(57)【要約】【課題】通話開始直後のエコー消去性能を効率よく向上する。【解決手段】参照信号ｒｐにエコー係数αを積算し、その積算結果を、マイクロホン１９に入力された信号ｉｐから減算して携帯電話２５に出力する。このエコー係数αを最適化して更新するに際して、参照信号ｒｐとして、切換スイッチ２７の入力側接点を切り換えて、携帯電話２５からの通話相手の音声信号ｓ１だけでなく、ハンズフリー電話システムの内部の音声生成処理部２３で生成される音声信号ｓ２をも選択的に使用する。これにより、通話を開始する前に何らかの音声案内がある場合に、通話開始直後の音響エコー消去効果を容易に改善できる。切換スイッチ２７の切り換えは、制御部３１によって自動的に実行される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯通信端末が接続され、当該携帯通信端末を通じて外部の通話相手との間で、スピーカ及びマイクロホンを用いて通話を行うハンズフリー電話システムであって、
前記スピーカから出力された音声がマイクロホンで拾われた音声信号からエコー音声を除去する音響エコー消去処理部と、
ユーザーに対して前記スピーカを通じて出力する所定の音声を生成する音声生成処理部と、
前記携帯通信端末を通じて与えられた外部からの音声信号と前記音声生成処理部で生成された音声信号とを切り換えて前記音響エコー消去処理部に入力する切換スイッチと
を備え、
前記音響エコー消去処理部が、前記切換スイッチから与えられた参照信号に対して、内部に保有しているエコー係数を積算し、この積算して得られた値を、前記マイクロホンから入力された入力信号から減算して、これを出力信号として前記携帯通信端末に出力するとともに、前記エコー係数について前記出力信号に残るエコー成分を極小とするように、逐次学習しながら最適値を算出し更新することを特徴とするハンズフリー電話システム。
【請求項２】
請求項１に記載のハンズフリー電話システムであって、
前記携帯通信端末を通じて外部から音声信号が得られたときに、前記切換スイッチの入力側接点を前記携帯通信端末側に切換設定する一方、前記携帯通信端末からの音声信号が与えられておらず且つ音声生成処理部で音声生成処理を行っているときに、前記切換スイッチの入力側接点を前記音声生成処理部側に切換設定する制御部をさらに備えるハンズフリー電話システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯通信端末が接続され、当該携帯通信端末を通じて外部の通話相手との間で、スピーカ及びマイクロホンを用いて通話を行うハンズフリー電話システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車内で使用されるようなハンズフリー電話システムは、一般に図４に示すように、ハンズフリー電話ユニット１、マイクロホン２、スピーカ３及び操作用ボタン（スイッチ）４を備え、これに携帯電話５が近距離無線または有線により接続されて、この携帯電話５を外部との通信手段として通話等を行うようになっている。
【０００３】
かかるハンズフリー電話システムでは、通話相手の声が車室内のスピーカ３から出力されるが、その音がマイクロホン２で拾われ、再び通話相手に戻る「音響エコー」の問題が存在する。
【０００４】
この音響エコーにより、通話相手は、車室内にいる人の声に加え、車室内のスピーカ３から出力された自分の声がやや遅れて聞こえるため、非常に不快に感じる。
【０００５】
この音響エコーをハンズフリー電話ユニット側で消去するための機能として、従来より、ボイススイッチ型音響エコーキャンセラ方式、逐次学習型音響エコーキャンセラ方式、及びこれらを組み合わせて使用する方法等がある。
【０００６】
ボイススイッチ型音響エコーキャンセラ方式は、車室内で発生する音と、通話相手側で発生する音の音量を比較し、通話相手側で発生する音が大きい場合に、車室内の音声を通話相手には送信しない方法であり、半２重型のエコーキャンセラである。
【０００７】
このボイススイッチ型音響エコーキャンセラ方式の場合、コストは安くすむというメリットがある一方、語頭が途切れる、半２重であるためトランシーバを使って会話しているような違和感がある、等のデメリットがある。したがって、比較的高級なハンズフリー電話システムでは、より優れたエコー消去性能をもつ逐次学習型音響エコーキャンセラ方式が少なくとも適用されることが多い。
【０００８】
この逐次学習型音響エコーキャンセラの基本原理は、図５のように、ハンズフリー電話システム１１内部の音響エコー消去処理部（エコーキャンセラ）１２において、電話回線１３側から携帯電話１４を介して入力された通話相手１６の音声を参照信号ｒｐとし、車室内に設置されたマイクロホン１５で拾われた音声信号から通話相手の声を差し引く。この演算においては、参照信号ｒｐにエコー係数αを掛けた値ｅｃをマイクロホン１５から入力された音声入力信号ｉｐから減算してこれを出力信号ｏｐとする。
【０００９】
ただし、エコー係数αは固定値ではなく、出力信号ｏｐに残るエコー成分を極小とするように、逐次学習しながら最適値が算出される。これは、音響エコーの原因となるスピーカ３からの出力音がマイクロホン１５入力されるときの音量、遅延時間、反響時間等は、乗員数や乗車位置の変化、乗員の動きによる車室内の音響特性の変化に依存し、固定することができないためである。
【００１０】
参考のために、この発明に関連する先行技術文献を以下に示しておく。
【００１１】
【特許文献１】
特開平０９−１１６４６８号公報
【特許文献２】
特開平０２−２３７３２１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、上記の逐次学習型音響エコーキャンセラ方式を採用したハンズフリー電話システムでは、エコー係数αが学習により最適化された後は、十分なエコー消去性能が得られる。
【００１３】
しかしながら、学習が最適値に収束するまでの過渡期には、エコー係数αが最適されるに至らず、よって出力信号ｏｐ内にエコーが残存する問題がある。つまり、逐次学習型音響エコーキャンセラ方式を採用した従来のハンズブリー電話システムでは、参照信号ｒｐとして通話相手の声を使用しているため、通話が開始されてある程度の時間が経過してからはじめてエコー係数αの学習が達成されるため、通話開始直後は、出力信号ｏｐ内に音響エコーが残るという問題がある。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、通話開始直後のエコー消去性能を効率よく向上し得るハンズフリー電話システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、携帯通信端末が接続され、当該携帯通信端末を通じて外部の通話相手との間で、スピーカ及びマイクロホンを用いて通話を行うハンズフリー電話システムであって、前記スピーカから出力された音声がマイクロホンで拾われた音声信号からエコー音声を除去する音響エコー消去処理部と、ユーザーに対して前記スピーカを通じて出力する所定の音声を生成する音声生成処理部と、前記携帯通信端末を通じて与えられた外部からの音声信号と前記音声生成処理部で生成された音声信号とを切り換えて前記音響エコー消去処理部に入力する切換スイッチとを備え、前記音響エコー消去処理部が、前記切換スイッチから与えられた参照信号に対して、内部に保有しているエコー係数を積算し、この積算して得られた値を、前記マイクロホンから入力された入力信号から減算して、これを出力信号として前記携帯通信端末に出力するとともに、前記エコー係数について前記出力信号に残るエコー成分を極小とするように、逐次学習しながら最適値を算出し更新するものである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハンズフリー電話システムであって、前記携帯通信端末を通じて外部から音声信号が得られたときに、前記切換スイッチの入力側接点を前記携帯通信端末側に切換設定する一方、前記携帯通信端末からの音声信号が与えられておらず且つ音声生成処理部で音声生成処理を行っているときに、前記切換スイッチの入力側接点を前記音声生成処理部側に切換設定する制御部をさらに備えるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一の実施の形態に係るハンズフリー電話システムを示す図である。このハンズフリー電話システムは、通話の相手方の音声ではなく、通話開始前の案内音声等のハンズフリー電話システム自身が生成する音声信号を参照信号として使用することにより、通話開始直後のエコー消去性能を向上するものである。
【００１８】
具体的に、このハンズフリー電話システムは、スピーカ１７及びマイクロホン１９を用いて通話の相手方と通話を行うためのものであって、図１の如く、音響エコー消去処理部（エコーキャンセラ）２１と、ユーザーに対する案内音声等の種々の音声を生成する音声生成処理部２３と、携帯電話（携帯通信端末）２５を通じて与えられた音声信号ｓ１と音声生成処理部２３で生成された音声信号ｓ２とを切り換えて音響エコー消去処理部２１に入力する切換スイッチ２７と、外部の操作ボタン２９での操作等に応じて音響エコー消去処理部２１、音声生成処理部２３及び切換スイッチ２７を制御する制御部（マイクロホンロコンピュータチップ）３１とを備える。
【００１９】
音響エコー消去処理部２１は、スピーカ１７から出力された音声がマイクロホン１９で拾われてそのまま送信されるのを防止することで、不自然で耳障りなエコーやハウリングを除去するためのもので、図２の如く、切換スイッチ２７から与えられた参照信号ｒｐに対して、内部の適用フィルタ２１ａ内に記憶されたエコー係数αを積算し、この積算して得られた値ｅｃを、マイクロホン１５から入力された音声入力信号ｉｐから減算して、これを出力信号ｏｐとして出力するようになっている。ただし、適用フィルタ２１ａ内のエコー係数αは固定値ではなく、出力信号ｏｐに残るエコー成分を極小とするように、逐次学習しながら最適値が算出される。
【００２０】
音声生成処理部２３は、例えば、「○○さんに電話します」または「××さんから電話です」といったような、ユーザに対する案内音声等を生成するものであって、予めディジタル化された音声信号、または、音声を合成する規則をメモリに保存し、これを使って目的の音声を合成するようになっている。
【００２１】
切換スイッチ２７は、例えば電磁誘導リレー等が使用され、特に入力側が二接点とされている二接点切換スイッチである。そして、切換スイッチ２７の一方の入力側接点は携帯電話２５の音声出力端子に接続され、他方の入力側接点が音声生成処理部２３に接続され、出力側端子が音響エコー消去処理部２１に接続される。そして、制御部３１からの制御に従って、入力側の二接点が切り替わるようになっている。
【００２２】
制御部３１は、操作ボタン２９での操作に基づいて機能し、予め格納された所定のソフトウェアプログラムに従って動作するマイクロコンピュータチップであって、音響エコー消去処理部２１、音声生成処理部２３及び切換スイッチ２７の駆動制御を行う。特に切換スイッチ２７について、具体的に、携帯電話２５を通じて外部の通話の相手方から音声信号ｓ１が得られたときには、切換スイッチ２７の入力側接点を携帯電話２５側に切換設定する一方、携帯電話２５からの音声信号ｓ１が与えられておらず且つ音声生成処理部２３で音声生成処理を行っているときには、切換スイッチ２７の入力側接点を音声生成処理部２３側に切換設定するようになっている。
【００２３】
上記構成のハンズフリー電話システムの使用方法を説明する。
【００２４】
まず、ユーザーが有線または近距離無線で携帯電話２５をハンズフリー電話システムに接続し、操作ボタン２９を操作することで、ハンズフリー電話システムを起動する。そうすると、音響エコー消去処理部２１、音声生成処理部２３及び切換スイッチ２７の制御部３１による駆動制御が開始される。
【００２５】
具体的に、制御部３１は、携帯電話２５からの通話等に係る信号が入力されているか否かを常時判断する（図３中のステップＳ０１）とともに、音声生成処理部２３によって音声が生成処理されているか否かを常時監視する（図３中のステップＳ０４）。
【００２６】
そして、制御部３１は、図３中のステップＳ０１において、携帯電話２５から音声信号ｓ１が得られたと判断したときに、ステップＳ０２において、切換スイッチ２７の入力側接点を携帯電話２５側に切換設定する。そうすると、携帯電話２５からの音声信号ｓ１は、切換スイッチ２７を介して音響エコー消去処理部２１に参照信号ｒｐとして与えられる。
【００２７】
音響エコー消去処理部２１では、車室内に設置されたマイクロホン１９で拾われた音声入力信号ｉｐから、参照信号ｒｐにエコー係数αを掛けた値ｅｃを減算し、これを出力信号ｏｐとする。これによって、出力信号ｏｐとしては、不自然で耳障りなエコーの成分やハウリングとなる成分が除去される。
【００２８】
そして、音響エコー消去処理部２１内で使用されるエコー係数αは固定値ではなく、出力信号ｏｐに残るエコー成分を極小とするように、逐次学習しながら最適値が算出され、この算出結果を、新たなエコー係数αとして、所定の記憶手段（例えばフラッシュメモリ等）に更新する（図３中のステップＳ０３）。
【００２９】
このようなステップＳ０１〜Ｓ０３の処理の流れによると、携帯電話２５での通話が開始された後について、エコー係数αの学習が実行され更新されるが、携帯電話２５での通話開始直後は、その通話に掛かる音声信号ｓ１がエコー係数αに充分に反映されないことになる。
【００３０】
しかしながら、参照信号ｒｐとして使用する音声信号として必要な条件は、スピーカから出力される音声であることのみであり、必ずしも通話相手の音声が必要ではない。即ち、必ずしも通話の相手方の音声でなくても、スピーカ１７から出力される音声であれば、マイクロホン１９への回り込みがあるために、車室内の音響特性を測定し、エコー係数の学習に利用できる。
【００３１】
このことに着目し、この実施の形態では、通話開始後だけでなく、通話開始前の時点で、音声生成処理部２３で生成された音声がスピーカ１７に出力されたときに、これに基づいて事前にエコー係数αの更新を終えておく。
【００３２】
具体的に、ステップＳ０１で携帯電話２５からの音声信号ｓ１が与えられていないと判断した場合には、次のステップＳ０２に移行する。このステップＳ２では、制御部３１が、音声生成処理部２３での音声生成処理が実行されているか否かを判断する。例えば、音声生成処理部２３では、例えば操作ボタン２９での操作や、携帯電話２５からの制御信号等に基づいて、「○○さんに電話します」や「××さんから電話です」といったような、ユーザに対する案内音声等を適宜生成することがあるため、このような音声生成処理部２３での処理動作を制御部３１で監視判断する。そして、この判断結果が肯定的であった場合には、次のステップＳ０５に進み、切換スイッチ２７の入力側接点を音声生成処理部２３側に切換設定する。
【００３３】
そうすると、音声生成処理部２３からの音声信号ｓ２は、切換スイッチ２７を介して音響エコー消去処理部２１に参照信号ｒｐとして与えられる。
【００３４】
音響エコー消去処理部２１では、上記と同様にして、マイクロホン１９からの音声入力信号ｉｐから、参照信号ｒｐにエコー係数αを掛けた値ｅｃを減算し、これを出力信号ｏｐとする。これによって、出力信号ｏｐとしては、不自然で耳障りなエコーの成分やハウリングとなる成分が除去される。
【００３５】
この際にも、音響エコー消去処理部２１内で使用されるエコー係数αは、出力信号ｏｐに残るエコー成分を極小とするように逐次学習しながら最適値が算出され、この算出結果を、図３中のステップＳ０３において、新たなエコー係数αとして記憶手段に更新する。
【００３６】
したがって、携帯電話２５で実際に通話が行われる以前の段階で、既にエコー係数αの更新が達成されていることになるため、通話開始直後について支障なくエコー消去が行われることになる。
【００３７】
以上のように、エコー係数αの学習に使われる参照信号ｒｐとして、携帯電話２５からの通話相手の音声信号ｓ１だけでなく、ハンズフリー電話システムの内部（音声生成処理部２３）で生成される音声信号ｓ２をも使用することで、通話中以外でもエコー係数αの学習を行うことが可能になる。したがって、特に通話を開始する前に何らかの音声案内がある場合には、通話開始直後の音響エコー消去効果を容易に改善することができる。
【００３８】
尚、上記実施の形態では、携帯通信端末として携帯電話２５を適用した例について説明したが、例えばＰＤＡやノート型パーソナルコンピュータ等の他の携帯通信端末を適用しても差し支えないことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、切換スイッチの入力側接点を切り換えることで、エコー係数の学習に使われる参照信号として、携帯通信端末からの通話相手の音声信号だけでなく、ハンズフリー電話システムの内部の音声生成処理部で生成される音声信号をも使用することが可能である。したがって、通話中以外でもエコー係数の学習を行うことが可能になり、特に通話を開始する前に何らかの音声案内がある場合に、通話開始直後の音響エコー消去効果を容易に改善することができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、制御部によって、切換スイッチの入力側接点を、携帯通信端末側と音声生成処理部側とに自動的に切り換えることが可能であり便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一の実施の形態に係るハンズフリー電話システムを示すブロック図である。
【図２】この発明の一の実施の形態に係るハンズフリー電話システム内の音響エコー消去処理部の動作原理を示すブロック図である。
【図３】この発明の一の実施の形態に係るハンズフリー電話システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】従来のハンズフリー電話システムを示すブロック図である。
【図５】従来のハンズフリー電話システムにおける音響エコー消去処理部の動作原理を示すブロック図である。
【符号の説明】
１５  マイクロホン
１７  スピーカ
１９  マイクロホン
２１  音響エコー消去処理部
２３  音声生成処理部
２５  携帯電話
２７  切換スイッチ
２９  操作ボタン
３１  制御部
α  エコー係数
ｉｐ  音声入力信号
ｏｐ  出力信号
ｒｐ  参照信号
ｓ１  音声信号
ｓ２  音声信号
【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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