(57)【要約】【課題】処理負荷を増大させることなく、帯域境界付近のエコーを十分に除去することが可能なエコーキャンセル回路および移動無線端末装置を提供する。【解決手段】スピーカ３０から拡声出力された信号は、マイクロホン４０に回り込み、送話入力信号と音響結合して集音され、Ａ／Ｄ変換器５０によりディジタル信号に変換される。送話周波数帯域分割部６０は、上記ディジタル信号を高域成分と低域成分に分離した後、各成分を予め決めた間引き率で間引くダウンサンプリングをする。このうち、高域成分については、高域エコーキャンセラ１０１に出力し、低域成分については、ハイパスフィルタ７０に出力する。ハイパスフィルタ７０は、送話周波数帯域分割部６０から入力される低域成分から直流オフセットを除去し、低域エコーキャンセラ１０２に出力するようにしたものである。【選択図】      図１
2006203358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受話側から出力された受話信号のうち音響的な回り込みによって再び送話側に入力されるエコー信号を抑圧するエコーキャンセル回路において、
受話信号を複数の周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話帯域分割手段と、
送話信号を複数の周波数帯域のサブバンド送話信号に分割する送話帯域分割手段と、
この送話帯域分割手段によって得られた複数の周波数帯域のサブバンド送話信号のうち最低域に対応する周波数帯域の前記サブバンド送話信号から直流オフセット成分を除去した最低域サブバンド送話信号を生成するフィルタ手段と、
前記受話帯域分割手段によって得られた複数の周波数帯域のサブバンド受話信号とこれらの各サブバンド受話信号に対応するフィルタ係数に基づいて、サブバンド擬似エコー信号を生成するサブバンド擬似エコー生成手段と、
前記サブバンド擬似エコー信号を用いて、前記送話帯域分割手段によって得られた複数の周波数帯域のサブバンド送話信号のうち前記最低域以外に対応する周波数帯域の前記複数のサブバンド送話信号及び前記最低域サブバンド送話信号からそれぞれエコー成分を除去したサブバンド誤差信号を生成するサブバンドエコー除去手段と、
前記サブバンド誤差信号と前記サブバンド受話信号とに基づいて前記サブバンド擬似エコー生成手段のフィルタ係数を推定し前記サブバンド擬似エコー生成手段に出力するサブバンド擬似エコー推定手段と、
前記サブバンド誤差信号を合成する周波数帯域合成手段と、を具備することを特徴とするエコーキャンセル回路。
【請求項２】
受話側から出力された受話信号のうち音響的な回り込みによって再び送話側に入力されるエコー信号を抑圧するエコーキャンセル回路において、
受話信号を２つの周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話帯域分割手段と、
送話信号を２つの周波数帯域のサブバンド送話信号に分割する送話帯域分割手段と、
この送話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド送話信号のうち低域に対応する周波数帯域の前記サブバンド送話信号から直流オフセット成分を除去した低域サブバンド送話信号を生成するフィルタ手段と、
前記受話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド受話信号とこれらの各サブバンド受話信号に対応するフィルタ係数に基づいて、サブバンド擬似エコー信号を生成するサブバンド擬似エコー生成手段と、
前記サブバンド擬似エコー信号を用いて、前記送話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド送話信号のうち高域に対応する周波数帯域の前記サブバンド送話信号及び前記低域サブバンド送話信号からそれぞれエコー成分を除去したサブバンド誤差信号を生成するサブバンドエコー除去手段と、
前記サブバンド誤差信号と前記サブバンド受話信号とに基づいて前記サブバンド擬似エコー生成手段のフィルタ係数を推定し前記サブバンド擬似エコー生成手段に出力するサブバンド擬似エコー推定手段と、
前記サブバンド誤差信号を合成する周波数帯域合成手段と、を具備することを特徴とするエコーキャンセル回路。
【請求項３】
前記フィルタ手段は、ＩＩＲ型ハイパスフィルタで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエコーキャンセル回路。
【請求項４】
前記フィルタ手段は、１次ＩＩＲ型ハイパスフィルタで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエコーキャンセル回路。
【請求項５】
前記受話帯域分割手段は、
前記受話信号を複数の周波数帯域に分割して、前記帯域分割受話信号を生成する受話信号帯域通過フィルタと、
前記帯域分割受話信号をそれぞれ予め決めた間引き率で間引いて、前記複数のサブバンド受話信号を生成する間引き部とを備え、
前記送話帯域分割手段は、
前記送話信号を複数の周波数帯域に分割して、前記帯域分割送話信号を生成する送話信号帯域通過フィルタと、
前記帯域分割送話信号をそれぞれ予め決めた間引き率で間引いて、前記複数のサブバンド送話信号を生成する間引き部とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエコーキャンセル回路。
【請求項６】
前記受話帯域分割手段、前記送話帯域分割手段及び前記周波数帯域合成手段は、
複数のクォードラチェア・ミラー・フィルタで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエコーキャンセル回路。
【請求項７】
受話信号を複数の周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話帯域分割手段と、
送話信号を複数の周波数帯域のサブバンド送話信号に分割する送話帯域分割手段と、
この送話帯域分割手段によって得られた複数の周波数帯域のサブバンド送話信号のうち最低域に対応する周波数帯域の前記サブバンド送話信号から直流オフセット成分を除去した最低域サブバンド送話信号を生成するフィルタ手段と、
前記受話帯域分割手段によって得られた複数の周波数帯域のサブバンド受話信号とこれらの各サブバンド信号に対応するフィルタ係数に基づいて、サブバンド擬似エコー信号を生成するサブバンド擬似エコー生成手段と、
前記サブバンド擬似エコー信号を用いて、前記送話帯域分割手段によって得られた複数の周波数帯域のサブバンド送話信号のうち前記最低域以外に対応する周波数帯域の前記複数のサブバンド送話信号及び前記最低域サブバンド送話信号からそれぞれエコー成分を除去したサブバンド誤差信号を生成するサブバンドエコー除去手段と、
前記サブバンド誤差信号と前記サブバンド受話信号とに基づいて前記サブバンド擬似エコー生成手段のフィルタ係数を推定し前記サブバンド擬似エコー生成手段に出力するサブバンド擬似エコー推定手段と、
前記サブバンド誤差信号を合成する周波数帯域合成手段とを具備したことを特徴とする移動無線端末装置。
【請求項８】
受話信号を２つの周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話帯域分割手段と、
送話信号を２つの周波数帯域のサブバンド送話信号に分割する送話帯域分割手段と、
この送話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド送話信号のうち低域に対応する周波数帯域の前記サブバンド送話信号から直流オフセット成分を除去した低域サブバンド送話信号を生成するフィルタ手段と、
前記受話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド受話信号とこれらの各サブバンド信号に対応するフィルタ係数基づいて、サブバンド擬似エコー信号を生成するサブバンド擬似エコー生成手段と、
前記サブバンド擬似エコー信号を用いて、前記送話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド送話信号のうち高域に対応する周波数帯域の前記サブバンド送話信号及び前記低域サブバンド送話信号からそれぞれエコー成分を除去したサブバンド誤差信号を生成するサブバンドエコー除去手段と、
前記サブバンド誤差信号と前記サブバンド受話信号とに基づいて前記サブバンド擬似エコー生成手段のフィルタ係数を推定し前記サブバンド擬似エコー生成手段に出力するサブバンド擬似エコー推定手段と、
前記サブバンド誤差信号を合成する周波数帯域合成手段とを具備したことを特徴とする移動無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エコー成分の除去に用いられるエコーキャンセル回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、帯域分割型のエコーキャンセル回路は、帯域毎にエコー除去処理を実施するため、各帯域で用いるフィルタ特性によっては、帯域境界付近のエコーが十分に除去されず、残留エコーが生じるという問題があった。
【０００３】
これに対して従来は、受話状態か送話状態かに応じて、帯域境界付近に対して選択的に帯域阻止フィルタを具備するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。  
しかしながらこの手法では、高い精度で受話状態か送話状態かを判別する必要があり、処理負荷が大きいという問題があった。
【特許文献１】特許第２５７７３５１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のエコーキャンセル回路では、帯域境界付近のエコーが十分に除去されず、残留エコーが生じたり、あるいはこれを除去するための処理負荷が大きかったりするという問題があった。この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、処理負荷を増大させることなく、帯域境界付近のエコーを十分に除去することが可能なエコーキャンセル回路および移動無線端末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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、この発明は、受話信号を２つの周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話帯域分割手段と、送話信号を２つの周波数帯域のサブバンド送話信号に分割する送話帯域分割手段と、この送話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド送話信号のうち低域に対応する周波数帯域のサブバンド送話信号から直流オフセット成分を除去した低域サブバンド送話信号を生成するフィルタ手段と、受話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド受話信号と各サブバンド信号に対応するフィルタ係数に基づいて、サブバンド擬似エコー信号を生成するサブバンド擬似エコー生成手段と、サブバンド擬似エコー信号を用いて、送話帯域分割手段によって得られた２つの周波数帯域のサブバンド送話信号のうち高域に対応する周波数帯域のサブバンド送話信号及び低域サブバンド送話信号からそれぞれエコー成分を除去したサブバンド誤差信号を生成するサブバンドエコー除去手段と、サブバンド誤差信号とサブバンド受話信号とに基づいてサブバンド擬似エコー生成手段のフィルタ係数を推定しサブバンド擬似エコー生成手段に出力するサブバンド擬似エコー推定手段と、サブバンド誤差信号を合成する周波数帯域合成手段とを具備して構成するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
以上述べたように、この発明では、送話帯域分割手段の出力のうち、低域成分についてのみ直流成分を除去するようにしてエコーを除去するため、これにより処理負荷を増大させることなく、帯域境界付近のエコーを十分に除去することが可能なエコーキャンセル回路および移動無線端末装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。  
図１は、この発明の一実施形態に係わるエコーキャンセル回路の構成を示すものである。この図に示すエコーキャンセル回路は、例えば携帯電話機などの移動無線端末装置をはじめとする通信機器に実装され、この回路の動作に先立って、上記通信機器により通信リンクが確立し、通信相手と双方向通話が可能な状態となる。
【０００８】
図示しない無線通信部によって受信された受信データは、デコーダ１０によって、ディジタル信号に復号される。このディジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ）２０と受話参照信号バッファ８０に出力される。Ｄ／Ａ変換器２０は、上記ディジタル信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、図示しない増幅器で増幅された後、スピーカ３０より拡声出力される。
【０００９】
このようにして拡声出力された信号は、マイクロホン４０に回り込み、送話入力信号と音響結合して集音され、アナログ信号に変換される。このアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）５０によりディジタル信号に変換され、送話周波数帯域分割部６０に出力される。
【００１０】
送話周波数帯域分割部６０は、上記ディジタル信号を高域成分と低域成分に分離した後、各成分を予め決めた間引き率で間引くダウンサンプリングをする。なお、このエコーキャンセル回路では、上記送話周波数帯域分割部６０及び後述する受話周波数帯域分割部９０と、後述する周波数帯域合成部１１０とは、ＱＭＦ（Quadrature Mirror Filter）で構成している。
【００１１】
このようにしてダウンサンプリングされた成分のうち、高域成分については、高域サブバンド送話信号として高域エコーキャンセラ１０１に出力し、低域成分については、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）７０に出力する。ハイパスフィルタ７０は、送話周波数帯域分割部６０から入力される低域成分から直流オフセットを除去し、低域サブバンド送話信号として低域エコーキャンセラ１０２に出力する。
【００１２】
受話参照信号バッファ８０は、デコーダ１０によって復号されたディジタル信号を一時的に蓄えて、遅延させて受話周波数帯域分割部９０に出力する。受話周波数帯域分割部９０は、上記ディジタル信号を高域成分と低域成分に分割した後、各成分を予め決めた間引き率で間引くダウンサンプリングをする。このようにしてダウンサンプリングされた成分のうち、高域成分については、高域サブバンド受話信号として高域エコーキャンセラ１０１に出力し、低域成分については、低域サブバンド受話信号として低域エコーキャンセラ１０２に出力する。
【００１３】
高域エコーキャンセラ１０１は、高域サブバンド送話信号からエコー成分を除去するものであって、高域サブバンド擬似エコー生成手段１０１ａと高域サブバンドエコー除去手段１０１ｂと高域擬似エコー推定手段１０１ｃとを備える。高域サブバンド擬似エコー生成手段１０１ａは、上記高域サブバンド受話信号及び高域擬似エコー推定手段１０１ｃから出力されるフィルタ係数に基づいて、高域サブバンド擬似エコー信号を生成し、高域サブバンドエコー除去手段１０１ｂに出力する。高域サブバンドエコー除去手段１０１ｂは、送話周波数帯域分割部６０から出力される高域サブバンド送話信号から、上記高域サブバンド擬似エコー信号を減じて、この結果を高域サブバンド誤差信号として高域擬似エコー推定手段１０１ｃ及び周波数帯域合成部１１０に出力する。高域擬似エコー推定手段１０１ｃは、上記高域サブバンド受話信号及び上記高域サブバンド誤差信号に基づいて、上記高域サブバンド擬似エコー生成手段１０１ａのフィルタ係数を適応アルゴリズムにより逐次推定し、このフィルタ係数を高域サブバンド擬似エコー生成手段１０１ａに出力する。
【００１４】
一方、低域エコーキャンセラ１０２は、低域サブバンド送話信号からエコー成分を除去するものであって、低域サブバンド擬似エコー生成手段１０２ａと低域サブバンドエコー除去手段１０２ｂと低域擬似エコー推定手段１０２ｃとを備える。低域サブバンド擬似エコー生成手段１０２ａは、上記低域サブバンド受話信号及び低域擬似エコー推定手段１０２ｃから出力されるフィルタ係数に基づいて、低域サブバンド擬似エコー信号を生成し、低域サブバンドエコー除去手段１０２ｂに出力する。低域サブバンドエコー除去手段１０２ｂは、ハイパスフィルタ７０から出力される低域サブバンド送話信号から、上記低域サブバンド擬似エコー信号を減じて、この結果を低域サブバンド誤差信号として低域擬似エコー推定手段１０２ｃ及び周波数帯域合成部１１０に出力する。低域擬似エコー推定手段１０２ｃは、上記低域サブバンド受話信号及び上記低域サブバンド誤差信号に基づいて、上記低域サブバンド擬似エコー生成手段１０２ａのフィルタ係数を適応アルゴリズムにより逐次推定し、このフィルタ係数を低域サブバンド擬似エコー生成手段１０２ａに出力する。
【００１５】
周波数帯域合成部１１０は、高域サブバンドエコー除去手段１０１ｂから出力される高域サブバンド誤差信号と低域サブバンドエコー除去手段１０２ｂから出力される低域サブバンド誤差信号とをそれぞれアップサンプリングした後に合成する。このようにして合成されたディジタル信号は、エンコーダ１２０によって符号化される。この符号化によって得られたデータは、上記無線通信部を通じて、送信データとして通信相手に無線送信される。
【００１６】
次に、上記構成のエコーキャンセル回路の動作について説明する。図２は、図１に示したエコーキャンセル回路の送話系の一部の構成を示すものである。ｚ変換を用いることで、誤差信号E（ｚ）、受話信号X（ｚ）、送話信号Y（ｚ）および適応フィルタのフィルタ係数をｚ変換した伝達関数HEC（ｚ）は下式（１）の関係にある。
【数１】
2006203358.tif 000003
【００１７】
ここで、受話側のみのシングルトーク状態であり適応フィルタの伝達関数（フィルタ係数のｚ変換）の推定が良好であるとすると、音響結合部を適当な伝達関数Ｂ（ｚ）、Ｃ（ｚ）＝１／Ｂ（ｚ）で表すと、以下の関係が成り立つ。
【数２】
2006203358.tif 000004
【００１８】
これらを上式（１）に代入して、適応フィルタをまとめてＡ（ｚ）＝Ｈｅｃ（ｚ）Ｃ（ｚ）とおくと、誤差信号E（ｚ）は下式のようにモデル化できる。
【数３】
2006203358.tif 000005
【００１９】
これにしたがい、図２上の各信号点について以下に述べる。  
送話信号Y（ｚ）は、送話周波数帯域分割部６０の高域用の帯域分割フィルタの伝達関数Ｈ１（ｚ）６１ａおよび低域用の帯域分割フィルタの伝達関数Ｈ０（ｚ）６１ｂに出力される。伝達関数Ｈ１（ｚ）６１ａおよび伝達関数Ｈ０（ｚ）６１ｂは、それぞれ入力に対してフィルタ係数を乗算する。この乗算結果は、それぞれ間引き部６２ａ、６２ｂにて、サンプリング周波数を１／２にしてサンプリングされることで、ダウンサンプリングされる。
【００２０】
間引き部６１ｂの出力は、高域エコーキャンセラ１０１に出力される。また、間引き部６２ｂの出力は、ハイパスフィルタ７０を通過して、低域エコーキャンセラ１０２に出力される。ここで、高域エコーキャンセラ１０１の入力ＹＨＩＧＨ（ｚ）は、下式（２）で表せ、低域エコーキャンセラ１０２の入力ＹＬＯＷ（ｚ）は、下式（３）で表せる。
【数４】
2006203358.tif 000006
【００２１】
そして、高域エコーキャンセラ１０１は、ＹＨＩＧＨ（ｚ）から高域エコー成分を除去する。これにより、下式（４）で示されるＥＨＩＧＨ（ｚ）を得る。また低域エコーキャンセラ１０２は、ＹＬＯＷ（ｚ）から低域エコー成分を除去する。これにより、下式（５）で示されるＥＬＯＷ（ｚ）を得る。
【数５】
2006203358.tif 000007
【００２２】
ＥＨＩＧＨ（ｚ）は、アップサンプラ１１１ａによって２倍のサンプリング周波数でサンプリングされることで、アップサンプリングされる。そして、このサンプリング結果は、それぞれ伝達関数Ｇ１（ｚ）１１２ａおよび伝達関数Ｇ０（ｚ）１１２ｂによって、フィルタ係数が乗算される。この乗算結果は、加算器１１３で合成される。これにより、下式（６）で示されるＥ（ｚ）を得る。
【数６】
2006203358.tif 000008
【００２３】
ここでＱＭＦのエリアシング（aliasing）除去条件より、伝達関数Ｇ１（ｚ）およびＧ０（ｚ）は、下式のようになる。
【数７】
2006203358.tif 000009
【００２４】
これを下式（６）に適用することで下式（７）が得られる。
【数８】
2006203358.tif 000010
【００２５】
Ｆ（ｚ）はハイパスフィルタ７０の伝達関数であるため、その周波数特性の振幅特性は、高域が１であるから、Ｆ（ｚ）をほぼ１と仮定すると、Ｅ（ｚ）は、下式（８）で示される。
【数９】
2006203358.tif 000011
【００２６】
ここで従来のエコーキャンセル回路について考える。その送話系の一部の構成を図３に示す。以下、この構成における各信号点について述べる。  
送話信号Y（ｚ）は、ハイパスフィルタ２１０を通過したのち、送話周波数帯域分割部２２０の高域用の帯域分割フィルタの伝達関数Ｈ１（ｚ）２２１ａおよび低域用の帯域分割フィルタの伝達関数Ｈ０（ｚ）２２１ｂに出力される。伝達関数Ｈ１（ｚ）６１ａおよび伝達関数Ｈ０（ｚ）６１ｂは、それぞれ入力に対してフィルタ係数を乗算する。この乗算結果は、それぞれ間引き部２２２ａ、２２２ｂにて、サンプリング周波数を１／２にしてサンプリングされることで、ダウンサンプリングされる。
【００２７】
間引き部２２１ｂの出力は、高域エコーキャンセラ２３１に出力される。また、間引き部２２２ｂの出力は、低域エコーキャンセラ２３２に出力される。ここで、高域エコーキャンセラ２３１の入力ＹＨＩＧＨ（ｚ）は、下式（９）で表せ、低域エコーキャンセラ２３２の入力ＹＬＯＷ（ｚ）は、下式（１０）で表せる。
【数１０】
2006203358.tif 000012
【００２８】
そして、高域エコーキャンセラ２３１は、ＹＨＩＧＨ（ｚ）から高域のエコー成分を除去する。これにより、下式（１１）で示されるＥＨＩＧＨ（ｚ）を得る。また低域エコーキャンセラ２３２は、ＹＬＯＷ（ｚ）から低域のエコー成分を除去する。これにより、下式（１２）で示されるＥＬＯＷ（ｚ）を得る。
【数１１】
2006203358.tif 000013
【００２９】
ＥＨＩＧＨ（ｚ）は、アップサンプラ２４１ａによって２倍のサンプリング周波数でサンプリングされることで、アップサンプリングされる。そして、このサンプリング結果は、それぞれ伝達関数Ｇ１（ｚ）２４２ａおよび伝達関数Ｇ０（ｚ）２４２ｂによって、フィルタ係数が乗算される。この乗算結果は、加算器２４３で合成される。これにより、下式（１３）で示されるＥ（ｚ）を得る。
【数１２】
2006203358.tif 000014
【００３０】
ここでＱＭＦのエリアシング除去条件より、伝達関数Ｇ１（ｚ）およびＧ０（ｚ）は、下式のようになる。
【数１３】
2006203358.tif 000015
【００３１】
これを下式（１３）に適用することで下式（１４）が得られる。
【数１４】
2006203358.tif 000016
【００３２】
ここで、エリアシング成分Ｙ（−ｚ）の係数部が０であるとき、下式（１５）が成り立つ。
【数１５】
2006203358.tif 000017
【００３３】
このとき、周波数帯域分割によるエリアシング歪みは生じないが、高域エコーキャンセラ２３１と低域エコーキャンセラ２３２の特性が同時に同じにならなければならない。音響エコーキャンセラでは、音声信号のスペクトル特性に高域・低域の傾斜があるため、高域エコーキャンセラ２３１と低域エコーキャンセラ２３２の両特性を同じにさせることは難しく、エリアシング除去が困難である。
【００３４】
ところで、ＱＭＦによる帯域外成分の折り返しによりエリアシングが発生し、それが雑音成分となって結果的にエコー抑圧量の劣化を生み出している。図２に示した本発明のエコーキャンセル回路と、図３に示した従来のエコーキャンセル回路との差は、上式（８）と上式（１４）を参照すると、エリアシング項Ｙ（−ｚ）の係数部にあることがわかる。つまり、帯域外成分の折り返し成分に乗じるハイパスフィルタの伝達関数のＦ１（−ｚ）とＦ２（ｚ）との差にある。
【００３５】
これらハイパスフィルタの伝達関数の周波数特性の差がエリアシング除去の差になり（特に振幅特性の差が聴感上耳障りになるエリアシング成分の差になり）、周波数帯域合成後の誤差信号の差、つまり残留エコーの差になる。  
ここで一般にＨＰＦとなる１次ＩＩＲフィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）は、下式（１６）で示すことができる。
【数１６】
2006203358.tif 000018
【００３６】
さらに−ｂ１＝α、−ａ１／ａ０＝βとし、ＨＰＦであるので、αとβは以下の関係にある。
【数１７】
2006203358.tif 000019
【００３７】
これらに基づいて、上式（１６）をまとめると、下式（１７）のようになる。ここで、ａ０は単なるゲインであり、図２と図３の方式で数値が異ならない限り、無視しても特性の差には影響がない。
【数１８】
2006203358.tif 000020
【００３８】
ＨＰＦを１次ＩＩＲフィルタで構成することは、計算量が少なくて済むという利点だけではなく、エコーキャンセル回路へ入力される信号に余計な有色性を付加させないためにエコー抑圧量が低下しないで済むという利点もある。すなわち、２次以上のＩＩＲファイルでＨＰＦを構成すると、振幅特性を急峻にすることが可能となり、サンプル時間前後の相関が強くなる。そのため、エコーキャンセル回路へ入力される信号の有色性が原音以上に強まることになる。
【００３９】
一般に、勾配法に基づくエコーキャンセル回路の適応アルゴリズムでは、入力される信号が白色信号であるとき最高収束速度であり、エコー抑圧性能も最大となる。このため、２次以上のＩＩＲファイルで急峻な特性を持つＨＰＦを構成することは、エコー抑圧量の低下を招く。すなわち、１次ＩＩＲフィルタでＨＰＦを構成することで上記の課題を回避することができる。
【００４０】
ここで、図２に示した本発明のエコーキャンセル回路と、図３に示した従来のエコーキャンセル回路の振幅特性について考える。  
図３に示した従来のエコーキャンセル回路において、Ｆ１（−ｚ）の振幅特性の２乗は下式（１８）のようになる。なおここで、サンプリング周波数をｆｓとしたとき、従来のエコーキャンセル回路は、サンプリング周波数ｆｓそのままでＨＰＦ処理するので、Ｔ１＝１／ｆｓとなることに注意する。
【数１９】
2006203358.tif 000021
【００４１】
一方、図２に示した本発明のエコーキャンセル回路において、Ｆ２（ｚ）の振幅特性の２乗は下式（１９）のようになる。なおここで、サンプリング周波数をｆｓとしたとき、本発明のエコーキャンセル回路は、サンプリング周波数ｆｓを１／２にダウンサンプリングしてＨＰＦ処理するので、Ｔ２＝２／ｆｓ＝２Ｔ１となることに注意する。
【数２０】
2006203358.tif 000022
【００４２】
したがって、上式（１８）と（１９）の差は、下式（２０）のようになる。
【数２１】
2006203358.tif 000023
【００４３】
ここで、上式（２０）の分母は、以下より、常に正である。
【数２２】
2006203358.tif 000024
【００４４】
また、上式（２０）において、β−α＞０，１−αβ＞０である。そして以下を考慮する。
【数２３】
2006203358.tif 000025
【００４５】
したがって、以下であることがわかる。
【数２４】
2006203358.tif 000026
【００４６】
つまり、平方根を取っても、差の符号は変わらないことに着目すると、以下であることがわかる。
【数２５】
2006203358.tif 000027
【００４７】
ここで、サンプリング周波数ｆｓ＝１６ｋ[Ｈｚ]とした場合について考察する。図４に示すように、送話周波数帯域分割部６０（あるいは２２０）でのダウンサンプリング後に、ＱＭＦによる帯域外成分の折り返し（特にリップル成分）が低域に広がる。
【００４８】
ここで帯域分割後の低域側に着目し、図２に示した本発明のエコーキャンセル回路と図３に示した従来のエコーキャンセル回路の振幅特性の差を、上式（２０）に基づいて図５に示す。この図５に示すように、本発明のエコーキャンセル回路では、ＨＰＦ特性によって、この帯域外成分の折り返しを以下の区間で従来のエコーキャンセル回路よりも低減させていることが分かる。
【００４９】
帯域分割後の高域側に着目すると、上式（７）と上式（１４）より、従来のエコーキャンセル回路は、ＨＰＦ特性によって帯域外成分の折り返しにゲインを与えているのに対し、本発明のエコーキャンセル回路ではゲインを与えていない。
【００５０】
一般に音声信号では、低域側の方が高域側に比べてパワースペクトルが大きいので、特に本発明のエコーキャンセル回路の高域側による帯域外成分の折り返しの差が、最終の誤差信号に影響を与える。すなわち、低域と高域を周波数合成した誤差信号では、本発明のエコーキャンセル回路の方がＱＭＦによる帯域外成分の折り返しによりエリアシング成分が少なくなると言える。ゆえに、帯域分割周波数４ｋＨｚ付近での抑圧量が向上する。
【００５１】
以下に、１次ＩＩＲで効果が得られたハイパスフィルタ７０の伝達関数の一例を示す。ここでは、式（１７）において、ａ０＝１、β＝１としている。なお、２）の特性図を図６に示す。
【００５２】
１）α＝０．９
２）α＝０．９１８５
３）α＝０．９６
なおここで、サンプリング周波数をｆｓとしたとき、３ｄＢ減衰するカットオフ周波数は、おおよそ
１）０．０１８７５ｆｓ
２）０．０１２５ｆｓ
３）０．００６５ｆｓ
である。
【００５３】
ここで、シミュレーションによって、図２に示した本発明のエコーキャンセル回路と、図３に示した従来のエコーキャンセル回路の各残留エコーについて計測した結果を、図７に示す。この図において、実線が本発明のエコーキャンセル回路の特性であり、破線が従来のエコーキャンセル回路の特性である。
【００５４】
このシミュレーションでは、受話信号および送話信号のサンプリング周波数を１６ｋＨｚとし、上記両回路において、このサンプリング周波数にカットオフ周波数を揃えるように、各回路のハイパスフィルタ７０，２１０の特性を設定した。
【００５５】
その設定としてここでは、ハイパスフィルタ２１０のＨＰＦ処理では、サンプリング周波数が１６ｋＨｚとなるため、β＝１、α＝０．９６とした。またハイパスフィルタ７０のＨＰＦ処理では、サンプリング周波数が８ｋＨｚとなるため、β＝１、α＝０．９１８５とした。すなわち、各回路のハイパスフィルタ７０，２１０の伝達関数は下式のようになる。
【数２６】
2006203358.tif 000028
【００５６】
なお、２分割ＱＭＦフィルタバンクとして、１２タップ、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union-Telecommunication）勧告G.722のＱＭＦを用いた。また受話参照信号側と送話側は、互いに同じ位置に同特性のＨＰＦを設定した。エコーキャンセラで用いる適応アルゴリズムは、高域側・低域側共に一般的に広く知られている学習同定法を用いた。話者は男性で、シングルトーク、音量−７ｄＢｏｖ、適応学習約５秒後で、適応フィルタはほぼ収束状態にある。このシミュレーションの結果によると、３．５ｋＨｚ〜５．５ｋＨｚで残留エコーが低減されている。
【００５７】
以上のように、上記構成のエコーキャンセル回路では、送話周波数帯域分割部６０の出力のうち、低域成分についてのみハイパスフィルタ７０を通過させてエコーを除去するようにして、これにより処理負荷を増大させることなく、帯域境界付近のエコーを十分に除去することができる。
【００５８】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５９】
その一例として例えば、上記実施の形態では、エコーキャンセル回路を例に挙げて説明したが、これに代わって例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの信号処理回路を用いて実現することも可能である。この場合、上記信号処理回路が上記エコーキャンセル回路の各部の機能を発揮するように、上記信号処理回路の動作制御プログラムを設計することで実現可能である。  
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明に係わるエコーキャンセル回路の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】図１に示したエコーキャンセル回路の動作を説明するための図。
【図３】従来のエコーキャンセル回路の動作を説明するための図。
【図４】図１に示したエコーキャンセル回路の周波数帯域分割部におけるダウンサンプリング後のＱＭＦによる帯域外成分の折り返しを説明するための図。
【図５】図２に示した本発明のエコーキャンセル回路と図３に示した従来のエコーキャンセル回路の振幅特性の差を説明するための図。
【図６】この発明に好適する１次ＩＩＲフィルタの特性例を示す図。
【図７】従来のエコーキャンセル回路と本発明のエコーキャンセル回路のエコー残留量を比較する図。
【符号の説明】
【００６１】
１０…デコーダ、２０…Ｄ／Ａ変換器、３０…スピーカ、４０…マイクロホン、５０…Ａ／Ｄ変換器、６０…送話周波数帯域分割部、７０…ハイパスフィルタ、８０…受話参照信号バッファ、９０…受話周波数帯域分割部、１０１…高域エコーキャンセラ、１０１ａ…高域サブバンド擬似エコー生成手段、１０１ｂ…高域サブバンドエコー除去手段、１０１ｃ…高域擬似エコー推定手段、１０２…低域エコーキャンセラ、１０２ａ…低域サブバンド擬似エコー生成手段、１０２ｂ…低域サブバンドエコー除去手段、１０２ｃ…低域擬似エコー推定手段、１１０…周波数帯域合成部、１２０…エンコーダ。
【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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