(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一メタルケーブルの複数の芯線にそれぞれ接続収容される通信装置におけるエコーキャンセル装置であって、
送信エコーをキャンセルする送信エコーキャンセル回路と、複数の他の通信装置からの近端漏話エコーをキャンセルする近端漏話エコーキャンセル回路と、前記両エコーキャンセル回路の動作を制御する動作モード制御部と、前記両エコーキャンセル回路が出力する擬似エコー信号を受信部の入力信号から減算する減算器部からなり、
前記両エコーキャンセル回路は、前記擬似エコー信号を生成する適応フィルタ部と、送信エコーまたは近端漏話エコーに対応する通信装置からの参照信号の受信を検出する参照信号検出部と、前記動作モード制御部からの動作モード指令及び前記参照信号検出部の検出結果に基づいて前記適応フィルタ部の動作を制御するフィルタ制御部とをそれぞれ備え、
前記フィルタ制御部は、前記動作モード制御部からの当該通信装置のトレーニングモード指令に対応して、前記近端漏話エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィルタ係数の追従動作を停止し、トレーニングモード終了まで停止直前のフィルタ係数を維持することを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項２】
前記フィルタ制御部は、前記動作モード制御部からのトラッキングモード指令に対応して、前記参照信号検出部の参照信号有りの検出に基づいて、前記両エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィルタ係数の追従動作をさせることを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項３】
前記フィルタ制御部は、前記動作モード制御部からのトラッキングモード指令に対応して、前記参照信号検出部の参照信号なしの検出に基づいて、前記両エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィルタ係数の追従動作を停止させることを特徴とする請求項１または２に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項４】
前記適応フィルタのフィルタ係数の追随動作を停止する場合は、適応フィルタにおけるフィードバック係数を０にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項５】
前記送信エコーをキャンセルする送信エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィードバック係数値をａとした場合、前記複数の他の通信装置からの近端漏話エコーをキャンセルする近端漏話エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィードバック係数値μ１〜ｎを、ａ｛ｋ×近端漏話エコー信号強度ｂ１〜ｎ／当送信エコー信号強度）、（ｋはシステム係数）｝の値に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のエコーキャンセル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のメタルケーブルに複数の双方向通信装置（以下単に通信装置と言う。）を接続・収容する場合のケーブルの近端漏話（ＮＥＸＴ）等による通信装置間の符号干渉を抑制する、システム間エコーキャンセル装置に関し、特に、デジタル通信線搬送装置に好適なシステム間エコーキャンセル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、メタルケーブルを用いた通信装置は、図１に示すようにメタルケーブルの任意の心線Ｎｏを選択し伝送されている。しかし、同一ケーブルに同一スペクトラムを使用している２つ以上の通信装置が接続・収容されて伝送される場合、送信信号が受信信号に漏話する送信エコーと共に、メタルケーブル心線間の電気的結合による近端漏話が生じることで、システム間の干渉によるエラーレート特性の劣化などが発生することが懸念される。
【０００３】
このように、同一ケーブルに接続・収容されている複数の通信システム間による符号干渉の抑制対策としては、例えば特許文献１に示されているようにエコーキャンセル回路を設け、ケーブルの漏話特性を模擬する適応フィルタを設けてフィルタ係数の設定値を調整して漏話するエコーの擬似信号を生成し、減算器によって受信信号からエコーを消去するエコーキャンセルする方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記特許文献１は、２台の通信装置をケーブルに接続・収容するものであり、また、適応フィルタのフィルタ係数の初期設定について開示しているが、運用開始後のトラッキングモード時の動作や、トラッキングモードからトレーニングモードへ移行した後の動作は明示されていない。
【０００６】
特許文献１に示されたエコーキャンセル方式を、同一のケーブルに多数の通信装置を接続・収容するシステムに適用した場合、図２に示すようになる。
図２に示すように当該通信装置による送信エコーをキャンセルするため（以下当該装置用と言う。）の適応フィルタと、他の通信装置１〜ｎの他の通信装置からの近端漏話（近端漏話エコー）をキャンセルするための（以下他装置用と言う。）適応フィルタをそのまま組み合わせて、回り込みによる各エコー信号をそれぞれ除去する方式になる。
【０００７】
通信システムの運用開始後は、通信ケーブルの布設環境の変化に伴ってケーブルにおける漏話特性も変化するので、必要に応じ、複数の各通信装置について運用中のトラッキングモードからトレーニングモードに移行する。
しかし、図２の方式の場合、当該通信装置がトレーニングモードに移行し、当該装置用適応フィルタのトレーニングを行う際、他装置用適応フィルタは、受信されてくるエコー信号が当該通信装置のトレーニング信号（参照信号）で受信されている送信エコーなのか、もしくは他の通信装置の送信信号による近端漏話で受信されているエコー信号なのかを判断できないため、すべての通信装置用の適応フィルタの係数が一斉に動作してしまい、対象でないエコー信号でそれぞれの適応フィルタと減算器でエコーキャンセル処理を行なってしまう。
このため、図２に示す方式で当該装置用適応フィルタだけを収束させるためには、他の通信装置からの参照信号と近端漏話によるエコー信号を停止させると共に、他装置用適応フィルタのフィルタ係数の追従動作を停止させることが必要である。
【０００８】
また、図２に示すエコーキャンセル回路の誤差信号は、当該装置用適応フィルタと他装置用適応フィルタの、それぞれの減算器からの出力を適応フィルタにフィードバックしている。そのため、この回路でトラッキングモードを行った場合、１段目の当該装置用減算器の出力には、受信信号＋当該通信装置のエコー信号の誤差信号＋他の通信装置１〜ｎによる近端漏話エコー信号が出力されるため、当該装置用適応フィルタへの誤差信号には他の通信装置１〜ｎからの近端漏話エコー信号が見かけ上雑音成分として付加されて入力さることになり、運用後に伝送路のエコー経路や特性に変化があった場合、適応フィルタのフィルタ係数を追従させ収束させることが出来なくなる。また、新たに他の通信装置を追加した場合にも同様の問題が生じる。
【０００９】
さらに、他の通信装置が何らかの理由で休止・停止した場合、当該通信装置には他の通信装置の参照信号と、その近端漏話エコー信号が受信されなくなる。この状態でトラッキングモードで運用した場合、停止となった他装置用の適応フィルタは、受信されている信号（受信信号＋当該装置エコー信号＋停止されていない他の通信装置の近端漏話エコー信号）や、伝送路で発生したサージ雑音等を誤差信号として扱いフィルタ係数を変更させてしまうため、時間経過とともに設定された本来の応答特性とは異なる特性へ移行されてしまう。
【００１０】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、同一ケーブルに複数台の通信装置を接続・収容することを可能とするもので、トレーニング時、トラッキング時およびトラッキングからトレーニングモードへ移行した、いずれの状態においても、対象となる適応フィルタを該当する通信装置以外の通信装置を停止することなく収束させることができる、システム間エコーキャンセル装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の目的を達成するために、本発明は第１の技術手段は、同一メタルケーブルの複数の芯線にそれぞれ接続収容される通信装置におけるエコーキャンセル装置であって、送信エコーをキャンセルする送信エコーキャンセル回路と、複数の他の通信装置からの近端漏話エコーをキャンセルする近端漏話エコーキャンセル回路と、前記両エコーキャンセル回路の動作を制御する動作モード制御部と、前記両エコーキャンセル回路が出力する擬似エコー信号を受信部の入力信号から減算する減算器部からなり、前記両エコーキャンセル回路は、前記擬似エコー信号を生成する適応フィルタ部と、送信エコーまたは近端漏話エコーに対応する通信装置からの参照信号の受信を検出する参照信号検出部と、前記動作モード制御部からの動作モード指令及び前記参照信号検出部の検出結果に基づいて前記適応フィルタ部の動作を制御するフィルタ制御部とをそれぞれ備え、前記フィルタ制御部は前記動作モード制御部からの当該通信装置のトレーニングモード指令に対応して、前記近端漏話エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィルタ係数の追従動作を停止し、トレーニングモード終了まで停止直前のフィルタ係数を維持することを特徴とする。
【００１２】
第２の技術手段は、第１の技術手段のエコーキャンセル装置において、前記フィルタ制御部は前記動作モード制御部からのトラッキングモード指令に対応して、前記参照信号検出部の参照信号有りの検出に基づいて、前記両エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィルタ係数の追従動作をさせることを特徴とする。
【００１３】
第３の技術手段は、第１または第２の技術手段のエコーキャンセル装置において、前記フィルタ制御部は前記動作モード制御部からのトラッキングモード指令に対応して、前記参照信号検出部の参照信号なしの検出に基づいて、前記両エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィルタ係数の追従動作を停止させることを特徴とする。
【００１４】
第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段のエコーキャンセル装置において、前記適応フィルタのフィルタ係数の追随動作を停止する場合は、適応フィルタにおけるフィードバック係数を０にすることを特徴とする。
【００１５】
第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段のエコーキャンセル装置において、前記送信エコーをキャンセルする送信エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィードバック係数値をａとした場合、前記複数の他の通信装置からの近端漏話エコーをキャンセルする近端漏話エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィードバック係数値μ１〜ｎは、ａ｛ｋ×近端漏話エコー信号強度ｂ１〜ｎ／当送信エコー信号強度）、（ｋはシステム係数）
｝の値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、当該通信装置がトレーニングモードもしくはトラッキングモードからトレーニングモードへ移行した場合、当該通信装置のトレーニング指令で、当該装置用の適応フィルタのフィルタ係数のみ変更を行い、他装置用適応フィルタの係数変更は停止させることが出来る。また、その他の適応フィルタのフィルタ係数に影響することがない。
【００１７】
また、トラッキングモードにおいて、他の通信装置が停止・休止した場合でも、当該停止・休止している通信装置に対応する他装置用適応フィルタのフィルタ係数の変更を停止させ、停止する直前のフィルタ係数の値を通信装置の動作が再開するまで保持させることで、停止していた通信装置が再開された時に、即座に他装置用適応フィルタのフィルタ係数を収束させることが出来る。
このことで、故障等で停止した通信装置に対応する他装置用適応フィルタの動作を停止させる操作の必要がない。
【００１８】
また、トラッキングモードにおいて、他の通信装置からの参照信号が受信されている他装置用適応フィルタだけのフィルタ係数の更新動作をさせることで、通信装置の増設に伴い新たな近端漏話エコー信号が付加された場合でも、自動で新たに追加された他装置用適応フィルタのフィルタ係数だけを収束させることが可能となる。
【００１９】
また、当該装置用および他装置用エコーキャンセル回路の適応フィルタに、それぞれのフィードバック係数を設定することにより、送信エコー信号と他装置からの近端漏話エコーの、それぞれの回り込み特性に応じた、最適な適応フィルタの応答特性にすることが可能となる。
【００２０】
このように、本発明の方式を用いることにより、同一ケーブルに複数台の通信装置を容易に接続・収容することが可能となり、通信網を柔軟にかつ効率的に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】同一のメタルケーブルを用いた複数の通信装置の構成例と、そのメタルケーブルの構造である。
【図２】従来のエコーキャンセル方式を組み合わせた場合の、システム間エコーキャンセルのブロック図である。
【図３】本発明のシステム間エコーキャンセル装置のブロック図である。
【図４】本発明装置による適応フィルタの係数更新・停止の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、デジタル通信搬送装置に適用したシステム間エコーキャンセル装置の実施形態について、図３のシステム間エコーキャンセル装置のブロック図と図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２３】
通信装置の受信部には、受信信号に加え、当該通信装置の送信信号から漏話した送信エコー信号、同一ケーブルに収容された他の通信装置の送信信号から漏話した近端漏話エコー信号が入力する。この入力信号からエコーキャンセル回路の適応フィルタで生成した擬似エコー信号を減算器部により減算しエコー信号をキャンセルする。
【００２４】
本発明の装置は、図３に示すように、送信エコーに対応する当該装置用エコーキャンセル回路１００、近端漏話エコーに対応する他装置用エコーキャンセル回路２００、これらエコーキャンセル回路の動作を制御する動作モード制御部３００、前記両エコーキャンセル回路１００、２００から出力される擬似エコー信号を受信部に入力される信号から減算する減算器部１０によりなる。
【００２５】
当該装置用エコーキャンセル回路１００には、送信エコーの擬似エコー信号を生成する当該装置用適応フィルタ部１０１、当該通信装置の参照信号の有無を検出する参照信号検出部１０２、前記動作モード制御部３００の動作指令と前記参照信号検出部１０２の検出結果に基づいて前期当該装置用適応フィルタ部の動作を制御するフィルタ制御部１０３とを備える。
【００２６】
同様に、他装置用エコーキャンセル回路２００も、他の通信装置からの近端漏話エコーの擬似信号を生成する他装置用適応フィルタ部２０１、他の通信装置からの参照信号の有無を検出する参照信号検出部２０２、前記動作モード制御部３００の動作指令と前記参照信号検出部２０２の検出結果に基づいて前記他装置用適応フィルタ部の動作を制御するフィルタ制御部２０３とを備える。
【００２７】
受信部の入力信号から当該装置用適用フィルタ部１０１、他装置用適用フィルタ部２０１で生成された送信エコー、近端漏話エコーの擬似エコー信号が減算された前記減算器部１０よりの出力信号が各適応フィルタ部にエコーキャンセルの誤差信号としてフィードバックされ、この誤差信号が最小になるように各適応フィルタのフィルタ係数が収束する。
なお、適応フィルタ部１０１、２０１には、後述するフィードバック係数がそれぞれ設定されている。
【００２８】
また、当該通信装置の参照信号（送信信号）を他装置へ受け渡すため、デジタルからアナログ信号へ変換するためのＤ／Ａ変換器部２０と、他の通信装置からの参照信号をアナログからデジタル信号へ変換するためのＡ／Ｄ変換器部３０を備える。
【００２９】
次に、図３に示すエコーキャンセル装置の動作を説明する。当該通信装置がトレーニングモードのときは、動作モード制御部３００より当該通信装置がトレーニングモードである旨の指令信号を出力する。当該装置用エコーキャンセル回路１００のフィルタ制御部１０３がトレーニングモードの指令信号を受信し、当該通信装置は参照信号を出力（送信）しているので、参照信号検出部１０２が信号有りの検出信号をフィルタ制御部１０３に入力し、そのアンド条件で当該装置用適応フィルタ部１０１にフィルタ係数設定の動作信号を送出する。
【００３０】
動作信号の受信により、当該装置用適応フィルタ部１０１では、設定されているフィードバック係数により、下記に示す周知のＬＭＳのアルゴリズムにより、参照信号との誤差量が最小となるよう、フィルタ係数の設定を行う。
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）−μｄ（ｎ）ｅ（ｎ）
ここで、ｗ（ｎ）は現在のフィルタ係数、ｗ（ｎ＋１）は更新後のフィルタ係数、μはフィードバック係数、ｄ（ｎ）は参照信号、ｅ（ｎ）は誤差量である。
【００３１】
このとき、他装置用エコーキャンセル回路２００のフィルタ制御部２０３は、動作モード制御部３００からの当該通信装置のトレーニングモードの指令信号を受信すると、他装置用適応フィルタ部２０１にフィルタ係数の設定動作を停止する信号を送出する。このことで、すべての他装置用適応フィルタ部２０１では、フィードバック係数μがゼロに設定され、すべての他装置用適応フィルタ部２０１のフィルタ係数の変更が停止され、直前のフィルタ係数が保持される。
【００３２】
以上のように、他装置用適応フィルタ部２０１はトレーニング直前のフィルタ係数がトレーニング中固定され、当該装置用適応フィルタ部１０１だけが収束動作を行う。これにより、当該通信装置がトレーニング時は当該装置用適応フィルタ部１０１だけがフィルタ係数の収束動作を行い、他装置用適応フィルタ部のフィルタ係数が固定されるので、減算器部１０により当該通信装置の送信エコー信号のみの誤差量が算出され、当該装置用適応フィルタ部１０１は適切に収束することができる。
また、当該装置用適応フィルタのフィルタ係数の収束後は、当該通信装置はトラッキングモードへと移行される。図４に示すフロー図のＳ１がＹＥＳの場合がこの一連の動作の流れである。
【００３３】
つづいて、当該通信装置がトレーニングモードからトラッキングモードへ移行した場合、動作モード制御部３００より各フィルタ制御部１０３、２０３へトラッキングモードの指令信号が送信される。当該装置用フィルタ制御部１０３はトラッキングモード指令信号と参照信号検出部１０２の参照信号有りを受信しているので、当該装置用適応フィルタ部１０１にフィルタ係数設定の追従動作の信号が送出される。これにより、当該装置用適応フィルタ部１０１では、前述したＬＭＳアルゴリズムにより設定されているフィードバック係数μで、誤差量ｅが最小となるよう環境変化等に追従してフィルタ係数の変更が行われ、送信エコー信号が除去される。
【００３４】
他装置用フィルタ制御部２０３では、動作モード制御部３００よりトラッキングモードの指令信号を受信し、他装置用参照信号検出部２０２から参照信号の受信有りが検出されるアンド条件で、他装置用適応フィルタ部２０１へフィルタ係数設定の追従動作の信号を送出する。このことで、参照信号が受信されている他装置用適応フィルタ部だけが、前述したＬＭＳアルゴリズムにより設定されているフィードバック係数μで、誤差量ｅが最小となるようフィルタ係数の変更が行われ、同様に他の通信装置からの近端漏話エコー信号が除去される。
この動作は、図４に示すフロー図のＳ１がＮＯ、Ｓ２がＹＥＳ、Ｓ３がＹＥＳの場合の動作である。
【００３５】
さらに、他装置用参照信号検出部２０２から参照信号の受信を検出しない場合、対応する他の通信装置が停止・休止状態であるとして、当該他装置用のフィルタ制御部２０３は、他装置用適応フィルタ部２０１へ係数の追従動作を停止させる信号を送出する。このことで、近端漏話エコー信号が無い該当する他装置用適応フィルタ部２０１では、ＬＭＳアルゴリズムのフィードバック係数μがゼロに設定され、その適応フィルタ部２０１は停止され、停止直前のフィルタ係数が固定される。
【００３６】
このことで、他装置からの参照信号の受信が再開され近端漏エコー信号が再度回り込んだ場合においても、他装置用適応フィルタ部では停止直前のフィルタ係数が設定されているため、即座にフィルタ係数が収束されエコー信号が除去される。この動作が図４に示すフロー図で、先のＳ３がＮＯの場合である。
なお、当該通信装置が停止・休止状態の場合は、当該装置用の参照信号検出部１０２が参照信号を検出しないので、フィルタ制御部１０３は当該装置用適応フィルタ部１０１へフィルタ係数の設定動作を停止させる信号を送出し適応フィルタの係数変更を停止する。この動作は、図４に示す先のＳ２がＮＯの場合の動作である。
【００３７】
以上のように、当該通信装置のトレーニング時においては他装置を停止することなく当該装置の適応フィルタを収束させることが可能となり、さらにトラッキングモード時に通信装置が増設され、新たに近端漏話エコー信号が付加された場合においても、手動による装置の操作をすることなく新たに付加された近端漏話エコー信号を除去することが可能となる。
【００３８】
また、休止中または故障等で停止中の通信装置に対応するエコーキャンセル回路は、参照信号検出装置１０２、２０２が参照信号を検出しないので、適応フィルタはフィルタ係数の追従動作から除外され、フィルタ係数が保持されることで、停止していた装置が通信を再開した場合でも、停止直前のフィルタ係数が設定されているので、即座に適応フィルタのフィルタ係数は収束され、ビットエラーの発生を最小限にすることが可能となる。
【００３９】
つづいて、当該装置用および他装置用エコーキャンセル回路の適応フィルタのフィードバック係数μ１〜ｎの設定について説明する。
通常エコー信号の強さは、送信エコー＞近端漏話エコーであり、また、近端漏話エコーの強さはまちまちである。このため、すべての適応フィルタのフィードバック係数を同一とした場合、トラッキングモード時送信エコーと近端漏話エコーとで、それぞれの他装置用適応フィルタが応答しやすくなり、不要にフィルタ係数を変更し動作が安定しなくなる事象が生じる。
【００４０】
そこで、それぞれの適応フィルタのフィルタ係数の設定を下記に示す式を適用することで、当該装置のエコー信号強度を基準として、それぞれの回り込み量に応じたフィードバック係数を設定することが可能となる。
μ１〜ｎ＝ａ｛ｋ×（ｎｅｘｔ１〜ｎ／ｅｃｈｏ）｝
ここで、ａは、当該装置用適応フィルタのフィードバック係数
μ１〜ｎは１〜ｎ番目の他装置用適応フィルタのフィードバック係数、ｋはシステム係数、ｎｅｘｔ１〜ｎは１〜ｎ番目の近端漏話エコーの強度、ｅｃｈｏは送信エコーの強度である。
【００４１】
つまり、回り込み量の大きい他装置のフィードバック係数は大きい値を、回り込み量の小さい他装置のフィードバック係数は小さい値が当該装置のエコー信号強度との比で設定されることで、前述したＬＭＳのアルゴリズムからも分かるように、回り込み量の大きい適応フィルタほどフィルタ係数の更新感度が敏感で収束特性が鋭くなり、回り込み量の小さい適応フィルタほどフィルタ係数の更新感度が鈍で収束特性が緩慢にすることを示している。
このことにより、回り込み量の小さい適応フィルタが、回り込み量の大きいエコー信号により、不用意にフィルタ係数が更新されることが防止されるため、他装置用適応フィルタは、それぞれ独立で動作することが可能となる。
【００４２】
以上に詳述したように本発明によれば、同一ケーブルに複数台のデジタル通信線搬送装置などの通信装置を接続／収容させる場合において、エコーキャンセルをさせる必要となる当該通信装置や他の通信装置について煩雑な手動操作が不要となり、必要とされる他の通信装置からの近端漏話によるエコー信号の除去と、当該通信装置からの送信エコー信号の両信号の除去が容易に可能となることで、同一ケーブルにおいて複数台の通信装置を用いた通信網を柔軟にかつ効率的に構築することが可能となるものである。
なお、デジタル通信線搬送装置に適用した例により説明したが、本発明がデジタル通信線搬送装置に限らず、同一のケーブルに接続・収容される複数の通信装置に適用できることは明らかである。
【符号の説明】
【００４３】
１０…減算器部、１００，２００…エコー用エコーキャンセル回路、１０１，２０１…適応フィルタ部、１０２，２０２…参照信号検出部、１０３，２０３…フィルタ制御部、３００…動作モード制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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