JPS61502581A - 無線及び陸線電話用の全二重式スピ−カ−ホ−ン - 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】 無線及び陸線電話用の全二重式スピーカーホーン関連特許出願 本出願は１９８３年３月２９日発行のブルース・シー・イーストモンド氏の米国 特許Ｎｏ、　４．３７８．６０３号「ハンドフリー動作の無線電話」、及び１９ ８３年８月２３日発行のリチャード・ジエイ・ヴイルマー氏の米国特許Ｎｏ、　 ４．４００．５８４である。これらの特許は本発明の譲受人に譲渡され、そのこ とと関連して前記関連特許は本出願に全面的に採り入れられている。

本発明は一般にスピーカーホーン、とりわけ無線及び陸線（Ｉａｎｄｌ　１ｎｅ ）の双方の電話システムに有利に利用可能な常、利用者の耳に近く置かれる一端 のスピーカーとユーザの口の近くに支持される他端のマイクロフォンを含む送受 話器（ｈａｎｄｓｅｔ）を用いて通話する。通話中、利用者の片手は電話の送受 話器を正しい向きに保つために使うので、自由な片手しか自動車の運転のような 別の目的に使うことができない。利用者の手の自由度をより拡大するため、陸線 の電話システム用のスピーカーホーンが開発された。

従来のスピーカーホーンは通常、電話線と連結され、使用可能状態では利用者は 相手の電話利用者と通話中、自由に動きまわることができる。このようなスピー カーホーンでは一般に所定の時点で受話または送話のいずれか、すなわち単信式 での通話であり、双方の音量の比較が行なわれる。この比較によって、最も大き な音量で話している方を選択し、受話又は送話モードを判定する。この選択が行 なわれないと帰還（フィードバック）又は反響（エコー）が通話を妨害し、それ がひどくなると電話回線に「鳴音（Ｓｉｎ（ｌｌｉｎｇ）Ｊとしてしられる発振 が生ずる。

電話で一般によくある反響の一種は、通常ハイブリッドと呼ばれる４線から２線 への変換点における不完全なインピーダンス整合による電気信号の反射による反 響である。

そこで近端利用者の通話信号の一部が彼のスピーカーホーンのマイクロフォン回 線からスピーカー回線へと結合される。このような通話の結合部に誘導される長 い遅延により送話者に混乱が生じ、通信が崩壊することがある。スピーより生成 される音響エネルギは近接する対象から反射し、又は直接マイクロフォンに結合 される。この帰還により結合されたオーディオ信号に位相遅延が生じ、うつろな 反響が発生しかつ十分なオーディオ信号増幅利（ｑを伴うと電話回線に鳴音が生 ずる。

スピーカーホーンにおける反響と鳴音の問題に対する従来の解決策は、最も弱い オーディオ信号を有する経路内のオーディオ信号を最も強いオーディオ信号を有 する経路のために減衰することである。一つの経路又は他の経路の切換え又は可 変的な減衰を行なうために多くの技術が開発されてきた。しかしこれらの技術は 周囲のノイズが高い環境では受入れられないこと、減衰された経路で会話を開始 しようとする加入者の会話の音節（ｓｙｌ　ｆａｂｌｅｓ）の消滅、及びスピー カーの増幅が生じた際の、スピーカーからマイクロフォンへの帰還による経路減 衰の不確実さ等の多くの問題を抱えていた。これらの問題点は独得の会話検出回 路及び特別の制御プロセスを備えた発明（イーストモンド氏の米国特許Ｎｏ、　 ４．３７８．６０３号及びヴイルマー氏の米国特許Ｎｏ、　４．４００．５８４ ＠　）によって軽減されてきた。

真の二重式システム用に、反響（エコー）の見積り（ｅｓｔｉｍａｔｅ）を作成 しかつ反響によりそこなわれた信号から前記見積りを減じることによって反響を 緩和する自己適応型の反響除去装置が最近は使用されてきた。この方法によって 、遠端の電話通話者の音響結合は、近端のスピーカーホーン利用者に得られる利 得の減少又は切換えを招来することなく、近端のスピーカーホーンのマイクロホ ンにより生成される信号から除去することが可能でおる。同様にして、ハイブリ ッドからの電子的反射は近端のスピーカーホーンにて除去することができる。

しかし反響見積りの判定は必ずしも適格に計算できるとは限らない。高い周囲ノ イズ、非直線ひずみ又は双方の加入者が同時に話をしているような条件下では、 反響のサンプルは反響信号を十分に表わすことができない。従って、ノイズ、反 響信号のひずみ及び加入者の同時会話のような理想的ではない条件下でも最適な 性能を発揮できる全二重式スピーカーホーンに対する需要が存在する。

発明の概要 ズがある環境に於ても二重式のハンドフリー（両手自由型）通信が可能なスピー カーホーンを提供することである。

本発明の別の目的は非直線ひずみを受ける反響信号の反響除去が可能な二重式ス ピーカーホーンを提供することである。

本発明の更なる目的は、加入者の同時通話の条件下で、電話回線の鳴音なしで二 重式のスピーカーホーン動作を可能にすることである。

上記の目的及び他の目的は受信された信号と生成された送信信号の間の不要な反 響を除去する二重式スピーカーホーン回路を含む本発明により達成される。受信 された信号の一部が、受信された信号の反響を含む生成された送信信号から減じ られ、それによって受信信号の反響の除去が行なわれる。同様に、送信信号の一 部が、送信信号の反響を含む受信された信号から減算され、それにより送信信号 の反響が除去される。受信信号の一部は受信信号の検出後、送信信号の反響の除 去に引続いて引き出される。更に送信信号の一部も送信信号の検出後、受信信号 の反響の除去に引続いて引き出される。

図面の簡単な説明 第１図は従来型の公知の移動式無線スピーカーホーンと無線システムの構成図で ある。

第２図は能動スピーカーホーン経路を決定するため、信号検知器を使用した利得 経路切換式ハンドフリー・スピーカーホーンの構成図である。

第３図は音響結合とハイブリッド不整合に帰因する反響を除去するために適応フ ィルタを使用する公知のス・ビーカーホーンの構成図である。

第４図は適応フィルタの係数が、スピーカーの音響出力とそれに関連するひずみ が第２のマイクロフォンにより電子信号に変換されるように配置された該第２の マイクロフォンによって決定される形式のスピーカーホーンの構成図である。

第５図は適応フィルタから発せられる係数がスピーカーから予期される所定のひ ずみを含むように、適応フィルタへの信号入力を整形するための非直線整合回路 を使用したスピーカーホーンの構成図である。更に、非直線整合回路は、スピー カーホーンと整合ハイブリッド間のチャンネルのひずみを補償するため、適応フ ィルタへの入力を整形できる。

第６図は陸上加入者信号検出器が、スピーカーからマイクロフォンへの経路に存 在する反響を除去するために適応フィルタの係数計算を可能にし、かつ移動加入 者信号検出器が、ハイブリッド反響を除去するための受信信号適応フィルタの係 数計算を可能にする本発明の構成図である。

第７図は本発明に使用可能な適応フィルタの構成図である。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明のハンドフリー・スピーカーホーンに有利に使用可能な基本的な移動式無 線電話システムが第１図に示しである。従来型の細胞状の（ｃｅｌｌｕａｒ）無 線電話システムに於ては、車両１０１内の加入者は移動無線１０３によって無線 基地局１０５と通信し、この無線基地局は無線システム制御端局１０７及び公衆 交換電話回路網を経由して陸線加入者に接続可能である。無線システム制御端局 １０７は特に、無線基地局１０５から、陸線電話で使用される従来型の２線対へ と変換するための４線−２線変換器ないしハイブリッド１１１への通信経路を提 供する制御回線１０９を含んでいる。

移動加入者に、陸線加入者と同じ質の電話サービスを提供するため、無線電話シ ステムの各無線チャンネルは別個の送信及び受信無線周波数を有する二重式無線 チャンネルである必要がある。そこで、移動無線１０１は、移動加入者と陸上加 入者の双方が同時に話しかつ聴くことができるように、同時的に１つの周波数で 送信し、別の周波数で受信できるようにする。通常は陸線電話器でみられる送受 話器と同一の送受話器が移動式無線１０３に接続される。移動加入者は陸上加入 者と同様に送受話器を耳の位置まで持上げて保つ必要がある。しかし、電話中の 会話が、移動加入者を連続的な身体動作に巻込むことなく達成されるならば、移 動加入者の安全さと便利さは高まるであろう。スピーカーホーンを使用すること によって移動加入者は、身体的動作の必要なしで電話中に陸上加入者と通話する ことが可能となり、車両の安全運転の支障になり得る動作から移動加入者は解放 される。さらに、ある州の自動車法規には、別の加入者の番号をダイアルする間 、車両を停止させることを移動加入者に義務づけているところもある。その結果 、多くの無線電話制御及びダイアル装置には電話番号のオンフッタ自動ダイアル が装備されている。しかし送受話器はなお、通話用に移動加入者により取はずさ れなければならない。本発明を利用することにより、スピーカーホーンを用いて 、移動加入者が車のハンドルから片手を離す必要なく通話できるので自動車運転 の安全性は更に高められる。

陸線で用いる場合も本発明のスピーカーホーンは同様に、通話及び複数加入者に よる会議通話中、自由に動きまわることを可能にする。スピーカーホーンは近端 送話信号を電話線に結合し、かつ電話線からの受信遠端信号をスピーカーホーン に結合可能なハイブリッド・インタフェースを介して電話線に結合可能である。

車両におけるハンドフリーの動作を可能にするため、音声通信用に別個のマイク ロフォン１１３と別個のスピーカー１１５を装備することができる。変化し易く 騒音の多い環境下でハンドフリーの加入者の会話を受信するためのマイクロフォ ン１１３を最適に配置するためには車両内で別個のマイクロフォン１１３を使用 することが有利である。

少なくとも２つの帰還（フィードバック）源がスピーカーホーンで動作する。第 １の種類の帰還は４線−２線変換ハイブリツド１１１によるハンドフリー加入者 の信号の反射である。これは制御端子１０７のハンプリッド１１１と切換えられ た電話回線網との間のインピータンス不整合から反射される側音経路１１７とし て示されている。別の反射は遠端陸線加入者のハイブリッド（図示せず）で生じ 、制御端局１０７からの陸線加入者との電気的な間隔に比例する時間だけ遅延す る。

第２の種類の帰還はスピーカホーンのスピーカー１１５とスピーカーホーンのマ イクロフォン１１３の間の音響結合の帰還である。この音響結合はスピーカー１ １５に近い空間領域の面からマイクロフォン１１３に対してスピーカー１１５か ら放射される音響エネルギの反射の結果である。

この音響結合はスピーカー１１５がらマイクロフォン１１３への音響エネルギの 直接的な結合であることもある。

音響結合の作用は、陸線加入者に対するうつろな反響（ｈｏｌｌｏｗ　ｅｃｈｏ ）であり、ループ（ハイブリッド１１１がら送信機１１７、移動無線１０３、ス ピーカー１１５：マイクロフォン１１３、移動無線１０３、受信機１１９及びハ イブリッド１１１へと至るループ）の増幅利得が十分に大きいならば、発振（鳴 音）が生じて、会話が不可能になってしまう。

第２図を参照すると、移動無線電話サービス用に使用されてきたハンドフリー・ スピーカーホーン制御回路の構成図を示している。このようなスピーカーホーン は１．ブルース・シー・イーストモンド氏による１９８３年３月２９日発行の米 国特許Ｎｏ、　４．３７８．６０３＠　「ハンドフリー動作の無線電話」及び１ ９８３年８月２３日発行のリチャード・ジエイ・ヴイルマー氏による米国特許Ｎ ｏ、　４．４００．５８４号［無線及び陸線電話用スピーカーホーン」に開示さ れている。これらの特許はいずれも本発明の譲受人に譲渡されている。第２図の 制御回路は移動無線装置１０３又は制御機能及び他の機能を移動無線１０３とイ ンターフェースするために従来型の無線電話で使用されている別個の装置ボック スに配備することができる。

ハンドフリー制御回路はマイクロフォン１１３及びスピーカー１１５（無線リン クの低周波数又は基本帯域周波数を扱う）をそれぞれ移動無線送信機２０１及び 移動無線受信機２０３にインターフェースする。制御論理２０９からの制御信号 に応答してマイクロフォン１１３からのオーディオ信号又はスピーカー１１５へ のオーディオ信号を阻止するために開き、又は通過させるために閉じる２つのオ ーディオスイッチ２０５及び２０７が含まれる。このように、従来型のこのスピ ーカーホーンに於ては、ある与えられた時間にはスイッチ２０５及び２０７によ り１つの経路だけが閉じ、又、一方の側の会話だけがスピーカーホーンを通過す る。オーディオ経路の各々に′は、マイクロフォンオーディオ経路に於ける利得 段２１１と２１３及びスピーカーオーディオ経路内に於ける利得段２１５と２１ ７とが含まれている。スピーカーオーディオ経路内の増幅器２１７はスピーカー １１５の音量を制御するための可変利得を有することができる。更に、低周波背 景ノイズを除去するため、マイクロフォン１１３とスイッチ２０５の間に高域フ ィルタ２１８を挿入することができる。有利な実施例に於ては、約３００Ｈ７の 遮断周波数を有する高域フィルタが低周波背景ノイズを有効に除去する。

マイクロフォンオーディオ経路中のオーディオ信号は増幅器２１３から無線送信 機２０１へと結合され、これが今度は送受切換器（ｄｕｐｌｅｘｅｒ）　２１９ を経て基地局１０５への送信用の無線信号を供給する。基地局１０５により受信 された無線信号は送受切換器２１９により選択的に無線受信機２０３に結合され 、この無線受信機は増幅器２１７及び総和器２２１に送るため、無線信号からオ ーディオ信号を復調する。

第２図のハンドフリー・制御回路は又、移動加入者の音声信号と陸線加人種の音 声信号をそれぞれ検出するための移動加入者信号検出器２２３と陸線加入者信号 検出器２２５を含んでいる。移動加入者及び陸線加入者信号検出器２２３と２２ ５はほぼ同一の回路ブロックを含む。検出器２２３と２２５はいずれも対数増幅 器２２７（通例では「ソフト」リミタと称する）、エンベロープ検出器２２９、 平滑フィルタ２３０、「底部（ｖａｌｌｅｙ）　Ｊ検出器２３１、総和器２３３ 及び比較器２３５を含む従来型の回路より成っている。対数増幅器２２７はその 増幅特性によりエンベロープ検出器２２９のダイナミック・レンジを拡張する。

エンベロープ検出器２２９はオーディオ信号の最大と最小、すなわちエンベロー プを追従する出力を供給する。平滑フィルタ２３０は制御論理２０９の出力の２ 進状態に従って可変帯域幅低域フィルタ作用を行なう。底部検出器２３１はエン ベロープ検出器２２９の出力の最小を追従する整流器として動作する。底部検出 器２３１の出力は必然的に、検出器２２３の場合はマイクロフォン１１３に、又 検出器２２５の場合には受信機２０３に存在する定常状態背景ノイズに対応する 。総和器２３３は基準電圧（ＶＩ？）を底部検出器２３１の出力に加える。この オフセット電圧■Ｒは、車両内で遭遇する背景ノイズによる比較器のスプリアス （偽の）出力信号の発生を避けるようにエンベロープ検出器２２９と平滑フィル タ２３０のレスポンス特性と共に選択される。

従って、比較器２３５は、平滑フィルタ２３０の出力が基準電圧ＶＲの大きさだ け定常状態の背景ノイズを超えると、出力信号を供給するだけである。比較器２ ３５からの出力信号は、エンベロープ検出器２２９の出力が基準電圧ＶＲだけ底 部検出器２３１の出力を超える時に２進法１の高レベルを有し、それ以外は２進 法Ｏのレベルを制御論理２０９に供給する。比較器２３５からのルベルは、検出 器２２３の場合に於てはマイクロフォン１１３からのオーディオ信号が検出され たことを、又、検出器２２５の場合は受信１２０３からのオーディオ信号が検出 されたことを示す。

総和器２２１は、移動無線受信機２０３からのオーディオ信号と、オーディオス イッチ２０７からの可変オーディオ信号の双方の和である信号を陸線加入者信号 検出器２２５に印加する。このようにして、総和器２２１により検出器２２５に 印加された信号は、スピーカー１１５の音量の変化と共に変化する。

第２図の制御論理２０９は移動及び陸線加入者信号検出器２２３及び２２５から の出力信号に応答する。制御論理２０９は否定ゲート２３７を経てオーディオス イッチ２０７とオーディオスイッチ２０５を開閉するための制御信号を供給する 。オーディオスイッチ２０７が開の時は、オーディオスイッチ２０５は開であり 、又、逆の場合も同様である。

従って第２図のハンドフリー・スピーカーホーンは経路の切換えにより反響の問 題を解決する。すなわち、スピーカーホーンがマイクロフォン１１３により、ピ ックアップされたオーディオ信号を送信するのが、又は移動無線受信機２０３か らの信号を受信するのかを、一方の方向に利得が、又、他方の方向に減衰がもた らすことにより判定する。第２図で使用されているような可変利得又は経路切換 え技術は、信号検出器が検出して、スイッチを起動する前に、切換えられない経 路からの最初の会話の音節がクリップされるという条件にさらされる。従って、 いずれかの方向の、十分な振幅の背景ノイズにより所望の信号が阻止され、電話 での通話が混乱することがある。

第３図は全二重式スピーカーホーンの構成図を示す。受信信号は従来通りスピー カー１１３により音響エネルギに変換され、又、音響エネルギはマイクロフォン １１５によって送信信号に変換される。受信信号と送信信号の双方が同時に存在 でき、又、直接又は反射された反響は適応フィルタ（ａｄａｌ）ｔｉＶｅ　ｆｉ ｌｔｅｒ）３０１及び連結された減算回路３０３により送信信号から除去される 。

ハイブリッド反響も、適応フィルタ３０５及び連結された減算回路３０７により 、受信信号から同様に除去される。

適応フィルタ３０１は受信信号反響経路の１次伝達関数を合成する。入力信号は スピーカー１１３への受信信号入力から採られる。適応フィルタ３０１の出力は 反響経路を経由した受信信号を表わし、実際の受信信号の反響を消すために減算 回路３０３に結合される。減算回路３０３の出力からのエラー信号は適応フィル タ３０１に結合され、重みの収束（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）と、最適な表現の ために適応フィルタ３０１により用いられるフィルタ係数を生成する。適応フィ ルタ３０１は、後述するような従来型の非定常直線適応フィルタである。

適応フィルタ３０５は電気的反響経路の伝達関数を合成する。その入力は減算回 路３０３を追従する送信信号に接続されている。適応フィルタ３０５は送信信号 の入力にもとづき反響された送信信号を表わす信号を減算回路３０７に供給する 。減算回路３０７は基本的に、不整合のハイブリッドにより受信された信号に結 合されたいずれの送信信号をも除去する。誤り信号は減障回路３０７の出力から 適応フィルタ３０５へと結合され、重みの収束及び適応フィルタ３０５により用 いられるフィルタ係数を生成する。

このようにして適応フィルタ３０１は、受信信号と関連する音響的反響信号を直 線的に合成し、かつ適応フィルタ３０５は送信信号と関連する電気的反響信号を 直線的に合成する。反響信号の伝達関数が１次関数でないならば問題が生じる。

例えば、スピーカー１１３のような電気信号−音響信号変換器は一般に非直線的 な伝達関数を有している。

スピーカーにより生成される音響はひずみを含んでいる。

適応フィルタ３０１の係数にこのひずみを計算しないと、送信信号からひずみが 相殺されず、かつひずみより成る反響は遠端加入者に戻る。

電気−音響変換器で生成される非直線的な成分の相殺を助けるため、第４図に示 す構成が開発された。このスピーカーホーンの改良では、スピーカー１１３によ り生成される音響エネルギを抽出するために第２のマイクロフォン４０１が加え られている。このマイクロフォン４０１は、スピーカーから１／８″〜６“の間 に配置するのが最適である。マイクロフォン４０１のサンプルは非直線性への変 換を含み、適応フィルタ３０１への入力である。フィルタ３０１への信号入力は マイクロフォン１１５への反響信号の入力をより正確にシミュレートするので、 減算回路３０３にてより有効な反響の除去（ｃａｎｃｅｌ　Ｉａｔｉｏｎ）が達 成される。

いくつかの非直線性は予測可能であり、予測された非直線性の物理的な実現が可 能である。スピーカー１１３の伝達関数の非直線性と等価な非直線性の整合回路 を、第５図に示すように、入ってくる受信信号を抽出するために利用できる。非 直線性の整合回路の物理的な実現は遭遇するひずみの種類によって異なる。有利 な実施例で用いられる最も簡単な実現の形態は、電圧可変抵抗ないしバリスタが つながる直列インピーダンスである。実際の実現形態は設計者の選択によるので 、本発明は部品の特定の選択に限定されるものではない。非直線整合回路５０１ は、適応フィルタの係数を生成するのに使用される信号が、スピーカー１１３の 予測された非直線性を含むよう処理されるように、適応フィルタ３０１に結合さ れている。従って、非直線性が予測でき、実現形態が達成されれば、抽出マイク ロフォン４０１は回路５０１によりとって代られることが可能である。

同様に、送信信号の電子的反響に導入された非直線性は、非直線整合回路５０３ によりシミュレ−トされることができる。従って、信号の圧縮、振幅の制限及び 拡張によって。

無線システムに導入されるような非直線性は適応フィルタ３０５及び減算回路３ ０７によって受信信号から係数化（ｆａｃｔｏｒｅｄ　）することができる。

所望の信号がノイズにより妨害されたり、例えば単−又は多重の周波数１〜−ン が存在する場合のように信号エネルギが周波数に集中したり、不均衡（５ｋｅＷ ｅｄ　）になる期間中に、適応フィルタが反響係数を更新することができれば、 適応フィルタはエネルギが不均衡になる信号を表わす伝達関数を有することが分 っている。これらの係数は、除去されるべき信号の残りの周波数成分にとって最 適なものではない。その結果、適応フィルタにより除去されない周波数にて、乏 しい反射減衰量の経路が確立される。この乏しい反射減衰量は回路内で不要な発 振を誘発することがある。

この問題を解決するため、第２図と関連して説明した信号検出器を用いて、適応 フィルタによる係数の決定をゲートすることができる。このような構成の１つが 第６図に示しておる。この実施例では、アナログ信号が、アナログ信号のデジタ ル表現に変換され、反響の処理と除去が簡単になるようにされている。移動受信 機又は４線−２線ハイブリツドの受信端子からの受信信号は従来型のアナログ− デジタル変換器６０１によってデジタル化される。次にデジタル化された受信信 号は、近端加入者の反響を受信信号から除去する減算回路３０７に結合される。

次に、この信号は従来型のデジタル−アナログ変換器６０３に結合され、減衰器 ６０４及び必要な電力増幅器（図示せず）を介してスピーカー１１３に結合され る。アナログ−デジタル変換器６０１及びデジタル−アナログ変換器６０３は、 両方の機能を含む集積回路、モトローラ社製のＭＣ１４４０２により実現可能で おる。陸線加入者信号検出器２２５は、受信された信号が、適応フィルタ３０１ 用の適宜の係数を生成するのに利用できる信号であることを判定する。信号検出 器２２５の出力は、瞬間エネルギレベルを背景のエネルギレベルプラスしきい値 と比較して生成される２進検出信号である。背景エネルギレベルは瞬間エネルギ レベルをフィルタにかけることにより生成される。信号検出器の有利な実施例の フィルタは、２秒程度の遅い立上り時間と、約５０ミリ秒の速い立下り時間を有 する非対称ＦＩＲフィルタを備えた「底部」検出器である。底部検出器は、会話 又は他の情報が存在する間にゆっくりと上昇し、かつ情報の終了時に急速に周囲 ノイズのレベルまで下降することによって背景エネルギを追跡する。底部検出器 の出力を瞬間エネルギと比較することにより、適応フィルタの係数の更新と変更 を可能にし、又、不可能にするために用いられる指示が適応フィルタ３０１に提 示される。陸線加入者信号検出器２２５はアナログ検出器として図示、説明され ているが、この検出器はデジタル式で実施することができ、デジタル−アナログ 変換器６０３の前に受信された信号を抽出することもできよう。

デジタル化された受信信号は任意の非直線整合回路５０１を経由して適応フィル タ３０１へ入力される。受信信号のこの部分は、受信された信号の反響が送信信 号がら減じられるように受信された信号を表わすフィルタ係数を計算するために 適応フィルタ３０１により用いられる。適応フィルタ３０１により用いられるプ ロセスについては後述する。

送信信号は音声又は他の信号生成装置により生成され、かつスピーカーホーンに 於ては、スピーカー１１３がらマイクロフォン１１５に音響的に結合された受信 信号の要素を含んでいる。この合成送信信号は、減算回路３０３に送られる前に 従来型のアナログ−デジタル変換器６０５　（ＭＣ１４４０２でよい）によりデ ジタル送信信号に変換される。受信信号用に計算された係数は合成送信信号のど の部分が除去されるかを決定する。そこで、減算回路３０３７’ｊｔらの出力は 近端で生成された信号と、減算回路３０３により除去されない受信信号反響の部 分より成る。この送信信号の一部は適応フィルタ３０１に帰還され、除去された 反響のある受信信号の量が最適になるように受信信号係数に加えられる重みの因 数が修正される。このようにして帰還信号は、送信信号から減じられるべき信号 の量と周波数の動的な修正をもたらす。

送信信号の一部は任意の非直線整合回路５０３を経て適応フィルタ３０５に送ら れ、反響のある送信信号の同様の除去プロセスが受信された信号からは除外され るようにする。移動加入者信号検出器２２３は、ノイズのある送信信号を検出し かつ適応フィルタ３０５の係数決定を活性化させるために利用される。移動加入 者信号検出器２２３への入力は送信信号デジタル−アナログ変換器６０７　（Ｍ Ｃ１４４０２でよい）を追従し、又は、移動加入者信号検出器２２３がデジタル 形式で実施されている場合は、従来型のデジタル−アナログ変換器６０７に先行 してもよい。

二重式スピーカーホーンがデジタル信号処理にて実現された場合、第６図のデジ タル機能の全てを信号処理マイクロコンピュータ及び適宜の処理方法の一部とし て実施可能であることが専門家には理解されよう。更に、第６図にて個別機能と して示されている機能を単一の時分割された機能へと統合することも可能である 。このような分割の１例としては、陸線加入者信号検出器２２５と移動加入者信 号検出器２２３の双方の機能を達成するために単一の信号検出器を時分割使用す ることがあげられよう。更に、非直線整合回路５０１は、スピーカー１１３のひ ずみを整合するために選択された参照用テーブル中の利得決定の記述項（エント リー）でもあり得る。同様に、非直線整合回路５０３は無線システムのひずみを 整合するための記述項であることができる。

減衰器６０９はデジタル−アナログ変換器に後続する。

この減衰器６０９と受信経路減衰器６０４は小さな値切換えの減衰器でありかつ 、有利な実施例に於てはそれぞれの信号にＯｄＢまでの小さな減衰を与えること ができる。有利な実施例に於ては、これらの減衰器は可変利得増幅器であるが、 デジタル形式では増倍定数でもよく、本発明をこの点で限定する必要はない。減 衰器の主な機能は、適応フィルタがシステムの反響の大部分を除去した後に、シ ステムの安定状態を無条件に維持することである。通常、１つの経路だけが信号 を有している場合、その経路内の減衰器はオフに切換えられ、反対の経路内の減 衰器はオンに切換えられる。減衰器のこのような選択は会話が止る時に維持され る。このプロセスは切換えと維持（ｓｗｉｔｃｈ　ａｎｄ　５ｔａＶ）として知 られている。双方の経路が信号を有している場合は、双方の減衰器がオンに切換 えられている。これらの小さな値の切換え可能な減衰器は信号検出器と連携して 、不都合な作用なく同時的な会話信号の発生を可能にする。

第７図は送信信号から、受信信号の反響を打消すために使用できる適応フィルタ ３０１の構成図である。受信信号から送信信号の反響を打消すために実質的に同 一の適応フィルタ３０５が使用されている。受信信号は、必要な場合には非直線 整合回路５０１を経由して適応フィルタ３０１に入力され得る。受信信号は信号 遅延ブロック７０１．７０３及び７０５として示されている一連の遅延素子に送 られる。フィルタのそれぞれの遅延素子は、有利な実施例に於ては受信信号に１ ２５マイクロ秒の遅延をもたらして、オリジナルのデジタル化された受信信号の 時間遅延されたレプリカ（複製）がそれぞれの遅延素子の出力にて１ｑられるよ うにされている。それぞれの遅延素子の出力部で生成される信号は、所定の重み 係数で７１３．７１５及び７１７にて係数化された乗算器７０７．７０９及び７ １１に於て遅延された受信信号と帰還信号とを乗算することにより調整され、総 和回路網７１９にて結合される。受信信号の反響の代数的角であるこの信号は、 送信信号にある受信信内の反響を除去するため、減算回路網３０３に供給される 。受信信号は信号レベルの変動と沈黙の間隔に特徴がある会話であるので、帰還 信号と増幅器７２１を経由して適応フィルタを調整する装置が存在する。増幅器 ７２１の利得は、遅延要素に於て受信信号と乗算される信号を供給して、極性と 大きざが受信された信号のそれぞれの遅延された成分の適切な修正を示すような 信号を作成することによって修正の速度を比例的に確立する。このよｐに、適応 フィルタ３０１へのエラー信号の帰還が送出する送信信号中の反響の残りを示す ならば、それぞれの遅延された受信信号の量は個々に調整されて、受信された信 号のより多くの部分が減算回路網３０３に送られることが可能になる。

係数計算の抑止は、増幅器７２１が重み係数に誤り修正を送ることを止めさせる ことにより達成できる。

このように、無線電話にとっては、手持式の送受話器を用いなくとも通信が可能 であることが望ましい。このことが車両の運転と無線での通信を同時に行なう際 の基本的な安全性の向上をもたらす。全二重様式で通信ができ、それにより、時 として同時に会話がなされようとすることにより混乱と遮断の原因となるオーデ ィオ経路の切換えが避けられることも望ましい。本発明は、車両内でのスピーカ ーとマイクロフォンの結合と、通信システムのハイブリッド及び他の部分から生 ずる反響の双方を打消すため、適応デジタル・フィルタを使用することによって 、正常な通話及び無線通信システムを実施する手段を提供するものである。

従って、これまで本発明の特定の実施例を図示、説明してきたが、専門家により 多くの修正が可能であるので、本発明は上記の実施例に限定されるものではない ことが理解されよう。従って、本出願は、開示されかつ特許請求された基本原理 の真の精神と範囲内にある任意のかつ全ての修正をも含むことを企図するもので ある。

鵡か 手続補正層 昭和６１年　８月１′３日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８５１０２０５０ 二１発明の名称 無線及び陸線電話用の全二重式スピーカーホーン；、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国イリノイ州６０１９６、シャンバーブ、イースト・アル ゴンフィン・ロード１３０３名　称　モトローラ・インコーホレーテッド代表者 　ラウナー・ビンセント　ジョセフ４、代理人 住　所　東京都港区南麻布５丁目２番３２号日本モトローラ株式会社内 請求の範囲 １０通信チャンネルから受信される第１の信号から作成される変更された第１の 信号を変換するスピーカーと、第１の信号と同時に通信チャンネル上に変更され た第２の信号として変更かつ送信される第２の信号を変換するマイクロフォンと を含む、不要な信号結合を打消すためのハンドフリー電話回路に於て、 変更された第１の信号を検出するための装置と、Ｕ記　更された第１の信　を検 出する装置により使用可能にされる係数法　装置を含む第１の適応フィルタと、 第２の信号から更された　１の信号のＩ」なくとも一部を′−算して、変更され た第１の信号との結合が基本的に１消された　更された第２の信号を生成するた めの前言第１の適応フィルタを含む前記　された　２の信号を検出する装置によ り使用Ｎ０にされる係数決定装置を有する第２の逍厄ヱヱルタ点工 第１の信号から　された第２の信号のＩ」なくとも一部を減算し、変　された　 ２の信号との結合が基本的に打消された変更された　１の信０を生成するための 前記第２の適応フィルタを含む装置と、 を具備することを特′とするハンドフリー電話回路よ ２、前ｈ　更された　１の信号を減算する　と結され　スピーカーにより　更さ れた　１の信口へと導入されたり　練性に関して　された第１の信号の前記一部 を補償するための　置を特徴とする請求の　囲　１項に記載のハンドフリ一連結 され　通信チャン　ルにより変　された　２の信号へと導入された非直線　に関 して　された第２の信号の前記一部を補償するための　置を特徴とする請求の範 囲第１項に記載のハンドフリー電話回路。

国際調査報告 １°１″”””Ｍ’””””””’ＰＣＴ／ＵＳ８５／Ｉ’＋２０５０

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．通信チャンネルから受信される第１の信号から作成される変更された第１の 信号を変換するスピーカーと、第１の信号と同時に通信チャンネル上に変更され た第２の信号として変更かつ送信される第２の信号を変換するマイクロフォンと を含む、不要な信号結合を打消すためのハンドフリー電話回路に於て、 変更された第１の信号を検出するための装置と、変更された第１の信号が検出さ れると、第２の信号から変更された第１の信号の少なくとも一部を減算し、それ により変更された第１の信号との結合が基本的に除去された変更された第２の信 号を生成するための装置と、変更された第２の信号を検出するための装置と、変 更された第２の信号が検出されると第１の信号から変更された第２の信号の少な くとも一部を減算し、それにより変更された第２の信号との結合が基本的に除去 された変更された第１の信号を生成するための装置とを具備することを特徴とす るハンドフリー電話回路。
2. ２．変更された第１の信号用のレベル低減装置と、変更された第２の信号用レベ ル低減装置とを更に具備し、変更された第１の信号と変更された第２の信号が同 時に検出されると、双方のレベル低減装置が起動するように、それぞれが前記変 更された第１の信号検出器と前記変更された第２の信号検出器に連絡されている 請求の範囲第１項に記載のハンドフリー電話回路。
3. ３．前記変更された第１の信号減算装置と連結され、スピーカーにより変更され た第１の信号に導入された非直線性に関して前記変更された第１の信号の一部を 補償するための装置を更に具備する請求の範囲第１項に記載のハンドフリー電話 回路。
4. ４．前記変更された第２の信号減算装置と連結され、通信チャンネルにより変更 された第２の信号に導入された非直線性に関して前記変更された第２の信号の一 部を補償するための装置を更に具備する請求の範囲第１項に記載のハンドフリー 電話回路。
5. ５．変更された第１の信号を検出するための前記装置は更に、 変更された第１の信号のエンベロープを検出しかつフィルタをかけるための装置 と、 変更された第１の信号の最小値を動的に検出するための装置と、 検出されかつフィルタをかけられたエンベロープと検出された最小値とを比較し 、変更された第１の信号のエンベロープが所定の量だけ最小値を超えた場合は第 １の信号検出出力信号を生成する装置と を具備する請求の範囲第１項に記載のハンドフリー電話回路。
6. ６．第２の信号から変更された第１の信号の一部を減算するための前記装置は、 変更された第１の信号を検出する前記装置によって使用可能になる係数決定装置 を有する適応フィルタを更に具備する請求の範囲第５項に記載のハンドフリー電 話回路。
7. ７．変更された第２の信号を検出するための前記装置は更に、 変更された第２の信号のエンベロープを検出しかつフィルタをかけるための装置 と、 変更された第２の信号の最小値を動的に検出するための装置と、 検出されかつフィルタをかけられたエンベロープと検出された最小値とを比較し 、変更された第２の信号エンベロープが所定の量だけその最小値を超えた場合は 第２の信号検出出力信号を生成する装置と を具備する請求の範囲第１項に記載のハンドフリー電話回路。
8. ８．第１の信号から変更された第２の信号の一部を減算するための前記装置は更 に、変更された第２の信号を検出するための前記装置によって使用可能にされる 係数決定装置を有する適応フィルタを具備する請求の範囲第７項に記載のハンド フリー電話回路。
9. ９．第１の信号を受信するための受信機と、変更された第１の信号を変換するた めのスピーカーと、第２の信号を変換するためのイクロフォンと、受信機による 受信と同時に変更された第２の信号を送信するための送信機を含み、不要な基本 帯域信号結合を除去するハンドフリー無線電話回路に於て、 変更された第１の信号を検出するための装置と、変更された第１の信号が検出さ れると、変更された第１の信号の表現を作成するための装置と、第２の信号から 変更された第１の信号の表現を減じて、変更された第１の信号との結合が基本的 に除去された変更された第２の信号を生成するための装置と、変更された第１の 信号が検出されると、スピーカーにより変換される変更された第１の信号のレベ ルを低減するための装置と、 変更された第２の信号を検出するための装置と、変更された第２の信号が検出さ れると、変更された第２の信号の表現を作成するための装置と、第１の信号から 変更された第２の信号の前記表現を減じて、変更された第２の信号との結合が基 本的に除去された変更された第１の信号を生成するための装置と、変更された第 ２の信号が検出されると、送信機により送信される変更された第２の信号のレベ ルを低減するための装置と を具備することを特徴とするハンドフリー無線電話回路。
10. １０．前記変更された第１の信号の表現生成装置に連結され、スピーカーにより 変更された第１の信号に導入された非直線性に関して、前記変更された第１の信 号の表現を補償するための装置を更に具備する請求の範囲第９項に記載のハンド フリー無線電話回路。
11. １１．前記変更された第２の信号の表現生成装置に連結され、送信機及び関連す る無線回路網により変更された第２の信号に導入された非直線性に関して、前記 変更された第２の信号の表現を補償するための装置を更に具備する請求の範囲第 ９項に記載のハンドフリー無線電話回路。
12. １２．変更された第１の信号を検出するための前記装置は更に、 変更された第１の信号のエンベロープを検出しかつフィルタをかけるための装置 と、 変更された第１の信号の最小値を動的に検出するための装置と、 検出されかつフィルタをかけられたエンベロープを検出された最小値と比較し、 変更された第１の信号エンベロープが所定量だけ最小値を超えると、第１の信号 検出出力信号を生成するための装置とを更に具備する請求の範囲第９項に記載の ハンドフリー無線電話回路。
13. １３．変更された第２の信号を検出するための前記装置は更に、 変更された第２の信号のエンベロープを検出しかつフィルタをかけるための装置 と、 変更された第２の信号の最小値を動的に検出するための装置と、 検出されかつフィルタをかけられたエンベロープを検出された最小値と比較し、 変更された第２の信号エンベロープが所定量だけ最小値を超えると第２の信号検 出出力信号を生成するための装置とを更に具備する請求の範囲第９項に記載のハ ンドフリー無線電話回路。
14. １４．通信チャンネルから受信された第１の信号から生成された変更された第１ の信号を変換するスピーカーと、第１の信号と同時に通信チャンネル上で変更さ れた第２の信号として変更と送信のために第２の信号を変換するマイクロフォン を有するハンドフリーの電話に於て不要な信号結合を除去するための方法であっ て、 変更された第１の信号を検出し、 変更された第１の信号が検出されると、第２の信号から変更された第１の信号の 少なくとも一部を減算して、変更された第１の信号との結合が基本的に除去され た変更された第２の信号を生成し、 変更された第２の信号を検出し、かつ 変更された第２の信号が検出されると、第１の信号から変更された第２の信号の 少なくとも一部を減算して、変更された第２の信号との結合が基本的に除去され た変更された第１の信号を生成する、 各段階を具備することを特徴とする方法。
15. １５．変更された第１の信号と変更された第２の信号が両方とも同時に検出され ると、変更された第１の信号と変更された第２の信号の双方のレベルを低減する 段階を更に含む請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. １６．スピーカーにより変更された第１の信号に導入された非直線性に関し、変 更された第１の信号の前記一部を補償する段階を更に含む請求の範囲第１４項に 記載の方法。
17. １７．通信チャンネルにより変更された第２の信号に導入された非直線性に関し 、変更された第２の信号の前記一部を補償する段階を更に含む請求の範囲第１４ 項に記載の方法。
18. １８．変更された第１の信号を検出する段階は更に、変更された第１の信号のエ ンベロープを検出しかつフィルタをかけ、 変更された第１の信号の最小値を動的に検出し、検出されかつフィルタをかけた エンベロープを検出された最小値と比較し、かつ 変更された第１の信号のエンベロープが所定量だけ最小値を超えると、検出信号 を生成する、 各段階を含む請求の範囲第１４項に記載の方法。
19. １９．変更された第１の信号の一部を減算する段階は更に、前記検出信号が生成 されると、前記変更された第１の信号の一部の更新を可能にする段階を含む請求 の範囲第１８項に記載の方法。
20. ２０．変更された第２の信号を検出する段階は更に、変更された第２の信号のエ ンベロープを検出しかつフィルタをかけ、 変更された第２の信号の最小値を動的に検出し、検出された最小値と、検出され かつフィルタをかけたエンベロープとを比較し、 変更された第２の信号のエンベロープが所定の量だけ最小値を超えると検出信号 を生成する、 各段階を含む請求の範囲第１４項に記載の方法。
21. ２１．変更された第２の信号の一部を減算する段階は更に、前記検出信号が生成 されると、前記変更された第２の信号の一部の更新を可能にする段階を含む請求 の範囲第２０項に記載の方法。