(57)【要約】  【課題】  エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、近端話者発声時には近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができるエコーキャンセル装置を提供する。  【解決手段】  マイク１１７に入力された送信入力信号から第１の適応フィルタ１０２で算出し、算出した第１の擬似エコー信号を減算し、減算して生成された第１の誤差信号に基づいた第１の誤差信号値と、前述した送信入力信号から第２の適応フィルタ１０６で算出し、算出した第２の擬似エコー信号を減算し、減算して生成された第２の誤差信号に基づいた第２の誤差信号値とに基づいて重み係数を算出する重み係数算出部１０９と、送信入力信号のパワーを算出する送信入力信号大きさ二乗値算出部１０１と、重み係数および送信入力信号大きさ二乗値に基づいて更新量制御係数を算出する更新量制御係数算出部１１０とを備える。【選択図】  図１
2006020159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカに出力される前の受信入力信号および第１の係数に基づいて第１の擬似エコー信号を生成する第１の適応フィルタと、
マイクロホンに入力された送信入力信号から前記第１の擬似エコー信号を減算することによって第１の誤差信号を生成する第１の減算器と、
前記受信入力信号および前記第１の誤差信号に基づいて前記第１の係数を更新する第１の係数更新部と、
前記第１の誤差信号に基づいて第１の誤差信号値を算出する第１の誤差信号値算出部と、
前記受信入力信号および第２の係数に基づいて第２の擬似エコー信号を生成する第２の適応フィルタと、
前記送信入力信号から前記第２の擬似エコー信号を減算することによって第２の誤差信号を生成する第２の減算器と、
前記第２の誤差信号に基づいて第２の誤差信号値を算出する第２の誤差信号値算出部と、
前記第１の誤差信号値および前記第２の誤差信号値に基づいて重み係数を算出する重み係数算出部と、
前記送信入力信号のパワーを算出する送信入力信号パワー算出部と、
前記重み係数および前記送信入力信号のパワーに基づいて更新量制御係数を算出する更新量制御係数算出部と、
前記受信入力信号、前記第２の誤差信号、および前記更新量制御係数に基づいて前記第２の係数を更新する第２の係数更新部と、
を備えたことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項２】
前記エコーキャンセル装置は、
所定のサンプル数毎に前記送信入力信号を順次蓄積する送信入力バッファを備え、
前記送信入力バッファが前記サンプル数の前記送信入力信号を蓄積したときに、
前記送信入力信号パワー算出部は、前記送信入力バッファに蓄積されている前記送信入力信号のパワーを算出し、
前記更新量制御係数算出部は、前記重み係数および前記送信入力信号のパワーに基づいて、前記送信入力バッファに蓄積された各サンプルに対応する送信入力信号毎に前記更新量制御係数を算出す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】
前記第１の適応フィルタ、前記第２の適応フィルタ、前記第１の係数更新部、および前記第２の係数更新部に入力される前記受信入力信号を前記サンプル数分遅延させる遅延バッファを備えたことを特徴とする請求項２に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項４】
前記第２の係数更新部は、
前記受信入力信号のパワーを算出する受信入力信号パワー算出部と、
前記受信入力信号のパワーに前記更新量制御係数を加えた加算データを出力する加算器とを備え、
前記受信入力信号、前記第２の誤差信号、および前記加算データに基づいて学習同定法によって前記第２の係数を更新することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のエコーキャンセル装置。
【請求項５】
前記第２の係数更新部は、
所定の次数に基づいて前記受信入力信号の相関性行列を算出する相関性行列算出部と、
前記相関性行列の行列式を算出する行列式算出部と、
前記行列式に更新量制御係数を加えた加算データを出力する加算器と、
前記相関性行列と前記加算データに基づいて前記相関性行列の逆行列を算出する逆行列算出部とを備え、
前記受信入力信号、前記第２の誤差信号、および前記逆行列に基づいて射影法によって前記第２の係数を更新することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のエコーキャンセル装置。
【請求項６】
前記更新量制御係数は、
前記送信入力信号のパワーと前記重み係数と正の定数との積とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のエコーキャンセル装置。
【請求項７】
前記重み係数は、
０から１までの値であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のエコーキャンセル装置。
【請求項８】
前記重み係数は、
前記第１の誤差信号値と前記第２の誤差信号値との比の値が入力される増加関数によって出力されることを特徴とする請求項７に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項９】
前記増加関数は、
前記第１の誤差信号値と前記第２の誤差信号値との比のべき乗を出力することを特徴とする請求項８に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項１０】
前記重み係数は、
前記第１の誤差信号値と前記第２の誤差信号値との比の大きさに応じて段階的に設定される値とすることを特徴とする請求項７に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項１１】
前記第１の係数更新部は、
所定のステップサイズを用いて前記第１の係数を更新することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか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、スピーカとマイクロホンを用いて通話を行うハンズフリー通話等の通信機器に利用され、受話音声と送話音声との間で発生するエコーを消去するエコーキャンセル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエコーキャンセル装置としては、エコーを消去する２つの適応フィルタにより構成され、エコーパスで生成されるエコー信号と適応フィルタで生成される擬似エコー信号との誤差である誤差信号のみを用いて適応フィルタのステップサイズを算出し、このステップサイズに基づいて適応フィルタのフィルタ係数を求めるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来のエコーキャンセル装置について図面を用いて説明する。図１４は、従来のエコーキャンセル装置のブロック図を表し、図１５は、従来のエコーキャンセル装置のステップサイズ演算部のブロック図を表す。また、以下の説明では、例えば受信入力信号ｘ（ｋ）のＭ次元列ベクトルをｘＭ（ｋ）と示す。ここで、ｋは離散的時間を表す変数である。
【０００４】
従来のエコーキャンセル装置のブロック図を図１４に示す。
【０００５】
受信入力端子１４１２に一定のサンプリング間隔で入力された受信入力信号ｘ（ｋ）は、Ｄ／Ａ変換器１４１４を経由してスピーカ１４１６から出力されるとともに、第１の適応フィルタ１４０２、第２の適応フィルタ１４０６、第１の係数更新部１４０４、第２の係数更新部１４１１に送信される。
【０００６】
第１の適応フィルタ１４０２は、一般的にＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタで構成されており、受信入力信号ｘ（ｋ）と第１のフィルタ係数ｗ１（ｋ）とを式（１）に示すように畳み込み、第１の擬似エコー信号ｙｈ１（ｋ）を生成する。なお、Ｍ１は第１の適応フィルタ１４０２のタップ数である。また、上付きの添え字Ｔは転置を表す。
【０００７】
【数１】
2006020159.tif 000003
一方、受信出力信号がスピーカ１４１６から出力され、エコーパス１４１８を経由することによってエコーｙ（ｋ）が生成される。次に、エコーｙ（ｋ）、周囲騒音ｎ（ｋ）、およびエコーパス１４１８が形成される音響空間内にいる話者（以下「近端話者」という）の音声ｓ（ｋ）がマイク１４１７に入力され、Ａ／Ｄ変換器１４１５によって送信入力信号ｄ（ｋ）に変換される。
【０００８】
第１の減算器１４０３は、送信入力信号ｄ（ｋ）から第１の擬似エコー信号ｙｈ１（ｋ）を減算し、式（２）によって第１の誤差信号ｅ１（ｋ）を生成する。
【０００９】
【数２】
2006020159.tif 000004
第１の係数更新部１４０４は、受信入力信号ｘ（ｋ）および第１の誤差信号ｅ１（ｋ）に基づいて、係数更新アルゴリズムとしてよく知られている学習同定法（ＮＬＭＳ（Normalized least Mean Square）法）の係数更新式に従い、式（３）によって第１のフィルタ係数ｗ１（ｋ）を更新する。
【００１０】
【数３】
2006020159.tif 000005
第２の適応フィルタ１４０６は、受信入力信号ｘ（ｋ）と第２のフィルタ係数ｗ２（ｋ）とを式（４）に示すように畳み込み、第２の擬似エコー信号ｙｈ２（ｋ）を生成する。なお、Ｍ２は第２の適応フィルタ１４０６のタップ数である。また、本構成ではＭ１＝Ｍ２となっているため、以下、第１の適応フィルタ１４０２のタップ数および第２の適応フィルタ１４０６のタップ数を共にＭと記載する。
【００１１】
【数４】
2006020159.tif 000006
第２の減算器１４０７は、第１の減算器１０３と同様に送信入力信号ｄ（ｋ）から第２の擬似エコー信号ｙｈ２（ｋ）を減算し、式（５）によって第２の誤差信号ｅ２（ｋ）を生成する。
【００１２】
【数５】
2006020159.tif 000007
第２の誤差信号ｅ２（ｋ）は、送信出力端子１４１３を経て送信される。
【００１３】
ステップサイズ演算部１４１０は、第１の誤差信号ｅ１（ｋ）および第２の誤差信号ｅ２（ｋ）に基づいてステップサイズμ２（ｋ）を算出する。
【００１４】
第１の誤差信号平均値算出部１５０１は、第１の誤差信号ｅ１（ｋ）に基づいて、式（６）によって第１の誤差信号平均値σｅ１２（ｋ）を算出する。なお、Ｋは平均値を算出するためのサンプル数である。
【００１５】
【数６】
2006020159.tif 000008
遅延バッファ１５０７は、第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）をＭサンプル遅延させ、σｅ１’２（ｋ−Ｍ）を算出する。
【００１６】
第１の比較器１５０６は、第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）がＭサンプル遅延された第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ−Ｍ）以上であるか否かを判定し、第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）がＭサンプル遅延された第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ−Ｍ）以上である場合には１を、第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）がＭサンプル遅延された第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ−Ｍ）を超えないときは０をＡＮＤゲート１５０８に出力する。
【００１７】
乗算器１５１２は、Ｍサンプル遅延された第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ−Ｍ）に０．５を乗算する。
【００１８】
減算器１５１３は、第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）から乗算器１５１２の出力である０．５×σｅ１’２（ｋ−Ｍ）を減算し、式（７）によってノイズ平均値σｎ’２（ｋ）を算出する。
【００１９】
【数７】
2006020159.tif 000009
第３の比較器１５１４は、ノイズ平均値σｎ’２（ｋ）が０以上であるか否かを判定し、ノイズ平均値σｎ’２（ｋ）が０以上である場合は１を、ノイズ平均値σｎ’２（ｋ）が０を超えないときは０をノイズ平均値選択スイッチ１５１５に出力する。
【００２０】
ノイズ平均値選択スイッチ１５１５は、第３の比較器１５１４によって出力された値が１の場合は接点ａを選択し、０の場合は接点ｂを選択する。また、ノイズ平均値選択スイッチ１５１５が接点ａを選択した場合には式（９）で算出したノイズ平均値σｎ’２（ｋ）を、接点ｂを選択した場合には０をノイズ平均値σｎ’２（ｋ）としてローパスフィルタ１５０２に出力する。
【００２１】
ローパスフィルタ１５０２は、ノイズ平均値σｎ’２（ｋ）に基づいて、式（８）によって平滑化されたノイズ平均値σｎａ’２（ｋ）を算出する。なお、パラメータαは０から１までの値である。
【００２２】
【数８】
2006020159.tif 000010
第２の誤差信号平均値算出部１５０３は、第２の誤差信号ｅ２（ｋ）に基づいて、式（９）によって第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）を算出する。
【００２３】
【数９】
2006020159.tif 000011
減算器１５０４は、第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）からノイズ平均値σｎａ’２（ｋ）を減算する。
【００２４】
除算器１５０５は、減算器１５０４の出力を第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）で除算し、式（１０）によってμ２’（ｋ）を算出する。
【００２５】
【数１０】
2006020159.tif 000012
第２の比較器１５１１は、第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）が第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）以上であるか否かを判定し、第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）が第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）以上である場合には１を、第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）が第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）を超えない場合には０をＡＮＤゲート１５０８に出力する。
【００２６】
ＡＮＤゲート１５０８は、第１の比較器１５０６および第２の比較器１５１１から出力される値が共に１のときは１を、どちらか一方の値が０の場合は０をステップサイズ選択スイッチ１５０９に出力する。
【００２７】
ステップサイズ選択スイッチ１５０９は、ＡＮＤゲート１５０８から出力される値が１の場合は接点ｂを選択し、０の場合は接点ａを選択する。また、ステップサイズ選択スイッチ１５０９が、接点ｂを選択した場合には１を、接点ａを選択した場合には除算器１５０５によって算出されたμ２’（ｋ）をステップサイズμ２（ｋ）として第２の係数更新部１４１１に出力する。
【００２８】
第２の係数更新部１４１１は、受信入力信号ｘ（ｋ）、第２の誤差信号ｅ２（ｋ）およびステップサイズμ２（ｋ）に基づいて、第１の係数更新部１４０４と同様、学習同定法の係数更新式に従い、式（１１）によって第２のフィルタ係数の更新を行う。
【００２９】
【数１１】
2006020159.tif 000013
【特許文献１】特許第３０６８９９６号公報（第１−１２頁、図２、６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、従来のエコーキャンセル装置では、近端話者の相手話者（以下「遠端話者」という）の音声があるか否かに関わらず、近端話者発声時には送信入力信号ｄ（ｋ）の振幅の変動が激しいため、第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）がＭサンプル遅延された第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ−Ｍ）以上になり、かつ第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）が第１の誤差信号平均値σｅ１’２（ｋ）以上になる場合があった。この場合には、ステップサイズ選択スイッチ１５０９によってステップサイズμ２（ｋ）が１に設定され、速い速度で係数更新を行ってしまうため、第２のフィルタ係数ｗ２（ｋ）が乱れてエコー信号ｙ（ｋ）と第２の擬似エコー信号ｙｈ２（ｋ）との誤差が大きくなり、近端話者音声の音質劣化や遠端話者にエコーが伝わるという問題があった。
【００３１】
また、ステップサイズ選択スイッチ１５０９によってステップサイズμ２（ｋ）がμ２’（ｋ）に設定されたときであっても、近端話者発声時においてノイズが少ない場合には、ノイズ平均値σｎ’２（ｋ）が小さくなり、ノイズ平均値σｎ’２（ｋ）が第２の誤差信号平均値σｅ２’２（ｋ）に比べて微小であることによりμ２’（ｋ）は１に近い値となり、速い速度で係数更新を行ってしまうため、第２のフィルタ係数ｗ２（ｋ）が乱れてエコー信号ｙ（ｋ）と第２の擬似エコー信号ｙｈ２（ｋ）との誤差が大きくなり、近端話者音声の音質劣化や遠端話者にエコーが伝わるという問題があった。
【００３２】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、近端話者発声時には、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができるエコーキャンセル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明のエコーキャンセル装置は、スピーカに出力される前の受信入力信号および第１の係数に基づいて第１の擬似エコー信号を生成する第１の適応フィルタと、マイクロホンに入力された送信入力信号から前記第１の擬似エコー信号を減算することによって第１の誤差信号を生成する第１の減算器と、前記受信入力信号および前記第１の誤差信号に基づいて前記第１の係数を更新する第１の係数更新部と、前記第１の誤差信号に基づいて第１の誤差信号値を算出する第１の誤差信号値算出部と、前記受信入力信号および第２の係数に基づいて第２の擬似エコー信号を生成する第２の適応フィルタと、前記送信入力信号から前記第２の擬似エコー信号を減算することによって第２の誤差信号を生成する第２の減算器と、前記第２の誤差信号に基づいて第２の誤差信号値を算出する第２の誤差信号値算出部と、前記第１の誤差信号値および前記第２の誤差信号値に基づいて重み係数を算出する重み係数算出部と、前記送信入力信号のパワーを算出する送信入力信号パワー算出部と、前記重み係数および前記送信入力信号のパワーに基づいて更新量制御係数を算出する更新量制御係数算出部と、前記受信入力信号、前記第２の誤差信号、および前記更新量制御係数に基づいて前記第２の係数を更新する第２の係数更新部と、を備えた構成を有している。
【００３４】
この構成により、第１の誤差信号値および第２の誤差信号値に基づいて重み係数が重み係数算出部によって算出され、送信入力信号のパワーが送信入力信号パワー算出部によって算出され、重み係数および送信入力信号のパワーに基づいて更新量制御係数が更新量制御係数算出部によって算出されるため、第１の誤差信号値が第２の誤差信号値より小さいエコーパス変動時には、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、また、第１の誤差信号値と第２の誤差信号値が等しい近端話者発声時には、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００３５】
また、本発明のエコーキャンセル装置は、所定のサンプル数毎に前記送信入力信号を順次蓄積する送信入力バッファを備え、前記送信入力バッファが前記サンプル数の前記送信入力信号を蓄積したときに、前記送信入力信号パワー算出部は、前記送信入力バッファに蓄積されている前記送信入力信号のパワーを算出し、前記更新量制御係数算出部は、前記重み係数および前記送信入力信号のパワーに基づいて、前記送信入力バッファに蓄積された各サンプルに対応する送信入力信号毎に前記更新量制御係数を算出することを特徴とする構成を有している。
【００３６】
この構成により、送信入力バッファに蓄積された送信入力信号を用いて送信入力信号のパワーが送信入力信号パワー算出部によって算出され、その送信入力信号のパワーを用いて更新量制御係数が更新量制御係数算出部によって算出されることにより、更新速度を遅くするタイミングを前にすることができるため、近端話者発声時に近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００３７】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記第１の適応フィルタ、前記第２の適応フィルタ、前記第１の係数更新部、および前記第２の係数更新部に入力される前記受信入力信号を前記サンプル数分遅延させる遅延バッファを備えたことを特徴とする構成を有している。
【００３８】
この構成により、第１の適応フィルタ、第２の適応フィルタ、第１の係数更新部、および第２の係数更新部に受信入力信号が送信される時間と、第１の減算器、第２の減算器、および送信入力信号パワー算出部に送信入力信号が送信入力バッファによって送信される時間との差が削減されることにより、第１の適応フィルタ、第２の適応フィルタ、第１の係数更新部、および第２の係数更新部のタップ数を送信入力バッファに蓄積される送信入力信号のサンプル数分少なくすることができるため、適応時間の短縮及び演算量・メモリ量の削減することができる。
【００３９】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記第２の係数更新部は、前記受信入力信号のパワーを算出する受信入力信号パワー算出部と、前記受信入力信号のパワーに前記更新量制御係数を加えた加算データを出力する加算器とを備え、前記受信入力信号、前記第２の誤差信号、および前記加算データに基づいて学習同定法によって前記第２の係数を更新することを特徴とする構成を有している。
【００４０】
この構成により、学習同定法（NLMS法）をエコーキャンセル装置に適用するため、少ない演算量かつ安定した動作が実現できる。
【００４１】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記第２の係数更新部は、所定の次数に基づいて前記受信入力信号の相関性行列を算出する相関性行列算出部と、前記相関性行列の行列式を算出する行列式算出部と、前記行列式に更新量制御係数を加えた加算データを出力する加算器と、前記相関性行列と前記加算データに基づいて前記相関性行列の逆行列を算出する逆行列算出部とを備え、前記受信入力信号、前記第２の誤差信号、および前記逆行列に基づいて射影法によって前記第２の係数を更新することを特徴とする構成を有している。
【００４２】
この構成により、（アフィン）射影法をエコーキャンセル装置に適用するため、有色信号に対して優れた収束性能が得られる。
【００４３】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記更新量制御係数は、前記送信入力信号のパワーと前記重み係数と正の定数との積とすることを特徴とする構成を有している。
【００４４】
この構成により、更新量制御係数が送信入力信号のパワーと重み係数と正の定数との積とするため、エコーパス変動時には、収束の速い係数更新を行うことができ、また、近端話者発声時には、送信入力信号のパワーに応じて収束の遅い係数更新を行うことができ、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００４５】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記重み係数は、０から１までの値であることを特徴とする構成を有している。
【００４６】
この構成により、エコーパス変動時には、重み係数が０に近い値または０となり、速度の速い係数更新を行うため、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、また、近端話者発声時には、重み係数が１に近い値または１となり、速度の遅い係数更新を行うため、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００４７】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記重み係数は、前記第１の誤差信号値と前記第２の誤差信号値との比の値が入力される増加関数によって出力されることを特徴とする構成を有している。
【００４８】
この構成により、エコーパス変動時には、重み係数が０に近い値または０となり、速度の速い係数更新を行うため、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、また、近端話者発声時には、重み係数が１に近い値または１となり、速度の遅い係数更新を行うため、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００４９】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記増加関数は、前記第１の誤差信号値と前記第２の誤差信号値との比のべき乗を出力することを特徴とする構成を有している。
【００５０】
この構成により、エコーパス変動時には、重み係数が０に近い値または０となり、速度の速い係数更新を行うため、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、また、近端話者発声時には、重み係数が１に近い値または１となり、速度の遅い係数更新を行うため、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００５１】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記重み係数は、前記第１の誤差信号値と前記第２の誤差信号値との比の大きさに応じて段階的に設定される値とすることを特徴とする構成を有している。
【００５２】
この構成により、エコーパス変動時には、重み係数が０に近い値または０となり、速度の速い係数更新を行うため、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、また、近端話者発声時には、重み係数が１に近い値または１となり、速度の遅い係数更新を行うため、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【００５３】
さらに、本発明のエコーキャンセル装置は、前記第１の係数更新部は、所定のステップサイズを用いて前記第１の係数を更新することを特徴とする構成を有している。
【００５４】
この構成により、第１の係数更新部の収束速度が一定となるため安定した動作が可能となる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明は、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、近端話者発声時には近端話者音声の音質劣化を防止し、かつエコーの消去を確実に行うことができるという効果を有するエコーキャンセル装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の実施の形態のエコーキャンセル装置について、図面を参照して説明する。
【００５７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のエコーキャンセル装置を図１に示す。なお、本発明の実施の形態のエコーキャンセル装置は、例えば、ハンズフリー通話等を行うための通信機器に利用され、受話音声と送話音声との間で発生するエコーを消去するものである。
【００５８】
受信入力端子１１２は、遠端話者から回線などを通じて受信入力信号ｘ（ｋ）を一定のサンプリング間隔で入力するようになっている。受信入力端子１１２に入力された受信入力信号ｘ（ｋ）は、Ｄ／Ａ変換器１１４を経由してスピーカ１１６から出力されるとともに、第１の適応フィルタ１０２、第２の適応フィルタ１０６、第１の係数更新部１０４、および第２の係数更新部１１１に送信される。
【００５９】
第１の適応フィルタ１０２は、ＦＩＲフィルタなどで構成されており、スピーカ１１６に出力される前の受信入力信号および第１の係数に基づいて第１の擬似エコー信号を生成するようになっている。例えば、第１の適応フィルタ１０２は、受信入力信号ｘ（ｋ）と第１のフィルタ係数ｗ１（ｋ）とを式（１２）に示すように畳み込み、第１の擬似エコー信号ｙｈ１（ｈ）を生成するようになっている。なお、Ｍ１は第１の適応フィルタ１０２のタップ数である。
【００６０】
【数１２】
2006020159.tif 000014
一方、受信出力信号がスピーカ１１６から出力され、エコーパス１１８を経由することによってエコーｙ（ｋ）が生成される。ここで、エコーｙ（ｋ）、周囲騒音ｎ（ｋ）、近端話者の音声ｓ（ｋ）がマイク１１７に入力され、Ａ／Ｄ変換器１１５によって送信入力信号ｄ（ｋ）に変換される。
【００６１】
第１の減算器１０３は、マイク１１７に入力された送信入力信号から第１の擬似エコー信号を減算することによって第１の誤差信号を生成するようになっている。例えば、第１の減算器１０３は、送信入力信号ｄ（ｋ）から第１の擬似エコー信号ｙｈ１（ｋ）を減算し、式（１３）によって第１の誤差信号ｅ１（ｋ）を算出するようになっている。
【００６２】
【数１３】
2006020159.tif 000015
第１の係数更新部１０４は、受信入力信号および第１の誤差信号に基づいて第１の係数を更新するようになっている。例えば、第１の係数更新部１０４は、受信入力信号ｘ（ｋ）、第１の誤差信号ｅ１（ｋ）、および第１のステップサイズμ１に基づいて、学習同定法や（アフィン）射影法等によって、第１の適応フィルタ係数ｗ１（ｋ）を更新する。ここで、学習同定法に従う係数更新式を式（１４）に示す。
【００６３】
【数１４】
2006020159.tif 000016
また、次数を２次とした場合の（アフィン）射影法に従う係数更新式を式（１５−１）に示す。
【００６４】
【数１５−１】
2006020159.tif 000017
ただし、
【００６５】
【数１５−２】
2006020159.tif 000018
（１５−２）
【００６６】
【数１５−３】
2006020159.tif 000019
【００６７】
【数１５−４】
2006020159.tif 000020
【００６８】
【数１５−５】
2006020159.tif 000021
とする。
【００６９】
なお、第１のステップサイズμ１は１に近い値または１とし、係数更新の速度が速くなるようにしてもよい。また、第１の係数更新部１０４で用いられる係数更新アルゴリズムとして、ここでは学習同定法と（アフィン）射影法を示したが、係数更新の速度が速い逐次最小二乗法等、他の係数更新アルゴリズムを用いてもよい。
【００７０】
第１の誤差信号平均値算出部１０５は、第１の誤差信号に基づいて、例えば、式（１６）または式（１７）によって第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000022
を算出するようになっている。なお、Ｌは、第１の誤差信号平均値を算出するためのサンプル数である。
【００７１】
【数１６】
2006020159.tif 000023
（０≦α＜１） 
【００７２】
【数１７】
2006020159.tif 000024
第２の適応フィルタ１０６は、第１の適応フィルタ１０２同様、ＦＩＲフィルタなどで構成されており、受信入力信号および第２の係数に基づいて第２の擬似エコー信号を生成するようになっている。例えば、第２の適応フィルタ１０６は、受信入力信号ｘ（ｋ）と第２のフィルタ係数ｗ２（ｋ）とを式（１８）に示すように畳み込み、第２の擬似エコー信号ｙｈ２（ｋ）を生成するようになっている。なお、Ｍ２は第２の適応フィルタ１０６のタップ数である。
【００７３】
【数１８】
2006020159.tif 000025
第２の減算器１０７は、送信入力信号から第２の擬似エコー信号を減算することによって第２の誤差信号を生成するようになっている。例えば、第２の減算器１０７は、第１の減算器１０３同様、送信入力信号ｄ（ｋ）から第２の擬似エコー信号ｙｈ２（ｋ）を減算し、式（１９）によって第２の誤差信号ｅ２（ｋ）を算出するようになっている。
【００７４】
【数１９】
2006020159.tif 000026
ここで、第２の誤差信号ｅ２（ｋ）は、第２の減算器１０７によって算出されたとき、送信出力端子１１３を介し回線などを通じて遠端話者に送信される。
【００７５】
第２の誤差信号平均値算出部１０８は、第２の誤差信号に基づいて、例えば、上述した式（１６）または式（１７）よって第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000027
を算出するようになっている。
【００７６】
重み係数算出部１０９は、第１の誤差信号値および第２の誤差信号値に基づいて重み係数を算出するようになっている。例えば、重み係数算出部１０９は、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000028
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000029
との比
2006020159.tif 000030
を用いて重み係数β（ｋ）を算出するようになっている。ここで、図９にエコーパス変動時の第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000031
および第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000032
を示し、図１０に近端話者発声（ダブルトーク）時の第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000033
および第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000034
を示す。図９および図１０において細線は第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000035
を示し、太線は第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000036
を示す。図９に示したようにエコーパス変動時は、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000037
が第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000038
より小さく、図１０に示したように近端話者発声時は、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000039
が第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000040
とほぼ同じ値となる特性を有する。
上述した特性を利用して、重み係数算出部１０９は、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000041
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000042
の比
2006020159.tif 000043
を入力とした図１１（ａ）に示すような正の傾きを有する一次関数や図１１（ｂ）に示すような指数関数等の増加関数ｆ（
2006020159.tif 000044
）によって重み係数β（ｋ）を算出するようにしてもよい。また、重み係数算出部１０９は、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000045
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000046
の比
2006020159.tif 000047
をべき乗し、式（２０）によって算出するようにしてもよい。
【数２０】
2006020159.tif 000048
また、重み係数算出部１０９は、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000049
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000050
の比
2006020159.tif 000051
に応じて段階的な値を出力する図１２に示すような関数によって算出するようにしてもよい。ここで、重み係数算出部１０９をソフトウェアで実現する場合には、図１２に示すように、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000052
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000053
の比
2006020159.tif 000054
の範囲に対応して重み係数β（ｋ）を出力するプログラムで実現するようにしてもよい。
なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、および図１２のように第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000055
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000056
の比
2006020159.tif 000057
の上限を１と設定してもよい。また、式（２０）の第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000058
と第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000059
の比
2006020159.tif 000060
についても同様に上限を１と設定してもよい。
送信入力信号大きさ二乗値算出部１０１は、送信入力信号に基づいて、例えば、式（２１）によって送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を算出する。ここで、Ｌは送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を算出するためのサンプル数である。
【００７７】
【数２１】
2006020159.tif 000061
なお、送信入力信号大きさ二乗値算出部１０１で用いるサンプル数Ｌが、後述する受信入力信号パワーまたは後述する行列式の算出に用いるサンプル数Ｍ２と等しくない場合、送信入力信号大きさ二乗値算出部１０１は、Ｐｄ（ｋ）にＭ２／Ｌを乗算してもよい。
【００７８】
更新量制御係数算出部１１０は、重み係数および送信入力信号のパワーに基づいて更新量制御係数を算出するようになっている。例えば、更新量制御係数算出部１１０は、送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）と重み係数β（ｋ）との積に、近端話者発声時の係数更新速度を制御する定数Ｃ（≧１）を乗算し、式（２２−１）によって更新量制御係数δ１（ｋ）を、または送信入力信号大きさ二乗値の二乗値Ｐｄ２（ｋ）と重み係数β（ｋ）との積に、近端話者発声時の係数更新速度を制御する定数Ｃ（≧１）を乗算し、式（２２−２）によって更新量制御係数δ２（ｋ）を算出するようになっている。
【００７９】
【数２２−１】
2006020159.tif 000062
【００８０】
【数２２−２】
2006020159.tif 000063
第２の係数更新部１１１は、受信入力信号、第２の誤差信号、および更新量制御係数に基づいて第２の係数を更新するようになっている。例えば、第２の係数更新部１１１は、受信入力信号ｘ（ｋ）、第２の誤差信号ｅ２（ｋ）、および更新量制御係数δ(k)を用い、学習同定法または（アフィン）射影法の係数更新式に従う式によって第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）を更新するようになっている。
【００８１】
ここで、学習同定法を用いた場合の第２の係数更新部１１１のブロック図を図７に示す。
【００８２】
受信信号バッファ７０１は、第２の適応フィルタ１０６のタップ数Ｍ２分の受信入力信号ｘ（ｋ）を蓄積するようになっている。
【００８３】
受信入力信号パワー算出部７０２は、受信入力信号のパワーを算出するようになっている。例えば、受信入力信号パワー算出部７０２は、受信信号バッファ７０１に蓄積されている受信入力信号ｘＭ２（ｋ）を用い、式（２３）によって受信入力信号パワーＰｘ（ｋ）を算出するようになっている。
【００８４】
【数２３】
2006020159.tif 000064
加算器７０３は、受信入力信号パワーＰｘ（ｋ）に更新量制御係数δ１(k)を加えた加算データを出力するようになっている。
【００８５】
第２の係数更新演算部７０４は、受信入力信号、第２の誤差信号、加算データに基づいて学習同定法によって第２の係数を更新するようになっている。例えば、受信入力信号ｘ（ｋ）、第２の誤差信号ｅ２（ｋ）、および加算器７０３が出力した加算データに基づいて、学習同定法に用いられる式（２４）によって第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）を更新するようになっている。
【００８６】
【数２４】
2006020159.tif 000065
また、（アフィン）射影法を用いた場合の第２の係数更新部１１１のブロック図を図８に示す。なお、（アフィン）射影法の更新式の次数Ｐは２とする。
【００８７】
受信信号バッファ８０１は、（Ｍ２＋Ｐ−１）分の受信入力信号ｘ（ｋ）を蓄積する。
【００８８】
相関性行列算出部８０２は、所定の次数に基づいて受信入力信号の相関性行列を算出するようになっている。例えば、相関性行列算出部８０２は、式（２５）に示す相関性行列Ａ２２（ｋ）を算出するようになっている。
【００８９】
【数２５】
2006020159.tif 000066
ただし、
【００９０】
【数２６−１】
2006020159.tif 000067
【数２６−２】
2006020159.tif 000068
【数２６−３】
2006020159.tif 000069
とする。
行列式算出部８０３は、相関性行列Ａ２２（ｋ）の行列式ｄｅｔ（ｋ）を算出するようになっている。
【００９１】
加算器８０４は、行列式ｄｅｔ（ｋ）に更新量制御係数δ２（ｋ）を加えた加算データを出力するようになっている。
【００９２】
逆行列算出部８０５は、相関性行列と加算器８０４が出力した加算データに基づいて相関性行列の逆行列を算出するようになっている。例えば、逆行列算出部８０５は、相関性行列Ａ２２（ｋ）と加算器８０４が出力した加算データと用い、式（２７）によって変則逆行列Ａ２２’−１を算出するようになっている。また、逆行列算出部８０５は、ガウス消去法やＬＵ分解等、行列式を算出しないで逆行列Ａ２２−１を算出する場合は、式（２８）によって変則逆行列Ａ２２’−１を算出するようになっている。
【００９３】
【数２７】
2006020159.tif 000070
【数２８】
2006020159.tif 000071
第２の係数更新演算部８０６は、受信入力信号、第２の誤差信号、および逆行列に基づいて射影法によって第２の係数を更新するようになっている。例えば、第２の係数更新演算部８０６は、受信入力信号ｘ（ｋ）、第２の誤差信号ｅ２（ｋ）、および逆行列Ａ２２−１に基づいて、（アフィン）射影法に用いられる式（２９−１）によって第２の適応フィルタ係数ｗ２Ｍ２（ｋ）を更新するようになっている。
【００９４】
【数２９−１】
2006020159.tif 000072
ただし、
【００９５】
【数２９−２】
2006020159.tif 000073
【数２９−３】
2006020159.tif 000074
とする。
【００９６】
以上のように構成されたエコーキャンセル装置について、図２を用いてその動作を説明する。ここで、第２の係数更新部１１１で用いる係数更新のアルゴリズムは学習同定法とする。また、図２に示す動作はサンプル単位に行う。
【００９７】
まず、送信入力信号ｄ（ｋ）に基づいて送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）が送信入力信号大きさ二乗値算出部１０１によって算出される（ステップＳ２０１）。次に、受信入力信号ｘ（ｋ）と第１のフィルタ係数ｗ１（ｋ）とが畳み込まれ、第１の擬似エコー信号ｙｈ１（ｋ）が第１の適応フィルタ１０２によって生成される（ステップＳ２０２）。第１の適応フィルタ１０２によって生成された第１の擬似エコー信号ｙｈ１（ｋ）が送信入力信号ｄ（ｋ）から第１の減算器１０３によって減算され、第１の誤差信号ｅ１（ｋ）が算出される（ステップＳ２０３）。第１の減算器１０３によって算出された第１の誤差信号ｅ１(ｋ)、受信入力信号ｘ(ｋ)、および第１のステップサイズμ１に基づいて第１の適応フィルタ係数ｗ１（ｋ）が第１の係数更新部１０４によって更新される（ステップＳ２０４）。第１の誤差信号ｅ１(ｋ)に基づいて第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000075
が第１の誤差信号平均値算出部１０５によって算出される（ステップＳ２０５）。
【００９８】
次に、受信入力信号ｘ(ｋ)と第２のフィルタ係数ｗ２(ｋ)とが畳み込まれ、第２の擬似エコー信号ｙｈ２(ｋ)が第２の適応フィルタ１０６によって生成される（ステップＳ２０６）。第２の適応フィルタ１０６によって生成された第２の擬似エコー信号ｙｈ２(ｋ)が送信入力信号ｄ(ｋ)から第２の減算器１０７によって減算され、第２の誤差信号ｅ２(ｋ)が算出される（ステップＳ２０７）。第２の減算器１０７によって算出された第２の誤差信号ｅ２(ｋ)に基づいて第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000076
が第２の誤差信号平均値算出部１０８によって算出される（ステップＳ２０８）。次に、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000077
および第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000078
の比
2006020159.tif 000079
に基づいて重み係数算出部１０９によって重み係数β（ｋ）が算出される（ステップＳ２０９）。重み係数算出部１０９によって算出された重み係数β(ｋ)と送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ(ｋ)との積に、近端話者発声時の係数更新速度を制御する定数であるＣ（≧１）が更新量制御係数算出部１１０によって乗算され、更新量制御係数δ１(ｋ)が算出される（ステップＳ２１０）。更新量制御係数算出部１１０によって算出された更新量制御係数δ１（ｋ）、受信入力信号ｘ（ｋ）、および第２の誤差信号ｅ２（ｋ）に基づいて第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）が第２の係数更新部１１１によって更新される（ステップＳ２１１）。
【００９９】
以上のように本発明の第１の実施の形態のエコーキャンセル装置によれば、第１の誤差信号平均値
2006020159.tif 000080
および第２の誤差信号平均値
2006020159.tif 000081
に基づいて重み係数β（ｋ）を算出する重み係数算出部１０９と、送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を算出する送信入力信号大きさ二乗値算出部１０１と、重み係数β（ｋ）と送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）と定数Ｃとの積である更新量制御係数δ１（ｋ）、または重み係数β（ｋ）と送信入力信号大きさ二乗値の二乗値Ｐｄ２（ｋ）と定数Ｃとの積である更新量制御係数δ２（ｋ）を算出する更新量制御係数算出部１１０を設けることにより、エコーパス変動時は、重み係数β（ｋ）は０に近い値または０となり、送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）の値に関わらず更新制御係数δ１（ｋ）および更新制御係数δ２（ｋ）は０に近い値となるため、式（２４）のステップサイズが１とほぼ等しくなり、速度の速い係数更新が行われる。
【０１００】
また、近端話者発声（ダブルトーク）時は、重み係数β（ｋ）は１に近い値または１となり、δ１（ｋ）≒Ｃ・Ｐｄ（ｋ）となるため、学習同定法を例にとるとＰｄ（ｋ）≒Ｐｘ（ｋ）と仮定した場合、更新式は式（３０）となるため、これを一般的な学習同定法の式（１４）と比較すると１／（１＋Ｃ）がステップサイズに相当し、例えばＣ＝２０とした場合、ステップサイズは約０．０５となり、近端話者の音声に影響の少ない速度の遅い係数更新が行われる。
【０１０１】
【数３０】
2006020159.tif 000082
また、（アフィン）射影法を例にとると、Ｐｄ２（ｋ）≒ｄｅｔ（ｋ）と仮定した場合、式（２９−２）よりステップサイズは式（３１）の通りとなり、例えば、Ｃ＝２０とした場合、ステップサイズは約０．０５であるため、学習同定法と同様に、近端話者音声に影響の少ない速度の遅い係数更新が行われる。
【０１０２】
【数３１】
2006020159.tif 000083
以上より、エコーパス変動による音声信号の変化に対して速く追従することができ、近端話者発声時には近端話者音声の音質劣化を防止し、かつエコーの消去を確実に行うことができる。
【０１０３】
また、第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）を算出する際に、学習同定法（NLMS法）を適用するため、少ない演算量かつ安定した動作が実現できる。
【０１０４】
さらに、第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）を算出する際に、（アフィン）射影法を適用するため、有色信号に対して優れた収束性能が得られる。
【０１０５】
さらに、エコーパス変動時には、重み係数が０に近い値または０となり、速度の速い係数更新を行うため、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、また、近端話者発声時には、重み係数が１に近い値または１となり、速度の遅い係数更新を行うため、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【０１０６】
さらに、第１の係数更新部の収束速度が一定となるため安定した動作が可能となる。
【０１０７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のエコーキャンセル装置を図３に示す。
【０１０８】
なお、本発明の第２の実施の形態に係るエコーキャンセル装置を構成する構成要素のうち、本発明の第１の実施の形態に係るエコーキャンセル装置を構成する構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。また、本発明の第２の実施の形態に係るエコーキャンセル装置の主要な演算部を主要演算部３０１とする。
【０１０９】
受信入力バッファ３０２は、所定のサンプル数Ｌの受信入力信号ｘ（ｋ）を蓄積するようになっている。
【０１１０】
送信入力バッファ３０３は、所定のサンプル数Ｌ毎に送信入力信号ｄ（ｋ）を順次蓄積するようになっている。
【０１１１】
送信入力信号大きさ二乗値算出部３０４は、送信入力バッファ３０３が所定のサンプル数Ｌの送信入力信号ｄ（ｋ）を順次蓄積したときに、送信入力バッファ３０３に蓄積されている所定のサンプル数Ｌの送信入力信号ｄ（ｋ）に基づいて送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を算出するようになっている。なお、送信入力信号大きさ二乗値算出部３０４は、送信入力バッファ３０３が所定のサンプル数Ｌの送信入力信号ｄ（ｋ）を順次蓄積したときに、送信入力バッファ３０３に蓄積されている所定のサンプル数Ｌの送信入力信号ｄ（ｋ）に基づいて、式（２１）によって送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を算出するようになっていてもよい。
【０１１２】
更新量制御係数算出部３０５は、送信入力バッファ３０３に蓄積されている送信入力信号ｄ（ｋ）に基づいた送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を用いて、送信入力バッファ３０３に蓄積された各サンプルに対応する送信入力信号ｄ（ｋ）に応じて更新量制御係数δ’（ｋ）を算出するようになっている。
【０１１３】
以上のように構成されたエコーキャンセル装置について、図４を用いてその動作を説明する。
【０１１４】
まず、受信入力信号ｘ（ｋ）が受信入力バッファ３０２によって蓄積されるとともに、送信入力信号ｄ（ｋ）が送信入力バッファ３０３によって蓄積される（ステップＳ４０１）。受信入力バッファ３０２によって蓄積された受信入力信号ｘ（ｋ）が所定のサンプル数Ｌとなり、かつ送信入力バッファ３０３によって蓄積された送信入力信号ｄ（ｋ）が所定のサンプル数Ｌとなったか否かが判定される（ステップＳ４０２）。判定された結果、受信入力バッファ３０２によって蓄積された受信入力信号ｘ（ｋ）が所定のサンプル数Ｌとなり、かつ送信入力バッファ３０３によって蓄積された送信入力信号ｄ（ｋ）が所定のサンプル数Ｌとなった場合には、送信入力バッファ３０３に蓄積されている所定のサンプル数Ｌの送信入力信号ｄ（ｋ）に基づいて送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）が算出される（ステップＳ４０３）。判定された結果、受信入力バッファ３０２によって蓄積された受信入力信号ｘ（ｋ）が所定のサンプル数Ｌに満たない場合、または送信入力バッファ３０３によって蓄積された送信入力信号ｄ（ｋ）が所定のサンプル数Ｌに満たない場合にはステップＳ４０１に戻る。
【０１１５】
以降、本発明の第1の実施の形態と同様のステップＳ２０２からステップＳ２１１までの動作を行う。なお、ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの動作は、本発明の第１の実施の形態と同じ符号を用い、説明は省略する。次に、ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの動作がサンプル数Ｌ回行われたか否かが判定される（ステップＳ４０４）。ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの動作がサンプル数Ｌ回行われたと判定された場合にはステップＳ４０１に戻り、ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの処理がサンプル数Ｌ回行われていないと判定された場合には、ステップＳ２０２に戻る。
【０１１６】
本発明の第２の実施の形態では、送信入力バッファ３０３に蓄積された所定のサンプル数Ｌの送信入力信号ｄ（ｋ）を用いて送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）が算出されるため、本発明の第２の実施の形態で算出される送信大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）は、本発明の第１の実施の形態で算出される送信大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）よりも前のサンプルで算出される。
【０１１７】
ここで、図１３に近端話者発声時の送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を示す。なお、図１３において点線は本発明の第１の実施の形態で算出された送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を示し、実線は本発明の第２の実施の形態で算出された送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）を示す。例えば、サンプル１０２×１０３では、本発明の第２の実施の形態で算出される送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）は、本発明の第１の実施の形態で算出される送信入力信号大きさ二乗値Ｐｄ（ｋ）よりも前のサンプルで算出されていることがわかる。
【０１１８】
このような本発明の第２の実施の形態のエコーキャンセル装置によれば、近端話者発声時に本発明の第１の実施の形態で第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）の更新速度を遅くするタイミングより前に第２の適応フィルタ係数ｗ２（ｋ）の更新速度を遅くすることができるため、近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができる。
【０１１９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態のエコーキャンセル装置を図５に示す。
【０１２０】
なお、本発明の第３の実施の形態に係るエコーキャンセル装置を構成する構成要素のうち、本発明の第２の実施の形態に係るエコーキャンセル装置を構成する構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。
【０１２１】
遅延バッファ５０１は、受信入力バッファ３０２から送信される受信入力信号ｘ（ｋ）を送信入力バッファ３０３に蓄積される所定のサンプル数Ｌ分遅延させるようになっている。
【０１２２】
以上のように構成されたエコーキャンセル装置について、図６を用いてその動作を説明する。なお、ステップＳ４０１からステップＳ４０３まで、並びにステップＳ２０２からステップＳ４０４までの動作は、本発明の第２の実施の形態と同じ符号を用い、説明は省略する。
【０１２３】
受信入力バッファ３０２から送信された受信入力信号ｘ（ｋ）が遅延バッファ５０１によって受信され、受信入力信号ｘ（ｋ）が主要演算部３０１に送信されることを遅延バッファ５０１によってサンプル数Ｌ分遅延される（Ｓ６０１）。次に、Ｓ２０２からＳ２１１までの動作が行われ、ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの動作がサンプル数Ｌ回行われたか否かが判定される（ステップＳ４０４）。ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの動作がサンプル数Ｌ回行われたと判定された場合にはステップＳ４０１に戻り、ステップＳ２０２からステップＳ２１１までの処理がサンプル数Ｌ回行われていないと判定された場合には、ステップＳ６０１に戻る。
【０１２４】
このような本発明の第３の実施の形態のエコーキャンセル装置によれば、第１の適応フィルタ１０２、第２の適応フィルタ１０６、第１の係数更新部１０４、および第２の係数更新部１１１のタップ数を送信入力バッファ３０３に蓄積される送信入力信号ｘ（ｋ）のサンプル数Ｌ分少なくすることができるため、適応時間の短縮及び演算量・メモリ量を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上のように、本発明に係るエコーキャンセル装置は、エコーパス変動による音声信号の変化に速く追従することができ、近端話者発声時には近端話者音声の音質劣化を確実に防止し、かつエコーの消去を行うことができるという効果を有し、スピーカとマイクロホンを用いて通話を行うハンズフリー通話等の通信機器に利用され、受話音声と送話音声との間で発生するエコーを消去するエコーキャンセル装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるエコーキャンセル装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるエコーキャンセル装置の動作説明のためのフロー図
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるエコーキャンセル装置のブロック図
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるエコーキャンセル装置の動作説明のためのフロー図
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるエコーキャンセル装置のブロック図
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるエコーキャンセル装置の動作説明のためのフロー図
【図７】学習同定法を用いた場合の第２の係数更新部のブロック図
【図８】（アフィン）射影法を用いた場合の第２の係数更新部のブロック図
【図９】エコーパス変動時の第１の誤差信号平均値および第２の誤差信号平均値を示す図
【図１０】近端話者発声時の第１の誤差信号平均値および第２の誤差信号平均値を示す図
【図１１】（ａ）重み係数算出部で用いられる正の傾きを有する一次関数を示す図  （ｂ）重み係数算出部で用いられる指数関数を示す図
【図１２】重み係数算出部で用いられる段階的な値を出力する関数の一例を示す図
【図１３】近端話者発声時の送信入力信号大きさ二乗値を示す図
【図１４】従来のエコーキャンセル装置のブロック図
【図１５】従来のエコーキャンセル装置におけるステップサイズ演算部のブロック図
【符号の説明】
【０１２７】
１０１  送信入力信号大きさ二乗値算出部
１０２  第１の適応フィルタ
１０３  第１の減算器
１０４  第１の係数更新部
１０５  第１の誤差信号平均値算出部
１０６  第２の適応フィルタ
１０７  第２の減算器
１０８  第２の誤差信号平均値算出部
１０９  重み係数算出部
１１０  更新量制御係数算出部
１１１  第２の係数更新部
１１２  受信入力端子
１１３  送信出力端子
１１４  Ｄ／Ａ変換器
１１５  Ａ／Ｄ変換器
１１６  スピーカ
１１７  マイク
１１８  エコーパス
３０１  主要演算部
３０２  受信入力バッファ
３０３  送信入力バッファ
３０４  送信入力信号大きさ二乗値算出部
３０５  更新量制御係数算出部
５０１  遅延バッファ
７０１  受信信号バッファ
７０２  受信入力信号パワー算出部
７０３  加算器
７０４  第２の係数更新演算部
８０１  受信信号バッファ
８０２  相関性行列算出部
８０３  行列式算出部
８０４  加算器
８０５  逆行列算出部
８０６  第２の係数更新演算部
１４０２  第１の適応フィルタ
１４０３  第１の減算器
１４０４  第１の係数更新部
１４０６  第２の適応フィルタ
１４０７  第２の減算器
１４１０  ステップサイズ演算部
１４１１  第２の係数更新部
１４１２  受信入力端子
１４１３  送信出力端子
１４１４  Ｄ／Ａ変換器
１４１５  Ａ／Ｄ変換器
１４１６  スピーカ
１４１７  マイク
１４１８  エコーパス
１５０１  第１の誤差信号平均値算出部
１５０２  ローパスフィルタ
１５０２ａ  遅延器
１５０２ｂ  乗算器
１５０２ｃ  乗算器
１５０２ｄ  加算器
１５０３  第２の誤差信号平均値算出部
１５０４  減算器
１５０５  除算器
１５０６  第１の比較器
１５０７  遅延バッファ
１５０８  ＡＮＤゲート
１５０９  ステップサイズ選択スイッチ
１５１０  ステップサイズ格納器
１５１１  第２の比較器
１５１２  乗算器
１５１３  減算器
１５１４  第３の比較器
１５１５  ノイズ平均値選択スイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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