JPS634742B2

JPS634742B2 -

Info

Publication number: JPS634742B2
Application number: JP14126681A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yamamori; Tadamichi Kawasaki; Shigenobu Minami
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1988-01-30
Also published as: JPS5842345A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はハイブリツド回路を介して２線４線変
換して回線に接続された電話機のハウリング防止
装置に関する。

近時、拡声電話機等のハンドフリー形の電話機
が注目されている。この種の電話機は、従来一般
的な電話機と同様にハイブリツド回路を介して２
線４線変換して回線に接続されるが、この際送話
端と受話端との音響結合と上記ハイブリツド回路
における廻込み特性によつてハウリングループが
形成され、ハウリング・マージンが低下する問題
がある。そこで従来一般には、電話機の受信回路
側に受信入力信号レベル等によつて受信拡声出力
信号レベルを制御するレベルシフタを設ける等の
工夫がなされている。ところがこの手段は所謂ボ
イス・スイツチとして作用するものであるから、
双方向通話時の送受信信号レベルに応じて上記ス
イツチの損失により送信信号あるいは受信信号を
遮断するので双方向通話が妨げられる上、通話信
号の語頭・語尾が失われる不具合が生じる。つま
り通話信号の頭切れや尻切れが生じ、通話品質の
低下を招いた。

そこで従来、ハウリングループを形成するハイ
ブリツド回路における信号廻込みを打消してハウ
リングを防止することが提唱されている。即ち、
送信信号と受信信号との相関から上記ハイブリツ
ド回路の廻込み特性を推定し、その推定特性に従
つて生成された擬似廻込み信号を受信信号中から
差し引くことによつて上記ハイブリツド回路にお
ける廻込み信号を打消すエコーキヤンセラーが提
唱されている。この方式によれば、特に受信信号
レベルに応じて通話信号をボイス・スイツチする
必要がないので上記した語頭・語尾の切断がなく
なる。然い乍ら、このエコーキヤンセラーでは、
上記信号の相関によつて求められる推定特性が上
記各信号に対して逐次修正近似されたものである
為、初期設定時や回線接続後のブランチによる回
線特性変動時に推定特性の乱れを生じる。換言す
れば定常値に対して大きな変化分が生じ、これに
よつて不良打消信号の廻込みが発生してハウリン
グ・マージンの低下や通話信号品質の劣化を招く
不具合があつた。そこで、このようなエコーキヤ
ンセラーにおける初期修正時や通話時のブランチ
時におけるハウリング・マージンの低下を防ぐべ
く、送信側あるいは受信側に適当な損失を与える
ことが考えられる。ところが、この損失を与える
にしても、一般に受信信号レベルを検出して損失
制御するので、受信信号の単なるレベル変化か、
回線変動に起因する廻込み量変化によるハウリン
グ・マージンの低下であるかを区別することが困
難であり、これを以つて効果的にハウリングを防
止して信号品質を確保することが難しかつた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、拡声電話機等に
おけるハウリングの発生を効果的に防止し、且つ
通話信号品質も十分に確保することのできる簡易
で実用性の高いハウリング防止装置を提供するこ
とにある。

即ち本発明は、エコーキヤンセラーにて廻込み
特性を推定して廻込み信号の打消し処理を行うと
共に、受信入力信号あるいは打消残差信号と送信
信号の複数サンプル点の相関から上記推定廻込み
特性を推定する逐次変化量をパラメータとする評
価を得てボイススイツチの適正損失量を求めて送
信信号あるいは受信信号のレベルを調整すること
によつて、上記した目的を効果的に達成したもの
である。

以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。

第１図は実施例装置を組込んで構成される電話
機端末の概略構成図で、１は送話端であるマイク
ロホン、２は受話端であるスピーカ、そして３は
この電話機を４線−２線変換して回線接続するハ
イブリツド回路を示している。マイクロホン１を
介して入力される送話信号（送信信号）は、音声
切換回路４を経てレベル調整器６に導かれる。こ
のレベル調整器６からハウリング防止装置である
エコーキヤンセラー回路５を介して上記送信信号
はハイブリツド回路３に入力され、このハイブリ
ツド回路３から回線に送出される。また、回線か
らハイブリツド回路３を介して入力される受信入
力信号は前記エコーキヤンセラー回路５に入力さ
れ、このエコーキヤンセラー回路５の廻込み信号
の打消し処理がなされる。そして受信信号はレベ
ル調整器７を介してレベル調整されたのち、スピ
ーカ２により拡声出力される。これらのレベル調
整器６，７は、前記エコーキヤンセラー回路５の
相関値出力を受けて動作するレベル判定器８によ
り、その挿入損失量が可変設定されて前記送信信
号あるいは受信信号を各別にレベル調整するもの
である。

尚、信号発生器９は、前記エコーキヤンセラー
回路５における廻込み特性推定処理のトレーニン
グ時に、前記音声切換回路４と協働して前記送信
信号に代るトレーニング信号を発生するものであ
る。

即ち、エコーキヤンセラー回路５の切期動作時
には、音声切換回路４は所定の時間に亘つてマイ
クロホン１からの入力信号を遮断し、これに代え
て信号発生器９からのトレーニング信号をレベル
調整器６を介しエコーキヤンセラー回路５に導い
ている。エコーキヤンセラー回路５ではこのトレ
ーニング信号を用いてエコーキヤンセレーシヨン
動作する。このときの収束動作の演算は、例えば
最急降下法によれば、入力信号系列をx_i＝x_(iT)、
擬似エコーパスインパルス特性をh_i＝h_(iT)、打消
し処理された信号の誤差出力をe_iとすれば、jTな
るサンプリングタイミングでの修正は、各タツプ
について h^j+1 _i＝h^j _i＋Δh^j _i ＝h^j _i＋αe_ix^j _j-i で示される。この式における第２項成分が各サン
プル毎の擬似エコー特性の修正量となる。またこ
の式が意味するところは、入力信号系列と誤差出
力との或る種の相関演算であり、従つてその平均
値を求めれば受信信号のレベル変化ではない、初
期回線接続を含む回線状態変化に起因する前記ハ
イブリツド回路３における信号廻込み量の変化の
大きさを求めることが可能となる。しかも、初期
動作時や通話ブランチによる回線変動時には、上
記特性h_iが廻込み特性に十分近似していないこと
から誤差出力が大きくなり、従つて上記修正量も
大きな変化を示すことになる。前記レベル判定器
８は、この修正量の所定サンプル区間に亘る累積
値から修正レベルつまり信号レベル制御値を求め
て前記レベル調整器６，７を選択的に駆動し、上
記制御値に従つて送信あるいは受信信号のレベル
をコントロールするものである。尚、回線接続初
期時点でのトレーニングでは、受信側の信号レベ
ル調整が行われ、またトレーニング後の受話状態
や通話中にアダプテイブに上記修正を行つている
か又は修正をせず監視のみを行つている状態で
は、送信側で信号レベル調整が行われる。

かくしてここに、エコーキヤンセラー回路５に
よる廻込み特性の推定と、その廻込み成分の打消
処理が行われると共に、送信信号と受信信号ある
いは誤差出力の相関に従うレベル調整が行われ
て、そのハウリングが効果的に防止されることに
なる。

さて、このようなハウリング防止処理を行う本
装置は、例えば第２図あるいは第３図に示すよう
に構成される。

第２図において、送信信号やトレーニング信号
である入力信号x_iは、レベル調整器６を介してハ
イブリツド回路３に導かれると共に、ｎ段のシフ
トレジスタ（SR）１１₁，１１₂〜１１_oに入力さ
れ、各段のタツプ出力として複数サンプル区間に
亘つて取出される。一方、上記トレーニング信号
のハイブリツド回路３を介した受信成分や、送信
信号の廻込み成分を含む受信入力信号y_iは、後述
する擬似エコー信号の推定値y_iを減算信号とする
減算器１２に入力される。この減算器１２におい
て、上記受信信号y_i中から推定値y_iが差引かれ、
その出力として上記廻込み成分が打消された信号
が求められる。そして、この減算器１２の出力信
号は、レベル調整器７を介して受話端に導かれ
る。

一方、擬似エコー路特性の推定動作時に上記減
算器１２の出力として生じる打消残差信号e_iは、
前記シフトレジスタ１１₁，１１₂〜１１_oの各タ
ツプに対応して設けられた乗算器１３₁，１３₂〜
１３_oに導かれ、前記タツプ出力とそれぞれ乗算
されてその相関値が求められている。これらの相
関値は、各サンプルタイミング毎に累積加算器１
４₁，１４₂〜１４_oに入力され、数サンプル区間
に亘つて累積されている。これによつて累積加算
器１４₁，１４₂〜１４_oには、擬似エコー路のイ
ンパルス特性を示す各サンプル毎に修正されたタ
ツプ利得値が格納されることになる。そして、こ
れらのタツプ利得値は乗算器１５₁，１５₂〜１５
_ｏに与えられ、前記した複数サンプル区間に亘る
入力信号x_iのタツプ出力とそれぞれ乗算されたの
ち、総和回路１６に入力されて畳込み演算され
る。この総和回路１６による畳込み演算によつ
て、前記入力信号x_iのタツプ利得値に従う擬似エ
コー信号の推定値y_iが求められている。つまり、
タツプ利得値によつて示されるハイブリツド回路
３の廻込み特性推定値に応じて、入力信号x_iから
擬似エコー信号の推定値y_iが生成され、これが前
記減算器１２に与えられる。そして、上記タツプ
利得値が収束し、これによつて廻込み特性が推定
されたときには、以後、この特性に従つて擬似エ
コー信号y_iが生成されて受信入力信号y_i中に含ま
れる廻込み信号の打消しが行われることになる。
尚、トレーニング期間にのみタツプ利得の修正を
行うことのみならず、擬似エコー路の特性を推定
し、この推定特性に従つて廻込み信号の打消処理
を行つている通話期間においても、アダプテイブ
に上記タツプ利得の修正、つまり推定特性の修正
を行つてもよいことは勿論のことである。また、
残差信号e_iでなく、受信入力信号y_iと複数サンプ
ル区間の入力信号x_iとからも、その相関から廻込
み特性（擬似エコー路特性）を推定できることは
言うまでもない。また、タツプ修正用の入力信号
として上述したトレーニング信号と言う特定の信
号を用いることなく、通話音声信号を直接用いて
アダプテイブに廻込み特性の推定と、その修正を
行つても良いことは勿論のことである。

さて、前記乗算器１３₁，１３₂〜１３_oで求め
られた入力信号x_iのタツプ出力と打消残差e_iとの
相関値は、タツプ利得、つまり廻込み特性の推定
値の修正量を示すものである。しかしてこれらの
乗算器１３₁，１３₂〜１３_oの各出力は絶対値総
和回路１７に導かれてその相関値の絶対値の総和
が求められたのち、累積加算器１８にて、複数サ
ンプル区間に亘つて累積されて平均化処理され
る。これによつて、修正量を示す相関値の近似的
な値が求められる。この修正量を示す近似相関値
は、判別回路１９に導かれ、その値に応じた信号
レベル制御値、つまり利得α（０〜１）を示す信
号としてマルチプレクサ２０，２１にそれぞれ与
えられる。これらのマルチプレクサ２０，２１は
他方の端子に、利得「１」なる固定的に定められ
たレベル設定値（制御値）を入力するもので、コ
ンパレータ２２のレベル判定結果に応じて上記利
得、つまりレベル制御値を選択的に抽出し、これ
をレベル調整器６，７にそれぞれ与えている。コ
ンパレータ２２は、前記送信入力信号x_iと受信入
力信号y_iとを入力し、そのレベルの大小関係を判
定するものである。しかして、送信信号レベルｘ
に対して受信信号レベルｙが小さいとき、これを
送話状態であると判定し、前記マルチプレクサ２
０，２１を以つて、送信側のレベル調整器６には
利得「１」なるレベル制御値を与え、同時に受信
側のレベル調整器７には利得αなるレベル制御値
を与える。これによつて受信信号に適当な損失が
与えられることになる。また送信信号レベルと受
信信号レベルが同じ状態あつても、上記修正量が
変化した場合には、その利得αをレベル調整器７
に与えて、受信信号に損失を与えてハウリング・
マージンを確保する。逆に、送信信号レベルが受
信信号レベルより小さい場合には、これを受話状
態と判定し、今度は送信信号に損失を与えるべく
制御動作する。尚、コンパレータ２２によるレベ
ル比較を、信号レベルの直接的対比によつて行つ
てもよいが、例えば0.5xとｙと言うように適当な
ウエイトを加えてレベル比較するようにしても良
いことは言うまでもない。また累積加算回路１８
における加算サンプル回数は、そのループの遅延
より短くし、且つ前記推定特性（タツプ利得）の
収束時間より短いものであることは当然である。

このようにして、廻込み特性を推定し、廻込み
信号の打消し処理を行い乍ら上記推定特性を修正
すると共に、その特性推定値の修正量に応じて送
受信信号に損失を与えることによつて、装置の初
期動作時や通話時の回線ブランチ時における大き
な打消残差の出力が効果的に抑圧され、ここにハ
ウリングマージンが確保されることになる。

ところで、以上の説明では、乗算器１３₁，１
３₂〜１３_oの出力である相関値の絶対値の総和を
総対値総和回路１７により求めたが、第２図中破
線で示すように、２乗総和回路２３を用いて上記
各相関値の２乗値の総和を求め、これを評価値と
してもよい。これは、前者がピーク検出的な処理
であるのに対し、平均パワー的な処理を行うもの
と言える。従つて、修正量の急激な変動検出には
上記絶対値総和による処理を行い、準定常的な変
動検出時には上記２乗総和による処理を行う方が
好ましいと言える。

尚、擬似エコー路インパルス特性、つまり廻込
み推定特性の主要信号成分、つまりピツク値を有
するタツプの遅延量が大きい場合、第２図に示し
たように残差信号と入力信号との相関値を求めて
その特性推定を行うと、メインタツプの位置が総
和回路１７，２３の総和サンプルスロツト内から
外れる場合が生じる。このような不具合が生じる
と、レベル調整器６，７に与えるべくレベル制御
値の算出、つまりレベル検出が非常に難しくな
る。従つて、上記遅延時間が大略的に明らかにな
つている場合には、その遅延量に相当した位置に
て上記した乗算総和処理を行うようにすればよ
い。例えばメインタツプがＫ番目のタツプ付近に
存在するときには、その前後の相関値を用いて乗
算総和処理して、上記レベル制御値αを求めるよ
うにすればよい。

以上、第２図に示すように、送信信号と受信信
号との相関値から、送受信信号に与えるべく適正
な損失が求められ、この損失を与えることによつ
てハウリング・マージンが確保される。ところ
が、このような信号処理は、送信信号と受信信号
（残差信号）との擬似的な相関値を用いているこ
とに相当するので、厳密な信号処理を要する場合
には、第３図に示すように装置を構成すればよ
い。即ち、第２図に示す構成では、残差信号e_iの
値を直接的に入力信号x_iのタツプ出力と乗算する
ので、エコー路のインパルス特性の主要信号成分
が遅延を有する場合、前記した乗算総和値の検出
出力レベルが小さくなり、その判別が難しくな
る。従つて、第３図に示すように、シフトレジス
タ１１₁，１１₂〜１１_oの前段に適当な遅延段数
を有するシフトレジスタ２４を設け、これにより
上記主要信号成分の遅延を補償するようにすれば
よい。

また、この第３図に示す装置では、残差信号e_i
をｎ段のシフトレジスタ２５₁，２５₂〜２５_oを
介し、入力信号x_iのタツプ出力に対応するタツプ
出力として、複数サンプル区間に亘つて取出すよ
うに構成されている。そして、乗算器１３₁，１
３₂〜１３_oでは、これらの対応するタツプ（サン
プルタイミング）毎に入力信号x_(iT)と残差信号
e_(iT)との相関値を求め、これを修正値として累積
加算器１４₁，１４₂〜１４_oに与えている。そし
て、信号レベル制御値を求める総和処理は、乗算
器１３₁，１３₂〜１３_oの各相関値が、既に複数
サンプル区間に亘つて求められたものであること
から、これらの絶対値の総和を絶対値総和回路１
７により求め、その総和値を直接的に判別回路１
９に与えるべく構成されている。このような構成
の場合、主要信号成分の修正量を評価値として求
めればよいので、その総和処理を数タツプ分に亘
つて行つたり、タツプの冒頭から行つたりする必
要がない。特に、エコー路特性の主要信号成分の
群遅延がタツプの後半にある場合等には、その後
半部分についてのみ相関値の総和処理を行うよう
にすればよい。

以上、第２図および第３図に示されるように本
装置によれば、送信信号あるいは受信信号に与え
る損失の利得調整は、初期時においてトレーニン
グ動作を行つたのち、判別回路１９にて上記学習
特性に対する其の後の回線変動を監視して行われ
ることになる。そして、推定特性と廻込み特性と
のずれが大きくなつた場合に、これを検出して自
動的にレベル調整器６，７における利得を下げ、
つまり挿入損失を大きくしてハウリング・マージ
ンを確保することになる。この点、廻込み特性の
推定処理である学習同定を送話信号のような通常
信号を用いて行うような場合、推定値の修正によ
る収束動作が緩やかになるので、前記乗算総和に
より求められたレベル制御値に基づくレベル調整
器６，７の利得調節感度を高くしておくことが望
ましい。

また修正量が大振幅で変動するような回線変動
が大きい場合には、不要なエラー信号が受信側に
多く廻込む。従つて、このような不具合を抑圧す
る意味においても、上述した利得調整（損失）の
制御が顕著な効果が奏される。またこのようにレ
ベル調整器６，７の利得を調整するとき、判別値
をアナログ値として与えるようにすれば、送信信
号あるいは受信信号のレベルを連続的に可変でき
るので、特に通話信号そのもので推定特性の修正
を行うような場合の通話信号品質の劣化を少なく
することができる。

また、累積加算回路１８における累積項数の目
安としては、前記したループの総合遅延量より積
分効果が生じる範囲で僅かに少なくするか、ある
いはループの遅延量を出来るだけ大きくするよう
にすれば、安定な動作を期待できる。

以上述べたように、本発明によれば、簡易な装
置構成によつて、廻込み信号を打消すと共に、そ
の修正時には修正量に応じて信号損失を与えるの
で、極めて効果的なハウリングの抑圧乃至低減を
図ることが可能であり、回線ブランチ等による変
動にも十分に対処できる等の優れた効果を奏す
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば上記した一連の信号処理を全デイジ
タル的に行つてもよく、また全アナログ的に行つ
てもよい。勿論、その機能毎にデイジタル・アナ
ログのハイブリツド形式で信号処理することも可
能である。また残差信号に代えて、ハイブリツド
回路３の受信入力信号を用いて相関処理を行つて
も良いことは言うまでもない。また相関処理を、
エコーキヤンセラーによる廻込み特性推定と、レ
ベル制御値生成とにおいて各別に行うことも可能
である。要するに本発明は、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は装
置全体の概略構成を示すブロツク図、第２図およ
び第３図はそれぞれハウリング防止処理回路の構
成を示す図である。１……マイクロホン、２……スピーカ、３……
ハイブリツド回路、４……音声切換回路、５……
エコーキヤンセラー回路、６，７……レベル調整
器、８……レベル判定器、９……信号発生器、１
１₁，１１₂〜１１_o……シフトレジスタ、１２…
…減算器、１３₁，１３₂〜１３_o……乗算器、１
４₁，１４₂〜１４_o……累積加算回路、１５₁，１
５₂〜１５_o……乗算器、１６……総和回路、１７
……絶対値総和回路、１８……累積加算回路、１
９……判別回路、２０，２１……マルチプレク
サ、２２……コンパレータ、２３……２乗総和回
路、２４……シフトレジスタ、２５₁，２５₂〜２
５_o……シフトレジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】１ハイブリツド回路を介して回線に接続された
電話機の上記ハイブリツド回路における廻込み特
性を推定し、この推定特性に従つて生成された擬
似信号を前記ハイブリツド回路の受信入力信号か
ら減じて廻込み成分を打消すエコーキヤンセラー
回路と、前記電話機の送信信号と受信信号との複
数サンプル点での相関値の総和から信号レベル制
御値を求める手段と、この信号レベル制御値に従
つて前記送信信号あるいは受信信号のレベルを選
択的に調整する手段とを具備したことを特徴とす
るハウリング防止装置。２送信信号あるいは受信信号の選択的なレベル
調整は、送信信号と受信入力信号とのレベルを比
較して信号レベルが低い側に信号レベル制御値に
基づく損失を与えるものである特許請求の範囲第
１項記載のハウリング防止装置。３送信信号と受信信号との複数サンプル点での
相関値は、エコーキヤンセラー回路の廻込み特性
推定処理で求められたものである特許請求の範囲
第１項記載のハウリング防止装置。４廻込み特性の推定は、ハイブリツド回路から
の受信入力信号あるいは受信打消残差信号と送信
信号との相関を求めることにより行うものである
特許請求の範囲第１項記載のハウリング防止装
置。