JPS6343451A - 拡声通話回路 - 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〕 この発明は拡声電話機の拡声通話回路に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第７図は例えば特開昭６０−４１８４９号公報に示され
た従来の拡声通話回路を示すブロック図であり、図にお
いて、　７１０１　、７１０４　　はハンドフリースピ
ーカ及びハンド７リースピーカ、７１０５はこのハンド
フリーマイク７１０１とハンドフリースピーカフ１０４
０間に接続されたエコーキャンセラ、７１０７は２線７
４線変換器、７１０８はノ・ンドフリーマイク７１０１
及びハンドフリースピーカフ１０４と２線７４線変換器
７１０７との間に配置された音声スイッチである。この
音声スイッチ７１０Ｂは送話アンプ７１０２、受話アン
プ７１０６、送受判定回路７６０６、この送受判定回路
７６０６によって制御される損失切換器７３０１．７３
０５、この損失切換器によって前記送話アンプ７１０２
あるいけ受話アンプ７１０６の出力側に選択的に挿入さ
れる挿入損失７３０２．７３０４等で形成されている。

筐た、７３０６，７３０７は、例えば超音波による音響
結合路の変化を検出するためのマイク及びスピーカ、７
３０８．７３０９はこのマイク７６０６あるいはスピー
カ７３０７に接続されたアンプ、７３１０はこのアンプ
７３０８．７３０９に接続された反響路変動検出回路、
７６１１はこの反響路変動検出回路７３１０と前記音声
スイッチ７１０Ｂの間に接続さｎた打消量検出回路であ
る。

次に動作について説明する。反響路変動検出回路７６１
０からの信号はアンプ７６０９で増幅され、スピーカ７
３０７より送出されてマイク７３０６に達し、アンプ７
３０８で増幅さｔして反響路変動検出回路７３１０へ戻
り、これによってその変動が検出さｎる。この時、打消
量検出回路７３１１ｆｉ、ある定常状態での、キャンセ
ル動作収束後の検出値を、当初反響路変動検出回路７６
１０に送っておき、反響路変動検出回路７３１０Ｕそれ
を保持して、その後の状態を絶えず監視し、これと比較
しており、その打消量が変化した時、ただちにそのこと
を送受判定回路７６０６に送付し、挿入損失の制御を行
う。

ここで、前述のエコーキャンセラ７１０５は第８図に示
す如く、ディジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰ
という）等により構成されたトランスバーサルフィルタ
７２０１、そのタップ係数推定回路７２０３、およびダ
ブルトーク検出回路７２０４等によって構成されており
、ダブルトークの検出は、スピーカ７１０４の駆動電圧
とマイク７１０１からの入力電圧との比較で検出してい
る。

また、第９図は、反響路変動検出回路７ろ１０の内部構
成図であり、適度な周期を発生する発振器７４０１の出
力信号に基づいてバースト波が発振器７４０２から送出
され、前述の如くアンプ７６０９で増幅され、スピーカ
７１０４より反響音路を通って、マイク７１０１へ送ら
れ、アンプ７６０８で増幅されて戻ってくる。このよう
にして遅れて戻ってきた信号は、積分回路７４０５で積
分され、インターバルカウンタ７４０７で、その遅れ時
間が計数されるとともに、加算回路７４１２によってパ
ルス化され、オア回路７４１４、ラッチ回路７４１５及
びＲ／Ｓフリップフロップ７４１６にて、その変動が検
出される。

ま之、前記打消量検出回路７６１１は第１０図の如く構
成されており、音声スイッチ７１０８のエコーキャンセ
ラ７１０５側からの信号が、レベル検出回路７６０１及
び７６１２によってそのレベルが検出さｎ１対数回路７
６０６及び７６０４によって対数変換され、比較されて
しきい値回路７６０６より２値として、反響路変動検出
回路７３１０に送られる。

この反響路変動検出回路７６１０からの信号は、送受判
定回路７３０乙に送られ、送受判定回路７６０３Ｈ１そ
の音声スイッチ７１０８の送受両方の挿入損失量を大き
くシ、この時点にエコーキャンセラ７１０５の訓練動作
を終了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の拡声通話回路は以上のように構成されており、そ
のエコーキャンセラ併用の音声ＳＷ回路ｆｌ、１個のエ
コーキャンセラ（トランスバーサルフィルタ）と、１段
階の挿入損失を挿入する音声ＳＷを構成しているので、
エコーの消去性能に問題があり、又、一般の拡声通話に
おいて、周囲騒音を有することは、−膜内であるにもか
かわらず、これに対して何等の考慮もされていないとい
う問題点があるばかりか、音番路変動の検出に、実際に
使用するマイク、スピーカとは、異なる超音波用のマイ
ク、スピーカを用いているため、この部品の取り付は位
置が、実際の使用条件と異なり、また、超音波を使用し
ているため、その波長の違いによる回折現象の違いが、
音響路の違いを生じ、音響路伝達関数に関しても、異な
ったものとなるため、その対象物を的確に検出しておら
ず、それゆえ、その制御においても、不充分な所がある
などの問題点があった。

ここで、周囲騒音についての考慮がなされたエコーキャ
ンセラ方式についても、これまでにいくつか提案されて
いる。第１１図は、例えば特開昭６１−５４７２４号公
報に示された従来のエコーキャンセラ方式における雑音
対策の方法を示したもので、暗雑音検出回路８０９と暗
雑音レベル記憶回路８１０を持ち、適応型エコーキャン
セラが学習収束動作する時、そのレベルをチエツクし、
動作の制御を行なって、雑音の加算を防止するものであ
る。しかしながら第１１図に示される雑音対策は、残差
信号により、時系列処理関数を可変する制御を行ってい
るため、暗騒音レベルと残差レベルが同等となった時、
その収束動作を停止してしまい、それゆえ、騒音レベル
が比較的大きい場合に、その反響音処理効果が大きくな
らない問題点がある。

この発明に、上記のような問題点を解消する為になされ
たもので、周囲騒音の消去手段が施されており、また、
音声スイッチ回路の挿入損失に関しても、その段階が、
充分な多段階に設定され、微妙な制御が行え、さらには
、特別な場合としての同時会話時においても、その配慮
がなされた拡声通話回路を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る拡声通話回路は、白色雑音以外のハンド
フリーマイク周辺の騒音を除去するノイズキャンセル用
のディジタル信号処理手段と、ハンドフリースピーカか
らハンドフリーマイクまでの音響伝達系を電気的に模擬
して反響による音響結合を電気的に打ち消すエコーキャ
ンセル用のディジタル信号処理手段と、音声スイッチと
をハンドフリースピーカとハンドフリーマイクとのそれ
ぞれの電気回路の間に配置したものである。

たノイズキャンセル用のディジタル信号処理手段とエコ
ーキャンセル用のディジタル信号処理手段によって、周
囲騒音及び反響音を除去し、音声スイッチによって送・
受制御を行なうことによって、同情な通話を可能とする
。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による拡声通話回路の全体構成
図であり、図において、１０１はハンドフリーマイク、
１０２ｆｌハンドフリースピーカ、１０３は有限インパ
ルス応答型（以下、ＦＩＲという）あるいは無限インパ
ルス応答型（以下、ＩＩ）ｔという）のフィルタで構成
されているノイズキャンセル用のディジタル信号処理手
段（以下、ノイズキャンセラという）、１０４ｉ！前記
ノイズキヤンセラ１０６に縦続に接続され、それと同等
のフィルタで構成されているエコーキャンセル用のディ
ジタル信号処理手段（以下、エコーキャンセラという）
である。また、１０５は送受判定回路、１０６．１０７
１４前記ハンドフリーマイク１０１あるいはハンドフリ
ースピーカ１０２の電気回路に挿入されて、前記送受判
定回路１０５で制御される挿入損失で、本実施例では可
変ゲインアンプが用いられており、１０８，１０９は受
話路あるいは送話路の音声レベルを検出して前記送受判
定回路１０５へ送る音声レベル検出器であり、１１０は
これら送受判定回路１０５、挿入損失１０６，１０７及
び音声レベル検出器１０８゜１０９馨含む音声スイッチ
である。

次に動作について説明する。基本動作としてはノイズキ
ャンセラ１０３及びエコーキャンセラ１０４によって、
周囲騒音と反鞠が除去さｎ１音声スイツチ１１０によっ
て、その送・受話が判定されて、所定の側に挿入損失１
０６あるいは１０７を挿入することによってその送・受
話の切換えを行なう。

ここで、前述のノイズキャンセラ１０３ｕ第２図に示す
如く、ノイズキャンセラの処理部としてのＦＩＲフィル
タ２０１とそのタップ係数設定部２０２とからなり、エ
コーキャンセラ１０４は同じく第２図に示す如く、エコ
ーキャンセラの処理部としてのＩ　Ｉ　Ｒフィルタ２０
６、そのタップ係数設定回路２０４、反響変動検出回路
２０５、警報ランプ２０６、再学習モードセットスイッ
チ２０７等からなっており、ノイズキャンセラ１０３に
は、ハンドフリーマイク１０１より、ハンドフリースピ
ーカ１０２からハンドフリーマイク１０１への回り込み
信号ｙ（ｔ）と、送話音声信号ｖ　（ｔ）と、周囲騒音
ｎ　（ｔ）とが加え合わさった信号が入力される。

この信号は、送話音声の無い期間にサンプリングされ、
この信号を用いて、その騒音消去の為のタップ係数を算
出してタップ係数設定回路２０２に設定し、ＦＩＲフィ
ルタ２０１により作成された反騒音信号−ｎ　’（ｔ）
を、上述の混合信号ｙ　（ｔ）＋　ｖ　（ｔ）＋　ｎ　
（ｔ）に加え合せる。それにより、ハンドフリーマイク
１０１の周囲騒音は消去されて、ｙ（ｔ）＋ｖｆｔ）＋
　ｅ＋（ｔｌとなる。

その後、エコーキャンセ２１０４は挿入損失１０７から
の受話音声信号ｘ　（ｔ）と、この反響信号を含む信号
ｙ　（ｔｌ＋マ（ｔ）　＋　ｅｔ（ｔ）の両方の信号か
ら、その反響路伝達関数を学習させ、その同定さｎたタ
ップ係数をタッグ係数設定回路２０４に設定する。

この設定された値を使ってＩＩＲフィルタ２０３で作成
され九反棲似反響路信号−ｙ’（ｔ）は、上述のハンド
フリーマイク１０１からの反響信号の混合した信号ｙ　
（ｔ）　＋　ｖ　（ｔ）　＋　ｅ＋（ｔ）と加え合わせ
られ、七〇反響信号ｙ　（ｔ）は消去されて、ｖ　（ｔ
）　＋　ｅｔ（ｔ）となる。

そして、その結果は、反響路変動検出回路２０５に、ｅ
、ｆｔ）として、絶えず入力され、監視さｎる。

また、６１（ｔ）は、成る反響路が安定したとみられる
時に、入力保持した信号値であり、この値を絶えず参照
する。その反響路に変動があった場合には警告ランプ２
０６に表示され、この警報ランプ２０６の表示を確認し
た使用者は再学習ボタン２０７を押し、変動後の反響系
に再適応させることができる。

第３図は、上述のノイズキャンセラ１０６、エコーキャ
ンセラ１０４に使用しているＤＳＦの基本回路図であり
、それぞれのタップ係数ａＯ〜ａＮ、ｂｏ−−ｂｓは、
それぞれのタップ係数設定器（２０２）（２０４）によ
って設定される。ここで、前記ａＱ％！ＬＮは、ＦＩＲ
型のフィルタのタップ係数であ’）　ｓ　ｂｏ　５−ｂ
ｓ　’／’ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｒ型のフィルタのタップ係数で
ある。

ｆＩｆＪＪ図は、ノイズキャンセラ１０６の、騒音消去
のためのアルゴリズムを示すフローチャートである。ま
ず、ステップ５Ｔ４１で、音声を発していないとき、そ
の周囲騒音をサンプリング入手する。次に、ステップ５
Ｔ４２で、この値と、通常動作時の騒音と音声の混合し
念、入力信号との間で相互相関計算をする。そして、ス
テップ５Ｔ４３で、その結果から、その位相を同期させ
る。その後、ステップ５Ｔ４４で、先の騒音サンプル信
号の逆騒音信号を算出し、さらに、その巡回延長信号を
発生させる。そして、このようにして、作成した打ち消
し用の反騒音信号と、通常の音声と騒音とが混合された
、入力信号とを、加算演算しつづける。これが、騒音消
去のアルゴリズムの基本動作である。

第５図ｆｌ、エコーキャンセラ１０４のトレーニングと
、反響音消去のためのアルゴリズムを示し次ものであり
、まず学習同定処理が実行さｎた後に逐次処理が実行さ
れる。これは、先に第４図で示した騒音処理アルゴリズ
ムの実行状態下で行われる。

学習同定処理としては、まず、ステップ５Ｔ５１で、ト
レーニング用の短パルスを発音する。そして、その反響
路を伝播してきたレスポンスｔを、ステップ５Ｔ５２に
て読み込む、それから、理想インパルスレスポンス関数
を算出し、これによってステップ５Ｔ５３で、そのタッ
プ係数を算出する。そして、その決定さ九たタップ係数
を設定固定し、これで学習同定処理を終了し、逐次処理
に移る。逐次処理ではステップ５Ｔ５４において。

英除に入力さｎている、ノイズ処理後の、反響信号と音
声信号の混在し比信号と、受話回路からの直接信号の畳
込み演算し比信号とを、加減算し、逐次処理していく。

第６図は、同時会話時の利得配分の状態を示す説明図で
あり、この状態に突入するのは、送話路の音声Ｖベル検
出器１０９と、受話路の音声レベル検出器１０８との、
両方のレベルの状態を検出して、起動される。この状態
が検出され念なら、装置は、これを特別状態として動作
させ、予め測定されていたハウリング余裕係数による設
定値に、そのゲインをセットする。なお、このハウリン
グ余裕を測定する時は、上記のノイズキャンセラ１０３
及びエコーキャンセラ１０４ｖ′ｓ、、両方とも動作を
停止させて行う。

ここで、第６図において、ＡＩ　、Ａ２は、送話路及び
受話路のアンプ６０１．６０２のゲインを示しており、
実際には、音声スイッチ１１０の挿入損失１０６，１０
７としての可変ゲインアンプを示唆し、また、６０３は
、相手電話機のハンドセットマイク、あるいはハンドフ
リーマイク等を示している。この回線を介した通話回路
ループにおけるそのゲイン状態は、第６図においてｍＰ
ｌ＠Ｐ２．Ｉ（Ｉ、Ｒ１をそれぞれ回線の中点とすると
、Ｒ４点でのゲインで示される電点でのゲインは、Ｒｔ
”　Ｐ　Ｉ＝　Ａ　ｔ　４ｈ（ｗｔ（ｔ）＋　Ｒｔ／ｌ
ｘ　（ｗ）−Ｒｔ　舎ＥＣ’ｔ　　”・・（１）であり
、同様に、 Ｋ、＝Ａ、骨Ｐ、　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・・・・・・・・・・・・・・・・＋２）Ｐ！＝　ｖ
ｔ（ｔ）＋　Ｒｔ／妃、（ロ）　　　　　　　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３）である。また、こ
の条件のもとで、同時通話の状態を実現するに必要な条
件は、 ｖｔｆｔｌ費Ａ、＋ｑ　ｖｔ（ｔ）　”ｔ　　　　　　
　　　　　　　”””’・・””’　　（４１Ａ１憂（
Ｒ＋／ａ（ユ、−−Ｈ４畳ＥＣ）蕾Ｒｔ／に２（ロ）〉
１　　・・・・・・　（５）である。

また、ここで、ゐ（ロ）、め徊　は、それぞれの電話機
の音響結合の伝達関数であり、ｖｔ（ｔｌ　、　ｖｔ（
ｔｌは、それぞれの送話音声レベルを示している。

なお、上記実施例では、ノイズキャンセラとエコーキャ
ンセラは縦続接続されて、それぞれのハードウェア及び
ソフトウェアが独立分離して動作するものについて示し
たが、〕−−ドウエアを単一のものとして、そのマイク
ロコードによるソフトウェアで二重に両者の機能の動作
をするものとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればノイズキャンセル用の
ディジタル信号処理手段とエコーキャンセル用のディジ
タル信号手段とを、ハンドフリースピーカとハンドフリ
ーマイクとのそれぞれの電気回路の間に配置した構成と
したので、非白色雑音的性格をもつ周囲騒音を除去でき
る効果と、この効果の動作中での反響路音結合によるノ
・ウリング動作の防止の効果であｐｌまた、この２つの
機能の動作中での、双方向同時通話特性を確保できる効
果である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による拡声通話回路を示す
全体構成を示すブロック図、第２図はそのノイズキャン
セラ及びエコーキャンセラの構成を示すブロック図、第
３図は前記ノイズキャンセラ及びエコーキャンセラに用
いられるＤＳＰの基本回路図、第４図は前記ノイズキャ
ンセラによる周囲騒音消去のためのアルゴリズムを示ｆ
７０−チャート、第５図は前記エコーキャンセラによる
トレーニングと反響音消去のためのアルゴリズムを示す
フローチャート、第６区間時会話時の利得配分の状態を
示す説明図、第７図は従来の拡声通話回路の全体構成を
示すブロック図、第８図はそのエコーキャンセラの構成
を示すブロック図、第９図は同じく反響路変動検出回路
の構成を示すブロック図、第１０図は同じく打消量検出
回路の構成を示すブロック図、第１１図は従来の雑音加
算防止を施したエコーキャンセラの構成を示すブロック
図である。 １０１はハンドフリーマイク、１０２Ｈハンドフリース
ピーカ、１０３はノイズキャンセル用のディジタル信号
処理手段（ノイズキャンセラ）、１０４はエコーキャン
セル用のディジタル信号処理手段（エコーキャンセラ）
、１０５１４送受判定回路、１０６，１０７は挿入損失
、１０８　、１０９は音声レベル検出器、１１０は音声
スイッチ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相轟部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 代理人　弁理士　　　１）　澤　博　　昭１’□、”＋
ｊ　力“、　　　ｊ （外２名）　− 第２図 ２０６二反１１）変動Ｖ苦うンフ０ ２０７：再ｆ習モイ１＝−斗スイ゛Ｉテ第３図 第　６　図 第６図 第７図 第１１図 手続補正書（自発） 昭和　６４．１１・ｈ８　日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドフリースピーカとハンドフリーマイクを備
   えた拡声電話装置において、前記ハンドフリースピーカ
   とハンドフリーマイクとのそれぞれの電気回路の間に、
   前記ハンドフリーマイク周辺の白色雑音以外の周囲騒音
   を除去するノイズキャンセル用のディジタル信号処理手
   段と、前記ハンドフリースピーカから前記ハンドフリー
   マイクまでの音響伝達系と同等な伝達系を電気的に形成
   して、電気的に打ち消すことによつて反響による音響結
   合を無くするエコーキャンセル用のディジタル信号処理
   手段と、送・受話音声レベルの大小を検出して、前記ハ
   ンドフリースピーカ及びハンドフリーマイクの電気回路
   に挿入損失を挿入することによつて送・受話の切換えを
   行なう通話スイッチとを配したことを特徴とする拡声通
   話回路。
2. （２）前記通話スイッチが同時通話状態の検出機能を有
   し、同時会話時、送受の判定によつて定常的かつ段階的
   に送・受話音量を制御し、前記両ディジタル処理手段に
   よるハウリング防止手段が働いた上での、ハウリング寸
   前の利得状態となるように前記挿入損失の減衰量を設定
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の拡声通話回路。