(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号をパケット化して通信路上に伝送し、中継区間のエコーを消去するためのエコーキャンセラを備えた通信装置において、
送信側では、遅延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、
受信側では、送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、
前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、前記エコーキャンセラを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記経過時間情報は、接続開始は情報ビット「０」から始まり、予め決められた一定時間毎に更新し、オーバーフロー時には「０」に戻り、再度アップを行うことを繰り返す情報である
ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記情報作成／監視手段は、
受信側では、最初に情報ビット「０」を受信した時に内部状態をリセットし、その後の情報ビット更新の間隔を監視し、予め決められた一定時間との差分を計測して遅延時間の変動を監視する
ことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の通信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
エコーキャンセラの各種係数を初期値に戻すリセットを行うことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、遅延時間の変動が所定値より大きいとき、前記エコーキャンセラの収束時間を短くするように制御することを特徴とする請求項１又は４の何れかに記載の通信装置。
【請求項６】
中継区間のエコーを消去するためのエコーキャンセラを制御するエコーキャンセラの制御装置において、
遅延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、
送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、
前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、前記エコーキャンセラを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするエコーキャンセラの制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、遅延時間の変動が所定値より大きいとき、前記エコーキャンセラの収束時間を短くするように制御することを特徴とする請求項６記載のエコーキャンセラの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号をパケット化して扱う通信網である、パケット網、ＬＡＮ／ＷＡＮ網等で使用し、中継区間のエコーを消去するためのエコーキャンセラを備えた通信装置及びエコーキャンセラの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、データ系主体のネットワークであり、これまでは公衆電話網に代表される音声系のリアルタイム通信とは基本的に分離された形でネットワークインフラが構築されてきている。
【０００３】
コストの安いＬＡＮ間通信回線で、一般アナログ電話機、Ｇ３ＦＡＸ等が使用できれば、大幅な通信コストの削減が可能になる。このような音声・データの統合は、インターネット等の広域コンピュータネットワークにより実現され、インターネット・テレフォニ・サービスとして実用化されつつある。
【０００４】
音声信号をパケット化して扱う通信網には、パケット網、ＬＡＮ／ＷＡＮ網等がある。中継線が長い場合にはエコーが遅れてくるので、同じエコー量でも目立ってしまう。よって、中継線が長い、又は、遅延が多い網で使用する装置においては、エコーキャンセラ（反響消去装置）を具備することで、エコーを消去し回線品質の向上が図られている。エコーキャンセラは、反響路のインパルス応答の推定値を内部に持ち受信信号との畳込み演算によりエコーを推定し、それを送信信号から差し引くことによりエコーを消去する装置である。反響路のインパルス応答は時間と共に変化するため、通常は適応的にインパルス応答を推定する適応形エコーキャンセラが用いられる。
【０００５】
日米間、日英間等の接続先が固定で中継経路が一定の場合には、上記のようにエコーキャンセラを具備することでよかった。ところが、接続先が自由に選択でき、通話の度に中継経路が変る場合には、通話開始時にエコーが残ってしまう、言葉の頭が欠けてしまう等の不具合が発生していた。エコーキャンセラは、回線にあった動作状態になるように常時学習しているので、連続した変化には十分追従していくが、経路切替等の急激な変化には学習機能が追いつかず、追従し難いことが原因である。
【０００６】
従来技術では、新しい通信経路が設定される度に、エコーキャンセラをリセットし対処していた。リセットにより各種係数が初期値に戻り、収束時間（各種係数が適応状態になるまでの追従時間）が改善される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエコーキャンセラの制御方法にあっては、以下のような問題点があった。
【０００８】
ＬＡＮ／ＷＡＮ等の音声信号がパケットになる回線網において、通話中に少しの間エコーキャンセラが効かなくなることがある。これは、途中経路で他のデータとの競合／輻輳により、到達時間が大きく変り、それに伴いエコーが戻ってくる時間も大きく変ったため、エコーキャンセラの係数が不一致になったことが原因である。従来技術では、通話開始時にエコーキャンセラを制御する方法であるため、通話中の変化には対応できなかった。
【０００９】
また、通話開始時のリセット制御により、エコーキャンセラの収束時間（各種係数が中継経路にマッチングし、十分な能力が発揮できるようになるまでの時間）は短くできるが、初期状態から回線に適応した状態になるまでの時間は必要なため、リセット後の通話開始時にエコーが残る、又は、最初の言葉の頭が欠ける等の不具合は改善はされるものの解消はされなかった。
【００１０】
本発明は、多くの収束時間を要していた遅延時間の変動時においても、より短い時間でエコーキャンセラを収束させることができ、通話中の音声品質を大きく向上させることができる通信装置及びエコーキャンセラの制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る通信装置は、音声信号をパケット化して通信路上に伝送し、中継区間のエコーを消去するためのエコーキャンセラを備えた通信装置において、送信側では、遅延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、受信側では、送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、エコーキャンセラを制御する制御手段とを備えて構成する。
【００１２】
上記経過時間情報は、接続開始は情報ビット「０」から始まり、予め決められた一定時間毎に更新し、オーバーフロー時には「０」に戻り、再度アップを行うことを繰り返す情報であってもよく、また、上記情報作成／監視手段は、受信側では、最初に情報ビット「０」を受信した時に内部状態をリセットし、その後の情報ビット更新の間隔を監視し、予め決められた一定時間との差分を計測して遅延時間の変動を監視するものであってもよい。
【００１３】
上記制御手段は、エコーキャンセラの各種係数を初期値に戻すリセットを行うものであってもよく、また、上記制御手段は、情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、遅延時間の変動が所定値より大きいとき、エコーキャンセラの収束時間を短くするように制御するものであってもよい。
【００１４】
本発明に係るエコーキャンセラの制御装置は、中継区間のエコーを消去するためのエコーキャンセラを制御するエコーキャンセラの制御装置において、遅延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、エコーキャンセラを制御する制御手段とを備えて構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る通信装置のエコーキャンセラの制御部の回路構成図であり、エコーキャンセラを備えた通信装置を中継経路を介して接続した構成例である。
【００１７】
図１において、１００はパケット化した音声データを送受信する通信装置Ａのエコー制御部、２００はパケット化した音声データを送受信する通信装置Ｂのエコー制御部であり、エコー制御部１００とエコー制御部２００は、中継回路網３００を経由して音声データを送受信する。エコー制御部１００，２００は、同一構成をとる。
【００１８】
中継回路網３００は、ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：サービス総合ディジタル網）を利用するのが一般的である。
【００１９】
エコー制御部１００は、エコーキャンセラ１１０、伝送フレーム作成回路１２０、パスタイム作成／監視装置１３０（情報作成／監視手段）、及びパスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０（制御手段）から構成される。同様に、エコー制御部２００は、エコーキャンセラ２１０、伝送フレーム作成回路２２０、パスタイム作成／監視装置２３０（情報作成／監視手段）、及びパスタイム／エコーキャンセラ制御回路２４０（制御手段）から構成される。
【００２０】
エコーキャンセラ１１０，２１０は、反響路のインパルス応答の推定値を内部に持ち受信信号との畳込み演算によりエコーを推定し、それを送信信号から差し引くことによりエコーを消去する装置であり、専用ＬＳＩ、またはＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を利用して実現される。ＤＳＰは乗算機能を主体とした演算器をもち、ファームウェアによって演算機能やデータ転送を制御して信号処理する。
【００２１】
伝送フレーム作成回路１２０，２２０は、送信側では、以下に示す３つの機能（１）〜（３）により伝送フレームを作成し、受信側ではその逆の機能により伝送フレームを作成して、中継回路網３００を経由して音声データを送受信する。
【００２２】
図２は上記伝送フレームの構成を示すフレーム構成図である。図２に示すように、音声信号をパケット化した音声データ（Ｖｏｉｃｅ  ＤＡＴＡ）と、音声データの頭に付加されたヘッダ（Ｈｅａｄｅｒ）と、音声データの後ろに付加されたパスタイム情報「Ｐａｓｓ  Ｔｉｍｅ」（経過時間情報）と、その後ろに付加されたフレーム制御情報（ＦＣＳ）を持つ。
【００２３】
（１）音声データの前にへッダを付加する。このへッダは、フレームの頭、相手先／自分のアドレス等の情報を有する。
【００２４】
（２）音声データの後ろに、パスタイム作成／監視回路１３０，２３０からのパスタイム制御情報を付加する。
【００２５】
（３）フレームの最後にフレームの正常性をチエックするためのフレームチェック制御情報（ＦＣＳ）を付加する。
【００２６】
パスタイム作成／監視回路１３０，２３０は、送信側では、パスタイム情報を作成し、伝送フレーム作成回路１２０，２２０に送る機能を持ち、受信側では、伝送フレーム作成回路１２０，２２０から送られてくる、受信フレームより抽出したパスタイム情報を監視するとともに、情報ビットアップの間隔を監視し、予め決められた一定時間との差分を計測してパスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０に送る機能を備える。
【００２７】
上記パスタイム情報は、遅延時間とその変動を監視するための情報であり、具体的には、接続開始はデータ「０」から始まり、予め決められた一定時間毎に更新し、オーバーフロー時には「０」に戻り、再度アップを行うことを繰り返す情報である。この場合、一定時間毎の更新は、例えば、１秒に１つずつアップするビットデータとする。
【００２８】
パスタイム作成／監視回路１３０，２３０は、送信側においては、このパスタイム情報を作成し、伝送フレーム作成回路１２０，２２０に送る。また、受信側においては、伝送フレーム作成回路１２０，２２０より送られてくる、受信フレームより抽出したパスタイム情報を監視する。上記のようなパスタイム情報を作成したとすると、受信側では最初の「０」を受信した時に自分内部状態も「０」にし、その後の情報ビットアップの間隔を監視し、予め決められた一定時間との差分を計測してパスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０へ送る。
【００２９】
パスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０は、パスタイム作成／監視回路１３０，２３０からの遅延時間の変動を監視した結果に基づいて、エコーキャンセラ１１０，２１０をリセットする等の制御を行う。例えば、受信側においてパスタイム監視結果より、その情報が予め決められた値（エコーキャンセラが追従可能な変動範囲）を超えた時、エコーキャンセラ１１０，２１０にリセット信号を送る。これにより、エコーキャンセラ１１０，２１０はリセットされ、各係数の学習が即時開始されるので、より少ない時間でエコーキャンセラの状態を収束させることができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、伝送フレーム作成回路１２０，２２０及びエコーキャンセラ１１０，２１０からなる従来回路に、パスタイム作成／監視装置１３０，２３０及びパスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０を追加した構成となっている。
【００３１】
以下、上述のように構成された通信装置のエコーキャンセラの制御部１００，２００の動作を説明する。
【００３２】
図１に示すように、通信装置Ａのエコー制御部１００と通信装置Ｂのエコー制御部２００が中継回路網３００を経由して接続されている。いま、通信装置Ａのエコー制御部１００が送信側であり、通信装置Ｂのエコー制御部２００がエコー制御部１００からの音声データを受信する受信側とする。
１．送信側（エコー制御部１００）の動作
送信側では、以下（１）〜（４）に示す順番で伝送フレームにパスタイム制御情報を付加する。
【００３３】
（１）接続開始時に、パスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０からパスタイム作成／監視回路１３０に接続開始信号が出力され、それによりパスタイム情報データが「０」にリセットされる。
【００３４】
（２）パスタイム作成／監視回路１３０は、予め決められた一定時間毎にデータを更新する。ここでは、１秒毎に１ずつアップする場合を例にとる。最初は「０」で１秒後は「１」…と情報ビットを更新し、最後はまた「０」に戻り、再度アップを繰り返すようなデータを作成し、伝送フレーム作成回路１２０に送る。
【００３５】
（３）伝送フレーム作成回路１２０では、パスタイム作成／監視回路１３０からの経過時間情報ビットの内容を、図２に示すフレーム上の「Ｐａｓｓ  Ｔｉｍｅ」ブロックに挿入する。
【００３６】
（４）これにより、パスタイム情報（経過時間情報）を持ったフレームを作成し、このフレームを対向装置である通信装置Ｂのエコー制御部２００に送る。
２．受信側（エコー制御部２００）の動作
受信側では、以下（１）〜（４）に示す順番で伝送フレームの「Ｐａｓｓ  Ｔｉｍｅ」情報を基に、エコーキャンセラの制御を行う。
【００３７】
（１）伝送フレーム作成回路２２０は、伝送されたフレーム中より「Ｐａｓｓ  Ｔｉｍｅ」情報を取り出し、パスタイム作成／監視回路２３０に送る。
【００３８】
（２）パスタイム作成／監視回路２３０では、最初に情報ビット「０」を受信した時に内部状態をリセットし、それ以降は前の情報ビットと次の情報ビットの差分のみ監視する。各経過時間情報ビット間の差分は、時間ずれ情報としてパスタイム／エコーキャンセラ制御回路２４０に送られる。
【００３９】
（３）パスタイム／エコーキャンセラ制御回路２４０では、上記時間ずれ情報が予め決められた一定量を超えた場合に、エコーキャンセラ２１０に対してリセット信号を送出する。ここでの一定量とは、エコーキャンセラ２１０が追従できないような時間のずれを意味する。実際には使用するエコーキャンセラ２１０の特性に合わせて設定する。
【００４０】
（４）エコーキャンセラ２１０は、リセット信号により初期値に戻ることにより、追従できなかった場合よりも、より短い時間で最適状態へと収束する。この収束は、現回線に合った状態に、各係数をセットすることにより得られる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態に係る通信装置のエコーキャンセラの制御部１００，２００は、中継区間のエコーを消去するエコーキャンセラ１１０，２１０と、パスタイム情報を挿入した伝送フレームを作成し中継回路網３００を経由して送受信する伝送フレーム作成回路１２０，２２０と、遅延時間とその変動を監視するためのパスタイム情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、送信フレームに挿入されたパスタイム情報を抜き取り、このパスタイム情報を基に遅延時間の変動を監視するパスタイム作成／監視装置１３０，２３０と、遅延時間の変動を監視した結果に基づいて、エコーキャンセラ１１０，２１０を制御するパスタイム／エコーキャンセラ制御回路１４０，２４０とを備えて構成したので、通話状態又は接続中においても、遅延状態を監視することができ、通話中に遅延時間の大きな変化があった場合にエコーキャンセラ１１０，２１０の収束時間を短くするようにエコーキャンセラ１１０，２１０をリセット（各係数を初期値に戻す）することができる。したがって、多くの収束時間を要していた遅延時間の変動時においても、より短い時間でエコーキャンセラを収束させることができ、通話中の音声品質を大きく向上させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では、タイムスタンプ情報等の実時間情報ではなく、パスタイム情報による経過時間及び、一定時間との差分のみの監視で十分機能するので、非常に簡易な構成により低コストで上記効果をあげることができる。
【００４３】
したがって、このような優れた特長を有する通信装置及びエコーキャンセラの制御装置を、接続先が自由に選択でき、通話の度に中継経路が変わるような通信装置に適用すれば、この装置において低コストで通話品質の良い音声データ通信システムを構築することができる。
【００４４】
なお、本実施形態に係るエコーキャンセラの制御装置を、上述したような通信装置に適用することもできるが、勿論これには限定されず、音声をパケット化して伝送する通信装置であれば全ての装置に適用可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、経過時間タイミングは、１秒単位にしているが、ネットワークの状況により他の値にしたり、通話毎に可変にしたりしても同様の効果が得られる。また、パスタイム受信の監視／制御は、前の時間との差分のみ行い制御していたが、「０」からの実時間（例えば、１秒単位）を監視し、実時間とのずれで制御するようにしてもよい。
【００４６】
さらに、エコーキャンセラに対して、直接遅延時間情報係数が設定できる場合には、この情報を設定することにより、収束時間がほぼ「０」で遅延時間変動に対処することができる。
【００４７】
さらに、上記通信装置を構成する各回路部等の種類、数及び接続方法などは前述した実施形態に限られない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係る通信装置及びエコーキャンセラの制御装置では、遅延時間とその変動を監視するための経過時間情報を作成し、送信フレームに挿入するとともに、送信フレームに挿入された経過時間情報を抜き取り、該経過時間情報を基に遅延時間の変動を監視する情報作成／監視手段と、情報作成／監視手段による監視結果に基づいて、エコーキャンセラを制御する制御手段とを備えて構成したので、多くの収束時間を要していた遅延時間の変動時においても、より短い時間でエコーキャンセラを収束させることができ、通話中の音声品質を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施形態に係る通信装置のエコーキャンセラの制御部の回路構成図である。
【図２】上記通信装置の伝送フレームの構成を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００  エコーキャンセラの制御部、１１０，２１０  エコーキャンセラ、１２０，２２０  伝送フレーム作成回路、１３０，２３０  パスタイム作成／監視装置（情報作成／監視手段）、１４０，２４０  パスタイム／エコーキャンセラ制御回路（制御手段）、３００  中継回路網
【図１】
0003576418.tif 000002
【図２】
0003576418.tif 000003