(57)【要約】【課題】閉ループ中に存在する周囲騒音及び音声信号のレベルが大きい場合においても十分な精度で利得余裕値を推定し、常に安定した通話を実現する。【解決手段】挿入損失量調整手段８では、インパルス信号｛Ｐ｝に対する応答信号｛Ｑ｝の移動平均を求めて包絡線検波器１１に出力しているため、応答信号｛Ｑ｝に対する周囲騒音及び音声信号の影響を軽減し、利得余裕値を精度良く推定し挿入損失量を適切な値に設定して、閉ループ系を安定化することができ、常に安定した通話を実現する。また収束判定部１７の判定結果に応じて同期制御部１５が同期加算平均部１６における同期加算処理の継続／中断を決定しているので、閉ループ中に周囲騒音が存在する場合においても、周囲騒音が存在しないときと同程度の精度で利得余裕値を推定することが可能となる。【選択図】        図１
2005160120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路にサンプル信号を送出するサンプル信号発生器と、音声信号にサンプル信号を加算する加算器と、サンプル信号に対する応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、所定の時間間隔でサンプル信号発生器から信号経路へ複数回にわたってサンプル信号を送出させるためのタイミング制御を行う同期制御部と、包絡線検波器の前段に設けられ同期制御部からのタイミング情報を受けてサンプル信号に対する応答信号を同期加算平均処理する同期加算平均部と、同期加算平均部の出力信号が一定値に収束したか否かを判定する収束判定部とを具備し、収束判定部の判定結果に応じて同期制御部が同期加算平均部における同期加算処理の継続／中断を決定して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項２】
閉ループ利得余裕推定部が推定処理を開始してからの経過時間を測定するタイマ部を挿入損失量調整手段が具備し、推定処理開始から所定時間が経過しても同期加算平均部の出力信号が収束しない場合に同期制御部がサンプル信号発生器によるサンプル信号の送出と同期加算平均部による同期加算処理とを中断させて成ることを特徴とする請求項１記載の拡声通話機。
【請求項３】
請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する信号の自己相関関数を算出する自己相関関数算出部を挿入損失量調整手段が具備し、算出された自己相関関数に基づいて同期制御部がサンプル信号発生器からのサンプル信号の送出間隔と同期加算平均部における同期加算回数を調整して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項４】
請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項５】
閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部を挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする請求項４記載の拡声通話機。
【請求項６】
請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいてサンプル信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部とを挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項７】
請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部と、抽出された周囲騒音信号から閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいてサンプル信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項８】
集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出した疑似白色信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路に周期が有限の疑似白色信号を挿入する疑似白色信号発生器と、音声信号に疑似白色信号を加算する加算器と、疑似白色信号と当該疑似白色信号に対する応答信号の相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値に基づいて閉ループのインパルス応答を推定する相互相関演算部と、相互相関演算部により推定された閉ループのインパルス応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、所定の時間間隔で疑似白色信号発生器から信号経路へ複数回にわたって疑似白色信号を送出させるためのタイミング制御を行う同期制御部と、包絡線検波器の前段に設けられ同期制御部からのタイミング情報を受けて相互相関演算部により推定された閉ループのインパルス応答信号を同期加算平均処理する同期加算平均部と、同期加算平均部の出力信号が一定値に収束したか否かを判定する収束判定部とを具備し、収束判定部の判定結果に応じて同期制御部が同期加算平均部における同期加算処理の継続／中断を決定して成るを具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項９】
請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ利得余裕推定部が推定処理を開始してからの経過時間を測定するタイマ部を挿入損失量調整手段が具備し、推定処理開始から所定時間が経過しても同期加算平均部の出力信号が収束しない場合に同期制御部が疑似白色信号発生器による疑似白色信号の送出と同期加算平均部による同期加算処理とを中断させて成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１０】
請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する信号の自己相関関数を算出する自己相関関数算出部を挿入損失量調整手段が具備し、算出された自己相関関数に基づいて同期制御部が疑似白色信号発生器からの疑似白色信号の送出間隔と同期加算平均部における同期加算回数を調整して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１１】
請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１２】
閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部を挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする請求項１１記載の拡声通話機。
【請求項１３】
請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて疑似白色信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部とを挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１４】
請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部と、抽出された周囲騒音信号から閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて疑似白色信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１５】
請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、包絡線検波器により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に挿入され傾き判定部による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１６】
集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路に周期が有限の疑似白色信号を挿入する疑似白色信号発生器と、音声信号に疑似白色信号を加算する加算器と、疑似白色信号と当該疑似白色信号に対する応答信号の相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値に基づいて閉ループのインパルス応答を推定する相互相関演算部と、相互相関演算部により推定された閉ループのインパルス応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、包絡線検波器により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に挿入され傾き判定部による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器とを具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【請求項１７】
集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路にサンプル信号を送出するサンプル信号発生器と、音声信号にサンプル信号を加算する加算器と、サンプル信号に対する応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、包絡線検波器により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に挿入され傾き判定部による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器とを具備して成ることを特徴とする拡声通話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭内、ビルディング、工場等で用いられる拡声通話機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インターホンや電話機あるいはＰＨＳ等の拡声通話機においては、スピーカからマイクロホンへの音響フィードバックおよびハイブリッド回路（２−４線変換回路）におけるインピーダンスの不整合により閉ループが形成され、増幅器の利得が大きすぎる等の理由により上記閉ループの利得が１倍以上になるとハウリングが生じるため、通話品質を確保する上でハウリングの抑圧が必要不可欠な課題となっていた。
【０００３】
そこで従来は、送受話信号のレべルに応じて受話信号または送話信号に所定量の損失を挿入することで閉ループ利得を抑圧するというハウリング抑圧方式が用いられてきた。また、別の方式としてエコーキャンセラを用いるものもあるが、エコーキャンセラにおける適応フィルタの係数が収束していない過渡状態や系の変動によりエコー経路が急激に変化した場合等において不安定化しやすいため、挿入損失と併用する場合が多い。
【０００４】
上記何れの場合においても、挿入損失量を大きくしすぎた場合には通話中に切断感を生じる（音声が途切れる）等の通話品質の劣化を招くため、挿入損失量を必要最小限とすることが望ましい。
【０００５】
このような課題に対して本発明者らは既に、拡声通話系に形成される閉ループの利得余裕を随時監視し、推定された利得余裕値に基づいて挿入損失量を適応的に調整するようにした拡声通話機を提案している（特許文献１参照）。
【０００６】
図１８（ａ）は上記出願に係る拡声通話機を示すブロック図であり、集音した音を送話側の音声信号（以下、送話信号と呼ぶ）として出力するマイクロホン１と、マイクロホン１からの送話信号を増幅する第１の増幅器２と、受話側の音声信号（以下、受話信号と呼ぶ）に応じて鳴動するスピーカ３と、スピーカ３へ出力される受話信号を増幅する第２の増幅器４と、送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う２−４線変換手段たるハイブリッド回路５と、送話側及び受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段たる減衰器（アッテネータ）６1，６2と、各減衰器６1，６2の損失量を可変制御する制御器７と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン１からスピーカ３への音響結合及びハイブリッド回路５における反射により形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御器７を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段８とを備えている。なお、挿入損失量調整手段８は送話側の信号経路上に設けることも可能である。
【０００７】
一方、同図（ｂ）は上記挿入損失量調整手段８の具体的な構成を示すブロック図であり、受話側の信号経路にサンプル信号たるインパルス信号を送出するインパルス信号発生器９と、受話信号にインパルス信号を加算する加算器１０と、インパルス信号に対する応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器１１と、包絡線検波器１１の出力信号に基づいて閉ループ系における利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部１２とを備えている。ここで、閉ループ利得余裕推定部１２は、包絡線検波器１１の出力信号レベルを予め求めた閾値レベルと比較する比較器１３と、比較結果に基づいて閉ループ系の利得余裕値を推定する判定部１４とを具備している。なお、サンプル信号としてはパルス幅が充分に短い単一パルス信号であってもよいし、バースト信号（バーストノイズ）であってもよい。そして、図１９に示すように、第２の増幅器４→スピーカ３→マイクロホン１→第１の増幅器２→減衰器６1→ハイブリッド回路５→減衰器６2→挿入損失量調整手段８→第２の増幅器４により閉ループが形成されている。
【０００８】
而して、加算器１０の出力信号は、上記閉ループ系にサンプル信号を入力したときの応答信号であり、加算器１０の出力信号を観測することにより閉ループ系のインパルス応答を推定することができる。抽出された包絡線成分は、閉ループ系の伝達関数における支配極（複素平面上において最も虚軸に近い極）の実部と密接な関係があり、包絡線の時間軸に対する減衰特性から閉ループ系の安定度すなわち利得余裕を推定することができる。しかしながら、図１８（ａ）における加算器１０の出力信号は、サンプル信号に対する応答成分の他に送受話音声信号および周囲雑音が重畳しており、上記挿入損失量調整手段８にはサンプル信号に対する応答成分のみを抽出する手段がないため、有音声区間および周囲騒音信号のレベルが大きい場合には利得余裕値の推定精度が劣化するという問題がある。このうち送受話音声による推定精度の劣化に対しては、受話信号のレベルから（あるいは送話信号のレベルであってもよい）、通話中の無音区間を検出する無音検出器を設け、この無音検出器にて無音区間が検出された場合にのみ閉ループ系にサンプル信号（インパルス信号又はバーストノイズ）を入力し、閉ループ利得余裕推定部１２にて利得余裕値の推定処理を行うことにより推定精度を改善することができる。
【特許文献１】特開平１０−２５７１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記拡声通話系の閉ループ中に定常的な周囲騒音信号が存在し、かつ、そのレベルが大きい場合には、上記出願に係る拡声通話機では、利得余裕値を精度よく推定することができない。また、上記手法では、閉ループ中に音声信号が存在している状態では利得余裕値の推定処理を止める必要があるため、通話中に系の利得余裕値が変動するような場合にはこれに対応できず、系が不安定化する場合がある。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、閉ループ中に周囲騒音や音声信号が存在し、かつそれらの信号のレベルが大きい場合においても十分な精度で利得余裕値を推定し、常に安定した通話を実現することのできる拡声通話機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路にサンプル信号を送出するサンプル信号発生器と、音声信号にサンプル信号を加算する加算器と、サンプル信号に対する応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、所定の時間間隔でサンプル信号発生器から信号経路へ複数回にわたってサンプル信号を送出させるためのタイミング制御を行う同期制御部と、包絡線検波器の前段に設けられ同期制御部からのタイミング情報を受けてサンプル信号に対する応答信号を同期加算平均処理する同期加算平均部と、同期加算平均部の出力信号が一定値に収束したか否かを判定する収束判定部とを具備し、収束判定部の判定結果に応じて同期制御部が同期加算平均部における同期加算処理の継続／中断を決定して成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、閉ループ利得余裕推定部が推定処理を開始してからの経過時間を測定するタイマ部を挿入損失量調整手段が具備し、推定処理開始から所定時間が経過しても同期加算平均部の出力信号が収束しない場合に同期制御部がサンプル信号発生器によるサンプル信号の送出と同期加算平均部による同期加算処理とを中断させて成ることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する信号の自己相関関数を算出する自己相関関数算出部を挿入損失量調整手段が具備し、算出された自己相関関数に基づいて同期制御部がサンプル信号発生器からのサンプル信号の送出間隔と同期加算平均部における同期加算回数を調整して成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、上記目的を達成するために、請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部を挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、上記目的を達成するために、請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいてサンプル信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部とを挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、上記目的を達成するために、請求項１記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部と、抽出された周囲騒音信号から閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいてサンプル信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、上記目的を達成するために、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出した疑似白色信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路に周期が有限の疑似白色信号を挿入する疑似白色信号発生器と、音声信号に疑似白色信号を加算する加算器と、疑似白色信号と当該疑似白色信号に対する応答信号の相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値に基づいて閉ループのインパルス応答を推定する相互相関演算部と、相互相関演算部により推定された閉ループのインパルス応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、所定の時間間隔で疑似白色信号発生器から信号経路へ複数回にわたって疑似白色信号を送出させるためのタイミング制御を行う同期制御部と、包絡線検波器の前段に設けられ同期制御部からのタイミング情報を受けて相互相関演算部により推定された閉ループのインパルス応答信号を同期加算平均処理する同期加算平均部と、同期加算平均部の出力信号が一定値に収束したか否かを判定する収束判定部とを具備し、収束判定部の判定結果に応じて同期制御部が同期加算平均部における同期加算処理の継続／中断を決定して成るを具備して成ることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、上記目的を達成するために、請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ利得余裕推定部が推定処理を開始してからの経過時間を測定するタイマ部を挿入損失量調整手段が具備し、推定処理開始から所定時間が経過しても同期加算平均部の出力信号が収束しない場合に同期制御部が疑似白色信号発生器による疑似白色信号の送出と同期加算平均部による同期加算処理とを中断させて成ることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、上記目的を達成するために、請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する信号の自己相関関数を算出する自己相関関数算出部を挿入損失量調整手段が具備し、算出された自己相関関数に基づいて同期制御部が疑似白色信号発生器からの疑似白色信号の送出間隔と同期加算平均部における同期加算回数を調整して成ることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明は、上記目的を達成するために、請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部を挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明は、上記目的を達成するために、請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて疑似白色信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部とを挿入損失量調整手段が具備し、抽出された周囲騒音信号から騒音レベル推定部が閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定して成ることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４の発明は、上記目的を達成するために、請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部と、抽出された周囲騒音信号から閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて疑似白色信号の送出レベルを調整する送出レベル調整部と、騒音レベル推定部による推定結果に基づいて同期加算平均部における同期加算回数を調整する同期加算回数調整部とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする。
【００２５】
請求項１５の発明は、上記目的を達成するために、請求項８記載の拡声通話機において、収束判定部に代えて、包絡線検波器により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に挿入され傾き判定部による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器とを挿入損失量調整手段が具備して成ることを特徴とする。
【００２６】
請求項１６の発明は、上記目的を達成するために、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路に周期が有限の疑似白色信号を挿入する疑似白色信号発生器と、音声信号に疑似白色信号を加算する加算器と、疑似白色信号と当該疑似白色信号に対する応答信号の相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値に基づいて閉ループのインパルス応答を推定する相互相関演算部と、相互相関演算部により推定された閉ループのインパルス応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、包絡線検波器により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に挿入され傾き判定部による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器とを具備して成ることを特徴とする。
【００２７】
請求項１７の発明は、上記目的を達成するために、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段と、損失挿入手段から挿入される損失量を可変制御する制御手段と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン及びスピーカを通じて形成される閉ループにおける利得余裕を推定するとともに制御手段を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段とを備え、挿入損失量調整手段が、信号経路にサンプル信号を送出するサンプル信号発生器と、音声信号にサンプル信号を加算する加算器と、サンプル信号に対する応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器と、包絡線検波器の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部と、包絡線検波器により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部と、送話側及び受話側の少なくとも一方の信号経路に挿入され傾き判定部による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器とを具備して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、サンプル信号を入力したときに観測される応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まる。しかも、同期制御部においてサンプル信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部でサンプル信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、さらに、同期加算平均部の出力信号が一定値に収束するまでサンプル信号と同期加算処理とを継続することによって、閉ループ中に周囲騒音が存在する場合においても、周囲騒音が存在しないときと同程度の精度で利得余裕値を推定することが可能となる。
【００２９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、利得余裕値の推定処理中にも閉ループ系の特性が変化する場合においても、一度同期加算処理を中断させてリセットすることで変化後の閉ループ系の利得余裕値の推定処理を速やかに開始することができる。
【００３０】
請求項３の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、サンプル信号を入力したときに観測される応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まる。しかも、同期制御部においてサンプル信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部でサンプル信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、さらに、事前に算出された閉ループ中に存在する信号の自己相関関数より、同期加算処理に要する時間を最小化するようにサンプル信号の送出間隔及び同期加算回数を調整することで利得余裕値の推定処理を高速化することができる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、サンプル信号を入力したときに観測される応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まる。しかも、同期制御部においてサンプル信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部でサンプル信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、さらに、閉ループ系に存在する周囲騒音のレベルに応じて同期加算回数を必要最小限に設定することができるため、同期加算処理に要する計算時間を最小化することができ、しかも、１回の利得余裕値の推定処理に要するサンプル信号の送出回数を最小化することにより、サンプル信号が受話信号に重畳して聞こえることによる聴覚上の不快感、違和感を軽減することができる。
【００３２】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応してサンプル信号の送出レベルあるいは同期加算回数を調整するため、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。
【００３３】
請求項６の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、サンプル信号を入力したときに観測される応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まる。しかも、同期制御部においてサンプル信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部でサンプル信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、さらに、閉ループ系に送出するサンプル信号のレベルを周囲騒音レベルに対して充分な大きさに設定することにより、観測点において高いＳ／Ｎ比でサンプル信号に対する応答信号を得ることができ、利得余裕値の推定精度を向上させることができ、しかも、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応してサンプル信号の送出レベルあるいは同期加算回数を調整するため、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。
【００３４】
請求項７の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、サンプル信号を入力したときに観測される応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まる。しかも、同期制御部においてサンプル信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部でサンプル信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、さらに、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応してサンプル信号の送出レベル及び同期加算回数を調整するため、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。
【００３５】
請求項８の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、同期加算平均部の出力信号が一定値に収束するまで疑似白色信号の送出と同期加算処理とを継続することによって、閉ループ中に周囲騒音が存在する場合においても、周囲騒音が存在しないときと同程度の精度で利得余裕値を推定することが可能となる。
【００３６】
請求項９の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、利得余裕値の推定処理中にも閉ループ系の特性が変化する場合においても、一度同期加算処理を中断させてリセットすることで変化後の閉ループ系の利得余裕値の推定処理を速やかに開始することができる。
【００３７】
請求項１０の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、事前に算出された閉ループ中に存在する信号の自己相関関数より、同期加算処理に要する時間を最小化するように疑似白色信号の送出間隔及び同期加算回数を調整することで利得余裕値の推定処理を高速化することができる。
【００３８】
請求項１１の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、閉ループ系に存在する周囲騒音のレベルに応じて同期加算回数を必要最小限に設定することができるため、同期加算処理に要する計算時間を最小化することができ、さらに、１回の利得余裕値の推定処理に要する疑似白色信号の送出回数を最小化することにより、疑似白色信号が受話信号に重畳して聞こえることによる聴覚上の不快感、違和感を軽減することができる。
【００３９】
請求項１２の発明によれば、請求項１１の発明の効果に加えて、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応して疑似白色信号の送出レベルあるいは同期加算回数を調整するため、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。
【００４０】
請求項１３の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、閉ループ系に送出する疑似白色信号のレベルを周囲騒音レベルに対して充分な大きさに設定することにより、観測点において高いＳ／Ｎ比で疑似白色信号に対する応答信号を得ることができ、利得余裕値の推定精度を向上させることができ、さらに、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応して疑似白色信号の送出レベルあるいは同期加算回数を調整するため、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。
【００４１】
請求項１４の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応して疑似白色信号の送出レベル及び同期加算回数を調整するため、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。
【００４２】
請求項１５の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、同期制御部において疑似白色信号の送出タイミングを制御し、同期加算平均部で疑似白色信号に同期した移動平均処理を行うとともに、同期加算平均部の出力信号から包絡線検波器にて包絡線成分を抽出するため、閉ループ中に存在する定常的な周囲騒音のレベルが大きい場合においても周囲騒音による影響を軽減して十分な精度で利得余裕値を推定し、挿入損失量が適切な値に設定可能となって、常に安定した通話を実現することができ、また、傾き判定部にて包絡線の傾きが所定値よりも大きいと判定された場合に利得余裕調整用増幅器の増幅度を上げることによって利得余裕値が減少するから、閉ループ系の利得余裕値が閉ループ利得余裕推定部にて推定可能なレベルとなり、その結果、利得余裕値が大きい状態においても利得余裕値を精度よく推定することができため、閉ループ系の利得余裕値を常に充分な値に維持可能なように挿入損失量を調整することができる。
【００４３】
請求項１６の発明によれば、スピーカからマイクヘの音響結合や送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う必要がある場合に用いられる２−４線変換手段におけるインピーダンスの不整合による反射が原因となり形成される閉ループ系に対して、周期が有限の疑似白色信号を入力したときに観測される応答信号と当該疑似白色信号との相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値から推定される閉ループ系のインパルス応答信号の包絡線成分の減衰特性により利得余裕値を推定し、所望の利得余裕値に対する過不足分を算出することで挿入損失量を調整するため、ハウリングが発生するまでの閉ループ系の利得余裕を所望の値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができるとともに、必要以上に挿入損失量を大きくすることがないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まり、しかも、利得余裕の推定に疑似白色信号を用いるので、使用者に聴感上の不快感を与えるのを防止することができ、さらに、傾き判定部にて包絡線の傾きが所定値よりも大きいと判定された場合に利得余裕調整用増幅器の増幅度を上げることによって利得余裕値が減少するから、閉ループ系の利得余裕値が閉ループ利得余裕推定部にて推定可能なレベルとなり、その結果、利得余裕値が大きい状態においても利得余裕値を精度よく推定することができため、閉ループ系の利得余裕値を常に充分な値に維持可能なように挿入損失量を調整することができる。
【００４４】
請求項１７の発明によれば、傾き判定部にて包絡線の傾きが所定値よりも大きいと判定された場合に利得余裕調整用増幅器の増幅度を上げることによって利得余裕値が減少するから、閉ループ系の利得余裕値が閉ループ利得余裕推定部にて推定可能なレベルとなり、その結果、利得余裕値が大きい状態においても利得余裕値を精度よく推定することができため、閉ループ系の利得余裕値を常に充分な値に維持可能なように挿入損失量を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の実施形態を説明する前に、基本となる特許文献１に記載された拡声通話機の構成並びに動作について詳細に説明する。
【００４６】
従来技術でも説明したように、特許文献１に記載された拡声通話機は、集音した音を送話側の音声信号（以下、送話信号と呼ぶ）として出力するマイクロホン１と、マイクロホン１からの送話信号を増幅する第１の増幅器２と、受話側の音声信号（以下、受話信号と呼ぶ）に応じて鳴動するスピーカ３と、スピーカ３へ出力される受話信号を増幅する第２の増幅器４と、送話側及び受話側と外部の通話回線との間で２−４線変換を行う２−４線変換手段たるハイブリッド回路５と、送話側及び受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する損失挿入手段たる減衰器（アッテネータ）６1，６2と、各減衰器６1，６2の損失量を可変制御する制御器７と、信号経路に送出したサンプル信号に対する応答信号に応じて、マイクロホン１及びスピーカ３を通じて形成される閉ループ系における利得余裕を推定するとともに制御器７を介して推定結果に基づく損失量の調整を行う挿入損失量調整手段８とを備えている。
【００４７】
一方、挿入損失量調整手段８は、受話側の信号経路にサンプル信号たるインパルス信号を送出するインパルス信号発生器９と、受話信号にインパルス信号を加算する加算器１０と、インパルス信号に対する応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器１１と、包絡線検波器１１の出力信号に基づいて閉ループ系における利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部１２とを備え、マイコンやＤＳＰ（ＤigitalＳignalＰrocessor）などで構成される。ここで、閉ループ利得余裕推定部１２は、後述するように包絡線検波器１１の出力信号レベルを予め求めた閾値レベルと比較する比較器１３と、比較結果に基づいて閉ループ系の利得余裕値を推定する判定部１４とを具備している。なお、サンプル信号として用いるインパルス信号は、パルス幅が充分に短い単一パルス信号であってもよい。また包絡線検波器１１は、整流回路とローパスフィルタ回路の合成回路や、巡回型ローパスフィルタやリーク積分器等のデジタル回路、あるいはＤＳＰ（ＤigitalＳignalＰrocessor）などの信号処理手段によって構成することができる。
【００４８】
また、図１９に示すように第２の増幅器４→スピーカ３→マイクロホン１→第１の増幅器２→減衰器６1→ハイブリッド回路５→減衰器６2→挿入損失量調整手段８→第２の増幅器４により閉ループが形成されている。ここで、各部における伝達関数を以下のように定義する。
【００４９】
Ｓ  ：スピーカ３の電気機械変換特性
Ｇ  ：スピーカ３からマイクロホン１への音響伝達特性
Ｍ  ：マイクロホン１の音響電気変換特性
Ｋｒ：第２の増幅器４の増幅特性
Ｋｘ：第１の増幅器２の増幅特性
Ａｒ：受話側の減衰器６2の減衰特性
Ａｘ：送話側の減衰器６1の減衰特性
Γ  ：ハイブリッド回路５における反射伝達関数
また、インパルス信号発生器９から出力されるインパルス信号をＰ、外部の通話回線から伝送されてくる遠端話者音声入力信号をＹ（以下、「受話信号」と呼ぶ）、マイクロホン１の集音する近端話者音声信号と周囲雑音との和をＸ（以下、「音響信号」と呼ぶ）とすると、挿入損失量調整手段８の構成要素の一つである加算器１０の出力信号（応答信号）Ｑは下記式で表される。
【００５０】
【数１】
2005160120.tif 000003
【００５１】
なお、上記式のＬ(s)は上記閉ループ系における一巡伝達関数、ｓはラプラス変数をそれぞれ表す。
【００５２】
ここで、閉ループ系の安定性は上記一巡伝達関数Ｌ(s)により判別することができる。すなわち、極座標系における一巡伝達関数Ｌ(s)のθ成分（＝∠Ｌ(s)）が∠Ｌ(s)＝２ｎπ（ｎは整数）となる全ての周波数において、ｒ成分（＝｜Ｌ(s)｜）が｜Ｌ(s)｜＜１ならば閉ループ系は安定、｜Ｌ(s)｜≧１となる周波数が存在すれば閉ループ系は不安定となり、その周波数において発振してハウリングが生じる。また、閉ループ系が安定である場合に、∠Ｌ(s)＝２ｎπとなる全ての周波数における利得の最大値をＬMAXとすれば、閉ループ系の利得余裕値は１／ＬMAXで表される。よって、閉ループ系の安定性の尺度は閉ループ利得余裕値により評価することができる。
【００５３】
一方、閉ループ利得余裕値は、閉ループ系のインパルス応答特性と密接な関係があり、閉ループ利得余裕値が大きいほどインパルス応答信号Ｑの振幅が時間とともに急激に減衰し、閉ループ利得余裕値が小さいほど減衰が緩やかになる。そこで、閉ループ利得余裕推定部１２において閉ループ利得余裕値を推定するためのサンプル信号（インパルス信号）Ｐを上記閉ループ系に与えたときの応答信号Ｑを観測し、その応答信号Ｑの包絡線成分から閉ループ系の時定数に関する情報を抽出して閉ループ系におけるハウリング発生限界までの閉ループ利得余裕値の推定を行うとともに、推定結果に基づき、挿入損失量調整手段８にて上記所望の閉ループ利得余裕値に対する実際の挿入損失量の過不足分を算出して閉ループ系への挿入損失量を調整する。
【００５４】
すなわち、上述のように包絡線検波器１１で得られる応答信号Ｑの包絡線成分の時間特性が閉ループ利得余裕値が大きいほど減衰が早く且つ小さいほど減衰が緩やかになるという性質を有することから、閉ループ利得余裕推定部１２において事前に学習された種々の利得余裕値に対する包絡線検波器１１の出力データから閾値レベルを求めておき、比較器１３において観測される包絡線検波器１１の出力信号レベルを上記閾値レベルと比較することにより、その比較結果に基づいて判定部１４にて閉ループ利得余裕値が推定できる。そして、その推定結果から、閉ループ利得余裕値を設計仕様で定めた値とするために必要な損失量を挿入するべく、制御器７に信号を伝送して制御器７によって減衰器６1，６2の減衰量を調節している。
【００５５】
上述のように上記拡声通話機では、インパルス信号に対する応答信号から、閉ループ系での利得余裕値を推定し、この利得余裕値の推定値と、目標とする利得余裕値との差分を算出し、その算出結果に基づいて信号経路に挿入する損失量を調整する挿入損失量調整手段８を備えているので、通話中においても閉ループ系の安定度に応じて挿入損失量を制御し、常に利得余裕値を仕様で定めた値に維持することができ、ハウリングを生じることなく安定した通話品質を維持することができる。また、従来例に比較して必要以上に挿入損失量を大きくする必要がないため、双方向同時通話性能の実現可能性が高まるという利点もある。
【００５６】
なお、上記基本構成並びに後述する各実施形態においてはサンプル信号発生器にインパルス信号発生器９を用いたが、代わりにバースト信号発生器を用いてバースト信号をサンプル信号に用いてもよい。この場合には、信号を送出している状態から送出を停止した瞬間からの閉ループ系の過渡応答を観測し、その包絡線成分から閉ループ系の時定数に関する情報を抽出する。而してサンプル信号にバースト信号を用いた場合にも、信号送出時間が閉ループ系の遅延時間に対して十分に短ければ、その応答波形の包絡線成分より閉ループ系の時定数に関する情報を抽出することができ、バースト信号の信号送出時間を適切な値とすることにより通話中における違和感をなくし、サンプル信号の送出による通話品質の劣化を抑えることができるという利点がある。但し、種々の利得余裕値に対する閾値レべルを求めておく必要があることはインパルス信号の場合と同様である。
【００５７】
ところで、上記基本構成においては式１で表される応答信号Ｑから利得余裕値を推定しているが、上記式１からも明らかなように応答信号Ｑにはサンプル信号Ｐのみに対する応答信号（式１の右辺第１項）以外の信号が含まれている。そのため、受話信号Ｙ及びマイクロホン１の集音する音響信号Ｘのレベルが大きく、式１の右辺第２項及び第３項が無視できない場合においては、利得余裕値を精度良く推定することが難しくなる。
【００５８】
そこで、本発明の各実施形態においては、式１で表される応答信号Ｑのサンプル信号に対応する信号（式１の右辺第１項）のみを抽出することにより、その他の信号（式１の右辺第２項及び第３項）を充分に抑圧し、精度良く利得余裕値を推定することができるようにしている。
【００５９】
図１は本実施形態における挿入損失量調整手段８の主要な構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の拡声通話機の全体構成は上述の基本例と共通であるから図示並びに説明は省略し、共通する部分については同一の符号を付す。
【００６０】
図１に示すように本実施形態における挿入損失量調整手段８は、インパルス信号発生器９、加算器１０、包絡線検波器１１並びに閉ループ利得余裕推定部１２に加えて、所定の時間間隔でインパルス信号発生器９から信号経路へ複数回にわたってインパルス信号を送出させるためのタイミング制御を行う同期制御部１５と、包絡線検波器１１の前段に設けられ同期制御部１５からのタイミング情報を受けてインパルス信号に対する応答信号Ｑを同期加算平均処理する同期加算平均部１６とを具備している。
【００６１】
図２は同期制御部１５並びに同期加算平均部１６を示すブロック図である。同期制御部１５は、図３に示すように所定の時間間隔Ｔ1，Ｔ2，…，ＴN-1毎に複数回励振されるインパルス信号（サンプル信号）Ｐ0，Ｐ1，…，ＰN-1（以下、｛Ｐ｝と表記する。）をインパルス信号発生器９から送出させるとともに、図２に示すようにインパルス信号Ｐ0…の送出に同期した同期信号を同期加算平均部１６に出力する。
【００６２】
一方、同期加算平均部１６は、図２に示すように同期制御部１５からの同期信号によってオン・オフされるスイッチ要素１６ａと、スイッチ要素１６ａを介して入力されるインパルス信号｛Ｐ｝の応答信号｛Ｑ｝を所定の時間だけ遅延させる遅延器１６ｂ1〜１６ｂN-1と、各遅延器１６ｂ1〜１６ｂN-1の出力を加算する加算器１６ｃ1〜１６ｃN-1と、全遅延器１６ｂ1〜１６ｂN-1の出力信号の和（加算器１６ｃN-1の出力）を同期加算回数Ｎで除算する除算器１６ｄとを備えて、インパルス信号｛Ｐ｝に同期して加算平均処理を行って応答信号｛Ｑ｝の移動平均を求めている。而して、音響信号Ｘや受話信号Ｙの位相はインパルス信号｛Ｐ｝が送出される時間間隔Ｔ1，Ｔ2，…，ＴN-1とは無関係であるため、同期加算回数Ｎを充分に大きくとることで式１における右辺第２項及び第３項が抑制されるとともに右辺第１項のインパルス信号｛Ｐ｝に対する応答成分のみが強調され、実質的に式１の右辺第１項の上記応答成分のみを抽出することが可能となる。なお、応答信号｛Ｑ｝の移動平均が求められたら、同期制御部１５から出力されるリセット信号により、同期加算平均部１６の各遅延器１６ｂ1〜１６ｂN-1がリセットされ、同期加算平均部１６が新たに移動平均の算出可能な初期状態に復帰する。
【００６３】
そして、同期加算平均部１６から出力される応答信号｛Ｑ｝の移動平均が包絡線検波器１１に入力され、同期加算平均処理により得られたインパルス信号｛Ｐ｝に対する閉ループ系の応答信号の包絡線成分が抽出される。さらに、閉ループ利得余裕推定部１２では、包絡線検波器１１で抽出された包絡線成分の時間軸に対する減衰特性から利得余裕値を推定し、推定された利得余裕値に基づいて所要の挿入損失量を算出する。なお、インパルス信号｛Ｐ｝の時間間隔Ｔ1，Ｔ2，…，ＴN-1は、利得余裕値の推定処理に必要な応答時間τに対して充分に大きくする必要がある。また、利得余裕値の推定処理に要する加算器１１の出力信号の観測時間Ｔ（＝Ｔ0＋Ｔ1＋…＋ＴN-1＋τ）は、この時間Ｔ内における閉ループ系の特性の変動が無視できる程度に短くする必要がある。
【００６４】
上述のように基本構成の挿入損失量調整手段８に同期制御部１５と同期加算平均部１６とを付加して、インパルス信号｛Ｐ｝に対する応答信号｛Ｑ｝の移動平均を求め、求めた移動平均を包絡線検波器１１に出力するようにしているため、閉ループ中に周囲騒音や音声信号が存在する場合においても、応答信号｛Ｑ｝に対する周囲騒音の影響を軽減し、利得余裕値を精度良く推定することができる。その結果、上記のような場合においても挿入損失量を適切な値に設定して、閉ループ系を安定化することができる。特に、本手法では、閉ループ中に存在する周囲騒音が広い周波数帯域を持ち、自己相関が少ない場合にその効果が大きい。
【００６５】
ところで、図１に示した構成においては閉ループ系の利得余裕値を推定するためにサンプル信号（インパルス信号又はバースト信号）を系に与えているが、通話中にインパルス信号やバースト信号がスピーカ３から聞こえるために使用者に聴感上の不快感を与えてしまう虞がある。
【００６６】
そこで、インパルス信号やバースト信号のように聴感上不快感を与える虞があるサンプル信号を使う代わりに、疑似白色信号を用いて利得余裕値を推定すれば、上述のような聴感上の不快感を与えるのを防止することができる。
【００６７】
図４は本実施形態の挿入損失量調整手段８の他の主要構成を示すブロック図であり、信号経路に周期が有限の疑似白色信号を挿入する疑似白色信号発生器２４と、音声信号に疑似白色信号を加算する加算器１０と、疑似白色信号と当該疑似白色信号に対する応答信号の相互相関値を求めるとともに求めた相互相関値に基づいて閉ループのインパルス応答を推定する相互相関演算部２５と、相互相関演算部２５により推定された閉ループのインパルス応答信号の包絡線を検波する包絡線検波器１１と、包絡線検波器１１の出力信号に基づいて閉ループにおける利得余裕を推定する閉ループ利得余裕推定部１２とを具備している。なお、図１に示したものと共通する部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
ここで、疑似白色信号としては、例えばＭ系列信号を用いる。Ｍ系列信号とは、次式のｆ(x)がｍｏｄ２の原始多項式であるとき、
ｆ(x)＝１＋ｃ1ｘ＋ｃ2ｘ2＋…ｃpｘp
次式により生成されるｍｏｄ２上の数列ａtで表される。
【００６９】
ａt＝ｃ1ａt-1＋ｃ2ａt-2＋…＋ｃpａt-p
また、この周期Ｔは２p−１である。信号経路へ送出する信号ｐ(t)がＭ系列信号であり、その周期Ｔが充分に長ければ、Ｍ系列信号ｐ(t)に対して次式が成り立つ。
【００７０】
【数２】
2005160120.tif 000004
【００７１】
ここで、ΨppはＭ系列信号ｐ(t)の自己相関値を表すが、Ｍ系列信号の自己相関値が時間に依存しないため、次式のように表現することができる。
【００７２】
Ψpp(t、t＋τ)＝Ψpp(τ)
相互相関演算部２５においては、次式によりＭ系列信号ｐ(t)と加算器１０の出力信号（応答信号）ｑ(t)との相互相関値を上記Ａで規格化した値を求める。
【００７３】
【数３】
2005160120.tif 000005
【００７４】
ここで、加算器１０の出力信号ｑ(t)は次式で表される。
【００７５】
【数４】
2005160120.tif 000006
【００７６】
但し、ｈp(σ)、ｈy(σ)並びにｈx(σ)は各々Ｍ系列信号ｐ(t)の入力点から加算器１０の出力点への閉ループ系のインパルス応答、受話信号Ｙの入力点から加算器１０の出力点への閉ループ系のインパルス応答、送話信号Ｘの入力点から加算器１０の出力点への閉ループ系のインパルス応答をそれぞれ表している。上記式４を式３に代入すると次式が得られる。
【００７７】
【数５】
2005160120.tif 000007
【００７８】
上記式５は次式のように変形できる。
【００７９】
【数６】
2005160120.tif 000008
【００８０】
但し、Ψpy及びΨpxはそれぞれＭ系列信号ｐ(t)と受話信号Ｙとの相互相関値、Ｍ系列信号ｐ(t)と送話信号Ｘとの相互相関値を表し、各々次式で与えられる。
【００８１】
【数７】
2005160120.tif 000009
【００８２】
【数８】
2005160120.tif 000010
【００８３】
ここで、Ｍ系列信号ｐ(t)と受話信号Ｙ、並びにＭ系列信号ｐ(t)と送話信号Ｘとは互いに因果関係がないため、それぞれの相互相関値Ψpy、Ψpxは時間ｔに依存して変化する。また、Ｍ系列信号ｐ(t)の周期Ｔが充分に長いときには上記相互相関値Ψpy、Ψpxはゼロとなる。よって、この場合には上記式６の右辺第２項及び第３項がゼロとなり、次式のように変形できる。
【００８４】
【数９】
2005160120.tif 000011
【００８５】
従って、Ψpp(t、t＋τ)＝Ψpp(τ)で与えられるＭ系列信号（疑似白色信号）ｐ(t)と応答信号ｑ(t)との相互相関値を上記Ａで規格化した値を算出することにより、Ｍ系列信号ｐ(t)から応答信号ｑ(t)への系のインパルス応答の遅延時間τにおける係数を求めることができる。但し、上記式９が成り立つのは、式７及び式８で与えられる相互相関値Ψpy，ΨpxがゼロとみなせるほどＭ系列信号ｐ(t)の周期Ｔが充分に長い場合であり、それ以外の場合においては、上記式６の右辺第２項及び第３項は外乱成分となり、インパルス応答の推定精度を劣化させる要因となる。
【００８６】
ところで、相互相関演算部２５をデジタル回路により実現する場合には、上記Ψpp(t、t＋τ)＝Ψpp(τ)を上記Ａで規格化した相互相関値は次式で表される
【００８７】
【数１０】
2005160120.tif 000012
【００８８】
但し、Ｉは離散時間系におけるＭ系列信号ｐ(t)の周期を表し、ｐ(i)、ｑ(i+j)は各々サンプル時刻ｉ，ｉ＋ｊにおけるＭ系列信号ｐ(t)及び応答信号ｑ(t)のデータを表す。また、上記式７により得られる値はＭ系列信号ｐ(t)から応答信号ｑ(t)への系のインパルス応答の１係数ｈp(j)であり、閉ループ系の利得余裕を推定するために必要なインパルス応答観測時間をサンプル時間Ｊとすると、ｈp(0)，ｈ(1)，ｈ(2)，…，ｈ(J-1)の合計Ｊ個の係数を求める必要がある。よって、Ｍ系列信号（疑似白色信号）ｐ(t)から応答信号ｑ(t)への系のインパルス応答を推定するために、Ｉ×Ｊ回の積和演算を必要とする。
【００８９】
上述のような演算処理により求められる疑似白色信号ｐ(t)から応答信号ｑ(t)への系のインパルス応答（応答信号Ｑ）が包絡線検波器１１に入力され、閉ループ利得余裕推定部１２において包絡線検波器１１で抽出された包絡線成分の時間軸に対する減衰特性から利得余裕値を推定し、推定された利得余裕値に基づいて所要の挿入損失量を算出する。
【００９０】
上述のように、基本構成の挿入損失量調整手段８に対してインパルス信号発生器９の代わりに疑似白色信号発生器２４を付加するとともに、疑似白色信号と当該疑似白色信号に対する応答信号の相互相関値を求めて相互相関値に基づいて閉ループのインパルス応答を推定する相互相関演算部２５を付加して、推定したインパルス応答（応答信号）から包絡線検波器１１並びに閉ループ利得余裕推定部１２により利得余裕値を推定するため、使用者に聴感上の不快感を与えることなく利得余裕値を精度よく推定でき、挿入損失量を適切な値に設定して、閉ループ系を安定化することができる。
【００９１】
図５は本実施形態における挿入損失量調整手段８のさらに他の主要構成を示すブロック図であり、図４に示した構成に対して図１に示した構成における同期制御部１５並びに同期加算平均部１６を設けた点に特徴がある。
【００９２】
本構成では、信号経路に送出する疑似白色信号の周期が充分に長くなく、上記式６の右辺第２項及び第３項がゼロとはみなせずに外乱要素となる場合に、同期加算平均処理によりこれらの影響を低減し、閉ループ系のインパルス応答の推定精度を向上させるものである。いま、Ｍ系列信号ｐ(t)の周期をＴ1、同期加算回数をＮとすると、同期加算平均部１６の出力値は次式で表される。
【００９３】
【数１１】
2005160120.tif 000013
【００９４】
上記式１１に式６及び式９を代入して整理すると次式が得られる。
【００９５】
【数１２】
2005160120.tif 000014
【００９６】
ここで、相互相関値Ψpy，Ψpxは時間ｔに関して不規則に変動するため、上記式１２における右辺第２項及び第３項が同期加算回数Ｎの値を充分に大きくすることにより抑圧することができる。
【００９７】
本構成によれば、信号経路に送出するＭ系列信号ｐ(t)の周期Ｔを図４に示した構成に比較して短くすることができるため、挿入損失量調整手段８をデジタル回路で実現する場合にＭ系列信号ｐ(t)の発生及び上記式１０の演算に必要となる記憶装置の容量や積和回数を低減することができるという利点がある。なお、同期加算平均部１６より出力される閉ループ系のインパルス応答（応答信号）は包絡線検波器１１に入力され、図１に示した構成と同様の演算処理によって所要の挿入損失量が算出される。
【００９８】
（実施形態１）
図６は本発明の実施形態１における挿入損失量調整手段８を示すブロック図であり、図１に示した構成に対して収束判定部１７を設けた点に特徴がある。
【００９９】
利得余裕値の推定処理を開始した後、Ｍ番目のインパルス信号ＰM-1を閉ループに送出した後に同期加算平均部１５から出力される信号ＱM’(t)は次式で表される。但し、０≦ｔ≦τであり、ｔ＝０は閉ループ系にＭ番目のインパルス信号ＰM-1を送出した瞬間を表す。
【０１００】
【数１３】
2005160120.tif 000015
【０１０１】
さらに、Ｍ＋１番目のインパルス信号ＰMを送出した後に同期加算平均部１６より出力される信号ＱM+1’(t)は次式で表される。
【０１０２】
【数１４】
2005160120.tif 000016
【０１０３】
ここで、収束判定部１７においては、同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)を常時監視し、Ｍ＋１回目の同期加算平均処理により得られる信号ＱM+1’(t)と前回の同期加算平均処理により得られた信号ＱM’(t)との差が一定の範囲内に収束したか否かを判定する。すなわち、収束判定の規範は次式で与えられる。
【０１０４】
【数１５】
2005160120.tif 000017
【０１０５】
上式は式１４を用いて次式のように変形できる。
【０１０６】
【数１６】
2005160120.tif 000018
【０１０７】
上式より、式１５の収束条件を満たすためには、αが十分に小さく（すなわち、同期加算回数Ｍが十分に大きく）、かつ、同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)が応答信号Ｑ(t)の期待値Ｅ〔Ｑ(t)〕に収束する必要があることが分かる。
【０１０８】
而して、収束判定部１７は、同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)の収束が確認されるまで同期加算処理を更新し、収束が確認された時点で同期制御部１５を介して同期加算平均部１６における同期加算処理を中断させるとともにインパルス信号発生器９からのインパルス信号｛Ｐ｝の送出を停止させる。なお、同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)は包絡線検波器１１に入力され、以下、図１に示した構成と同様の処理により所要の挿入損失量が算出される。
【０１０９】
上述のように本実施形態では、収束判定部１７の判定結果に応じて同期制御部１５が同期加算平均部１６における同期加算処理の継続／中断を決定しているので、同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)が一定値に収束するまでインパルス信号｛Ｐ｝の送出と同期加算処理とを継続することによって、閉ループ中に周囲騒音が存在する場合においても、周囲騒音が存在しないときと同程度の精度で利得余裕値を推定することが可能となる。なお、図５に示した構成に対して収束判定部１７を設けても同様の作用効果を奏することができる。
【０１１０】
（実施形態２）
図７は本発明の実施形態２における挿入損失量調整手段８を示すブロック図であり、実施形態１に対してタイマ部１８を設けた点に特徴がある。
【０１１１】
タイマ部１８は、インパルス信号発生器９から最初のインパルス信号Ｐ0が送出されると同時に同期制御部１５によってリセットされ、それ以後の経過時間を測定する。この経過時間を示す信号がタイマ部１８から同期制御部１５に随時入力されており、同期制御部１５では、経過時間が所定時間を越えても収束判定部１７にて同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)の収束が確認されなければ、同期加算平均部１６にリセット信号を出力して利得余裕推定処理を中断するとともに、インパルス信号発生器９からのインパルス信号｛Ｐ｝の送出を停止させる。而して、インパルス信号｛Ｐ｝の送出中に閉ループ系が変動し、長時間にわたって同期加算処理を行ってもその出力信号Ｑ’(t)が収束しないような場合において、同期加算平均処理を一度リセットすることにより、閉ループ系が変動した後の利得余裕値を速やかに推定することができる。
【０１１２】
上述のように本実施形態によれば、利得余裕値の推定処理中に閉ループ系の特性が変化し、タイマ部１８により測定される経過時間が所定時間を越えても同期加算平均部１６の出力信号Ｑ’(t)が収束しない場合には、一度同期加算処理を中断させてリセットすることで変化後の閉ループ系の利得余裕値の推定処理を速やかに開始することができる。なお、図５に示した構成に対して収束判定部１７とともにタイマ部１８を設けても同様の作用効果を奏することができる。
【０１１３】
（実施形態３）
図８は本発明の実施形態３における挿入損失量調整手段８を示すブロック図であり、図１に示した構成に対して自己相関関数算出部１９を設けた点に特徴がある。
【０１１４】
自己相関関数算出部１９は、インパルス信号Ｐ0…の送出以前に閉ループ中に存在する信号の自己相関関数を算出するものである。ここで、インパルス信号Ｐ0…の送出以前に閉ループ中に存在する信号をｒ(t)とし、その自己相関関数をＲ（τ）とすると、この自己相関関数Ｒ（τ）は次式で表される。
【０１１５】
【数１７】
2005160120.tif 000019
【０１１６】
ここで、インパルス信号｛Ｐ｝に対する応答信号｛Ｑ｝は、インパルス信号Ｐ0…に対する応答成分と元々閉ループ中に存在している信号ｒ(t)（雑音成分）との和で表される。従って、時間シフト量τと、所定値以上の雑音成分の抑圧量を得るために必要な同期加算回数Ｎとの関係を事前に調べておき、同期制御部１５にて、その関係と自己相関関数算出部１９により得られる自己相関関数Ｒ（τ）とを照合することにより、同期加算処理に要する時間Ｔ（＝Ｔ0＋Ｔ1＋…＋ＴN-1＋τ）を最小化するためのインパルス信号｛Ｐ｝の送出間隔Ｔn（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）及び同期加算回数Ｎを求めることができる。その結果、利得余裕値の推定に要する時間を短縮することができる。
【０１１７】
上述のように本実施形態では、閉ループ中に存在する信号ｒ(t)の自己相関関数Ｒ（τ）を算出する自己相関関数算出部１９を挿入損失量調整手段８に設け、算出された自己相関関数Ｒ（τ）に基づいて同期制御部１５がインパルス信号発生器９からのインパルス信号｛Ｐ｝の送出間隔Ｔnと同期加算平均部１６における同期加算回数Ｎを調整するようにしたので、事前に算出された閉ループ中に存在する信号ｒ(t)の自己相関関数Ｒ（τ）より、同期加算処理に要する時間Ｔを最小化するようにインパルス信号｛Ｐ｝の送出間隔Ｔn及び同期加算回数Ｎを調整することで利得余裕値の推定処理を高速化することができる。なお、図５に示した構成に対して自己相関関数算出部１９を設けても同様の作用効果を奏することができる。
【０１１８】
（実施形態４）
図９は本発明の実施形態４における挿入損失量調整手段８を示すブロック図であり、図１に示した構成に対して騒音レベル推定部２０とインパルス信号送出レベル調整部２１とを設けた点に特徴がある。
【０１１９】
騒音レベル推定部２０は、インパルス信号｛Ｐ｝の閉ループ系への送出以前に閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定するものであり、インパルス信号送出レベル調整部２１は、推定された周囲騒音のレベルに応じてインパルス信号発生器９から出力されるインパルス信号Ｐ0…のレベルを調整するものである。すなわち、本発明に係る利得余裕値の推定処理においては、閉ループ中の周囲騒音レベルに対するインパルス信号送出レベルの比（この比をここではＳ／Ｎ比と定義する）が利得余裕値の推定精度に影響を及ぼすことから、閉ループにインパルス信号Ｐ0…が送出される以前の周囲騒音レベルを騒音レベル推定部２０で推定し、推定された周囲騒音レベルに対して上記Ｓ／Ｎ比が所定値以上となるようにインパルス信号送出レベル調整部２１にてインパルス信号Ｐ0…の送出レベルを調整することで、利得余裕値の推定精度を向上させることができる。
【０１２０】
上述のように本実施形態では、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部２０と、騒音レベル推定部２０による推定結果に基づいてサンプル信号（インパルス信号）の送出レベルを調整するインパルス信号送出レベル調整部２１とを挿入損失量調整手段８に設けたので、閉ループ系に送出するインパルス信号のレベルを周囲騒音レベルに対して充分な大きさに設定することにより、観測点において高いＳ／Ｎ比でインパルス信号｛Ｐ｝に対する応答信号｛Ｑ｝を得ることができ、利得余裕値の推定精度を向上させることができる。なお、図５に示した構成に対して騒音レベル推定部２０並びに疑似白色信号の送出レベルを調整する手段を設けても同様の作用効果を奏することができる。
【０１２１】
（実施形態５）
図１０は本発明の実施形態５における挿入損失量調整手段８を示すブロック図であり、図１に示した構成に対して騒音レベル推定部２０と同期加算回数調整部２２とを設けた点に特徴がある。
【０１２２】
騒音レベル推定部２０は実施形態４と同様に、インパルス信号｛Ｐ｝の閉ループ系への送出以前に閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定するものであり、同期加算回数調整部２２は、推定された周囲騒音のレベルに応じて同期加算平均部１６における同期加算回数Ｎを調整するものである。一般に、周囲騒音のレベルが大きい場合に周囲騒音を抑圧するためには同期加算回数Ｎを大きな値に設定する必要があり、逆に、周囲騒音のレベルが小さい場合には少ない同期加算回数Ｎでも周囲騒音を抑圧することができる。
【０１２３】
而して、このような周囲騒音レベルと同期加算回数との統計的性質を予め定量的に調べておき、騒音レベル推定部２０で推定される周囲騒音レベルに対して同期加算回数調整部２２により必要最小限の同期加算回数Ｎを設定することで、同期加算平均に伴う遅延時間を最小化することができる。
【０１２４】
上述のように本実施形態では、閉ループ中に存在する周囲騒音のレベルを推定する騒音レベル推定部２０と、騒音レベル推定部２０による推定結果に基づいて同期加算平均部１６における同期加算回数Ｎを調整する同期加算回数調整部２２とを挿入損失量調整手段８に設けたので、閉ループ系に存在する周囲騒音のレベルに応じて同期加算回数Ｎを必要最小限に設定することができるため、同期加算処理に要する計算時間を最小化することができる。また、１回の利得余裕値の推定処理に要するサンプル信号（インパルス信号）の送出回数を最小化することにより、インパルス信号が受話信号に重畳して聞こえることによる聴覚上の不快感、違和感を軽減することができる。なお、図５に示した構成に対して騒音レベル推定部２０並びに同期加算回数調整部２２を設けても同様の作用効果を奏することができる。
【０１２５】
（実施形態６）
図１１は本発明の実施形態６における挿入損失量調整手段８を示すブロック図であり、図１に示した構成に対して騒音レベル推定部２０、インパルス信号送出レベル調整部２１、同期加算回数調整部２２並びに周囲騒音抽出部２３を設けた点に特徴がある。但し、インパルス信号送出レベル調整部２１及び同期加算回数調整部２２については、少なくとも何れか一方を設ければよい。また、騒音レベル推定部２０、インパルス信号送出レベル調整部２１及び同期加算回数調整部２２は実施形態４及び実施形態５と共通であるから説明を省略する。
【０１２６】
式１からも明らかなように、閉ループへのインパルス信号｛Ｐ｝の送出中において観測される応答信号ｑには、インパルス信号｛Ｐ｝に対する応答成分と周囲騒音成分（および送受話音声成分）が混在している。そこで、周囲騒音抽出部２３によってこれら複数の信号成分が重畳された信号から周囲騒音成分のみを抽出し、抽出した成分から周囲騒音レベルを推定することで、インパルス信号｛Ｐ｝の送出後の利得余裕値推定処理中においても、周囲騒音のレベルに応じて適応的にインパルス信号送出レベルや、同期加算回数Ｎを調整することができるのである。
【０１２７】
周囲騒音抽出部２３は、図１２に示すように同期制御部１５からインパルス信号Ｐk（k=0,1,…,N-1）の送出タイミングに同期した同期信号が入力されるとリセットされるタイマ回路２３ａと、タイマ回路２３ａにより計測される経過時間ｔk（各インパルス信号Ｐkが閉ループ系に送出されてからの経過時間）とインパルス信号Ｐkに対する閉ループ系の応答時間τとの大小判定を行う判定部２３ｂと、閉ループ系の応答信号Ｑと判定部２３ｂの出力信号とを乗算するための乗算器２３ｃとを備えて構成される。ここで、乗算器２３ｃの出力信号は、騒音レベル推定部２０に入力される。判定部２３ｂは、タイマ回路２３ａで計測される経過時間ｔkが応答時間τよりも大きい（ｔk＞τ）と判定した場合には１を出力し、経過時間ｔkが応答時間τよりも小さい（ｔk＜τ）と判定した場合には０を出力するものである。
【０１２８】
すなわち、閉ループ系にインパルス信号Ｐkを送出してからの経過時間ｔkが応答時間τよりも大きく且つ送出間隔Ｔk+1よりも小さい時間帯（τ＜ｔk＜Ｔk+1）においては、応答信号Ｑに含まれるインパルス信号Ｐkに対する応答成分（式１における右辺第１項）は無視でき、τ＜ｔkを満たす時間帯における加算器１０の出力信号（応答信号）Ｑでは周囲騒音に対する成分（及び送受話音声信号に対する成分）が支配的となるため、上述のように経過時間ｔkが応答時間τよりも大きい（ｔk＞τ）場合に応答信号Ｑをそのまま騒音レベル推定部２０に出力し、経過時間ｔkが応答時間τ以下（ｔk＜τ）の場合に騒音レベル推定部２０に信号を出力しないことによって、周囲騒音抽出部２３にて閉ループへのインパルス信号｛Ｐ｝の送出中に観測される応答信号ｑより周囲騒音成分を抽出することが可能となる。
【０１２９】
そして、その抽出された周囲騒音成分から騒音レベル推定部２０で周囲騒音のレベルを推定し、その推定値に基づき、インパルス信号送出レベル調整部２１及び同期加算回数調整部２２の少なくとも何れか一方でインパルス信号の送出レベル並びに同期加算回数Ｎの調整（設定）を行う。なお、周囲騒音抽出部２３にて周囲騒音を抽出していない時間帯（ｔk≦τを満たす時間帯）においては、騒音レベル推定部２０での騒音レベルの推定処理を停止するのが望ましい。
【０１３０】
上述のように本実施形態によれば、閉ループ中に伝送される信号から周囲騒音信号を抽出する周囲騒音抽出部２３を挿入損失量調整手段８に設けたので、利得余裕値の推定処理中に閉ループ中の周囲騒音レベルが変化するような場合においても、これに適応してインパルス信号｛Ｐ｝の送出レベル及び同期加算回数Ｎの少なくとも何れか一方を調整し、周囲騒音のレベルが変動するような場合においても、これに追従して精度良く利得余裕値を推定することができる。なお、図５に示した構成に対して騒音レベル推定部２０、インパルス信号送出レベル調整部２１、同期加算回数調整部２２並びに周囲騒音抽出部２３を設けても同様の作用効果を奏することができる。
【０１３１】
（実施形態７）
ところで、上述の各実施形態では閉ループ系にサンプル信号（インパルス信号又はバースト信号）を送出したときの応答信号の包絡線の傾きを観測することで閉ループの利得余裕値を推定しているが、推定可能な利得余裕値には上限が存在する。つまり、閉ループ系の利得余裕値が所定の値以上（インパルス信号に対する応答信号の包絡線の傾きが所定値以上に大きく急峻）である場合には、包絡線の傾きを精度良く求めることが困難となり、利得余裕値の推定精度も低下してしまう虞がある。また、そのような傾向は、閉ループ系を伝送するサンプル信号以外の信号（音声信号又は周囲騒音信号）のレベルが高くなるほど顕著となる。
【０１３２】
図１４に示すようにマイク１、第１の増幅器２、スピーカ３、第２の増幅器４で構成される閉ループ系にインパルス信号を付加したときの応答信号の包絡線の傾きを、インパルス信号以外の信号（ランダムノイズ）を加算して観測した実験結果を図１５〜図１７に示す。ここで、図１５は同期加算処理を行わずに２０ｄＢのランダムノイズを付加した場合、図１６は同期加算処理を行って２０ｄＢのランダムノイズを付加した場合、図１７は同期加算処理を行って４０ｄＢのランダムノイズを付加した場合の各応答信号波形を示しており、各図における曲線イ〜ハはそれぞれ閉ループ系の利得余裕値が３ｄＢ、６ｄＢ並びに１０ｄＢの場合を示している。これらの実験結果から、ランダムノイズ（サンプル信号以外の信号）のレベルが高くなるほど（すなわち、曲線イよりも曲線ロ、曲線ロよりも曲線ハ）、包絡線の傾きを精度良く求めることが困難になることは明らかである。
【０１３３】
そこで、上記課題を解決するために本実施形態では、図１に示した構成に対して包絡線検波器１１により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部２６と、受話側の信号経路に挿入され傾き判定部２６による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器２７とを挿入損失量調整手段８に付加した点に特徴がある。
【０１３４】
図１３は本実施形態における挿入損失量調整手段８を示すブロック図である。包絡線検波器１１にて抽出される包絡線成分が傾き判定部２６に入力され、包絡線成分の傾きが次段の閉ループ利得余裕推定部１２において系の利得余裕値が精度よく推定可能な範囲か否かを傾き判定部２６で判定している。また、利得余裕調整用増幅器２７は第２の増幅器４の前段に挿入されており、傾き判定部２６から与えられる制御信号によって増幅度が可変されるものである。
【０１３５】
而して、傾き判定部２６にて包絡線検波器１１にて抽出された包絡線成分の傾きを所定値と比較し、所定値よりも小さい、すなわち推定可能と判定した場合には上記包絡線成分を閉ループ利得余裕推定部１２に出力するとともに利得余裕調整用増幅器２７の増幅度を初期値（＝１）に維持する。
【０１３６】
一方、包絡線の傾きが急峻なために、傾き判定部２６にて包絡線成分の傾きが所定値よりも大きい、すなわち推定不可能と判定した場合には制御信号を出力して利得余裕調整用増幅器２７の利得を増大させる。例えば、推定可能な上限値をＬmax〔dB〕としたときに０〔dB〕からＬmax〔dB〕刻みに段階的に増大させるようにすればよい。その結果、利得余裕調整用増幅器２７の利得分だけ系の利得余裕値が減少するから、利得余裕調整用増幅器２７の増幅度を適当な値に設定すれば、系の利得余裕を閉ループ利得余裕推定部１２における推定が可能な値とすることができる。また、これ以降は包絡線検波器１１で抽出される包絡線成分の傾きが小さくなって傾き判定部２６にて推定可能と判定されるようになり、上記包絡線成分が閉ループ利得余裕推定部１２に入力されて利得余裕の推定が行われる。
【０１３７】
ここで、閉ループ利得余裕推定部１２にて推定される利得余裕値に利得余裕調整用増幅器２７の増幅度を乗じた値が実際の系の利得余裕値となるから、この値に基づいて挿入損失量の調整を行う必要がある。
【０１３８】
上述のように本実施形態によれば、包絡線検波器１１により検波される包絡線の傾きと所定値との大小関係を判定する傾き判定部２６と、受話側の信号経路に挿入され傾き判定部２６による判定結果に応じて増幅度を可変する利得余裕調整用増幅器２７とを挿入損失量調整手段８に具備しているから、閉ループ系の利得余裕が大きい状態においても利得余裕値を精度よく推定することができる。その結果、閉ループ系の利得余裕値を常に充分な値に維持可能なように挿入損失量を調整することができる。なお、本実施形態では利得余裕調整用増幅器２７を送話側の信号経路に挿入しているが受話側の信号経路に挿入しても同様の作用効果を奏することは言うまでもない。また、本実施形態では図１に示した構成に対して傾き判定部２６及び利得余裕調整用増幅器２７を付加する構成としているが、図４又は図５に示した構成あるいは図１８に示す基本構成に対して傾き判定部２６及び利得余裕調整用増幅器２７を付加する構成としても同様の作用効果を奏する。
【０１３９】
なお、上記実施形態１〜７における各挿入損失量調整手段８は、基本構成と同様にマイコンやＤＳＰを用いて実現可能である。また、サンプル信号としてインパルス信号を例示したが、バースト信号をサンプル信号に用いてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】実施形態における挿入損失量調整手段の主要構成を示すブロック図である。
【図２】同上における同期制御部並びに同期加算平均部を示すブロック図である。
【図３】同上の動作を説明するための説明図である。
【図４】実施形態における挿入損失量調整手段の他の主要構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態における挿入損失量調整手段のさらに他の主要構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態１における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図７】実施形態２における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図８】実施形態３における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図９】実施形態４における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図１０】実施形態５における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図１１】実施形態６における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図１２】同上における周囲騒音抽出部を示すブロック図である。
【図１３】実施形態７における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図１４】同上の説明図である。
【図１５】同上の説明図である。
【図１６】同上の説明図である。
【図１７】同上の説明図である。
【図１８】（ａ）は本発明の基本構成を示すブロック図、（ｂ）は同じく挿入損失量調整手段の基本構成を示すブロック図である。
【図１９】同上における閉ループを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１４１】
８  挿入損失量調整手段
９  インパルス信号発生器
１０  加算器
１１  包絡線検波器
１２  閉ループ利得余裕推定部
１５  同期制御部
１６  同期加算平均部
１７  収束判定部
【図１】
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【図２】
2005160120.tif 000021
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005160120.tif 000035
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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