(57)【要約】【課題】エコーキャンセル誤差を効果的に低減させるエコーキャンセル回路を提供する。【解決手段】エコーキャンセル回路１０Ａは、自側送信信号を送出及び相手側送信信号を受信する双方向通信入出力端子１２と、正極側入力端子に入力するエコー信号から負極側入力端子に入力する擬似エコー信号を減算し、エコーキャンセル出力とする減算器１３Ａと、自側送信信号について０値の検出，０値以外の検出又は０値の検出せずのいずれかを行い、エコーキャンセル出力については０値の検出又は０値以外の検出の何れかと振幅検出とを行う検出回路部３１〜３３と、その検出結果に基づいて、減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号の少なくとも一方の信号、又は減算器から出力するエコーキャンセル出力を制御し、エコーキャンセル出力振幅又は該出力振幅を規制する値を最適化するように調整する制御回路５１と、を備える。【選択図】図１
2011193256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自側通信装置と相手側通信装置との間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する全二重方式の双方向通信装置におけるエコーキャンセル回路であって、
自側通信装置から自側送信信号を相手側通信装置へ送信、或いは相手側通信装置から送信される相手側送信信号を受信するための双方向通信入出力端子と、
正極側及び負極側入力端子を有し、前記自送信信号を擬似エコー信号として前記負極側入力端子に入力し、前記自側送信信号を出力バッファを介して前記双方向通信入出力端子に入力すると同時にエコー信号として前記正極側入力端子に入力し、前記正極側入力端子に入力する前記エコー信号から前記負極側入力端子に入力する前記擬似エコー信号を減算することによって、その減算結果をエコーキャンセル出力として前記自側通信装置内へ送信する減算器と、
前記自側送信信号について０値の検出，０値以外の検出または０値の検出せずのいずれかを行い、前記エコーキャンセル出力については０値の検出または０値以外の検出のいずれかと振幅検出とを行う検出回路部と、
前記検出回路部の検出結果に基づいて、前記減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号の少なくとも一方の信号、又は前記減算器から出力する前記エコーキャンセル出力を制御し、エコーキャンセル出力振幅又は該出力振幅を規制する値を最適化するように調整する制御回路と、
を具備したことを特徴とするエコーキャンセル回路。
【請求項２】
前記エコーキャンセル出力に表れるＤＣオフセットを加減算するＤＣオフセット加減算回路をさらに具備し、
前記検出回路部は、前記自側送信信号について０値の検出を行い、前記エコーキャンセル出力について０値の検出及び振幅検出を行い、
前記制御回路は、前記検出回路部の検出結果に基づいてＤＣオフセット有りと判定したときに、前記ＤＣオフセット加減算回路を制御し、前記エコーキャンセル出力に対してその出力振幅が最小になるようにＤＣオフセットを加減算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回路。
【請求項３】
前記減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号をそれぞれ増幅するゲイン可変のアンプをさらに具備し、
前記検出回路部は、前記自側送信信号について０値以外の検出、及び、前記エコーキャンセル出力について０値の検出及び振幅検出を行い、
前記制御回路は、前記検出回路部の検出結果に基づいて、前記減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号のうちの少なくとも一方の信号に対して、エコーキャンセル出力振幅が最小になるように前記アンプの入力ゲインを調整することを特徴とする請求項１又は２に記載のエコーキャンセル回路。
【請求項４】
前記エコーキャンセル出力の経路に配設された前記検出回路部の後段に設けられた振幅誤差除去用のＡ／Ｄコンバータをさらに具備し、
前記検出回路部は、前記自側送信信号について特に値の検出をせず、前記エコーキャンセル出力について０値以外の検出及び振幅検出を行い、
前記制御回路は、前記検出回路部の検出結果に基づいて、前記エコーキャンセル出力が０値以外のとき、エコーキャンセル出力振幅に合わせて前記Ａ／Ｄコンバータの閾値を最適化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のエコーキャンセル回路。
【請求項５】
前記エコーキャンセル出力に表れるＤＣオフセットを加減算するＤＣオフセット加減算回路と、
前記減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号をそれぞれ増幅するゲイン可変のアンプと、
前記エコーキャンセル出力の経路に配設された前記検出回路部の後段に設けられた振幅誤差除去用のＡ／Ｄコンバータと、をさらに具備し、
前記制御回路は、前記検出回路部の検出結果に基づいて、
まず、前記ＤＣオフセット加減算回路を制御し、前記エコーキャンセル出力に対してその出力振幅が最小になるようにＤＣオフセットを加減算し、
次に、前記減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号のうちの少なくとも一方の信号に対して、エコーキャンセル出力振幅が最小になるように前記アンプの入力ゲインを調整した後、
前記減算器から出力するエコーキャンセル出力の振幅に合わせて前記Ａ／Ｄコンバータの閾値を最適化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回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエコーキャンセル回路に係り、特に双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する際に、エコーキャンセル誤差を効果的に低減させるエコーキャンセル回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
エコーキャンセルを全てアナログ方式で実現する場合、意図しない負荷の影響により、２つの自信号経路の振幅に違いが生じ、その差はエコーキャンセル誤差となって表れる。エコーキャンセル誤差は振幅誤差やジッタ悪化の原因となる。  
このようなエコーキャンセル誤差を改善する先行技術として、例えば特許文献１に開示されているものがある。特許文献１は、エコーキャンセラ１０の入力側にＡＧＣ回路１４を設け入力信号レベルを監視し、エコー除去用の擬似エコー信号のレベルを調整する。
【０００３】
しかしながら、特許文献１には、残留エコーに対して推定インパルス応答のタップ係数の値を適応させていくことは記載されているが、エコーキャンセル誤差を除去する際の前提となるＤＣオフセットの消去などのキャリブレーションについては特に述べられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−７５２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記の問題に鑑み、、双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する際に、エコーキャンセル誤差を除去する際の前提となるＤＣオフセットの消去などのキャリブレーションを行い、エコーキャンセル誤差を効果的に低減させるエコーキャンセル回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のエコーキャンセル回路は、自側通信装置と相手側通信装置との間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する全二重方式の双方向通信装置におけるエコーキャンセル回路であって、自側通信装置から自側送信信号を相手側通信装置へ送信、或いは相手側通信装置から送信される相手側送信信号を受信するための双方向通信入出力端子と、正極側及び負極側入力端子を有し、前記自送信信号を擬似エコー信号として前記負極側入力端子に入力し、前記自側送信信号を出力バッファを介して前記双方向通信入出力端子に入力すると同時にエコー信号として前記正極側入力端子に入力し、前記正極側入力端子に入力する前記エコー信号から前記負極側入力端子に入力する前記擬似エコー信号を減算することによって、その減算結果をエコーキャンセル出力として前記自側通信装置内へ送信する減算器と、前記自側送信信号について０値の検出，０値以外の検出または０値の検出せずのいずれかを行い、前記エコーキャンセル出力については０値の検出または０値以外の検出のいずれかと振幅検出とを行う検出回路部と、前記検出回路部の検出結果に基づいて、前記減算器に入力するエコー信号及び擬似エコー信号の少なくとも一方の信号、又は前記減算器から出力する前記エコーキャンセル出力を制御し、エコーキャンセル出力振幅又は該出力振幅を規制する値を最適化するように調整する制御回路と、を具備したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する際に、エコーキャンセル誤差を除去する際の前提となるＤＣオフセットの消去などのキャリブレーションを行い、エコーキャンセル誤差を効果的に低減させるエコーキャンセル回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態のエコーキャンセル回路を示すブロック図。
【図２】図１における出力バッファの構成の一例を示す回路図。
【図３】図１における減算器の構成の一例を示す回路図。
【図４】図１における振幅検出、０検出、０以外検出に用いる検出回路の構成の一例を示す回路図。
【図５】本発明の第２の実施形態のエコーキャンセル回路を示すブロック図。
【図６】図５における減算器内のアンプのゲイン調整の一例を説明する回路図。
【図７】本発明の第３の実施形態のエコーキャンセル回路を示すブロック図。
【図８】差動３値の閾値調整を説明する図。
【図９】本発明の実施形態を適用可能なエコーキャンセル回路の一例を示すブロック図。
【図１０】本発明の実施形態を適用可能なエコーキャンセル回路の他の例を示すブロック図。
【図１１】本発明の実施形態を適用可能なエコーキャンセル回路の他の例を示すブロック図。
【図１２】全二重方式の双方向通信システムを示す図。
【図１３】従来のエコーキャンセル回路を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。  
図１乃至図１１で本発明の実施形態を説明する前に、図１２及び図１３を参照して本発明のエコーキャンセル回路が搭載される全二重の双方向通信システムについて簡単に説明する。
【００１０】
図１２に示す全二重方式の双方向通信システムは、２つの双方向通信装置１００，２００間で各々の双方向通信入出力端子１２，２２に接続した１本の信号ケーブル３００を通して互いに同時に双方向通信することが可能となっている。
【００１１】
２つの双方向通信装置１００，２００の各々の内部には、各々の双方向通信入出力端子１２，２２にそれぞれエコーキャンセル回路が設けられている。例えば、双方向通信装置１００はその内部に、図１３に示すように双方向通信入出力端子１２に接続してエコーキャンセル回路１０が設けられ、自側通信装置１００の内部で生成された自送信信号は出力バッファ１１を経て双方向通信入出力端子１２から外部接続した信号ケーブル３００(図示略)へ出力される。図１３で実線矢印ａ1，ａ2，ｂは自側通信装置１００で生成された自送信信号の３つの信号経路を示し、点線矢印ｃは相手側通信装置２００(図示略)から信号ケーブル３００(図示略)を経て受信される信号経路を示している。
【００１２】
自送信信号は、２つの自信号経路ａ1及びａ2を経てそれぞれ減算器１３の＋入力端子及び−入力端子に供給される。そのうち、出力バッファ１１を経由した自送信信号は双方向通信入出力端子１２から相手側通信装置へ向けて信号ｂとして出力される一方、信号経路ａ2を経て減算器１３の＋入力端子に供給されている。
【００１３】
エコーキャンセルを全てアナログ方式で実現する場合、図１３に示すように意図しない負荷が接続されることにより、２つの自信号経路ａ1，ａ2の振幅に差が生じ、その差は減算器１３からエコーキャンセル誤差となって出力される。エコーキャンセル誤差は、相手側通信装置から受信される信号に対して、振幅誤差やジッタ悪化を与える要因となる。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態のエコーキャンセル回路を示すブロック図である。  
図１において、エコーキャンセル回路１０Ａは、自側通信装置と相手側通信装置との間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する全二重方式の双方向通信システムにおけるエコーキャンセル回路であって、出力バッファ１１と、双方向通信入出力端子１２と、減算器１３Ａと、‘０’検出(以下、単に０検出)回路３１，０検出回路３２及び振幅検出回路３３を含む検出回路部３１〜３３と、ＤＣオフセット加減算回路４１と、制御回路５１と、を備える。
【００１５】
双方向通信入出力端子１２は、自側通信装置から自側送信信号(以下、自送信信号)を相手側通信装置へ送信、或いは相手側通信装置から相手側送信信号(以下、相手送信信号)を受信するための入出力端子である。  
減算器１３Ａは、正極側及び負極側入力端子を有し、自送信信号を擬似エコー信号として負極側入力端子(−)に入力し、自送信信号を出力バッファ１１を介して双方向通信入出力端子１２に入力すると同時にエコー信号として正極側入力端子(＋)に入力し、正極側入力端子に入力するエコー信号から負極側入力端子に入力する擬似エコー信号を減算し、その減算結果をエコーキャンセル信号として自側通信装置内へ送信する。
【００１６】
検出回路部３１〜３３は、自送信信号について０値の検出を行う０検出回路３１と、減算器１３Ａからのエコーキャンセル出力について０値の検出を行う０検出回路３２と、減算器１３Ａからのエコーキャンセル出力について振幅検出を行う振幅検出回路３３とを備え、自送信信号について０値の検出を行い、エコーキャンセル出力について０値の検出及び振幅検出を行う。
【００１７】
０検出回路３１及び０検出回路３２は、図４に示すようなＡ／Ｄコンバータで実現され、デジタル的に‘０’を検出する。また、振幅検出回路３３は、アナログ的に振幅値の検出を行うものであるが、図４に示すようなＡ／Ｄコンバータでも実現可能である。  
ＤＣオフセット加減算回路４１は、減算器１３Ａから出力されるエコーキャンセル信号に含まれるＤＣオフセットを加減算する機能を備える。
【００１８】
制御回路５１は、検出回路部３１〜３３の検出結果に基づいて、減算器１３Ａから出力するエコーキャンセル出力を制御し、エコーキャンセル出力振幅を最小にするように調整するものであって、検出回路部３１〜３３の検出結果に基づいてＤＣオフセット加減算回路４１を制御し、エコーキャンセル出力に対してその出力振幅が最小になるようにＤＣオフセットを加減算する。
【００１９】
このような構成においては、０検出回路３１によって自送信信号‘０’が検出され、０検出回路３２によってエコーキャンセル出力‘０’が検出されたとき、エコーキャンセル出力は無出力となるはずであるが、実際にはトランジスタ等の特性のばらつきに起因して、エコーキャンセル出力としてＤＣオフセットが出力される。しかしながら、上記の構成のエコーキャンセル回路１０Ａでは、制御回路５１は、検出回路部３１〜３３の検出結果に基づいて、自送信信号‘０’かつエコーキャンセル出力‘０’が検出されたとき、エコーキャンセル出力を制御し、エコーキャンセル出力振幅が最小になるようにＤＣオフセットを加減算することによって、ＤＣオフセットが最小化される。
【００２０】
図２は図１における出力バッファの構成の一例を示している。差動３値の例を示している。  
図２に示す出力バッファ１１は、差動３値の入力電圧Ｎinがゲート入力されるＮＭＯＳトランジスタＱ1と、差動３値の入力電圧Ｐinがゲート入力されるＮＭＯＳトランジスタＱ2と、ＮＭＯＳトランジスタＱ1，Ｑ2にそれぞれ接続した抵抗Ｒ1，Ｒ2と、電圧源Ｅと、を備えている。
【００２１】
ＮＭＯＳトランジスタＱ1，Ｑ2はそれぞれのソースを共通接続し、その共通接続点を定電流源Ｉに接続し、さらにＮＭＯＳトランジスタＱ1，Ｑ2それぞれのドレインを抵抗Ｒ1，Ｒ2を介して直流電源Ｅに接続している。ＮＭＯＳトランジスタＱ1，Ｑ2のそれぞれの特性は同じであり、抵抗Ｒ1，Ｒ2のそれぞれの抵抗値も同等である。そして、ＮＭＯＳトランジスタＱ1，Ｑ2の各々のゲートに３値信号(例えばイーサー信号)として差動信号Ｎin，Ｐinを入力し、ＮＭＯＳトランジスタＱ1，Ｑ2の各々のドレインから３値出力Ｐout，Ｎoutを得る。ここで、３値として＋１，０，−１であるが、イーサー信号は二線で一方の線にＰ信号を、もう一方の線にＮ信号を入力し、Ｐ信号とＮ信号を一対の信号としてＰ，Ｎ信号の大小関係で３値を表現する。３値表現はＰ，Ｎ信号のハイレベル(Ｈ)とローレベル(Ｌ)の二値関係に基づいて表される。
【００２２】
すなわち、
Ｐ，Ｎ信号の大小関係    ３値
Ｐ＞Ｎのとき        ＋１
Ｐ＝Ｎのとき          ０
Ｐ＜Ｎのとき        −１
３値の＋１はＰ信号がＨレベルでＮ信号がＬレベルのとき、３値の−１はＰ信号がＬレベルでＮ信号がＨレベルのときである。また、３値の‘０’はＰ，Ｎ信号とも同じ強さの信号、例えばＰ，Ｎ信号とも同じ強さのＨ／２レベルのときである。
【００２３】
入力信号ＰinがＨレベルでＮin信号がＬレベルのときは、トランジスタＱ2がオンし、トランジスタＱ1がオフするので、出力信号ＰoutはＨレベル、出力信号ＮoutはＬレベル、即ちＰ＞Ｎとなり、双方向通信入出力端子１２から相手側通信装置への２線の通信ケーブルに３値の＋１を表す一対のＨ，ＬレベルのＰ，Ｎ信号が出力される。
【００２４】
また、入力信号ＰinがＬレベルでＮin信号がＨレベルのときは、トランジスタＱ2がオフし、トランジスタＱ1がオンするので、出力信号ＰoutはＬレベル、出力信号ＮoutはＨレベル、即ちＰ＜Ｎとなり、双方向通信入出力端子１２から相手側通信装置への２線の通信ケーブルに３値の−１を表す一対のＬ，ＨレベルのＰ，Ｎ信号が出力される。
【００２５】
なお、図２の回路は、差動３値(＋１，０，−１)方式に代えて、差動２値(＋１，−１)方式であっても適用可能である。差動２値方式の場合は、Ｐ，Ｎ信号についてＰ＝Ｎの関係がなく、一方がＨレベルで他方がＬレベルの信号レベル関係のみが存在する場合に相当している。
【００２６】
図３は図１における減算器１３Ａの構成の一例を示している。  
図３に示す減算器１３Ａは、相互コンダクタンスがｇｍのエコー信号側の第１のアンプ１３１と、相互コンダクタンスがｇｍの擬似エコー信号側の第２のアンプ１３２と、Ｐ，Ｎ信号それぞれの出力電圧を得るための抵抗Ｒ3，Ｒ4と、電圧源Ｅと、出力電圧Ｐout，Ｎoutの各ラインに接続した電流源Ｉ1，Ｉ2と、を備えている。減算器１３Ａの出力ライン部分に電流源Ｉ1，Ｉ2を接続することによって、減算器１３Ａの一部を利用したＤＣオフセット加減算回路を構成している。つまり、電流源Ｉ1，Ｉ2は、図１のＤＣオフセット加減算回路４１に相当するものである。なお、相互コンダクタンスｇｍは、出力電流を入力電圧で微分した値と定義することができ、入力電圧をその大きさで電流に変えて出力することが可能となる。
【００２７】
第１のアンプ１３１には入力としてエコー信号の差動の入力電圧Ｐin1，Ｎin1が供給され、第２のアンプ１３２には入力として擬似エコー信号の差動の入力電圧Ｐin2，Ｎin2が供給され、＋と記した入力電圧Ｐin1がそのまま＋と記した出力電圧Ｐoutのラインに接続し、−と記した入力電圧Ｎin1がそのまま−と記した出力電圧Ｎoutのラインに接続し、−と記した入力電圧Ｎin2が＋と記した出力電圧Ｐoutのラインに接続し、＋と記した入力電圧Ｐin2が−と記した出力電圧Ｐoutのラインに接続している。さらに、出力電圧Ｐoutのラインとグランドライン間に電流源Ｉ1を接続し、出力電圧Ｎoutのラインとグランドライン間に電流源Ｉ2を接続している。
【００２８】
このような構成においては、相互コンダクタンスｇｍを有する第１のアンプ１３１について入力電圧Ｐin1，Ｎin1が電流に変換され、また相互コンダクタンスｇｍを有する第２のアンプ１３２について入力電圧Ｐin2，Ｎin2が電流に変換される。言い換えれば、入力電圧Ｐin1，Ｎin1と入力電圧Ｐin2，Ｎin2との間に１Ｖの電圧差があるときに、何アンペアの電流差を出力するかで、減算器１３Ａの動作を説明することができる。このように電流に変換されると、第１のアンプ１３１の電流と第２のアンプ１３２の電流とを引き算した分の電流を電源Ｅから抵抗Ｒ3，Ｒ4を通して引き出して、その電流を抵抗Ｒ3，Ｒ4と掛け算するので、出力電圧Ｐout，Ｎoutとして出力されることになる。
【００２９】
ここで、減算器１３Ａの出力ライン部分にオフセット電圧が存在している場合について検討すると、オフセット電圧が存在していない場合は、出力電圧Ｐout，Ｎout間に差がなくＰout＝Ｎoutとなっており、減算器１３Ａの出力ラインに接続した電流源Ｉ1，Ｉ2は同じ電流を引き出しておけばよいが、オフセット電圧が存在している場合は、オフセット電圧の大きさに相当する分だけ出力電圧Ｐout，Ｎout間に差が生じているので、電流源Ｉ1，Ｉ2のどちらか一方の電流の引き出し方を調節することにより、出力電圧Ｐout，Ｎoutの差を変え、ＰoutとＮoutが同じ電位になるように調節する。例えば、出力電圧Ｐoutが高くなっていれば、少なくとも電流源Ｉ1の電流を制御し、Ｎout側よりもＰout側から余分に電流を引き出すことによって、出力電圧Ｐoutを低下させて、Ｐout＝Ｎoutとすることができる。
【００３０】
オフセット調整する際には、自側通信装置で生成する自送信信号は０検出回路３１にてデジタル的に‘０’が検出され、減算器１３Ａから出力されるエコーキャンセル出力が０検出回路３２にてデジタル的に‘０’が検出され、かつ相手側通信装置から双方向入出力端子１２へ入力する受信信号も無し即ち‘０’とされている状態で、振幅検出回路３３で電圧(≠０)をアナログ的に検出すると、これらの情報に基づいて制御回路５１はオフセット電圧が生じているものと判断し、エコーキャンセル出力振幅が最小になるようにＤＣオフセット加減算回路４１を制御してＤＣオフセットを加減算し、オフセット電圧を最小とする。
【００３１】
図４は図１におけるＡ／Ｄコンバータ１４の構成の一例を示している。差動３値の場合は２つの差動コンパレータＣＭＰ1，ＣＭＰ2を用いているが、差動２値の場合は差動コンパレータが１つでよい。  
異なった閾値Ｖthre1，Ｖthre0を有する２つの差動コンパレータＣＭＰ1，ＣＭＰ2を用意し、用途(例えば振幅検出、０検出及び０以外検出)によってＣＭＰ1，ＣＭＰ2を切り替えて使用する。
【００３２】
前述したように、０検出及び０以外検出は、Ａ／Ｄコンバータで実現され、デジタル的に‘０’を検出する。このときの‘０’はデジタル的ないくらかの枠組(範囲)の中での‘０’を意味する。また、振幅検出は、アナログ的に振幅値の検出を行うので、アナログ的に０に近い値をも検出できることを意味する。振幅検出をＡ／Ｄコンバータで実現する場合には、理想的にはＡ／Ｄ変換の閾値を小さくし精度を高くすることによって、実現することが可能となる。
【００３３】
差動３値の信号を扱う場合には閾値Ｖthre1，Ｖthre0としてＶthre1＝−Ｖthre0(例えば閾値＋Ｖ，−Ｖ)の２つの差動コンパレータを用いたＡ／Ｄコンバータを実現する。
【００３４】
差動３値の例を示すと、差動信号Ｐinが差動コンパレータＣＭＰ1の一方の非反転入力端子に入力し、差動信号Ｎinが差動コンパレータＣＭＰ1のもう一方の反転入力端子に入力している。同時に、差動信号Ｐinが差動コンパレータＣＭＰ2の一方の非反転入力端子に入力し、差動信号Ｎinが差動コンパレータＣＭＰ2のもう一方の反転入力端子に入力している。
【００３５】
２つの差動コンパレータＣＭＰ1，ＣＭＰ2はそれぞれ閾値＋Ｖ，−Ｖとなっている。差動コンパレータＣＭＰ1では、入力Ｐinと入力Ｎinの差分Ｐin−Ｎinが閾値＋Ｖより大きければ、出力ＤＡＴＡ1はハイレベル(以下、Ｈレベル)となり、差分Ｐin−Ｎinが閾値＋Ｖより小さければ、出力ＤＡＴＡ1はローレベル(以下、Ｌレベル)となる。
【００３６】
また、差動コンパレータＣＭＰ2では、入力Ｐinと入力Ｎinの差分Ｐin−Ｎinが閾値−Ｖより大きければ、出力ＤＡＴＡ0はＨレベルとなり、差分Ｐin−Ｎinが閾値−Ｖより小さければ、出力ＤＡＴＡ0はＬレベルとなる。
【００３７】
そうすると、差分Ｐin−Ｎinのとり得る値の範囲の中で、３つに分けることができて、閾値−Ｖより下か、−Ｖと＋Ｖとの間か、＋Ｖより上かという３つに分かれ、Ｌレベル，０，Ｈレベルの３値を表現することができる。具体的には、出力ＤＡＴＡ1，ＤＡＴＡ0がそれぞれＨレベル，Ｈレベルであると３値出力がＨレベルと判定され、出力ＤＡＴＡ1，ＤＡＴＡ0がそれぞれＬレベル，Ｈレベルであると３値出力は０と判定され、出力ＤＡＴＡ1，ＤＡＴＡ0がそれぞれＬレベル，Ｌレベルであると、３値出力はＬレベルと判定される。
【００３８】
第１の実施形態によれば、双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信するのに先だって、エコーキャンセル出力誤差を低減する際に先ず、ＤＣオフセットを消去することが可能となり、その結果、エコーキャンセル誤差をより効果的に低減させることが可能となる。
【００３９】
［第２の実施形態］
図５は本発明の第２の実施形態のエコーキャンセル回路を示すブロック図、図６は図５における減算器内のアンプのゲイン調整の一例を説明する回路図である。  
図５に示すエコーキャンセル回路１０Ｂは、自側通信装置と相手側通信装置との間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向通信する全二重方式の双方向通信装置におけるエコーキャンセル回路であって、出力バッファ１１と、双方向通信入出力端子１２、減算器１３Ｂと、０以外検出回路３４，０検出回路３２及び振幅検出回路３３を含む検出回路部(３４，３２，３３)と、制御回路５１Ａと、を備える。
【００４０】
双方向通信入出力端子１２は、自側通信装置から自送信信号を相手側通信装置へ送信、或いは相手側通信装置から相手送信信号を受信するための入出力端子である。  
減算器１３Ｂは、正極側及び負極側入力端子と、この正極側及び負極側入力端子にそれぞれ接続したゲイン可変の入力アンプとを有し、自送信信号を擬似エコー信号として負極側入力端子(−)に入力し、自送信信号を出力バッファ１１を介して双方向通信入出力端子１２に入力すると同時にエコー信号として正極側入力端子(＋)に入力し、正極側入力端子に入力するエコー信号から負極側入力端子に入力する擬似エコー信号を減算し、その減算結果をエコーキャンセル信号として自側通信装置内へ送信する。減算器１３Ｂ内のアンプは、相互コンダクタンスｇｍを有し、そのｇｍが変更可能、即ちそのアンプのゲインを制御回路５１Ａからの制御信号によって変更可能となっている。
【００４１】
検出回路部(３４，３２，３３)は、自送信信号について０値以外の検出を行う０以外検出回路３４と、減算器１３からのエコーキャンセル出力について０値の検出を行う０検出回路３２と、減算器１３からのエコーキャンセル出力について振幅検出を行う振幅検出回路３３とを備え、自送信信号について０値以外の検出を行い、エコーキャンセル出力について０値の検出及び振幅検出を行う。
【００４２】
０検出回路３２及び０以外検出回路３４は、図４に示すようなＡ／Ｄコンバータで実現され、デジタル的に‘０’を検出する。また、振幅検出回路３３は、アナログ的に振幅値の検出を行うものであるが、図４に示すようなＡ／Ｄコンバータでも実現可能である。  
制御回路５１Ａは、検出回路部３４，３２，３３の検出結果に基づいて、入力アンプの少なくとも一方のゲインを制御することによって、減算器１３Ａに入力するエコー信号及び擬似エコー信号の少なくとも一方の信号を制御し、エコーキャンセル出力振幅を最小にするように調整するものであって、検出回路部３１〜３３の検出結果に基づいて減算器１３Ｂのアンプを制御し、エコーキャンセル出力に対してその出力振幅が最小になるようにアンプの入力ゲインを最適化する。
【００４３】
図６は図５における減算器内のアンプのゲイン調整の一例を説明する回路図である。  
図６に示す減算器１３Ｂは、相互コンダクタンスｇｍを切替可能なエコー信号側の第１のアンプ１３１Ａと、相互コンダクタンスｇｍが切替可能な擬似エコー信号側の第２のアンプ１３２Ａと、Ｐ，Ｎ信号それぞれの出力電圧を得るための抵抗Ｒ3，Ｒ4と、電圧源Ｅと、を備えている。なお、相互コンダクタンスｇｍは、出力電流を入力電圧で微分した値と定義することができ、入力電圧をその大きさで電流に変えて出力することが可能となる。
【００４４】
第１のアンプ１３１には入力としてエコー信号の差動の入力電圧Ｐin1，Ｎin1が供給され、第２のアンプ１３２には入力として擬似エコー信号の差動の入力電圧Ｐin2，Ｎin2が供給され、＋と記した入力電圧Ｐin1がそのまま＋と記した出力電圧Ｐoutのラインに接続し、−と記した入力電圧Ｎin1がそのまま−と記した出力電圧Ｎoutのラインに接続し、−と記した入力電圧Ｎin2が＋と記した出力電圧Ｐoutのラインに接続し、＋と記した入力電圧Ｐin2が−と記した出力電圧Ｐoutのラインに接続している。
【００４５】
この構成で、相互コンダクタンスｇｍを有する第１のアンプ１３１について入力電圧Ｐin1，Ｎin1が電流に変換され、また相互コンダクタンスｇｍを有する第２のアンプ１３２について入力電圧Ｐin2，Ｎin2が電流に変換される。つまり、入力電圧Ｐin1，Ｎin1と入力電圧Ｐin2，Ｎin2との間に１Ｖの電圧差があるときに、何アンペアの電流差を出力するかで、減算器１３の動作を説明することができる。このように電流だと、第１のアンプ１３１の電流と第２のアンプ１３２の電流とを引き算した分の電流を電源Ｅから抵抗Ｒ3，Ｒ4を通して引き出して、その電流を抵抗Ｒ3，Ｒ4と掛け算するので、結局出力電圧Ｐout，Ｎoutとして出力される。
【００４６】
このような構成においては、ゲイン調整する際には、自側通信装置で生成する自送信信号は０以外検出回路３４にてデジタル的に‘０’以外即ち自送信信号有りが検出され、減算器１３から出力されるエコーキャンセル出力が０検出回路３２にてデジタル的に‘０’が検出され、かつ相手側通信装置から双方向入出力端子１２へ入力する受信信号が無し即ち‘０’とされている状態で、振幅検出回路３３で電圧(≠０)をアナログ的に検出すると、これらの情報に基づいて制御回路５１Ａはエコーキャンセル出力誤差ありと判断し、エコーキャンセル出力振幅が最小になるように減算器１３Ｂ内のアンプのゲインを自動調整し、エコーキャンセル出力振幅を最小にする。
【００４７】
第２の実施形態によれば、双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信するのに先だって、エコーキャンセル出力誤差を低減する際に、減算器のゲイン調整によってエコーキャンセル出力誤差を最小とすることが可能となり、その結果、エコーキャンセル誤差をより効果的に低減させることが可能となる。
【００４８】
［第３の実施形態］
図７は本発明の第３の実施形態のエコーキャンセル回路を示すブロック図、図８は差動３値の閾値調整を説明する図である。  
図７に示す第３の実施形態のエコーキャンセル回路１０Ｃは、自側通信装置と相手側通信装置との間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向通信する全二重方式の双方向通信装置におけるエコーキャンセル回路であって、出力バッファ１１と、双方向通信入出力端子１２と、減算器１３と、振幅検出回路３３及び０以外検出回路３５を含む検出回路部(３３，３５)と、制御回路５１Ｂと、エコーキャンセル誤差低減機能としてのＡ／Ｄコンバータ１４と、を備える。なお、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力はデジタル信号となるので、アナログ信号として出力するためにはＡ／Ｄコンバータ１４の後段にさらにＤ／Ａコンバータを配置することが好ましい。
【００４９】
双方向通信入出力端子１２は、自側通信装置から自送信信号を相手側通信装置へ送信、或いは相手側通信装置から相手送信信号を受信する。  
減算器１３は、正極側及び負極側入力端子を有し、自送信信号をＡ／Ｄコンバータ１６及びＤ／Ａコンバータ１７を通して生成した擬似エコー信号を負極側入力端子に入力し、自送信信号をＡ／Ｄコンバータ１６及びＤ／Ａコンバータ１８を通して生成した信号を双方向通信入出力端子１２に入力すると同時に自送信信号をＡ／Ｄコンバータ１６及びＤ／Ａコンバータ１８を通して生成した信号をエコー信号として正極側入力端子に入力し、正極側入力端子に入力するエコー信号から負極側入力端子に入力する擬似エコー信号を減算し、その減算結果をエコーキャンセル信号として自側通信装置内へ送信する。
【００５０】
検出回路部(３３，３５)は、減算器１３からのエコーキャンセル出力について０値以外の検出を行う０以外検出回路３５と、減算器１３からのエコーキャンセル出力について振幅検出を行う振幅検出回路３３とを備え、エコーキャンセル出力について０値以外の検出を行い、エコーキャンセル出力についてデジタル的な０値以外の検出、及びアナログ的な振幅検出を行う。
【００５１】
制御回路５１Ｂは、０以外検出回路３５にて検出されるエコーキャンセル出力の‘０’値以外、及び振幅検出回路３３にて検出されるエコーキャンセル出力振幅の情報に基づいて、エコーキャンセル出力の‘０’値以外のときに、エコーキャンセル出力振幅に合わせてＡ／Ｄコンバータ１４の閾値を最適化する。
【００５２】
このようなＡ／Ｄコンバータ１４の閾値を、エコーキャンセル出力振幅に応じて最適に設定することが必要になるのは、例えば図５の第２の実施形態に示したように減算器１３のアンプに設けられたゲイン調整機能にてゲインを切り替えることによって、例えば受信信号パスＫ(図７参照)においてエコーキャンセル出力振幅が変化したときに、その変化に応じてＡ／Ｄコンバータ１４の閾値を変えてエコーキャンセル出力振幅の変化を抑えて対処するのに有効な調整方法となる。
【００５３】
図８は差動３値の場合におけるＡ／Ｄコンバータの閾値調整を説明する図である。  
図８において、実線は差動３値の場合における差動信号Ｐ−Ｎのアナログ信号波形を示している。自送信信号として差動３値のアナログ信号が用いられている場合、減算器１３からのエコーキャンセル出力も同様に差動３値の信号が出力されるが、差動信号Ｐ−Ｎが例えば＋１Ｖから−１Ｖの範囲だったとすると、３値(＋１，０，−１)のうちの‘０’の範囲は出来るだけ＋１と−１の範囲を三等分してとるのが最もよいと考えられる。即ち、図８に示すように＋１Ｖと−１Ｖとの間に２つの閾値＋Ｖthr，−Ｖthr(例えば±０．３３３Ｖ)をとる。これは三等分のどの範囲にノイズが乗ったとしても最もよい対応できるためである。例えば、２つの閾値を＋１と−１の付近にとっていたとすると、信号波形が鈍って丸くなったときに＋１や−１が検出できなくなる状況を生じることがある。例えば信号波形が鈍った場合、閾値をあまり高くすると、＋１の状態のときにノイズが乗ったときに直ぐに‘０’と認識するようになってしまう。このような点からも、信号の最大値に対して適正な閾値の値が存在しており、それをエコーキャンセル出力のキャリブレーションの最後に決定してやることが好ましい。
【００５４】
第３の実施形態によれば、双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信するのに先だって、エコーキャンセル出力誤差を低減する際に、ゲイン切り替え等によるエコーキャンセル出力振幅の変化の悪影響や、信号劣化による信号判定への悪影響を排除するために、エコーキャンセル出力振幅に合わせてＡ／Ｄコンバータの閾値を最適化することが可能となり、その結果、エコーキャンセル誤差をより効果的に低減させることが可能となる。
【００５５】
以上述べた第１〜第３の実施形態ではそれぞれ、図１３に示した従来のエコーキャンセル回路に対して、オフセット加減算を行うのに必要な回路、アンプのゲイン調整を行うための回路、エコーキャンセル除去用Ａ／Ｄコンバータの閾値調整を行うための回路を付加することにより、エコーキャンセル出力誤差について３種類ののキャリブレーションを行うものであった。しかし、本発明の実施形態で述べた上記の３種類のキャリブレーション回路の少なくとも１つを、図９〜図１１に示すエコーキャンセル誤差低減部を備えたエコーキャンセル回路１０Ｄ〜１０Ｆのいずれかに対して搭載(付加)する構成とすることもできる。
【００５６】
図９〜１１は本発明の上記の実施形態に係るエコーキャンセル回路の調整機構を搭載(付加)することによって有効となるエコーキャンセル回路の３つの例を示している。  
図９は第１の例、図１０は第２の例、図１１は第３の例を示している。
【００５７】
図９に示したエコーキャンセル回路１０Ｄは、エコーキャンセル誤差低減部２１を、減算器１３から出力されるエコーキャンセル出力のライン上に、エコーキャンセル誤差除去用のＡ／Ｄコンバータ１４とその後段にアナログ変換用のＤ／Ａコンバータ１５を設けた回路構成を示している。Ａ／Ｄコンバータ１４は、減算器１３から残留エコーであるキャンセル誤差が出力された場合に、そのＡ／Ｄコンバータの閾値によって一旦アナログのキャンセル誤差をデジタル的に‘０’とすることによってエコーキャンセル誤差を除去する機能を有する。
【００５８】
このような図９のエコーキャンセル回路Ｄに対して、本発明の第１〜第３の実施形態のうちの少なくとも１つを搭載することにより、より精確度の高いエコーキャンセル誤差の除去が可能となる。
【００５９】
図１０に示したエコーキャンセル回路１０Ｅは、エコーキャンセル誤差低減部２２を、自側通信装置で生成した自送信信号のライン上及び該ラインから分かれた減算器１３への２つの入力ライン上に亘って、Ａ／Ｄコンバータ１６とその後段の２つのライン上にそれぞれ２つのＤ／Ａコンバータ１７及び１８を設けた回路構成を示している。なお、Ｄ／Ａコンバータ１７及び１８は、Ａ／Ｄコンバータ１６で受けた自送信信号をデジタル信号とした後に減算器１３への２つの入力ラインに同じアナログ信号を送出できるようにするものであり、減算器１３へ入力する２つのアナログ入力信号を減算したときにその減算結果であるエコーキャンセル出力に誤差を生じにくい構成としている。Ｄ／Ａコンバータ１７及び１８のうちのエコー信号側のＤ／Ａコンバータ１８は、図１３に示したエコーキャンセル回路１０における出力バッファと同様な機能を有している。
【００６０】
このような図１０のエコーキャンセル回路Ｅに対して、本発明の第１〜第３の実施形態のうちの少なくとも１つを搭載することにより、より精確度の高いエコーキャンセル誤差の除去が可能となる。
【００６１】
図１１に示したエコーキャンセル回路１０Ｆは、図１３に示した従来のエコーキャンセル回路１０に対して、図９に示したエコーキャンセル誤差低減部２１と図１０に示したエコーキャンセル誤差低減部２２とを組み合わせた構成としたものである。  
このような図１１のエコーキャンセル回路Ｆに対して、本発明の第１〜第３の実施形態のうちの少なくとも１つを搭載することにより、さらにより精確度の高いエコーキャンセル誤差の除去が可能となる。
【００６２】
以上述べた本発明の実施形態によれば、双方向通信装置間で同じ信号ケーブルを通して互いに双方向に通信する際に、エコーキャンセル誤差を除去するためのパラメータを可変として調整できるようにし、エコーキャンセル誤差を除去する際の前提となるＤＣオフセットの消去などのキャリブレーションを行えるようにしたので、エコーキャンセル誤差をより精確に効果的に低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…エコーキャンセル回路
１１…出力バッファ
１２…双方向通信入出力端子
１３Ａ，１３Ｂ…減算器
１４…Ａ／Ｄコンバータ
【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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