(57)【要約】  エコーキャンセラ（１０）は、適応フィルタ部（２０）で使用された現在及び過去のフィルタ係数群を取得し、当該現在及び過去のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を受話信号（ｘ（ｎ））の系列に対して実行して複数の疑似エコー信号を算出する疑似エコー算出部（３２）と、過去の送話信号（ｙ（ｎ−１））を出力する送話信号バッファと、過去の送話信号を用いて複数のエコー消去量評価値を算出する評価値算出部（３４）と、複数のエコー消去量評価値に基づいて新フィルタ係数群を選択するフィルタ選択部（３６）と、受話信号（ｘ（ｎ））の系列に対して新フィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行して推定エコー成分を生成するフォアグラウンドフィルタ（３９）と、送話信号から推定エコー成分を差し引いて残差信号（ｅ（ｎ））を生成する減算器（２５）とを備える。
2017085761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された受話信号列に対してフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行するとともに、集音部から入力された送話信号に応じて前記フィルタ係数群の更新を行う適応フィルタ部と、
前記適応フィルタ部で使用された現在及び過去のフィルタ係数群を取得し、当該現在及び過去のフィルタ係数群をそれぞれ用いたフィルタ演算を前記受話信号の系列に対して実行することにより複数の疑似エコー信号を算出する疑似エコー算出部と、
前記集音部から入力された送話信号を一時的に記憶した後に過去の送話信号として出力する送話信号バッファと、
前記過去の送話信号と前記複数の疑似エコー信号とに基づき、当該複数の疑似エコー信号にそれぞれ対応する複数のエコー消去量評価値を算出する評価値算出部と、
前記複数のエコー消去量評価値に基づいて、前記現在及び過去のフィルタ係数群の中から新フィルタ係数群を選択するフィルタ選択部と、
前記受話信号の系列に対して前記新フィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより推定エコー成分を生成するフォアグラウンドフィルタと、
前記集音部から入力された送話信号から前記推定エコー成分を差し引いて残差信号を生成する減算器と
を備えることを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項２】
請求項１記載のエコーキャンセラ装置であって、当該入力された受話信号列を一時的に記憶した後に過去の受話信号列として出力する受話信号バッファを更に備え、
前記疑似エコー算出部は、前記過去の受話信号列に対して前記現在及び過去のフィルタ係数群をそれぞれ用いたフィルタ演算を実行することにより前記複数の疑似エコー信号を算出することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項３】
請求項１記載のエコーキャンセラ装置であって、前記フィルタ選択部は、前記現在及び過去のフィルタ係数群の中から、前記複数のエコー消去量評価値のうち最も高いエコー消去量評価値に対応するフィルタ係数群を前記新フィルタ係数群として選択することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項４】
請求項１記載のエコーキャンセラ装置であって、前記評価値算出部は、前記過去の送話信号と前記疑似エコー信号との差分に対する当該過去の送話信号の比率の２乗を前記エコー消去量評価値として算出することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項５】
請求項１記載のエコーキャンセラ装置であって、前記フォアグラウンドフィルタは、前記新フィルタ係数群のみを用いたフィルタ演算により前記推定エコー成分を生成することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項６】
請求項１記載のエコーキャンセラ装置であって、
前記フォアグラウンドフィルタは、当該フォアグラウンドフィルタで用いられた過去のフィルタ係数群と前記新フィルタ係数群との線形結合により合成フィルタ係数群を生成するとともに、前記合成フィルタ係数群を用いたフィルタ演算により前記推定エコー成分を生成することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項７】
入力された受話信号列に対してフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行するとともに、集音部から入力された送話信号に応じて適応的に前記フィルタ係数群の更新を行う適応フィルタ部と、
当該入力された受話信号列を一時的に記憶した後に過去の受話信号列として出力する受話信号バッファと、
前記適応フィルタ部で用いられた現在及び過去のフィルタ係数群を取得し、前記過去の受話信号列に対して前記現在のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより第１の疑似エコー信号を算出するととともに、前記過去の受話信号列に対して前記過去のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより第２の疑似エコー信号を算出する疑似エコー算出部と、
前記集音部から入力された送話信号を一時的に記憶した後に過去の送話信号として出力する送話信号バッファと、
前記送話信号バッファから入力された過去の送話信号と前記第１の疑似エコー信号とに基づいて第１のエコー消去量評価値を算出するとともに、前記過去の送話信号と前記第２の疑似エコー信号とに基づいて第２のエコー消去量評価値を算出する評価値算出部と、
前記第１及び第２のエコー消去量評価値を互いに比較してダブルトークの発生の有無を判定するダブルトーク判定器と、
前記ダブルトーク判定器による判定結果に応じた反映度合いで前記現在のフィルタ係数群を反映したフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を、当該入力された受話信号の系列に対して実行することにより推定エコー成分を生成するフォアグラウンドフィルタと、
前記集音部から入力された送話信号から前記推定エコー成分を差し引いて残差信号を生成する減算器と
を備えることを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項８】
請求項７記載のエコーキャンセラ装置であって、前記フォアグラウンドフィルタは、前記ダブルトークが発生したと判定されたとき、前記ダブルトークが発生しないと判定されたときよりも前記反映度合いを小さくすることを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項９】
請求項７記載のエコーキャンセラ装置であって、
前記疑似エコー算出部は、当該入力された受話信号列に対して前記現在のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより第３の疑似エコー信号を算出するとともに、当該入力された受話信号列に対して前記過去のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより第４の疑似エコー信号を算出し、
前記評価値算出部は、前記集音部から入力された送話信号と前記第３の疑似エコー信号とに基づいて第３のエコー消去量評価値を算出するとともに、前記集音部から入力された送話信号と前記第４の疑似エコー信号とに基づいて第４のエコー消去量評価値を算出し、
前記ダブルトーク判定器は、更に、前記第３及び第４のエコー消去量評価値を互いに比較して前記ダブルトークの発生の有無を判定する、
ことを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１０】
請求項９記載のエコーキャンセラ装置であって、前記ダブルトーク判定器は、前記第１のエコー消去量評価値が前記第２のエコー消去量評価値以下であり、且つ前記第３のエコー消去量評価値が前記第４のエコー消去量評価値以下であるときに、前記ダブルトークが発生したと判定することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のエコーキャンセラ装置であって、前記ダブルトーク判定器は、前記第１のエコー消去量評価値が前記第２のエコー消去量評価値以下であり、且つ前記第３のエコー消去量評価値が前記第４のエコー消去量評価値を超えるときに、エコー経路変動が発生したと判定することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のエコーキャンセラ装置であって、前記ダブルトーク判定器は、前記第１のエコー消去量評価値が前記第２のエコー消去量評価値を超えるときに、エコー経路が定常状態にあると判定することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１３】
請求項７記載のエコーキャンセラ装置であって、前記現在及び過去のフィルタ係数群の中から、前記ダブルトーク判定器による判定結果に応じた新フィルタ係数群を選択するフィルタ選択部を更に備え、
前記フィルタ選択部は、前記新フィルタ係数群で前記適応フィルタ部におけるフィルタ係数群を置き換えることを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のエコーキャンセラ装置であって、前記現在及び過去のフィルタ係数群を一時的に記憶するフィルタ係数バッファを更に備え、
前記フィルタ係数バッファは、前記フィルタ選択部による制御を受けて前記新フィルタ係数群を前記適応フィルタ部に供給することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１５】
請求項７記載のエコーキャンセラ装置であって、
前記フォアグラウンドフィルタは、当該フォアグラウンドフィルタで用いられた過去のフィルタ係数群と前記適応フィルタ部で用いられた当該現在のフィルタ係数群との線形結合により合成フィルタ係数群を生成し、前記合成フィルタ係数群を用いたフィルタ演算により前記推定エコー成分を生成することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１６】
請求項７記載のエコーキャンセラ装置であって、前記残差信号中の残留エコー成分を抑圧する残留エコー抑圧部を更に備え、
前記残留エコー抑圧部は、前記ダブルトーク判定器による判定結果に応じて前記残留エコー成分を抑圧する度合いを調整することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項１７】
相手方通話装置との間で電気通信網を介して通信を行う通信機能部と、
前記通信機能部から入力された受話信号列を音響波に変換して放射するスピーカ及び集音部に接続された請求項１記載のエコーキャンセラ装置とを備え、
前記エコーキャンセラ装置は、前記受話信号列を用いて、前記集音部から入力された送話信号中の音響エコー成分を低減させることを特徴とする通話装置。
【請求項１８】
相手方通話装置との間で電気通信網を介して通信を行う通信機能部と、
前記通信機能部から入力された受話信号列を音響波に変換して放射するスピーカ及び集音部に接続された請求項７記載のエコーキャンセラ装置とを備え、
前記エコーキャンセラ装置は、前記受話信号列を用いて、前記集音部から入力された送話信号中の音響エコー成分を低減させることを特徴とする通話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンで検出された音響信号に含まれる音響エコー成分を低減するエコーキャンセル技術に関し、特に、適応フィルタを用いてその音響エコー成分を低減するエコーキャンセル技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
各々がマイクロフォン及びスピーカを有する２台の通話装置間で双方向通話が行われる場合、一方の通話装置のマイクロフォンで採取された音（たとえば、送話者音声または背景雑音）は、電気通信網を通して相手方の通話装置に伝送された後に、その相手方の通話装置のスピーカで再生される。しかしながら、その再生音が当該スピーカから直接的または間接的にマイクロフォンに回り込んで採取されると、その再生音が発信元の通話装置に送り戻される。このようにして発信元の通話装置に送り戻される再生音は、「音響エコー」と呼ばれている。【０００３】
音響エコーを抑制するデバイスとしては、適応フィルタを用いたエコーキャンセラが広く使用されている。この種のエコーキャンセラでは、適応フィルタは、スピーカからマイクロフォンに至る音響エコーの伝達経路（以下「エコー経路」ともいう。）の特性を逐次推定すなわち学習して、擬似エコー信号（「エコーレプリカ」とも呼ばれる。）を生成する。そして、発信元の通話装置へ伝送される送話信号からその擬似エコー信号を除去することにより、当該送話信号に含まれる音響エコー成分を低減することができる。したがって、適応フィルタの性能がエコーキャンセラのエコー消去性能を決定するということができる。【０００４】
このような適応フィルタによるエコー経路特性の学習を阻害する要因としては、マイクロフォンで検出された音響信号への外乱信号の混入が考えられる。適応フィルタにとっては、音響エコーに混入する近端話者音声または背景雑音は、外乱信号であり、エコー経路特性の学習の妨げとなる。特にマイクロフォンに近端話者音声と音響エコーとが混入するダブルトーク（同時通話）状態は、エコー経路特性の学習を阻害する要因として問題となる。【０００５】
前述のダブルトークに起因する問題に対しては、適応フィルタと、ダブルトークの有無を判定するダブルトーク検出回路とを備えたエコーキャンセラが知られている。この種のエコーキャンセラは、たとえば、下記の非特許文献１に開示されている。非特許文献１に開示されている音響エコーキャンセラは、エコー消去量を検出パラメータとして監視し、当該エコー消去量が所定量以上となったときにダブルトークが発生したと判定して適応フィルタ係数の更新を休止させるダブルトーク検出回路を備えたものである。【０００６】
また、外乱信号に対するエコー経路特性の学習のロバスト性（頑健性）を向上させるために、２種類のフィルタを備えたエコーキャンセラも知られている。この種のエコーキャンセラは、たとえば、下記の非特許文献２に開示されている。非特許文献２に開示されているエコーキャンセラは、エコー経路特性の学習を行うバックグラウンド（ＢＧ）フィルタと、このＢＧフィルタの学習結果がある程度の時間をかけて反映されるフォアグラウンド（ＦＧ）フィルタとを備えており、エコー消去にはＦＧフィルタが使用される。【０００７】
なお、特許文献１（特開平６−３３８８２７号公報）には、２種類のフィルタとダブルトーク検出回路とを備えたエコーキャンセラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３３８８２７号公報（たとえば、図１及び段落００１４〜００２０）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】藤井健作，大賀寿郎，“エコー経路変動検出を併用するダブルトーク検出法,”信学論(A), vol. J78-A, no.3, pp. 314-322, March 1995.
【非特許文献２】K. Ochiai, T. Araseki, and T. Ogihara, “Echo canceller with two echo path models,” IEEE Transactions on Communications, vol. COM-25, no. 6, pp. 589-595, June 1977.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記ダブルトーク検出回路を備えた従来のエコーキャンセラでは、そのダブルトーク発生回路の誤判定により適応フィルタが誤学習すれば、エコー消去量が極端に低下することがある。また、上記２種類のフィルタを備えた従来のエコーキャンセラでは、ダブルトークに起因して２種類のフィルタがともに誤学習を起こした場合に、外乱信号に対するロバスト性を維持することができないことがある。よって、上記した従来のエコーキャンセラでは、ダブルトークが発生する環境下で安定したエコー消去性能が得られるとは限らない。【００１１】
上記に鑑みて本発明の目的は、ダブルトークが発生する環境下で安定したエコー消去性能を維持することができるエコーキャンセラ装置及び通話装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本本発明の第１の態様によるエコーキャンセラ装置は、入力された受話信号列に対してフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行するとともに、集音部から入力された送話信号に応じて前記フィルタ係数群の更新を行う適応フィルタ部と、前記適応フィルタ部で使用された現在及び過去のフィルタ係数群を取得し、当該現在及び過去のフィルタ係数群をそれぞれ用いたフィルタ演算を前記受話信号の系列に対して実行することにより複数の疑似エコー信号を算出する疑似エコー算出部と、前記集音部から入力された送話信号を一時的に記憶した後に過去の送話信号として出力する送話信号バッファと、前記過去の送話信号と前記複数の疑似エコー信号とに基づき、当該複数の疑似エコー信号にそれぞれ対応する複数のエコー消去量評価値を算出する評価値算出部と、前記複数のエコー消去量評価値に基づいて、前記現在及び過去のフィルタ係数群の中から新フィルタ係数群を選択するフィルタ選択部と、前記受話信号の系列に対して前記新フィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより推定エコー成分を生成するフォアグラウンドフィルタと、前記集音部から入力された送話信号から前記推定エコー成分を差し引いて残差信号を生成する減算器とを備えることを特徴とする。【００１３】
本発明の第２の態様によるエコーキャンセラ装置は、入力された受話信号列に対してフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行するとともに、集音部から入力された送話信号に応じて適応的に前記フィルタ係数群の更新を行う適応フィルタ部と、当該入力された受話信号列を一時的に記憶した後に過去の受話信号列として出力する受話信号バッファと、前記適応フィルタ部で用いられた現在及び過去のフィルタ係数群を取得し、前記過去の受話信号列に対して前記現在のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより第１の疑似エコー信号を算出するととともに、前記過去の受話信号列に対して前記過去のフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を実行することにより第２の疑似エコー信号を算出する疑似エコー算出部と、前記集音部から入力された送話信号を一時的に記憶した後に過去の送話信号として出力する送話信号バッファと、前記送話信号バッファから入力された過去の送話信号と前記第１の疑似エコー信号とに基づいて第１のエコー消去量評価値を算出するとともに、前記過去の送話信号と前記第２の疑似エコー信号とに基づいて第２のエコー消去量評価値を算出する評価値算出部と、前記第１及び第２のエコー消去量評価値を互いに比較してダブルトークの発生の有無を判定するダブルトーク判定器と、前記ダブルトーク判定器による判定結果に応じた反映度合いで前記現在のフィルタ係数群を反映したフィルタ係数群を用いたフィルタ演算を、当該入力された受話信号の系列に対して実行することにより推定エコー成分を生成するフォアグラウンドフィルタと、前記集音部から入力された送話信号から前記推定エコー成分を差し引いて残差信号を生成する減算器とを備えることを特徴とする。【００１４】
本発明の第３の態様による通話装置は、相手方通話装置との間で通信回線網を介した通信を行う通信機能部と、前記第１または第２の態様によるエコーキャンセラ装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ダブルトークが発生する環境下で安定したエコー消去性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施の形態１に係る通話システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態１のエコーキャンセラの概略構成を示す図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、実施の形態１に係るエコー消去量評価値の例を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係るエコーキャンセル処理の手順の例を概略的に示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１のエコーキャンセラのハードウェア構成例を示す図である。
【図６】実施の形態１のエコーキャンセラの他のハードウェア構成例を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態２のエコーキャンセラの概略構成を示す図である。
【図８】実施の形態２に係るエコーキャンセル処理の手順の例を概略的に示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係るダブルトーク判定処理の手順の例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施の形態２に係るエコー消去量評価値の第１の例を示すグラフである。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施の形態２に係るエコー消去量評価値の第２の例を示すグラフである。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施の形態２に係るエコー消去量評価値の第３の例を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る実施の形態３のエコーキャンセラの概略構成を示す図である。
【図１４】実施の形態３に係るエコーキャンセル処理の手順の例を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る種々の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面全体において同一符号を付された構成要素は、同一構成及び同一機能を有するものとする。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１のエコーキャンセラ１０を有する２台の通話装置１Ａ，１Ｂを含む通話システムの概略構成を示す図である。図１に示されるように、２台の通話装置１Ａ，１Ｂは、通信回線網ＮＷを介して相互に接続されており、同一構成を有する。通話装置１Ａ，１Ｂの各々は、マイクロフォンを含む集音部ＭＫと、音響波である再生音を出力するスピーカＳＰとにそれぞれ接続されており、相手方通話装置との間で通信を行う通信機能部１１と、相手方通話装置に伝送される送話信号中の音響エコー成分を低減するエコーキャンセラ１０とを備えている。集音部ＭＫがスピーカＳＰと音響的に結合する場合、すなわち、スピーカＳＰから出力された音響波が、空気、液体または固体などの媒体を伝達して集音部ＭＫに回り込んで検出される場合、集音部ＭＫはその音響波を音響エコーとして検出し得る。通信回線網ＮＷとしては、たとえば、電話回線網、移動体通信網もしくはインターネットなどの広域通信網、またはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの小規模通信網が挙げられる。
【００１９】
図２は、実施の形態１のエコーキャンセラ１０の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、エコーキャンセラ１０は、集音部ＭＫから入力された音検出信号をサンプリングして送話信号ｙ（ｎ）を出力する信号入力部Ｓｉｎと、音響エコー成分が低減された送話信号である残差信号ｅ（ｎ）を通信機能部１１に出力する回線側信号出力部Ｓｏｕｔと、通信機能部１１で受信された受話信号ｘ（ｎ）が入力される回線側信号入力部Ｒｉｎと、受話信号ｘ（ｎ）をスピーカＳＰに出力する信号出力部Ｒｏｕｔとを備えている。ここで、送話信号ｙ（ｎ），受話信号ｘ（ｎ）及び残差信号ｅ（ｎ）はいずれも時間離散信号であり、ｎは、離散的なサンプリング時刻Ｔｎを特定する整数である。
【００２０】
また、エコーキャンセラ１０は、入力された受話信号ｘ（ｎ）の系列（以下「受話信号列」ともいう。）に対して時間領域のフィルタ係数群ｗ（ｎ）を用いたフィルタ演算を実行する適応フィルタ部２０を備えている。この適応フィルタ部２０は、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法またはＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法などの公知の適応アルゴリズムに従い、送話信号ｙ（ｎ）に応じてフィルタ係数群ｗ（ｎ）を適応的に更新する機能をも有する。
【００２１】
適応フィルタ部２０は、図２に示されるように、受話信号列とフィルタ係数群ｗ（ｎ）との畳み込み演算を実行する適応フィルタ２１と、この適応フィルタ２１のフィルタ出力ｄ（ｎ）を送話信号ｙ（ｎ）から差し引いて誤差信号δ（ｎ）を生成する減算器２２と、この誤差信号δ（ｎ）に応じて適応的にフィルタ係数群ｗ（ｎ）の更新を行う適応アルゴリズム部（ＡＡＬ）２３とを備えて構成されている。
【００２２】
受話信号列Ｘ（ｎ）は、次式（１）のＮ次元ベクトルで表現することができる。
2017085761.tif 000003
【００２３】
ここで、Ｎは、３以上の整数であり、記号Ｔは、１行Ｎ列の横ベクトルをＮ行１列の縦ベクトルに変換させる転置を表す記号である。畳み込み演算で使用されるフィルタ係数群ｗ（ｎ）は、次式（２）のＮ次元ベクトルで表現することができる。
2017085761.tif 000004
【００２４】
適応フィルタ２１は、次式（３）に従って受話信号列Ｘ（ｎ）とフィルタ係数群ｗ（ｎ）との畳み込み演算を実行することでフィルタ出力ｄ（ｎ）を算出することができる。
2017085761.tif 000005
【００２５】
また、減算器２２は、次式（４）に示されるように、送話信号ｙ（ｎ）からフィルタ出力ｄ（ｎ）を差し引くことで誤差信号δ（ｎ）を算出する。
2017085761.tif 000006
【００２６】
適応アルゴリズム部２３は、この誤差信号δ（ｎ）の大きさが予め決められた条件下で最小になるようにフィルタ係数群ｗ（ｎ）を逐次修正する。学習同定法とも呼ばれている公知のＮＬＭＳ法を採用する場合、適応アルゴリズム部２３は、次式（５）に従って新たなフィルタ係数群ｗ（ｎ＋１）を導出することができる。
2017085761.tif 000007
【００２７】
ここで、μ（ｎ−１）は、サンプリング時刻Ｔｎ−１での係数であり、たとえば、次式（６）で与えられる。
2017085761.tif 000008
【００２８】
ここで、αは、フィルタ係数群の更新量を調整するためのステップサイズであり、βは、式（６）の中辺の分母が零になることを防止する微少な数である。また、Ｎは、適応フィルタ２１のフィルタ長と一致し、σｘは、受話信号の分散である。更に、Ｎσｘは、受話信号列Ｘ（ｎ−１）のノルムの２乗||Ｘ（ｎ−１）||２（＝｛Ｘ（ｎ−１）｝Ｔ・Ｘ（ｎ−１））で近似することができる。
【００２９】
そして、適応アルゴリズム部２３は、新たなフィルタ係数群ｗ（ｎ＋１）で適応フィルタ２１における現在のフィルタ係数群ｗ（ｎ）を置き換えることでフィルタ係数群ｗ（ｎ）を更新する。フィルタ係数群ｗ（ｎ）は、スピーカＳＰから集音部ＭＫに至るエコー経路特性の推定量を表しているため、フィルタ係数群ｗ（ｎ）を逐次更新することは、そのエコー経路特性の逐次推定すなわちそのエコー経路特性の学習を行うことを意味する。なお、適応アルゴリズムは、ＬＭＳ法及びＮＬＭＳ法に限定されるものではない。たとえば、アフィン射影法またはＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）法などの他の適応アルゴリズムで動作するように適応フィルタ部２０の構成を適宜変更してもよい。
【００３０】
次に、図２を参照すると、エコーキャンセラ１０は、推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を算出するエコー推定部３０を備えている。このエコー推定部３０は、フィルタ係数バッファ３１、疑似エコー算出部３２、評価値算出部３４、バッファ制御部３６、信号バッファ３７，３８及びＦＧ（フォアグラウンド）フィルタ３９を含んで構成される。
【００３１】
フィルタ係数バッファ３１は、適応フィルタ２１におけるフィルタ係数群の更新が行われる度に、適応フィルタ２１から供給を受けた更新後のフィルタ係数群を一時的に記憶する。またフィルタ係数バッファ３１は、適応フィルタ部２０で使用された現在及び過去のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）を一時的に記憶する。なお、本明細書において「現在」とは、最新のサンプリング時刻を意味し、「過去」とは、この最新のサンプリング時刻よりも前のサンプリング時刻を意味するものとする。また、以下、説明の便宜上、現在のフィルタ係数群ｗ（ｎ）を「現フィルタ係数群」とも呼び、過去のフィルタ係数群ｗ（ｎ−１）を「旧フィルタ係数群」とも呼ぶこととする。
【００３２】
フィルタ係数バッファ３１に記憶される現在及び過去のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）と、適応フィルタ部２０で使用されたフィルタ係数群との間の関係は、たとえば、次式（７）に示される通りである。
2017085761.tif 000009
【００３３】
フィルタ係数バッファ３１は、適応フィルタ部２０から次のフィルタ係数ｗ（ｎ＋１）の供給を受けると、次式（８）に示されるように、記憶済みのフィルタ係数群の中から最も古い時刻のフィルタ係数群を削除し、フィルタ係数群を更新する。
2017085761.tif 000010
【００３４】
なお、上式（７）に示したように、フィルタ係数バッファ３１に記憶される現在及び過去のフィルタ係数群ｗ（ｎ），ｗ（ｎ−１）のサンプリング時刻Ｔｎ，Ｔｎ−１が連続していることが好ましいが、これに限定されるものではない。連続しないサンプリング時刻での現在及び過去のフィルタ係数群がフィルタ係数バッファ３１に記憶されて利用されてもよい。
【００３５】
信号バッファ３７は、遅延回路として機能し、受話信号列Ｘ（ｎ−１）を一時的に記憶した後に過去の受話信号列として疑似エコー算出部３２に供給する。疑似エコー算出部３２は、フィルタ係数バッファ３１から読み出されたフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）をそれぞれ用いたフィルタ演算を過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）に対して実行することにより２個の疑似エコー信号ｄ（１）（ｎ），ｄ（２）（ｎ）を算出する。具体的には、ｋ番目の疑似エコー信号ｄ（ｋ）（ｎ）は、次式（９）に従い、ｋ番目のフィルタ係数群ｗ（ｋ）（ｎ）を用いた畳み込み演算により算出される。
2017085761.tif 000011
【００３６】
また、信号バッファ３８は、遅延回路として機能し、送話信号ｙ（ｎ−１）を一時的に記憶した後に過去の送話信号として評価値算出部３４に出力する。評価値算出部３４は、疑似エコー信号ｄ（１）（ｎ），ｄ（２）（ｎ）と過去の送話信号ｙ（ｎ−１）とに基づき、エコー消去量評価値ＥＶ（１）（ｎ），ＥＶ（２）（ｎ）を算出する。具体的には、ｋ番目のエコー消去量評価値ＥＶ（ｋ）（ｎ）は、次式（１０）に示されるように、過去の送話信号ｙ（ｎ−１）とｋ番目の疑似エコー信号ｄ（ｋ）（ｎ）との差分に対する当該過去の送話信号ｙ（ｎ−１）の比率の２乗として算出される。
2017085761.tif 000012
【００３７】
更に、評価値算出部３４は、次式（１１）に示されるようにデシベル表示のエコー消去量評価値ｄＥＶ（ｋ）（ｎ）を算出し、このエコー消去量評価値ｄＥＶ（ｋ）（ｎ）をバッファ制御部３６に供給する。
2017085761.tif 000013
【００３８】
図３Ａ及び図３Ｂは、デシベル表示のエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）の例を示すグラフである。図３Ａ及び図３Ｂでは、現フィルタ係数群ｗ（ｎ）を用いて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ）と、旧フィルタ係数群ｗ（ｎ−１）を用いて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（２）（ｎ）とが示されている。
【００３９】
バッファ制御部３６は、ＦＧフィルタ３９に対してフィルタ選択部として機能する。すなわち、バッファ制御部３６は、評価値算出部３４から供給されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）に基づき、フィルタ係数バッファ３１に記憶されているフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）の中から新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を選択する。たとえば、エコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）のうち最も高いエコー消去量評価値ｄＥＶ（ｐ）（ｎ）に対応するｗ（ｐ）（ｎ）が新フィルタ係数群として選択されればよい。図３Ａに示されるように旧フィルタ係数群ｗ（ｎ−１）を用いて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（２）（ｎ）よりも、現フィルタ係数群ｗ（ｎ）を用いて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ）の方が大きい場合、バッファ制御部３６は新フィルタ係数ｗ（１）（ｎ）（ｐ＝１）を選択することができる。一方、図３Ｂに示されるように現フィルタ係数群ｗ（ｎ）を用いて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ）よりも、旧フィルタ係数群ｗ（ｎ−１）を用いて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ（２）（ｎ）の方が大きい場合には、バッファ制御部３６は旧フィルタ係数群ｗ（２）（ｎ）（ｐ＝２）を選択することができる。
【００４０】
次いで、バッファ制御部３６は、その選択結果を示す制御信号Ｃｆをフィルタ係数バッファ３１に供給する。フィルタ係数バッファ３１は、この制御信号Ｃｆに応じて当該新フィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）をＦＧフィルタ３９に供給する。これに応じて、ＦＧフィルタ３９は、新フィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）で自己のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）を置き換えることでフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）をフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）に更新することができる。
【００４１】
ＦＧフィルタ３９は、フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）を用いたフィルタ演算を受話信号列Ｘ（ｎ）に対して実行することにより推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を生成し、この推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を減算器２５に供給する。具体的には、ＦＧフィルタ３６は、次式（１２）に従って受話信号列Ｘ（ｎ）とフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）との畳み込み演算を実行することで推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を生成することができる。
2017085761.tif 000014
【００４２】
減算器２５は、送話信号ｙ（ｎ）と推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）とを入力とし、次式（１３）に示されるように、送話信号ｙ（ｎ）から推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を差し引いて残差信号ｅ（ｎ）を生成する。
2017085761.tif 000015
【００４３】
この残差信号ｅ（ｎ）は、回線側信号出力部Ｓｏｕｔによって通信機能部１１に出力される。
【００４４】
このようにＦＧフィルタ３９のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）を新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）で置き換えることにより、適応フィルタ部２０におけるフィルタ係数群の更新結果が短時間でＦＧフィルタ３９に反映されるので、ＦＧフィルタ３９のエコー経路変動に対する追従性が高くなる。
【００４５】
これに対して、以下に説明するように、忘却係数γを用い、適応フィルタ部２０のフィルタ係数群の更新結果をある程度の時間をかけてＦＧフィルタ３９に反映してもよい。この場合、ＦＧフィルタ３６は、次式（１４）に示されるように、当該ＦＧフィルタ３６で用いられた過去のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）と当該新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）との線形結合により合成フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）を生成し、自己のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）を合成フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）に置き換える。
2017085761.tif 000016
【００４６】
ここで、忘却係数γは、フィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）に重み付けられる重み係数である。このような合成フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）の使用により、適応フィルタ部２０のフィルタ係数群が時間をかけてＦＧフィルタ３６に反映されるため、ダブルトークに対するロバスト性（頑健性）の更なる向上が可能となる。
【００４７】
次に、図４を参照しつつ、上記エコーキャンセラ１０の動作例について説明する。図４は、エコーキャンセラ１０により実行されるエコーキャンセル処理の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
【００４８】
図４を参照すると、適応フィルタ部２０は、サンプリング時刻Ｔｎに受話信号列Ｘ（ｎ）が入力されるまで待機している（ステップＳＴ１のＮＯ）。受話信号列Ｘ（ｎ）が入力されると（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、適応フィルタ部２０は、上述したフィルタ演算を実行してフィルタ係数群を更新する（ステップＳＴ２）。フィルタ係数バッファ３１は、適応フィルタ２１から更新後のフィルタ係数群ｗ（ｎ）の供給を受けると、フィルタ係数群を更新する（ステップＳＴ３）。
【００４９】
次に、疑似エコー算出部３２は、フィルタ係数群の番号ｋを「１」に設定し（ステップＳＴ４）、フィルタ係数バッファ３１から供給されたｋ番目のフィルタ係数群ｗ（ｋ）（ｎ）を用いたフィルタ演算を実行して疑似エコー信号ｄ（ｋ）（ｎ）を生成する（ステップＳＴ５）。この疑似エコー信号ｄ（ｋ）（ｎ）は、評価値算出部３４に供給される。次いで、評価値算出部３４は、その疑似エコー信号ｄ（ｋ）（ｎ）と過去の送話信号ｙ（ｎ−１）とに基づき、エコー消去量評価値ｄＥＶ（ｋ）（ｎ）を算出する（ステップＳＴ６）。このエコー消去量評価値ｄＥＶ（ｋ）（ｎ）は、バッファ制御部３６に供給される。その後、評価値算出部３４は、番号ｋを１だけインクリメントし（ステップＳＴ７）、番号ｋが最大値Ｍ（＝２）以下である場合には（ステップＳＴ８のＹＥＳ）、処理手順をステップＳＴ５に戻す。
【００５０】
一方、番号ｋが最大値Ｍ（＝２）以下ではない場合（ステップＳＴ８のＮＯ）、言い換えれば、全ての疑似エコー信号ｄ（１）（ｎ），ｄ（２）（ｎ）についてエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）が算出された場合、処理手順はステップＳＴ９に移行する。なお、図４の例では、２個のエコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）はこの順番で算出されている（ステップＳＴ４〜ＳＴ８）が、この代わりに、エコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）が同時並列に算出されてもよい。
【００５１】
次のステップＳＴ９では、バッファ制御部３６は、エコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）に基づき、フィルタ係数バッファ３１に記憶されているフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）の中から新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を選択する（ステップＳＴ９）。この選択結果を示す制御信号Ｃｆは、フィルタ係数バッファ３１に供給される。次いで、フィルタ係数バッファ３１は、制御信号Ｃｆで指定された新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）をＦＧフィルタ３９に供給することにより、ＦＧフィルタ３９におけるフィルタ係数群を更新する（ステップＳＴ１０）。
【００５２】
その後、ＦＧフィルタ３９は、受話信号列Ｘ（ｎ）に対してフィルタ演算を実行することにより推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を生成する（ステップＳＴ１１）。減算器２５は、送話信号ｙ（ｎ）から推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を差し引いて残差信号ｅ（ｎ）を生成する（ステップＳＴ１２）。次いで、回線側信号出力部Ｓｏｕｔは、残差信号ｅ（ｎ）を通信機能部１１に出力する（ステップＳＴ１３）。
【００５３】
ステップＳＴ１３の後、エコーキャンセル処理を続行する場合（ステップＳＴ１４のＹＥＳ）、処理手順はステップＳＴ１に戻る。一方、エコーキャンセル処理を続行しない場合（ステップＳＴ１４のＮＯ）、エコーキャンセル処理は終了する。
【００５４】
上記エコーキャンセラ１０のハードウェア構成は、たとえば、ワークステーションまたはメインフレームなどの、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）内蔵のコンピュータで実現可能である。あるいは、上記エコーキャンセラ１０のハードウェア構成は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）により実現されてもよい。
【００５５】
図５は、ＤＳＰ、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどのＬＳＩを用いて構成されるエコーキャンセラ１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図５の例では、エコーキャンセラ１０は、信号処理回路５０、音響入出力部５１、回線側入出力部５２、記録媒体５３及びバスなどの信号路５４により構成されている。音響入出力部５１は、信号入力部Ｓｉｎ及び信号出力部Ｒｏｕｔの機能を実現するインタフェース回路であり、回線側入出力部５２は、回線側信号出力部Ｓｏｕｔ及び回線側信号入力部Ｒｉｎの機能を実現するインタフェース回路である。上記適応フィルタ部２０、エコー推定部３０及び減算器２５の機能は、図５の信号処理回路５０及び記録媒体５３で実現することができる。記録媒体５３は、フィルタ係数バッファ３１及び疑似エコーバッファ３３として使用され得る。記録媒体５３としては、たとえば、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＤＲＡＭ）などの揮発性メモリ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）またはＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）を使用することが可能である。
【００５６】
一方、図６は、コンピュータを用いて構成されるエコーキャンセラ１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図６の例では、エコーキャンセラ１０は、ＣＰＵ６０ｃを内蔵するプロセッサ６０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６２、音響入出力部６３、回線側入出力部６４、記録媒体６５及びバスなどの信号路６６により構成されている。音響入出力部６３は、信号入力部Ｓｉｎ及び信号出力部Ｒｏｕｔの機能を実現するインタフェース回路であり、回線側入出力部６４は、回線側信号出力部Ｓｏｕｔ及び回線側信号入力部Ｒｉｎの機能を実現するインタフェース回路である。適応フィルタ部２０、エコー推定部３０及び減算器２５の機能は、プロセッサ６０及び記録媒体６５で実現することができる。記録媒体６５は、フィルタ係数バッファ３１及び疑似エコーバッファ３３として使用され得る。プロセッサ６０は、ＲＡＭ６１を作業用メモリとして使用し、ＲＯＭ６２から読み出されたコンピュータ・プログラムに従って動作することにより、適応フィルタ部２０、エコー推定部３０及び減算器２５の機能を実現する。記録媒体６５としては、たとえば、ＳＤＲＡＭなどの揮発性メモリ、ＨＤＤまたはＳＳＤを使用することが可能である。
【００５７】
以上に説明したように実施の形態１のエコーキャンセラ１０は、エコー消去量評価値ｄＥＶ（１）（ｎ），ｄＥＶ（２）（ｎ）に基づき、フィルタ係数バッファ３１に記憶されている複数のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）の中からフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を選択し、このフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）をＦＧフィルタ３９に設定することができる。よって、適応フィルタ部２０においてエコー経路特性の推定精度が低下して誤学習が起きても、その誤学習がＦＧフィルタ３９に反映されることが抑制される。また、近端話者音声または背景雑音といった外乱信号に対するロバスト性の向上も可能である。したがって、ダブルトークが発生する環境下で安定したエコー消去性能を実現することができる。
【００５８】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。図７は、実施の形態２のエコーキャンセラ１０Ａの概略構成を示すブロック図である。上記実施の形態１のエコーキャンセラ１０の場合と同様に、本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ａと図１に示した通信機能部１１との組み合わせで通話装置を構成することができる。
【００５９】
図７に示されるように、本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ａは、上記実施の形態１のエコーキャンセラ１０と同様に、信号入力部Ｓｉｎ、信号出力部Ｒｏｕｔ、回線側信号出力部Ｓｏｕｔ及び回線側信号入力部Ｒｉｎを備えるとともに、適応フィルタ部２０及び減算器２５を備えている。
【００６０】
また、本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ａはエコー推定部３０Ａを備えている。このエコー推定部３０Ａは、フィルタ係数バッファ３１、疑似エコー算出部３２Ａ、評価値算出部３４Ａ、ダブルトーク判定器３５、バッファ制御部３６Ａ、信号バッファ３７，３８及びＦＧ（フォアグラウンド）フィルタ３９Ａを含んで構成される。
【００６１】
図７に示されるフィルタ係数バッファ３１は、上記実施の形態１のフィルタ係数バッファ３１と同様の機能を有し、適応フィルタ部２０で使用された現在及び過去のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）を一時的に記憶する。
【００６２】
信号バッファ３７は、遅延回路として機能し、受話信号列Ｘ（ｎ−１）を一時的に記憶した後に過去の受話信号列として疑似エコー算出部３２Ａに出力する。疑似エコー算出部３２には、信号バッファ３７から過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）が入力されるとともに、現在の受話信号列Ｘ（ｎ）が入力されている。
【００６３】
疑似エコー算出部３２Ａは、フィルタ係数バッファ３１から供給された現在のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）を用いたフィルタ演算を過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）に対して実行することにより疑似エコー信号ｄ２（１）（ｎ）を算出するとともに、現在のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）を用いたフィルタ演算を現在の受話信号列Ｘ（ｎ）に対して実行することにより疑似エコー信号ｄ１（１）（ｎ）を算出する。また、疑似エコー算出部３２Ａは、フィルタ係数バッファ３１から供給された過去のフィルタ係数群ｗ（２）（ｎ）を用いたフィルタ演算を過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）に対して実行することにより疑似エコー信号ｄ２（２）（ｎ）を算出し、過去のフィルタ係数群ｗ（２）（ｎ）を用いたフィルタ演算を現在の受話信号列Ｘ（ｎ）に対して実行することにより疑似エコー信号ｄ１（２）（ｎ）を算出する。
【００６４】
具体的には、疑似エコー算出部３２Ａは、次式（１５Ａ）に従い、現在の受話信号列Ｘ（ｎ）とフィルタ係数群ｗ（ｋ）（ｎ）（ｋ＝１，２）との畳み込み演算を実行することで疑似エコー信号ｄ１（ｋ）（ｎ）を生成することができ、次式（１５Ｂ）に従い、過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）とフィルタ係数群ｗ（ｋ）（ｎ）との畳み込み演算を実行することで疑似エコー信号ｄ２（ｋ）（ｎ）を生成することができる。
2017085761.tif 000017
2017085761.tif 000018
【００６５】
一方、信号バッファ３８は、遅延回路として機能し、送話信号ｙ（ｎ−１）を一時的に記憶した後に過去の送話信号として評価値算出部３４Ａに出力する。評価値算出部３４Ａには、信号バッファ３８から過去の送話信号ｙ（ｎ−１）が入力されるとともに、現在の送話信号ｙ（ｎ）が入力されている。
【００６６】
評価値算出部３４Ａは、次式（１６Ａ）に従い、現在の送話信号ｙ（ｎ）と疑似エコー信号ｄ１（ｋ）（ｎ）とに基づいてエコー消去量評価値ＥＶ１（ｋ）（ｎ）を算出するとともに、次式（１６Ｂ）に従い、過去の送話信号ｙ（ｎ−１）と疑似エコー信号ｄ２（ｋ）（ｎ）とに基づいてエコー消去量評価値ＥＶ２（ｋ）（ｎ）を算出する。
2017085761.tif 000019
2017085761.tif 000020
【００６７】
更に、評価値算出部３４Ａは、次式（１７Ａ），（１７Ｂ）に示されるようにデシベル表示のエコー消去量評価値ｄＥＶ１（ｋ）（ｎ），ｄＥＶ２（ｋ）（ｎ）を算出し、これらエコー消去量評価値ｄＥＶ１（ｋ）（ｎ），ｄＥＶ２（ｋ）（ｎ）をダブルトーク判定器３５に供給する。
2017085761.tif 000021
2017085761.tif 000022
【００６８】
ダブルトーク判定器３５は、現在の受話信号列Ｘ（ｎ）及び現在の送話信号ｙ（ｎ）に基づいて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ），ｄＥＶ１（２）（ｎ）を互いに比較し、且つ、過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）及び過去の送話信号ｙ（ｎ−１）に基づいて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ２（１）（ｎ），ｄＥＶ２（２）（ｎ）を互いに比較して、定常状態、ダブルトーク状態またはエコー経路変動状態のいずれが生じているかを判定する機能を有している。この機能の詳細については後述する。ここで、エコー経路変動は、スピーカＳＰと集音部ＭＫとの間の音響エコーの伝達経路の変動を意味し、定常状態は、ダブルトーク及びエコー経路変動のいずれも発生していない状態を意味する。ダブルトーク判定器３５による判定結果ＤＴは、ＦＧフィルタ３９Ａとバッファ制御部３６Ａとにそれぞれ供給される。
【００６９】
ＦＧフィルタ３９Ａは、フィルタ係数バッファ３１から現フィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）の供給を受けている。ＦＧフィルタ３９Ａは、ダブルトーク判定器３５による判定結果ＤＴに応じた反映度合いで自己のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）に現フィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）を反映させる。たとえば、判定結果ＤＴが定常状態またはエコー経路変動状態を示す場合、ＦＧフィルタ３９Ａは、自己のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）をフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）で置き換えて更新することにより、フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）へのフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）の反映度合いを最大にすることができる。一方、判定結果ＤＴがダブルトーク状態を示す場合、自己のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ−１）の更新を停止することにより、その反映度合いを最小にすることができる。
【００７０】
また、ＦＧフィルタ３９Ａは、次式（１８）の合成フィルタ係数ｗＦＧ（ｎ）を使用してもよい。
2017085761.tif 000023
この場合、忘却係数γを用いて反映度合いを調整することができる。忘却係数γは、零近傍の値に設定されることが好ましく、たとえば、零より大きく且つ０．１以下の範囲内にあることが望ましい。また、たとえば、判定結果ＤＴがエコー経路変動状態を示す場合、ＦＧフィルタ３９Ａは、忘却係数γの値を定常状態時の値よりも大きい値に設定することにより、エコ経路変動状態時の反映度合いを定常状態時の反映度合いよりも大きくすることができる。一方、判定結果ＤＴがダブルトーク状態を示す場合には、ＦＧフィルタ３９Ａは、忘却係数γの値を定常状態時の値よりも小さい値に設定することにより、ダブルトーク状態時の反映度合いを定常状態時の反映度合いよりも小さくすることができる。
【００７１】
ＦＧフィルタ３９Ａは、実施の形態１のＦＧフィルタ３９と同様に、フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）を用いたフィルタ演算を受話信号列Ｘ（ｎ）に対して実行することにより推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を生成し、この推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を減算器２５に供給する。減算器２５は、送話信号ｙ（ｎ）から推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を差し引いて残差信号ｅ（ｎ）を生成する。この残差信号ｅ（ｎ）は、回線側信号出力部Ｓｏｕｔによって通信機能部１１に出力される。
【００７２】
一方、バッファ制御部３６Ａは、適応フィルタ部２０に対してフィルタ選択部として機能する。すなわち、バッファ制御部３６Ａは、フィルタ係数バッファ３１に記憶された現在及び過去のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）の中から、ダブルトーク判定器３５による判定結果ＤＴに応じた新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を選択する。そして、バッファ制御部３６Ａは、その選択結果を示す制御信号Ｃｆａをフィルタ係数バッファ３１に供給する。フィルタ係数バッファ３１は、制御信号Ｃｆａで指定された新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を適応フィルタ部２０に供給することにより、適応フィルタ部２０におけるフィルタ係数群を更新する。たとえば、判定結果ＤＴが定常状態またはエコー経路変動状態を示す場合、バッファ制御部３６Ａは、現在のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）を選択し、判定結果ＤＴがダブルトーク状態を示す場合には、過去のフィルタ係数群ｗ（２）（ｎ）を選択することができる。
【００７３】
次に、図８を参照しつつ、上記エコーキャンセラ１０Ａの動作例について説明する。図８は、エコーキャンセラ１０Ａにより実行されるエコーキャンセル処理の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図８のステップＳＴ１〜ＳＴ８の処理内容は、上記実施の形態１に係る図４のステップＳＴ１〜ＳＴ８の処理内容と同じであるので、それらの処理内容の説明を省略する。
【００７４】
図９は、図８のステップＳＴ２０のダブルトーク判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。図９を参照すると、ダブルトーク判定器３５は、過去の受話信号列Ｘ（ｎ−１）及び過去の送話信号ｙ（ｎ−１）に基づいて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ２（１）（ｎ），ｄＥＶ２（２）（ｎ）を互いに比較する（ステップＳＴ３０）。エコー消去量評価値ｄＥＶ２（２）（ｎ）よりもｄＥＶ２（１）（ｎ）の方が大きいと判定した場合（ステップＳＴ３０のＹＥＳ）、ダブルトーク判定器３５は、定常状態が生じていると判定する（ステップＳＴ３１）。図１０Ａ及び図１０Ｂは、この状態におけるエコー消去量評価値ｄＥＶ２（１）（ｎ），ｄＥＶ２（２）（ｎ）の大小関係と、エコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ），ｄＥＶ１（２）（ｎ）の大小関係とを例示する図である。図１０Ｂに示されるように、図１０Ａに示す大小関係が成立するとき、エコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ）は、ｄＥＶ１（２）（ｎ）よりも大きいと考えられる。
【００７５】
一方、ダブルトーク判定器３５は、エコー消去量評価値ｄＥＶ２（１）（ｎ）がｄＥＶ２（２）（ｎ）以下と判定した場合（ステップＳＴ３０のＮＯ）、更に、現在の受話信号列Ｘ（ｎ）及び現在の送話信号ｙ（ｎ）に基づいて算出されたエコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ），ｄＥＶ１（２）（ｎ）を互いに比較する（ステップＳＴ３２）。エコー消去量評価値ｄＥＶ１（２）（ｎ）よりもｄＥＶ２（１）（ｎ）の方が大きい判定した場合（ステップＳＴ３２のＹＥＳ）、ダブルトーク判定器３５は、エコー経路変動状態が生じたと判定する（ステップＳＴ３３）。図１１Ａ及び図１１Ｂは、この状態におけるエコー消去量評価値ｄＥＶ２（１）（ｎ），ｄＥＶ２（２）（ｎ）の大小関係と、エコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ），ｄＥＶ１（２）（ｎ）の大小関係とを例示する図である。
【００７６】
ステップＳＴ３２でエコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ）がｄＥＶ１（２）（ｎ）以下と判定した場合は（ステップＳＴ３２のＮＯ）、ダブルトーク判定器３５は、ダブルトーク状態が生じたと判定する（ステップＳＴ３４）。図１２Ａ及び図１２Ｂは、この状態におけるエコー消去量評価値ｄＥＶ２（１）（ｎ），ｄＥＶ２（２）（ｎ）の大小関係と、エコー消去量評価値ｄＥＶ１（１）（ｎ），ｄＥＶ１（２）（ｎ）の大小関係とを例示する図である。その後、処理手順は図８のステップＳＴ２１に移行する。なお、上記ステップＳＴ３０，ＳＴ３２の判定は、それぞれ閾値を使用して実行されてもよい。
【００７７】
次のステップＳＴ２１（図８）では、判定結果ＤＴに応じた反映処理が行われる。すなわち、ＦＧフィルタ３９Ａは、判定結果ＤＴに応じた反映度合いで自己のフィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）にそのフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ）を反映させる。並行して、バッファ制御部３６Ａは、フィルタ係数バッファ３１に記憶された現在及び過去のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）の中から判定結果ＤＴに応じた新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を選択し、その選択結果を示す制御信号Ｃｆａをフィルタ係数バッファ３１に供給する。フィルタ係数バッファ３１は、制御信号Ｃｆａに応じて当該新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）を適応フィルタ２１に供給することにより、適応フィルタ２１のフィルタ係数群を新たなフィルタ係数群ｗ（ｐ）（ｎ）で置き換えて更新する。
【００７８】
次のステップＳＴ２２では、ＦＧフィルタ３９Ａは、フィルタ係数群ｗＦＧ（ｎ）を用いたフィルタ演算を受話信号列Ｘ（ｎ）に対して実行することにより推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を生成する。次いで、減算器２５は、送話信号ｙ（ｎ）から推定エコー成分ｄＦＧ（ｎ）を差し引いて残差信号ｅ（ｎ）を生成する（ステップＳＴ２３）。そして、この残差信号ｅ（ｎ）は、回線側信号出力部Ｓｏｕｔによって通信機能部１１に出力される（ステップＳＴ２４）。
【００７９】
ステップＳＴ２４の後、エコーキャンセル処理を続行する場合（ステップＳＴ２５のＹＥＳ）、処理手順はステップＳＴ１に戻る。一方、エコーキャンセル処理を続行しない場合（ステップＳＴ２５のＮＯ）、エコーキャンセル処理は終了する。
【００８０】
なお、本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ａのハードウェア構成は、たとえば、ワークステーションまたはメインフレームなどの、ＣＰＵ内蔵のコンピュータで実現可能である。あるいは、エコーキャンセラ１０Ａのハードウェア構成は、ＤＳＰ、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどのＬＳＩにより実現されてもよい。実施の形態１の場合と同様に、エコーキャンセラ１０Ａのハードウェア構成を、図５または図６に示した構成で実現することも可能である。
【００８１】
以上に説明したように実施の形態２のエコーキャンセラ１０Ａは、定常状態、エコー経路変動状態またはダブルトーク状態のいずれが発生したかを判定し、その判定結果に応じてＦＧフィルタ３９Ａのフィルタ係数群及び適応フィルタ部２０のフィルタ係数群を最適化することができる。したがって、実施の形態１の場合よりも安定したエコー消去性能を実現することができる。
【００８２】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。図１３は、実施の形態３のエコーキャンセラ１０Ｂの概略構成を示すブロック図である。上記実施の形態１のエコーキャンセラ１０の場合と同様に、本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ｂと図１に示した通信機能部１１との組み合わせで通話装置を構成することができる。
【００８３】
図１３に示されるように本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ｂは、上記実施の形態２のエコーキャンセラ１０Ａと同様に、信号入力部Ｓｉｎ、信号出力部Ｒｏｕｔ、回線側信号出力部Ｓｏｕｔ及び回線側信号入力部Ｒｉｎを備えるとともに、適応フィルタ部２０、減算器２５及びエコー推定部３０Ａを備える。本実施の形態のエコーキャンセラ１０Ｂの構成は、エコー推定部３０Ａの後段に残留エコー抑圧部４０を備える点を除いて、上記実施の形態２のエコーキャンセラ１０Ａの構成と同じである。残留エコー抑圧部４０は、減算器２５から出力された残差信号ｅ（ｎ）に含まれる残留エコー成分を抑圧してエコー抑圧信号Ｓ（ｎ）を生成する機能を有している。このような機能は、公知技術を使用して実現すればよく、特に限定されるものではない。たとえば、下記の非特許文献３に開示されている残留エコー抑圧技術を使用することができる。
・非特許文献３：S. Gustafsson, R. Martin, P. Jax, and P. Vary, “A Psychoacoustic Approach to Combined Acoustic Echo Cancellation and Noise Reduction,” IEEE TRANSACTIONS ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, VOL. 10, NO. 5, JULY 2002.
【００８４】
たとえば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．３４１には、ハンズフリー通話中のエコー消去量として４６ｄＢを確保すべきと記載されている。このようなエコー消去量を確保するために残留エコー抑圧部４０を使用することができる。
【００８５】
また、本実施の形態の残留エコー抑圧部４０は、ダブルトーク判定器３５による判定結果ＤＴに応じて残留エコー成分を抑圧する度合い（抑圧強度）を調整する機能を有する。たとえば、判定結果ＤＴがダブルトーク状態を示している場合は、定常状態時よりも抑圧強度を弱めて送話音声を隠滅させないようにすることができる。また、判定結果ＤＴがエコー経路変動状態を示している場合は、適応フィルタ部２０のエコー経路変動への追従が遅れている可能性があるので、定常状態時よりも抑圧強度を高めることで、エコーキャンセラ１０Ｂの出力信号から残留エコー成分を減少させることができる。
【００８６】
図１４は、実施の形態３のエコーキャンセラ１０Ｂにより実行されるエコーキャンセル処理の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図１４のステップＳＴ１〜ＳＴ２３の処理内容は、上記実施の形態２に係る図８のステップＳＴ１〜ＳＴ２３の処理内容と同じであるので、それらの処理内容の説明を省略する。
【００８７】
図１４を参照すると、ステップＳＴ４０では、残留エコー抑圧部４０は、ダブルトーク判定器３５による判定結果ＤＴに応じた度合いで残差信号ｅ（ｎ）中の残留エコー成分を抑圧してエコー抑圧信号Ｓ（ｎ）を生成する。次いで、回線側信号出力部Ｓｏｕｔは、そのエコー抑圧信号Ｓ（ｎ）を通信機能部１１に出力する（ステップＳＴ４１）。その後、エコーキャンセル処理を続行する場合（ステップＳＴ４２のＹＥＳ）、処理手順はステップＳＴ１に戻る。一方、エコーキャンセル処理を続行しない場合（ステップＳＴ４２のＮＯ）、エコーキャンセル処理は終了する。
【００８８】
以上に説明したように実施の形態３のエコーキャンセラ１０Ｂは、ダブルトーク判定器３５による判定結果ＤＴに応じた度合いで残留エコー成分を抑圧する残留エコー抑圧部４０を備えているので、送話音声の隠滅感を少なくしつつ残留エコー成分を抑圧することが可能である。
【００８９】
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これら実施の形態は本発明の例示であり、これら実施の形態以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、上記実施の形態１〜３では、フィルタ係数バッファ３１に記憶された２個のフィルタ係数群ｗ（１）（ｎ），ｗ（２）（ｎ）を用いてエコーキャンセル処理が実行されたが、これに限らず、３個以上のフィルタ係数群を用いてエコーキャンセル処理が実行されてもよい。
【００９０】
なお、本発明の範囲内において、上記実施の形態１〜３の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係るエコーキャンセラ装置及び通話装置は、たとえば、固定電話機、拡声機能付き携帯電話機、ハンズフリー通話システム及びテレビ電話会議システムに使用され得る。
【符号の説明】
【００９２】
１Ａ，１Ｂ  通話装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ  エコーキャンセラ、１１  通信機能部、２０  適応フィルタ部、２１  適応フィルタ、２２  減算器、２３  適応アルゴリズム部（ＡＡＬ）、２５  減算器、３０，３０Ａ  エコー推定部、３１  フィルタ係数バッファ、３２，３２Ａ  疑似エコー算出部、３４，３４Ａ  評価値算出部、３５  ダブルトーク判定器、３６，３６Ａ  バッファ制御部（フィルタ選択部）、３７，３８  信号バッファ、３９，３９Ａ  ＦＧ（フォアグラウンド）フィルタ、４０  残留エコー抑圧部、５０  信号処理回路、５１  音響入出力部、５２  回線側入出力部、５３  記録媒体、５４  信号路、６０  プロセッサ、６１  ＲＡＭ、６２  ＲＯＭ、６３  音響入出力部、６４  回線側入出力部、６５  記録媒体、６６  信号路、ＭＫ  集音部、ＳＰ  スピーカ。
【図１】
2017085761.tif 000024
【図２】
2017085761.tif 000025
【図３】
2017085761.tif 000026
【図４】
2017085761.tif 000027
【図５】
2017085761.tif 000028
【図６】
2017085761.tif 000029
【図７】
2017085761.tif 000030
【図８】
2017085761.tif 000031
【図９】
2017085761.tif 000032
【図１０】
2017085761.tif 000033
【図１１】
2017085761.tif 000034
【図１２】
2017085761.tif 000035
【図１３】
2017085761.tif 000036
【図１４】
2017085761.tif 000037
【国際調査報告】
2017085761.tif 000038
2017085761.tif 000039