JPS62291223A - アダプテイブ・フイルタ適応化方法及び装置 - 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】 発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は２級双方向ディジタル伝送を実現するためのエ
コー除去に際して、アダプティブ・フィルタを適応化さ
せる方法及び装置に関する。

（従来の技術） ペア線を用いて２線双方向デイジタル伝送を実現するた
めの公知の技術としてエコーキャンセラが知られている
（アイイーイーイー・トランザクションズ・オン・アー
クスティックス・スピーチ・アンド・シグナル・プロセ
ッシング（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　０Ｎ
ＡＣＯＵＳＴＩＣ８，５ＰＥＥＣＨ，ＡＮＤ　５ＩＧＮ
ＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳ−ＩＮＧ）２７巻６号、１９７９
年、７６８〜７８１ページ参照；以下、「文献１」）。

エコーキャンセラはエコーのインパルス応答の長さ分の
タップ係数を持つ適応（アダプティブ）・フィルタを用
いて送出データ系列に対応した擬似エコー（エコーレプ
リカ）を生成することにより、２線１４線変換回路にて
送信回路から受信回路に漏れ込むエコーを抑圧するよう
に動作する。この時、アダプティブ・フィルタの各タッ
プ係数は、エコーと受信信号が混在した混在信号からエ
コーレプリカを差し引いた差信号と送信データとの相関
をとることにより逐次修正される。このようなアゲブチ
イブ・フィルタの係数修正すなわちエコーキャンセラの
収束アルゴリズムについては文献１に記載されており、
その代表的なものとしてストキャステック・イタレーシ
ョン・アルゴリズム（ＳＴＯＣＨＡＳＴＩＣＩＴＥＲＡ
ＴＩＯＮＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）とサイン・アルゴリズム
（ＳＩＧＮ　ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）が知られている。

エコーキャンセラによる２線双方向デイジタル伝送では
種々の伝送路符号の適用が考えられるが、ここではよく
知られているＡＭＩ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ　ＭａｒｋＩ
ｎｖｅｒｓｉｏｎ）符号を対象とする。ＡＭＩ符号を用
いたエコーキャンセラにおいてハードウェアを削減する
ための構成が、昭和６１年電子通信学会総合全国大会予
稿集、分冊９パート９．９−６０ページ（文献２）に示
されている。

第３図は、文献２に示されたＡＭＩ符号を用いた場合の
エコーキャンセラの構成を示したものである。入力端子
１に送信すべき２値データが供給され、ＡＭＩ符号器２
に入力される。ＡＭＩ符号器２では、入力された２値デ
ータを用い、ＡＭＩ符号の符号則に従って零レベルある
いは正または負のパルスを発生する。発生されたパルス
はハイブリッド（２線１４￥Ａ変換回路）３を介して伝
送路４に送出される。一方受信信号は、伝送路４及びハ
イブリッド３を介して低域通過フィルタ５に供給される
。低域通過フィルタ５にて不要な高域成分が除去された
のち、フィルタ出力は減算器６を介して復調値７に入力
される。復調値７は線路等化、タイミング抽出、識別な
どの機能を有しており、２値データとして復調された受
信信号が出力端子８に現われる。ここで、ハイブリッド
３におけるインピーダンスの不整合によりＡＭＩ符号器
の出力がエコーとして受信回路に漏れ込み低域通過フィ
ルタ５に入力される。このエコーは受信信号を復調する
際妨害を与え、問題となる。エコーの除去は、２個のア
ダプティブ・フィルタを用いて行なう。アダプティブ・
フィルタ１３は正負パルスの対称成分に起因するエコー
を除去する役目を担っており、送信すべき２値データを
モジュロ２演算素子１８と遅延素子１９からなる差動変
換回路１７で差動変換することによりＡＭＩ符号化を等
測的にダイコード化とみなし、フィルタを動作させる。

また、アダプティブ・フィルタ１４は正負パルスの非対
称成分に起因するエコーを除去する役目を担っており、
前記差動変換されたデータの１ビット前の値と、現在の
値の否定値との論理積を入力として、動作する。該論理
積は、否定回路１５と論理積回路１６によって求められ
る。次に、第４図に示す各部の波形例を参照して第３図
の動作を説明する。

第４図（ａ）は、第１図の入力端子１に供給される２値
データを示す。横軸は時間軸であり、データ周期はＴ秒
とする。前記２値データを受けＡＭＩ符号に変換する第
３図のＡＭＩ符号器の出力波形を第４図（ｄ）に示す。

第４図（ａ）と（ｄ）を比較すれば明らかなように、入
力された２値データが°′０′′のときは零レベルを″
′１パのときは正のパルス又は負のパルスを交互に出力
している。次に第４図（ｂ）は、第３図の差動変換回路
１７の出力としてアダプティブ・フィルタ１３に供給さ
れている差動変換データを示す。差動変換回路１７では
前記２値データとＴ秒前の差動変換データとのモジュロ
２の演算をモジュロ２演算素子１８で実行し、新しい差
動変換データを出力する。従って、モジュロ２演算素子
１８の出力である差動変換データは、第４図（ｂ）に示
すようになる。

ところで、伝送路符号として用いられるダイコードとは
２値データが１１０１１の時は零レベルを、？＋１１９
の時は２デ一タ周期にわたって、まず最初のデータ周期
には正のパルスを、次のデータ周期には負のパルスを出
力する。従って、１１１１１が連続する場合には、正の
パルスと負のパルスが打ち消し合い、零レベルを出力す
ることになる。そこで、第４図（ｂ）に示す差動変換デ
ータを入力とし、ダイコード化を行なったときの出力波
形を（ｅ）に示す。第４図（ｅ）においては波線で示し
た部分は、前記の“１″が連続する場合に相当し、正の
パルスと負のパルスが打ち消し合って零レベルとなるこ
とを示す。

第４図（ｄ）及び（ｅ）は全く同一の波形となることが
わかる。従って、２値データをＡＭＩ符号化した出力波
形と、該２値データを差動変換した差動変換データを入
力して、ダイコード化した出力波形とは、正のパルスと
負のパルスが完全に対称であるという条件の下で同一の
符号化であるとみなすことができる。しかしながら現実
の回路でば正のパルスと負のパルスが完全に対称となる
条件を満足するのは非常に困難であり、特に回路のＬＳ
Ｉ化を考えると通常５％程度の非対称成分を許容せざる
を得ない。このとき、正負パルスの非対称成分に起因し
て残留エコーが増大し問題となるが、次のように解決す
ることができる。第４図の正負パルスが非対称なＡＭＩ
符号化出力波形（Ｏを、正負パルスが対称な成分を持つ
波形（ｅ）と正負パルスの非対称成分を持つ波形（ｇ）
に分割して考える。第４図では負のパルスが正のパルス
に比べて振幅が若干小さい例を示している。波形（ｅ）
と（ｇ）を加算すれ：ｆ濾波形Ｏが得られることは明ら
かである。正負パルスが対称な成分を持つ波形（ｅ）に
起因するエコーを除去するためのアダプティブ・フィル
タと正負パルスの非対称成分を持つ波形（ｇ）に起因す
るエコーを除去するための別のアダプティブ・フィルタ
を用いてエコーを除去する。第３図におけるアダプティ
ブ・フィルタ１３が前者の、アダプティブ・フィルタ１
４が後者の役目を分担している。アダプティブ・フィル
タ１３にはモジュロ２演算素子１８の出力である差動変
換データが供給されている。この差動変換データは第４
図（ｂ）に示すように０″又は１”の２値データである
から、アダプティブ・フィルタ１３はパルスの極性を区
別することなくフィルタ動作を行なう。またアダプティ
ブ・フィルタ１４には論理積回路１６の出力が供給され
ている。論理積回路１６にはモジュロ２演算素子１８の
出力である差動変換データが否定回路１５を介して入力
されると共に該差動変換データがＴ秒だけ遅延を受けて
入力されており、両者の論理積が出力される。第４図（
ｃ）は第３図の論理積回路１６の出力データを示したも
ので、波形（ｇ）に示す正負パルスの非対称成分の有無
に対称しており、非対称成分が存在するときには°゛１
″、存在しないときには°′０″となっている。従って
、アダプティブ・フィルタ１４はパルスめ非対称成分に
起因するエコーを除去するように動作することになる。

アダプティブ・フィルタ１３及び１４の出力は加算Ｓ９
により加算されるから、例え正負パルスが非対称であっ
ても、加算器９の出力には正負振幅非対称パルスに応答
したエコーレプリカが得られることになる。

第３図の従来例及び第４図の各部の波形例では正のパル
スを基準にして正負パルスの対称成分及び非対称成分を
考えていたが、負のパルスのレベルを基準にすることも
可能である。このとき、第１図の論理積回路１６にはモ
ジュロ２演算素子の出力と、否定回路１５を経由した遅
延素子１９の出力が供給される。また、波形（ｇ）に対
応する（ｃ）は、（ｂ）が°０″がら°“１′′に変化
するビットを１１１１９に、他を°′０″とする必要が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 減算器６の出力である残留エコーは、アダプティブ・フ
ィルタ１３に対応する正負対称パルスに基づくエコーの
残留分と、アダプティブ・フィルタ１４に対応する正負
非対称パルスに基づくエコーの残留分からなる。従来の
方法では減算器６の出力である残留エコーを用いてアダ
プティブ・フィルタ１３とアダプティブ・フィルタ１４
を同時に係数適応化していたので、各々のアダプティブ
・フィルタに対応する残留エコーを区別することができ
ず、互いに悪影響を及ぼして収束時間が長くなるという
欠点があった。

本発明の目的は、収束時間の短いアダプティブ・フィル
タ適応化方法及び装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、送信すべき２値データを差動変換して得られ
る差動変換データを用いて第一のアダプティブ・フィル
タで第一のエコー・レプリカを生成し、該差動変換デー
タと該差動変換データを１ビット遅延させた信号とを用
いて第二のアダプティブ・フィルタで第二のエコー・レ
プリカを生成し、前記第一と第二のエコー・レプリカを
加算した信号を用いて２線１４線変換回路の４線側にて
送信回路より受信回路へ漏れ込むエコーを消去する際に
、最初に前記第一のアダプティブ・フィルタだけを適応
化し、残留エコーレベルが予め定められた値に到達した
ことを検出した後、前記第一と第二のアダプティブ・フ
ィルタを同時に適応化することを特徴とする。

また、２線７４線変換回路の４線側にて送信回路より受
信回路へ漏れ込むエコーを消去する際に、送信すべき２
値データをＡＭＩ符号に変換するためのＡＭＩ符号器と
、該２値データを差動変換して差動変換データを得る手
段と、該差動変換データの現在の値と１ビット前の値を
入力とする論理演算手段と、前記差動変換データを受け
第１のエコーレプリカを発生するための第１のアダプテ
ィブ・フィルタと前記論理演算出力を受け第２のエコー
レプリカを発生するための第２のアダプティブ・フィル
タと、前記第１のエコーレプリカと前記第２のエコーレ
プリカの和を得るための加算器と、該加算器出力をエコ
ーと受信信号が混在した混在信号から差し引く減算器と
、前記加算器出力と前記減算器出力の相関をとる相関器
と、該相関器の出力と予め定められた閾値とを比較する
比較器と、該比較器の出力によって零または前記減算器
の出力を選択するセレクタとを少なくとも具備し、前記
第一のアダプティブ・フィルタは前記減算器の出力を用
いて、前記第二のアダプティブ・フィルタは前記セレク
タの出力を用いて係数適応化を行なうように溝底したこ
とを特徴とする。

さらに、本発明は２線／４線変換回路の４線側にて送信
回路より受信回路へ漏れ込むエコーを除去する際に、送
信すべき２値データをＡＭＨｊｆ号に変換するためのＡ
ＭＩ符号器と、該２値データを差動変換して差動変換デ
ータを得る手段と、該差動変換データの現在の値と１ビ
ット前の値を入力とする論理演算手段と、前記差動変換
データを受け第１のエコーレプリカを発生するための第
１のアダプティブ・フィルタと、前記論理演算出力を受
け第２のエコーレプリカを発生するための第２のアダプ
ティブ・フィルタと、前記第１のエコーレプリカと前記
第２のエコーレプリカの和を得るための加算器と、該加
算器出力をエコーと受信信号が混在した混在信号から差
し引く減算器と、前記混在信号と前記減算器出力の相関
をとる相関器と、該相関器の出力と予め定められた閾値
とを比較する比較器と、該比較器の出力によって零また
は前記減算器の出力を選択するセレクタとを少なくとも
具備し、前記第一のアダプティブ・フィルタは前記減算
器の出力を用いて、前記第二のアダプティブ・フィルタ
は前記セレクタの出力を用いて係数適応化を行なうよう
に構成したことを特徴とする。

（作用） 本発明のアダプティブ・フィルタ適応化方法及び装置は
、残留エコーとエコーレプリカの相関又は残留エコーと
エコーの相関が係数の収束と共に小さくなることを用い
て第一のフィルタの収束を検出した後、第二のフィルタ
の適応化を開始することにより、互いに適応化を妨害す
ることがなく、収束時間を短縮することができる。

（実施例） 次に図面を参照して本発明について詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、第３図と同一の参照番号を付与された機
能ブロックは第３図と同一の機能を有するものとする。

第１図と第３図の相違点は、アダプティブ・フィルタ１
３の収束状態を検出して減算器６の出力と零のいずれか
をセレクタ１２で切り替え、これを用いてアダプティブ
・フィルタ１４の係数更新を制御する点にある。これに
伴って、減算器６の出力と加算器９の出力との相関を取
るための相関器１０、相関器１０の出力レベルを閾値と
比較した結果を用いてセレクタ１２を制御する比較器１
１が付加されている。

本発明では、まず送出パルスの対称成分に対応するエコ
ー・レプリカを発生するためのアダプティブ・フィルタ
１３の係数だけを収束させ、その後アダプティブ・フィ
ルタ１４の係数を収束させる。アダプティブ・フィルタ
１４の係数収束に際しては、アダプティブ・フィルタ１
３も引続いて適応化を行ない、２つのアダプティブ・フ
ィルタを組合わせたときに最適な係数に収束するように
する。次に、アダプティブ、フィルタ１３の係数が収束
゛したことを検出する方法について説明する。

アダプティブ・フィルタ１３の係数の収束は、相関器１
０の出力を予め定められた閾値と比較することにより検
出する。相関器１０には、加算器９からエコー・レプリ
カが、減算器６から受信信号と残留エコーが供給されて
いる。係数収束過程においては十分にエコーが抑圧され
ていないので、減算器６から供給される信号のうち残留
エコーの占める割合は大きい。従って、エコー・レプリ
カである加算器９の出力と、減算器６の出力は大きな相
関を持つ。収束後はエコーが十分に抑圧され、残留エコ
ーが小となるので減算器６の出力はほとんど受信信号と
なり、加算器９の出力と減算ｒ：ｆ６の出力は相関を持
たない。

すなわち、相関器１０の出力は最初大きく、後に減少し
て最小値に至る。従って、相関器１０の出力を観測し、
予め定められた閾値より小になった時にアダプティブ・
フィルタ１４の係数適応化を開始すれば良い。比較器１
１は、相関器１０の出力と該閾値との比較を行ない、相
関５１０の出力が前記閾値より小さくなったときアダプ
ティブ・フィルタ１４に減算器６の出力信号が、その他
の場合は零が供給されるようにセレクタ１２を制御する
ための信号を生成する。なお、オペアンプを用いて、相
関器１０はアナログ乗算器とアナログ積分器で、比較器
１１はアナログ比較器で実現できる。

第２図は本発明の他の実施例を示し、第１図との違いは
、相関器１０の一方の入力が加算器９の出力の代わりに
低域通過フィルタ５の出力になっている点である。受信
信号が存在しない半二重通信時には、低域通過フィルタ
５の出力はエコーに等しく、減算器６の出力は残留エコ
ーとなる。従って、係数収束過程には大きな相関を持ち
、収束後には無相関となる。ゆえに、第１図の実施例と
同様に、相関器１０の出力を比較器１１で予め定められ
た閾値と比較してセレクレタ１２を制御することにより
、アダプティブ・フィルタ１３の収束を検出することが
可能となり、収束時間を短縮することができる。

なお、本発明の実施例を示す第１図及び第２図ではアダ
プティブ・フィルタ１３及び１４、相関器１０、比較器
１１、セレクタ１２はアナログ回路で構成されることを
想定しているが、もちろんこれらをディジタル回路で構
成することも可能である。このとき、加算器９をディジ
タル加算器に変換すると共に、加算器９と減算器６との
間にディジタル・アナログ変換器を付加し、さらに相関
器１０の二つの入力とアダプティブ・フィルタ１３の入
力とセレクタ１２の入力がディジタル信号になるように
アナログ・ディジタル変換器を付加する必要がある。ま
た別の構成として、低域通過フィルタ５と減算器６との
間にアナログ・ディジタル変換器を付加してアダプティ
ブ・フィルタ１３及び１４、加算器９、減算器６及び復
調器７を含めて全てディジタル回路に置き換えることも
可能である。

（発明の効果） 以上詳細に述べたように、本発明によれば残留エコーと
エコー・レプリカの相関又は残留エコーとエコーの相関
が係数の収束と共に小さくなることを用いて第一のフィ
ルタの収束を検出した後、第二のフィルタの適応化を開
始するので、互いに適応化を妨害することがなく、収束
時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は従来例
を示すブロック図、第４図は第３図の回路動作を説明す
るための各部の波形例を示す図である。 図において、１は入力端子、２はＡＭＩ符号器、３はハ
イブリッド、４は２線伝送路、５は低域通過フィルタ、
６は減算器、７は復調器、８は出力端子、９は加算器、
１０は相関器、１１は比較器、１２はセレクタ、１３及
び１４はアダプティブ・フィルタ、１５は否定回路、１
６は論理積回路、１７は差動変換回路、１８はモジュロ
２演算素子、１９は遅延回路素子をそれぞれ示す。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、送信すべき２値データを差動変換して得られる
   差動変換データを用いて第一のアダプティブ・フィルタ
   で第一のエコー・レプリカを生成し、該差動変換データ
   と該差動変換データを１ビット遅延させた信号とを用い
   て第二のアダプティブ・フィルタで第二のエコー・レプ
   リカを生成し、前記第一と第二のエコー・レプリカを加
   算した信号を用いて２線／４線変換回路の４線側にて送
   信回路より受信回路へ漏れ込むエコーを消去する際に、
   最初に前記第一のアダプティブ・フィルタだけを適応化
   し、残留エコーレベルが予め定められた値に到達したこ
   とを検出した後、前記第一と第二のアダプティブ・フィ
   ルタを同時に適応化することを特徴とするアダプティブ
   ・フィルタ適応化方法。
2. （２）、２線／４線変換回路の４線側にて送信回路より
   受信回路へ漏れ込むエコーを除去する際に、送信すべき
   ２値データをＡＭＩ符号に変換するためのＡＭＩ符号器
   と、該２値データを差動変換して差動変換データを得る
   手段と、該差動変換データの現在の値と１ビット前の値
   を入力とする論理演算手段と、前記差動変換データを受
   け第１のエコーレプリカを発生するための第１のアダプ
   ティブ・フィルタと前記論理演算出力を受け第２のエコ
   ーレプリカを発生するための第２のアダプティブ・フィ
   ルタと、前記第１のエコーレプリカと前記第２のエコー
   レプリカの和を得るための加算器と、該加算器出力をエ
   コーと受信信号が混在した混在信号から差し引く減算器
   と、前記加算器出力と前記減算器出力の相関をとる相関
   器と、該相関器の出力と予め定められた閾値とを比較す
   る比較器と、該比較器の出力によって零または前記減算
   器の出力を選択するセレクタとを少なくとも具備し、前
   記第一のアダプティブ・フィルタは前記減算器の出力を
   用いて、前記第二のアダプティブ・フィルタは前記セレ
   クタの出力を用いて係数適応化を行なうように構成した
   ことを特徴とするアダプティブ・フィルタ適応化装置。
3. （３）、２線／４線変換回路の４線側にて送信回路より
   受信回路へ溺れ込むエコーを除去値データを差動変換し
   て差動変換データを得る手段と、該差動変換データの現
   在の値と１ビット前の値を入力とする論理演算手段と、
   前記差動変換データを受け第１のエコーレプリカを発生
   するための第１のアダプティブ・フィルタと、前記論理
   演算出力を受け第２のエコーレプリカを発生するための
   第２のアダプティブ・フィルタと、前記第１のエコーレ
   プリカと前記第２のエコーレプリカの和を得るための加
   算器と、該加算器出力をエコーと受信信号が混在した混
   在信号から差し引く減算器と、前記混在信号と前記減算
   器出力の相関をとる相関器と、該相関器の出力と予め定
   められた閾値とを比較する比較器と、該比較器の出力に
   よって零または前記減算器の出力を選択するセレクタと
   を少なくとも具備し、前記第一のアダプティブ・フィル
   タは前記減算器の出力を用いて、前記第二のアダプティ
   ブ・フィルタは前記セレクタの出力を用いて係数適応化
   を行なうように構成したことを特徴とするアダプティブ
   ・フィルタ適応化装置。