(57)【要約】【課題】  デジタルコードレスシステムにおいて、無線通信における電波状況が悪い場合でもエコーの発生を小さくして通話を良好にするエコー除去装置及びエコー除去方法を提供する。【解決手段】  エコー除去装置４は、局線インタフェースボード内のＤＳＰ２０とＣＰＵ１１を備え、ＤＳＰ２０は、エコー減衰演算を行うエコー減衰手段２０ａ及びエコー減衰演算係数を基にエコー除去処理を行うエコー除去手段２０ｂ等を備え、ＣＰＵ１１は、フレーム誤り率と閾値を比較するフレーム誤り率比較手段１１ａ、エコー減衰演算結果格納手段１１ｂ及び通話全体を制御する通話制御手段１１ｃ等を備え、ＣＰＵ１１の制御命令によりこれらの手段を演算実行する。【選択図】      図３
2005176022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル無線区間通話システムにおける移動端末側と局線側の間の通話用フレームの送受信において、
前記無線区間のフレーム送受信の完成度を示すフレーム誤り率を取得し、前記フレーム誤り率と予め設定される閾値を比較するフレーム誤り率比較手段と、
発信若しくは受信した電話番号と通話音声のエコーを除去するエコー減衰演算係数を含む情報を記憶する補助記憶装置と、
前記フレーム誤り率が前記閾値より小さい場合、前記発信若しくは受信した電話番号と前記エコー減衰演算係数を含む情報を補助記憶装置に格納するエコー減衰演算結果格納手段と、
前記フレーム誤り率が前記閾値より大きい場合、発信中若しくは受信中の電話番号と前記補助記憶装置内の前記発信若しくは受信した電話番号と同一であった場合には前記エコー減衰演算結果を使用してエコー減衰処理を行うエコー減衰手段
とを備えることを特徴とするエコー除去装置。
【請求項２】
デジタル無線区間通話システムにおける移動端末側と局線側の間の通話用フレームの送受信において、
前記無線区間のフレーム送受信の完成度を示すフレーム誤り率を取得するステップと、
前記フレーム誤り率と予め設定される閾値をフレーム誤り率比較手段が比較するステップと、
前記フレーム誤り率が前記閾値より小さい場合、発信若しくは受信した電話番号と通話音声のエコーを除去するエコー減衰演算係数を含む情報をエコー減衰演算結果格納手段が補助記憶装置に格納するステップと、
前記フレーム誤り率が前記閾値より大きい場合、発信中若しくは受信中の電話番号と前記補助記憶装置内の前記発信若しくは受信した電話番号と同一であった場合には、エコー減衰手段が前記エコー減衰演算結果を使用してエコー減衰処理を行うステップ
とを有することを特徴とするエコー除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルコードレスシステムにおいて、電波状況が悪い状態でも早期に通話エコーを減衰させて、通話を良好にするエコー除去装置及びエコー除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルコードレスシステムにおいては、局線インピーダンスの不整合によって発生する回線エコーや相手先端末で発生する音響エコーが、通話音声に重層され、通話品質の低下を招くことがある。このエコー成分を減衰する手段として、一般的に回線中にエコー除去装置が備えられている。このエコー除去装置は、回線の有線無線を問わずに設置されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
エコー除去装置では局線へ送出する信号と受信信号を比較して、信号遅延、振幅特性変化、周波数特性変化が類似した信号を識別し、エコーを減衰最小化する動作を行う。この演算アルゴリズムは複数の可変係数を持ち、エコーの減衰状態により係数は随時更新されやがて収束する。そしてエコー成分が大量の場合、この収束時間は１０秒以上の時間を要することがある。
【特許文献１】特開平７−４６１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、無線通信であるＶoＩＰ（ボイスオーバインターネットプロトコル）デジタルコードレスシステムにおいては、局線インタフェース経由で発着信する際に、無線の電波状況が悪いと通話音にノイズが発生し、予測範囲外の信号がエコー除去装置へ入力されることがある。この場合、エコー減衰に要する演算時間は通常よりも長くなったり、期待するエコーキャンセル量に達しないことがある。
【０００５】
また、従来は電波状態の良し悪しに関係なく、通話開始の都度に初期係数値を使用してエコー減衰演算を行っていた。このため、電波状況の悪化により通話にノイズが発生した場合、エコー減衰に長時間かかったり、エコー減衰されずに通話が困難な状況が終話まで続いたりしていた。
【０００６】
そこで本発明は、デジタルコードレスシステムにおいて、無線通信における電波状況が悪い状態でも、早期に通話エコーを減衰させて、通話品質を良好にするエコー除去装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題点を鑑みて、本発明の第１の特徴は、デジタル無線区間通話システムにおける移動端末側と局線側の間の通話用フレームの送受信において、無線区間のフレーム送受信の完成度を示すフレーム誤り率を取得し、フレーム誤り率と予め設定される閾値を比較するフレーム誤り率比較手段（１１ａ）と；  発信若しくは受信した電話番号と通話音声のエコーを除去するエコー減衰演算係数を含む情報を記憶する補助記憶装置（１２）と；  フレーム誤り率が閾値より小さい場合、発信若しくは受信した電話番号とエコー減衰演算係数を含む情報を補助記憶装置（１２）に格納するエコー減衰演算結果格納手段（１１ｂ）と；  フレーム誤り率が閾値より大きい場合、発信中若しくは受信中の電話番号と補助記憶装置（１２）内の発信若しくは受信した電話番号と同一であった場合にはエコー減衰演算結果を使用してエコー減衰処理を行うエコー減衰手段（２０ａ）とを備えるエコー除去装置であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、デジタル無線区間通話システムにおける移動端末側と局線側の間の通話用フレームの送受信において、無線区間のフレーム送受信の完成度を示すフレーム誤り率を取得するステップと；  フレーム誤り率と予め設定される閾値をフレーム誤り率比較手段（１１ａ）が比較するステップと；  フレーム誤り率が閾値より小さい場合、発信若しくは受信した電話番号と通話音声のエコーを除去するエコー減衰演算係数を含む情報をエコー減衰演算結果格納手段（１１ｂ）が補助記憶装置（１２）に格納するステップと；  フレーム誤り率が閾値より大きい場合、発信中若しくは受信中の電話番号と補助記憶装置（１２）内の発信若しくは受信した電話番号と同一であった場合には、エコー減衰手段（２０ａ）がエコー減衰演算結果を使用してエコー減衰処理を行うステップとを有するエコー除去方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエコー除去装置及びエコー除去方法によれば、無線通信における電波状況が悪い場合の局線発着信において、無線区間のフレーム誤り率に基づき、条件の良いときの演算係数を使用することにより、通話開始のエコー除去動作における演算係数の収束時間を短縮することができ、通話開始の直後から障害となるエコーを早期に減衰させ、ひいては品質の高い音声で良好な通話を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るエコー除去装置及びエコー除去方法について説明する。尚、本発明の実施の形態において使用される機器、手法等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものでないことは勿論である。
【００１１】
（デジタルコードレスシステム）
本発明の実施の形態に係るエコー除去装置を備えたデジタルコードレスシステムの装置は、図１に示すように、無線用の移動端末１、中継機２、ハブ３、エコー除去装置４及び局線５等より構成される。移動端末１は、ＰＨＳの子機等のデジタルコードレスシステムにおいて使用される通話用端末である。移動端末１は、ホームアンテナモード、自営モード等の状態として登録されている。
【００１２】
中継機２は、セルステーションであり、Ethernet（登録商標）等のネットワーク媒体を介して接続されるＶoＩＰデジタルコードレスシステム親機である。中継機２は、後述する無線区間のフレーム誤り率の検出を行い、ネットワークを介してその検出値をエコー除去装置４へ伝達する。尚、１つの中継機２に対して複数の移動端末１が使用可能である。
【００１３】
ハブ３としては、例えばIEEE802.3準拠のEthernet HUB（登録商標）を使用する。ハブ３には、複数の中継機が接続可能である。
【００１４】
（エコー除去装置）
次に、エコー除去装置４のハードウェア構成を図２を用いて説明する。エコー除去装置４は、ＣＰＵ１１、補助記憶装置１２、主記憶装置１３、グラフィックボード１４、ＬＡＮインタフェース１５及び局線インタフェースボード１６等を備える。
【００１５】
ＣＰＵ１１は、主記憶装置１３に格納されている専用のソフトウェアを適宜ロードして演算実行し、ＶoＩＰデジタルコードレスシステム全体の動作制御を行う。詳細は後述する。
【００１６】
補助記憶装置１２は、図５に示すような通話情報テーブルを備えており、この通話情報テーブルは、「電話番号」、「エコー減衰の演算計数」、「フレーム誤り率」、「閾値」及び「日時」等の項目を備える。「電話番号」は、通話を発信した発信先の電話番号である。尚、通話を着信した着信電話番号についても記録することが出来る。「エコー減衰の演算係数」は後述するエコー減衰演算の結果得た数値である。「フレーム誤り率」は、受信したフレームの内で、正しく受信されなかったフレームの割合を示す。ＰＨＳでは、一定量のディジタルデータに誤りを検出するための符号をつけて、細切れ状に送信し、受信側ではその符号をもとに、受信したデータに誤りがないかどうかの検証をする。一般には、電界強度が大きいほどフレーム誤り率は小さくなる。しかし、混信を起こしたりフェージングがあったりすると、電界強度は十分であっても正しく受信できないこともある。一般的には、このフレーム誤り率が１０％を超えるとまともな会話はできない。「閾値」は、正常に通話可能なエコー量の閾値である。「日時」は、実際にその通話及びエコー減衰演算が行われた日時を指す。
【００１７】
グラフィックボード１４は、エコー除去装置４（パソコン）内でディスプレイモニターへの描画を行う。ＬＡＮインタフェース１５は、内部通信のネットワークに接続する為のインタフェースである。局線インタフェースボード１６は、局線５を外部回線へ接続する為のインタフェースである。局線インタフェースボード１６は、通常の局線制御に加え、無線区間のフレーム誤り率の大きさにより、エコー除去装置４のＣＰＵ１１からの命令でエコー除去のための演算の開始及び停止を行う。局線インタフェースボードはエコーキャンセル機能を行うＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）ＩＣを実装する。詳細は後述する。
【００１８】
移動端末１と局線５間の通話が確立すると、局線インタフェースボード１６上の局線インタフェース回路と回線インピーダンスの不整合による回線エコー、相手電話機の送話受話間での音響エコーが発生する。ここで局線インタフェースボードに実装されたＤＳＰと、それを制御するエコー除去装置４のＣＰＵ１１により、エコーを減衰させるための演算が行われる。このＣＰＵ１１と、ＤＳＰ２０を備える局線インタフェースボード１６の内部構成について図３を用いて説明する。
【００１９】
局線インタフェースボード１６は、ＤＳＰ２０、ＣＯＤＥＣ（エンコーダ／デコーダ）２１，２２、とを備え、ＤＳＰ２０は、エコー減衰手段２０ａ及びエコー除去手段２０ｂ等を備える。ＣＰＵ１１は、フレーム誤り率比較手段１１ａ、エコー減衰演算結果格納手段１１ｂ及び通話制御手段１１ｃ等を備える。
【００２０】
ＣＯＤＥＣ２１は、受話器よりＡＤＰＣＭ（アダプティブディファレンシャル・パルスコードモジュレーション：アナログ音声データデジタル化方式）方式による送信信号を送受信する。ＣＯＤＥＣ２２は、ＰＣＭ／Ａｎａｌｏｇ（パルスコードモジュレーション／アナログ）方式による送話信号及び受話信号を送受信する。尚、ＣＯＤＥＣ２２は、アナログ回線の場合のみ必要となる。
【００２１】
エコー減衰手段２０ａは、エコー減衰演算を行うモジュールである。エコー減衰演算は以下の手順にて行う。
【００２２】
音響反響経路の信号伝搬特性のインパルス応答ｈ（ｔ）と入力受話信号ｘ（ｔ）とを用いれば、サンプル時間間隔をＴとし、時刻ｋＴにおける音響反響ｙk は、
ｙk ＝ ｈ'ｘk （１）
で表される。但し、
ｈ＝［ｈ1 ，ｈ2 ，・・・，ｈn ］' （２）−１
ｘ＝［ｘk -1，・・・，ｘk − n ］' （２）−２
：べクトルの転置である。
【００２３】
一方、 時刻ｋＴにおけるｈの推定値をｈｓk とすれば、ｙk の推定値ｙｓkは、
ｙｓk ＝ ｈｓk 'ｘk （３）
で与えられる。 エコー除去装置４では、受話側に音声信号があり、送話側に音声信号がなく音響反響のみが存在している時、適応動作状態として反響除去動作を行う。この適応動作アルゴリズムには、一般に学習同定法が採用される。学習同定法によるｈｓk の逐次修正は、
ｈｓk +1 ＝ ｈｓk ＋α（ｘk ｅk ）／ｘk 'ｘk （４）
によって行われる。但し、
ｅk ＝ｙk −ｙｓk '， ０＜α≦１ （５）
でありｅk を残留音響反響と呼ぶ。この様な演算動作をエコー減衰演算として行う。
【００２４】
エコー除去手段２０ｂは、エコー減衰手段２０ａによって求められたエコー減衰演算値を基に、エコーの除去を行うモジュールである。
【００２５】
フレーム誤り率比較手段１１ａは、フレーム誤り率と予め登録されている閾値を比較し、フレーム誤り率より閾値が大きければエコー減衰手段２０ａによる演算を依頼し、フレーム誤り率より閾値が小さければ図２の補助記憶装置１２の通話情報テーブルに格納されている通話状態が良好だった通話のエコー減衰演算係数を使用したエコー除去を依頼する。エコー減衰演算結果格納手段１１ｂは、通話が良好だった場合のエコー減衰演算結果を含む通話の情報を、補助記憶装置１２に格納する。通話制御手段１１ｃは、移動端末１による外部回線との通話全体の制御を行う。
【００２６】
（エコー除去方法）
次に、エコー除去装置４を備えるデジタルコードレスシステムの動作について、図４のフローチャートを基に説明する。
【００２７】
（ａ）ステップＳ１として、通話制御手段１１ｃは、ある通話発信を、移動端末１から中継機２、ハブ３、エコー除去装置４内の局線インタフェースボード１６の順で経由させ、局線５に発話信号を送信させる。通話中の音声データの送受信はネットワークを介して行われる。
【００２８】
（ｂ）ステップＳ２では、中継機２が、情報要素として得られる無線区間のフレーム誤り率の値を算出し、エコー除去装置４へ送信する。ステップＳ３では、局線インタフェースボード１６は、局線５へ通話の接続を行う。
【００２９】
（ｃ）ステップＳ４では、エコー除去装置４は、補助記憶装置１２内の通話情報テーブルの電話番号を参照し、現在通話発信中の電話番号と同じ電話番号が通話情報テーブル内に存在するか検証する。通話情報テーブル内に同じ電話番号が存在する場合、ステップＳ５へ進み、同じ電話番号が存在しない場合ステップＳ９へ進む。
【００３０】
（ｄ）ステップＳ５では、フレーム誤り率比較手段１１ａは、通話情報テーブル内の同一電話番号のフレーム誤り率と閾値とを比較する。比較の結果、フレーム誤り率が閾値より大きい場合ステップＳ６へ進み、フレーム誤り率が閾値より小さい場合ステップＳ７へ進む。
【００３１】
（ｅ）ステップＳ６では、通話状態が悪いと判断し、エコー除去手段２０ｂは、通話情報テーブル内に格納されている同一電話番号のエコー減衰演算結果を使用し、エコー除去処理を行う。エコー除去処理を終えるとステップＳ１１へ進む。
【００３２】
（ｆ）ステップＳ７では、エコー減衰手段２０ａは、初期値の演算係数を使用してエコー減衰演算を行う。更に、エコー除去手段２０ｂは、エコー減衰手段２０ａが演算した減衰演算係数を用いてエコー除去処理を行う。更にステップＳ８において、エコー減衰演算結果格納手段１１ｂは、この通話の電話番号、エコー減衰演算係数、フレーム誤り率、日時等を補助記憶装置１２の通話情報テーブルに書き込む。
【００３３】
（ｇ）一方、通話情報テーブルに同一電話番号がない場合は、ステップＳ９において、エコー減衰手段２０ａは、初期値の演算係数を使用してエコー減衰演算を行う。更に、エコー除去手段２０ｂは、エコー減衰手段２０ａが演算した減衰演算係数を用いてエコー除去処理を行う。更にステップＳ１０において、フレーム誤り率比較手段１１ａが、中継機２より取得したフレーム誤り率と予め設定される閾値とを比較する。比較の結果、フレーム誤り率が閾値より大きい場合ステップＳ８へ進み、通話情報テーブルに通話情報データの書き込みを行う。フレーム誤り率が閾値より小さい場合ステップＳ１１へ進む。
【００３４】
（ｈ）ステップＳ１１では、局線インタフェースボード１６は局線５との接続を切断し、ステップＳ１２において、この通話は終了される。
【００３５】
以上、発信における動作例を示したが、着信においては、発信者電話番号を検出することで上記と同様の制御手順が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】局線接続を有するＶoＩＰデジタルコードレスシステムの基本構成図である。
【図２】本発明に係るエコー除去装置のハードウェア構成図である。
【図３】本発明に係る局線インタフェースボード及びＣＰＵの内部構造図である。
【図４】本発明の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る通話情報テーブルの一例である。
【符号の説明】
【００３７】
１…移動端末
２…中継機
３…ハブ
４…エコー除去装置
５…局線
１１…ＣＰＵ
１１ａ…率比較手段
１１ｂ…エコー減衰演算結果格納手段
１１ｃ…通話制御手段
１２…補助記憶装置
１３…主記憶装置
１４…グラフィックボード
１５…ＬＡＮインタフェース
１６…局線インタフェースボード
２０…ＤＳＰ
２０ａ…エコー減衰手段
２０ｂ…エコー除去手段
２１，２２…ＣＯＤＥＣ
【図１】
2005176022.tif 000003
【図２】
2005176022.tif 000004
【図３】
2005176022.tif 000005
【図４】
2005176022.tif 000006
【図５】
2005176022.tif 000007