(57)【要約】    【課題】      エコー経路のクリップレベルの推定精度を向上すること。    【解決手段】  クリップレベル推定部１０９は、第１のクリップレベルを推定するとともに、第１のクリップレベルと異なる第２のクリップレベルを取得する。クリッピング処理部１０１は、第１のクリップレベルを用いてクリッピング処理を行う。クリッピング処理部１０４は、第２のクリップレベルを用いてクリッピング処理を行う。パワ計算器１０７は、クリッピング処理部１０１によりクリッピング処理が行われた場合の残差信号のパワを計算する。パワ計算器１０８は、クリッピング処理部１０４によりクリッピング処理が行われた場合の残差信号のパワを計算する。クリップレベル推定部１０９は、パワ計算器１０７、１０８によりそれぞれ計算されたパワに基づいて、第１のクリップレベルを更新する。  【選択図】      図１
2006080686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクリップレベルを推定するとともに、前記第１のクリップレベルと異なる第２のクリップレベルを取得する推定手段と、
前記第１のクリップレベルを用いてクリッピング処理を行う第１処理手段と、
前記第２のクリップレベルを用いてクリッピング処理を行う第２処理手段と、
前記第１処理手段によりクリッピング処理が行われた場合の残差信号のパワを計算する第１計算手段と、
前記第２処理手段によりクリッピング処理が行われた場合の残差信号のパワを計算する第２計算手段と、を有し、
前記推定手段は、
前記第１計算手段および前記第２計算手段によりそれぞれ計算されたパワに基づいて、前記第１のクリップレベルを更新する、
ことを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項２】
前記推定手段は、
前記第１のクリップレベルに所定の変分を与えて、前記第２のクリップレベルを取得する、
ことを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項３】
前記推定手段は、
前記第１計算手段により計算されたパワと前記第２計算手段により計算されたパワとを比較し、比較の結果に応じて前記第１計算手段により計算されたパワを減少させるように前記第１のクリップレベルを変化させる、
ことを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、据置型電話、携帯電話等におけるハンズフリー通話で発生するエコーをキャンセルするエコーキャンセラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムの無線回線に接続される携帯電話機や有線電話回線に接続される据置型電話機、または無線／有線電話機能及びコンピュータ機能を備えた情報通信端末等の通信端末装置においては、ハウリングを防止してエコーのない快適な通話を実現するために、エコーキャンセラを用いることが一般的である。
【０００３】
携帯電話等のハンズフリー通話等では、スピーカアンプの電源電圧の制限等により出力信号が飽和することで歪が生じる。一般的なエコーキャンセラは、エコー経路の特性が線形であると仮定して、エコー経路の特性の推定を行い、エコーキャンセラ内の線形のフィルタにより擬似エコーを生成し、この擬似エコーを減算することで、エコーをキャンセルする。
【０００４】
したがって、スピーカアンプの飽和等のようなエコー経路で発生する歪は、キャンセルすることが困難である。また、実際の携帯電話では、スピーカの音量設定を変えた場合に、スピーカアンプの入力でのクリップレベルが変化するということがある。
【０００５】
図４に示す従来のエコーキャンセラ装置（反響消去装置）１ａでは、振幅制限部１０が受話信号の振幅を制限することで、エコー経路で歪が発生しないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図５に示す従来のエコーキャンセラ装置１ｂでは、エコー経路と同様の歪の特性を持った受話音声補正部１１が設けられる。そして、エコー経路と同様の特性で擬似エコーを生成することで、歪の影響を受けずにキャンセルできるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、図６に示す従来のエコーキャンセラ装置１ｃでは、擬似エコーを生成する適応フィルタ８の入力側にクリッピング処理部１２が設けられる。そして、ゲインコントローラ１３が、受話信号のゲインを徐々に増加させ、スピーカ４の歪が生じた場合にエコー抑圧量の増加を検出することでクリップレベルを推定し、クリッピング処理部１２に設定している（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−９４４７９号公報
【特許文献２】特開平１１−１５４８９２号公報
【特許文献３】特開２００３−１３４００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のエコーキャンセラ装置においては、下記の問題がある。すなわち、図４のエコーキャンセラ装置１ａでは、スピーカ４の音圧が制限されてしまうという問題がある。また、図５のエコーキャンセラ装置１ｂでは、エコー経路と同様の特性を持った受話音声補正部１１を設ける必要があり、歪の特性が変化した場合にエコーをキャンセルできなくなるという問題がある。また、図６に示すエコーキャンセラ装置１ｃでは、クリップレベルの推定が行われているが、推定には受話信号のゲインを変化させる必要があり、スピーカ出力の振幅が変化してしまうとともに、原理的にも推定精度の向上に一定の限界がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、エコー経路のクリップレベルの推定精度を向上することができるエコーキャンセラ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】
【００１０】
本発明のエコーキャンセラ装置は、第１のクリップレベルを推定するとともに、前記第１のクリップレベルと異なる第２のクリップレベルを取得する推定手段と、前記第１のクリップレベルを用いてクリッピング処理を行う第１処理手段と、前記第２のクリップレベルを用いてクリッピング処理を行う第２処理手段と、前記第１処理手段によりクリッピング処理が行われた場合の残差信号のパワを計算する第１計算手段と、前記第２処理手段によりクリッピング処理が行われた場合の残差信号のパワを計算する第２計算手段と、を有し、前記推定手段は、前記第１計算手段および前記第２計算手段によりそれぞれ計算されたパワに基づいて、前記第１のクリップレベルを更新する構成を採る。
【００１１】
また、本発明のエコーキャンセラ装置は、上記構成において、前記推定手段は、前記第１のクリップレベルに所定の変分を与えて、前記第２のクリップレベルを取得する構成を採る。
【００１２】
これらの構成によれば、残差信号つまり疑似エコー減算結果を複数のクリップレベルにそれぞれ対応付けて得ることができ、非線形の飽和特性を持つスピーカアンプのクリップレベルを推定することができ、クリップレベルの推定精度を向上することができる。
【００１３】
本発明のエコーキャンセラ装置は、上記構成において、前記推定手段は、前記第１計算手段により計算されたパワと前記第２計算手段により計算されたパワとを比較し、比較の結果に応じて前記第１計算手段により計算されたパワを減少させるように前記第１のクリップレベルを変化させる構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、受話信号を変化させることなく、誤差の小さくなる方向に第１のクリップレベルを更新することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、クリップレベルの推定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態に係るハンズフリー通話装置の構成を示すブロック図である。このハンズフリー通話装置は、エコーキャンセラ装置１００、Rin端子１１０、Rout端子１１１、Sin端子１１２、Sout端子１１３、ＤＡ（ディジタルアナログ）変換器１２０、スピーカアンプ１３０、スピーカ１４０、マイク１５０、マイクアンプ１６０およびＡＤ（アナログディジタル）変換器１７０を有する。
【００１８】
エコーキャンセラ装置１００は、クリッピング処理部１０１、１０４、適応フィルタ１０２、減算器１０３、１０６、パワ計算器１０７、１０８およびクリップレベル推定部１０９を有し、Rin端子１１０、Rout端子１１１、Sin端子１１２およびSout端子１１３により信号の入出力を行なう。ハンズフリー通話の場合は、Rin端子１１０に相手の携帯端末から受信した音声信号が入力され、Sout端子１１３から出力された音声信号が相手の携帯端末に送信される。
【００１９】
エコーキャンセラ装置１００からRout端子１１１を経由してＤＡ変換器１２０に入力された信号は、ＤＡ変換器１２０によりアナログ信号に変換され、スピーカアンプ１３０に入力される。
【００２０】
スピーカアンプ１３０は、入力された信号を増幅して、スピーカ１４０を駆動する信号を出力する。スピーカアンプ１３０では、電源電圧の制限等により出力信号に飽和（クリッピング）が生じる。このスピーカアンプ１３０の入出力特性は、図２のように示すことができる。図２のCLspはスピーカアンプ１３０の入力でのクリップレベルを表している。
【００２１】
スピーカ１４０は、スピーカアンプ１３０からのクリッピングされた出力信号により駆動され、音声信号を音波（音声）として出力する。
【００２２】
マイク１５０には、スピーカ１４０からのエコー信号と、自端末に発声された音声が入力される。マイクアンプ１６０は、この入力信号を増幅し、ＡＤ変換器１７０は、増幅された信号をディジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１７０の出力は、Sin端子１１２を経由してエコーキャンセラ装置１００に入力される。
【００２３】
エコーキャンセラ装置１００内にある、クリッピング処理部１０１、１０４は互いに同様のものであり、以下のように、入力信号xに対し、外部から設定されたレベルCLでクリッピング処理を行ない、出力信号yを出力する。入出力特性を図示すると図３のようになる。
y = -CL   ( x ＜ -CL)
y = x     ( -CL ≦ x ≦ CL)
y = CL    ( CL ＜ x)
【００２４】
適応フィルタ１０２は、NLMS演算等によりエコー経路の特性を学習するフィルタであり、擬似エコー信号を出力する。減算器１０３は、擬似エコー信号の減算を行ない、Sout端子１１３に出力する。さらに、エコーキャンセラ装置１００は、第２のクリッピング手段としてのクリッピング処理部１０４と、フィルタ１０５と、第２の減算手段としての減算器１０６と、を持つ。
【００２５】
フィルタ１０５は、FIRフィルタにより構成され、フィルタ係数には適応フィルタ１０２のフィルタ係数が用いられ、畳み込み演算により擬似エコー信号を生成する。
【００２６】
減算器１０３、１０６の出力は、それぞれパワ計算器１０７、１０８に入力される。パワ計算器１０７、１０８は、パワの計算を行ない、それぞれパワ計算値PW0およびパワ計算値PW1を出力する。クリップレベル推定部１０９は、パワ計算器１０７、１０８から出力されたパワ計算値PW0およびパワ計算値PW1を用いてスピーカアンプ１３０のクリップレベルCLspの推定を行ない、その推定値CL0をクリッピング処理部１０１に出力する。また、クリップレベル推定部１０９は、推定値CL0から若干ずれたクリップレベルCL1を、クリッピング処理部１０４に対して出力する。
【００２７】
このような構成にすることで、クリップレベル推定部１０９は、２つのクリップレベルに対して行なった擬似エコー減算の結果を得ることができる。これにより非線型な飽和特性を持つスピーカアンプ１３０のクリップレベルを推定することができる。
【００２８】
次に、本発明エコーキャンセラ装置のクリップレベル推定部１０９の動作例について説明する。
【００２９】
クリップレベル推定部１０９は、スピーカアンプ１３０のクリップレベルCLspの推定を行い、推定値CL0をクリッピング処理部１０１に出力する。また、以下のように、推定値CL0に対して変分ΔCLが与えられた、クリップレベルCL1を計算し、クリッピング処理部１０４に出力する。この例では、ΔCLは定数とし、ΔCL＞０とする。
CL1 ＝ CL0 ＋ ΔCL
【００３０】
クリッピング処理部１０１は、推定値CL0のクリップレベルにより、クリッピング処理を行う。そして、適応フィルタ１０２および減算器１０３により擬似エコーのキャンセルが行われる。この結果として、推定値CL0のクリップレベルを用いてクリッピング処理が行われた場合の残差信号が得られる。そして、パワ計算器１０７は、その残差信号のパワを計算し、推定値CL0によりクリッピング処理が行われた場合の誤差パワであるパワ計算値PW0を得る。
【００３１】
同様に、クリッピング処理部１０４は、クリップレベルCL1により、クリッピング処理を行う。そして、フィルタ１０５および減算器１０６により疑似エコーのキャンセルが行われる。この結果として、クリップレベルCL1を用いてクリッピング処理が行われた場合の残差信号が得られる。そして、パワ計算器１０８は、クリップレベルCL1によりクリッピング処理が行われた場合の誤差パワであるパワ計算値PW1を得る。
【００３２】
クリップレベル推定部１０９は、パワ計算値PW0、PW1を用いて、例えば以下のようにクリップレベルの推定値の更新値CL0’を計算する。そして、更新値CL0’で推定値CL0を更新する。
CL0’  = CL0 + ΔCL/2  ( PW0 ≧ PW1 )
CL0’  = CL0 - ΔCL/2  ( PW0 ＜ PW1 )
【００３３】
クリッピング処理は非線形な特性であるが、現在のクリップレベル推定値による誤差パワの計算と変分を与えたクリップレベルによる誤差パワの計算とを同時実行することにより、誤差の小さくなる方向に推定値を更新することで、推定を行うことができる。このように、本実施の形態では、複数のクリップレベルを使用して、誤差が少なくなる方向にクリップレベル推定値を適応させることができる。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、残差信号つまり疑似エコー減算結果を複数のクリップレベルにそれぞれ対応付けて得ることができ、非線形の飽和特性を持つスピーカアンプのクリップレベルを推定することができ、クリップレベルの推定精度を向上することができる。
【００３５】
また、クリップレベルを可変設定できるクリッピング処理部１０１と、エコー経路の特性を推定し擬似エコーを生成する適応フィルタ１０２と、適応フィルタ１０２で生成された擬似エコーを減算する減算器１０３と、を備えたエコーキャンセラ装置１００の構成において、クリッピング処理部１０１に与えるクリップレベルCLspを推定結果により変化させていることにより、スピーカアンプ１３０等のクリップレベルの変化に追従させることができる。
【００３６】
そして、クリッピング処理部１０４と、このクリッピング処理部１０４からの信号に適応フィルタ１０２のフィルタ係数を適用してFIRフィルタ演算を行ない擬似エコーを生成するフィルタ１０５と、フィルタ１０５で生成された擬似エコーを減算する減算器１０６と、２つの減算器１０３、１０６の出力信号のパワをそれぞれ計算するパワ計算器１０７、１０８と、各パワ計算器１０７、１０８が出力したパワによりスピーカアンプ１３０のクリップレベルを推定するクリップレベル推定部１０９を持つエコーキャンセラ装置１００において、クリップレベル推定部１０９は、各クリッピング処理部１０１、１０４に異なるクリップレベルを設定して各クリッピング処理部１０１、１０４を動作させるとともに、各パワ計算器１０７、１０８のパワを用いて演算することで、非線形な特性を持つスピーカアンプのクリップレベルを精度よく推定することができる。
【００３７】
したがって、スピーカアンプ１３０の飽和特性に変化が生じ、そのクリップレベルが変化する場合でも、クリップレベルを精度よく推定することができ、変化に追従してエコーをキャンセルすることが可能となり、快適なハンズフリー通話を提供することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、変分を与えた推定値として、クリップレベルCL1を１つだけ用いているが、変分を与えた推定値を複数使用することも可能である。また、本実施の形態では、変分を固定値としているが、可変値としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のエコーキャンセラ装置は、クリップレベルの推定精度を向上する効果を有し、携帯電話等を含む通信端末装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るハンズフリー通話装置の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態に係るスピーカアンプの入出力特性を示す図
【図３】本実施の形態に係るクリッピング処理部の入出力特性を示す図
【図４】従来のエコーキャンセラ装置の構成の一例を示す図
【図５】従来のエコーキャンセラ装置の構成の他の例を示す図
【図６】従来のエコーキャンセラ装置の構成のさらに他の例を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１００  エコーキャンセラ装置
１０１、１０４  クリッピング処理部
１０２  適応フィルタ
１０３、１０６  減算器
１０５  フィルタ
１０７、１０８  パワ計算器
１０９  クリップレベル推定部
１３０  スピーカアンプ
１４０  スピーカ
１５０  マイク
１６０  マイクアンプ
【図１】
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【図２】
2006080686.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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