(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ個の受話端を含む通話設備に適用されるマルチ受話端のエコー除去方法であって、Ｍが２以上の自然数であり、この方法は、
エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号から前記Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得る処理と、
キャッシュを用いて前記Ｍ個の受話端信号をキャッシュし、各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュされた前記Ｍ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、前記Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいてエコーフィルタの更新量を計算する処理と、
を含むことを特徴とするマルチ受話端エコー除去方法。
【請求項２】
前記各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算する処理は、
0005463441.tif 000034
１番目のステップのイテレーションの演算結果は、
0005463441.tif 000035
前記非相関マトリクスを用いて、キャッシュされたＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいて、エコーフィルタの更新量を計算する処理は、
0005463441.tif 000036
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号から前記Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得る処理は、
キャッシュを用いて送話端信号とＭ個の受話端の信号とをキャッシュし、キャッシュされた各受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解し、かつキャッシュされた送話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における送話周波数分割信号に分解し、ここで、Ｓが２以上の自然数である処理と、
前記Ｓ個の周波数帯域における各周波数帯域において、エコーフィルタを用いてこの周波数帯域におけるＭ個の受話周波数分割信号に対してエコーフィルタリングを行い、この周波数帯域におけるＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を得て、この周波数帯域における送話周波数分割信号から、この周波数帯域におけるＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を減算して、この周波数帯域におけるエコーが除去された送話周波数分割信号を得る処理と、
Ｓ個の周波数帯域におけるエコーが除去された送話周波数分割信号に対して、周波数領域／時間領域合成処理を行って受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得る処理とを含み、
前記各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算する処理と、前記非相関マトリクスを用いて、キャッシュされた前記Ｍ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいて、エコーフィルタの更新量を計算する処理は、
キャッシュされた各受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解してから、前記Ｓ個の周波数帯域における各周波数帯域において、この周波数帯域のＭ個の受話周波数分割信号に基づいてこの周波数帯域の非相関マトリクスを計算し、この周波数帯域の非相関マトリクスを用いて、この周波数帯域のＭ個の受話をこの周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号に周波数分割をし、非相関マトリクス、周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号及びフィードバックされたこの周波数帯域のエコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、この周波数帯域のエコーフィルタの更新量を計算する処理、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｓ個の周波数帯域における各周波数帯域において、この周波数帯域のＭ個の受話周波数分割信号に基づいてこの周波数帯域の非相関マトリクスを計算する処理は、
0005463441.tif 000037
ここで、相関係数は、
0005463441.tif 000038
ここで、相関係数は、
0005463441.tif 000039
前記周波数帯域の非相関マトリクスを用いて、この周波数帯域のＭ個の受話をこの周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号に周波数分割をし、非相関マトリクス、この周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号及びフィードバックされたこの周波数帯域のエコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、この周波数帯域のエコーフィルタの更新量を計算する処理は、
0005463441.tif 000040
処理であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号から前記Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得る処理は、
キャッシュを用いて送話端信号とＭ個の受話端の信号をキャッシュし、キャッシュされた各受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解し、かつキャッシュされた送話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における送話周波数分割信号に分解し、ここで、Ｓが２以上の自然数である処理と、
前記Ｓ個の周波数帯域における各周波数帯域において、エコーフィルタを用いてこの周波数帯域におけるＭ個の受話周波数分割信号に対してエコーフィルタリングを行い、この周波数帯域におけるＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を得て、この周波数帯域における送話周波数分割信号から、この周波数帯域におけるＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を減算して、この周波数帯域におけるエコーが除去された送話周波数分割信号を得る処理と、
Ｓ個の周波数帯域におけるエコーが除去された送話周波数分割信号に対して、周波数領域／時間領域合成処理を行って、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得る処理とを含み、
前記非相関マトリクスを用いて、キャッシュされたＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、前記Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいてエコーフィルタの更新量を計算する処理は、
キャッシュされた各受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解してから、前記Ｓ個の周波数帯域における各周波数帯域において、非相関マトリクスを用いて、この周波数帯域のＭ個の受話をこの周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号に周波数分割をして分解し、非相関マトリクス、この周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号及びフィードバックされたこの周波数帯域のエコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、この周波数帯域のエコーフィルタの更新量を計算する処理を含み、
前記Ｓ個の周波数帯域における各周波数帯域において、非相関マトリクスを用いて、この周波数帯域のＭ個の受話を周波数帯域のＭ個の非相関受話周波数分割信号に周波数分割をして分解し、非相関マトリクス、前記Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいてエコーフィルタの更新量を計算する処理は、
0005463441.tif 000041
処理であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
エコーフィルタリング手段とフィルタリング制御手段とを備えるシステムであって、
前記エコーフィルタリング手段は、送話端信号とＭ個の受話端信号とを受信し、フィルタリング制御手段により出力された更新量の制御の下で、Ｍ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号から前記Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得るためのものであり、
前記フィルタリング制御手段は、Ｍ個の受話端の信号をキャッシュし、各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュされた前記Ｍ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、前記Ｍ個の非相関受話端信号及びエコーフィルタリング手段によりフィードバックされたシステム出力信号に基づいて、エコーフィルタリング手段におけるエコーフィルタの更新量を計算して、エコーフィルタリング手段に出力するためのものである
ことを特徴とするマルチ受話端のエコー除去システム。
【請求項７】
前記エコーフィルタリング手段は、１個のエコーフィルタ群と１個の減算器群とを備え、前記エコーフィルタ群がＭ個のエコーフィルタからなり、前記減算器群がＭ個の直列接続された減算器からなり、
前記フィルタリング制御手段は、Ｍ個のプリセット長のキャッシュ、１個の非相関マトリクス計算モジュール、１個の信号非相関分解モジュール及び１個のフィルタリングコントローラを備え、
前記Ｍ個のエコーフィルタは、一対一対応で前記Ｍ個の受話端信号を受信し、フィルタリング制御手段により出力された更新量の制御の下で、Ｍ個の受話端信号に対してそれぞれエコーフィルタリングして、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を一対一対応でＭ個の直列接続された減算器に出力するためのものであり、
前記Ｍ個の直列接続された減算器のうちの１番目の減算器が送話端信号を受信し、送話端信号から、受信されるフィルタリングされた受話端信号を減算してから次段の減算器に出力し、後続の減算器が、前段の減算器により出力された信号から、受信されるフィルタリングされた受話端信号を減算してから出力し、最後の１個の減算器の出力が受話端エコーが除去されたシステム出力信号となり、
Ｍ個のプリセット長のキャッシュは、それぞれ前記Ｍ個の受話端信号をキャッシュし、キャッシュされたＭ個のプリセット長の受話端信号を非相関マトリクス計算モジュールと信号非相関分解モジュールとに出力するためのものであり、
非相関マトリクス計算モジュールは、受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを信号非相関分解モジュールとフィルタリングコントローラとに出力するためのものであり、
信号非相関分解モジュールは、受信される非相関マトリクスに基づいて、受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解してから、フィルタリングコントローラに出力するためのものであり、
フィルタリングコントローラは、受信される非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びＭ番目の減算器によりフィードバックされたシステム出力信号に基づいて、Ｍ個のエコーフィルタの更新量を計算すると共に、更新量を対応するエコーフィルタに出力するためのものである
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記エコーフィルタリング手段は、１個の送話端キャッシュ、１個の送話端周波数帯域分解モジュール、Ｓ個のエコーフィルタ群、Ｓ個の減算器群及び１個の周波数帯域合成モジュールを備え、各減算器群のそれぞれは直列接続されたＭ個の減算器からなり、エコーフィルタ群毎にＭ個のエコーフィルタが含まれ、
送話端キャッシュは、送話端信号をキャッシュし、プリセット長の送話端信号をキャッシュする度に、送話端周波数帯域分解モジュールに出力するためのものであり、
送話端周波数帯域分解モジュールは、送話端キャッシュからの各プリセット長の送話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域の送話周波数分割信号に分解してから、それぞれＳ個の減算器群に出力するためのものであり、
Ｓ個のエコーフィルタ群及びＳ個の減算器群は、いずれもＳ個の周波数帯域に一対一に対応しており、
各エコーフィルタ群は、対応するフィルタリング制御モジュールにおけるフィルタリングコントローラにより出力される更新量の制御の下で、受信されるＭ個の受話周波数分割信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を対応する減算器群に出力するためのものであり、
各減算器群は、対応する周波数帯域における送話周波数分割信号及びＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を受信し、送話周波数分割信号からＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を順に減算して、エコーが除去された送話周波数分割信号を得てから、周波数帯域合成モジュールに出力すると同時に、フィルタリング制御手段におけるフィルタリングコントローラにフィードバックするためのものであり、
周波数帯域合成モジュールは、Ｓ個の減算器群からのＳ個の周波数帯域におけるエコーが除去された送話周波数分割信号に対して、周波数領域／時間領域合成処理を行って、システム出力信号を得るためのものである
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記フィルタリング制御手段は、Ｍ個の受話端キャッシュ、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュール、Ｓ個の非相関マトリクス計算モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールを備え、フィルタリング制御モジュール毎には、１個の信号非相関分解モジュールと１個のフィルタリングコントローラとを備え、
ここで、Ｍ個の受話端キャッシュがＭ個の受話端信号に一対一に対応し、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュールがＭ個の受話端キャッシュに一対一に対応しており、
各受話端キャッシュは、対応する受話端信号をキャッシュし、プリセット長の受話端信号をキャッシュした度に、対応する受話端周波数帯域分解モジュールに出力するためのものであり、
各受話端周波数帯域分解モジュールは、対応受話端キャッシュからの各プリセット長の受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解してから、それぞれエコーフィルタリング手段、Ｓ個の非相関マトリクス計算モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールにおける信号非相関分解モジュールに出力するためのものであり、
Ｓ個の非相関マトリクス計算モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールは、いずれもＳ個の周波数帯域に一対一に対応しており、
各非相関マトリクス計算モジュールは、受信されるＭ個の受話周波数分割信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを対応する信号非相関分解モジュール及びフィルタリングコントローラに出力するためのものであり、
各信号非相関分解モジュールは、受信される非相関マトリクスに基づいて、受信されるＭ個の受話周波数分割信号をＭ個の非相関受話周波数分割信号に分解してから、対応するフィルタリングコントローラに出力するためのものであり、
各フィルタリングコントローラは、受信される非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話周波数分割信号及び対応する減算器群によりフィードバックされ、エコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、エコーフィルタリング手段におけるエコーフィルタの更新量を計算すると共に、更新量をエコーフィルタリング手段に出力するためのものである
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フィルタリング制御手段は、Ｍ個の受話端キャッシュ、１個の非相関マトリクス計算モジュール、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールを備え、フィルタリング制御モジュール毎には、１個の信号非相関分解モジュールと１個のフィルタリングコントローラとを備え、
ここで、Ｍ個の受話端キャッシュがＭ個の受話端信号に一対一に対応し、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュールがＭ個の受話端キャッシュに一対一に対応しており、
各受話端キャッシュは、対応する受話端信号をキャッシュし、プリセット長の受話端信号をキャッシュした度に、対応する受話端周波数帯域分解モジュール及び非相関マトリクス計算モジュールに出力するためのものであり、
各受話端周波数帯域分解モジュールは、対応する受話端キャッシュからの各プリセット長の受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解してから、それぞれエコーフィルタリング手段及びＳ個のフィルタリング制御モジュールにおける信号非相関分解モジュールに出力するためのものであり、
非相関マトリクス計算モジュールは、毎回に受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスをＳ個のフィルタリング制御モジュールにおける信号非相関分解モジュール及びフィルタリングコントローラに出力するためのものであり、
Ｓ個のフィルタリング制御モジュールがＳ個の周波数帯域に一対一に対応しており、
各信号非相関分解モジュールは、受信される非相関マトリクスに基づいて、受信されるＭ個の受話周波数分割信号をＭ個の非相関受話周波数分割信号に分解してから、対応するフィルタリングコントローラに出力するためのものであり、
各フィルタリングコントローラは、受信される非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話周波数分割信号及び対応する減算器群によりフィードバックされ、エコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、エコーフィルタリング手段におけるエコーフィルタの更新量を計算すると共に、更新量をエコーフィルタリング手段に出力するためのものである
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記非相関マトリクス計算モジュールは、受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号に基づいて以下の式を用いて非相関マトリクスを計算するためのものであり、
0005463441.tif 000042
１番目のステップのイテレーションの演算結果は、
0005463441.tif 000043
ことを特徴とする請求項７又は１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記非相関マトリクス計算モジュールは、受信されるＭ個の受話周波数分割信号に基づいて以下の式を用いて非相関マトリクスを計算するためのものであり、
0005463441.tif 000044
ここで、相関係数は、
0005463441.tif 000045
１番目のステップのイテレーションの演算結果は、
0005463441.tif 000046
ここで、相関係数は、
0005463441.tif 000047
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
0005463441.tif 000048
前記フィルタリングコントローラは、以下の式に従って、Ｍ個のエコーフィルタの更新量を計算するためのものであり、
0005463441.tif 000049
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
0005463441.tif 000050
前記フィルタリングコントローラは、以下の式に従って、Ｍ個のエコーフィルタの更新量を計算するためのものであり、
0005463441.tif 000051
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
0005463441.tif 000052
前記フィルタリングコントローラは、以下の式に従って、Ｍ個のエコーフィルタの更新量を計算するためのものであり、
0005463441.tif 000053
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声通信技術分野に関し、特に、マルチ受話端のエコー除去方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声通信において、受話端信号が線路反射と音響反射を経て、送話端信号に混入され、リモート側に供給されることにより、リモート側ではエコーが聞こえてしまうことがある。エコーは通話者の双方を大きく妨害し、通話品質に影響を与えてしまい、深刻な場合は、ハウリングを引き起こすこともある。これによって、通話が完全に不可能となるだけではなく、通信機器が壊れる恐れもある。
【０００３】
通話の品質と設備の安全を確保するために、一般的に、適応型エコー除去技術を採用することで音声通信時のエコーを除去する。適切なエコーフィルタを探してエコー信号を算出することにより、エコー信号を送話端信号から除去し、音声通信に対するエコーによる妨害を回避する。
【０００４】
通常のシングルチャネルエコー除去技術は、１個の受話端の場合に適用される。しかし、近年より通信技術の発展に伴って、ステレオ音声通信やマルチ受話端の音声通信が登場した。受話チャネル毎に１個のエコーキャンセラーが対応しており、その受話端信号に対応するエコーを計算して送話端信号から除去し、複数のエコーキャンセラーが共働して、複数の受話端によるエコーを除去する。
【０００５】
マルチ受話端のエコー除去の問題は、多受話端信号同士が独立せずに相関性を有し、ある１個のチャネルの受話端信号に対応するエコーキャンセラーを探すとき、他の受話端信号からの妨害を受けてしまい、探すスピードが遅くなり、エコー環境に変化が生じる場合には、タイムリーに追跡できないことに起因している。従って、マルチチャネルエコー除去の性能を向上させるキーポイントは、元の受話端信号同士の相関性を除去することである。
【０００６】
従来の多受話端信号非相関性技術にプリディストーション方法を採用することが多い。しかし、この方法は、受話端信号同士の相関性を低くし、エコーキャンセラーのお互いの妨害を低減するために、受話端信号に少量のディストーション信号を加える。ところが、このような方式では、受話端にプリディストーションハードウェア及び線路を追加する必要があり、受話音声の品質及び聴感も低減されてしまう。特に、元の受話端信号同士が高い相似性を持つとき、多量のプリディストーションが必要となり、受話端信号の再生時の音質が著しく低減してしまう。
【０００７】
受話の再生音質に影響が及ばないようにするために、受話端信号をディストーション無しの非相関にする必要がある。しかし、従来のディストーション無しの非相関技術は、２個の受話端信号に簡単な加減算をして相関性の低い新たな受話端信号を生成しているにすぎない。このような方法は、環境が複雑でなく安定かつ不変のステレオ音声通信に適用されるが、相関性が可変な場合に適用できず、２つ以上のマルチ受話チャネル相関の場合もサポートできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、マルチ受話端のエコー除去方法及びシステムを提供する。本発明は、受話端の再生音質に影響を及ぼさないことを前提に、送話端信号における２つ以上のマルチ受話端によるエコーを効果的に除去でき、かつマルチ受話端信号の相関性が可変な場合にも適用される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように実現される。
即ち、本発明は、Ｍ個の受話端を含む通話設備に適用されるマルチ受話端のエコー除去方法を開示する。本発明において、Ｍは２以上の自然数であり、この方法は、エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号からＭ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得る処理と、
キャッシュを用いてＭ個の受話端信号をキャッシュし、各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュされたＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいてエコーフィルタの更新量を計算する処理とを含む。
【００１０】
本発明は、マルチ受話端のエコー除去システムを開示する。このシステムは、エコーフィルタリング手段とフィルタリング制御手段とを備えている、
エコーフィルタリング手段は、送話端信号とＭ個の受話端信号とを受信し、フィルタリング制御手段により出力された更新量の制御の下でＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号からＭ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得るためのものである。
【００１１】
一方、フィルタリング制御手段は、Ｍ個の受話端の信号をキャッシュし、各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュされたＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びエコーフィルタリング手段によりフィードバックされたシステム出力信号に基づいてエコーフィルタリング手段におけるエコーフィルタの更新量を計算して、エコーフィルタリング手段に出力するためのものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下のような有益な効果がある。即ち、本発明は、エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、受話端エコーが除去されたシステム出力信号が得られるように送話端信号からＭ個のフィルタリングされた受話端信号を減らすことにより、送話端信号における２つ以上の受話端によるエコーを効果的に除去できる。それだけでなく、本発明は、各プリセット時間長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号を用いて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて受話端信号の非相関分解を行っている。このため、従来技術のようにプリディストーション方式を採用して受話端信号同士の相関性を低減する必要がなくなる。従って、受話端の再生音質に影響を与えず、かつこのようなリアルタイムにエコーフィルタの更新量を計算する方式は、マルチ受話端信号の相関性が可変な場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施例におけるマルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。
【図２】図２は、本発明の実施例における時間領域マルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。
【図３】図３は、本発明の実施例においてマルチ受話端信号に非相関分解演算を行うロジック模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施例における変換領域マルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。
【図５】図５は、本発明の実施例における時間領域と変換領域とが混合されたマルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の中心をなすアイデアは、エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号からＭ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得ることと、エコーフィルタの更新量をリアルタイムに更新することにある。具体的に言うと、キャッシュを用いてキャッシュされたＭ個の受話端信号により、エコーフィルタの更新量を次のように計算、即ち、各プリセット時間長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいてエコーフィルタの更新量を計算することにある。
【００１５】
以下、本発明の目的、構成及び利点をより明確にするために、図面に基づいて本発明の実施例をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例におけるマルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。図１に示すように、このシステムには、エコーフィルタリング手段１０１とフィルタリング制御手段１０２とを備えている。
【００１６】
エコーフィルタリング手段１０１は、送話端信号とＭ個の受話端信号とを受信し、フィルタリング制御手段１０２により出力された更新量の制御の下でＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号からＭ個のフィルタリングされた受話端信号を減算し、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得るためのものである、
【００１７】
フィルタリング制御手段１０２は、Ｍ個の受話端の信号をキャッシュし、プリセット長のＭ個の受話端信号をキャッシュする度に、キャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュされたＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びエコーフィルタリング手段からフィードバックされたシステム出力信号に基づいて、エコーフィルタの更新量を計算し、エコーフィルタリング手段１０１に出力するためのものである。
【００１８】
0005463441.tif 000002
【００１９】
図２は、本発明の実施例における時間領域マルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。図２に示すシステムは、マルチ受話チャネルのエコーキャンセルに用いられる。エコーキャンセルにおいて、エコー経路を推定するとき、受話チャネル信号同士の妨害を避けるために、元の受話端信号が非相関マトリクスを介して相関性の低い受話端信号に分解され、エコーフィルタに送られてエコー信号が推定されると共にエコーフィルタが更新される。非相関マトリクスの係数は、元の受話端信号同士の相関性によって決定される。非相関マトリクスはリアルタイムに計算され、受話端信号の相関性が変化するとき、非相関マトリクスもそれに応じて調整され、良好な非相関分解の効果を発揮し、エコーキャンセラーを正常に作動させて、確実にエコーキャンセルの効果が発揮される。
【００２０】
図２を参照して、この時間領域マルチ受話端のエコー除去システムにおいて、エコーフィルタリング手段は、Ｍ個のエコーフィルタとＭ個の直列接続された減算器とを備え、フィルタリング制御手段は、Ｍ個のプリセット長のキャッシュと、１個の非相関マトリクス計算モジュールと、１個のフィルタリング制御モジュールとを備え、フィルタリング制御モジュールは、１個の信号非相関分解モジュールと、１個のフィルタリングコントローラとを備えている。
【００２１】
Ｍ個のエコーフィルタは、一対一対応でＭ個の受話端信号を受信し、フィルタリング制御手段により出力された更新量の制御の下でＭ個の受話端信号に対してそれぞれエコーフィルタリングし、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を一対一対応でＭ個の直列接続された減算器に出力するためのものである。
Ｍ個の直列接続された減算器のうちの１番目の減算器（図２には減算器Ｍ）が送話端信号を受信し、送話端信号から、受信されるフィルタリングされた受話端信号を減算してから次段の減算器に出力して、後続の減算器が、前段の減算器により出力された信号から、受信されるフィルタリングされた受話端信号を減算してから出力して、最後の１個の減算器（図２には減算器１）の出力が受話端エコーが除去されたシステム出力信号となる。
【００２２】
Ｍ個のプリセット長のキャッシュは、入力データを記憶してデータフレームを形成するためのものである。ここでは、Ｍ個の受話端信号をそれぞれキャッシュすると共に、キャッシュされたＭ個のプリセット長の受話端信号を非相関マトリクス計算モジュールと信号非相関分解モジュールとに出力する。
【００２３】
非相関マトリクス計算モジュールは、受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを信号非相関分解モジュールとフィルタリングコントローラとに出力するためのものである。
【００２４】
信号非相関分解モジュールは、受信される非相関マトリクスに基づいて、受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解してからフィルタリングコントローラに出力するためのものである。
【００２５】
フィルタリングコントローラは、受信される非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びＭ番目の減算器により出力しフィードバックされたシステム出力信号に基づいてＭ個のエコーフィルタの更新量を計算すると共に、更新量を対応するエコーフィルタに出力するためのものである。
【００２６】
図２においては、エコーフィルタはエコーフィルタリングを実現し、キャッシュは入力データを記憶してデータフレームを生成し、フィルタリング制御手段は現在のエコーフィルタのばらつきを計算してエコーフィルタを更新する。受話端信号がエコーフィルタを経て、エコー推定信号が形成され、送話端信号から減算されて、現在のシステム出力が得られる。現在のシステム出力及び受話端信号がフィルタリング制御手段を経て、エコーフィルタを更新する必要があるかが判断され、更新する必要があれば、エコーフィルタの更新量を算出し、エコーフィルタに出力して更新する。
【００２７】
次に、図２における各部分の計算方法を詳しく説明する。
0005463441.tif 000003
【００２８】
0005463441.tif 000004
【００２９】
0005463441.tif 000005
【００３０】
0005463441.tif 000006
【００３１】
0005463441.tif 000007
【００３２】
0005463441.tif 000008
【００３３】
図３は、本発明の実施例においてマルチ受話端信号に非相関分解演算を行うロジック模式図である。図３を参照して、Ｍ−１のステップのイテレーション演算の過程は、次のようになる。
【００３４】
0005463441.tif 000009
１番目のステップのイテレーションの演算結果は、
0005463441.tif 000010
【００３５】
0005463441.tif 000011
【００３６】
0005463441.tif 000012
【００３７】
具体的に言えば、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関信号及びフィードバックされたシステム出力信号を基づいてエコーフィルタの更新量の計算は、
0005463441.tif 000013
【００３８】
図４は、本発明の実施例における変換領域マルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。図４を参照して、この変換領域マルチ受話端のエコー除去システムにおいて、エコーフィルタリング手段は、１個の送話端キャッシュ、１個の送話端周波数帯域分解モジュール、Ｓ個のエコーフィルタ群、Ｓ個の減算器群及び１個の周波数帯域合成モジュールを備え、各減算器群のそれぞれは直列接続されたＭ個の減算器からなり、エコーフィルタ群毎にＭ個のエコーフィルタを備えている。
【００３９】
フィルタリング制御手段は、Ｍ個の受話端キャッシュ、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュール、Ｓ個の非相関マトリクス計算モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールを備え、フィルタリング制御モジュール毎に、１個の信号非相関分解モジュールと１個のフィルタリングコントローラとを備えている。
【００４０】
送話端キャッシュは、送話端信号をキャッシュし、プリセット長の送話端信号をキャッシュした度に、送話端周波数帯域分解モジュールに出力するためのものである。
【００４１】
送話端周波数帯域分解モジュールは、送話端キャッシュからの各プリセット長の送話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における送話周波数分割信号に分解してから、それぞれＳ個の減算器群に出力するためのものである。
【００４２】
Ｍ個の受話端キャッシュは、Ｍ個の受話端信号に一対一に対応し、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュールがＭ個の受話端キャッシュに一対一に対応している。
各受話端キャッシュは、対応する受話端信号をキャッシュし、プリセット長の受話端信号をキャッシュした度に、対応する受話端周波数帯域分解モジュールに出力するためのものである。
【００４３】
各受話端周波数帯域分解モジュールは、対応する受話端キャッシュからの各プリセット長の受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解してから、それぞれＳ個のエコーフィルタ群、Ｓ個の非相関マトリクス計算モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールにおける信号非相関分解モジュールに出力するためのものである。
【００４４】
Ｓ個の非相関マトリクス計算モジュール、Ｓ個のフィルタリング制御モジュール、Ｓ個のエコーフィルタ群及びＳ個の減算器群は、いずれもＳ個の周波数帯域に一対一に対応している。
各非相関マトリクス計算モジュールは、受信されるＭ個の受話周波数分割信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを対応する信号非相関分解モジュール及びフィルタリングコントローラに出力するためのものである。
【００４５】
各信号非相関分解モジュールは、受信される非相関マトリクスに基づいて、受信されるＭ個の受話周波数分割信号をＭ個の非相関受話周波数分割信号に分解してから、対応するフィルタリングコントローラに出力するためのものである。
【００４６】
各フィルタリングコントローラは、受信される非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話周波数分割信号及び対応する減算器群によりフィードバックされ、エコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、対応するエコーフィルタの更新量を計算すると共に、更新量をこの対応するエコーフィルタ群に出力するためのものである。
【００４７】
各エコーフィルタ群は、対応するフィルタリング制御モジュールにおけるフィルタリングコントローラにより出力される更新量の制御の下で、受信されるＭ個の受話周波数分割信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を対応する減算器群に出力するためのものである。
【００４８】
各減算器群は、対応する周波数帯域における送話周波数分割信号及びＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を受信し、送話周波数分割信号からＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を順に減算して、エコーが除去された送話周波数分割信号を得てから周波数帯域合成モジュールに出力すると同時に、対応するフィルタリング制御モジュールにおけるフィルタリングコントローラにフィードバックするためのものである。
【００４９】
0005463441.tif 000014
【００５０】
次に、図４における各部分の計算方法を具体的に説明する。
0005463441.tif 000015
【００５１】
0005463441.tif 000016
【００５２】
周波数分割には、複数種の方式、例えばフーリエ変換、サブバンド、コサイン変換、又は他の変換領域アルゴリズムを採用することができる。フーリエ変換を例とすると、計算過程は、
0005463441.tif 000017
エコーフィルタにおいて、
受話周波数分割信号がエコーフィルタ入って、次式のようにエコー信号が生成され、
0005463441.tif 000018
送話周波数分割信号からエコー周波数分割信号を減算して、次のようにエコー除去信号が得られる。
0005463441.tif 000019
【００５３】
周波数帯域合成モジュールが、次の式のように周波数領域／時間領域合成を行って、システム出力が得られる。ここにおいて、周波数領域／時間領域の合成は、再度フーリエ変換を例にとる。
0005463441.tif 000020
【００５４】
0005463441.tif 000021
【００５５】
0005463441.tif 000022
Ｍ（Ｍ＞２）個の受話端信号の場合は、いずれの周波数帯域についても、非相関分解がイテレーション演算で実現でき、多くともＭ−１のステップのイテレーションを経て、全てのＭ個のチャネルの非相関分解して、非相関マトリクスが得られる。それらのステップは、以下のようになる。
【００５６】
0005463441.tif 000023
【００５７】
0005463441.tif 000024
ここで、
0005463441.tif 000025
１番目のステップのイテレーションの演算結果は、
0005463441.tif 000026
【００５８】
0005463441.tif 000027
ここで、
0005463441.tif 000028
【００５９】
0005463441.tif 000029
0005463441.tif 000030
【００６０】
図５は、本発明の実施例における時間領域と変換領域とが混合されたマルチ受話端のエコー除去方法を実現するシステム構造図である。図５を参照すると、混合領域のマルチ受話端のエコー除去システムにおいて、エコーフィルタリング手段は、１個の送話端キャッシュ、１個の送話端周波数帯域分解モジュール、Ｓ個のエコーフィルタ群、Ｓ個の減算器群及び１個の周波数帯域合成モジュールを備え、各減算器群のそれぞれは直列接続されたＭ個の減算器からなり、エコーフィルタ群毎にＭ個のエコーフィルタを備えている。
【００６１】
フィルタリング制御手段は、Ｍ個の受話端キャッシュ、１個の非相関マトリクス計算モジュール、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュール及びＳ個のフィルタリング制御モジュールを備え、フィルタリング制御モジュール毎に、１個の信号非相関分解モジュールと１個のフィルタリングコントローラとを備えている。送話端キャッシュは、送話端信号をキャッシュし、プリセット長の送話端信号をキャッシュした度に、送話端周波数帯域分解モジュールに出力するためのものである。
【００６２】
送話端周波数帯域分解モジュールは、送話端キャッシュからの各プリセット長の送話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における送話周波数分割信号に分解してから、それぞれＳ個の減算器群に出力するためのものである。
【００６３】
Ｍ個の受話端キャッシュは、Ｍ個の受話端信号に一対一に対応し、Ｍ個の受話端周波数帯域分解モジュールがＭ個の受話端キャッシュに一対一に対応している。
各受話端キャッシュは、対応する受話端信号をキャッシュし、プリセット長の受話端信号をキャッシュした度に、対応する受話端周波数帯域分解モジュール及び非相関マトリクス計算モジュールに出力するためのものである。
【００６４】
各受話端周波数帯域分解モジュールは、対応する受話端キャッシュからの各プリセット長の受話端信号を、変換領域においてＳ個の周波数帯域における受話周波数分割信号に分解してから、それぞれＳ個のエコーフィルタ及びＳ個のフィルタリング制御モジュールにおける信号非相関分解モジュールに出力するためのものである。
【００６５】
非相関マトリクス計算モジュールは、毎回受信されるＭ個のプリセット長の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスをＳ個のフィルタリング制御モジュールにおける信号非相関分解モジュール及びフィルタリングコントローラに出力するためのものである。
【００６６】
Ｓ個のフィルタリング制御モジュール、Ｓ個のエコーフィルタ群及びＳ個の減算器群は、いずれもＳ個の周波数帯域に一対一に対応している。
各信号非相関分解モジュールは、受信される非相関マトリクスに基づいて、受信されるＭ個の受話周波数分割信号をＭ個の非相関受話周波数分割信号に分解してから、対応するフィルタリングコントローラに出力するためのものである。
【００６７】
各フィルタリングコントローラは、受信される非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話周波数分割信号及び対応する減算器群によりフィードバックされ、エコーが除去された送話周波数分割信号に基づいて、対応するエコーフィルタの更新量を計算すると共に、更新量をこの対応するエコーフィルタ群に出力するためのものである。
【００６８】
各エコーフィルタ群は、対応するフィルタリング制御モジュールにおけるフィルタリングコントローラにより出力される更新量の制御の下で、受信されるＭ個の受話周波数分割信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を対応する減算器群に出力するためのものである。
【００６９】
各減算器群は、対応する周波数帯域における送話周波数分割信号及びＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を受信し、送話周波数分割信号からＭ個のフィルタリングされた受話周波数分割信号を順に減算して、エコーが除去された送話周波数分割信号を得てから周波数帯域合成モジュールに出力すると同時に、対応するフィルタリング制御モジュールにおけるフィルタリングコントローラにフィードバックするためのものである。
【００７０】
周波数帯域合成モジュールは、Ｓ個の減算器群からのＳ個の周波数帯域におけるエコーが除去された送話周波数分割信号に対して、周波数領域／時間領域合成処理を行って、システム出力信号を得るためのものである。
【００７１】
0005463441.tif 000031
【００７２】
0005463441.tif 000032
【００７３】
エコーフィルタの更新量は、以下の式
0005463441.tif 000033
【００７４】
図５に示す混合領域の構造は、図４に示す変換領域のみの構造に比べると、非相関マトリクスの計算が簡素化されている。
しかし、図４に示す変換領域の構造は、図５に示す混合領域の構造とその適用される場合が異なっている。
各受話チャネル信号の周波数−出力曲線の相違が大きい場合については、図４に示す変換領域の構造が適用される。典型的には、例えば、電子ゲームが挙げられる。この場合には、各周波数帯域の相関マトリクスの差異が大きい。これは独立して非相関マトリクスの計算及び分解を必要があるからである。
各受話チャネルの周波数−出力曲線の差異が小さい場合については、図５に示す混合構造が適用される。典型的には、例えば、ステレオ通話あるいは３Ｄサラウンド通話で挙げられる。このような場合に、各周波数帯域の相関マトリクスが近似又は同じになる。これは総分解マトリクスを用いてそれぞれの周波数帯域の非相関分解を行う必要があるからである。
【００７５】
以上をまとめると、本発明によれば、送話端信号における複数の受話端によるエコーを効果的に除去でき、かつ本発明が２個以上のマルチ受話端の場合に対応でき、マルチ受話端信号の相関性が可変なの場合にも適用できる。
【００７６】
以上の説明は、あくまでも本発明の好適な実施例にすぎず、本発明の保護する範囲を限定するのではない。本発明の趣旨及び原則から逸脱しないいかなる修正、同等な置換えや改良などは、全て本発明の保護する範囲に含まれる。
【要約】
本発明は、マルチ受話端のエコー除去方法及びシステムを開示している。本発明において、エコーフィルタを用いてＭ個の受話端信号に対してエコーフィルタリングを行い、Ｍ個のフィルタリングされた受話端信号を得て、送話端信号からＭ個のフィルタリングされた受話端信号を減算して、受話端エコーが除去されたシステム出力信号を得ると同時に、キャッシュを用いてＭ個の受話端信号をキャッシュし、各プリセット長内にキャッシュされたＭ個の受話端信号に基づいて非相関マトリクスを計算し、非相関マトリクスを用いて、キャッシュされたＭ個の受話端信号をＭ個の非相関受話端信号に分解し、非相関マトリクス、Ｍ個の非相関受話端信号及びフィードバックされたシステム出力信号に基づいて、エコーフィルタの更新量を計算する。本発明は２つ以上のマルチ受話端の場合に対応でき、かつマルチ受話端信号の相関性が可変な場合にも適用できる。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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