JPS61161034A - 反響消去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、衛星通信等長距離回路やテレコンファレンス
システム等における反響を制御するだめの反響消去装置
に関する。

従来の技術 近年、長距離回線、特に衛星通信の急激な増加や、テレ
コンファレンスシステムの実用化ニトモない、明瞭で自
然な音声伝達が望まれている。反響信号は、送話者の発
生した信号が受話側での反射等により送話者側に戻って
くる現象であるが、長距離回線や音響系を含むテレコン
ファレンスシステムでは、長い遅延の反響が存在し通話
品質の劣化を生じている。最近ではこの反響を消去する
適応型の反響消去装置が実用化されつつあるが、これら
は遠端動作型つまり、遠端話者音声で反響路を同定して
いるものであり、近端話者音声の有無つまり、双方向同
時通話を検出しなければならない。コムサットやホルナ
等によシ、レベル比較器を用いた双方向同時通話機能を
持つ「エコー・キャンセル回路」がある（例えば特開昭
６７−９３７３８号公報） 以下図面を参照しながら、上述したような従来の反響消
去装置について説明を行う。

第４図は従来の反響消去装置のブロック図である。第４
図において、１は受信側入力端子、２は受信側出力端子
、３は送信側入力端子、４は送信側出力端子である。６
は受信側出力端子２から送信側入力端子３までの反響路
を適応的に推定し反響信号を合成するアダプティブフィ
ルタ、６は送信側入力信号Ｓｉ　から合成した反響信号
を減算する減算器、７は減算器６の残差出力を抑圧する
センタクリッパ、８は受信側出力と送信側入力の間に設
けられた第１比較器、９は受信側出力を送信側出力の間
圧設けられた第２比較器、１０は送信側入力と出力の間
に設けられた第３比較器で、各々の出力は制御部１１に
送られ予め定められたロジックに従いセンタクリッパ７
およびアダプティブフィルタ６を制御する。

以上のように構成された反響消去装置について、以下そ
の動作について説明する。

遠端話者の音声信号は受信人力Ｒ０として受信側入力端
子１を経てアダプティブフィルタ６に供給される。また
信号Ｒ１は受信側出力端子２より近端話者へ受話信号Ｒ
０として送られる。近端話者信号のない場合信号Ｒ０は
反響路を経て、送信側入力端子３に送信入力Ｓ、として
入る。アダプティブフィルタ６では減算器６の送信出力
Ｓ０が零になるように受信人力Ｒ，の系列と送信出力Ｓ
０から擬似反響路を作る。そして、送信側入力端子３か
ら入力された送信人力Ｓｉからアダプティブフィルタ６
で作られた擬似反響信号が減算器６において差し引かれ
る。このようにして反響信号が消去されるが、近端話者
信号が存在する場合、反響路の推定がうまく行うことが
できない。したがって、近端話者信号のある場合を検出
し、反響路の推定を停止する必要がある。そこで、受送
信路の間に第１〜第３比較器８〜１０が設けられている
。次に表１に従って、近端話者信号のある場合について
比較器の動作を説明する。

（Ｘ゛Ａ下４台） まず、第１〜第３比較器８〜１０は予め定められた閾値
を持ち、これに従い真である時に論理直信号″１＃を出
力する。表１に第１〜第３比較器８〜１０の閾値とロジ
ック、つまりアダプティブフィルタ６の反響路の推定お
よびセンタクリッパ７のオン・オフの制御ロジックの一
例を示す。

表１において、第１比較器８の閾値は２．第２比較器９
の閾値は４．第３比較器１ｏの閾値は５である。また、
アダプティブフィルタ６が完全適応した状態Ｂに近端話
者が加入してきた場合、Ｃ″！たはＤの状態に移り、双
方向同時通話を検出しアダプティブフィルタ６の適応を
停止することができる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、近端話者の介入
か、反響路の変動かの判別ができない。

このため、反響路の変動を双方向同時通話とみなし実際
の反響路をアダプティブフィルタ５が模擬しないため反
響が除去できないことが生じる。、また、受信側出力と
送信側入力の間に設けられだ第１比較器８において、受
信出力端子から送信入力端子までのフラットディレィを
考慮していないため、遠端話者の話頭及び話尾で誤検出
をしたり、さもなければこの誤検出を避けるだめに比較
器の時定数を長くしたりすることにより検出速度が遅く
なったりする。まだ、フラットディレィ時間もアダプテ
ィブフィルタ６では計算しているため、この時間分のフ
ィルタのタップが無、駄になっている。

本発明は、上記欠点に鑑み、近端話者の介入か、反響路
の変動とを区別することができ、近端話者が介入した場
合適応を停止し、かつ反響路が変動した場合でも、変動
を検出し模擬した反響路を修正することができる。さら
に、受信側出力端子から送信側入力端子１でのフラット
ディレィを検出することにより、遠端話者の話頭９話尾
での誤検出を防ぎ、かつ比較部での検出速度を早くする
ことができる。また、フラットディレィを遅延部で補正
することにより、アダプティブフィルタ部のフラットデ
ィレィに使用していたタップを節約することかできる。

以上のように、フラットディレィを考慮し、近端話者の
加入か、反響路の変動かを区別することにより、常に反
響路を正しく模擬し、効率の良い反響抑圧のできる反響
消去装置を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 この目的を達成するために本発明の反響消去装置は、適
応的に反響路を模擬するアダプティブフィルタ部と、模
擬した反響路から受信出力端子と送信入力端子の間のフ
ラットディレィを求めるフラットディレィ検出部と、検
出したフラットディレィの時間だけ受信側出力信号を遅
らせて、前記アダプティブフィルタおよびレベル検出部
へ遅延させた信号を送る遅延部と、近似合成した反響信
号と送信入力信号とを減算する減算部と、送受信信号レ
ベルを検出するレベル検出部と、送受信信号のレベルの
比を計算する第１レベル比較部と、近端話者あるいは反
響路に変動があった場合、これを検出する推移方向推定
部と、この場合に近端話者が存在したと仮定して送信側
出力信号レベルを推定する送信側出力信号レベル推定部
を、その推定レベルと実際の送信側出力信号レベルの比
を求める第２レベル比較部と、第１及び第２レベル比較
部から受信側出力と送信側入力の比、送信側入力と送信
側出力の比、および送信側出力と推定送信側出力の比、
以上の３つの比からアダプティブフィルタ部の動作を制
御する制御部とから構成されている。

作　　用 この構成によって、近端話者が加入してきたか、反響路
が変動した場合、第１レベル比較部から送られてきた情
報により制御部でこれを検出しアダプティブフィルタの
反響路の推定を停止しさらに、送信側出力信号推定部と
第２レベル比較部により近端話者か反響路の変動かのい
ずれであるかの情報が制御部に送られ、制御部では、近
端話者と判定されると読けて反響路の推定を停止し、反
響路の変動であれば、反響路の推定を再開させる。

さらに、アダプティブフィルタ部の模擬した反響路かも
フラットディレィをフラットディレィ検出部で検出し、
フラットディレィ時間だけ受信側出力信号を遅延させて
レベル比較を行うことにより、正確なレベル比較が行え
、近端話者の検出速度も早くなり、アダプティブフィル
タ部の適応動作の誤りがなくなる。さらに、フラットデ
ィレィ時間を遅延部で補正するため、アダプティブフィ
ルタ部のタップを有効に利用できることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例における反響消去装置のブロ
ック図を示すものである。第１図においｍ≠者で、１は
受信側入力端子、２は受信側出力端子、３は送信側入力
端子、４は送信側出力端子、５はアダプティブフィルタ
、６は減算器で、以上は第４図の構成と同じものである
。２０はアダプティブフィルタ６の模擬した反響路りを
受け７ラツトデイレイの時間ｔを求めるフラットディレ
ィ検出部、２１はフラットディレィ検出部２゜から送ら
れて来るフラットディレィ時間ｔを受け、時間ｔだけ受
信側出力信号Ｒ０を遅延させる遅延部、２２は遅延部２
１の出力Ｒ０，送信側人力Ｓ、。

送信側出力Ｓ０のレベルＬＲ０，ＬＳ、、ＬＳ０を検出
するレベル検出部、２３はレベル検出部から送られてき
た遅延部２１出力信号レベルＬＲ０と送信側入力信号レ
ベルＬＳ・の比（Ｃ１＝ＬＳｉ／ＬＲ０）および送信側
入力信号レベルＬＳ、と送信側出力信号レベルＬＳ０の
比（Ｃ２＝ＬＳ０／ＬＳ　ｉ）を計算する第２レベル比
較部、２４はレベル検出部２２の受信側出力信号レベル
ＬＲ０と送信側入力信号レベルＬＳ。

と第１レベル比較部２３の遅延部出力信号レベルＬＲＯ
七送信側入力信号レベルの比Ｃ１を受け、送信側出力信
号レベルＬＳ０の推定値ＬＳ０／を出力する送信側出力
信号レベル推定部、２５は送信側出力信号レベルＬＳ　
とその推定値ＬＳ０’の比（Ｃ３＝ＬＳ０′／ＬＳ０）
を計算する第２レベル比較部、２６は送信側出力信号推
定部２４の動作の開始を指示する推移方向推定部、２７
は第１レベル比較部２３および第２レベル比較部２６の
出力ＣＩ、Ｃ２゜Ｃ３を受け、これらの値によりアダプ
ティブフィルタ５を制御し、送信側入力信号Ｓ、の状態
つまり遠端話者からの反響信号だけか、遠端話者の反響
信号と近端話者信号の合成された信号か、遠端話者信号
だけかと、アダプティブフィルタ６の状態つまり反響路
の推定の途中か、推定が完了しているか、推定を停止し
ているかの情報Ｆを推移方向推定部２６に送る制御部で
ある。

以上のように構成された反響消去装置について、以下そ
の動作について説明する。まず、遠端加入者信号だけの
場合の反響路の推定行程について説明する。遠端話者信
号が受信側入力端子１から入り、受信側出力端子２より
反響路を経て送信側入力端子３に反響信号Ｓｉとして戻
ってくる。アダプティブフィルタ６では、受信側出力信
号Ｒ０と送信側出力信号Ｓ０により反響路を推定し擬似
反響信号Ｓｉ′を作る。減算器６では送信側入力信号Ｓ
、から擬似反響信号Ｓ・′を引き、送信側出力信号Ｓ０
を出力する。アダプティブフィルタ５では送信側出力信
号Ｓ０を零にするべく反響路の推定を進める。ここで、
フラットディレィ検出部２０では、アダプティブフィル
タ５から推定した反響路りを受はフラットディレィの時
間ｔを検出する。

第２図（ａ）は、実際のインパルスレスポンス、第２図
中）は従来の反響消去装置の模擬したインパルスレスポ
ンス、第２図（ｃ）は本実施例による反響消去装置の模
擬したインパルスレスポンスを示すものである。第２図
において、１＝０でインパルスが受信側出力端子より出
力され、フラットディレィｔＤの後、送信側入力端子に
反響信号が返って来ている。従来の反響消去装置のイン
パルスレスポンス（ｂ）では、フラットディレィｔＤを
模擬した時間ｔＤ　もアダプティブフィルタ５の模擬し
たインパルスレスポンスに含まれており、実際に消去で
きる反響時間ｔＡ′　は、アダプティブフィルタ６の消
去可能時間を１Ａとすると れたように、アダプティブフィルタ６の消去可能時間ｔ
Ａが実際に消去できる反響時間に等しくなる。

第３図のａは受信側出力端子の音声波形、第３図のｂは
送信側入力端子に戻ってくる第３図に示す音声波形ａの
反響信号、第３図のＣはフラットディレィを考慮した遅
延部２１の出力波形を示している。従来例では、信号ａ
、ｂからレベルを検出し、レベル比較を行っていたが、
本実施例では信号す、ｃを用いているため、時間のずれ
なくレベル比較を行っている。

アダプティブフィルタ６では、遠端話者だけの時は、前
述したように、反響路の推定を続け、アダプティブフィ
ルタの限界まで反響を消去した時点で、反響路の推定が
完了する。

次に、近端話者が加入してきた場合の本実施例における
動作について説明する。表２に第１レベル比較部２３と
第２レベル比較部２６と制御部２７の各出力Ｃ１，Ｃ２
，Ｃ３の関係を示す。ここで、ＴＣｌ　、Ｔｅ３はＣ１
，Ｃ２の閾値、ＴＣ３Ｌ、ＴＣ３ＨはＣ３の下限、上限
の閾値である。表２においてＸ印は任意の値を示す。

表　　　　２ 表２においてＴＣｌは反響路の損失から決められる定数
で、Ｔｅ３は望まれる反響消去量によシ決められる定数
でＴＣ３Ｌは、１＋Δ、１−Δで定まシΔは推定する送
信側出力信号レベルの誤差から決まるマージンである。

状態ａは前述した初期反響路推定行程、状態Ｃは前述し
た反響路推定が完了した状態である。状態ｄは近端話者
が十分な信号レベルで加入した場合の反響推定の停止状
態、状態ｅは遠端話者がポーズを取シ近端話者が存在し
ない場合を示している。さらに状態Ｃにおいて、近端話
者が加入もしくは反響路が変動した初期は、状態すに推
移する。この時、推移方向推定部２４への出力が”１ｎ
から“０”になり推移方向推定部では、送信側出力信号
推定部２２にスタート信号を送る。送信側出力信号推定
部２４では次式の計算を行ない、擬似送信側出力信号レ
ベルＬＳ０／と第２レベル比較部２６へ送る。

ＬＳ　／−ＬＳ、−Ｃ１×ＬＲ０ そして、送信側出力信号レベルＬＳ０と擬似送信側出力
信号レベルＬＳ０／の比Ｃ３を計算し出力する。

これにより、近端話者であった場合は、ＬＳ０’　！Ｌ
Ｓ０となり表２より反響路の推定は停止したままになる
。また、反響路の変動である場合は、ＬＳ０／ユＬＳ０
の関係が保たれなくなシ状態ａに移シ反響路の推定が再
開される。

以上により本実施例によれば、近端話者の加入もしくは
反響路が変動した場合に第２レベル比較部２３によシこ
れを検出し、さらに送信側出力信号推定部２４により送
信側出力信号レベルを推定し、実際の送信側出力信号と
第２レベル比較部２５において比較することにより近端
話者の加入か、反響路の変動かを区別できる。また、ア
ダプティブフィルタ６において模擬した反響路から、フ
ラットディレィ時間を検出し、受信側出力にフラットデ
ィレィ時間だけ遅延を行なった信号と送信側の信号を比
較することにより、状態の誤検出を失くし、変化に速く
対応でき、かつ、フラットディレィ時間を遅延部で補正
するため、アダプティブフィルタ５のタップを有効に利
用できる。

以上のように本実施例では、常に反響路を正しく模擬し
、アダプティブフィルタ６を有効に活用することにより
、優れた反響消去効果が得られている。

発明の効果 以上のように本発明は、第２レベル比較部を設けること
により近端話者が加入してきた場合か、反響路が変動し
た場合に、これを検出し、アダプティブフィルタの反響
路の推定を停止することができ、さらに、この場合、送
信側出力信号推定部と第２レベル比較部により近端話者
か反響路の変動かのいずれであるかを判定することがで
きる。

さらに、フラットディレィを検出し、遅延部を設け、受
信側出力信号にフラットディレィ時間だけ遅延をほどこ
し、レベル検出部あるいは、アダプティブフィルタ部に
信号を送ることにより、正確なレベル比較が行え、誤り
を失くし、状態の変化に速く対応できるばかりでなく、
アダプティブフィルタ部のタップを有効利用できる。従
来では、近端話者と反響路の変動かの区別が行えていな
かったか、もしくは、小さな近端話者信号に対しては、
検出できなかった。また、レベル比較を行う際にフラッ
トディレィを考慮していないため、話頭および話尾で誤
検出を行なう可能性が高かったため、模擬した反響路と
実際の反響路との誤差が大きくなったり、フラットディ
レィ時間もアダプティブフィルタ部で模擬していたため
、実質的なディレィによる誤検出がなく、近端話者信号
のしベルが小さくても敏速に反響路の推定動作を停止す
ることができたり、反響路の変動と近端話者の加入かを
区別できたり、さらにアダプティブフィルタを有効に使
用できるなど、その実用的効果に大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における反響消去装置のブロ
ック図、第２図は受信側出力から送信側入力までの実際
のインパルスレスポンス、従来の反響消去装置の模擬し
たインパルスレスポンス。 本実施例における反響消去装置のインパルスレスポンス
の波形図、第３図は本実施例における反響消去装置の受
信側出力、送信側入力、遅延部出力の音声波形図、第４
図は従来の反響消去装置のブロック図である。 ６・・・・・・アダプティブフィルタ部、６・・・・・
・減算部、２ｏ・・・・・・フラットディレィ検出部、
２１・・・・・・遅延部、２２・・・・・・レベル検出
部、２３・・・・・・第１レベル検出部、２４・・・・
・・送信側出力信号推定部、２６・・・・・・第２レベ
ル比較部、２６・・・・・・推移方向推定部、２７・・
・・・・制御部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
２　図 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）反響路の特性を適応的に模擬し、受信側出力信号
   と模擬した反響路特性から反響信号を近似合成するアダ
   プティブフィルタ部と、前記アダプティブフィルタ部の
   反響路特性のフラットディレイの時間を検出するフラッ
   トディレイ検出部と、前記フラットディレイ検出部から
   フラットディレイ時間と同じ時間だけ、前記アダプティ
   ブフィルタ部および、レベル検出部に入力される受信側
   出力信号を遅らせる遅延部と、送信側入力信号から前記
   アダプティブフィルタ部の出力信号である擬似反響信号
   と減算する減算部と、受信側出力信号と送信側入力信号
   と前記減算部の出力信号のレベルを検出するレベル検出
   部と、前記レベル検出部の３つの検出レベルの比を計算
   する第１レベル比較部と、前記レベル検出部のうち送信
   側入力信号レベルと受信側出力信号レベルと前記第１レ
   ベル比較部の受信側出力信号と送信側入力信号レベルの
   比とを受け、近端話者信号成分のレベルを推定する送信
   側出力信号推定部と、前記送信側出力信号推定部の出力
   レベルと前記第１レベル検出部の減算部出力信号レベル
   を受け、これら２つの入力レベルの比（以下、送信側入
   力信号推定部の出力／減算部出力信号レベルを第１の比
   と呼ぶ）を計算する第２レベル比較部と、前記第１レベ
   ル比較部の２つの出力と前記第２レベル比較部の出力を
   受け、これら３つの入力から前記アダプティブフィルタ
   部の反響路の推定を行うか、停止するかを制御する制御
   信号を前記アダプティブフィルタ部および推移方向推定
   部へ送る制御部と、送られてきた制御信号からある定め
   られた方向へ制御が変化した時に、前記送信側入力信号
   推定部へスタート信号を発する推移方向推定部とを備え
   たことを特徴とする反響消去装置。
2. （２）第１レベル比較部が、送信側入力信号レベルと受
   信側出力信号レベルの比（以下送信側入力信号レベル／
   受信側出力信号レベルを第２の比と呼ぶ）と、減算部出
   力信号レベルと送信側入力信号レベルの比（以下減算部
   出力信号レベル／送信側入力信号レベルを第３の比と呼
   ぶ）を計算することを特許請求の範囲第１項記載の反響
   消去装置。
3. （３）第１の比が予め定められた範囲以外であり、第２
   の比が予め定められた値以下の場合および、第２の比、
   第３の比が予め定められた値以下の場合、制御部がアダ
   プティブフィルタの反響路の推定を行なうように制御す
   ることを特徴とした特許請求の範囲第２項記載の反響消
   去装置。
4. （４）第２の比および第３の比が予め定められた値より
   小さい状態から、第３の比が予め定められた値より小さ
   い状態から第３の比が予め定められた値より大きくなっ
   た場合に、推移方向推定部が送信側入力信号推定部へス
   タート信号を出力することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の反響消去装置。
5. （５）送信側出力信号推定部が、推移方向推定部からス
   タート信号を送られてきた時に、第１レベル比較部から
   送られてくる第２の比を記憶し、この第２の比とレベル
   検出部の受信側出力信号レベルを乗算し反響信号レベル
   を推定し、レベル検出部から送られてくる送信側入力信
   号レベルから前記反響信号レベルを差し引くことにより
   、送信側入力信号から反響信号を含まない信号レベルを
   推定することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   反響消去装置。