。そし
て、受信信号Ｘ（ｎ）の電力Ｐが所定閾値を超える場合
（矢印Ａ）、エコー除去フィルタ２０でのインパルス応
答の推定が停止されるとともに、減衰器２８でのエコー
除去済み送信信号の減衰が開始される。また、本エコー
除去装置では、受信信号Ｘ（ｎ）の電力Ｐが再び下降
し、所定閾値未満になった場合（矢印Ｂ）であっても、
エコー除去フィルタ２０でのエコー経路３１のインパル
ス応答の推定は再開されず、インパルス応答時間４１が
経過した後、減衰器２８の動作が停止される。そして、
このときエコー除去フィルタ２０でのインパルス応答の
推定が再開される（矢印Ｃ）。

【００２２】以上の構成を有する本実施の形態にかかる
エコー除去装置によれば、受信経路１４上の受信信号Ｘ
（ｎ）の電力が増大し、増幅器やスピーカ２２での歪み
の発生が予想される場合、エコー除去フィルタ２０での
インパルス応答推定値の算出を停止することができる。
この結果、擬似エコー信号Ｙ′（ｎ）が大幅なエラーを
含むようになることを回避することができる。また、本
エコー除去装置では、インパルス応答の推定が停止され
ている間、送信経路１６上に設けられた減衰器２８が起
動され、エコー除去済み送信信号Ｅ（ｎ）が減衰されて
いるようになっているため、その期間のエコー除去フィ
ルタ２０によるエコー除去が十分でない場合であって
も、減衰器２８によってエコー除去済み送信信号Ｅ
（ｎ）が減衰され、遠端側へ送信される音声を好適なも
のに維持することができる。

【００２３】また、エコー除去フィルタ２０でのインパ
ルス応答の推定はエコー除去済み送信信号Ｅ（ｎ）に基
づいて行われているため、一旦不正な擬似エコー信号
Ｙ′（ｎ）がエコー除去フィルタ２０から出力される
と、その後もエコー除去フィルタ２０は誤ったインパル
ス応答推定値Ｗｎを出力し続けることになる。したがっ
て、受信信号Ｘ（ｎ）の電力が一瞬所定閾値を超える場
合であっても、それによるエコー除去フィルタ２０の不
良動作は一定時間継続してしまう。この点、本実施の形
態にかかるエコー除去装置によれば、受信信号Ｘ（ｎ）
の電力が所定閾値を超えた場合、直ちにエコー除去フィ
ルタ２０でのインパルス応答の推定を停止させ、その時
点でのインパルス応答推定値を使用し続けるため、擬似
エコー信号Ｙ′（ｎ）が必要以上に大きなエラーを含む
ようになることを回避することができる。また、本実施
の形態にかかるエコー除去装置においては、受信信号Ｘ
（ｎ）の電力が一旦所定閾値を超えれば、その後、受信
信号Ｘ（ｎ）の電力が所定閾値未満に下がり、且つイン
パルス応答時間が経過するまでは、エコー除去フィルタ
２０でのインパルス応答の推定が停止される。このた
め、受信信号Ｘ（ｎ）の電力が所定閾値未満になっても
直ちにエコー除去フィルタ２０でのインパルス応答の推
定が再開されず、電力の大きな受信信号Ｘ（ｎ）の影響
が十分に消えた後に、擬似エコー信号Ｙ′（ｎ）の算出
を再開することができる。

【００２４】なお、本実施の形態にかかるエコー除去装
置は、以上説明したものに限定されず種々の変形実施が
可能である。たとえば、上記説明では制御装置１８にお
いて受信経路１４上の受信信号Ｘ（ｎ）を検出しその電
力の大きさに基づいてエコー除去フィルタ２０の動作を
制御したが、制御装置１８にて受信信号Ｘ（ｎ）の振幅
を検出し、その振幅が所定閾値を超える場合にエコー除
去フィルタ２０の動作を制限するようにしてもよい。こ
うしても、後段側でエコーの歪みが生じるであろう場合
を的確に検知し、適切なタイミングでエコー除去フィル
タの動作を制限することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態にかかるエコー除去装置
の構成を示す図である。

【図２】 エコー除去装置に含まれる制御装置の処理を
説明するフロー図である。

【図３】 本発明の実施の形態にかかるエコー除去装置
の動作を説明する図である。

【図４】 従来のエコー除去装置の構成を示す図であ
る。

【図５】 従来のエコー除去フィルタの構成の一部を示
す図である。

【符号の説明】

１０ 音声コーデック、１２ ＡＤ／ＤＡコンバータ、
１４ 受信経路、１６送信経路、１８ 制御装置、２０
エコー除去フィルタ、２２ スピーカ、２４ マイク
ロフォン、２６ 減算器、２８ 減衰器、３０ 遅延素
子、３２ インパルス応答推定値乗算器、３４ 加算
器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信経路を伝送する受信信号と送信経路
   を伝送するエコー除去済み送信信号とに基づき、前記受
   信経路と前記送信経路との間に形成されるエコー経路の
   インパルス応答推定値をリアルタイムに算出する手段
   と、 算出される前記インパルス応答推定値と前記受信信号と
   に基づき擬似エコー信号を生成する手段と、 前記送信経路を伝送するエコー未除去送信信号から前記
   擬似エコー信号を差し引き、前記送信経路上に前記エコ
   ー除去済み送信信号を伝送させる手段と、 前記受信経路を伝送する受信信号の電力を検出する手段
   と、 所定閾値よりも大きな前記受信信号の電力が検出される
   場合に、その後の前記インパルス応答推定値の算出を所
   定時間にわたり制限する手段と、 を含むことを特徴とするエコー除去装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のエコー除去装置におい
   て、 前記所定時間は、前記所定閾値よりも大きな前記受信信
   号の電力が検出されてから、検出前記電力が前記所定閾
   値よりも小さくなった後、インパルス応答時間が経過す
   るまでの時間であることを特徴とするエコー除去装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のエコー除去装置におい
   て、 前記インパルス応答時間は、算出されている前記インパ
   ルス応答推定値の値に基づいて決定されることを特徴と
   するエコー除去装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のエコ
   ー除去装置において、 前記インパルス応答推定値の算出が制限されている場合
   に、前記送信経路を伝送する前記エコー除去済み送信信
   号の電力を減衰させる手段をさらに含むことを特徴とす
   るエコー除去装置。