(57)【要約】【課題】送受話検出を必要とせずかつ環境雑音に対して頑強なエコーキャンセル装置およびそれを用いた電話機、並びにエコーキャンセル方法を提供することを目的とする。【解決手段】受話音声信号に基く受話音声が壁面等の反響体で反響して生じるエコーに基くエコー信号ｅｃから受話音声信号から生成した擬似エコー信号ｐｅｃを減算して残留エコー信号ｒｅｃを出力する演算部４を有するエコーキャンセル装置であって、エコー信号ｅｃと残留エコー信号ｒｅｃとの符号反転および振幅値とを検出することによって残留エコー量を推定する残留エコー量検出部１２を備えた。これにより、送受話検出に寄らずに演算部４の入出力信号の正負符号を比較して擬似エコー信号の湧き出しを検出して残留エコー量を正確に推定することができる。【選択図】図３
2006033802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エコーを推定して擬似エコー信号を生成し、生成した前記疑似エコー信号で前記エコーを抑制するエコーキャンセル装置であって、
前記疑似エコー信号を生成する、フィルタと、
前記エコーを含む入力信号から、前記フィルタより生成された疑似エコー信号を減算し、その減算結果を出力信号として出力する、演算部と、
前記入力信号と正負符号が異なる前記出力信号の振幅値を、正の実数の倍率で乗算し、その乗算結果を残留エコー量として出力する、残留エコー量検出部とを備える、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項２】
請求項１記載のエコーキャンセル装置であって、
前記倍率は１倍ないし４倍の範囲内にある、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項３】
請求項２記載のエコーキャンセル装置であって、
前記倍率は約２倍である、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項４】
請求項１記載のエコーキャンセル装置であって、更に、
前記残留エコー量検出部により出力された残留エコー量に基づいて前記エコーを減衰させる、エコーサプレサ部を備える、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項５】
請求項４記載のエコーキャンセル装置であって、
前記エコーサプレサ部は、前記残留エコー量検出部により出力された残留エコー量に基づいて減衰動作の動作点を決定し、決定した動作点に基づいて前記エコーを減衰させる、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項６】
請求項５記載のエコーキャンセル装置であって、
前記エコーサプレサ部は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示す非線形増幅動作を用いて、前記残留エコー量に基づいて前記減衰動作の動作点を決定し、決定した動作点に基づいて前記エコーを減衰させる、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項７】
請求項１記載のエコーキャンセル装置であって、更に、
前記演算部が出力する出力信号のレベルが環境雑音レベルを下回る場合に、雑音信号を発生させ、発生させた前記雑音信号を前記出力信号に加算する、雑音信号発生部を備える、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項８】
請求項１記載のエコーキャンセル装置であって、更に、
前記残留エコー量検出部により出力された残留エコー量、及び前記演算部が出力する出力信号に基づいて、正味の前記残留エコー量を生成し、生成した前記正味の残留エコー量に応じて、前記フィルタの更新量を制御するエラー信号補正部を備える、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項９】
請求項８記載のエコーキャンセル装置であって、更に、
前記残留エコー量検出部により出力された残留エコー量に基づいて前記エコー信号を減衰させる、エコーサプレサ部を備える、
ことを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項１０】
請求項１記載のエコーキャンセル装置と、
音声を出力するスピーカーと、
前記スピーカーが出力した音声をエコーとして収音するマイクロフォンとを備える、
ことを特徴とする電話機。
【請求項１１】
エコーを推定して擬似エコー信号を生成し、生成した前記疑似エコー信号で前記エコーを抑制するエコーキャンセル方法であって、
前記疑似エコー信号を生成し、
前記エコーを含む入力信号から、生成された前記疑似エコー信号を減算し、
その減算結果を出力信号として出力し、
前記入力信号と正負符号が異なる前記出力信号の振幅値を、正の実数の倍率で乗算し、
その乗算結果を残留エコー量として出力する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のエコーキャンセル方法であって、
前記倍率は１倍ないし４倍の範囲内にある、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１３】
請求項１２記載のエコーキャンセル方法であって、
前記倍率は約２倍である、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１４】
請求項１１記載のエコーキャンセル方法であって、更に、
前記残留エコー量に基づいて前記エコーを減衰させる、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のエコーキャンセル方法であって、
前記残留エコー量に基づいて減衰動作の動作点を決定し、
決定した前記動作点に基づいて前記エコーを減衰させる、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１６】
請求項１５記載のエコーキャンセル方法であって、
ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示す非線形増幅動作を用いて、前記残留エコー量に基づいて前記減衰動作の動作点を決定し、
決定した前記動作点に基づいて前記エコーを減衰させる、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１７】
請求項１１記載のエコーキャンセル方法であって、更に、
前記出力信号のレベルが環境雑音レベルを下回る場合に、雑音信号を発生させ、
発生させた前記雑音信号を前記出力信号に加算する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１８】
請求項１１記載のエコーキャンセル方法であって、更に、
前記残留エコー量及び前記出力信号に基づいて、正味の前記残留エコー量を生成し、
生成した前記正味の残留エコー量に応じて、前記フィルタ係数の更新量を制御する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項１９】
請求項１８記載のエコーキャンセル方法であって、更に、
前記残留エコー量に基づいて前記エコー信号を減衰させる、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電話会議システムなどにおいてハンズフリー通話が可能な音声通信装置に組込まれるエコーキャンセル装置およびそれを用いた電話機、並びにエコーキャンセル方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハンズフリー通話を行うと、スピーカーから拡声出力された受話音声が直接あるいは壁面などで反射してマイクに回り込み、これによって音響エコーが発生する。この音響エコーはそれ自体が通話品質を低下させ、その程度が大きいとハウリングが発生してしまう。また、近年普及が著しいＩＰ電話では、コーデックと伝送による遅延が大きいため、エコーが話者に知覚され易くなって、通話品質が更に劣化する傾向がある。
【０００３】
そこで、この種の音声通信装置では一般に音響エコーキャンセラ（エコーキャンセル装置）が使用されている。音響エコーキャンセラは、音響エコーパスの特性を適応フィルタにより推定して音響エコーパスと同一の特性を有する擬似エコー信号を生成する。そして、この擬似エコー信号を送話音声信号から差し引くことにより、送話音声信号に含まれる音響エコー成分をキャンセルするものである。
【０００４】
ところが、音響エコーキャンセラの適応学習においては、エコー信号の非線形な特性や近端話者（マイク側に位置する）の音声、雑音による影響を受けるため、正確な擬似エコー信号を生成することは困難である。その結果、送話音声信号から擬似エコー信号を差し引く演算部に於いてエコー信号が残留したり、擬似エコー信号の誤差自体が残留エコーとして出力されるためにエコー感が増大したり、更にはハウリングを生じてしまう。
【０００５】
このような不具合を解消するために、エコーキャンセラの後段で残留エコー信号を線形あるいは非線形的に減衰させて通話品質を向上させる「エコーサプレサ部」の構成がＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５で規定されており、特許も数件提出されている。
【０００６】
エコーサプレサ部の特許例としての（特許文献１）では、擬似エコーの演算部の入出力間で信号レベルを比較することでエコー消去量を推定し、それに応じてエコーサプレサ部の減衰量を制御することが記載されている。また、（特許文献２）では、送話検出時にはエコーサプレサ部を不活性状態にして送話音声の歪み発生を抑えたり、音声対雑音比に基づいてエコーサプレサ部の減衰率を調整したりする事が記載されている。
【０００７】
図１５は、従来のエコーキャンセル装置を示すブロック図である。
【０００８】
図１５において、１は音声入力を行うマイクロフォン、２はマイクロフォン１から入力されたアナログ音声信号（マイク入力音声信号）をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）、３は受信信号から擬似エコー信号を生成する適応ＦＩＲフィルタ、４はマイク入力音声信号から擬似エコー信号を差し引く演算部、５は通信回線網６と音声信号のやり取りを行う回線インターフェイス回路、７はデジタル音声データをアナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）、８は音声を出力するスピーカー、９は演算部４の前後における信号の振幅比を計算するエコー消去量検出部、１０は送話信号を減衰させる減衰部、１１は音声の送話と受話を検出する送受話検知部である。
【０００９】
まず、通信回線網６から入力された相手からの音声信号は、回線インターフェイス回路５を介してリニアなデジタル音声信号に変換されて入力される。この音声信号は、経路ａと経路ｂの二つに分岐し、Ｄ／Ａコンバータ７と適応ＦＩＲフィルタ３に入力される。Ｄ／Ａコンバータ７に送られた信号は、アナログ音声信号に変換され、スピーカー８より音声として出力される。この音声の一部はエコーとなり、マイクロフォン１に入力され、Ａ／Ｄコンバータ２でデジタル音声信号に変換される。また、経路ｂを通る受信音声から、適応ＦＩＲフィルタ３によって、エコー信号と同様の擬似エコー信号が生成される。そして、Ａ／Ｄコンバータ２から出力されたデジタル音声信号から適応ＦＩＲフィルタ３が生成した擬似エコー信号が演算部４によって差し引かれ、その結果としての差引き信号が減衰部１０に入力される。
【００１０】
ここで、エコー消去量検出部９は、演算部４の入力信号と演算部４による遅延を補正した出力信号との振幅比を計算してエコー消去量を算出する。但し、送話側（スピーカー８側に位置する）の発話時は振幅比が１に近くなるので、送受話検知部１１により受話音声を検出した時のみエコー消去量は計算可能である。検出されたエコー消去量は、減衰部１０に転送される。減衰部１０は送受話検出の結果に応じてゲインを変化させるが、ゲインの変化幅はエコー消去量検出部９の結果に応じて決定される。また、エコー消去量を検出せずに減衰部１０のゲインの変化幅は固定で、送受話の検出に応じた減衰のみ行う簡易な構成（送受話スイッチ装置）もある。
【００１１】
また、（特許文献２）に示すように、送受話検知や音声対雑音比により減衰部を制御する複雑な構成もある。
【００１２】
従来のエコーキャンセル装置における送話音声の減衰部１０に於いて残留エコーを効果的に抑圧するためには、エコーの消去量のみでなく、演算部４の出力信号に含まれる残留エコー信号の絶対量を正確に推定し、それに応じて抑圧量を加減する必要がある。この推定値が実際よりも小さければ、減衰部１０の抑圧量が不足し、残留エコーが知覚されてしまう。逆に実際よりも大きければ、減衰部１０の減衰量が過大になり、残留エコーと共に送話音声まで抑圧されるので、音質に違和感を生じる。
【００１３】
しかし、従来のエコーキャンセル装置では、残留エコー信号の絶対量を正確に推定することは困難であるという不具合を生じていた。推定が困難な理由は、通常会話では送受話の区切りが明確で無いので、送話音声と受話音声の残留エコーも明確に区別することが困難だからである。加えて、演算部からは送話側の環境雑音も出力されるので、環境によっては誤差が更に大きくなってしまう。
【特許文献１】特開平９−１１６４７１号公報
【特許文献２】特表２００２−５０１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、従来のエコーキャンセル装置では、送受話検出の誤差や環境雑音に対して頑強な残留エコー量推定は困難であり、残留エコー量推定の方法は従来の（特許文献１、２）にも示されておらず、結果として残留エコーの減衰が不足したり、送話音声が減衰されて違和感が生じるという問題点を有していた。
【００１５】
このエコーキャンセル装置およびエコーキャンセル方法では、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音に対して頑強なことが要求されている。
【００１６】
本発明は、この要求を満たすため、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音に対して頑強なエコーキャンセル装置およびそれを用いた電話機、並びに、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音に対して頑強なエコーキャンセル方法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】
【００１７】
この課題を解決するための本発明のエコーキャンセル装置は、エコーを推定して擬似エコー信号を生成し、生成した疑似エコー信号でエコーを抑制するエコーキャンセル装置であって、疑似エコー信号を生成する、フィルタと、エコーを含む入力信号から、フィルタより生成された疑似エコー信号を減算し、その減算結果を出力信号として出力する、演算部と、入力信号と正負符号が異なる出力信号の振幅値を、正の実数の倍率で乗算し、その乗算結果を残留エコー量として出力する、残留エコー量検出部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエコーキャンセル装置は、残留エコー量検出部では送受話検出に寄らずに演算部の入出力信号（つまりエコー信号と残留エコー信号）の正負符号を比較して擬似エコー信号の湧き出し（発生量）を検出して残留エコー量を正確に推定することができるので、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音の影響を受けることなくエコー信号を減衰させることができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音に対して頑強であるという目的を、エコー信号と残留エコー信号との符号反転および振幅値とを検出することにより実現した。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、エコーを推定して擬似エコー信号を生成し、生成した疑似エコー信号でエコーを抑制するエコーキャンセル装置であって、疑似エコー信号を生成する、フィルタと、エコーを含む入力信号から、フィルタより生成された疑似エコー信号を減算し、その減算結果を出力信号として出力する、演算部と、入力信号と正負符号が異なる出力信号の振幅値を、正の実数の倍率で乗算し、その乗算結果を残留エコー量として出力する、残留エコー量検出部とを備えることとしたものであり、残留エコー量検出部では送受話検出に寄らずに演算部の入出力信号（つまりエコー信号と残留エコー信号）の正負符号を比較して擬似エコー信号の湧き出し（発生量）を検出して残留エコー量を正確に推定することができるので、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音の影響を受けることなくエコー信号を減衰させることができるという作用・効果を有する。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明に係るエコーキャンセル装置であって、倍率は１倍ないし４倍の範囲内にあるものであり、近端音声の誤減衰率を抑制しながら、残留エコーの減衰率を向上させて、近端音声の途切れを避けながら、エコーを抑制することができる作用・効果を有する。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第２の発明に係るエコーキャンセル装置であって、倍率は約２倍であるものであり、近端音声の誤減衰率と残留エコーの減衰率とのバランスを最も効率良くすることができるので、近端音声の途切れがほとんどない状態で、エコーを出来るだけ抑制することができる作用・効果を有する。
【００２３】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１の発明に係るエコーキャンセル装置であって、更に、残留エコー量検出部により出力された残留エコー量に基づいてエコーを減衰させる、エコーサプレサ部を備えるものであり、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第４の発明に係るエコーキャンセル装置であって、エコーサプレサ部は、残留エコー量検出部により出力された残留エコー量に基づいて減衰動作の動作点を決定し、決定した動作点に基づいてエコーを減衰させるものであり、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００２５】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第５の発明に係るエコーキャンセル装置であって、エコーサプレサ部は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示す非線形増幅動作を用いて、残留エコー量に基づいて減衰動作の動作点を決定し、決定した動作点に基づいてエコーを減衰させるものであり、減衰動作の動作点を決定して残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、第１の発明に係るエコーキャンセル装置であって、更に、演算部が出力する出力信号のレベルが環境雑音レベルを下回る場合に、雑音信号を発生させ、発生させた雑音信号を出力信号に加算する、雑音信号発生部を備えるものであり、送話音声が環境雑音に埋没してしまった場合でも雑音信号は発生しているので、受話側においては、環境雑音信号の途切れによる違和感を軽減することができるという作用・効果を有する。
【００２７】
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、第１の発明に係るエコーキャンセル装置であって、更に、残留エコー量検出部により出力された残留エコー量、及び演算部が出力する出力信号に基づいて、正味の残留エコー量を生成し、生成した正味の残留エコー量に応じて、フィルタ係数の更新量を制御するエラー信号補正部を備えるものであり、送受話の判定を行わずにフィルタ係数を更新ができるので、動作範囲が広く外乱に強いエコーの適応処理を実現することができるという有利な効果が得られる。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた第９の発明は、第８の発明に係るエコーキャンセル装置であって、更に、残留エコー量検出部により出力された残留エコー量に基づいてエコー信号を減衰させる、エコーサプレサ部を備えるものであり、外乱に強いエコーの適応処理を実現するものでありながら、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００２９】
上記課題を解決するためになされた第１０の発明は、第１の発明に係るエコーキャンセル装置と、音声を出力するスピーカーと、スピーカーが出力した音声をエコーとして収音するマイクロフォンとを備える電話機であり、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音の影響を受けることなくエコー信号を減衰させる電話機を提供することができるという作用・効果を有する。
【００３０】
上記課題を解決するためになされた第１１の発明は、エコーを推定して擬似エコー信号を生成し、生成した疑似エコー信号でエコーを抑制するエコーキャンセル方法であって、疑似エコー信号を生成し、エコーを含む入力信号から、生成された疑似エコー信号を減算し、その減算結果を出力信号として出力し、入力信号と正負符号が異なる出力信号の振幅値を、正の実数の倍率で乗算し、その乗算結果を残留エコー量として出力することとしたものであり、送受話検出に寄らずに演算部の入出力信号（つまりエコー信号と残留エコー信号）の正負符号を比較して擬似エコー信号の湧き出し（発生量）を検出して残留エコー量を正確に推定することができるので、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音の影響を受けることなくエコー信号を減衰させることができるという作用・効果を有する。
【００３１】
上記課題を解決するためになされた第１２の発明は、第１１の発明に係るエコーキャンセル方法であって、倍率は１倍ないし４倍の範囲内にあるものであり、近端音声の誤減衰率を抑制しながら、残留エコーの減衰率を向上させて、近端音声の途切れを避けながら、エコーを抑制することができる作用・効果を有する。
【００３２】
上記課題を解決するためになされた第１３の発明は、第１２の発明に係るエコーキャンセル方法であって、倍率は約２倍であるものであり、近端音声の誤減衰率と残留エコーの減衰率とのバランスを最も効率良くすることができるので、近端音声の途切れがほとんどない状態で、エコーを出来るだけ抑制することができる作用・効果を有する。
【００３３】
上記課題を解決するためになされた第１４の発明は、第１１の発明に係るエコーキャンセル方法であって、更に、残留エコー量に基づいてエコーを減衰させるものであり、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００３４】
上記課題を解決するためになされた第１５の発明は、第１４の発明に係るエコーキャンセル方法であって、残留エコー量に基づいて減衰動作の動作点を決定し、決定した動作点に基づいてエコーを減衰させるものであり、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００３５】
上記課題を解決するためになされた第１６の発明は、第１５の発明に係るエコーキャンセル方法であって、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示す非線形増幅動作を用いて、残留エコー量に基づいて減衰動作の動作点を決定し、決定した動作点に基づいてエコーを減衰させるものであり、減衰動作の動作点を決定して残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００３６】
上記課題を解決するためになされた第１７の発明は、第１１の発明に係るエコーキャンセル方法であって、更に、出力信号のレベルが環境雑音レベルを下回る場合に、雑音信号を発生させ、発生させた雑音信号を出力信号に加算するものであり、送話音声が環境雑音に埋没してしまった場合でも雑音信号は発生しているので、受話側においては、環境雑音信号の途切れによる違和感を軽減することができるという作用・効果を有する。
【００３７】
上記課題を解決するためになされた第１８の発明は、第１１の発明に係るエコーキャンセル方法であって、更に、残留エコー量及び出力信号に基づいて、正味の残留エコー量を生成し、生成した正味の残留エコー量に応じて、フィルタ係数の更新量を制御するものであり、送受話の判定を行わずにフィルタ係数を更新ができるので、動作範囲が広く外乱に強いエコーの適応処理を実現することができるという有利な効果が得られる。
【００３８】
上記課題を解決するためになされた第１９の発明は、第１８の発明に係るエコーキャンセル方法であって、更に、残留エコー量に基づいてエコー信号を減衰させるものであり、外乱に強いエコーの適応処理を実現するものでありながら、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができるという作用・効果を有する。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、ハンズフリー電話機の外観斜視図である。本実施の形態におけるハンズフリー電話機１００は、スピーカフォン方式電話などのハンズフリー電話機の一例であって、図１に示すように、複数人が会話することが出来、会議などに利用される、いわゆる「会議電話」である。なお、本発明が適用されるハンズフリー電話機は、図１のような固定電話である必要ではなく、携帯電話をハンズフリーにして使用する場合についても、適用することが出来る。
【００４０】
ハンズフリー電話機１００は、筐体１０１を有しており、筐体１０１は矩形状に形成されている。筐体１０１の各コーナーには、マイクロフォン１が設けられている。筐体１０１の上面には、スピーカー８と、ディスプレイや各種のスイッチなどで構成される、操作インターフェイス５０とが設けられている。筐体１０１の内部には、後述する回路モジュールが設けられており、この回路モジュールは、ＰＳＴＮ（Ｐｕｂｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）や専用ケーブルなどの通信回線網６に接続されている。
【００４１】
図２は、ハンズフリー電話機１００のハードウェアブロック図である。筐体１０１（破線）内には、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２、マイクアンプ３０ａ、マイクロフォン１、スピーカー８、スピーカーアンプ３０ｂ、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）７、回線インターフェイス回路５、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＤＲＡＭ）４０ａ、フラッシュＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒ）４０ｂ、及び操作インターフェイス５０を有している。これらの要素で回路モジュールが構成されている。
【００４２】
マイクロフォン１は、マイクアンプ３０ａ、及びＡ／Ｄコンバータ２を介して、ＤＳＰ２０に接続されている。スピーカー８は、スピーカーアンプ３０ｂ、及びＤ／Ａコンバータ７を介して、ＤＳＰ２０に接続されている。また、回線インターフェイス回路５、操作インターフェイス５０、ＳＤＲＡＭ４０ａ、及びフラッシュＲＯＭ４０ｂは、それぞれＤＳＰ２０に接続されている。
【００４３】
ＤＳＰ２０は、エコーキャンセル装置として機能し、ＤＳＰ２０内には、ＤＳＰコア２５、ぺリフェラルバス２１、プログラム・データバス２２、ＤＡＲＡＭ（Ｄｕａｌ  Ａｃｃｃｅｓ  ＲＡＭ）２３ａ、及び内部ＲＯＭ２３ｂが設けられている。操作インターフェイス５０、Ａ／Ｄコンバータ２、Ｄ／Ａコンバータ７、及び回線インターフェイス回路５は、ぺリフェラルバス２１を介して、ＤＳＰコア２５に接続されている。ＤＡＲＡＭ２３ａ、及び内部ＲＯＭ２３ｂは、プログラム・データバス２２を介して、ＤＳＰコア２５に接続されている。また、ＳＤＲＡＭ４０ａ、及びフラッシュＲＯＭ４０ｂは、直接、ＤＳＰコア２５に接続されている。
【００４４】
受話信号は、回線インターフェイス回路５より受信して、ペリフェラルバス２１を介してＤＳＰコア２５に入力され、適応フィルタの処理が行われる。ＤＳＰコア２５からの出力信号は、ペリフェラルバス２１を介してＤ／Ａコンバータ７に入力され、アナログ信号に変換され、スピーカーアンプ３０ｂで増幅されてスピーカー８から受話音声として出力される。
【００４５】
マイクロフォン１からの入力信号は、マイクアンプ３０ａで増幅されてＡ／Ｄコンバータ２に入力し、デジタル信号に変換され、ペリフェラルバス２１を介してＤＳＰコア２５に入力され、後述する演算部での処理が行われる。ＤＳＰコア２５からの送話信号は、ペリフェラルバス２１を介して回線インターフェイス回路５に送出される。
【００４６】
後述する、フィルタ、演算部、残留エコー量検出部、エコーサプレサ部、エラー信号補正部は、ＤＳＰコア２５が内部ＲＯＭ２３ｂまたはフラッシュＲＯＭ４０ｂに記憶したプログラムを、プログラム・データバス２２を介してロードし、一時的な記憶領域としてＤＡＲＡＭ２３ａまたはＳＤＲＡＭ４０ａにアクセスしながらプログラムを実行することによって実現される。なお、エコーキャンセル装置は、プログラムが実行可能なＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であれば、必ずしもＤＳＰである必要はなく、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよい。
【００４７】
特に、フィルタは、ＤＡＲＡＭ２３ａまたはＳＤＲＡＭ４０ａに一時的に記憶してあるフィルタ係数をロードし、デジタル変換された受話信号との畳み込み演算を行って、擬似エコー信号を生成すると同時に、フィルタ係数を更新してＤＡＲＡＭ２３ａまたはＳＤＲＡＭ４０ａに記憶する。
【００４８】
本発明の実施の形態１によるエコーキャンセル装置の概要について、図１０を用いて説明する。図１０は本発明の実施の形態１によるエコーキャンセル装置について残留エコー量検出部を中心に示すブロック図である。
【００４９】
図１０において、１は送話音声を入力して送話音声信号を出力するマイクロフォン（音声入力部）、３は回線からの音声信号から疑似エコー信号を生成する適応ＦＩＲフィルタ、４はエコー信号から擬似エコー信号を減算して残留エコー信号を出力する演算部、８は回線からの音声信号を入力して音声を送出するスピーカー（音声出力部）、１２はエコー信号と残留エコー信号との符号反転および振幅値とを検出することによって残留エコー量を推定する残留エコー量検出部、１３は残留エコー信号を減衰させる減衰動作を行うエコーサプレサ部である。
【００５０】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その動作を図１１を用いて説明する。図１１は近端話者と遠端話者が同時に発声（ダブルトーク）した時の各点における信号振幅の平均値を示すグラフであり、図１１（ａ）はエコー信号のみを示すタイミング図であり、図１１（ｂ）は近端音声信号（近端話者による音声信号）のみを示すタイミング図、図１１（ｃ）は演算部４の入力信号（近端音声信号とエコー信号）を示すタイミング図、図１１（ｄ）は演算部４の出力信号（近端音声信号と残留エコー信号）を示すタイミング図、図１１（ｅ）は残留エコー信号のみを示すタイミング図、図１１（ｆ）は残留エコー信号の推定結果（推定残留エコー信号）を示すタイミング図である。
【００５１】
図１１（ａ）に示すエコー信号ｅｃ（スピーカー８からの音声が図示しない反響体によって生じるエコーｅｃ１をマイクロフォン１が入力することにより、マイクロフォン１出力となる信号）と、マイクロフォン１に入力された近端音声ｓａ１がマイクロフォン１から出力されるときの近端音声信号ｓａ（図１１（ｂ）参照）とが加算され、図１１（ｃ）に示す演算部４の入力信号であるデジタル音声信号ｐ（エコー信号ｅｃと近端音声信号ｓａとの加算信号）となる。演算部４により擬似エコー信号ｐｅｃとエコー信号ｅｃとが相殺され、演算部４の出力信号であるエラー信号ｑが生成されるが、擬似エコー信号の推定精度が不十分な為にエコー信号ｅｃと擬似エコー信号ｐｅｃとは完全に等しくはなり難い。特に信号が小さい部分で残留エコー信号（図１１（ｅ）参照）が残っており、更に波形では判り難いが近端音声と残留エコーの重なりも、図１１（ｄ）に示す近端音声信号＋残留エコー信号を再生すればはっきり判る。
【００５２】
ここで、従来のエコーキャンセル装置において近端と遠端の発話区間を区別して残留エコーを推定しようにも、図１１（ｂ）に示すように近端話者の発声が連続する場合は発話区間の区別が困難である。従って、従来のエコーキャンセル装置は残留エコーを正確に推定できない。
【００５３】
これに対し、本実施の形態によるエコーキャンセル装置では、発話区間の区別をせずに図１１（ｆ）に示すような推定結果が得られるが、これは、図１１（ｄ）に示すエラー信号ｑ（近端音声信号ｓａと残留エコー信号ｒｅｃ（ｅｃ−ｐｅｃ）との加算信号）から実際の近端音声信号を机上で減算して作成した正味の残留エコー信号ｒｅｃにきわめて良く対応している事が判る。したがって、この推定結果を用いてクリッピング等の非線形処理の動作点を適応的に更新する事により、ダブルトークに於いても残留エコー信号ｒｅｃのみを簡単にかつ効果的に削減することが可能となる。
【００５４】
同時に、適応フィルタはこの残留エコー信号ｒｅｃのみを減少させる方向に随時適応させる事により、雑音やダブルトーク環境下においても正確なフィルタ更新が可能になる。
【００５５】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態１を説明する。
【００５６】
図３は本発明の実施の形態１によるエコーキャンセル装置を示すブロック図である。
【００５７】
図３において、１は音声入力を行うマイクロフォン（音声入力部）、２はマイクロフォン１から入力されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、３は受信信号から擬似エコー信号を生成する適応ＦＩＲフィルタ、４はＡ／Ｄコンバータ２から出力されるデジタル音声信号ｐ（エコー信号ｅｃ＋近端音声信号ｓａ）から擬似エコー信号ｐｅｃを差し引く演算部、５は通信回線網６と音声信号のやり取りを行う回線インターフェイス回路、７はデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバータ、８は音声を出力するスピーカー（音声出力部）、１２は演算部４の前後における符号反転時の振幅によって残留エコー量を検出する残留エコー量検出部、１３は残留エコー量検出部１２が検出した残留エコーレベルと送話音声信号（近端音声信号）との大小を比較し、送話音声信号を減衰させるエコーサプレサ部、１４は雑音信号を発生する雑音信号発生部である。
【００５８】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その動作を図４〜図９を用いて説明する。図４は残留エコー量検出の仕組みを示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は最急降下法による適応ＦＩＲフィルタ３の収束状態を示すグラフ、図６（ａ）、（ｂ）はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示されるエコーサプレサ部１３の非線形増幅動作を示すグラフ、図７は雑音がある場合のエコーサプレサ部１３の動作を示すタイミング図、図８は残留エコー量検出部１２の動作を示すフローチャート、図９はエコーサプレサ部１３の動作を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、通信回線網６から入力された相手からの音声信号（受信信号）は、回線インターフェイス回路５を介して入力される。この音声信号は、通信回線網６がアナログ回線網であればコーデックによってリニアなデジタル音声信号に変換される。ＶｏＩＰ等のデジタル回線網であれば、圧縮符号化されたデジタル音声信号は、リニアなデジタル音声信号に変換される。変換されたデジタル音声信号は、経路ａと経路ｂの二つに分岐し、Ｄ／Ａコンバータ７と適応ＦＩＲフィルタ３に入力される。Ｄ／Ａコンバータ７に送られたデジタル音声信号は、アナログ音声信号に変換され、スピーカー８より音声として出力される。この音声の一部はエコーとなり、マイクロフォン１に入力され、Ａ／Ｄコンバータ２でデジタル音声信号に変換される。また、経路ｂを通る受信音声から、適応ＦＩＲフィルタ３によって、エコー信号ｅｃと同様の擬似エコー信号ｐｅｃが生成される。そして、Ａ／Ｄコンバータ２から入力されたデジタル音声信号ｐから適応ＦＩＲフィルタ３が生成した擬似エコー信号ｐｅｃが演算部４によって差し引かれ、その結果がエコーサプレサ部１３に入力される。
【００６０】
さて、ここで、残留エコー量検出部１２では、差し引かれた出力信号（差し引き信号）ｑと、Ａ／Ｄコンバータ２からの信号ｐを演算部４内と同じ量だけ遅延したものとを、比較演算し、残留エコー量を推定する。すなわち、図４に示すようにｐとｑの正負符号が反転した場合に擬似エコー信号ｐｅｃが湧き出したもの（発生したものとして）としてその瞬間の振幅値を時間平均し、更にその値を２倍して残留エコー量とする。その理由は、適応ＦＩＲフィルタ３の性質上、擬似エコー信号ｐｅｃの湧き出しと入力エコー信号ｅｃの消し残りはほぼ等量発生する傾向があるからである。以上の残留エコー量検出部１２の動作内容を図８に示す。
【００６１】
図８は、残留エコー量検出部の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
擬似エコー信号ｐｅｃの湧き出しとエコー信号ｅｃの消し残りの量が等しくなる理由を図５を用いて補足説明する。適応ＦＩＲフィルタ３では最急降下法アルゴリズムによってフィルタ係数がエコーの伝達関数と等価になるまで係数の更新を繰り返すが、そのベクトルの大きさは演算部４の出力信号であるエラー信号ｑの大きさに依存するので、精度良く学習できる場合は収束に向かってエラー信号も減少し、係数ベクトルは収束点に向かう。一方、エコー信号の非線形など何らかの原因で精度良く学習できない場合は、エラー信号が一意的に減少せず、従って係数の更新ベクトルも小さくならず、フィルタ係数は収束点の周囲を振動していつまでも収束しない。従って演算部４のエラー信号ｑは収束点であるゼロを中心に正負等量に分布することになる。一方、近端話者信号の発生時は擬似エコー信号ｐｅｃは無音に近く、演算部４の前後で符号の反転は殆ど発生しないので、残留エコー量は殆ど検出されない。適応検出された残留エコー量は、エコーサプレサ部１３に転送される。エコーサプレサ部１３は、図６に示す通り、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５の５章に記載されるような非線形の増幅特性を持つものとする。図６の動作点を残留エコー量検出部１２の検出値に設定する事により、残留エコー信号（擬似エコー信号ｐｅｃの湧き出しと入力エコー信号ｅｃの消し残りの和）を精度良く消去できると同時に、近端話者の音声信号（送話音声信号）が消去される割合を最小限にすることが出来る。以上のエコーサプレサ部１３の動作内容を図９に示す。
【００６３】
図９は、エコーサプレサ部の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
近端側に雑音が存在する場合のエコーサプレサ部１３の動作例を図７に示す。雑音信号は符号の反転として観測されにくいので、遠端発話中は雑音を除く残留エコー成分の量が観測される。近端発話中は擬似エコー信号ｐｅｃも微小なので符号の反転は観測されず、残留エコー量の推定値もゼロに近くなる。以上の結果、エコーサプレサ部１３で近端雑音が抑圧される事による通話の不連続感を軽減する効果も期待できる。また、エコーサプレサ部１３における減衰後の信号レベルが環境雑音レベルを下回る時は、予め用意した雑音信号発生部１４の発生雑音を加算して信号の途切れによる違和感を軽減することが可能である。
【００６５】
以上のように本実施の形態によれば、エコー信号ｅｃと残留エコー信号ｒｅｃ（＝ｅｃ−ｐｅｃ）との符号反転および振幅値とを検出することによって残留エコー量を推定する残留エコー量検出部１２を備えたことにより、残留エコー量検出部１２では送受話検出に寄らずに演算部４の入出力信号（つまりエコー信号と残留エコー信号）の正負符号を比較して擬似エコー信号の湧き出し（発生量）を検出して残留エコー量を正確に推定することができるので、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音の影響を受けることなくエコー信号を減衰させることができる。
【００６６】
また、残留エコー信号ｒｅｃを減衰させる減衰動作を行うエコーサプレサ部１３を備え、残留エコー量検出部１２は、エコーサプレサ部１３における減衰動作の動作点または残留エコー信号の減衰量を推定した残留エコー量に基いて適応的に設定することにより、残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができる。
【００６７】
さらに、回線からの音声信号から疑似エコー信号を生成する適応ＦＩＲフィルタ３と、回線からの音声信号を入力して音声を送出する音声出力部と、音声出力部からの音声が壁面等の反響体で反響したエコーを入力してエコー信号を出力する音声入力部と、エコー信号ｅｃから擬似エコー信号ｐｅｃを減算して残留エコー信号ｒｅｃを出力する演算部４と、残留エコー信号ｒｅｃを減衰させる減衰動作を行うエコーサプレサ部１３と、エコー信号ｅｃと残留エコー信号ｒｅｃとの符号反転および振幅値とを検出することによって残留エコー量を推定すると共にエコーサプレサ部１３における減衰動作の動作点を残留エコー量に基いて適応的に設定する残留エコー量検出部１２とを有することにより、回線からの音声信号（受話音声信号）に基いて適正な擬似エコー信号を発生し、発生した擬似エコー信号に基いてエコー信号を抑制することができると共に、送受話検出に寄らずに演算部４の入力信号つまりエコー信号と出力信号つまり残留エコー信号との正負符号を比較して擬似エコー信号の発生量（レベル）を検出して残留エコー量を正確に推定することができるので、送受話検出を必要とせずかつ環境雑音の影響を受けることなくエコー信号を減衰させることができる。また、残留エコー量の推定を行うことにより適応ＦＩＲフィルタ３の適応精度を把握することができ、それに応じて適応ＦＩＲフィルタ３のタップ長や適応係数などの適応ＦＩＲフィルタ３のパラメータを変更することにより、動作範囲が広く外乱にも強い装置を実現することができる。
【００６８】
さらに、エコーサプレサ部１３は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示す非線形増幅動作を行い、減衰動作の動作点を残留エコー量検出部１２からの推定した残留エコー量によって決定することにより、減衰動作の動作点を決定して残留エコー信号を減衰させることができると共に減衰に伴う音質の劣化を抑制することができる。
【００６９】
さらに、エコーサプレサ部１３は、減衰動作または線形減衰による減衰後の信号レベルが環境雑音レベルを下回る時は用意した雑音信号を加算することにより、送話音声が環境雑音に埋没してしまった場合でも雑音信号は発生しているので、受話側においては、環境雑音信号の途切れによる違和感を軽減することができる。
【００７０】
なお、上述した実施の形態において、振幅値の倍率が２倍の場合について説明したが、振幅値の倍率は正の実数の倍率であればよく、必ずしもこれに限られない。以下に、振幅値の倍率における好ましい範囲について、図１２に沿って説明する。図１２は、振幅値の倍率に対する減衰率及び誤減衰率の関係を示す図である。
【００７１】
図１２中の「残留エコーの減衰率」とは、演算部４で消去しきれずにエコーサプレサ部１３に入力される残留エコーが、エコーサプレサ部１３で減衰される割合をいう。例えば、残留エコーの減衰率が１００％の場合は、残留エコーが完全に減衰されエコーサプレサ部１３からは出力されない（望ましい）状態に相当し、残留エコーの減衰率が０％の場合は、残留エコーが全く減衰されずそのまま出力されてしまう状態に相当する。
【００７２】
また、図１２中の「近端音声の誤減衰率」とは、ダブルトーク時など、エコーではない近端音声がエコーサプレサ部１３に入力された時、近端音声が誤って減衰されてしまう割合をいう。例えば、近端音声の誤減衰率が１００％の場合は、近端音声が完全に抑圧されエコーサプレサ部１３からは出力されない（つまり遠端話者に対して近端音声がトランシーバのように途切れる感じを与える）状態に相当し、近端音声の誤減衰率が０％の場合は、近端音声は全く抑圧されずそのまま出力される（つまり遠端話者に対して近端音声が途切れる感じを与えない、望ましい）状態に相当する。
【００７３】
残留エコーの減衰率は、図１２に示すように、原点を通り、振幅の倍率が大きくなるに従って、急激に増大する。倍率が約２倍になると、１００％を漸近線として、飽和状態に達する。一方、近端音声の誤減衰率は、原点を通るが、残留エコーの減衰率と異なり、緩やかに増大する。倍率が２から３倍に達すると、急激に増大してゆく。
【００７４】
上述したように、残留エコーの減衰率は１００％かつ近端音声の誤減衰率は０％、が最も好ましいことから、両減衰率が共に５０％でバランスのとれる、１倍ないし４倍の範囲内の倍率が望ましい。これにより、近端音声の途切れを避けながら、エコーを抑制することができる。特に、倍率は約２倍であれば、近端音声の誤減衰率と残留エコーの減衰率とのバランスを最も効率良くすることができるので、近端音声の途切れがほとんどない状態で、エコーを出来るだけ抑制することができる。
【００７５】
なお、倍率は厳密に２倍である必要はない。係数ベクトルが収束点を中心に向かって、精度高く学習される場合は、倍率は２倍が適当であるが、外部からのノイズの大きさやその周波数特性、あるいはダブルトークの継続時間などの要因によって、倍率は２倍から適宜微調整される。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態２を説明する。
【００７７】
図１３は本発明の実施の形態２によるエコーキャンセル装置を示すブロック図である。
【００７８】
図１３において、１は、音声入力を行うマイクロフォン（音声入力部）、２は、マイクロフォン１から入力されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、３は、受信信号から擬似エコー信号を生成する適応ＦＩＲフィルタ、４は、Ａ／Ｄコンバータ２から出力されるデジタル音声信号ｐ（エコー信号ｅｃ＋近端音声信号ｓａ）から擬似エコー信号ｐｅｃを減算する演算部、７は、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバータ、８は、音声を出力するスピーカー（音声出力部）、１２は、演算部４の前後における符号反転時の振幅によって残留エコー量を検出する残留エコー量検出部、１５は、残留エコー量検出部１２が推定した残留エコー量を基に、演算部４のエラー信号ｑ（ｓａ＋ｅｃ−ｐｅｃ）を補正して、正味の残留エコー量を示す残留エコー信号ｒ（近端の雑音や音声信号を含まない，ｅｃ−ｐｅｃ）を生成して適応ＦＩＲフィルタ３に渡す、エラー信号補正部である。なお、フィルタは、必ずしもＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタである必要はない。
【００７９】
まず、受信したデジタル音声信号（受話信号）は、経路ａと経路ｂの二つに分岐し、Ｄ／Ａコンバータ７と適応ＦＩＲフィルタ３に入力される。Ｄ／Ａコンバータ７に送られたデジタル音声信号は、アナログ音声信号に変換され、スピーカー８より音声として出力される。この音声の一部はエコーとなり、マイクロフォン１に入力され、Ａ／Ｄコンバータ２でデジタル音声信号に変換される。また、経路ｂを通る受信音声から、適応ＦＩＲフィルタ３によって、エコー信号ｅｃと同様の擬似エコー信号ｐｅｃが生成される。そして、Ａ／Ｄコンバータ２から入力されたデジタル音声信号ｐから適応ＦＩＲフィルタ３が生成した擬似エコー信号ｐｅｃが演算部４によって減算され、エラー信号ｑが生成される。
【００８０】
ここで、残留エコー量検出部１２では、実施の形態１と同様に、デジタル音声信号ｐとエラー信号ｑの正負符号が異なる場合に擬似エコー信号ｐｅｃが湧き出したもの（発生したものとして）としてその瞬間の振幅値を時間平均し、更にその値を２倍した乗算結果を残留エコー量とする。（数１）は残留エコー量ｑ’の算出式である。あるいは、デジタル音声信号ｐが「０」の場合に、エラー信号の絶対値｜ｑ｜を２倍し、その乗算結果を残留エコー量とする。
【００８１】
【数１】
2006033802.tif 000003
【００８２】
検出された残留エコー量は、エラー信号補正部１５に転送される。まず、エラー信号補正部１５は、（数２）に示す通り、エラー信号ｑ（ｓａ＋ｅｃ−ｐｅｃ）に含まれる推定残留エコー信号の比率を、それぞれの時間平均値の比で算出する。Σ｜ｑ’｜は、残留エコー量の絶対値｜ｑ’｜の時間平均値を示し、Σ｜ｑ｜は、エラー信号の絶対値｜ｑ｜の時間平均値を示す。平均の算出時間幅は、適応ＦＩＲフィルタ３の時間長（ＦＩＲフィルタであればタップ数）と同程度とする。残留エコー比αは、原理的に０以上１以下の範囲で算出されるが、１より大きい端数が生じた場合は切り捨てて１とする。このように（数２）で算出した残留エコー比αを、（数３）に示すようにエラー信号ｑに乗算することにより、近端の雑音や近端音声信号を含まない、残留エコー信号ｒを生成し、これを適応ＦＩＲフィルタ３に渡す。
【００８３】
【数２】
2006033802.tif 000004
【００８４】
【数３】
2006033802.tif 000005
【００８５】
適応ＦＩＲフィルタ３は一般的なエコーキャンセラの適応フィルタと同様に、エラー信号が小さくなる方向にフィルタ形状を随時適応更新して行くが、本実施の形態の場合は近端音声や環境雑音の影響を修正した残留エコー信号のみが小さくなる方向に更新して行くので、正確なフィルタ形状の適応更新が可能となり、近端音声や環境雑音の影響を受けず常に安定したエコー消去性能が得られる。
【００８６】
なお、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、振幅値の倍率は必ずしも厳密に２倍である必要はなく、１倍ないし４倍の範囲内の倍率が好ましく、より好ましくは約２倍である。
【００８７】
（実施の形態３）
図１４は、本発明の実施の形態３によるエコーキャンセル装置を示すブロック図である。
【００８８】
図１４において、１〜８は実施の形態２の図１３と同様であり、１は、マイクロフォン（音声入力部）、２は、Ａ／Ｄコンバータ、３は、擬似エコー信号ｐｅｃを生成する適応ＦＩＲフィルタ、４は、デジタル音声信号ｐ（エコー信号ｅｃ＋近端音声信号ｓａ）から擬似エコー信号ｐｅｃを差し引く演算部、７は、Ｄ／Ａコンバータ、８は、スピーカー（音声出力部）、１２は、演算部４の前後における符号反転時の振幅によって残留エコー量を検出する残留エコー量検出部、１５は、正味の残留エコー量を示す残留エコー信号ｒを生成し、正味の残留エコー量に応じてフィルタ係数を更新するエラー信号補正部、である。１３は、実施の形態１の図１と同様に、残留エコー量検出部１２が検出した残留エコー量を基に非線形増幅の動作点を決定して残留エコーを削減する、エコーサプレサ部である。
【００８９】
残留エコー量検出部１２では、実施の形態１および２と同様に、デジタル音声信号ｐとエラー信号ｑの正負符号が異なる場合に擬似エコー信号ｐｅｃが湧き出したもの（発生したものとして）としてその瞬間の振幅値を時間平均し、更にその値を２倍した乗算結果を残留エコー量とする。（数１）は、実施の形態２と同様に、残留エコー量ｑ’の算出式である。あるいは、デジタル音声信号ｐが「０」の場合に、エラー信号の絶対値｜ｑ｜を２倍し、その乗算結果を残留エコー量とする。検出された残留エコー量は、エラー信号補正部１５に転送され、実施の形態２と同様に、（数２）に示す通り、残留エコー比αが算出される。
【００９０】
エラー信号補正部１５では（数３）に示すようにエラー信号ｑにαを乗算することにより、近端の雑音や近端音声信号を含まない、残留エコー信号ｒを生成し、これを適応ＦＩＲフィルタ部３に渡す。
【００９１】
一方、エコーサプレサ部１３は、実施の形態１と同様に、残留エコー量検出部１２が検出した残留エコー量を基に非線形増幅の動作点を決定して残留エコーを削減するが、その内容は（数２）の残留エコー比αを用いて（数４）のとおりに実行される。すなわち、エラー信号ｑに（１−α）を乗算して残留エコー除去信号ｓを求めることで、近端音声を取り出すことが可能となる。（数４）に示すとおり、エラー信号補正部１５が出力する残留エコー信号ｒをエラー信号ｑから差し引いても、同じ結果が得られる。
【００９２】
【数４】
2006033802.tif 000006
【００９３】
以上の通り、実施の形態３においては、残留エコー量検出部１２が検出した残留エコー量を用いて、エラー信号補正部１５とエコーサプレサ部１３がそれぞれ動作することにより、近端音声や環境雑音の影響を受け難く安定して精度良く適応フィルタを適応更新できると同時に、適応フィルタの誤差によって生じた残留エコーも適応的に減衰させることが出来るので、安定したエコーキャンセラ動作を実現することができる。また、（数３）と（数４）に示す通り、それぞれの演算結果を共有することにより、個別に計算する場合よりも演算量が大幅に削減できるという利点もある。
【００９４】
また、従来のエコーキャンセル装置では、送受話の検出が困難な場合が多く、それによって適応フィルタの学習を行うので学習精度が低下し、十分なエコー消去量が得られないという問題点を有するが、本発明に係るエコーキャンセル装置２０は、この問題点も解決することが出来る。
【００９５】
なお、実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、振幅値の倍率は必ずしも厳密に２倍である必要はなく、１倍ないし４倍の範囲内の倍率が好ましく、より好ましくは約２倍である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、送受話検出によらずに演算部の入出力信号の正負符号を比較して擬似エコー信号の湧き出しを検出して残留エコー量を正確に推定することができ、電話会議システムなどにおいてハンズフリー通話が可能な音声通信装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】ハンズフリー電話機の外観斜視図
【図２】ハンズフリー電話機のハードウェアブロック図
【図３】本発明の実施の形態１によるエコーキャンセル装置を示すブロック図
【図４】残留エコー量検出の仕組みを示す説明図
【図５】（ａ）最急降下法による適応ＦＩＲフィルタの収束状態を示すグラフ、（ｂ）最急降下法による適応ＦＩＲフィルタの収束状態を示すグラフ
【図６】（ａ）ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示されるエコーサプレサ部の非線形増幅動作を示すグラフ、（ｂ）ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．１６５に示されるエコーサプレサ部の非線形増幅動作を示すグラフ
【図７】雑音がある場合のエコーサプレサ部の動作を示すタイミング図
【図８】残留エコー量検出部の動作を示すフローチャート
【図９】エコーサプレサ部の動作を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１によるエコーキャンセル装置について残留エコー量検出部を中心に示すブロック図
【図１１】（ａ）エコー信号のみを示すタイミング図、（ｂ）近端音声信号（近端話者による音声信号）のみを示すタイミング図、（ｃ）演算部の入力信号（近端音声信号とエコー信号）を示すタイミング図、（ｄ）演算部の出力信号（近端音声信号と残留エコー信号）を示すタイミング図、（ｅ）残留エコー信号のみを示すタイミング図、（ｆ）残留エコー信号の推定結果（推定残留エコー信号）を示すタイミング図
【図１２】振幅値の倍率に対する減衰率及び誤減衰率の関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２によるエコーキャンセル装置を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態３によるエコーキャンセル装置を示すブロック図
【図１５】従来のエコーキャンセル装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００９８】
１    マイクロフォン
２    Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
３    適応ＦＩＲフィルタ
４    演算部
５    回線インターフェイス回路
６    通信回線網
７    Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）
８    スピーカー
１２    残留エコー量検出部
１３    エコーサプレサ部
１４    雑音信号発生部
１５    エラー信号補正部
２０    エコーキャンセル装置（ＤＳＰ）
１００    ハンズフリー電話機
ｅｃ    エコー（エコー信号）
ｐ    入力信号（デジタル音声信号）
ｐｅｃ    擬似エコー信号
ｑ    出力信号（エラー信号）
ｑ’    残留エコー量
【図１】
2006033802.tif 000007
【図２】
2006033802.tif 000008
【図３】
2006033802.tif 000009
【図４】
2006033802.tif 000010
【図５】
2006033802.tif 000011
【図６】
2006033802.tif 000012
【図７】
2006033802.tif 000013
【図８】
2006033802.tif 000014
【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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