(57)【要約】【課題】適応フィルタを用いたエコーキャンセラ装置及びシステム同定方法において、近端話者の位置変動による音響エコーパスの変動や環境雑音、近端話者音声等の外乱の影響を受けずに、適応フィルタの係数制御を行え、高速な係数収束及び外乱の影響を受けない安定な係数保持を実現する、エコーキャンセラ装置及びシステム同定方法を提供する。【解決手段】受信音声から特定帯域を除去する特定帯域除去フィルタ、マイク出力から該特定帯域成分のみを通過させる特定帯域通過フィルタ、前記特定帯域除去フィルタの出力信号の電力を算出する第一の手段、前記特定帯域通過フィルタの電力を算出する第二の手段、該第一の手段の出力と該第二の手段の出力の比に応じて定めた所定のステップサイズ算出を行なう、ステップサイズ算出手段、該ステップサイズ算出手段に対応して適応フィルタの係数決定の為のステップサイズを制御するステップサイズ制御手段、を有することを特徴とする。【選択図】    図１
2004357053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応フィルタを備えるエコーキャンセラ装置において、
受信音声の特定帯域を除去する特定帯域除去フィルタと、
マイク出力の該特定帯域を通過させる特定帯域通過フィルタと、
前記特定帯域除去フィルタの出力信号の電力を算出する第一の手段と、前記特定帯域通過フィルタ出力信号の電力を算出する第二の手段、
該第一の手段の出力と該第二の手段の出力の比に応じて定めた所定の入出力特性を表す制御ルールによってステップサイズ算出を行なう、ステップサイズ算出手段、
該ステップサイズ算出手段に対応して前記適応フィルタの係数決定の為のステップサイズを制御するステップサイズ制御手段、を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエコーキャンセラ装置において、
マイク出力の電力を算出する第三の手段、送信音声の電力を算出する第四の手段、
前記第一の手段の出力が所定の基準値以上かつ前記第二の手段の出力が所定の基準値以下の時に、
前記第三の手段、第四の手段の出力を基に、送信音声電力とマイク出力の比で定義されるエコー消去量の算出を行なうエコー消去量算出手段、を備え、
該エコー消去量算出手段による推定エコー消去量が所定基準値以上の場合、
ステップサイズの制御ルールを切り替えてステップサイズを制御するステップサイズ制御手段、を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエコーキャンセラ装置において、
前記第一の手段の出力が所定の基準値以上で、前記第二の手段の出力が所定の基準値よりも小さく、前記エコー消去量算出手段による推定エコー消去量が所定の基準値より小さい状態が所定期間続いた時に、
別の制御ルールに切り替えて制御を行う、ステップサイズ制御手段、を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項４】
適応フィルタを備えるエコーキャンセラ装置において、
受信音声の特定帯域を除去する特定帯域除去フィルタ、
マイク出力の該特定帯域を通過させる特定帯域通過フィルタ、
前記特定帯域除去フィルタの出力信号の電力を算出する第一の手段、
前記特定帯域通過フィルタの出力信号の電力を算出する第二の手段、
マイク出力の電力を算出する第三の手段、送信音声の電力を算出する第四の手段、
送信音声の送信抑圧を行なう為のミュート量の制御を行なうミュート回路、
前記第一の手段の出力が所定基準値以上かつ前記第二の手段の出力が所定基準値以下の場合に、前記第三の手段、第四の手段の出力を基に、推定エコー消去量算出を行なう前記エコー消去量算出手段、
該エコー消去量算出手段の出力を基に、目標エコー消去量と推定エコー消去量の比で定義されるミュート量に応じて、前記ミュート回路の制御を行なうミュート回路制御手段を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項５】
適応フィルタを用いたエコーキャンセラ装置における、エコーキャンセラ方法において、
受信音声から特定帯域の除去出力を得るステップ、
マイク出力から該特定帯域の通過出力を得るステップ、
該除去出力と該通過出力を基に、所定の入出力特性を表す制御ルールに従って前記適応フィルタの係数の逐次決定の為の制御ステップサイズの算出を行なうステップ、を有することを特徴とする、エコーキャンセラ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の応用分野で使用する為の、適応フィルタを用いたエコーキャンセラ装置及びエコーキャンセラ方法に関する。
従来技術として、適応フィルタを用いて未知システムの伝達特性の同定を行う方法として、特許文献１に記載の、学習同定法による係数決定に基づくトランスバーサル型適応フィルタが広く知られている。
【０００２】
以下に、学習同定法を用いたトランスバーサル型適応フィルタをエコーキャンセラに適用した場合の例について説明する。
尚、以下の各図面中で同じ機能ブロックは、同じ番号を付してある。
図１０に、学習同定法を用いた従来のエコーキャンセラの構成図を示す。ここで、学習によって適応フィルタの係数を求める事を学習同定と言う。
【０００３】
図１０において、１はスピーカ、２はマイク、３は適応フィルタ、４は加算器、５は音響エコーパスである。相手側から受信した受信音声はスピーカ１から出力される。スピーカ出力の一部は、音響エコーパス５を経てマイク２に入力される。また、外乱も同時にマイク２に入力される。外乱はマイク周辺の雑音と近端話者の音声等からなる。
【０００４】
受信音声は、また、適応フィルタ３の入力の一つＲ−ＩＮとなり、適応フィルタ３に入力される。適応フィルタ３からはエコーを模擬した疑似エコーが出力され、加算器４に入力され、マイク２の出力信号であるＳ−ＩＮとの差信号であるＳ−ＯＵＴが送信音声となる。送信音声はまた適応フィルタ３の係数制御を行なう為の誤差信号として、適応フィルタ３に入力される。
【０００５】
図１１に適応フィルタ３の構成例を示す。
図１１において、ｘ（ｋ）は、時刻ｋにおける適応フィルタ３の入力信号Ｒ−ＩＮであり  、ｘ（ｋ）が３００、３０１、３０２等の遅延素子Ｄを通過した信号は、ｘ（ｋ−１）、ｘ（ｋ−２）、…、ｘ（ｋ−Ｌ＋１）と表される。
ｘ（ｋ）、ｘ（ｋ−１）、…、ｘ（ｋ−Ｌ＋１）はそれぞれ３１０、３１１、３１２、３１Ｌ等の乗算器で、フィルタ係数ｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）、…、ｗＬ（ｋ）と乗算され、乗算結果の総和が適応フィルタの出力信号ｙ（ｋ）となる。ここでＬはフィルタ係数の総数を表す。
【０００６】
フィルタ係数ｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）、…、ｗＬ（ｋ）は適応アルゴリズムによって、出力信号ｙ（ｋ）と比較基準レベルとの誤差信号ｅ（ｋ）が最小となるように逐次更新される。
学習同定法による係数更新方法によれば、時刻ｋにおけるフィルタ係数ベクト  ル  Ｗ（ｋ）＝［ｗ１（ｋ），  ｗ２（ｋ），  ・・・  ，  ｗＬ（ｋ）］Ｔ    に対して、次の時刻のフィルタ係数列ベクトル  Ｗ（ｋ＋１）は、
入力信号列ベクトル  Ｘ（ｋ）＝［ｘ（ｋ），  ｘ（ｋ−１），  ・・・  ，  ｘ（ｋ−Ｌ＋１）］Ｔ、
ステップサイズα、誤差信号ｅ（ｋ）を用いて（１）式のように逐次更新される。
【０００７】
Ｗ（ｋ＋１）  ＝  Ｗ（ｋ）  ＋  α・ｅ（ｋ）・Ｘ（ｋ）  ／  ｜｜Ｘ（ｋ）｜｜２−−−−−−−−（１）
但し、Ｘ（ｋ）  ＝  ［ｘ（ｋ），  ｘ（ｋ−１），  ・・・  ，  ｘ（ｋ−Ｌ＋１）］Ｔ  
Ｗ（ｋ）  ＝  ［ｗ１（ｋ），  ｗ２（ｋ），  ・・・  ，  ｗＬ（ｋ）］Ｔ
αはフィルタ係数の更新の大きさを決めるパラメータとしてとらえることができる。学習同定法における適応フィルタの収束条件は０＜α＜２であり、
α＝１．０のときに収束速度が最大となり、αが０に近づくほどフィルタの安定性が向上することが知られている。
【０００８】
αに相当するパラメータは学習同定法以外の適応アルゴリズムにも存在する。
適応アルゴリズムによる係数更新式を一般的に表すと（２）式のようになる。
Ｗ（ｋ＋１）  ＝  Ｗ（ｋ）  ＋  μ・δＷ（ｋ）  −−−−−−−−−−−−−−−（２）
式（２）におけるδＷ（ｋ）が適応アルゴリズムによって求めた係数更新量で、μがステップサイズとなる。
【０００９】
ところで、式（１）と式（２）から、学習同定法におけるフィルタ係数の係数更新量δＷ（ｋ）に誤差信号ｅ（ｋ）を含むことがわかる。従って、外乱（背景雑音、送話者音声）が存在する場合、誤差信号ｅ（ｋ）に本来の誤差（システム同定誤差）の他に外乱を含むようになり、係数更新を行うとフィルタ係数が外乱によって乱されることがわかる。
【００１０】
この問題に対して、特開２００２−７６９９９号公報では、外乱の大きさを推定し、ステップサイズを制御する方法が提案されている。図１２に、特開２００２−７６９９９号公報に記載の、近端音声レベル推定回路と雑音レベル推定回路を備えた従来のエコーキャンセラの構成図を示す。
図１０との相違点は、適応フィルタ受信音声を入力とするパワー推定回路１５０、加算器４からの出力して得られる誤差信号である送信音声を入力とする近端音声レベル推定回路１２０と、同じ送信音声を入力とする雑音レベル推定回路１３０と、パワー推定回路出力と近端音声レベル推定回路出力と雑音レベル推定回路出力を入力とするステップサイズ決定回路１４０が追加されている点である。
【００１１】
次に図１３に近端音声レベル推定回路１２０の詳細図を、図１４に雑音レベル推定回路１３０の詳細図を示す。
図１３、図１４で、１２１、１３１は、２乗回路、１２２、１３２は、乗算回路、１２３、１３３は加算回路、１２４、１３４はレジスタ、１２５、１３５は乗算回路をしめす。
【００１２】
近端音声レベル推定回路１２０及び雑音レベル推定回路１３０は誤差信号を入力とし、各々、推定近端音声レベル、推定雑音レベルを出力する。
図１３と図１４の違いは、乗算器に対する係数ａとａ’、ｂとｂ’の違いのみである。係数ａとｂ、ａ’とｂ’には、ｂ＝（１−ａ）、ｂ’＝（１−ａ’）という関係がある。係数ａまたはａ’は誤差信号パワーの平均化の追従速度を  決定する定数である。
【００１３】
ａまたはａ’について、前記公報には、具体的な値の設定例の記載は無いが、背景雑音の変動は音声に比べて小さいことを利用するためにａ＞ａ’と設定し、近端音声レベル推定回路は雑音レベル推定回路よりも速く誤差信号に追従するようにするものと考えられる。
このようにして近端音声レベル推定回路１２０と雑音レベル推定回路１３０により外乱の大きさを測定し、外乱が大きい場合にステップサイズを小さくすることにより、フィルタ係数が外乱によって乱されることを回避するということが前記公報の要旨であると考えられる。
【００１４】
適応フィルタ３が理想的に収束しており、かつエコーパスが変動することが無ければ、適応フィルタ３の出力である疑似エコーは、受信音声がスピーカ１から出力され音響エコーパス５を経てマイク２に入力された信号と等しくなる。
従って、誤差信号は前記外乱に比例した値をとる。このため、図１２では、追加要素の作用により該外乱が有ってもフィルタ係数が乱されることを回避することができるようになっていると考えられる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−７６９９９号公報
【００１６】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，  Ｖｏｌ．ＡＣ−１２，  Ｎｏ．３（ＪＵＮＥ  １９６７），  ｐｐ．２８２−２８７
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記で述べた図１２の従来のエコーキャンセラ装置は適応フィルタが理想的に収束しており、かつエコーパスが変動することが無いという条件の基で良好に動作する。
しかしながら、適応フィルタの起動時トレーニング期間中等、適応フィルタ係数が収束していない場合は誤差信号に多重エコーを含むエコー成分を多く含むため、誤差信号から外乱の大きさを精度良く推定することが出来ないという欠点があった。
【００１８】
また、エコーキャンセラ装置の使用時に近端話者が移動したり、エコーキャンセラ装置を移動させたりすることにより音響エコーパスは変動し、エコーパスの伝達特性は変化する。
このとき適応フィルタは、新たな音響エコーパスを模擬するものでなくなり、誤差信号が増大するため、新たな音響エコーパスを適応フィルタが模擬するように係数を更新する必要がある。
【００１９】
一方、図１２の従来のエコーキャンセラ装置は、誤差信号が増大した時点で近端音声レベル推定回路１２０及び雑音レベル推定回路１３０の出力が大きくなり、ステップサイズ決定回路１４０が出力するステップサイズが小さくなる。
この作用により音響エコーパスの変動に対する適応フィルタの係数更新量が小さくなり、収束が遅くなってしまうという欠点があった。
【００２０】
本発明は、上記の欠点を解決する為になされたもので、外乱が存在し、かつ音響エコーパスの変動によるエコーパスの伝達特性が変動する環境であっても、良好に収束する、適応フィルタを用いたエコーキャンセラ装置及びエコーキャンセラ方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、適応フィルタを備えるエコーキャンセラ装置において、
受信音声の特定帯域を除去する特定帯域除去フィルタと、
マイク出力の該特定帯域を通過させる特定帯域通過フィルタと、
前記特定帯域除去フィルタの出力信号の電力を算出する第一の手段と、前記特定帯域通過フィルタ出力信号の電力を算出する第二の手段、
該第一の手段の出力と該第二の手段の出力の比に応じて定めた所定の入出力特性による制御ルールに従ってステップサイズ算出を行なう、ステップサイズ算出手段、
該ステップサイズ算出手段に対応して適応フィルタの係数決定の為のステップサイズを制御するステップサイズ制御手段、を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置を提供する。
【００２２】
この第１の発明によれば、受信信号の特定帯域を除去してスピーカ出力し、マイク出力の該特定帯域を通過した電力を求めることにより、エコーの有無や適応フィルタの収束の度合いや音響エコーパス変動の有無に関わらず、近端話者の環境雑音と近端話者の音声のみを外乱とする信号成分中の特定帯域内の電力成分に対応する大きさを求め、ステップサイズの決定に利用することが可能になる。
【００２３】
又、受話信号の信号電力と、マイク出力の特定帯域を通過した信号電力の比に対応して適応フィルタのステップサイズを制御することにより、信号対外乱比に対応してステップサイズを制御することが可能となる。
これによって、適応フィルタ係数同定の安定性と収束速度の向上がえられ、従来の問題点を解決するエコーキャンセラ装置が提供される。
【００２４】
上記課題を解決するための第２の発明は、第１の発明における適応フィルタを有するエコーキャンセラ装置において、
マイク出力の電力を算出する第三の手段、送信音声の電力を算出する第四の出手段、
前記第一の手段の出力が所定の基準値以上かつ前記第二の手段の出力が所定の基準値以下の時に、前記第三の手段、第四の手段の出力を基に、送信音声電力とマイク出力の比で定義されるエコー消去量の算出を行なうエコー量算出手段、を備え、
該エコー消去量算出手段による推定エコー消去量が、所定基準値以上の場合、ステップサイズの制御ルールを切り替えて制御するステップサイズ切替手段、を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置を提供する。
【００２５】
この第２の発明によって、エコー消去量が小さい時にステップサイズを大きくし、適応フィルタの収束速度を早める事が出来、エコー消去量が大きい時にはステップサイズが小さくなる様に制御するので適応フィルタの安定性を高める事が出来る。
第３の発明は、第２の発明に記載のエコーキャンセラ装置において、
前記第一の手段の出力が所定の基準値以上で、前記第二の手段の出力が所定の基準値より小さく、前記エコー消去量算出手段による推定エコー消去量が所定の基準値より小さい状態が所定期間続いた時に、
前記ステップサイズ算出手段の出力を用いて、別の制御ルールに切り替えて、適応フィルタのステップサイズ制御を行なう、ステップサイズ制御手段、を備えることを特徴とするエコーキャンセラ装置を提供する。
【００２６】
前記の第２の発明では、外乱の周波数スペクトル成分が偏っていて、特定帯域を通過する成分が小さく、かつ特定帯域を通過しない成分が大きいという条件が成り立つときには、前記ステップサイズ算出手段によれば大きなステップサイズが選択され、外乱を多く含むにも関わらず大きなステップサイズで適応フィルタの係数更新が行われ、適応フィルタの係数が乱れる恐れがある。
【００２７】
しかし、この第３の発明による機能追加によって、ステップサイズ制御機能の誤動作発生の検出と、事前に定めた別の制御ルールに切り替えて、適応フィルタのステップサイズの制御を行なう事が可能となる。
第４の発明は、適応フィルタを備えるエコーキャンセラ装置において、
受信音声の特定帯域を除去する帯域除去フィルタ、
マイク出力の該特定帯域を通過させる帯域通過フィルタ、
前記特定帯域除去フィルタの出力信号の電力を算出する第一の手段、
前記帯域通過フィルタ出力信号の電力を算出する第二の手段、
マイク出力の電力を算出する第三の手段、送信音声の電力を算出する第四の手段、
送信音声の送信抑圧を行なう為のミュート量の制御を行なうミュート回路、
前記第一の手段の出力が所定基準値以上かつ前記第二の手段の出力が所定基準値以下の場合に、前記第三の手段、第四の手段の出力からエコー消去量の算出を行なう前記エコー消去量算出手段、
該エコー消去量算出手段の出力を基に、目標エコー消去量と推定エコー消去量の比で定義されるミュート量に応じて、前記ミュート回路の制御を行なうミュート回路制御手段を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置を提供する。
【００２８】
本発明では、第１の発明に含まれる受話信号の特定帯域を除去する特定帯域除去フィルタと、送話信号の該特定帯域を通過させる特定帯域通過フィルタを使用して、適応フィルタによるエコー消去量を推定し、推定したエコー消去量に対応してミュート回路のミュートの大きさを求めることできる。
このようにエコーキャンセラ装置を構成することにより、適応フィルタによるエコー消去量が小さいときには、ミュート回路によるミュート量を大きくする制御が可能となる。
【００２９】
この結果、適応フィルタによるエコー消去量とミュート回路によるエコー抑圧量の和を一定に保つことが可能となり、適応フィルタの収束状況に関わらず、常に一定のエコー抑圧量を持つエコーキャンセラ装置を提供できるようになる。  第５の発明は、適応フィルタを用いたエコーキャンセラ装置におけるエコーキャンセラー方法において、
受信音声から特定帯域の除去出力を得るステップ、
マイク出力から該特定帯域の通過出力を得るステップ、
該除去出力と該通過出力を基に、所定の制御ルールに従って、前記適応フィルタの係数の逐次決定の為の制御ステップサイズの算出を行なうステップ、を有することを特徴とするエコーキャンセラ方法を提供する。
【００３０】
この第５の発明によれば、受信信号の特定帯域を除去してスピーカ出力し、マイク出力の特定帯域を通過した電力を求めることにより、エコーの有無や適応フィルタの収束の度合いやエコーパス変動の有無に関わらず、近端話者の環境雑音と近端話者の音声のみを外乱とする信号成分中の特定帯域内の電力成分に対応する大きさを求め、適応フィルタ係数決定によるシステム同定の為のステップサイズ決定に利用する方法を提供することが可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
なお、全図を通じて理解を容易とするために同様箇所には、同一符号を付して示すものとする。
図１に、本発明によるエコーキャンセラの基本構成を示す。
【００３２】
図１では、図１０に示す従来のエコーキャンセラ装置の構成図に対して、受信信号を入力とする帯域除去フィルタ１０と、その出力電力を算出する電力算出手段９と、マイクに入力した信号を入力とする帯域通過フィルタ６と、その出力電力を算出する電力算出手段７と、帯域除去フィルタの出力電力と帯域通過フィルタの出力電力を入力とするステップサイズ算出手段８が追加されている。
【００３３】
また、図１０では  適応フィルタのステップサイズは固定の値を使用するため特に明記しなかったが、図１では適応フィルタのステップサイズがステップサイズ算出手段により与えられ、適応的に変化する点が異なる。
次に図１の各ブロックの詳細な説明を行う。
帯域除去フィルタ１０、帯域通過フィルタ６は、デジタルフィルタで、相補的な周波数特性が実現できれば、ＦＩＲ型でも、ＩＩＲ型でもどちらでも良い。
【００３４】
図２に帯域通過フィルタ６と  帯域除去フィルタ１０の周波数特性例を示す。
図２では、帯域通過フィルタ６としてローパスフィルタ、帯域除去フィルタ１０としてハイパスフィルタを例として示す。
受信音声の特定帯域が帯域除去フィルタ１０でカットされ、受信音声によるエコーパスの影響のない該特定帯域の外乱成分のみが、帯域通過フィルタ６の出力として得られる。
【００３５】
特定帯域の周波数位置、帯域幅は任意だが、エコーキャンセラとして動作させる為に、トランスバーサル型の適応フィルタ３の係数による周波数特性に、影響を及ぼさない程度の帯域幅に抑え、環境雑音や近端話者の音声による外乱の有効スペクトルを抽出しやすい周波数位置に設定する。
図２の実施例では、ＩＩＲ型フィルタを用いて、帯域通過フィルタ６をローパスフィルタ、帯域除去フィルタ１０をハイパスフィルタとし、帯域通過フィルタ６の通過域と、帯域除去フィルタ１０の遮断域のゲインの差は、６０ｄＢと、十分に大きな値になるようにフィルタ係数を設定してある。
【００３６】
このようにすることで、音響エコーパスの変動の影響を受けることなく外乱の大きさを精度良く推定出来るようになる。
ステップサイズ算出手段８は、帯域通過フィルタ６の出力の電力と、帯域除去フィルタ１０の出力の電力の比から適応フィルタ３の係数決定の為の制御ステップサイズを決定する。
【００３７】
ステップサイズ算出手段８は、適応フィルタ３のステップサイズを制御するステップサイズ制御手段を含み、該ステップサイズに従って、適応フィルタ３の係数決定の為の制御を行う。
図３に、適応フィルタ３のステップサイズの制御ルール例を示す。図３が、ステップサイズを決定する際の基本ルールとなる。
【００３８】
帯域除去フィルタ１０の出力電力と帯域通過フィルタ６の出力電力の比は、信号対外乱の比率に相当し、ｄＢ表示では、図３の如く、減算で表される。
図４に、適応フィルタ３のステップサイズの制御例を示す。図４は、図３の基本制御ルールを基に、シミュレーションによって収束速度と安定性を考慮して決定した例である。
【００３９】
図４には、横軸に、帯域除去フィルタ１０の出力と帯域通過フィルタ６の出力電力のｄＢ値の差が、縦軸に、適応フィルタ３の係数の逐次決定の為の制御ステップサイズが示してある。
この図４に示す如く、信号対外乱の比率が小さな領域では、ステップサイズを抑え、適応フィルタ３の係数の安定化を図り、信号対外乱の比率が大きくなり、外乱の影響が少ない状態では、制御ステップサイズを大きくしても、安定した収束と、早い収束速度を得ることが出来る。
【００４０】
このように、従来の適応フィルタでは、係数の逐次決定の際に、固定値であったステップサイズを、本発明では、帯域除去フィルタ１０の出力電力と、帯域通過フィルタ６の出力電力の比として求まる信号対外乱比に応じて、図４の様な対応曲線に従って適応的に決定する。これによって、信号対外乱比に対応してステップサイズを制御することが可能となる。
【００４１】
図１のエコーキャンセラの特徴をまとめると次のようになる。
１）外乱が存在していても係数が乱されることがない。
２）適応フィルタが収束していない状態でも使用可能。
３）近端話者の位置変動などに基づき、エコーパスが変動しても係数制御の為のステップサイズ決定に対する悪影響がない。
【００４２】
図５に、本発明によるエコーキャンセラの実施例１を示す。
図５では、図１のエコーキャンセラに対し、マイク出力信号の電力算出手段１１と、送信音声の電力算出手段１３と、エコー消去量算出手段１２が追加されている。
適応フィルタ３によるエコー消去量は、図５中の（Ｓ−ＯＵＴ−Ｓ−ＩＮ）［ｄＢ］として求められるが、常時、この演算によってエコー消去量を算出しようとすると、外乱の影響やエコーがない時にエコー消去量が正確に求められないという問題がある。
【００４３】
エコー消去量算出手段１２は、電力算出手段９の出力が所定基準値以上、かつ電力算出手段７の出力が所定基準値以下のときに、電力算出手段１１及び電力算出手段１３の出力から、
エコー消去量＝（マイク出力の電力−送信音声の電力）［ｄＢ］−−−（３）
の値をエコー消去量として算出する．
この様にすることで、外乱の影響を受けることなく、またエコーがある時に適応フィルタ３のエコー消去量を推定することが可能になる。
【００４４】
このようにして推定したエコー消去量を、ステップサイズ算出手段に入力し、ステップサイズを決定する。
図６に、実施例１における適応フィルタのステップサイズの制御例を示す。
図６では、推定エコー消去量をパラメータにし、横軸に、（帯域除去フィルタの出力電力−帯域通過フィルタの出力電力）［ｄＢ］、縦軸に、適応フィルタのステップサイズの決定例を示す。
【００４５】
推定エコー消去量が基準値２０ｄＢ以上の場合は、２０ｄＢ以下の場合と比べて、同じ値の信号対外乱比に対してステップサイズを小さくなる様に制御する。
このように、エコー消去量の推定値を実施例１の適応フィルタ３のステップサイズを決定する手段に追加することにより、実施例１の効果に加えて、次のような効果が得られる。
【００４６】
１）エコー消去量が小さいときにステップサイズが大きくなるようにするので適応フィルタの収束速度を速めることができる。
２）エコー消去量が大きいときにステップサイズが小さくなるようにするので適応フィルタの安定性を高めることができる。
次に、実施例２として、図５の本発明によるエコーキャンセラの実施例１の構成において、推定エコー消去量が例えば、１０秒等の一定基準時間以上、続けて、１０ｄＢ等の一定基準値以下の小さい状態が続いたとき、適応フィルタ３の制御ステップ  サイズを別の入出力特性を有する別制御ルールに変更して制御する機能を追加した発明について説明する。
【００４７】
図７に実施例２における適応フィルタ３のステップサイズの制御例を示す。
図７では、図６の制御例に加え、エコー消去量が１０秒間以上、１０ｄＢ未満になった時のステップサイズの制御カーブ（制御ルール）が追加されている。
実施例１のエコーキャンセラにおいては、外乱が存在し、かつ外乱に帯域通過フィルタの通過域のスペクトル成分を含まない場合、外乱が存在するにもかかわらず大きなステップサイズで適応フィルタの係数を更新することで、適応フィルタの係数が乱される恐れがある。
【００４８】
そこで、推定エコー消去量が一定時間所定の基準値より小さい状態が続いたときは、（帯域除去フィルタの出力電力−帯域通過フィルタの出力電力）が比較的大きいときのみ大きいステップサイズを選択するという制御に変更することで、適応フィルタの安定性を高める効果が得られる。
次に、図８に、本発明によるエコーキャンセラの実施例３を示す。
【００４９】
図８で、新たに追加された１４は、送信音声のミュート量を制御するミュート回路である。
図８におけるエコーキャンセラは、実施例１と同様にしてエコー消去量を推定し、推定したエコー消去量からミュート回路に与えるミュート量を決定することが特徴である。
【００５０】
ミュート回路に与えるミュート量は例えば次のよう決定される。
ミュート量  ＝  目標エコー消去量  −  推定エコー消去量  ［ｄＢ］−−−−（４）
従来のエコーキャンセラ装置では、適応フィルタの初期状態等、適応フィルタによるエコー消去が出来ないとき、エコーが送信されてしまうという問題があったが、本発明によれば、適応フィルタのみでは不足するエコー消去量をミュート回路で補う為、あらかじめ決めておいた目標エコー消去量が常時得られるようになる。
【００５１】
図９に、本発明によるエコーキャンセラの実施例４を示す。
図９におけるエコーキャンセラは、実施例３のエコーキャンセラ装置に対して、エコーパスゲイン算出手段１６、電力算出手段９、１３、ミュート量算出手段１７を追加して構成される。
ミュート回路１４に対して与えるミュート量の決定に、エコーパスゲイン算出手段の出力であるエコーパスゲイン推定値と電力算出手段９の出力である受信音声電力も使用することが特徴である。
【００５２】
エコーパスゲインは、帯域除去フィルタの出力電力が一定基準値よりも大きくかつ帯域通過フィルタの出力電力が一定基準値よりも小さい時に、マイク２の出力信号電力と帯域除去フィルタ１０の出力電力の比（ｄＢ演算では差）を求めることにより算出する。
エコーパスゲイン＝（マイク出力電力−帯域除去フィルタ出力電力）［ｄＢ］−−−−（５）
このようにすることで、外乱の影響を回避しながらエコーパスゲインを推定することが出来るようになる。
【００５３】
ミュート回路に与えるミュート量は例えば次のよう決定される。
2004357053.tif 000003
実施例３ではステップサイズ制御の基準となる目標エコー消去量を予め決めておき、常時目標とするエコー消去量が得られるようにしたが、実施例４では目標残留エコーレベルを予め決めておき  、常時目標とする残留エコーレベルとなるようにミュート回路に対して与えるミュート量を調整する。
【００５４】
実施例３のエコーキャンセラ装置では、エコーパスゲインが変化するような環境で使用した場合、エコーパスゲインに対応して送信される残留エコーレベルが変化するという問題があった。
実施例４のエコーキャンセラ装置ではエコーパスゲインも推定し、残留エコーレベルが一定となるようにミュート量を調整するため、残留エコーレベルが変化するという問題を解決することができる。
【００５５】
以上の発明によって、近端話者の位置変動などによる音響エコーパスの変化の影響を受けず、受信音声電力と外乱電力の比に応じ、適応フィルタのステップサイズを適応的に制御することが可能となり、又、ミュート回路のミュート量算出手段が提供され、その適用効果は大きい。
【００５６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、外乱が存在しても適応フィルタの係数が乱されることが無く、適応フィルタが収束していない状態でも使用可能で、近端話者の位置変動などによる音響エコーパスの変化によって未知システムの特性が変動する場合であっても使用可能なエコーキャンセラ装置が提供される。
【００５７】
第２の発明によれば、第１の発明に加えて収束速度が向上し、安定性が高いシステム同定方法とエコーキャンセラ装置が提供される。
第３の発明によれば、外乱のスペクトル成分が帯域通過フィルタの出力として得られない状態を検出し、適切な制御ルールに切り換えることが可能となる。
第４の発明によれば、外乱が存在する場合であっても、常時一定のエコー消去量を持つエコーキャンセラ装置が提供される。
【００５８】
第５の発明によれば、外乱が存在しても適応フィルタの係数が乱されることが無く、適応フィルタが収束していない状態でも使用可能で、近端話者の位置変動などによる音響エコーパスの変化によって未知システムの特性が変動する場合であっても使用可能なエコーキャンセラ装置のシステム同定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエコーキャンセラの基本構成図である。
【図２】帯域通過フィルタと帯域除去フィルタの周波数特性例である。
【図３】適応フィルタ３のステップサイズの制御ルール例である。
【図４】適応フィルタ３のステップサイズの制御例である。
【図５】本発明によるエコーキャンセラの実施例１である。
【図６】実施例１における適応フィルタ３のステップサイズの制御例である。
【図７】実施例２における適応フィルタ３のステップサイズの制御例である。
【図８】本発明によるエコーキャンセラの実施例３である。
【図９】本発明によるエコーキャンセラの実施例４である。
【図１０】学習同定法を用いた従来のエコーキャンセラの構成図である。
【図１１】適応フィルタ３の構成例である。
【図１２】近端音声レベル推定回路と雑音レベル推定回路を備えた従来のエコーキャンセラの構成図である。
【図１３】近端音声レベル推定回路１２０の詳細図である。
【図１４】雑音レベル推定回路１３０の詳細図である。
【符号の説明】
１  スピーカ
２  マイク
３  適応フィルタ
４  加算器
５  音響エコーパス
６  帯域通過フィルタ
７、９、１１、１３、１５  電力算出手段
８  ステップサイズ算出手段
１０  帯域除去フィルタ
１２  エコー消去量算出手段
１４  ミュート回路
１６    エコーパスゲイン算出手段
１７  ミュート量算出手段
１２０  近端音声レベル推定回路
１３０  雑音レベル推定回路
１２１、１３１  ２乗回路
１２２、１３２、１２５、１３５  乗算回路
１２３、１３３  加算回路
１２４、１３４  レジスタ
１４０    ステップサイズ決定回路
１５０  パワー推定回路
【図１】
2004357053.tif 000004
【図２】
2004357053.tif 000005
【図３】
2004357053.tif 000006
【図４】
2004357053.tif 000007
【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】
2004357053.tif 000015
【図１３】
2004357053.tif 000016
【図１４】
2004357053.tif 000017