JPWO2005046076A1 - エコー抑圧装置 - Google Patents

Abstract

エコーキャンセラ１によるエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）を帯域分割し、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定する割合推定手段を設け、その割合推定手段により推定されたエコー成分の割合から帯域別のエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出し、各帯域の信号成分から当該エコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を減算する。これにより、通話品質の劣化を招くことなく、残留エコーを抑圧することができる。

Description

この発明は、スピーカから出力された受信信号がエコー経路を経てマイクに入力されることにより生じる音響エコーを低減するエコー抑圧装置に関するものである。

携帯電話やテレビ会議装置では、通信回線で生じる音響・回線エコーの消去を目的として、エコー抑圧装置を搭載している。一般的なエコー抑圧装置は、エコー成分を消去する適応フィルタと、残留エコー成分を抑圧するエコーサプレッサと、残留エコーの抑圧区間に擬似背景雑音を重畳する擬似背景雑音付加器とから構成されている。
適応フィルタは、エコー信号が混入されている入力信号からエコーを部分的に消去するが、適応フィルタでは完全にはエコーを消去することができないので、エコー消去後の信号には残留エコー成分が含まれている。
エコーサプレッサは、残留エコー成分を含む信号を抑圧し、エコー抑圧後の信号を出力する。ところがエコーサプレッサは、エコーと一緒に背景雑音も抑圧するため、送信信号の背景雑音が部分的に遮断されることにより不自然さが生じる。
そこで、擬似背景雑音付加器は、エコー抑圧前の信号の背景雑音を分析して擬似背景雑音を生成し、エコーサプレッサから出力された信号に擬似背景雑音を付加する。これにより、エコーが小さく、かつ自然性の高い音声が遠端側に送信される。
上記のようなエコーサプレッサを実現する技術として、ＮＬＰ（非線形プロセッサ）はよく知られており、例えば、ＮＬＰの一例であるセンタークリッパは、所定の閾値を下回る信号レベルの音声を遮断する効果がある。
適応フィルタによるエコー消去を実施した後の残留エコーは比較的小さな信号レベルを持つことが期待されるので、センタークリッパによって残留エコーのほとんどを抑圧することが可能となる（以下、特許文献１，２を参照）。
しかし、固定的な入出力特性を持つセンタークリッパは、受話側のシングルトーク時など、送信信号にエコーが存在していないことが確実に予測できる場合でも、送信信号のレベルが所定の閾値を下回れば抑圧を行うため、エコー以外の成分に対する抑圧の影響が大きい。
特開平９−２７５３６７号公報 特開２０００−１３８６１９号公報

従来のエコー抑圧装置は以上のように構成されているので、送信信号の背景雑音が部分的に遮断されることによる不自然さを解消することができるが、ユーザ音声の有音区間の境界を正確に判定できず、ＮＬＰによるエコー抑圧処理によって音声成分の一部が損なわれるため、ユーザ音声の語頭や語尾の途切れ感による通話品質の劣化を招くなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、通話品質の劣化を招くことなく、残留エコーを抑圧することができるエコー抑圧装置を得ることを目的とする。

この発明に係るエコー抑圧装置は、エコーキャンセラによる減算処理後の送信信号を帯城分割し、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定する割合推定手段を設け、その割合推定手段により推定されたエコー成分の割合から帯城別のエコー抑圧量を算出し、各帯域の信号成分から当該エコー抑圧量を減算するようにしたものである。
このことによって、通話品質の劣化を招くことなく、残留エコーを抑圧することができる効果がある。

第１図はこの発明の実施の形態１によるエコー抑圧装置を示す構成図である。
第２図は抑圧帯域決定部の処理内容を示すフローチャートである。
第３図は判定閾値の設定例を示すグラフ図である。
第４図はエコー抑圧量の算出方法を示す説明図である。
第５図はエコーの抑圧結果を示す説明図である。
第６図はこの発明の実施の形態２によるエコー抑圧装置を示す構成図である。
第７図はエコー経路の結合量推定方法を示すフローチャートである。
第８図はこの発明の実施の形態５によるエコー抑圧装置を示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説期する。
実施の形態１．
第１図はこの発明の実施の形態１によるエコー抑圧装置を示す構成図であり、図において、エコー抑圧装置はエコーキャンセラ１とエコー抑圧部２から構成されている。
エコーキャンセラ１の適応フィルタ１１は受信信号ｒ（ｔ）から擬似エコー信号ｄ（ｔ）を生成し、エコーキャンセラ１の減算器１２は送信信号ｓ（ｔ）から擬似エコー信号ｄ（ｔ）を減算してエコー消去を実施し、エコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）を出力する。
エコー抑圧部２のＦＦＴ処理部２１はエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、フーリエスペクトルＵ（ｊ）を出力する。ＦＦＴ処理部２２はエコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）をＦＦＴ処理し、フーリエスペクトルＳ（ｊ）を出力する。
信号対エコー比推定部２３はフーリエスペクトルＵ（ｊ），Ｓ（ｊ）からエコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）の全信号成分に対するエコー成分の割合を推定し、サブバンド信号対エコー比推定部２４はフーリエスペクトルＵ（ｊ），Ｓ（ｊ）から各サブバンド（帯域）の信号成分に対するエコー成分の割合を推定する。なお、ＦＦＴ処理部２１，２２、信号対エコー比推定部２３及びサブバンド信号対エコー比推定部２４から割合推定手段が構成されている。
抑圧帯域決定部２５は信号対エコー比推定部２３及びサブバンド信号対エコー比推定部２４の推定結果を参照して、抑圧対象のサブバンドを決定する。雑音スペクトル推定部２６はＦＦＴ処理部２１から出力されたフーリエスペクトルＵ（ｊ）から背景雑音スペクトルＮｆ（ｊ）を推定し、その背景雑音スペクトルＮｆ（ｊ）から背景雑音レベルＮｓ（ｎ）を計算する。サブバンドパワー算出部２７はＦＦＴ処理部２１から出力されたフーリエスペクトルＵ（ｊ）から各サブバンドの送信信号パワーＵｓ（ｎ）を計算する。エコー抑圧量算出部２８は背景雑音レベルＮｓ（ｎ）と送信信号パワーＵｓ（ｎ）から抑圧帯域決定部２５により決定されたサブバンドのエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出する。エコー抑圧処理部２９はＦＦＴ処理部２１から出力されたフーリエスペクトルＵ（ｊ）からエコー抑圧量算出部２８により算出されたエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を減算するエコー抑圧処理を行う。なお、抑圧帯域決定部２５、雑音スペクトル推定部２６、サブバンドパワー算出部２７、エコー抑圧量算出部２８及びエコー抑圧処理部２９からエコー抑圧手段が構成されている。
ＩＦＦＴ処理部３０はエコー抑圧処理部２９による抑圧処理後の送信信号スペクトルＯ（ｊ）をＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）処理して、時系列信号である送信信号Ｏ（ｔ）を出力する帯域合成手段を構成している。
次に動作について説明する。
エコーキャンセラ１の適応フィルタ１１は、Ｒｉｎ端子から受信信号ｒ（ｔ）が入力されると、その受信信号ｒ（ｔ）から擬似エコー信号ｄ（ｔ）を生成する。
エコーキャンセラ１の減算器１２は、適応フィルタ１１から擬似エコー信号ｄ（ｔ）を受けると、背景雑音を含むユーザ音声にエコーが重畳された送信信号ｓ（ｔ）から擬似エコー信号ｄ（ｔ）を減算してエコー消去を実施し、エコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）をエコー抑圧部２に出力する。
エコー抑圧部２のＦＦＴ処理部２１は、エコーキャンセラ１からエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）を受けると、エコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）をＦＦＴ処理することにより、エコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）を帯域分割してフーリエスペクトルＵ（ｊ）を出力する。ここで、ｊは周波数を表すインデックスである。
また、エコー抑圧部２のＦＦＴ処理部２２は、エコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）をＦＦＴ処理することにより、エコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）を帯域分割して、フーリエスペクトルＳ（ｊ）を出力する。
信号対エコー比推定部２３は、ＦＦＴ処理部２１からフーリエスペクトルＵ（ｊ）を受け、ＦＦＴ処理部２２からフーリエスペクトルＳ（ｊ）を受けると、フーリエスペクトルＵ（ｊ），Ｓ（ｊ）からエコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）の全信号成分に対するエコー成分の割合を推定する。即ち、エコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）と、その送信信号ｓ（ｔ）に含まれるエコー成分との比ＳＥＲ_{ｔｏｔａｌ}を下記に示すように推定する。

ただし、ＮはＦＦＴ点数である。
また、サブバンド信号対エコー比推定部２４は、ＦＦＴ処理部２１からフーリエスペクトルＵ（ｊ）を受け、ＦＦＴ処理部２２からフーリエスペクトルＳ（ｊ）を受けると、フーリエスペクトルＵ（ｊ），Ｓ（ｊ）から各サブバンドの信号成分に対するエコー成分の割合を推定する。即ち、エコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）における各サブバンドの信号成分と、各サブバンドのエコー成分との比ＳＥＲ（ｎ）を下記に示すように推定する。

ただし、ｎはサブバンドの番号を示すインデックスであり、ｌ_１（ｎ）はｎ番目のサブバンドの周波数軸ｊ上の始点を表し、ｌ_２（ｎ）は終点を表している。また、Ｍはサブバンドの数である。
仮にＭ＝Ｎとすれば、ｌ_１（ｎ）＝ｌ_２（ｎ）、（ｎ＝１，２，・・・，Ｍ）となり、式（２）は次のように簡略化される。

式（３）はエコー成分の割合をパワースペクトルの比として求める式である。
なお、エコー成分の割合は、適応フィルタ１１が生成する擬似エコー信号ｄ（ｔ）と、エコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）とを比較して推定してもよい。この場合、ＦＦＴ処理部２２に入力される信号は、エコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）ではなく、適応フィルタ１１が生成する擬似エコー信号ｄ（ｔ）となり、ＦＦＴ処理部２２が出力する信号は擬似エコー信号ｄ（ｔ）のフーリエスペクトルＤ（ｊ）となる。
この場合の送信信号ｓ（ｔ）に含まれるエコー成分の割合の推定は次の式（４）によって行う。

また、サブバンド別のエコーの割合の推定は次の式（５）によって行う。

抑圧帯域決定部２５は、上記のようにして信号対エコー比推定部２３が比ＳＥＲ_{ｔｏｔａｌ}を推定し、サブバンド信号対エコー比推定部２４が比ＳＥＲ（ｎ）を推定すると、比ＳＥＲ_{ｔｏｔａｌ}と比ＳＥＲ（ｎ）を参照して、抑圧対象のサブバンドを決定する。具体的には下記のようにして抑圧対象のサブバンドを決定する。第２図は抑圧帯域決定部の処理内容を示すフローチャートである。
まず、抑圧帯域決定部２５は、信号対エコー比推定部２３により推定された比ＳＥＲ_{ｔｏｔａｌ}と１段目の抑圧モード判定閾値ＴＨＥ＿ＳＥＲ１_{ｔｏｔａｌ}とを比較し、以下の式（６）が成立するか否かを判定する（ステップＳＴ１）。

抑圧帯域決定部２５は、式（６）が成立する場合、送信信号全体に含まれているエコー成分の割合が高く、残留エコーの影響が大きいため、全サブバンドを抑圧対象に決定すべく、すべての抑圧判定フラグｓｆ（ｎ）を“１”に設定する（ステップＳＴ２）。即ち、ｓｆ（ｎ）＝１，（ｎ＝１，２，・・・，Ｍ）に設定する。
一方、式（６）が成立しない場合、信号対エコー比推定部２３により推定された比ＳＥＲ_{ｔｏｔａｌ}と２段目の抑圧モード判定閾値ＴＨＥ＿ＳＥＲ２_{ｔｏｔａｌ}とを比較し、以下の式（７）が成立するか否かを判定する（ステップＳＴ３）。

抑圧帯域決定部２５は、式（７）が成立しない場合、送信信号全体に含まれているエコー成分の割合が低く、残留エコーの影響が小さいため、全サブバンドを非抑圧対象に決定すべく、すべての抑圧判定フラグｓｆ（ｎ）を“０”に設定する（ステップＳＴ１１）。即ち、ｓｆ（ｎ）＝０，（ｎ＝１，２，・・・，Ｍ）に設定する。
抑圧帯域決定部２５は、式（７）が成立する場合、一部のサブバンドに含まれているエコー成分の割合が高い可能性があるため、サブバンドを表す変数ｎを“０”に初期設定してから（ステップＳＴ４）、サブバンド信号対エコー比推定部２４により推定された比ＳＥＲ（ｎ）とサブバンド抑圧判定閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）とを比較し、以下の式（８）が成立するか否かを判定する（ステップＳＴ６）。

抑圧帯域決定部２５は、式（８）が成立する場合、サブバンドｎに含まれているエコー成分の割合が高いため、そのサブバンドｎを抑圧対象に決定すべく、抑圧判定フラグｓｆ（ｎ）を“１”に設定する（ステップＳＴ７）。
式（８）が成立しない場合、サブバンドｎに含まれているエコー成分の割合が低いため、そのサブバンドｎを非抑圧対象に決定すべく、抑圧判定フラグｓｆ（ｎ）を“０”に設定する（ステップＳＴ８）。
抑圧帯域決定部２５は、変数ｎを“１”だけインクリメントし（ステップＳＴ９）、ｎ≧Ｍが成立するまで、ステップＳＴ５〜ＳＴ１０までの処理を繰り返し実施する。
なお、ステップＳＴ６において使用されるサブバンド抑圧判定閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）は、全てのｎに対して一意の値を定めてもよいが、エコーキャンセラ１のエコー消去能力に応じて、それぞれのｎに対して個別の値を定めてもよい。
一般にＬＭＳアルゴリズムによって実現される適応フィルタ１１を、音声信号を主とする信号に対するエコーキャンセリングに適用する場合、高域に残留エコーが残り易くなることが知られている。これは音声信号のスペクトルが平坦ではなく、高域の信号パワーが低域に比べ小さいために、高域側のエコーパスの推定精度が低域側よりも劣ることや、高域側に非線形エコー成分が集中することなどに起因している。この場合、特に高域側で閾値を高めに設定することで、エコー抑圧効果を高められることが期待できる。第３図のグラフは、このようなサブバンド抑圧判定閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）の設定の一例を示している。
次に雑音スペクトル推定部２６は、ＦＦＴ処理部２１からフーリエスペクトルＵ（ｊ）を受けると、そのフーリエスペクトルＵ（ｊ）から背景雑音スペクトルＮｆ（ｊ）を推定し、その背景雑音スペクトルＮｆ（ｊ）から背景雑音レベルＮｓ（ｎ）を計算する。
背景雑音スペクトルＮｆ（ｊ）の推定方法としては、特開２０００−３４７６８８号公報に記載されている平均雑音スペクトルの算出方法が好適な例として挙げられる。背景雑音スペクトルＮｆ（ｊ）からは、以下の式（９）によって推定背景雑音レベルＮｓ（ｎ）を計算する。

サブバンドパワー算出部２７は、ＦＦＴ処理部２１からフーリエスペクトルＵ（ｊ）を受けると、フーリエスペクトルＵ（ｊ）を以下の式（１０）に代入して、各サブバンドの送信信号パワーＵｓ（ｎ）を計算する。

エコー抑圧量算出部２８は、雑音スペクトル推定部２６が背景雑音レベルＮｓ（ｎ）を計算し、サブバンドパワー算出部２７が各サブバンドの送信信号パワーＵｓ（ｎ）を計算すると、背景雑音レベルＮｓ（ｎ）と各サブバンドの送信信号パワーＵｓ（ｎ）を以下の式（１１）に代入して、抑圧帯域決定部２５により決定された抑圧対象のサブバンドのエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出する。

エコー抑圧量算出部２８により算出される抑圧量は、第４図に示すように、抑圧対象の帯域の送信信号を、雑音スペクトル推定部２６により推定された背景雑音レベルＮｓ（ｎ）にまで抑圧する量として計算される。
エコー抑圧処理部２９は、エコー抑圧量算出部２８が抑圧対象のサブバンドのエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出すると、そのエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を以下の式（１２）に代入してエコー抑圧処理を実施し、エコー抑圧後の送信信号スペクトルＯ（ｊ）を出力する。

ただし、ｆ（ｊ）は周波数ｊの所属するサブバンドのインデックスｎを出力する関数である。
この結果、エコー成分の割合の高い帯域の信号成分は、第５図に示すように背景雑音レベルまで抑圧される。なお、全帯域が抑圧対象とされた場合、抑圧処理後の送信信号スペクトルＯ（ｊ）は背景雑音スペクトルにほぼ近い形状となる。
ＩＦＦＴ処理部３０は、エコー抑圧処理部２９がエコーの抑圧処理を実施すると、抑圧処理後の送信信号スペクトルＯ（ｊ）をＩＦＦＴ処理して、時系列信号である送信信号Ｏ（ｔ）を出力する。
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、エコーキャンセラ１によるエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）を帯域分割し、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定する割合推定手段を設け、その割合推定手段により推定されたエコー成分の割合から帯域別のエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出し、各帯域の信号成分から当該エコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を減算するように構成したので、通話品質の劣化を招くことなく、残留エコーを抑圧することができる効果を奏する。
即ち、エコー成分の割合の高い帯域のみを選択して抑圧処理を実施するので、送信信号に含まれているユーザ音声成分、特に語頭や語尾の部分を損なわず、音声品質を保持しながら残留エコーを抑圧することができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、送信信号の全体に含まれるエコー成分の割合を調べ、エコー成分の割合が特に高い時間区間においては、全帯域を抑圧対象に決定して抑圧処理を実施するので、受話側のシングルトーク時において高い抑圧効果が得られる。
また、この実施の形態１によれば、各サブバンドの信号成分を背景雑音レベルまで抑圧し、その背景雑音レベルを超える抑圧を実施しないので、背景雑音の断続感を招くことなく、残留エコーを抑圧することができる効果を奏する。また、エコー抑圧装置の後段に擬似背景雑音を付加する装置を別途設置する必要がないため、演算規模の簡略化を図ることができる効果も奏する。
さらに、この実施の形態１によれば、エコー成分の割合を推定するに際して、エコーキャンセラ１によるエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）を参照しているため、比較的小さな演算規模で高い推定精度を実現することができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、抑圧する帯域の判定に用いる閾値をサブバンド毎に設定しているため、残留エコー成分が発生し易い帯域で、抑圧が効果的に働くように調整することができる効果を奏する。
実施の形態２．
第６図はこの発明の実施の形態２によるエコー抑圧装置を示す構成図であり、図において、第１図と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＦＦＴ処理部３１は受信信号ｒ（ｔ）をＦＦＴ処理してフーリエスペクトルＲ（ｊ）を出力し、ＦＦＴ処理部３２は送信信号ｓ（ｔ）をＦＦＴ処理してフーリエスペクトルＳ（ｊ）を出力する。エコー結合量推定部３３はフーリエスペクトルＲ（ｊ），Ｓ（ｊ）からトータルのエコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａｌ}とサブバンド別のエコー結合量Ｌ（ｎ）を推定する。信号対エコー比推定部３４はエコー結合量推定部３３により推定されたトータルのエコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａｌ}から送信信号ｓ（ｔ）の全信号成分に対するエコー成分の割合を推定し、サブバンド信号対エコー比推定部３５はエコー結合量推定部３３により推定されたサブバンド別のエコー結合量Ｌ（ｎ）から各サブバンドの信号成分に対するエコー成分の割合を推定する。なお、ＦＦＴ処理部３１，３２、エコー結合量推定部３３、信号対エコー比推定部３４及びサブバンド信号対エコー比推定部３５から割合推定手段が構成されている。
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、エコーキャンセラ１によるエコー消去前の送信信号ｓ（ｔ）とエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）とを比較、または、適応フィルタ１１が生成する疑似エコー信号ｄ（ｔ）とエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）とを比較して、送信信号ｓ（ｔ）に含まれるエコー成分の割合を推定するものについて示したが、受信信号ｒ（ｔ）と送信信号ｓ（ｔ）とを比較することによってエコー経路のエコー結合量を推定し、そのエコー結合量から送信信号ｓ（ｔ）に含まれるエコー成分の割合を推定するようにしてもよい。
具体的には下記の通りである。
まず、ＦＦＴ処理部３１は、Ｒｉｎ端子から受信信号ｒ（ｔ）が入力されると、その受信信号ｒ（ｔ）をＦＦＴ処理してフーリエスペクトルＲ（ｊ）を出力する。
また、ＦＦＴ処理部３２は、Ｓｉｎ端子から送信信号ｓ（ｔ）が入力されると、その送信信号ｓ（ｔ）をＦＦＴ処理してフーリエスペクトルＳ（ｊ）を出力する。
エコー結合量推定部３３は、ＦＦＴ処理部３１からフーリエスペクトルＲ（ｊ）を受け、ＦＦＴ処理部３２からフーリエスペクトルＳ（ｊ）を受けると、フーリエスペクトルＲ（ｊ），Ｓ（ｊ）からトータルのエコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａｌ}とサブバンド別のエコー結合量Ｌ（ｎ）を推定する。
即ち、エコー結合量推定部３３は、送信信号ｓ（ｔ）と受信信号ｒ（ｔ）の全体の信号パワーを比較するため、その差が所定の閾値ＴＨＲ＿ＲＳＴ以上であるか否かを次の式（１３）によって判定する（第７図のステップＳＴ２１）。

ここで、ＴＨＲ＿ＲＳＴは、現在の通話状態が受信側のシングルトークか否かを判定するための閾値である。
エコー結合量推定部３３は、式（１３）が成立する場合、トータルのエコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａｌ}を次のように更新する（ステップＳＴ２２）。

ここで、αは更新速度を決定する係数であり、０＜α＜１を満たす定数とする。また、Ｌ’_{ｔｏｔａｌ}は更新前のトータルのエコー結合量であり、エコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａｌ}の初期値はエコー抑圧装置の適応対象における実際のエコー結合量よりも十分小さい値として設定されているものとする。
次にエコー結合量推定部３３は、サブバンド別のエコー結合量Ｌ（ｎ）を次のように更新する（ステップＳＴ２３）。

エコー結合量Ｌ（ｎ）の初期値もエコー抑圧装置の適応対象における実際のエコー結合量よりも十分小さい値として設定されているものとする。
エコー結合量推定部３３は、式（１３）が成立しない場合、エコー結合量の更新を行わない。
信号対エコー比推定部３４は、エコー結合量推定部３３がトータルのエコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａｌ}を推定すると、トータルのエコー結合量Ｌ_{ｔｏｔａ ｌ}を以下の式（１６）に代入して、送信信号ｓ（ｔ）の全信号成分に対するエコー成分の割合としてＳＥＲ_{ｔｏｔａｌ}を推定する。

サブバンド信号対エコー比推定部３５は、エコー結合量推定部３３がサブバンド別のエコー結合量Ｌ（ｎ）を推定すると、サブバンド別のエコー結合量Ｌ（ｎ）を以下の式（１７）に代入して、各サブバンドの信号成分に対するエコー成分の割合としてＳＥＲ（ｎ）を推定する。

ただし、ｎ＝１，２，・・・，Ｍ
抑圧帯域決定部２５からＩＦＦＴ処理部３０までの処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、エコー抑圧装置の前段に適応フィルタ１１によるエコーキャンセラ１が存在しない場合や、エコーキャンセラ１に単純に直列接続する場合でも、上記実施の形態１と同様に、通話品質の劣化を招くことなく、残留エコーを抑圧することができる効果を奏する。
即ち、受信信号ｒ（ｔ）と送信信号ｓ（ｔ）からエコー経路の結合量を推定して、その結合量を受信信号の帯域分割信号に乗算し、乗算後の帯域分割信号と送信信号の帯域分割信号とを比較して、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定するようにしているので、エコー抑圧装置の前段に適応フィルタ１１によるエコーキャンセラ１が存在しない場合や、エコーキャンセラ１に単純に直列接続する場合でも、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定することができる効果を奏する。
また、この実施の形態２によれば、送話・受話間のパワースペクトルからエコー経路の結合量を算出しているため、結合量の推定が入力音声のスペクトル上のパワーの偏りに影響されずらくなり、信号レベルが比較的小さい高域側でも高い推定精度を実現することができる効果を奏する。
実施の形態３．
上記実施の形態１では、各サブバンドのエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を、現在の送信信号のレベルから背景雑音レベルまで抑圧する抑圧量に相当する値として算出するものについて示しているが、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合の大きさに応じて各サブバンドのエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出するようにしてもよい。
これにより、上記実施の形態１では、各サブバンドのエコー成分の割合を表すＳＥＲ（ｎ）が所定の閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）を超えたとき、エコーの抑圧処理を実施することになるが、この実施の形態３では、各サブバンドのエコー成分の割合を表すＳＥＲ（ｎ）が所定の閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）を超えない場合であっても、エコー成分の割合を表すＳＥＲ（ｎ）に応じた抑圧処理を実施することになる。
具体的には下記の通りである。
この実施の形態３では、エコー抑圧量算出部２８は、式（１１）の代わりに、下記の式（１８）を使用してエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を計算する。

式（１８）では、ＳＥＲ（ｎ）が閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）を下回る場合、式（１１）によっで計算される抑圧量と同じ値の抑圧量を算出することになるが、ＳＥＲ（ｎ）が閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）以上になる場合、閾値ＴＨＲ＿ＳＥＲ（ｎ）を超過した分だけ低減する抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出することになる。
以上から明らかなように、この実施の形態３によれば、エコー成分の割合が比較的小さい条件でも、その割合に応じて抑圧量を調整してエコー抑圧を実施することになるため、上記実施の形態１では、抑圧ができなかった条件でも抑圧を行うことが可能となり、エコーの抑圧効果を高めることができる効果を奏する。
また、この実施の形態３によれば、エコー成分の割合の大きさに応じて定める抑圧量の上限値を、背景雑音レベルまでの抑圧に相当する値とすることにより、背景雑音の断続感を生じさせずに抑圧処理を行うことができる効果を奏する。加えて、エコー抑圧装置の後段に擬似背景雑音を付加する必要がないため、演算規模を低減することができる効果も奏する。
実施の形態４．
上記実施の形態１では、抑圧対象とするサブバンドの平均信号レベルが背景雑音レベル相当となるように抑圧量ｅｇ（ｎ）を決定して、エコー成分の抑圧処理を実施するものについて示したが、抑圧対象とするサブバンドの振幅スペクトルが、サブバンド内で平坦化するように抑圧処理を実施するようにしてもよい。
即ち、この実施の形態４では、エコー抑圧量をサブバンド別に算出するのではなく、エコー抑圧量をフーリエスペクトル上のサンプル別に算出する。
例えば、抑圧対象とするサブバンドのパワーが、同じサブバンドにおける背景雑音の平均パワーに等しくなるように、各サンプルの絶対値を一定値にそろえるように抑圧量ｅｇ（ｊ）を決定する。

ここで、ｌｓ（ｎ）はサブバンドｎのフーリエスペクトルのサンプル数を示している。
この実施の形態４によれば、抑圧対象とするサブバンドのスペクトルを平坦化するので、一律のゲインを付与する場合と比べ、より聴感的な残留エコー感を低減できる効果を奏する。
実施の形態５．
第８図はこの発明の実施の形態５によるエコー抑圧装置を示す構成図であり、図において、第１図と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ダブルトーク検出部４１はダブルトークの検出処理を実施し、エコー抑圧量算出部４２は第１図のエコー抑圧量算出部２８と同様にしてエコー抑圧量を算出する一方、ダブルトーク検出部４１がダブルトークを検出すると、そのダブルトークの検出区間では非検出区間よりもエコー抑圧量を抑制する。なお、ダブルトーク検出部４１及びエコー抑圧量算出部４２はエコー抑圧手段を構成している。
次に動作について説明する。
この実施の形態５では、ダブルトークの検出処理を実施するダブルトーク検出部４１を設け、エコー抑圧量算出部４２がダブルトークの検出区間では非検出区間よりもエコー抑圧量を抑制する点で、上記実施の形態１と相違している。
即ち、ダブルトーク検出部４１は、エコーキャンセラ１の減算器１２から出力されたエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）と、受信信号ｒ（ｔ）とのパワーの差を計算し、このパワーの差が所定の閾値ＴＨＲ＿ＤＴを超えるか否かを以下の式（２０）によって判定する。

ただし、ＴＨＲ＿ＤＴはダブルトークを検出するための閾値である。
ダブルトーク検出部４１は、式（２０）が成立する場合、現在の通話状態がダブルトークであると判定し、ダブルトークフラグｄｆ＝１を出力する。
一方、式（２０）が成立しない場合、ダブルトーク検出フラグｄｆ＝０を出力する。
エコー抑圧量算出部４２は、ダブルトーク検出部４１がダブルトークを検出していない非検出区間では、第１図のエコー抑圧量算出部２８と同様にしてエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出するが、ダブルトーク検出部４１がダブルトークを検出すると、そのダブルトークの検出区間では非検出区間よりもエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を抑制する。
即ち、エコー抑圧量算出部４２は、ダブルトーク検出フラグｄｆを以下の式（２１）に代入して、エコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を算出する。

式（２１）の場合、ダブルトークの検出区間のエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）が零になるが、０＜ｄｆ＜１に設定して、エコー抑圧量ｅｇ（ｎ）が非検出区間よりも小さくなるようにしてもよい。
以上から明らかなように、この実施の形態５によれば、ダブルトークの検出区間では非検出区間よりもエコー抑圧量ｅｇ（ｎ）を抑制するので、ダブルトーク区間における送話品質の劣化を抑制することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態５では、ダブルトーク検出部４１がエコー消去後の送信信号ｕ（ｔ）と受信信号ｒ（ｔ）とのパワーの差に基づいてダブルトークの検出を行っているが、その検出方法や検出のためのパラメータはこれに限定されるものではない。

以上のように、この発明に係るエコー抑圧装置は、スピーカから出力された受信信号がエコー経路を経てマイクに入力されることにより生じる音響エコーを低減することによって、通話品質を高める必要がある車載電話や携帯電話などの音声通信に用いるのに適している。

Claims (13)

1. 受信信号から擬似エコー信号を生成し、送信信号から当該擬似エコー信号を減算するエコーキャンセラと、上記エコーキャンセラによる減算処理後の送信信号を帯域分割し、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定する割合推定手段と、上記割合推定手段により推定されたエコー成分の割合から帯域別のエコー抑圧量を算出し、各帯域の信号成分から当該エコー抑圧量を減算するエコー抑圧手段と、上記エコー抑圧手段による減算処理後の各帯域の信号成分を時系列信号に戻し、その時系列信号を送信信号として出力する帯域合成手段とを備えたエコー抑圧装置。
2. 割合推定手段は、送信信号又は擬似エコー信号を帯域分割し、その帯域分割信号を用いて、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエコー抑圧装置。
3. エコー抑圧手段は、全帯域の信号成分に対するエコー成分の割合が第１の基準値より大きい場合、すべての帯域のエコー抑圧量を算出し、全帯域の信号成分に対するエコー成分の割合が第１の基準値より小さい場合、帯域別のエコー成分の割合が第２の基準値より大きい帯域のエコー抑圧量のみを算出することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエコー抑圧装置。
4. エコー抑圧手段は、エコー成分の割合と第２の基準値を比較するに際して、帯域別に用意されている第２の基準値を使用することを特徴とする請求の範囲第３項記載のエコー抑圧装置。
5. 送信信号を帯域分割し、各帯域の信号成分から帯域別の背景雑音レベルを推定する背景雑音レベル推定手段と、上記背景雑音レベル推定手段により推定された帯域別の背景雑音レベルから帯域別のエコー抑圧量を算出し、各帯域の信号成分から当該エコー抑圧量を減算するエコー抑圧手段と、上記エコー抑圧手段による減算処理後の各帯域の信号成分を時系列信号に戻し、その時系列信号を送信信号として出力する帯域合成手段とを備えたエコー抑圧装置。
6. エコー抑圧手段は、減算後の各帯域の信号成分を帯域別の背景雑音レベルに一致させるエコー抑圧量を算出することを特徴とする請求の範囲第５項記載のエコー抑圧装置。
7. 送信信号を帯域分割し、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定する割合推定手段と、上記割合推定手段により推定されたエコー成分の割合から帯域別のエコー抑圧量を算出し、各帯域の信号成分から当該エコー抑圧量を減算するエコー抑圧手段と、上記エコー抑圧手段による減算処理後の各帯域の信号成分を時系列信号に戻し、その時系列信号を送信信号として出力する帯域合成手段とを備えたエコー抑圧装置。
8. 割合推定手段は、受信信号を帯域分割し、その帯域分割信号を用いて、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定することを特徴とする請求の範囲第７項記載のエコー抑圧装置。
9. 割合推定手段は、受信信号と送信信号からエコー経路の結合量を推定して、その結合量を受信信号の帯域分割信号に乗算し、乗算後の帯域分割信号と送信信号の帯域分割信号とを比較して、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合を推定することを特徴とする請求の範囲第８項記載のエコー抑圧装置。
10. 割合推定手段は、受信信号から受信側のシングルトークを検出した時、エコー経路の結合量を推定することを特徴とする請求の範囲第９項記載のエコー抑圧装置。
11. エコー抑圧手段は、各帯域の信号成分に対するエコー成分の割合の大きさに応じて帯域別のエコー抑圧量を算出することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエコー抑圧装置。
12. エコー抑圧手段は、ある帯域の信号成分に対するエコー成分の割合が所定の閾値を上回る場合、その帯域の信号成分のスペクトルを平坦化することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエコー抑圧装置。
13. エコー抑圧手段は、ダブルトークの検出機能を備え、そのダブルトークの検出区間では非検出区間よりもエコー抑圧量を抑制することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエコー抑圧装置。

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