JPH1188237A - エコーキャンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通話時における実質的なエコーキャンセル能
力を高めたエコーキャンセラを提供すること。 【解決手段】 対向局からの受信信号を抽出する受信信
号抽出手段２と、この受信信号と自局から送信すべき送
信信号とを比較する比較手段３と、比較手段３による比
較結果から消去すべきエコー成分の係数値を計算する係
数値計算手段４と、係数値計算手段４により計算された
係数値を格納する係数値格納手段７と、係数値格納手段
７に格納された係数値のうち、遅延時間の長い係数値部
分を更新する係数値更新手段６と、係数値格納手段７に
格納された係数値に基づいて、消去すべきエコー信号を
生成するエコー信号生成手段８と、エコー信号生成手段
８により生成されたエコー信号を、送信すべき送信信号
から減算するエコー信号減算手段８、９とを備えるよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声帯域内信号装
置に関し、特に、２線式専用通信回線を用いた音声帯域
内信号装置に利用されるエコーキャンセラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なアナログ公衆電話回線では、電
話機やファクシミリ等の一般加入者端末と交換局との間
を２本の信号線によって直接接続している。このため、
一般加入者端末と交換局との間では、例えば、１６Ｈｚ
の呼出信号や、直流回路の開閉によるダイヤルパルス
や、送受話器のオンフック及びオフフックを伝える直流
電流等を伝送することが可能である。しかし、専用通信
回線では、通信に用いられる帯域が、３００Ｈｚ〜３．
４ｋＨｚと、音声帯域内に制限されている場合が多く、
そのままでは上述したダイヤルパルス信号や直流信号等
を伝送することが不可能である。

【０００３】そこで、専用通信回線を用いる場合、ダイ
ヤルパルス信号やオンフック信号およびオフフック信号
等を一旦音声帯域内信号に変換したり、また、変換され
た音声帯域内信号を元のダイヤルパルス信号やオンフッ
ク信号およびオフフック信号等に逆変換したりすること
が必要となる。このような機能を有する装置を「音声帯
域内信号装置（インバンドリンガ）」といい、通信端末
と専用通信回線との間に設けることにより、前述した相
互変換を行っている。

【０００４】音声帯域内信号装置は、使用する回線数に
よって４線式のものと２線式のものとがあるが、近年、
伝送情報量の増大化に伴って専用通信回線の使用料が高
騰化傾向にあることから、より経済的な伝送網を構成す
るために２線式の専用通信回線を用いた２線式音声帯域
内信号装置が普及しつつある。

【０００５】図５は、従来の２線式音声帯域内信号装置
を設けた通信端末間の接続状態を示す図である。同図に
おいて、２線式音声帯域内信号装置１１は、通信端末Ｔ
Ａ、ＴＢを接続した構内交換機（以下、ＰＢＸ：Privat
e Branch eXchange ）４０Ａ、４０Ｂと、２線式専用通
信回線Ｌとの間に設けられた送受信部１２Ａ、１２Ｂか
ら構成されている。

【０００６】送受信部１２Ａ、１２Ｂは、２線式専用通
信回線Ｌに接続されるハイブリッドトランス１３Ａ、１
３Ｂと、ＰＢＸ４０Ａ、４０Ｂに接続するインバンドリ
ンガ部１４Ａ、１４Ｂと、ハイブリッドトランス１３
Ａ、１３Ｂおよびインバンドリンガ部１４Ａ、１４Ｂと
の間に設けられたエコーキャンセラ１５Ａ、１５Ｂとか
ら構成されている。

【０００７】ハイブリッドトランス１３Ａ、１３Ｂは、
信号の方向性に基づいて送信信号と受信信号とを分岐す
るものであり、通信端末Ｔの送話器からの入力される送
信信号を、２線式専用通信回線Ｌを介して相手側通信端
末に伝達するとともに、２線式専用通信回線Ｌを介して
受信した受信信号を、自局側通信端末Ｔの受話器に伝達
するものである。

【０００８】インバンドリンガ部１４Ａ、１４Ｂは、ダ
イヤルパルス信号や、応答（オフフック）、終話（オン
フック）、話し中等の監視信号を音声帯域内信号に変換
あるいは逆変換するものである。エコーキャンセラ１５
Ａ、１５Ｂは、ハイブリッドトランス１３Ａ、１３Ｂ部
分に形成されるエコー経路や、４線から２線への変換部
分でのインピーダンス不整合が原因となって発生するエ
コーを消去するためのものである。このように、２線式
音声帯域内信号装置１１においてはエコーを消去するた
めのエコーキャンセラ１５Ａ、１５Ｂは必要不可欠とな
っている。

【０００９】エコーキャンセラ１５Ａ、１５Ｂは、イン
バンドリンガ部１４Ａ、１４Ｂからの送信信号に基づい
て発生するエコー信号に対して、時間軸における位相が
まったく同一となる擬似エコー信号を生成するディジタ
ルフィルタを備えた擬似エコー生成部１６Ａ、１６Ｂ
と、生成した擬似エコー信号を受信信号から減算する減
算器１７Ａ、１７Ｂとを備え、エコー信号を擬似エコー
信号で打ち消すことによって消去する。このため、ディ
ジタルフィルタには、エコー消去量が最大となるよう
に、その係数の設定が必要となる。

【００１０】一般に、２線式音声帯域内信号装置１１の
エコーキャンセラ１５Ａ、１５Ｂは、専用線側に挿入さ
れて用いられるため、必要とするエコー消去量を実現
し、かつ、ファックシミリ等で発生する単一トーンで誤
った推定をしないように、初期動作時において、たとえ
ば、ホワイトノイズからなるトレーニング信号を供給
し、エコー量が最大となる係数を求めるという、初期ト
レーニングを行う。詳しくは、エコーキャンセラに内蔵
された、有限インパルスレスポンス（以下、ＦＩＲ）フ
ィルタの係数を推定し、推定後は求められたＦＩＲフィ
ルタの係数を固定する方法が採られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエコーキャンセラにあっては、通信端末ＴＢ
がオンフック状態で初期トレーニングを行うため、以下
に述べるような問題点があった。すなわち、初期トレー
ニング時は、図５中、で示すように、通信端末ＴＡ側
で発生する近端エコーを消去するための係数設定を行っ
ており、図５中、で示すように、通信端末ＴＢ側で発
生する遠端エコーには対処していない。

【００１２】したがって、通信端末ＴＡ、ＴＢ間におけ
る通話時には、通信端末ＴＢはオフフック状態であるた
め、初期トレーニングでのエコー消去とは条件が異な
り、エコーを充分に消去できないという問題が生じてい
た。このため、遠端エコーの遅延が短い場合には、通話
にあまり影響がでないものの、遠端エコーの遅延が長い
場合には、通話品質が劣化するということが起こる。

【００１３】本発明の課題は、上記問題点を解決するた
めになされたものであり、通話時における実質的なエコ
ーキャンセル能力を高めたエコーキャンセラを提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のエコーキャンセ
ラは、帯域制限された２線式専用通信回線を介し、自局
と対向局との間で異なる周波数の帯域内信号を送受信す
る送受信装置内に設けられたエコーキャンセラであっ
て、対向局から送受信装置内に取り込まれた受信信号を
抽出する受信信号抽出手段と、受信信号抽出手段によっ
て抽出された受信信号と自局から送信すべき送信信号と
を比較する比較手段と、比較手段による比較結果から、
消去すべきエコー成分の係数値を計算する係数値計算手
段と、係数値計算手段により計算された係数値を格納す
る係数値格納手段と、係数値格納手段に格納された係数
値のうち、遅延時間の長い係数値部分を、係数値計算手
段により計算された係数値によって更新する係数値更新
手段と、係数値格納手段に格納された係数値に基づい
て、消去すべきエコー信号を生成するエコー信号生成手
段と、エコー信号生成手段により生成されたエコー信号
を、送信すべき送信信号から減算するエコー信号減算手
段とを備えるように構成している。

【００１５】また、本発明のエコーキャンセラは、帯域
制限された２線式専用通信回線を介し、自局と対向局と
の間で異なる周波数の帯域内信号を送受信する送受信装
置内に設けられたエコーキャンセラであって、対向局か
ら送受信装置内に取り込まれた受信信号を、ある時間ｔ
０から一定時間ｔｎが経過するまで抽出する受信信号抽
出手段と、受信信号抽出手段によって抽出された受信信
号と自局から送信すべき送信信号とを比較する比較手段
と、比較手段による比較結果から、所定時間間隔ごとに
消去すべきエコー成分の係数値を計算する係数値計算手
段と、係数値計算手段により計算された係数値を所定時
間間隔ごとに格納する係数値格納手段と、係数値格納手
段に格納された係数値のうち、ある時間ｔ０より時間Ｔ
だけ経過した時間ｔ１から一定時間ｔｎまでに相当する
係数値部分を、係数値計算手段により計算された係数値
によって更新する係数値更新手段と、係数値格納手段に
格納された係数値に基づいて、消去すべきエコー信号を
生成するエコー信号生成手段と、エコー信号生成手段に
より生成されたエコー信号を、送信すべき送信信号から
減算するエコー信号減算手段とを備えるように構成して
いる。

【００１６】この場合、係数値格納手段は、時間ｔ０か
ら時間ｔ１までに相当する係数値を格納する固定係数格
納部と、時間ｔ１から時間ｔｎまでに相当する係数値を
格納する変動係数格納部とを有するように構成すること
が好ましく、また、係数値更新手段は、消去すべきエコ
ー成分を求めるための初期トレーニング時に、係数計算
手段により計算された係数値によって、固定係数格納部
および変動係数格納部に格納された係数値を更新する係
数固定値更新部と、通話時に、係数計算手段により計算
された係数値によって、変動係数格納部に格納された係
数値を更新する係数変動値更新部とを有するように構成
することが望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。図１は、本実施形態のエ
コーキャンセラを構成を示すブロック図である。なお、
図１に示すエコーキャンセラの周辺回路ブロックは、図
５に示す従来例と同様の構成となっている。

【００１８】本実施形態でのエコーキャンセラ１は、ハ
イブリッドトランス１３部分に形成されるエコー経路
や、４線から２線への変換部分でのインピーダンス不整
合が原因となって発生する近端エコー成分だけでなく、
遠端エコー成分も確実に消去するためのものである。エ
コーキャンセラ１は、サンプリング部（受信信号抽出手
段）２と、比較部（比較手段）３と、係数値計算部（計
数値計算手段）４と、係数固定値更新部５と、係数変動
値更新部（係数値更新手段）６と、係数値格納部（係数
値格納手段）７と、係数値符号変換部（エコー信号生成
手段、エコー信号減算手段）８と、加算器９（エコー信
号減算手段）から構成されている。

【００１９】サンプリング部２は、８ｋＨｚのサンプリ
ング周波数に基づいて、１２５μｓｅｃごとに、受信側
の信号線から得られる信号をサンプリングするものであ
る。１２５μｓｅｃごとのサンプリング係数はタップと
呼ばれ、６４ｍｓｅｃ中には５１２のタップが存在する
ことになる。比較部３は、サンプリング部２を介して得
られる信号と、送信側の信号線から得られる信号とを比
較し、その差成分を示す信号を出力するものである。

【００２０】係数値計算部４は、比較部３から出力され
る差成分を示す信号に基づいて、エコー成分の係数値を
計算するものであり、初期トレーニング時だけではな
く、通常動作時においてもエコー成分の係数値を計算す
る。本実施形態では、ある時点から６４ｍｓｅｃ経過す
るまでの係数値を計算する。これによって、５１２のタ
ップを得ることができるように構成されている。

【００２１】係数固定値更新部５は、初期トレーニング
開始時に係数値計算部４によって計算された係数値を係
数値格納部７に格納するものである。詳しくは、初期ト
レーニング開始時から２０ｍｓｅｃ経過するまでの係数
値を固定値として格納し、２０ｍｓｅｃから６４ｍｓｅ
ｃ経過するまでの係数値を変動値として格納する。係数
変動値更新部６は、通常動作時に係数値計算部４によっ
て計算された係数値を係数値格納部７に格納するもので
ある。詳しくは、ある時点から２０ｍｓｅｃ経過した時
点から６４ｍｓｅｃ経過するまでの係数値を変動値とし
て格納する。

【００２２】係数値格納部７は、ある時点から２０ｍｓ
ｅｃ経過するまでに相当する、１６０のタップを格納す
る固定係数格納部７ａと、２０ｍｓｅｃ経過してから６
４ｍｓｅｃ経過するまでに相当する、３５２のタップを
格納する変動係数格納部７ｂとを有している。

【００２３】係数値符号変換部８は、消去すべきエコー
信号を生成するものであり、具体的には、係数値格納部
７に格納された係数値に基づいて、現在発生しているエ
コー信号と同一信号を生成し、その位相を１８０°反転
させた信号を出力するものである。加算器９は、係数値
符号変換部８から出力される信号を、出力側の信号線に
加えることで、受信側の信号線に付加されるエコー成分
を消去するものである。

【００２４】次に、上述の実施形態におけるエコーキャ
ンセラ１の動作例を、図２〜図４に基づいて説明する。

【００２５】図２は、通話時に発生するエコーレベルの
許容範囲を示すものであり、送話者エコーの減衰量と、
信号伝搬時間との関係を示す。同図では、ある信号伝搬
時間におけるエコーレベルに対し、エコー許容限で示さ
れるラインよりも大きな減衰量を得ることができれば、
そのエコーは、充分許容できる値となることを示し、さ
らに、エコー検知限で示されるラインよりも大きな減衰
量を得ることができれば、そのエコーは、検知すること
もできないほどに小さい値であることを示している。

【００２６】図３は、初期トレーニングモード時におけ
るエコー信号の波形例を示す。同図に示すように、初期
トレーニングモード時には、近端エコーによるインパル
ス応答は、経過時間が１６ｍｓｅｃ程度までにそのほと
んどが存在し、その後は、主に遠端エコーによるものと
なる。そこで、本実施形態では、遠端エコーによるハイ
ブリッドトランス１３からの回り込みや、レベルダイヤ
（装置信号強度）等を考慮して、近端エコーおよび遠端
エコーの信号伝搬時間におけるしきい値を、前述したよ
うに２０ｍｓｅｃに設定している。

【００２７】また、エコーキャンセラ１の能力を、６４
ｍｓｅｃ対応のものとして設定しているため、初期トレ
ーニングモード時に得たタップのうち、信号伝搬時間が
０ｍｓｅｃから２０ｍｓｅｃまでは固定とし、２０ｍｓ
ｅｃから６４ｍｓｅｃまでは緩やかなアダプティブ動作
を行わせる。すなわち、通話動作時にもエコーキャンセ
ル値の補正動作を行う。

【００２８】図４は、本実施形態におけるエコーキャン
セラの動作手順を説明するための流れ図である。まず、
現在の動作モードが初期トレーニング動作モードである
か否かをチェックし（ステップＳ１０１）、初期トレー
ニング動作モードでなければ（ステップＳ１０１；
Ｎ）、動作モードが初期トレーニング動作モードとなる
まで待機する。

【００２９】一方、ステップＳ１０１の判断処理におい
て、動作モードが初期トレーニング動作モードであると
判断した場合（ステップＳ１０１；Ｙ）、サンプリング
部２は、受信側の信号線から得られる信号のサンプリン
グを開始する（ステップＳ１０２）。そして、サンプリ
ング部２によってサンプリングされた信号と、送信側の
信号線から得られる信号とを比較部３により比較し、そ
の差成分を示す出力信号から、係数値計算部４は、エコ
ー成分の係数値を計算して５１２のタップを得る（ステ
ップＳ１０３）。

【００３０】つづいて、現在の動作モードは、初期トレ
ーニング動作モードであることから、係数固定値更新部
５は、初期トレーニング開始時から２０ｍｓｅｃ経過す
るまでの係数値を、係数値格納部７内の固定係数格納部
７ａに格納し（ステップＳ１０４）、サンプリング開始
時より２０ｍｓｅｃ経過した時点から６４ｍｓｅｃ経過
するまでの係数値を、係数値格納部７内の変動係数格納
部７ｂに格納する（ステップＳ１０５）。

【００３１】そして、係数値符号変換部８は、係数値格
納部７に格納された係数値から現在発生しているエコー
信号と同一信号を生成し、その位相を１８０°反転させ
た信号を、加算器９を介して出力側の信号線に加えるこ
とで、受信側の信号線に付加されるエコー成分を消去す
る（ステップＳ１０６）。

【００３２】初期トレーニング動作が終了すると、つづ
いて、現在の動作モードが通話モードであるか否かをチ
ェックし（ステップＳ１０７）、通話モードでなければ
（ステップＳ１０７；Ｎ）、通話モードとなるまで待機
する。

【００３３】一方、ステップＳ１０７の判断処理におい
て、動作モードが通話モードであると判断した場合（ス
テップＳ１０７；Ｙ）、サンプリング部２は、受信側の
信号線から得られる信号のサンプリングを開始する（ス
テップＳ１０８）。そして、サンプリング部２によって
サンプリングされた信号と、送信側の信号線から得られ
る信号とを比較部３により比較し、その差成分を示す出
力信号から、係数値計算部４は、エコー成分の係数値を
計算して５１２のタップを得る（ステップＳ１０９）。

【００３４】つづいて、現在の動作モードは、通話モー
ドであることから、係数変動値更新部６は、サンプリン
グ開始時より２０ｍｓｅｃ経過した時点から６４ｍｓｅ
ｃ経過するまでの係数値を、係数値格納部７内の変動係
数格納部７ｂに格納する（ステップＳ１１０）。そし
て、係数値符号変換部８は、係数値格納部７に格納され
た係数値から現在発生しているエコー信号と同一信号を
生成し、その位相を１８０°反転させた信号を、加算器
９を介して出力側の信号線に加えることで、受信側の信
号線に付加されるエコー成分を消去する（ステップＳ１
１１）。

【００３５】このように、本実施形態では、近端エコー
のインパルス応答と、エコーの影響の実測例によるエコ
ー許容限度に基づいて、初期トレーニング動作モード時
に、エコーキャンセラ１によって得られるタップのう
ち、近端エコーに対応する部分だけを固定して用いる。
それ以降のタップについては、初期トレーニング動作モ
ード時に得られた推定値を初期値とし、通話時にアダプ
ティブ動作を行うことで、適正値となるように適時更新
する。

【００３６】なお、アダプティブ動作時におけるステッ
プゲインは、発散しないような小さな値に設定し、タッ
プについては、その中の１つが、ある値よりも高くなっ
たら初期値に戻るように設定する。

【００３７】以上説明したように、本実施形態では、従
来の初期トレーニング動作モード時だけ、消去すべきエ
コーの推定を行うのではなく、実際の通話時にもエコー
の推定を行うとともに、推定したエコーの消去を行うた
め、より高精度なエコーの消去が実現できる。また、近
端エコーのみならず、遠端エコーにも対応することで、
対向局の端末側にエコーキャンセラが実装されていない
場合でも、自局側の電話機の通話品質を改善することが
できる。

【００３８】また、初期トレーニング動作モード時に設
定した、近端エコーに相当するタップについては係数値
を固定しているため、通話品質のバラツキを抑えるとと
もに、係数計算も高速に行うことができる。

【００３９】なお、前述の実施形態では、エコーキャン
セラ１の能力を６４ｍｓｅｃ対応とし、近端エコーと遠
端エコーとのしきい値を２０ｍｓｅｃに設定した例で説
明しているが、これらの値は、その目的に応じて自由に
変更することが可能である。ただし、近端エコーと遠端
エコーとのしきい値は、１５ｍｓｅｃから２５ｍｓｅｃ
の範囲内であることが好ましい。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、実際の通話時に、エコーの推定を行い、か
つ、推定したエコーの消去を行うため、より高精度にエ
コーの消去を実現でき、通話時における実質的なエコー
キャンセル能力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のエコーキャンセラを構成を示すブ
ロック図である。

【図２】通話時に発生するエコーレベルの許容範囲を示
す図である。

【図３】初期トレーニングモード時におけるエコー信号
の波形例を示す図である。

【図４】本実施形態におけるエコーキャンセラの動作手
順を説明するための流れ図である。

【図５】従来の２線式音声帯域内信号装置を設けた通信
端末間の接続状態を示す図である。

【符号の説明】

１ エコーキャンセラ ２ サンプリング部（受信信号抽出手段） ３ 比較部（比較手段） ４ 係数値計算部（計数値計算手段） ５ 係数固定値更新部 ６ 係数変動値更新部（係数値更新手段） ７ 係数値格納部（係数値格納手段） ８ 係数値符号変換部（エコー信号生成手段、エコー
信号減算手段） ９ 加算器（エコー信号減算手段） １１ ２線式音声帯域内信号装置 １２Ａ、１２Ｂ 送受信部 １３Ａ、１３Ｂ ハイブリッドトランス １４Ａ、１４Ｂ インバンドリンガ部 １５Ａ、１５Ｂ エコーキャンセラ ４０Ａ、４０Ｂ 構内交換機（ＰＢＸ） ＴＡ、ＴＢ 通信端末 Ｌ ２線式専用通信回線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯域制限された２線式専用通信回線を介
   し、自局と対向局との間で異なる周波数の帯域内信号を
   送受信する送受信装置内に設けられたエコーキャンセラ
   であって、 対向局から前記送受信装置内に取り込まれた受信信号を
   抽出する受信信号抽出手段と、 前記受信信号抽出手段によって抽出された受信信号と自
   局から送信すべき送信信号とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果から、消去すべきエコー成
   分の係数値を計算する係数値計算手段と、 前記係数値計算手段により計算された係数値を格納する
   係数値格納手段と、 前記係数値格納手段に格納された係数値のうち、遅延時
   間の長い係数値部分を、前記係数値計算手段により計算
   された係数値によって更新する係数値更新手段と、 前記係数値格納手段に格納された係数値に基づいて、消
   去すべきエコー信号を生成するエコー信号生成手段と、 前記エコー信号生成手段により生成されたエコー信号
   を、送信すべき送信信号から減算するエコー信号減算手
   段と、 を備えることを特徴とするエコーキャンセラ。
2. 【請求項２】帯域制限された２線式専用通信回線を介
   し、自局と対向局との間で異なる周波数の帯域内信号を
   送受信する送受信装置内に設けられたエコーキャンセラ
   であって、 対向局から前記送受信装置内に取り込まれた受信信号
   を、ある時間ｔ０から一定時間ｔｎが経過するまで抽出
   する受信信号抽出手段と、 前記受信信号抽出手段によって抽出された受信信号と自
   局から送信すべき送信信号とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果から、所定時間間隔ごとに
   消去すべきエコー成分の係数値を計算する係数値計算手
   段と、 前記係数値計算手段により計算された係数値を所定時間
   間隔ごとに格納する係数値格納手段と、 前記係数値格納手段に格納された係数値のうち、ある時
   間ｔ０より時間Ｔだけ経過した時間ｔ１から一定時間ｔ
   ｎまでに相当する係数値部分を、前記係数値計算手段に
   より計算された係数値によって更新する係数値更新手段
   と、 前記係数値格納手段に格納された係数値に基づいて、消
   去すべきエコー信号を生成するエコー信号生成手段と、 前記エコー信号生成手段により生成されたエコー信号
   を、送信すべき送信信号から減算するエコー信号減算手
   段と、 を備えることを特徴とするエコーキャンセラ。
3. 【請求項３】前記係数値格納手段は、 時間ｔ０から時間ｔ１までに相当する係数値を格納する
   固定係数格納部と、 時間ｔ１から時間ｔｎまでに相当する係数値を格納する
   変動係数格納部と、 を有することを特徴とする請求項２記載のエコーキャン
   セラ。
4. 【請求項４】前記係数値更新手段は、 消去すべきエコー成分を求めるための初期トレーニング
   時に、前記係数計算手段により計算された係数値によっ
   て、前記固定係数格納部および前記変動係数格納部に格
   納された係数値を更新する係数固定値更新部と、 通話時に、前記係数計算手段により計算された係数値に
   よって、前記変動係数格納部に格納された係数値を更新
   する係数変動値更新部と、 を有することを特徴とする請求項３記載のエコーキャン
   セラ。