JPS6171727A - エコ−キヤンセラ - Google Patents

エコ−キヤンセラ

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JPS6171727A
JPS6171727A JP19411584A JP19411584A JPS6171727A JP S6171727 A JPS6171727 A JP S6171727A JP 19411584 A JP19411584 A JP 19411584A JP 19411584 A JP19411584 A JP 19411584A JP S6171727 A JPS6171727 A JP S6171727A
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JP
Japan
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echo
circuit
pseudo
stages
order
Prior art date
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Pending
Application number
JP19411584A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yasukawa
博 安川
Masaharu Shimada
正治 島田
Isao Furukawa
古川 功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/20Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/20Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers
    • H04B3/238Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers using initial training sequence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

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〕 本発明は長距離通信方式、会議通話方式、その他のエコ
ーが生じる通信系のエコー消去に利用される。
〔従来の技術〕
従来のエコーキャンセラとして、反響路の擬似インパル
ス応答から擬似エコーを作成し、この擬似エコーを真の
エコーから差引き、残る残留エコーの値が最小になるよ
うに、そのインパルス応答を自動的に修正する方式が広
く用いられている。
第5図は従来例エコーキャンセラの構成図である。この
回路は四線通信回線に挿入される回路であって、端子1
には受信入力、端子2には受信出力が接続され、端子3
には送信入力、端子4には送信出力が接続される。ここ
では、受信出力端子2と送信入力端子3との間に、反響
路5で示すエコーを生じる原因となる結合があるものと
する。
この結合はたとえば会議通話用電話装置のスピーカとマ
イクロホンと間の音響結合である。
端子3の信号はアナログディジタル変換回路9により一
度ディジタル信号に変換され、ディジタルアナログ変換
回路8によりアナログ信号に戻されて端子4に送出され
る。このとき、減算回路7にちょうどエコーを打ち消す
ための擬似エコー信号が減算されて、エコーが消去され
る。この擬似エコー信号は、アナログディジタル変換回
路9の出力を、N段の遅延回路12とその各タップ出力
に接続されるN個の乗算回路13と、この乗算回路13
の出力を加算する加算回路14と、その乗算回路13に
重み係数を与える係数回路15とにより構成される。こ
の係数回路15は減算回路7の出力に残留するエコーが
最小になるように、その出力する係数の値を自動的に変
更制御する。
このような回路では、遅延回路12の段数およびそのタ
ップの係数乗算回路13の数(以下次数という。)Nが
大きいほど、擬似インパルスの応答は真のエコーにより
よく近似することになり、残留エコーを小さくすること
ができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、エコーの消去を改善するためにこの次数Nを大
きくすると、この回路が動作を開始する初期収束時には
、定常状態に達するまでの時間が長くなる欠点がある。
第6図は次数Nをパラメタとして、収束時間とエコー消
去量の関係を示す図である。例えば、通常の音響系のエ
コーキャンセラとして標準的なNの値として4000を
とると、その収束のための所要時間は約4秒となる。す
なわち、このエコーキャンセラが投入され、最初の音声
が到来すると数秒間はエコーキャンセラが定常状態に到
達せず、その間は通信回線を使用することができない欠
点がある。
本発明はこれを改良するもので、上述の次数Nを太き(
しても、動作が定常状態に達するまでの時間を短縮した
エコーキャンセラを捷供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、有効な次数Nを2ilり以上に切換えられる
ように構成しておき、初期収束時には有効な次数を小さ
くし、定常状態に近づいてからその有効な次数を大きい
状態に切り換えることを特徴とする。
すなわち本発明は、反響路の擬似インパルス応答および
入力信号を用いてN次(Nは2以上の整数)の畳み込み
演算により擬似エコーを生成する手段と、この擬似エコ
ーと真のエコーとの差分を演算する手段と、この差分が
小さくなるように上記擬似インパルス応答を自動的に修
正する手段とを備えたエコーキャンセラにおいて、 上記畳み込み演算の有効な次数が、上記NおよびこのN
より小さい数K (Kは整数)の少なくとも2通りをと
ることができるように設定され、初期収束時にはKをと
り、定常制御時にはNをとるように制御する手段を備え
たことを特徴とする。
制御する手段は、信号通路の残留エコーを観測し、この
残留エコーが所定の値以下であるか否かにより、定常制
御時と初期収束時とを自動的に判別する手段を含む構成
とすることが望ましい。
〔作用〕
動作が開始される初期収束時には、次数を小さくして急
速にエコーを消去できる状態に収束させ、ある程度エコ
ーを消去できる状態になってがら、次数を大きい値に切
り換えて、良好なエコー消去状態を得る。
〔実施例〕
第1図は本発明実施例装置のブロック構成図である。こ
の装置は四線通信回線に挿入される装置であって、端子
1には受信信号が到来し、その受信信号は端子2に送出
される。また、送信信号は端子3に到来し、その送信信
号は端子4がら送出される。この系では、受信出力端子
2と送信入力端子3との間にエコーを発生させる反響路
5がある。この反響路5はたとえば、会議電話装置のス
ピーカとマイクロホンとの音響結合である。すなわち、
受信出力端子2に送出された信号は、本来送信入力端子
3には現れないはずであるが、この望まない音響結合の
ために、スピーカから出た音声がマイクロホンに入り、
端子3にやや時間が遅れて到来する。これは端子4およ
び端子1の先に接続された加入者では、自らが送出した
音声がエコーとなって受信回路に聞こえることになる。
この装置はこの反響路5で生じる望まないエコーを消去
するためのものである。
受信信号の通路である端子1と端子2は直結されている
が、送信信号の通路である端子3と端子4とは、信号が
いちどアナログディジタル変換回路6によりディジタル
信号に変換され、この信号を再度ディジタルアナログ変
換回路8によりアナログ信号に変換して端子4から送出
するように構成されている。すなわち、この装置ではエ
コーの消去に関する動作はディジタル処理により行う。
アナログディジタル変換回路6の出力は減算回路7で擬
似エコー信号と差し引がれ、エコーが消去される。
端子1に到来する受信信号はアナログディジタル変換回
路9によりディジタル信号に変換され、N段の縦続接続
された遅延回路12.〜12.に供給される。この遅延
回路12.〜12Nの各接続点がら分岐された信号は、
それぞれ乗算回路13+〜13sに与えられ、その出力
は一つの加算回路14で加算されて減算回路7の一方の
入力に印加される。この乗算回路13.〜13.には係
数回路15からその重み係数の値が供給されるが、この
装置では二つの係数回路15および15′を備え、選択
回路22によりそのいずれかの出力を選択して乗算回路
13.〜13、に与えるように構成されている。係数回
路15はN段の重み付は信号を発生する回路であり、係
数回路15′はに段までの重み付は信号を発生する回路
である。
消去量検出回路21は減算回路7の入出力信号を入力し
て、残留エコーを監視し、その残留エコーが所定の値よ
り大きいか小さいかにより、選択回路22に制御信号を
与えるように構成されている。
また、K+1番目からN番目までの遅延回路12の各出
力にはゲート回路23が挿入され、選択回路22の制御
信号と同一の信号により制御される。すなわち、消去量
検出回路21が検出する残留エコーが大きいときには初
期収束時であり、このときには選択回路22は係数回路
15′の出力を選択し、ゲート回路23を遮断して、有
効な段数をKにする。また消去量検出回路21が検出す
る残留エコーが小さいときには定常状態であり、このと
きには、選択回路22は係数回路15の出力を選択し、
ゲート回路23は導通状態として、N段全ての遅延回路
を有効にする。
このように構成された装置では、この装置が起動すると
きになんらかの信号が到来すると、反響路5でエコーが
生じ、これが消去量検出回路21に現れる。しかし、起
動時には擬似エコーは正しく発生していないので、減算
回路7ではこのエコーが十分に消去されずに、消去量検
出回路21で大きい残留エコーが観測される。したがっ
て、その消去量検出回路21の出力により選択回路22
は次数がKである係数回路15’を選択し、ゲート回路
23を非導通状態にして有効な段数をKにする。この状
態で急速にこの擬似エコーを発生する回路が収束して、
正しい擬似エコーを発生するようになると、消去量検出
回路21で観測される残留エコーは次第に小さくなる。
この残留エコーの値が所定の値以下になると、消去量検
出回路21の出力により、選択回路22は次数の大きい
係数回路15を選択し、ゲート回路23を導通状態にす
るように切り換えられる。この状態でさらに適性な擬似
エコーを発生することができるようになって定常の動作
状態に移行する。
このように、本発明の回路では定常状態に移行するまで
の時間をきわめて短くし、定常状態では制御次数の大き
い良好なエコー消去を行うことができる。
第2図は本発明第二の実施例装置ブロック構成図である
。この例は、畳み込み演算を一つのプログラム制御され
た演算回路27で行う例である。実効する演算は上記第
一の実施例と同等であるが、多段の遅延回路および重み
付けを行うための乗薫回路を個別に設けることなく、こ
れをプログラム演算で実効するものである。
すなわちアナログディジタル変換回路9の出力はXレジ
スタ25にあたえられ、Nサンプリング周期にわたりそ
の信号情頼が蓄積される。これが並列的に畳み込み演算
回路27に入力して、上述の重み付けおよび合成が実行
される。このときの畳み込み演算の次数は次数決定回路
26の出力により制御される。また必要な係数の値は係
数回路15から供給され、これは、Hレジスタ28およ
び加算回路29により構成されるループ回路により、時
系列的に畳み込み演算回路27に供給される。
この回路でも同様に、畳み込み演算の次数Nが、初期収
束時にはKをとるように制御され、定常状態に急速に収
束し、定常状態では良好にエコー消去を実行することが
できる。
この畳み込み演算と等価な演算を実行するプログラム演
算回路は、この構成以外にもさまざまに構成することが
でき、これらによっても同様に本発明を実施することが
できる。
畳み込み演算の次数変更は上述の例のように、2段階に
限らず、さらに多段階に変更することができる。これは
次数Nがきわめて大きい値であるときにさらに有効であ
る。
次数の変更は、上述のように残留エコーを観測して実行
しなくとも、一定のタイマ回路などにより実行すること
もできる。
第3図はこの実施例装置の効果を示す動作特性図である
。すなわち上述の次数Nを10から80に切り換える場
合には、次数Nを80に固定する場合にくらべて初期収
束の時間が短縮される様子がわかる。
第4図は次数Nの値をパラメタとしてエコー消去量を示
す図である。次数が大きいほどエコー消去量は良好であ
り、次数が小さいほどその立ち上がりがよいことがわか
る。実線で示す図は次数を500ずつ段階的に変更した
場合をシュミレートしたものである。
つぎに、この畳み込み演算を定量的に説明する。
擬似エコー出力信号Y (tlはよく知られているよう
に、インパルス応答波形をh (tl、受信入力波形を
である。この式(1)をディジタル信号処理技術で実現
するため、データを離散値系に置きなおし、受信入力信
号、擬似インパルス応答信号をベクトル表示すると、t
=jT(Tは標本間隔)として、ハ。
h’  =  (h’  (1)、  h’  (2)
、  =  −・、  hJ (nl)−・・・−m−
・−(2) xj=  (x j、  x j−1,−−−、x j
−N+1)・・・−・−・−・(3) となり、式(4)はトランスバーサル形式で実現が可能
である。ただし、Nはインパルス応答に有効な次数であ
る。
次に1時刻で、このインパルス応答波形hJは真のエコ
ー信号Yjから擬似エコー出力信号Yjを差し引いた残
留エコーe j  (=Yj  −Yj )の平均電力
e JZを最小になるようなh・を求める。
この作成方法は例えば、学習同定法(野田、雨雲「シス
テムの学習同定法」計測と制御、vol、7+No、9
.P597〜P605  昭和43年9月)によれば、
Δh’−’  = ex e j−1x’−’ / l
l xJ−’ II 2−・−・−一−(61 により求められる。ただし、αは修正係数1111”は
入力電力を示す。
式(2)、(3)は第1図に示すように各回路を配置す
ることにより実現できる。
一方、修正回路にて、残留エコーejと受信入力信号x
j とにより、式(1)で示した修正量Δhjを求め、
係数hJを求める。このように求めた係数h J、すな
わちインパルス応答波形を離散値系にした係数を先に述
べた受信入力信号zJとにより、式(4)の演算を行い
擬似エコー出力信号Yjを求める。
このように第1図に示される構成で、式(1)および(
2)によってエコーキャンセラの動作が実現されること
になる。
一方、その収束動作については、論文(野田:「学習同
定法における雑音およびパラメータ変動の影響」、計測
と制御、vol、8. No、5. P306昭和44
年5月)に記載されている。
ところで、エコーキャンセラをスピーカからマイクに廻
り込む反響信号を消去するような系に適用させた場合に
は、そのインパルス応答長は150m5ec〜500m
5ec  (誤差電力の二乗振幅が最大値から60dB
downするのでの時間)である(本島、古川「通信会
議室の音響エコー径路特性」昭和59年度電子通信学会
総合全国大会No、2346 )また、通常の通信会議
システムでは、エコー消去量が30dB程度必要といわ
れている。いま、応答として指数減衰を仮定しタップ数
打ち切りによる電力をエコー径路に加わる雑音として評
価すれば、所要インパルス長は75〜250m5ecと
なる。
一般に、エコーキャンセラの次数は、エコー径路の応答
と所要の消去量を考慮して決められる。
このため、離散値系でエコー消去に必要な次数Nは音声
帯域を7 kHzとすると、サンプリング周波数は16
kHzとなるため、 250m5ec÷1 / (16X103) =400
0となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、装置の初期収束
時に、畳み込み演算の次数を小さい値から大きい値に変
更することにより、収束のための時間を短縮し、しかも
定常状態では良好なエコー消去特性となる装置が得られ
る。
次数を残留エコーの量を観測することにより行えば、最
も適当なタイミングで次数の切り換えを行うことができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第一実施例装置のブロック構成図。 第2図は本発明第二実施例装置のブロック構成図。 第3図は本発明実施例装置の動作特性図。 第4図は次数Nをパラメタとするエコー消去量特性図。 第5図は従来例装置のブロック構成図。 第6図はその動作特性図。 革 12 も4 図 尼5 副

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反響路の擬似インパルス応答および入力信号を用
    いてN次(Nは2以上の整数)の畳み込み演算により擬
    似エコーを生成する手段と、 この擬似エコーと真のエコーとの差分を演算する手段と
    、 この差分が小さくなるように上記擬似インパルス応答を
    自動的に修正する手段と を備えた エコーキャンセラにおいて、 上記畳み込み演算の有効な次数が、上記NおよびこのN
    より小さい数K(Kは整数)の少なくとも2通りをとる
    ことができるように設定され、初期収束時にはKをとり
    、定常制御時にはNをとるように制御する手段を備えた ことを特徴とするエコーキャンセラ。
  2. (2)擬似エコーを生成する手段には、 入力信号を一定のサンプリング周期でN段にわたり遅延
    させる遅延回路と、 このN段の遅延回路の各接続点の信号を分岐してそれぞ
    れ重み付けする回路と を含み、 有効な次数は、上記遅延回路および重み付けする回路の
    有効な段数である特許請求の範囲第(1)項に記載のエ
    コーキャンセラ。
  3. (3)擬似エコーを生成する手段には、入力信号を一定
    のサンプリング周期でN段にわたり遅延させ、このN段
    の遅延させた信号についてそれぞれ重み付けを行うプロ
    グラム演算回路を含む特許請求の範囲第(1)項に記載
    のエコーキャンセラ。
  4. (4)制御する手段は、信号通路の残留エコーを観測し
    、この残留エコーが所定の値以下であるか否かにより、
    定常制御時と初期収束時とを自動的に判別する手段を含
    む特許請求の範囲第(1)項に記載のエコーキャンセラ
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