(57)【要約】【課題】学習ミスが発生した場合であっても、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することの出来るエコーキャンセラ及びそれを用いた電話機を提供することを目的とする。【解決手段】受話信号受け付け判定部５１が、受話信号ｘ（ｎ）を受け付けたと判定すると、制御パラメータ補正部６１は、フィルタ係数演算部６２により演算されたフィルタ係数の補正量が経過時間に応じて大きくなるように、制御パラメータμの値を補正し、制御パラメータ設定部６１は、制御パラメータμの値をその補正値に変更設定する。これにより、フィルタ係数の補正量が、学習が開始されてから徐々に大きくなるように制御されるので、突発的な音が発生しても、学習を開始した直後では収束速度を低くしながら、その後の収束速度を上昇させることが出来、伝達関数の推定精度の低下を抑制することが出来る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受話信号を受け付け、適応フィルタにより擬似エコーを生成し、前記受話信号から発生するエコーを前記擬似エコーで減算し、その減算結果を残差信号として出力するエコーキャンセラであって、
前記受話信号を受け付けたか否かを判定する受話信号受け付け判定部と、
前記受話信号受け付け判定部が受話信号を受け付けたと判定した場合に、前記適応フィルタのフィルタ係数の補正量を制御することの出来る、制御パラメータの値を設定する制御パラメータ設定部と、
前記制御パラメータ設定部により設定された制御パラメータと、前記受け付けた受話信号と、前記残差信号とに基づいて、前記適応フィルタのフィルタ係数を演算するフィルタ係数演算部と、
前記受け付けた受話信号と、前記フィルタ係数演算部により演算されたフィルタ係数とに基づいて、前記擬似エコーを生成する擬似エコー生成部と、
前記受話信号から発生したエコーを、前記擬似エコー生成部により生成された擬似エコーで減算し、その減算結果を残差信号として出力する残差信号出力部と、
前記フィルタ係数演算部により演算されたフィルタ係数の補正量が経過時間に応じて大きくなるように、前記制御パラメータ設定部により設定された制御パラメータの値を補正する制御パラメータ補正部と、
前記制御パラメータ補正部により補正された値を制御パラメータとして変更設定するように、前記制御パラメータ設定部を制御する制御パラメータ変更設定制御部とを有する、
ことを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項２】
前記制御パラメータは、ステップサイズパラメータであり、
前記制御パラメータ補正部は、前記制御パラメータ設定部により設定されたステップサイズパラメータの値を増加補正する、
ことを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセラ。
【請求項３】
前記制御パラメータ補正部は、前記経過時間に応じて大きくなるように補正された制御パラメータの値を、更に、前記フィルタ係数演算部により演算されたフィルタ係数の補正量が経過時間に応じて小さくなるように補正する、
ことを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセラ。
【請求項４】
請求項１記載のエコーキャンセラを有することを特徴とする電話機。
【請求項５】
受話信号を受け付け、適応フィルタにより擬似エコーを生成し、前記受話信号から発生するエコーを前記擬似エコーで減算し、その減算結果を残差信号として出力するエコーキャンセル制御方法であって、
前記受話信号を受け付けたか否かを判定し、
前記受話信号を受け付けたと判定した場合に、前記適応フィルタのフィルタ係数の補正量を制御することの出来る、制御パラメータの値を設定し、
前記設定された制御パラメータと、前記受け付けた受話信号と、前記残差信号とに基づいて、前記適応フィルタのフィルタ係数を演算し、
前記受け付けた受話信号と、前記演算されたフィルタ係数とに基づいて、前記擬似エコーを生成し、
前記受話信号から発生したエコーを、前記生成された擬似エコーで減算し、その減算結果を残差信号として出力し、
前記演算されたフィルタ係数の補正量が経過時間に応じて大きくなるように、前記設定された制御パラメータの値を補正し、
前記補正された値を制御パラメータとして変更設定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受話信号から発生するエコーを、適応アルゴリズムを用いて除去することの出来るエコーキャンセラ及びそれを用いた電話機に係り、特に、学習ミスが発生した場合であっても、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することが出来るエコーキャンセラ及びそれを用いた電話機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエコーキャンセラは、スピーカフォン方式電話機などの音声ハンズフリー機に適用されている。このようなエコーキャンセラでは、適応アルゴリズムが用いられており、具体的には、スピーカの出力音声がマイクロフォンに入力して発生する、エコーを除去するために、例えば正規化ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムにおけるフィルタ係数の補正式（数１参照）が用いられている。ここで、ｈはフィルタ係数、μはステップサイズパラメータ、ｘは受話信号、ｅは残差信号、βはオフセット値で正の定数（β0）、ｎは時間である。
【０００３】
【数１】
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【０００４】
上記エコーキャンセラは、通話状態が遠端話者の発話状態にあると判定すると、（数１）で示す補正式に基づいて、スピーカ及びマイクロフォン間のエコー経路を模擬した伝達関数を推定して、擬似エコーを生成する。そして、遠端話者の発話により発生したエコーから、生成した擬似エコーを減算し、あたかもエコーがないようにすることが出来る。
【０００５】
伝達関数の推定方法としては、各種の推定方法が提案されており、例えば、図１０に示すように、エコー経路を、スピーカ１０１及びマイクロフォン１０２間の直接伝搬経路ＤＰと、天井や壁などの壁面１１０を介した間接伝搬経路ＩＰとに分けて、第１エコーキャンセル部１０３と第２エコーキャンセル部１０５とが、それぞれの経路に対応する伝達関数を推定することで、推定精度を向上させたエコーキャンセラ１００が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−４８５４７号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したエコーキャンセラでは、図１１に示すように、時点ｔ１で、通話状態が遠端話者の発話状態にあると判定されると、（数１）中のステップサイズパラメータμが、「０」から直ちに所定定数（例えばαmax）に変更維持されて、学習状態がＯＦＦからＯＮに切り替えられる。そのため、例えば、遠端話者側から突発的な音（遠端話者の発話音声でない比較的短時間の音、例えば落下音）が入力されて学習ミスが発生した場合に、変更されたステップサイズパラメータμにより過学習状態になり、伝達関数の推定精度を低下させてしまう不都合があった。その結果、エコーキャンセルの安定性が損なわれ、会話に支障をきたしてしまう場合があった。
【０００７】
特に、上述した音声ハンズフリー機では、例えば遠端話者が小声で発話する場合であっても、十分な学習機会を得るためには、受話信号の検出レベルをある程度低くする必要が
あった。一方、受話信号の検出レベルを低くすると、落下音などの突発的な音により、学習ミスを誘発させてしまい、伝達関数の推定精度を更に低下させてしまう不都合があった。
【０００８】
解決しようとする問題点は、収束速度を高めようとすると、学習ミスが発生した場合に、エコーキャンセルの安定性が損なわれ、一方、エコーキャンセルの安定性を高めようとすると、収束速度を低下させてしまい、安定性と収束速度との両立を図れない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、受話信号を受け付けたと判定されると、フィルタ係数の補正量が経過時間に応じて大きくなるように、制御パラメータの値が補正され、制御パラメータの値がその補正値に変更設定されることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のエコーキャンセラは、フィルタ係数の補正量を、学習が開始されてから徐々に大きくなるように制御するので、学習を開始した直後では収束速度を低くしながら、その後の収束速度を上昇させることが出来る。これにより、例えば、遠端話者側から突発的な音（例えば落下音）が発生した場合であっても、その音による学習ミスの進行を防止することが出来るので、伝達関数の推定精度の低下を抑制することが出来、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、受話信号（ｘ（ｎ））を受け付け、適応フィルタにより擬似エコー（ｙ（ｎ））を生成し、前記受話信号（ｘ（ｎ））から発生するエコー（ｄ（ｎ））を前記擬似エコー（ｙ（ｎ））で減算し、その減算結果を残差信号（ｅ（ｎ））として出力するエコーキャンセラ（１）であって、
前記受話信号（ｘ（ｎ））を受け付けたか否かを判定する受話信号受け付け判定部（５１）と、
前記受話信号受け付け判定部（５１）が受話信号（ｘ（ｎ））を受け付けたと判定した場合に、前記適応フィルタのフィルタ係数（ｈ（ｎ））の補正量（∇）を制御することの出来る、制御パラメータ（例えばステップサイズパラメータμ）の値（例えばΔα）を設定する制御パラメータ設定部（６１）と、
前記制御パラメータ設定部（６１）により設定された制御パラメータ（μ）と、前記受け付けた受話信号（ｘ（ｎ））と、前記残差信号（ｅ（ｎ））とに基づいて、前記適応フィルタのフィルタ係数（ｈ（ｎ））を演算するフィルタ係数演算部（６２）と、
前記受け付けた受話信号（ｘ（ｎ））と、前記フィルタ係数演算部（６２）により演算されたフィルタ係数（ｈ（ｎ））とに基づいて、前記擬似エコー（ｙ（ｎ））を生成する擬似エコー生成部（５２）と、
前記受話信号（ｘ（ｎ））から発生したエコー（ｄ（ｎ））を、前記擬似エコー生成部（５２）により生成された擬似エコー（ｙ（ｎ））で減算し、その減算結果を残差信号（ｅ（ｎ））として出力する残差信号出力部（５３）と、
前記フィルタ係数演算部（６２）により演算されたフィルタ係数（ｈ（ｎ））の補正量（∇）が経過時間（ｔ）に応じて大きくなるように、前記制御パラメータ設定部（６１）により設定された制御パラメータ（例えばμ）の値を補正する制御パラメータ補正部（６１）と、
前記制御パラメータ補正部（６１）により補正された値を制御パラメータとして変更設定するように、前記制御パラメータ設定部（６１）を制御する制御パラメータ変更設定制御部（６１）とを有することを特徴とする。
【００１２】
この構成により、フィルタ係数の補正量を、学習が開始されてから徐々に大きくなるように制御するので、学習を開始した直後では収束速度を低くしながら、その後の収束速度を上昇させることが出来る。これにより、例えば、遠端話者側から突発的な音（例えば落下音）が発生した場合であっても、その音による学習ミスの進行を防止することが出来るので、伝達関数の推定精度の低下を抑制することが出来、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することが出来る。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、制御パラメータは、ステップサイズパラメータ（μ）であり、
制御パラメータ補正部（６１）は、制御パラメータ設定部（６１）により設定されたステップサイズパラメータ（μ）の値を増加補正することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、最急降下法を用いることが出来るので、本発明を、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムやアフィン射影アルゴリズムに適用することが出来る。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、制御パラメータ補正部（６１）は、前記経過時間に応じて大きくなるように補正された制御パラメータ（μ）の値を、更に、フィルタ係数演算部（６２）により演算されたフィルタ係数（ｈ（ｎ））の補正量（∇）が経過時間に応じて小さくなるように補正することを特徴とする。
【００１６】
この構成により、収束速度を上昇させた後に再び低下させるので、学習が開始されてある程度時間が経過してから、収束速度を低下させることが出来る。これにより、伝達関数の推定精度を速やかに向上させることが出来、エコーキャンセルの安定性を向上させることが出来る。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、請求項１記載のエコーキャンセラ（５）を有することを特徴とする電話機（１）である。
【００１８】
この構成により、電話機が例えば音声ハンズフリー機であっても、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することが出来るので、電話機での会話を円滑に行うことが出来る。
【００１９】
なお、括弧内の番号などは、本発明の理解を助けるために、図面における対応する要素を便宜的に示すものである。従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではなく、本発明をこの符号の記載により解釈すべきではない。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１ないし図９を沿って説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、スピーカフォン方式電話機の一例を示すハードウェアブロック図である。本発明が適用される電話機は、同図の破線で示すように、例えば、スピーカフォン方式電話機１である。スピーカフォン方式電話機１は、ハンドセットを用いず、電話機に内蔵されたスピーカ及びマイクフォンで通話を行う、いわゆる音声ハンズフリー機の一例である。
【００２２】
具体的には、スピーカフォン方式電話機１は、電話回路装置２、第１Ａ／Ｄ変換装置３、エコーキャンセラとして機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５、第１Ｄ／Ａ変換装置６、スピーカ７、マイクロフォン９、第２Ａ／Ｄ変換装置１０、第２Ｄ／Ａ変換装置１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３を有している。ＲＯＭ１
２には、ＣＰＵ５を動作させるためのプログラムが記録されており、ＲＡＭ１３は、プログラムを読み込むデータ領域として使用される。
【００２３】
電話回路装置２は、不図示の電話回線とのインターフェースを有しており、図１に示すように、電話回線は電話回路装置２に接続されている。電話回路装置２は、第１Ａ／Ｄ変換装置３、ＣＰＵ５、及び第１Ｄ／Ａ変換装置６を経由して、スピーカ７に接続されており、電話回路装置２からスピーカ７までの経路で、受話経路ＲＰが構成されている。マイクロフォン９は、第２Ａ／Ｄ変換装置１０、ＣＰＵ５、及び第２Ｄ／Ａ変換装置１１を経由して、電話回路装置２に接続されており、マイクロフォン９から電話回路装置２までの経路で、送話経路ＳＰが構成されている。またＣＰＵ５は、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３に接続されている。
【００２４】
図２は、ＣＰＵ５の一例を示す機能ブロック図である。ＣＰＵ５は、同図の破線で示すように、受話信号検出部５１、伝達関数推定部５０、エコーフィルタ部５２、及び減算部５３を有している。エコーフィルタ部５２は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタなどの適応フィルタで構成されている。図３は、実施の形態１における伝達関数推定部５０の機能ブロック図である。伝達関数推定部５０は、同図の破線で示すように、受話信号積分部６０、ステップサイズパラメータ設定部６１、及びフィルタ係数補正部６２を有している。
【００２５】
以上の構成において、実施の形態１におけるエコーキャンセル処理について、図１ないし図６に沿って説明する。
【００２６】
図４は、実施の形態１におけるエコーキャンセル処理のフローチャート、図５は、実施の形態１におけるステップサイズパラメータμ及びオフセット値βのタイムチャート、図６は、実施の形態１における伝達関数の推定処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００２７】
図５に示すように、時点ｔ１０で、近端話者のみが発話すると、その発話音声がマイクロフォン９に入力される。マイクロフォン９は、図１の右下に示すように、入力された音声をアナログ電気信号の送話信号ｓ（ｎ）として、第２Ａ／Ｄ変換装置１０に出力する。第２Ａ／Ｄ変換装置１０は、入力された送話信号ｓ（ｎ）を、アナログ電気信号からデジタル電気信号に変換してＣＰＵ５に出力する。
【００２８】
ＣＰＵ５の受話信号検出部５１は、ＲＯＭ１２に記録されたプログラムに従って、所定信号レベルの（例えば、遠端話者の発話音声を検出できる閾値の）、図１左上に示す受話信号ｘ（ｎ）を検出して（図４に示すステップＳ１）、遠端話者の発話を監視している。即ち、受話信号検出部５１は、通話状態が、遠端話者の発話状態にあるか否かを判定している。
【００２９】
上述したように近端話者のみが発話して、遠端話者は発話していないので、受話信号検出部５１は、受話信号ｘ（ｎ）を検出せず（ステップＳ１のＮＯ）、つまり、通話状態が、遠端話者の発話状態にないと判定する。遠端話者の発話状態にないと判定されると、後述する伝達関数の推定処理は実行されない。即ち、エコーキャンセルの学習が開始されず、図５の上方に示すように、時点ｔ１０では、学習状態がＯＦＦのままに維持される。学習状態がＯＦＦの状態では、ＣＰＵ５のエコーフィルタ部５２が、エコー成分のフィルタリング処理を実行し（ステップＳ３）、減算部５３は、エコーの除去処理を実行する（ステップＳ４）。なお、エコー成分のフィルタリング処理及びエコーの除去処理の詳細については、後述する。
【００３０】
また、後述するステップサイズパラメータμは、デフォルトとして「０」に設定されており、後述するオフセット値βは、正の定数（例えばβ0＞０）に設定されている。従って、時点ｔ１０では、図５に示すように、μ＝０、β＝β0である。
【００３１】
即ち、時点ｔ１０以降、近端話者が発話している間は、遠端話者の発話状態にないと判定されるので、図５に示すように、エコーキャンセルの学習状態がＯＦＦのままに維持されると共に、ステップサイズパラメータμは「０」に維持され、オフセット値βはβ0に維持されることになる。
【００３２】
時点１１で、遠端話者が発話すると、遠端話者の発話音声からなる受話信号ｘ（ｎ）が、受話経路ＲＰを介して、スピーカ７に入力される。スピーカ７は入力された受話信号ｘ（ｎ）を、音声として空間に放射する。放射された音声は、音声が反射することのないマイクロフォン１０までの直接的な経路や、音声が空間内の壁、床、天井などの物体に反射する間接的な経路からなる、エコー経路ＥＰ（図１右方の一点鎖線）を介して、マイクロフォン１０に入力される。以下、放射された音声がエコー経路ＥＰを介してマイクロフォン１０に入力された信号を、「エコーｅ（ｎ）」という。
【００３３】
また、上記受話信号ｘ（ｎ）は、スピーカ７に入力されると共に、ＣＰＵ５の受話信号検出部５１に入力される。入力された受話信号ｘ（ｎ）は所定信号レベルに達しているので、受話信号検出部５１は、その受話信号ｘ（ｎ）を検出し（ステップＳ１のＹＥＳ）、つまり、通話状態が遠端話者の発話状態にあると判定される。
【００３４】
受話信号検出部５１は、入力された受話信号ｘ（ｎ）を検出すると、検出した旨の信号を、ＣＰＵ５の伝達関数推定部５０に出力する。その信号を受けて伝達関数推定部５０は、伝達関数の推定処理を実行し（ステップＳ２）、これにより、図５の上方に示すように、エコーキャンセルの学習状態がＯＦＦからＯＮに切り替えられる。
【００３５】
伝達関数の推定処理では、伝達関数推定部５０が、正規化ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムなどに代表される最急降下法により、エコー経路ＥＰの伝達関数を推定する。具体的には、伝達関数推定部５０が、フィルタ係数ｈ（ｎ）を、（数２）に示す補正式に基づいて補正するように設定されている。ここで、ｈはフィルタ係数、μはステップサイズパラメータ、ｘは受話信号、ｅは残差信号、βはオフセット値で正の定数、ｎは時間である。
【００３６】
【数２】
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【００３７】
（数２）は、正規化ＬＭＳアルゴリズムにおいて一般的に用いられる補正式と異なり、ステップサイズパラメータμが、経過時間ｔの関数（μ（ｎ））であり（つまり定数ではなく）、遠端話者の発話状態にあると判定されてからの時間経過に応じて、増加補正するように設定されている。ここでは、「ｎ」と「ｎ＋１」との時間差（Δｔ）で、Δα（＞０）だけ増加補正するように設定されており、ステップサイズパラメータμの到達値として、αmaxが設定されている。
【００３８】
即ち、伝達関数推定部５０は、受話信号ｘ（ｎ）を検出した旨の信号を受けると、図３に示す、伝達関数推定部５０の受話信号積分部６０は、ＣＰＵ５に入力された受話信号ｘ（ｎ）を積分して、ノルム‖ｘ（ｎ）‖を演算し（図６に示すステップＳ２１）、演算結
果のノルム‖ｘ（ｎ）‖を、伝達関数推定部５０のフィルタ係数補正部６２に出力する。また、ＣＰＵ５に入力された受話信号ｘ（ｎ）は、同図に示すように、フィルタ係数補正部６２に入力される。
【００３９】
図３に示すステップサイズパラメータ設定部６１は、ステップサイズパラメータμの値を「０」からΔαに設定し（ステップＳ２２）、その値をフィルタ係数補正部６２に出力する。また、後述する残差信号ｅ（ｎ）は、同図に示すように、フィルタ係数補正部６２に入力される。
【００４０】
こうして、フィルタ係数補正部６２に、ノルム‖ｘ（ｎ）‖、受話信号ｘ（ｎ）、ステップサイズパラメータμ（＝Δα）、及び残差信号ｅ（ｎ）が入力されると、フィルタ係数補正部６２は、上述した（数２）の右辺第２項、即ち、フィルタ係数ｈ（ｎ）の補正量∇を演算して、図２に示すようにエコーフィルタ部５２に出力する。なお、オフセット値βは、上述したようにβ0の定数である。エコーフィルタ部５２は、補正量∇を演算すると、エコー成分のフィルタリング処理を実行する。
【００４１】
エコー成分のフィルタリング処理では、エコーフィルタ部５２が、フィルタ係数ｈ（ｎ）と、受話信号ｘ（ｎ）とで畳み込み演算を行い、擬似的なエコー（以下、「擬似エコーｙ（ｎ）」という。）を生成するように設定されている。従って、エコーフィルタ部５２は、演算された補正量∇を（数２）に代入して、フィルタ係数をｈ（ｎ）からｈ（ｎ＋１）に補正する（ステップＳ２３）。そして、補正されたフィルタ係数ｈ（ｎ＋１）と、減算部５３から入力された残差信号ｅ（ｎ）とで、予め設定されているタップ長に基づいて畳み込み演算を行い、擬似エコーｙ（ｎ）を生成し、擬似エコーｙ（ｎ）を減算部５３に出力する。
【００４２】
減算部５３は、第２Ａ／Ｄ変換装置１０から入力されたエコーｄ（ｎ）を、エコーフィルタ部５２から入力された擬似エコーｙ（ｎ）で減算する（ステップＳ４）。そして、その減算結果を残差信号ｅ（ｎ）として、第２Ｄ／Ａ変換装置１１に出力する。第２Ｄ／Ａ変換装置１１は、残差信号ｅ（ｎ）を、デジタル電気信号からアナログ電気信号に変換して、電話回路装置２に出力する。
【００４３】
遠端話者が発話している間、受話信号ｘ（ｎ）が継続的に受話信号検出部５１に入力されるので、上述した伝達関数の推定処理が繰り返し実行されて、ステップサイズパラメータ設定部６１は、Δαを時間差Δｔ毎に積算していき、フィルタ係数補正部６２は、その積算値で補正量∇を順次演算する。従って、ステップサイズパラメータμは、図５に示すように、時点ｔ１１から次第に増加し、補正量∇は、学習が開始されてから次第に大きくなるように制御されることになる。なお、オフセット値βは、（数２）の補正量∇の分母が「０」になることを防止するための値であり、既に述べたように、β0で一定である。
【００４４】
時点ｔ１２で、ステップサイズパラメータμが、到達値αmaxに達すると、ステップサイズパラメータ設定部６１は、ステップサイズパラメータμの積算を停止し、時点ｔ１２以降、ステップサイズパラメータμは、到達値αmaxに維持されることになる。
【００４５】
このように、フィルタ係数ｈ（ｎ）の補正量∇が、遠端話者の発話状態にあると判定されてから、徐々に大きくなるように制御されるので、学習を開始した直後では、収束速度を遅くする一方、その後の収束速度を上昇させることが出来る。これにより、例えば、遠端話者側から突発的な音（遠端話者の発話音声でない比較的短時間の音）が入力されて、学習ミスが生じても、その時点の収束速度が遅くなるように設定されているので、学習ミスを出来るだけ進行させないようにすることが出来る。
【００４６】
具体的に説明すると、図５に示す時点ｔ１１で、遠端話者側から、例えば落下音が受話信号ｘ（ｎ）として入力されて、遠端話者の発話の状態にあると誤って判定された場合に（学習ミスが生じた場合に）、上述と同様に、ステップサイズパラメータμはΔαが積算されて、フィルタ係数ｈ（ｎ）が順次補正される。
【００４７】
ここでは、ステップサイズパラメータμが「０」から到達値αmaxに達するまでの到達時間Ｔが（図５に示す時点ｔ１１からｔ１２までの時間が）、突発的な音が継続する一般的な時間（例えば０．５秒）以上に設定されているものとする。従って、突発的な音がしてある程度時間が経過すると、遠端話者側から音声が入力されなくなるので、時点ｔ１２に達する前に、例えば時点ｔ１１’で、受話信号検出部５１は、所定信号レベルの受話信号ｘ（ｎ）を検出しなくなり、エコーキャンセルの学習を停止し、学習状態がＯＮからＯＦＦに切り替えられる（図中破線で示す）。
【００４８】
この時点では、図５の破線で示すように、ステップサイズパラメータμが、到達値αmaxに達せず、学習状態がＯＮからＯＦＦに切り替えられると共に、比較的低い値α0から「０」に変更されるので、伝達関数の精度を出来るだけ低下させないようにすることが出来る。これにより、学習ミスが発生しても、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することが出来る。
【００４９】
学習ミスが発生しても伝達関数の精度の低下が抑制されるので、本発明は、更に、受話信号ｘ（ｎ）を検出するための所定信号レベル（閾値）を低くする場合に、特に好適である。こうすることで、十分な学習機会を得るために、所定信号レベル（閾値）を低くした場合であっても、落下音などの突発的な音による学習ミスの誘発を抑制することが出来、伝達関数の精度を出来るだけ低下させないようにすることが出来る。
【００５０】
なお、上述した実施の形態１において、ステップサイズパラメータμの増加補正について、図５の一例を示したが、ステップサイズパラメータμを時間経過に応じて増加補正するように制御するものであれば、これに限る必要はない。例えば、図５に示すように一定の傾きで増加するものでなく、傾きを変化させて（例えば傾きを経過時間ｔに応じて大きくして）増加させてもよい。こうすることで、突発的な音が継続する時間（比較的、短時間や長時間の音）に応じて、収束速度を柔軟に設定することが出来る。あるいは、ステップサイズパラメータμを、時間経過に応じてステップ状に増加させることも可能である。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１において、本発明をステップサイズパラメータμに適用した一例をについて説明したが、フィルタ係数の補正量∇を制御することの出来る制御パラメータであれば、特にステップサイズパラメータμに限る必要はない。フィルタ係数ｈ（ｎ）の補正量∇が経過時間に応じて大きくすることの出来る制御パラメータμであれば、いずれのパラメータであってもよい。
【００５２】
例えば、（数３）に示すように、ステップサイズパラメータμを定数に設定する一方、オフセット値βを、経過時間ｔの関数として、時間の経過に応じて減少補正させるようにしてもよい。オフセット値βの値が小さくなると、（数３）の補正量∇（右辺第２項）が小さくなるので、フィルタ係数ｈ（ｎ）の補正量∇が大きくなるように制御することが出来る。
【００５３】
【数３】
2006033682.tif 000005
【００５４】
なお、上述した実施の形態１において、適応アルゴリズムの一例として、正規化ＬＭＳアルゴリズムについて説明したが、特にこれに限る必要はなく、最急降下法であればいずれの適応アルゴリズムであってもよく、他のＬＭＳアルゴリズムやアフィン射影アルゴリズムでもよい。例えば、アフィン射影アルゴリズムでは、フィルタ係数ｈ（ｎ）の補正式は（数４）で表され、この場合も上述と同様に、ステップサイズパラメータμを増加補正させればよい。なお、ｈはフィルタ係数、μはステップサイズパラメータ、Ｘはある時点から現在までの受話信号ｘを保持した行列、ｅは残差信号、ｎは時間である。
【００５５】
【数４】
2006033682.tif 000006
【００５６】
（実施の形態２）
次いで、実施の形態２におけるエコーキャンセラについて説明する。スピーカフォン方式電話機１の構成は、図１に示す構成と同一であり、また、ＣＰＵ５の構成は、図２に示す構成と同一であり、これらの説明は省略する。
【００５７】
図７は、実施の形態２における伝達関数推定部５０の機能ブロック図である。実施の形態２における伝達関数推定部５０は、同図の破線で示すように、実施の形態１と同様、受話信号積分部６０、ステップサイズパラメータ設定部６１、及びフィルタ係数補正部６２を有しているが、実施の形態１と異なり、オフセット値設定部６３を有している。
【００５８】
以上の構成において、実施の形態２におけるエコーキャンセル処理を説明する。図８は、実施の形態２におけるステップサイズパラメータμ及びオフセット値βのタイムチャート、図９は、実施の形態２における伝達関数の推定処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００５９】
実施の形態２では、実施の形態１と同様に、（数５）で示すフィルタ係数ｈ（ｎ）の補正式に基づいて、フィルタｈ（ｎ）を経過時間ｔに応じて補正するように設定されているが、実施の形態１と異なり、オフセット値βは、ステップサイズパラメータμと同様に、経過時間ｔの関数である。ここでは、ステップサイズパラメータμが到達値αmaxに達した際に、オフセット値βが、定数β0から増加補正するように設定されており、オフセット値βの到達値として、βmaxが設定されている。
【００６０】
【数５】
2006033682.tif 000007
【００６１】
図８に示す時点ｔ２０からｔ２２までの処理は、図５で説明した時点ｔ１０からｔ１２までの処理と同様であり、その説明を省略する。時点２２で、ステップサイズパラメータμが到達値αmaxに達すると、図７に示す、伝達関数推定部５０のオフセット値設定部６３が、オフセット値βを、β0から一定の傾きで増加補正する（図９に示すステップＳ２４）。なお、図９では、オフセット値βが一定の傾きで増加する例を示しているが、実施の形態１でステップサイズパラメータμを説明した場合と同様に、オフセット値βの傾きを変化させてもよい。
【００６２】
オフセット値βが増加補正されると、（数４）の補正量Δの分母（‖ｘ（ｎ）‖2＋β（ｎ））が大きくなるので、補正量∇が次第に小さくなる。そして、時点ｔ２３で、オフセット値βがβmaxに達すると、オフセット値設定部６３は、オフセット値βの増加補正を停止する。
【００６３】
このようにオフセット値βを制御することで、収束速度を上昇させた後に再び低下させるので、学習が開始されてある程度時間が経過してから、収束速度を低下させることが出来る。これにより、伝達関数の推定精度を速やかに向上させることが出来、エコーキャンセルの安定性を更に向上させることが出来る。
【００６４】
なお、上述した実施の形態２において、オフセット値βを制御した一例をについて説明したが、収束速度を上昇させた後に再び低下させることが出来れば、いずれの制御パラメータを制御してもよい。例えば、ステップサイズパラメータμのみを制御して、ステップサイズパラメータμの値を、増加補正させた後に、減少補正させるようにしてもよい。
【００６５】
なお、上述した実施の形態１及び実施の形態２において、電話機の構成例として、スピーカフォン方式電話機を示したが、特にこれに限る必要はなく、いわゆる音声ハンドフリー機であればいずれの構成であってもよい。また、エコーキャンセラの構成例として、ＣＰＵを示したが、特にこれに限る必要はなく、エコーキャンセル処理が実行可能な構成であればいずれの構成であってもよい。
【００６６】
なお、上述した実施の形態１及び実施の形態２において、遠端話者の受話信号ｘ（ｎ）から発生したエコーｄ（ｎ）を除去する、エコーキャンセラについて説明したが、近端話者の送話信号ｓ（ｎ）から発生したエコーを除去する場合にも（つまり近端話者からの発話音声を「受話信号」として）、本発明を適用することが出来るのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、学習ミスが発生した場合であっても、エコーキャンセルの安定性をある程度維持するものでありながら、収束速度の低減を抑制することが出来、本発明を、適応アルゴリズムにより受話信号から発生するエコーを除去することの出来る、エコーキャンセラや電話機、特に音声ハンズフリー機に適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】スピーカフォン方式電話機の一例を示すハードウェアブロック図
【図２】ＣＰＵの一例を示す機能ブロック図
【図３】実施の形態１における伝達関数推定部の機能ブロック図
【図４】実施の形態１におけるエコーキャンセル処理のフローチャート
【図５】実施の形態１におけるステップサイズパラメータ及びオフセット値のタイムチャート
【図６】実施の形態１における伝達関数の推定処理を示すサブルーチンのフローチャート
【図７】実施の形態２における伝達関数推定部の機能ブロック図
【図８】実施の形態２におけるステップサイズパラメータ及びオフセット値のタイムチャート
【図９】実施の形態２における伝達関数の推定処理を示すサブルーチンのフローチャート
【図１０】従来のスピーカフォン方式電話機を示すハードウェアブロック図
【図１１】従来のスピーカフォン方式電話機によるステップサイズパラメータ及びオフセット値のフローチャート
【符号の説明】
【００６９】
１    スピーカフォン方式電話機（電話機）
５    ＣＰＵ（エコーキャンセラ）
５１    受話信号検出部（受話信号受け付け判定部）
５２    エコーフィルタ部（擬似エコー生成部）
５３    減算部（残差信号出力部）
６１    ステップサイズパラメータ設定部（制御パラメータ設定部、制御パラメータ補正部、制御パラメータ変更設定制御部）
６２    フィルタ係数補正部（フィルタ係数演算部）
ｄ（ｎ）    エコー
ｅ（ｎ）    残差信号
ｈ（ｎ）    フィルタ係数
ｔ    経過時間
ｘ（ｎ）    受話信号
ｙ（ｎ）    擬似エコー
μ    制御パラメータ、ステップサイズパラメータ
∇    補正量
【図１】
2006033682.tif 000008
【図２】
2006033682.tif 000009
【図３】
2006033682.tif 000010
【図４】
2006033682.tif 000011
【図５】
2006033682.tif 000012
【図６】
2006033682.tif 000013
【図７】
2006033682.tif 000014
【図８】
2006033682.tif 000015
【図９】
2006033682.tif 000016
【図１０】
2006033682.tif 000017
【図１１】
2006033682.tif 000018