WO2007083349A1

WO2007083349A1 - エコー消去装置

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Publication number: WO2007083349A1
Application number: PCT/JP2006/300530
Authority: WO
Inventors: Atsuyoshi Yano; Ikuo Kajiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-07-26
Also published as: US20090168993A1; JP4579301B2; US8229107B2; EP1976139A8; EP1976139A4; JPWO2007083349A1; EP1976139B1; EP1976139A1

Abstract

　状態判定器２は、受信信号と送信信号とが有音であり、かつ、送信信号と適応フィルタ１でエコー消去された残差信号とのレベル差で表されるエコー消去量の所定時間当たりの減少量が予め定めた閾値を越え、同時に、受信信号の信号レベルの変化量が所定の基準以下であった場合は、ダブルトークと判定する。

Description

明細書

エコー消去装置

技術分野

[0001] この発明は、例えば、ハンズフリー通話機器等におけるエコーを消去するエコー消去装置に関するものである。

背景技術

[0002] 一般に、ハンズフリー通話機器におけるエコー消去装置は、適応フィルタやエコーサブレッサを用いて構成される。エコーサブレッサは適応フィルタが消し残した残留エコーを抑圧する目的で用いられ、センタクリッパや、可変アツテネータによって実現される。

[0003] このうちセンタクリッパは、除去可能な残留エコーの振幅レベルがある範囲に限定される為、残留エコーの振幅レベルが大きい場合には適用できない。一方、可変アツテネータは、残留エコーの振幅レベルが大きい場合でも適用が可能である力可変アツテネータを用いる場合には、送信音声の欠損を防ぐ為にダブルトーク判定処理を設け、受信側のシングルトーク状態にのみ送信信号がアツテネートされるように可変アツテネータの損失量を制御する必要がある。

[0004] このようなダブルトーク判定法の一例として、例えば特許文献 1に記載されている方法がある。この文献に記載の判定法では、受信信号が有音である状態において受信信号と送信信号のレベル差の平均値を求め、これを推定エコーゲインとし、この推定エコーゲインと受信信号レベル力、ら推定エコーレベルを求め、送信信号あるいは適応フィルタの残差信号レベルが推定エコーレベル相当力 \それ以下であれば受信側のシングルトークと判定し、それ以上であればダブルトークと判定している。

[0005] 特許文献 1 :特許第 3386327号公報

[0006] し力しながら、平均的にエコーレベルが送信音声のレベルを上回る環境では、受信側のシングルトークであろうとダブルトークであろうと、送信信号あるいは残差信号のレベルは推定エコーレベルと同レベルかそれ以下となり、判定結果は常に受信側のシングルトークとなってしまう。このため、ダブルトークの検出が正確に行われなくなるという問題があった。

[0007] こうした状況は、話者とマイク、スピーカの位置関係において、話者とマイクとの距離力マイクとスピーカとの距離に対して十分短くない場合や、スピーカから再生される受信音声の音圧レベルが、送信音声の音圧レベルに比べ非常に高い場合などにおレ、て起こり得る。

[0008] この発明は上記の問題を解決する為になされたもので、平均的にエコーレベルが送信音声のレベルを上回るような条件においても、ダブルトーク区間を的確に検知してエコー抑圧処理を行うエコー消去装置を得ることを目的とする。発明の開示

[0009] この発明に係るエコー消去装置は、受信信号と送信信号とが有音であり、かつ、送信信号と適応フィルタでエコー消去された残差信号との差分の所定時間当たりの減少量が予め定めた閾値を越え、同時に、受信信号の変化量が所定の基準以下であつた場合、ダブルトークと判定するようにしたものである。

[0010] このことによって、平均的にエコーレベルが送信音声のレベルを上回るような条件においても、ダブルトーク区間を的確に検知してエコー抑圧処理を行うことが可能なエコー消去装置を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]この発明の実施の形態 1によるエコー消去装置を示す構成図である。

[図 2]この発明の実施の形態 1によるエコー消去装置における状態判定器の詳細を示す構成図である。

[図 3]この発明の実施の形態 1によるエコー消去装置における状態判定動作の説明図である。

[図 4]この発明の実施の形態 2によるエコー消去装置における状態判定動作の説明図である。

[図 5]この発明の実施の形態 3によるエコー消去装置における状態判定器の詳細を示す構成図である。

[図 6]この発明の実施の形態 3によるエコー消去装置における状態判定動作の説明図である。発明を実施するための最良の形態

[0012] 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明する。

実施の形態 1.

図 1は、この発明の実施の形態 1によるエコー消去装置を示す構成図である。図示のエコー消去装置は、適応フィルタ 1、状態判定器 2、アツテネータ制御器 3、可変アツテネータ 4を備えてレ、る。

適応フィルタ 1は、受信信号から疑似エコー信号を生成し、その疑似エコー信号を送信信号から差し引いてエコー消去を行う公知の適応フィルタである。状態判定器 2 は、受信信号と送信信号と適応フィルタ 1でエコー消去された残差信号とに基づいて受信側や送信側のシングルトークやダブルトークといった通信状態を判定する判定器である。尚、この状態判定器 2の詳細については後述する。

[0013] アツテネータ制御器 3は、状態判定器 2の判定結果に基づいて可変アツテネータ 4 を制御する制御器である。また、可変アツテネータ 4は、アツテネータ制御器 3によつて制御され、送信信号レベルに任意の損失を付加するためのアツテネータである。

[0014] 図 2は、状態判定器 2の詳細を示す構成図である。

状態判定器 2は、受信側有無音判定部 201、送信側有無音判定部 202、エコー消去量評価部 203、エコー消去量変動評価部 204、状態判定部 205からなる。

[0015] 受信側有無音判定部 201は、受信信号 R (k)に基づいて受信側の信号の有無を判定する機能部である。送信側有無音判定部 202は、送信信号 S (k)に基づいて送信側の信号の有無を判定する機能部である。エコー消去量評価部 203は、送信信号 S (k)と残差信号 S' (k)に基づいてエコー消去量を判定する機能部である。エコー消去量変動評価部 204は、受信信号 R (k)と、エコー消去量評価部 203の出力 ERL E (k)に基づいてエコー消去量の変動量を判定する機能部である。状態判定部 205 は、これら受信側有無音判定部 201〜エコー消去量変動評価部 204の判定結果に基づいて、通信状態、即ち、送信側、受信側共に無音か、送信側シングルトークか、受信側シングルトーク力、、ダブルトークかを判定する機能部である。

[0016] 次に、このような構成のエコー消去装置の動作について説明する。エコー消去装置には、受信信号 R(k)、送信信号 S (k)が入力される。ここで、 kはデジタルで表された時刻であり、エコー消去装置の動作の開始時点から、信号のサンプリング周期と同じ周期で 1ずつカウントされるものとする。

[0017] 適応フィルタ 1は、入力された受信信号 R(k)から擬似エコー信号 D(k)を生成し、送信信号 S(k)から D(k)を差し引いてエコー消去を行い、残差信号 S' (k)を出力する。状態判定器 2は、 R(k), S(k), S， (k)から、通話状態が、送信 ·受信共に無音、送信側のシングルトーク、受信側のシングルトーク、ダブルトークのレ、ずれであるかを判定し、状態判定フラグ fig (k)を出力する。

[0018] アツテネータ制御器 3は、 fig (k)を元に送信側に付加する損失量を決定し、損失量 loss (k)を出力する。可変アツテネータ 4は、 S' (k)に対し、 loss(k)に相当する損失を付加し、送信出力信号 T(k)を出力する。

[0019] 状態判定器 2における通信状態の判定は次のように行われる。

受信側有無音判定部 201は R(k)を受け、 R(k)の短時間平均信号レベル LR(k) を算出する。

[数 1]

ここで、 Lは定数であり、短時間平均を求める為の時間ブロックである。受信側有無音判定部 201は、 LR(k)が所定の受信側有無音判定閾値 THR_Rを上回るか否かによって受信側の有音/無音状態を判定し、判定結果 fig— R(k)を出力する。即ち、 LR(k)が THR— Rを上回る場合は有音判定 fig— R(k) =1を出力し、逆に下回る場合は無音判定 fig— R(k) =0を出力する。

[0020] また、送信側有無音判定部 202は S (k)を受け、 S (k)の短時間平均信号レベル LS

(k)を算出する。

[数 2]

(2)

更に、送信側有無音判定部 202は、 LS(k)が所定の送信側有無音判定閾値 THR —Sを上回るか否かによって送信側の有音/無音状態を判定し、判定結果 fig— S (k )を出力する。即ち、 LS (k)が THR— Sを上回る場合は有音判定 fig— S (k) =1を出力し、逆に下回る場合は無音判定 flg_S(k) =0を出力する。

[0021] また、エコー消去量評価部 203は、 S(k), S， (k)を受け、始めに、 S(k)と S' (k)とのレベル差から、適応フィルタ 1による見かけのエコー消去量 ERLE (k)を以下の式に従って算出する。

[数 3]

-10 log, J XS²(m)l-1 ( 3)

即ち、エコー消去量 ERLE (k)は、送信信号 S (k)と適応フィルタ 1でエコー消去された残差信号 S' (k)とのレベル差で表される。

エコー消去量評価部 203は、更に、 ERLE(k)が所定の閾値 THR— ERLE以下であればエコー消去量が低い状態を示す評価結果 fig— ERLE (k) =0を出力する。逆に閾値以上であればエコー消去量が高レ、状態を示す評価結果 fig— ERLE (k) = 1 を出力する。尚、この時の閾値 THR— ERLEは、外乱による ERLE (k)の僅かな低下でダブルトークを誤検出しない程度に十分低く設定する。

[0022] 更に、エコー消去量評価部 203は、エコー消去量変動評価部 204に対して、算出した ERLE (k)を出力する。

エコー消去量変動評価部 204は、 ERLE(k)の変動量 ERLE— DEF(k)を以下の式に従って算出する。

[数 4]

ERLE _ DEF(k) =丄 {£/1 ) - ERLE{k— )} (4)

[0023] エコー消去量の変動度合いは、 ERLE_DEF(k)に対する閾値判定によって評価する。但し、 ERLE_DEF(k)は、通常エコー源である受信信号の信号レベル LR (t )が低下すれば必然的に低下する力この場合のエコー消去量の低下はダブルトークと関係ないものであるから、例外として除外する。従って、エコー消去量変動評価部 204は、変動の評価の際に ERLE— DEF(k)のみではなぐ LR(k)の変動量 LR — DEF(k)も参照する。 LR— DEF(k)は以下の式に従って算出する。

[数 5]

LR _ DEF(k) = - {LR(k) - LR(k - L)} ( 5)

[0024] エコー消去量変動評価部 204は、

ERLE_DEF (k)≤ THR_ERLE_DEF

I LR一 DEF(k) I≤THR_LR_DEF (6)

が成立すれば、エコー消去量が急峻に変動している状態を示す判定結果 fig— ST — ERLE(k)=0を出力する。それ以外の場合は、エコー消去量が安定している状態を示す判定結果 fig— ST_ERLE (k) = 1を出力する。

[0025] 或いは、 ERLE_DEF(k)と LR_DEF(k)との比較によって変動を評価しても良レ、。例えば、

ERLE_DEF (k) _LR_DEF(k)≤THR_ERLE_LR

(7)

が成立する場合、 flg_ST_ERLE(k) =1、それ以外の場合では、 flg_ST_ERL

E(k) =0を出力するようにしても良レヽ。また、 ERLE_DEF(k)と LR_DEF(k)との差分ではなぐ ERLE_DEF(k)/LR_DEF(k)力所定の基準値以上であるか否かによって評価してもよレ、。

[0026] 次に、状態判定部 205における状態判定動作を説明する。

状態判定部 205は、始めに送信'受信双方の有無音判定結果を参照する。双方共に無音である場合、即ち、 flg_S (k) =0, fig— R(k) =0であれば、無音を示す状態判定結果 flg(k) =0を出力する。

また、 fig— S(k) =1, flg_R(k) =0であれば送信側のシングルトークを示す判定結果 flg(k) =1を、 f lg_S (k) =0, fig— R(k) =1であれば受信側のシングルトークを示す判定結果 fig (k) = 2をそれぞれ出力する。

[0027] flg_S(k)=l, flg_R(k) =1である時、 fig一 ERLE(k) =1であり、尚且つ現在の時亥 ijklと、 kl力ら kO = kl— C(C>0)である時亥 iJkOに対し、 k=kO力ら =1^1までの間、常に flg_ST_ERLE (k) = 1であれば fig (k) = 2 (受信側シングルトーク）を出力する。尚、 Cは所定の時間長を表す定数とする。

[0028] 一方、 flg_S(k) =1, flg_R(k) =1であって、 flg_ERLE(k) =0であるか、 k = kOから k = klまでの間に一瞬でも flg_ST_ERLE(k) =0となる瞬間があれば、 fig

(k) = 3 (ダブルトーク）を出力する。

[0029] 尚、外乱などの影響により判定状態判定器の判定結果が常に変わり、アツテネータ挿入量が不安定となる事を防ぐ為、状態判定にハングオーバータイムを設け、所定の時間同じ判定結果が継続して得られなレ、場合、それ以前の判定結果を継続して出力するようにしても良い。

[0030] アツテネータ制御器 3は、状態判定結果 fig (k)を受け、 fig (k)に応じて、送信回路に必要な損失量10 _§&)} 1_§0 =0, 1， 2， 3}を出力する。

尚、 loss{flg(k) }の値は予め任意に定めるものとする力一般的には下記のようになる。

loss(0)=loss(l)=A[dB]

loss(2)=B[dB]

loss(3)=C[dB]

但し、 A≤C≤Bである。

[0031] 可変アツテネータ 4は、 loss (fig (k))を受け、 S' (k)を loss (fig (k)) [dB]分だけ減衰させ、送信出力信号 T(k)を出力する。

[0032] 図 3は、平均的にエコーレベルが送信音声レベルを上回る条件において、受信側のシングルトークからダブルトークに状態が変移した時の、 ERLE(k)と ERLE_DE F(k)の変化と、上述の実施形態における fig (k)の出力結果の例を示している。

[0033] 図 3において、ダブルトークが発生する瞬間、 ERLE(k)は急峻に減少する。これは、残差信号中に送信音声が残される事で、送信信号 S (k)と残差信号 S' (k)との間のレベル差が瞬間的に縮まる為である。しかし、 ERLE(k)のみによってダブルトークを判定する場合、図 3のような条件では ERLE(k)に対する判定閾値を高めに設定しなくてはならないが、そうすると例えば周囲雑音の影響で ERLE(k)が低くなる場合、常にダブルトークと判定されてしまう可能性がある。

[0034] しかし、本実施の形態では、送受信の有音無音情報に加え、ダブルトークが発生した瞬間の ERLE— DEF (k)の負方向のピークを閾値によって検知し、ダブルトーク判定を行う事によって、図 3の fig (k)の判定例のように正確にダブルトークを判定している。尚、 flg (k)中、網掛け部分が fig (k) = 3 (ダブルトーク）、それ以外の部分が fig (k ) = 2 (受信側シングルトーク）を示してレ、る。

[0035] 以上のように、実施の形態 1のエコー消去装置によれば、受信信号から疑似エコー信号を生成し、疑似エコー信号を送信信号力差し引いてエコー消去を行う適応フィルタと、受信信号と送信信号とが有音であり、かつ、送信信号と適応フィルタでエコー消去された残差信号とのレベル差で表されるエコー消去量の所定時間当たりの減少量が予め定めた閾値を越え、同時に、受信信号の信号レベルの変化量が所定の基準以下であった場合、ダブルトークと判定する状態判定器と、残差信号に対して損失を付加する可変アツテネータと、状態判定器の判定結果に基づいて可変アツテネータの損失量を制御するアツテネータ制御器とを備えたので、送信音声に対してエコー音声のレベルが大きい条件においてもダブルトークの発生を高精度で検出し、適切に可変アツテネータを制御する事ができ、その結果、送信音声の品質を向上させる効果がある。

[0036] また、実施の形態 1のエコー消去装置によれば、受信信号から疑似エコー信号を生成し、疑似エコー信号を送信信号力差し引いてエコー消去を行う適応フィルタと、受信信号と送信信号とが有音であり、かつ、送信信号と適応フィルタでエコー消去された残差信号とのレベル差で表されるエコー消去量の所定時間当たりの減少量と、受信信号の信号レベルの所定時間当たりの変化量との差が所定の基準を越えているか、または、これら減少量と変化量との比が、減少量と変換量との比に対応して定めた所定の基準を越えていた場合、ダブルトークと判定する状態判定器と、残差信号に対して損失を付加する可変アツテネータと、状態判定器の判定結果に基づいて可変アツテネータの損失量を制御するアツテネータ制御器とを備えたので、同様に送信音声の品質を向上させる効果がある。

[0037] また、実施の形態 1のエコー消去装置によれば、状態判定器は、受信信号の有音と無音の判定を行う受信側有無音判定部と、送信信号の有音と無音の判定を行う送信側有無音判定部と、送信信号と残差信号とに基づいて、エコー消去量が所定の基準より高いか低レ、かを判定するエコー消去量評価部と、エコー消去量の所定時間当たりの減少量と、受信信号の信号レベルの所定時間当たりの変化量とに基づいて、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の基準より高いか否かを判定するェコー消去量変動評価部と、受信側有無音判定部と送信側有無音判定部の判定結果が共に無音であれば、送信側'受信側共に無音と判定し、送信側有無音判定部の判定結果が有音であり、受信側有無音判定部の判定結果が無音であれば送信側シンダルトークと判定し、送信側有無音判定部判定結果が無音であり、受信側有無音判定部の判定結果が有音であれば受信側シングルトークと判定し、受信側有無音判定部および送信側有無音判定部の判定結果が共に有音であり、かつ、エコー消去量評価部の判定結果として、エコー消去量が所定の基準より高ぐかつ、エコー消去量変動評価部の判定結果として、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の基準より低い場合、受信側シングルトークと判定し、受信側有無音判定部および送信側有無音判定部の判定結果が共に有音であり、かつ、エコー消去量評価部の判定結果として、エコー消去量が所定の基準より低ぐかつ、エコー消去量変動評価部の判定結果として、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の基準より高い場合、ダブルトークと判定する状態判定部とを備えたので、更に、受信側、送信側の有無音判定や受信側シングルトークや送信側シングルトークも高精度で検出することができる効果がある。

[0038] 実施の形態 2.

上述した実施の形態 1では、適応フィルタによるエコー消去量の変動量からダブルトークの立ち上がりを検知し、立ち上がり時点から所定の時間ダブルトーク判定を継続する事によってダブルトーク区間の検出を行っている力この実施の形態 2のェコ一消去装置では、エコー消去量の変動状態からダブルトークの立ち上がりと立ち下力 Sりを検知してダブルトーク区間を検出する。

[0039] 実施の形態 2のエコー消去装置の図面上の構成は実施の形態 1と同一であるため、実施の形態 1の図 1 , 2を援用して説明する。実施の形態 2では、状態判定器 2のエコー消去量変動評価部 204と状態判定部 20 5の構成が実施の形態 1と異なっている。即ち、エコー消去量変動評価部 204は、ェコー消去量の所定時間当たりの減少量を判定すると共に、所定時間当たりの増大量を判定するよう構成されている。また、状態判定部 205は、エコー消去量変動評価部 204によるエコー消去量の急激な減少という判定結果によりダブルトークの始点を判定すると共に、エコー消去量の急激な増大という判定結果により、ダブルトークの終点を判定するよう構成されている。これ以外の構成は実施の形態 1と同様であるため、ここでの説明は省略する。

[0040] 次に、実施の形態 2の動作について説明する。尚、エコー消去量変動評価部 204 による変動量の評価と状態判定部 205による状態判定以外の動作は実施の形態 1と同様であるため、このような実施の形態 1とは異なる点について重点的に説明する。

[0041] エコー消去量変動評価部 204は、 ERLE (k)を受け、 ERLE_DEF (k)を算出する。また、 LR (k)から LR— DEF (k)を算出する。これらの算出処理は実施の形態 1と同じである。エコー消去量変動評価部 204は更に ERLE— DEF (k) , LR_DEF (k )に対して閾値判定を行う。即ち、減少方向側の閾値である THR— ERLE— DEF— Lに対し、

ERLE— DEF (k)≤ THR_ERLE_DEF_L

I LR— DEF I ≤THR— LR— DEF (8)

が成立する場合、エコー消去量が急峻に減少してレ、る事を示す評価結果 fig— ST— ERLE (k) =— 1を出力する。

[0042] また、増大方向側の閾値である THR— ERLE— DEF— Hに対し、

ERLE_DEF (k)≥ THR_ERLE_DEF_H

I LR—DEF I ≤THR_LR_DEF (9)

が成立する場合は、エコー消去量が急速に増大している事を示す評価結果 flg_ST _ERLE (k) = 1を出力する。これ以外ではエコー消去量が安定している事を示す評価結果 flg_ST_ERLE (k) =0を出力する。

[0043] 状態判定部 205において、ダブルトークの判定に関する動作以外は実施の形態 1 と同様であるため、これらの説明は省略する。状態判定部 205は、 flg_R(k)=l, fig— S(k) =1, flg_ERLE(k) =1である時、 fig— ST— ERLE (k) =0である間は、 fig (k) = 2 (受信側のシングルトーク）を出力するが、エコー消去量の急峻な減少を示す fig— ST— ERLE(k) =— 1を受けると、次にエコー消去量の急峻な上昇を示す fl_g_ST_ERLE (k) = 1を受けるまでの間、 flg_R(k)=l, flg_S(k) =1， flg_ERLE(k) =1の状態が持続する限り、 flg(k ) =3 (ダブルトーク）を出力する。 flg_ST_ERLE(k) =1を受けた後は、再び fig (k ) = 2 (受信側のシングルトーク）を出力する

[0044] また、 flg_R(k) =1， flg_S (k)=l, flg_ERLE (k) =0である時は、 flg(k) =3 を出力する。

[0045] 図 4は、実施の形態 2による fig (k)の出力結果の一例を示している。

図面から明らかなように、エコー消去量の急峻な減少と上昇を検知し、その間の時間区間をダブルトークとして判定する事によって、精度よくダブルトークを検出している。尚、図 4の fig (k)においても、網掛け部分が fig (k) = 3 (ダブルトーク）、それ以外の部分が fig (k) = 2 (受信側シングルトーク）を示してレ、る。

[0046] 以上のように、実施の形態 2のエコー消去装置によれば、状態判定器は、ダブルトークと判定した後、エコー消去量の所定時間当たりの増大量が予め定めた閾値を越えた場合、または、受信信号あるいは送信信号が無音状態に変化した場合、当該時点迄の間をダブルトークの期間と判定するようにしたので、的確にダブルトークを検出できるという効果がある。

[0047] 実施の形態 3.

実施の形態 1のエコー消去装置は、ダブルトーク状態の判定において、適応フィルタによるエコー消去量の変動の大きさを判定条件の一つとしている力 S、この実施の形態 3のエコー消去装置では、更に送信 ·受信信号間の相互相関を判定条件に加える

[0048] 一般に、適応フィルタによる見かけのエコー消去量の減少は、エコーの伝播経路の時間変化によっても起こり得る。このような場合、エコー消去量とその変動量のみの監視では、ダブルトークの立ち上がりとエコー伝播経路の変化とを区別する事ができない場合がある。しかし、エコー消去量が急峻に変動した時、受信信号 R(k)と、残差信号 S' (k)との相関を調べる事によって、ダブルトークとエコー伝播経路の変化とを区別する事ができる。

図 5は、実施の形態 3における状態判定器 2aの内部構成を示したブロック図である実施の形態 3の状態判定器 2aは、受信側有無音判定部 201、送信側有無音判定部 202、エコー消去量評価部 203、エコー消去量変動評価部 204、状態判定部 205 aおよび相関分析部 206を備えている。ここで、相関分析部 206は、送信信号と受信信号との間の相互相関を分析し、相互相関関数の絶対値の最大を求める機能を有している。また、状態判定部 205aは、受信側有無音判定部 201〜相関分析部 206 の判定結果に基づいて状態判定を行うものある。即ち、状態判定部 205aは、送信信号と受信信号とが共に有音で、かつ、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の閾値以下であり、かつ、相関分析部 206で求めた相互相関関数の絶対値の最大値が所定の基準よりも高い場合は、エコー消去量変動評価部 204の判定結果にかかわらず、受信側のシングルトークと判定するよう構成されている。

これ以外の構成は、実施の形態 1または実施の形態 2と同様であるため、ここでの説明は省略する。

[0050] 次に、実施の形態 3の動作について説明する。

相関分析部 206は、受信信号 R (k)，残差信号 S (k)を受け、始めに R (k)と S ' (k) の相互相関関数の最大値 COR— MAX (k)を求める。

[数 6]

[0051] 図 6は、受信信号と送信信号との相互相関の分析結果の一例を示す説明図である図 6に示す状態は、ダブルトークの後、エコー伝播経路の変化が発生した場合を示している。 ERLE (k)は、ダブルトーク区間とエコー伝播経路の発生した瞬間の双方で不安定となっている力 COR— MAX(k)はダブルトーク区間では安定しており、エコー経路の変化が起きた瞬間にのみ急峻な立ち上がりを見せている。この立ち上力 Sりを検出することにより、ダブルトークとエコーの伝播経路の変化の区別が可能となる。

[0052] よって相関分析部 206は、相互相関関数に対応した所定の閾値 THR_CORとの比較で、

COR一 MAX (k)≥ THR一 COR (11)

が成立する場合、送信信号と受信信号の相関性が高レ、事を示す判定結果 flg_C〇 R(k) =1を出力する。そうでなければ相関性が低い事を示す判定結果 flg_COR(k )=0を出力する。

[0053] 尚、実際に演算プロセッサ上で相関関数の計算を行う場合は多大な演算時間を要する。そこで、演算時間を削減するために、予め相関値の絶対値が最大となるような時間差 τの範囲を推定し、その周辺に限定して相関関数を計算するよう効率化を行つても良い。

[0054] これには，適応フィルタ係数列 A(k) = [a(0, k) , a(l, k) , ···, a(M, k)]を利用する方法が考えられる。ここで、受信側のシングルトークの時の R(k)と S(k)の関係は以下の式で表される。

[数 7]

S(k) = Y h(k, m)R(k -m) + v(k) 但し、 h(k， m) (m=0, 1， ·■·)はデジタル表現されたエコー伝播経路のインパルス応答であり、また、 v(k)は R(k)とは完全に無相関な外来雑音であるとする。

[0055] すると、 R(k)と S(k)の相互相関関数 φ (て， k)は、

園 _κs (k, τ) = E[R(k)S(k + τ)]

となり、エコー経路のインパルス応答特性 h (k， m)と R (k)の自己相関関数 φ (k, τ )との畳み込みとなる。 φ (k, τ )は、 R (k)が一般的な音声信号であれば、

0で最大値をとり、 I τ Iの増大方向に従って減衰する凸状の関数となる。また h (k， m)は、 mく 0では h (k, m) = 0であり、 m> 0では、 m=0に近いある mにて最大値をとり、 mの増大方向に従って減衰する特性を持つ。これは、エコーの残響が時間の経過に従って減衰するためである。 A (k)がエコーの伝播経路を十分同定しているとした場合、 I a (k, n) Iが最大値を取る n=lに対して、 | h (k, m) | は、 m=lの付近で最大値をとる。

[0056] よって、 A(k)の要素 I a (n, k) |力 ¾=1の時に最大になるとした時、 R (k)と S ' (k) の相関関数の絶対値 I Φ (k, τ ) I は、 τ =1土 αの限られた範囲で最大値が得られる可能性が高い。

[0057] これを利用して、フィルタ係数列 A (k)の要素 I a (k, n) |が最大となる n=lを見つけ、 τ =1± ひの限定された範囲で相互相関の計算を行レヽ、その最大の絶対値を C OR_MAX (k)とする。ここでひは任意に定める定数とする。このようにする事で C〇 R_MAX (k)を求める際に必要な演算量を軽減させる事ができる。

[0058] 尚、 1はエコーが最も大きなレベルで受信回線から送信回線に回り込む時の応答時間に相当している。この応答時間 1はマイク'スピーカ周辺の物の動きによってエコーの伝播経路の変化が発生した際でもほぼ安定している。なぜならば、エコーの伝播経路の長さの変化に対して、音速は十分な速さを持っており、応答時間にそれほど大きな変化が現れなレ、為である。

[0059] この場合、相関分析部 206は、適応フィルタ 1の適応化係数 A (k)を入力として受け、 I a (k, n) Iが最大となる n =lを求める。そして τ =1土 αの範囲で COR_MAX ( k)を以下の式で求める。

[0060] 状態判定部 205aは、送信 ·受信信号が有音状態であり、かつ、エコー消去量が低ぐエコー消去量の変動が大きいと判断される状態、即ち、 flg_R (k) = 1， flg_S (k ) = 1 , fig— ERLE (k) =0, fig— ST— ERLE (k) =0である時、 fig— COR (k) =0 であれば、実施の形態 1のエコー消去装置と同様にダブルトークと判断し、 flg (k) = 3を出力する力 fig— COR (k) = 1であれば受信側のシングルトークと判断し、 flg (k ) = 2を出力する。

[0061] 以上のように、実施の形態 3のエコー消去装置によれば、状態判定器は、送信信号と受信信号との間の相互相関を分析し、相互相関関数の絶対値の最大を求める相関分析部を備え、送信信号と受信信号とが共に有音で、かつ、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の閾値以下であり、かつ、相関分析部で求めた相互相関関数の絶対値の最大値が所定の基準よりも高い場合、エコー消去量の所定時間当たりの減少量と、受信信号の変化量とにかかわらず、受信側のシングルトークと判定するようにしたので、エコー消去量が急峻に低下した際、ダブルトークが原因である、エコー経路の変化が原因であるかを区別し、適切に可変アツテネータを制御する事ができ、その結果、エコーを効果的に抑制できるという効果がある。

[0062] また、実施の形態 3のエコー消去装置によれば、相関分析部は、適応フィルタの係数列において、係数値の絶対値が最大となる係数を探索し、相互相関関数の計算は、探索した係数の、適応フィルタ係数列上の順位に対応した時間差付近に限定して計算を行い、その中で絶対値の最大値を探索するようにしたので、エコー処理に要する演算装置の演算負荷を低減できるという効果がある。

産業上の利用可能性

[0063] 以上のように、この発明に係るエコー消去装置は、エコー消去量の所定時間当たりの減少量に基づいてダブルトークを判定する構成に関するものであり、例えば、ハンズフリー通信機器等に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 受信信号から疑似エコー信号を生成し、当該疑似エコー信号を送信信号から差し引いてエコー消去を行う適応フィルタと、

前記受信信号と前記送信信号とが有音であり、かつ、当該送信信号と前記適応フィルタでエコー消去された残差信号とのレベル差で表されるエコー消去量の所定時間当たりの減少量が予め定めた閾値を越え、同時に、前記受信信号の信号レベルの変化量が所定の基準以下であった場合、ダブルトークと判定する状態判定器と、前記残差信号に対して損失を付加する可変アツテネータと、

前記状態判定器の判定結果に基づいて前記可変アツテネータの損失量を制御するアツテネータ制御器とを備えたエコー消去装置。

[2] 受信信号から疑似エコー信号を生成し、当該疑似エコー信号を送信信号から差し引いてエコー消去を行う適応フィルタと、

前記受信信号と前記送信信号とが有音であり、かつ、当該送信信号と前記適応フィルタでエコー消去された残差信号とのレベル差で表されるエコー消去量の所定時間当たりの減少量と、前記受信信号の信号レベルの所定時間当たりの変化量との差が所定の基準を越えている力、、または、これら減少量と変化量との比が、当該減少量と変換量との比に対応して定めた所定の基準を越えていた場合、ダブルトークと判定する状態判定器と、

前記残差信号に対して損失を付加する可変アツテネータと、

[3] 状態判定器は、

受信信号の有音と無音の判定を行う受信側有無音判定部と、

送信信号の有音と無音の判定を行う送信側有無音判定部と、

前記送信信号と残差信号とに基づいて、エコー消去量が所定の基準より高いか低いかを判定するエコー消去量評価部と、

前記エコー消去量の所定時間当たりの減少量と、前記受信信号の信号レベルの所定時間当たりの変化量とに基づいて、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の基準より高いか否力を判定するエコー消去量変動評価部と、

前記受信側有無音判定部と前記送信側有無音判定部の判定結果が共に無音であれば、送信側 ·受信側共に無音と判定し、前記送信側有無音判定部の判定結果が有音であり、前記受信側有無音判定部の判定結果が無音であれば送信側シングルトークと判定し、前記送信側有無音判定部判定結果が無音であり、前記受信側有無音判定部の判定結果が有音であれば受信側シングルトークと判定し、前記受信側有無音判定部および送信側有無音判定部の判定結果が共に有音であり、かつ、前記エコー消去量評価部の判定結果として、エコー消去量が所定の基準より高ぐかつ、エコー消去量変動評価部の判定結果として、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の基準より低い場合、受信側シングルトークと判定し、前記受信側有無音判定部および送信側有無音判定部の判定結果が共に有音であり、かつ、前記エコー消去量評価部の判定結果として、エコー消去量が所定の基準より低ぐかつ、エコー消去量変動評価部の判定結果として、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の基準より高い場合、ダブルトークと判定する状態判定部とを備えたことを特徴とする請求項 1記載のエコー消去装置。

[4] 状態判定器は、

ダブルトークと判定した後、エコー消去量の所定時間当たりの増大量が予め定めた閾値を越えた場合、または、受信信号あるいは送信信号が無音状態に変化した場合、当該時点迄の間をダブルトークの期間と判定することを特徴とする請求項 1記載のエコー消去装置。

[5] 状態判定器は、

送信信号と受信信号との間の相互相関を分析し、相互相関関数の絶対値の最大を求める相関分析部を備え、

前記送信信号と前記受信信号とが共に有音で、かつ、エコー消去量の所定時間当たりの減少量が所定の閾値以下であり、かつ、前記相関分析部で求めた相互相関関数の絶対値の最大値が所定の基準よりも高い場合、前記エコー消去量の所定時間当たりの減少量と、受信信号の変化量とにかかわらず、受信側のシングルトークと判定することを特徴とする請求項 1記載のエコー消去装置。相関分析部は、

適応フィルタの係数列において、係数値の絶対値が最大となる係数を探索し、相互相関関数の計算は、前記探索した係数の、適応フィルタ係数列上の順位に対応した時間差付近に限定して計算を行い、その中で絶対値の最大値を探索することを特徴とする請求項 5記載のエコー消去装置。