(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に含まれるエコー成分を抑圧するための情報処理装置であって、
前記入力信号を受信するように構成された入力ノードと、
前記入力ノードに接続され前記入力信号を処理して出力信号を提供するように構成された信号プロセッサとを備え、
前記信号プロセッサは、前記入力信号の第１の部分において傾きが０より大きく且つ１より小さく、前記入力信号の第２の部分において傾きが１である関数に従って前記出力信号を提供し、
前記入力信号の前記第１の部分は、前記信号プロセッサの減衰ウインドウの内側であり、前記入力信号の前記第２の部分は、該減衰ウインドウの外側であり、
前記減衰ウインドウの中心は、前記入力信号の値に従って調整されることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記減衰ウインドウの前記中心は、前記入力信号の符号付き大きさに従って調整されることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記減衰ウインドウの前記中心は、各瞬間において、前記中心が前記出力信号の直前に計算された値と等しくなるように、回帰的に調整されることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記減衰ウインドウの前記中心は、減衰ウインドウが前記入力信号のフルスケール範囲を越えないように制限されることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記信号プロセッサが、調整可能な減衰係数を用いて前記出力信号を提供することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記減衰ウインドウのサイズが調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
第２の通信信号の反射により生じるエコー成分を抑圧するために第１の通信信号を処理するように構成されたエコーサプレッサを備え、
前記エコーサプレッサは、前記第１の通信信号の第１の部分において傾きが０より大きく且つ１より小さく、前記第１の通信信号の第２の部分において傾きが１である関数に従ってエコー抑圧された出力信号を提供し、
前記第１の通信信号の前記第１の部分は、前記エコーサプレッサの減衰ウインドウの内側であり、前記第１の通信信号の前記第２の部分は、該減衰ウインドウの外側であり、
前記減衰ウインドウの中心は、前記第１の通信信号の値に従って調整されることを特徴とするエコー抑圧装置。
【請求項８】
前記減衰ウインドウの前記中心は、前記第１の通信信号の符号付き大きさに従って調整されることを特徴とする請求項７に記載のエコー抑圧装置。
【請求項９】
前記減衰ウインドウの前記中心は、各瞬間において、前記中心が前記エコー抑圧された出力信号の直前に計算された値と等しくなるように、回帰的に調整されることを特徴とする請求項７に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１０】
前記減衰ウインドウの前記中心は、減衰ウインドウが前記第１の通信信号のフルスケール範囲を越えないように制限されることを特徴とする請求項７に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１１】
前記信号プロセッサが、調整可能な減衰係数を用いて前記エコー抑圧された出力信号を提供することを特徴とする請求項７に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１２】
前記エコー抑圧装置が使用される通信システム内の遠端電話によってもたらされるエコー抑圧に基づいたエコー減衰を該エコー抑圧装置が提供するように、前記減衰係数が調整されることを特徴とする請求項１１に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１３】
前記減衰係数が、前記通信システムの音声出力のボリュームを調整するのに使用されるボリュームコントロール信号に基づいて調整されることを特徴とする請求項１２に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１４】
前記減衰ウインドウのサイズが調整可能であることを特徴とする請求項７に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１５】
前記減衰ウインドウのサイズが前記第２の通信信号に基づいて調整されることを特徴とする請求項１４に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１６】
前記減衰ウインドウのサイズが、前記エコー抑圧装置が使用される通信システム内の遠端電話によってもたらされるエコー抑圧に基づいて調整されることを特徴とする請求項１４に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１７】
前記減衰ウインドウのサイズが、前記通信システムの音声出力のボリュームを調整するのに使用されるボリュームコントロール信号に基づいて調整されることを特徴とする請求項１６に記載のエコー抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は通信システムに関するものであり、より具体的には、双方向通信リンクのエコー抑圧に関するものである。
【０００２】
多くの通信システムでは、例えば、地上回線及び無線電話システムでは、音声信号は双方向通信リンクを介する２つのシステムユーザ間で頻繁に転送される。このようなシステムでは、近端ユーザの音声は通常、通信リンクの一端での近端マイクロフォンによって検出され、そして、その通信リンクを介して遠端ユーザの再生及び出力用の遠端スピーカへ送信される。逆に、遠端ユーザの音声は遠端マイクロフォンによって検出され、そして、その通信リンクを介して近端ユーザの再生及び出力用の近端スピーカへ送信される。通信リンクのいずれの一端でも、最も近いマイクロフォンによって検出されるスピーカ出力は通信リンクを介する返信を効率的に行えない場合があり、その結果、ユーザ見地からの混信フィードバックあるいはエコーは受け入れがたいものとなる。
【０００３】
それゆえ、そのような不要なエコー信号の転送を避けるために、マイクロフォン音声入力は、可能な限りスピーカ出力とは離れているべきである。従来の電話機は、電話機のマイクロフォンがユーザの口に近いところで用いられ、一方で、電話機のスピーカは実質的にユーザの耳に覆われているので、上記の離れているという必要条件は実質的に達成されている。しかしながら、携帯電話の物理的なサイズは小さくなっており、また、ハンズフリースピーカフォンはより一般的になっているので、製品は、スピーカからマイクロフォンの音響経路がユーザの頭部や体によって覆われない設計に移行している。その結果、より複雑なエコー抑圧技術の要求は、近年のシステムにおいては重要になってきている。
【０００４】
この要求は、特に、高ゲインハンズフリーマイクロフォンに戻されるスピーカ信号の多重反響が生じ得る閉ざされた車内環境のハンズフリー自動車電話の場合に言われている。車内でのユーザの移動及び相対方向での変化及びエコー信号の強度は、例えば、窓が空いている及び閉じている、あるいは運転中に運転手の頭が動く場合に、車内環境でのエコー抑圧の動作を複雑にする。加えて、より近年に開発されたデジタル電話は、著しい信号遅延を出力し、非線形信号歪みを生成する音声符号器を通して音声信号を処理する。このような長い遅延はユーザ見地からの信号エコーの問題を大きくし、付加された非線形歪みはネットワーク装置によるエコー抑圧をより難しくする。
【０００５】
上述の試みに応じて、電話産業は広範囲に様々なエコー抑圧機構を開発している。例としてエコー抑圧システム１００を図１Ａに示す。図示されるように、エコー抑圧システム１００は、マイクロフォン１１０、スピーカ１２０及びエコーサプレッサ１３０を含んでいる。マイクロフォン１１０の音声出力１１５は、エコーサプレッサ１３０の音声入力に接続され、エコーサプレッサ１３０の音声出力１３５は、近端音声入力として電話（不図示）へ供給する。加えて、電話からの遠端音声出力１２５は、スピーカ１２０の音声入力とエコーサプレッサ１３０の基準入力へ接続される。
【０００６】
動作としては、エコーサプレッサ１３０は、遠端電話ユーザへ音声出力信号１３５を提供するためにマイクロフォン信号１１５を処理する。より具体的には、エコーサプレッサ１３０は、遠端音声信号１２５に依存してマイクロフォン信号１１５を減衰し、そうすることによって、スピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響エコーは遠端電話ユーザへは反射しない。
【０００７】
典型的には、エコーサプレッサ１３０は、非線形のクリッピングタイプのサプレッサ、あるいは線形のスケーリングタイプのサプレッサのどちらかである。クリッピングタイプのサプレッサは、一般的に、特定範囲の値内（即ち、特定クリッピングウインドウ内）に入る信号の部分を除去することによって、マイクロフォン出力信号１１５を減衰する。一方、スケーリングタイプのサプレッサは、信号を適切なスケールファクタと乗算することによってマイクロフォン出力信号１１５を減衰する。どのような場合でも、減衰レベルは、通常、遠端音声信号１２５の振幅に従って、直接的にあるいは間接的に調整され、そうすることによって、マイクフォン出力１１５は遠端ユーザが話せる程度まで減衰される。
【０００８】
センタークリッパとして既に知られている従来のクリッピングタイプのサプレッサは、例えば、名称が「エラー信号を修正するためのエコー推定値を使用するエコーキャンセリングシステム及び方法」である米国特許番号第５，４７５，７３１号に記載され、これはRasmusson et al.に１９９５年１２月１２日に発行されている。ＡＣ−センタークリッパとして知られる別のクリッピングタイプのサプレッサは、名称が「通信システムにおけるノイズ及びエコー抑圧に対するＡＣ−センタークリッパ」である米国特許出願０８／７７５，７９７号に記載され、これは１９９６年１２月３１日に出願されている。スケーリングタイプのサプレッサは、名称が「エコーキャンセラ処理技術及び処理」である米国特許第５，２８３，７８４号に記載され、これはGenterに１９９４年２月１日に発行されており、参照することでその全部を本明細書に組み込む。
【０００９】
図１Ａのエコーサプレッサ１３０は、より高性能のエコー抑圧システムを提供するために、線形エコーキャンセラと組みわせることもできる。図１Ｂは、図１Ａのマイクロフォン１１０、スピーカ１２０及びエコーサプレッサ１３０と、音響エコーキャンセラ１４０を含むシステム１０１を例示している。図示されるように、マイクロフォン１１０の音声出力１１５は音響エコーキャンセラ１４０の音声入力に接続され、音響エコーキャンセラ１４０の制御出力１４４及び音声出力１４５はそれぞれ、エコーサプレッサ１３０の制御入力及び音声入力に接続される。エコーサプレッサ１３０の音声出力１３５は、近端音声入力として電話（不図示）へ供給し、電話からの遠端音声出力１２５はスピーカ１２０の音声入力、音響エコーキャンセラ１４０及びエコーサプレッサ１４０の基準入力に接続される。
【００１０】
動作としては、音響エコーキャンセラ１４０はスピーカ１２０からマイクロフォン１１０の音響経路を動的にモデル化し、マイクロフォン出力信号１１５から、マイクロフォン１１０によって拾われるスピーカ音を削除することを試行する。音響エコー経路をモデル化するために共通して使用されるアルゴリズムには、よく知られた最小２乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズム及び正規化最小２乗平均（ＮＬＭＳ）アルゴリズムの変形例が含まれる。最小２乗平均ベースのキャンセラの例は、Rasmusson et al.として上記で引用した米国特許番号第５，４７５，７３１号に記載される。加えて、改良正規化最小２乗平均ベースのキャンセラは、名称が「通信システム用改良エコーキャンセラ」である米国特許出願０８／８５２，７２９号に記載され、これは１９９７年５月７日に出願された。
【００１１】
制御出力あるいは制御メトリック１４４は、例えば、音響エコーキャンセラ１４０によって達成された瞬間的消去を示し、例えば、エコーサプレッサによって、あらゆる残存するエコー成分を特定の目標レベルまで抑圧するのに必要な更なる減衰を決定するのに使用される。図１Ａのシステム１００におけるように、エコーサプレッサはクリッピングサプレッサまたはスケーリングサプレッサであって良い。エコーキャンセラ１４０の後にあるとき、エコーサプレッサ１３０は、音声出力１３５を適切な時間、選択的にミュートする単純なスイッチでもよい（例えば、近端音声アクティビティ検出器が、マイクロフォン信号１１５が近端の音声を全く含んでいないことを示す期間中）。このように制御メトリック１４４は上記の特許及び特許出願に記載されたように、使用されているエコーサプレッサ１３０のタイプに基づいて調整される。エコーサプレッサを制御するための一般的なより進んだ技法は、本願と同日に出願され、参照により全体を本明細書に組み込む、「通信システムにおけるエコー抑圧を制御する方法及び装置」という題名の米国特許出願番号０９／００５，１４４号に記載されている。
【００１２】
図１Ａ及び１Ｂの代表的システム１００及び１０１の両方において、エコーサプレッサ１３０は音声信号全体を減衰させる。従って、エコーサプレッサはエコーを減衰させるのに加えて、あらゆるバックグランド・ノイズ及び／または存在するかも知れない近端音声も減衰させる。実際に、エコーサプレッサが動作しているとき、遠端ユーザが呼が遮断されたと誤って信じてしまうまでバックグランド・ノイズは抑圧され得る。従って、遠端ユーザに対する通信の品質を改善するために、今日のシステムはエコーサプレッサ１３０が動作しているときに電話の音声信号１３５にコンフォート（不快でない）ノイズを加えることがよくある。コンフォートノイズを生成し使用する進んだ方法は、例えば、本願と同日に出願され、参照により全体を本明細書に組み込む、「通信システムにけるコンフォートノイズを提供する方法及び装置」という題名の米国特許出願番号０９／００５，１４５号に記載されている。
【００１３】
上記のシステムは洗練されたエコー抑圧を提供するが、いくつかの重大な欠点も有している。例えば、既知のクリッピング及びスケーリングエコー抑圧は、近端電話信号にやっかいな人工的信号をもたらすことがある。更に、エコー抑圧を制御する既知の方法（すなわち、適切な制御メトリックを提供するための方法）は、近端信号の過度の歪み及び／またはある状況での不適切なエコー抑圧と成り得る。このため、改良されたエコー抑圧及びエコー抑圧制御をもたらす装置及び方法が求められている。
【００１４】
発明の要旨
本発明は、通信信号の部分を適切な倍率あるいはスケールファクターで乗算することによって通信信号のエコー成分を減衰させる、ここではＡＣ−センターアッテネータと称する改良したエコーサプレッサを提供することによって、上記の及び他の要求を満足させる。特に、ＡＣ−センターアッテネータは、スライドする減衰ウインドウ内にある通信信号の部分をスケーリングする。好適には、ＡＣ−センターアッテネータが対象とする他の信号成分（例えば、近端音声及びノイズ）を通過させる間にエコー成分を抑圧できるように、減衰ウインドウは通信信号のある値（例えば、符号付き大きさ；signed amplitude）を追跡する。減衰ウインドウ内のスケールファクター及び減衰ウインドウ自身のサイズは、動的に調整され得、これによりＡＣ−センターアッテネータは最小の信号歪みと少ない可聴人工音をもたらす。
【００１５】
ＡＣ−センターアッテネータはスケーリング及びクリッピングの両面を持っているので、エコーサプレッサのハイブリッド型であると適切に考慮され得る。換言すれば、ＡＣ−センターアッテネータは、減衰ウインドウ内にある通信信号に関してスケーリングサプレッサのように動作し（すなわち、信号の部分を減衰係数で乗算する）、減衰ウインドウの外側にある部分に関してクリッピングサプレッサのように動作する（すなわち、信号の部分を通過させる）。結果として、ＡＣ−センターアッテネータは信号の歪みが最小の優れたエコー抑圧を提供する。
【００１６】
ＡＣ−センターアッテネータに加えて、本発明はエコー抑圧を概して制御する改良した方法及び装置も提供する。例えば、本発明はあらゆるタイプのエコーサプレッサで減衰を適切に調整するのに使用され得る、ループエコーゲインを動的に測定する技法を提供する。好適には、測定されたループエコーゲインは、エコーで生じる信号が双方向通信システムの様々な面（例えば、ボリューム調整及び／またはスピーカからマイクロフォンへの音響経路を渡る自然なフェージングによって）で減衰される度合を表し、これによりエコーで生じた信号を特定の目標レベルまで減少させるのに必要な更なるエコー抑圧を表わす。結果として、測定されたループゲインは、スケーリング、クリッピングまたはハイブリッドサプレッサによってもたらされる減衰の調整に使用され得る。
【００１７】
測定されたループエコーゲインは、フロントエンドの線形エコーキャンセラによってもたらされるエコー抑圧を含み得るのが好適である。このため、本発明は線形エコーキャンセラによって達成された抑圧を動的に測定する様々な技法を提供する。例えば、あらゆるエコーキャンセラの入力及び出力における信号エネルギーの比較は、動的エコー消去の適切な表示をもたらす。更に、ブロック更新型のエコーキャンセラに対して、更新エネルギーとキャンセラーの入力エネルギーとの比較は、適切な動的インジケータを提供するのに使用できる。それぞれの場合において、本発明は測定値を求めて使用する実際的な技法を提供する。
【００１８】
第１の代表的実施形態では、本発明によるエコー抑圧装置は、第２の通信信号の反射の結果生じるエコー成分を抑圧するために、第１の通信信号を処理するように構成されたエコーサプレッサを含む。該実施形態によれば、エコーサプレッサは第１の通信信号の第１の部分をスケーリングし、第１の通信信号の第２の部分を通過させてエコー抑圧された出力信号を提供する。第１の通信信号の第１の部分は、エコーサプレッサの減衰ウインドウを使用して選択され、減衰ウインドウの中心は第１の通信信号の値に基づいて調整される。例えば、減衰ウインドウの中心は第１の通信信号の符号付き大きさに従って調整される。更に、減衰ウインドウの中心は、各瞬間において、エコー抑圧された出力信号の直前の計算値に等しくなるように中心がセットされるように回帰的に調整されてもよい。
【００１９】
エコーサプレッサが第１の通信信号の第１の部分を調整可能な減衰係数を使用してスケーリングでき、この減衰係数はエコー抑圧装置が自身を含む通信システムにおける他の装置の性能に基づいてエコー減衰をもたらすように調整されるのが好適である。例えば、減衰係数は通信システムの音声出力のボリュームを調整するのに使用されるボリューム制御信号に基づいて調整されてもよい。更に、減衰ウインドウのサイズは第２の通信信号及び／または通信システムにおける他の装置によってもたらされるエコー減衰に基づいて調整されてもよい。
【００２０】
代替的実施形態によれば、本発明によるエコー抑圧装置は、エコー抑圧された出力信号を提供するために、エコーを含んでいる入力信号とエコーを発声させる基準信号とを処理するように構成されたエコーサプレッサを含んでいる。エコー抑圧装置は、エコーサプレッサのエコーゲインを推定するべく構成されたゲインコントロール・プロセッサも含んでいる。この推定は、エコー抑圧された出力信号におけるエネルギーを示す第１の測定値と、エコーを含んでいる入力信号あるいはエコーを発生させる基準信号におけるエネルギーを示す第２の測定値との比率に基づいて計算される。
【００２１】
例えば、第１の測定値はエコー抑圧された出力信号のサンプルの２乗の和の平方根として求めることができ、第２の測定値はエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号いずれかのサンプルの２乗の和の平方根として求めることができる。代わりに、第１の測定値をエコー抑圧された出力信号のサンプルの実効値（ＲＭＳ）として求めることができ、第２の測定値をエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号いずれかのサンプルの実効値として求めることができる。更に、第１の測定値がエコー抑圧された出力信号のサンプルの２乗の和として求められ、第２の測定値がエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号いずれかのサンプルの２乗の和として求められるとき、推定値を第１及び第２の測定値の比の平方根として計算することができる。
【００２２】
別の代表的実施形態によれば、本発明によるエコー抑圧装置は、フロントエンドのエコーサプレッサ、残存エコーサプレッサ及びゲインコントロール・プロセッサを含んでいる。フロントエンドのエコーサプレッサは、中間信号を提供するためにエコーを含んでいる信号及びエコーを発生する基準信号を処理するように構成されており、残存エコーサプレッサは、エコー抑圧された出力信号を提供するために中間信号を選択的に減衰させるように構成されている。ゲインコントロール・プロセッサは、第１及び第２の測定値の比に基づいてフロントエンドのエコーサプレッサのエコーゲインを推定するように構成されており、エコーゲインの推定値は残存エコーサプレッサによるエコー減衰を調整するのに使用される。
【００２３】
本発明による代替的エコー抑圧装置は、エコーが消去された出力信号を提供するために、エコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号を処理するように構成された、適応フィルタ係数を１つ以上含んでいる。エコー抑圧装置は、第１の測定値がある時間間隔におけるエコーキャンセラの少なくとも１つの適応フィルタ係数の変化を表し、第２の測定値が該時間間隔におけるエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号のいずれかに基づいているとき、第１及び第２の測定値の比に基づいてエコーキャンセラのエコーゲインを推定するように構成された、ゲインコントロール・プロセッサも含んでいる。
【００２４】
例えば、第１の測定値は、時間間隔におけるフィルタ係数の測定した変化のピークとして、あるいは時間間隔におけるフィルタ係数の測定した変化の２乗の和の平方根として求められる。更に、第２の測定値は、エコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号のいずれかのサンプルの２乗の和の平方根として、あるいはエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号のいずれかのサンプルの実効値として求められる。
【００２５】
追加の代表的実施形態では、本発明によるエコー抑圧装置は、エコーキャンセラ、残存エコーサプレッサ及びゲインコントロール・プロセッサを含んでいる。エコーキャンセラは、適応フィルタ係数を１つ以上含んでおり、エコーが消去された出力信号を提供するために、エコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号を処理するように構成されている。残存エコーサプレッサはエコー抑圧された信号を提供するためにエコーが消去された信号を選択的に減衰させるように構成されており、ゲインコントロール・プロセッサは第１及び第２の想定値の比に基づいてエコーキャンセラのエコーゲインを推定するように構成されている。第１の測定値はある時間間隔におけるエコーキャンセラの少なくとも１つの適応フィルタ係数の変化を表し、エコーゲインの推定値は残存エコーサプレッサによってもたらされるエコー減衰を調整するのに使用される。
【００２６】
第１の測定値は、例えば、時間間隔におけるフィルタ係数の測定した変化のピークとして、あるいは時間間隔におけるフィルタ係数の測定した変化の２乗の和の平方根として求められる。更に、第２の測定値は、例えば、エコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号のいずれかのサンプルの２乗の和の平方根として、あるいはエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号のいずれかのサンプルの実効値として求められる。また、第１の測定値が時間間隔におけるフィルタ係数の測定した変化の２乗の和として求められ、第２の測定値がエコーを含んでいる入力信号またはエコーを発生させる基準信号いずれかのサンプルの２乗の和として求められるとき、比を第１及び第２の測定値の平方根として計算することができる。
【００２７】
本発明の上記及び他の特徴を、添付の図面に示される例示のための例を参照して以下で詳細に説明する。当業者は記載された実施形態が例示のためのものであり、多くの等価な実施形態が可能であることが理解されよう。
【００２８】
発明の詳細な説明
上記本発明の背景に記載したように、米国特許出願番号０８／７７５，７９７号明細書には、ＡＣ−センタークリッパとして知られる改良したエコーサプレッサが開示されている。完全な減衰を行う、またはクリップ入力信号が固定クリッピング・ウインドウ（一般的には０付近を中心とする）内に入る、従来のセンター・クリッパと比較すると、ＡＣ−センタークリッパは、入力信号のエンベロープをほぼ追跡する中心を有する様々なクリッピング・ウインドウを提供する。結果として、ＡＣ−センタークリッパは、特に、入力信号のエコー成分が入力信号の所望する音声またはノイズ成分に重ねられている状況において、従来のセンター・クリッパと比べて優れた性能を提供する。
【００２９】
しかしながら、最近の実験が示しているように、ＡＣ−センタークリッパは音声及び／またはノイズの期間中にエコーがクリップすると、依然としてやっかいな歪みをもたらすことがある。本発明はそのような歪みがＡＣ−センタークリッパによってもたらされる信号ゲインの不連続性から生じるものであることを教示する。換言すれば、歪みは、ＡＣ−センタークリッパの調整可能なウインドウ内に収まる入力信号が完全にクリップし、調整可能なウインドウの外側にある入力信号が全く減衰されないという事実から生じる。
【００３０】
ＡＣ−センタークリッパのこの側面は、特定の時刻のＡＣ−センタークリッパの出力がＡＣ−センタークリッパの出力の関数として示されている、図２を参照すると最も良く理解されるであろう。米国特許出願番号０８／７７５，７９７号明細書に記載されているように、ＡＣ−センタークリッパは、調整可能なクリッピング閾値Δによって定義される調整可能なクリッピング・ウインドウと、ＡＣ−センタークリッパの最も直近の出力に基づいて設定される調整可能なウインドウの中心とを有している。そして、図２に示されるように、そのときのクリッピング・ウインドウに関して、ウインドウ内にある入力信号のあらゆる部分がクリップしており、ウインドウの外側にあるあらゆる部分が減衰されずに通過させられる。
【００３１】
この問題に対処すべく、本発明はここではＡＣ−センターアッテネータと称する代替的な改良したエコーサプレッサを提供する。ＡＣ−センタークリッパと同様に、ＡＣ−センターアッテネータは、調整可能な閾値Δによって定義され、入力信号のエンベロープをほぼ追跡するように移動するスライドするウインドウを含んでいる。しかしながら、ＡＣ−センタークリッパとは異なり、ＡＣ−センターアッテネータは、スライドするウインドウ内に入る入力信号の部分を完全には除去しない。というよりむしろ、ＡＣ−センターアッテネータは、適切な減衰係数αを使用して入力信号の部分をスケーリングする。
【００３２】
結果として、減衰ウインドウの境界での信号ゲインの不連続性がより目立たなくなり、ＡＣ−センターアッテネータはＡＣ−センタークリッパと比べて可聴人工音が少なくなるように調整され得る。更に、ＡＣ−センターアッテネータは、信号歪みの減少に関してＡＣ−センタークリッパの利点を保持する。換言すると、ＡＣ−センターアッテネータの減衰ウインドウは入力信号のエンベロープをほぼ追跡するように移動するので、ＡＣ−センターアッテネータは対象とする他の信号成分を通過させる間にエコーを抑圧できる。以下に詳細に記載するように、ＡＣ−センターアッテネータの減衰係数α及びウインドウのサイズΔは、ＡＣ−センターアッテネータが最大のエコー抑圧と最小の信号歪みとの間で適切なバランスを常に保つように、動的に調整され得る。
【００３３】
ＡＣ−センターアッテネータの上記の動作を、特定の時刻のＡＣ−センターアッテネータの出力をＡＣ−センターアッテネータの入力の関数として表わす、図３に示す。図２から３において、ＡＣ−センタークリッパが実際はＡＣ−センターアッテネータの特別な場合であることに注意されたい。換言すると、ＡＣ−センタークリッパは実際は、減衰係数αが０に設定されているときのＡＣ−センターアッテネータである。また、図３において、減衰係数αを１に設定し、及び／またはウインドウ・サイズΔを０に設定することにより、ＡＣ−センターアッテネータを通過モード（すなわち、出力が常に入力と等しいモード）とすることができることにも注意されたい。
【００３４】
ＡＣ−センターアッテネータは、例えば、以下の擬似コードを使用することによって実現される。
【００３５】
【数１】
0004463981.tif 000002
【００３６】
図３及び上記の擬似コードにおいて、ＡＣ−センターアッテネータのウインドウの中心は、減衰ウインドウの中心を動的にシフトさせてＡＣ−センターアッテネータの出力に絶えず合わせることによって、入力信号のエンベロープをぴったりと追跡させられる。しかしながら、ＡＣ−センターアッテネータのウインドウが、入力信号のエンベロープをより粗く追跡させるようにすることもできる。例えば、ウインドウの境界が決して入力信号のフルスケール範囲を越えないように、ウインドウの中心を制限してもよい（例えば、ウインドウのサイズが入力信号のフルスケール範囲に広がるとき、ウインドウの中心を強制的に０にする）。これを行うことによって、入力信号が主としてエコーからなる（かつ他の信号成分を通過させるのに入力のエンベロープを追跡する必要がない）ときに、（減衰ウインドウの連続的シフトにより）ＡＣ−センターアッテネータが不要な信号歪みを導入することが防止される。
【００３７】
好適には、ＡＣ−センターアッテネータは、上記で図１Ａに関して記載したような、システム内のスタンドアロンのエコーサプレッサとして使用され得る。このため、図４は図１Ａのエコーサプレッサ１３０をＡＣ−センターアッテネータとした代表的システム４００を示している。図示されたように代表的システム４００は、マイクロフォン１１０、スピーカ１２０及びＡＣ−センターアッテネータ１３０、並びにゲインコントロール・プロセッサ４１０、乗算器４２０、エンベロープ検出器４３０及びボリュームゲイン・ブロック４４０を含んでいる。
【００３８】
図４において、マイクロフォン出力１１５は、ゲインコントロール・プロセッサ４１０の第１の基準入力及びＡＣ−センターアッテネータ１３０の音声入力に接続されている。ＡＣ−センターアッテネータ１３０の音声出力１３５は電話（不図示）への音声入力として働き、電話からの音声出力４４５はボリュームゲイン・ブロック４４０の音声入力に接続されている。ボリュームゲイン・ブロック４４０の音声出力１２５はスピーカ１２０への音声入力として働き、エンベロープ検出器４３０及びゲインコントロール・プロセッサ４１０の第２の基準入力に接続されている。
【００３９】
ボリュームコントロール信号４４４は、ボリュームゲイン・ブロック４４０の制御入力及びゲインコントロール・プロセッサ４１０の第３の基準入力に接続されている。ゲインコントロール・プロセッサ４１０の第１の制御出力４１４ａはＡＣ−センターアッテネータ１３０の第１の制御入力に接続され、ゲインコントロール・プロセッサ４１０の第２の制御出力４１４ｂは乗算器４２０の第１の入力に接続されている。エンベロープ検出器４３０の基準出力４３５は乗算器４２０の第２の入力に接続され、乗算器４２０の出力はＡＣ−センターアッテネータ１３０の第２の制御入力に接続されている。
【００４０】
概して図４のシステム４００の動作は、図１Ａのシステム１００の動作と類似している。別の言い方をすると、ＡＣ−センターアッテネータ１３０は、スピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響エコーを遠端電話ユーザに戻さないように、スピーカ信号１２５に従ってマイクロフォン信号１１５を処理する。しかしながら図４のシステム４００では、ゲインコントロール・プロセッサ４１０が制御信号４１４ａ及び４１４ｂを介してＡＣ−センターアッテネータ１３０によってもたらされる減衰を調整する。
【００４１】
ボリュームゲイン・ブロック４４０は、ゲインコントロール・プロセッサ４１０の動作をより解りやすくするために図４のシステム４００に含めている。概して、ボリュームゲイン・ブロック４４０は、電話の音声信号４４５をボリュームコントロール信号４４４に応じて減衰し、減衰した音声信号をスピーカ１２０に渡す。ボリュームコントロール信号４４４は、例えば、近端ユーザによって調整され得る。
【００４２】
ゲインコントロール・プロセッサ４１０は、ボリュームコントロール信号４４４、マイクロフォン信号１１５及び／またはスピーカ信号１２５を利用して、ＡＣ−センターアッテネータ１３０によってもたらされる減衰を調整する。より詳細には、ゲインコントロール・プロセッサ４１０は、基準信号１１５、４４４、１２５を利用して、制御信号４１４ａ、４１４ｂを計算するのに使用するループまたは周回エコーゲインを動的に推定する。推定されたループゲインは、電話の音声信号４４５の遠端音声がボリュームコントロール・ブロック４４０を通過し、スピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響経路を渡る際に減衰される度合を示している。このように推定されたループゲインは、ＡＣ−センターアッテネータ１３０がもたらすべき追加の減衰を計算するのに使用され得る。
【００４３】
例えば、ＡＣ−センターアッテネータ１３０のウインドウのサイズΔが、入力音声信号１１５の推定されたエコー成分を捕らえるのにちょうど良い大きさに設定され（だがウインドウのサイズを大きくすると信号の歪みが増えるので、必要以上には大きくない）、ＡＣ−センターアッテネータの減衰係数αが、出力音声信号１３５内のあらゆる残存エコー成分が特定の目標レベルに減衰されるように設定され得る。推定したループゲインに基づいてウインドウサイズおよび減衰係数αを設定する進歩した方法は、例えば上記の「通信システムにおけるエコー抑圧を制御する方法及び装置」という題名の本願と同日に出願した係属中の特許出願番号０９／００５，１４４に記載されている。特定の代表的技法も擬似コードによって以下で示す。
【００４４】
全体のループゲインを推定するために、コントロール・プロセッサ４１０はボリュームゲイン・ブロック４４０及びスピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響経路によってもたらされるエコーの減衰を計算する。ボリュームゲイン・ブロック４４０によってもたらされる減衰は、ボリュームコントロール信号４４４に固有のものである。しかしながら、音響経路によってもたらされる減衰（チャネルゲインとも称する）は、マイクロフォン及びスピーカの信号１１５、１２５に基づいて推定される。チャネルゲインを推定する進歩した方法は、擬似コードによって以下で示す。ただし、動作中にチャネルゲインを動的に推定する代わりに、システム４００が動作を意図する環境に基づいて固定の最悪な場合のチャネルゲインを演繹的に設定することもできる。
【００４５】
図４に示されているように、ゲインコントロール・プロセッサ４１０は、第１の制御信号４１４ａによってＡＣ−センターアッテネータ１３０に直接渡される適切な減衰係数αを計算する。ゲインコントロール・プロセッサ４１０は、第２の制御信号４１４ｂによって伝えられる適切なウインドウサイズ（例えば、音声信号１１５の推定されたエコー成分を捕らえるのに十分な大きさのウインドウサイズ）も計算する。しかしながら、第２の制御信号４１４ｂはＡＣ−センターアッテネータ１３０のウインドウサイズとして直接使用されない。というよりは、第２の制御信号４１４ｂはエンベロープ検出器４３０の出力４３５で乗算され、乗算器の出力４２５がＡＣ−センターアッテネータ１３０に対するウインドウサイズΔとして使用される。推定したウインドウサイズを検出器の出力４３５で乗算することにより、ＡＣ−センターアッテネータ１３０が必要なときにだけ動作することが保証される。
【００４６】
例えば、遠端ユーザが黙っているとき、スピーカ信号１２５の振幅及びエンベロープ検出器４３０の出力４３５はほぼ０になる。従って、乗算器４２０の出力４２５は０であり、ＡＣ−センターアッテネータ１３０は近端信号１１５に何ら作用せずに通過させるように働く。代わりに、遠端ユーザが話しているとき、スピーカ信号１２５及びエンベロープ検出器４３０の出力４３５は０ではない。従って、乗算器４２０の出力４２５は０ではなく、ＡＣ−センターアッテネータ１３０は上記のように動作する。
【００４７】
ＡＣ−センターアッテネータ１３０は遠端ユーザが話しているときだけ動作するので、近端が単独で話している状況では近端の声及びノイズを歪ませない。しかしながら、遠端が単独であるいは互いに話している間の状況では、ＡＣ−センターアッテネータは動作し、エコーを抑圧するのに加えて近端の声及び／またはノイズを歪ませる。それにもかかわらず、ＡＣ−センターアッテネータ１３０によってもたらされる歪みは従来のサプレッサによってもたらされる歪みと比べてわずかであるので、ＡＣ−センターアッテネータ１３０は互いに話している期間中においても動作を停止させる必要はない。結果として、ＡＣ−センターアッテネータ１３０は、フロントエンドのエコーキャンセラがなくても、有効な専用のエコーサプレッサとして動作し得る。
【００４８】
図４のエンベロープ検出器４３０は、例えば、指数型減衰ピーク検出器（exponential-decay peak detector）として構成され得る。そのような場合、検出器の出力４３５の減衰レートがスピーカ１２０とマイクロフォン１１０との間の音響経路に関する減衰レートよりも早くならないように検出器４３０の時定数が設定される。換言すれば、検出器の出力４３５のピーク（スピーカ信号１２５のピークによって引き起こされる）は、マイクロフォン１１０によって拾われた（残響を含む）対応するエコー信号よりも早く低下すべきではない。しかしながら、検出器４３０の減衰レートは、近端の転送がかなり歪むほど遅くすべきでない。スピーカ信号１２５中にある可能性のある、またはスピーカ信号１２５のアナログ−デジタル変換中に入る可能性のあるあらゆるＤＣオフセットは、ＡＣ−センターアッテネータ１３０のウインドウサイズΔが人為的かつ不必要に大きくならないように、エンベロープ検出器４３０の入力からは除去すべきである（例えば、ＡＣカップリングまたはハイパスフィルタによって）。
【００４９】
好適には、本発明のＡＣ−センターアッテネータを図１Ｂに関して説明したように、フロントエンドのエコーキャンセラと組合わせることもできる。このため、図５は図１Ｂのエコーサプレッサ１３０をＡＣ−センターアッテネータとして実現した代表的システム５００を示している。図示されたように、代表的システム５００は、マイクロフォン１１０、スピーカ１２０、ＡＣ−センターアッテネータ１３０、エコーキャンセラ１４０、乗算器４２０、エンベロープ検出器４３０及びボリュームゲイン・ブロック４４０を含んでいる。
【００５０】
図５において、マイクロフォン出力１１５はエコーキャンセラ１４０の音声入力に接続されており、エコーキャンセラ１４０の音声出力１４５はＡＣ−センターアッテネータ１３０の音声入力に接続されている。ＡＣ−センターアッテネータ１３０の音声出力は電話（不図示）への音声入力として働き、電話からの音声出力４４５はボリュームゲイン・ブロック４４０の音声入力に接続されている。ボリュームゲイン・ブロック４４０の音声出力１２５はスピーカ１２０の音声入力、エンベロープ検出器４３０の基準入力及びエコーキャンセラ１４０の第１の基準入力に接続されている。
【００５１】
ボリュームコントロール信号４４４は、ボリュームゲイン・ブロック４４０の制御入力及びエコーキャンセラ１４０の第２の基準入力に接続されている。エコーキャンセラ１４０の第１の制御出力１４４ａはＡＣ−センターアッテネータ１３０の第１の制御入力に接続されており、エコーキャンセラ１４０の第２の制御出力１４４ｂは乗算器４２０の第１の入力に接続されている。エンベロープ検出器４３０の基準出力４３５は乗算器４２０の第２の入力に接続されており、乗算器４２０の出力はＡＣ−センターアッテネータ１３０の第２の制御入力に接続されている。
【００５２】
図５のシステム５００の動作は概して図１のシステム１０１の動作と類似している。換言すれば、音響エコーキャンセラ１４０はスピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響経路を動的にモデル化し、マイクロフォン１１０によって拾われたあらゆるスピーカの音をキャンセルしようとする。そしてＡＣ−センターアッテネータ１３０は必要に応じて付加的エコー減衰を提供し、ＡＣ−センターアッテネータ１３０によって減衰された近端ノイズを補償するため出力信号135にコンフォートノイズが適宜加えられる。しかしながら、図５のシステム５００では、エコーキャンセラ１４０は、図４のゲインコントロール・プロセッサ４１０によってもたらされるのと同様なゲインコントロール処理を含んでいる。
【００５３】
特に、図５のエコーキャンセラ１４０は、ボリュームゲイン・ブロック４４０を通過し、スピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響経路を渡りエコーキャンセラ１４０自身を通る、遠端入力４４５からのループエコーゲインを推定する。ループエコーゲインは、マイクロフォン、スピーカ及びキャンセラの出力信号１１５、１２５、１４５に基づいて推定され、ループエコーゲインはＡＣ−センターアッテネータ１３０に対する第１及び第２の制御信号１４４ａ、１４４ｂを計算するのに使用される。図４の第１の制御信号４１４ａと同様に、図５の第１の制御信号１４４ａはＡＣ−センターアッテネータ１３０に対する減衰係数αとして直接使用され、図４の第２の制御信号４１４ｂと同様に、図５の第２の制御信号１４４ｂはエンベロープ検出器４３０の出力で乗算されてＡＣ−センターアッテネータ１３０に対してウインドウサイズΔを提供する。
【００５４】
ループエコーゲインを推定するために、図５のエコーキャンセラ１４０は、ボリュームゲイン・ブロック４４０、音響経路およびエコーキャンセラ１４０自身によってもたらされる減衰を計算する。図４のシステム４００と同様に、ボリュームゲイン・ブロック４４０によってもたらされる減衰はボリュームコントロール信号４４４に固有のものであり、音響経路によってもたらされる減衰はマイクロフォン及びスピーカの信号１１５、１２５に基づいて動的に計算されるかあるいは最悪の場合の固定値に設定される。好適には、エコーキャンセラ１４０によってもたらされる減衰は、本発明によって提供される多重技法の１つによって計算され得る。
【００５５】
第１の代表的実施形態では、エコーキャンセラ１４０は、マイクロフォン信号１１５及びキャンセラ出力信号１４５に基づいて提供される瞬間的エコー減衰を推定する。より詳細には、エコーキャンセラ１４０は、第１及び第２の値がキャンセラの出力及び入力信号１４５、１１５それぞれのエネルギーを表しているとき、減衰の推定値を第１及び第２の値の比として推定する。
【００５６】
例えば、第１の値（すなわち、比の分子）が、各振幅の２乗がキャンセラ出力信号１４５のサンプルに対応しているとき、振幅の２乗の累積値の平方根として計算してもよい。そのような場合、第２の値（すなわち、比の分母）は、キャンセラ入力信号１１５のサンプルの２乗の累積値の平方根として同様に計算される。代わりに、比の分子および分母をキャンセラ出力及び入力信号１１５それぞれの実効値（ＲＭＳ）として計算してもよい。
【００５７】
好適には、そのような比は、遠端が単独で話している期間におけるエコーキャンセラ１４０によって達成されているキャンセルの正確な表示を提供する。換言すれば、遠端ユーザだけが話しているとき、マイクロフォンのエネルギー及びキャンセラの出力信号１１５、１４５は主としてエコーによるものからなり（だがバックグランドノイズも同様に寄与する）、相対エネルギーに基づく比はエコーキャンセラ１４０によってどれだけエコーが除去されたのかの直接的表示を提供する。
【００５８】
遠端が単独で話している期間を検出する方法（すなわち、エネルギーの比を適切なときにだけ計算するようにする）が周知であることは、当業者には理解されよう。更に、遠端が単独で話している期間を検出する進歩した方法を、以下で代表的擬似コードによって記載する。しかしながら、遠端が単独で話している期間の検出の詳細事項は本発明を理解するために重要ではないので、そのような詳細についてはここでは省略する。
【００５９】
好適には、比の分母も（上記のように）マイクロフォン信号１１５の代わりにスピーカ信号１２５に基づいて計算することができる。このような場合、比はスピーカ１２０の入力から、スピーカ１２０からマイクロフォン１１０への音響経路を渡りエコーキャンセラを通る、瞬間的エコー減衰の表示（すなわち、比はチャネルゲインとキャンセラゲインの両方を含む）を提供する。
【００６０】
あらゆる場合において、マイクロフォン、スピーカ及び／またはキャンセラ出力信号１１５、１２５、１４０内のノイズの推定値は、得られる比の精度を改善するために計算が実行される前に取り去られてもよい。音声信号のノイズレベルを推定する方法が周知であることは、当業者には理解されよう。更に、ノイズレベルの推定値を求める進歩した方法を以下に代表的擬似コードによって示す。しかしながら、ノイズレベル推定の詳細事項もまた本発明を理解するのに重要ではないので、そのような詳細についてはここでは省略する。
【００６１】
上記の比はどのようなタイプのエコーキャンセラが使用されているかに関係なく、エコーのキャンセルの価値ある表示をもたらすことに注意されたい。換言すれば、入力と出力エネルギーの比は、エコーキャンセラ１４０がエコーを抑圧するために音声信号を処理する正確な方法に関係なく、（遠端が単独で反している間の）エコーのキャンセルの程度を反映する。このように、エコーキャンセラによってもたらされるエコー減衰を推定する上記の技法は、まさしくあらゆるタイプのエコーキャンセラに適用できる。実際に、この技法は、上記のクリッピング、スケーリングおよびハイブリッドサプレッサを含む、あらゆるタイプの線形および非線形のエコー抑圧に一般的に適用できる。
【００６２】
好適には、本発明は特定のタイプのエコーキャンセラによってもたらされるエコー抑圧を推定する特別な技法も提供する。例えば、本発明はブロック更新型エコーキャンセラ（すなわち、適応フィルタの係数がブロック状の形式で更新されるエコーキャンセラ）によってもたらされるエコー抑圧を推定する技法を提供する。代表的ブロック更新型エコーキャンセラは、参照によりその全体を本明細書に組み込む、「適応フィルタの収束ゲージング」という題名の係属中の米国特許出願番号０８／５７８，９４４号に記載されている。更に、進歩したブロック更新型エコーキャンセラは米国特許出願番号０８／８５２，７２９号に記載されている。
【００６３】
本発明の技法を明らかにするために、米国特許出願番号０８／８５２，７２９号のブロック更新型エコーキャンセラの修正バージョンを図６に示す。図示されたように、図６の代表的キャンセラ１４０は、係数レジスタ６１０、更新レジスタ６２０、サンプルレジスタ６３０、ゲインコントロール・プロセッサ６４０、最大２乗ブロック６５０、最大ブロック６５２、第１から第４の加算装置６６０、６６２、６６４、６６６、第１から第４の乗算器６７０、６７２、６７４、６７６、及び第１から第６の２乗和累算器６８０、６８２、６８４、６８６、６８８、６９０を含んでいる。
【００６４】
図６では、マイクロフォン出力１１５は、第１の２乗和累算器６８０の入力及び第１の加算装置６６０の加算入力に接続されている。第１の加算装置６６０の出力は、エコーキャンセラ１４０の音声出力として働き、第２の２乗和累算器６８２の入力及び第１の乗算器６７０のスカラ入力に接続されている。第１、第２及び第３の２乗和累算器６８０、６８２、６８４の出力６８１、６８３、６８５はそれぞれ、ゲインコントロール・プロセッサ６４０の第１、第２及び第３の基準入力に接続されている。ゲインコントロール・プロセッサ６４０の第１の制御出力６４５は第４の乗算器６７６のスカラ入力に接続されており、ゲインコントロール・プロセッサ６４０の第２及び第３の制御出力１４４ａ、１４４ｂはエコーキャンセラ１４０の第１及び第２の制御出力として働く。
【００６５】
ボリュームゲイン・ブロック４４０からの音声出力はサンプルレジスタ６３０のキュー入力及びスピーカ１２０の音声入力に接続されており、ボリュームコントロール信号４４４はゲインコントロール・プロセッサ６４０の第４の基準入力に接続されている。サンプルレジスタ６３０のベクトル出力６３５は、第１及び第２の乗算器６７０、６７２のベクトル入力に接続されている。サンプルレジスタ出力６３５の第１及び第２のタップ６３７、６３９はそれぞれ、第４及び第５の２乗和累算器６８６、６８８の入力に接続されている。第４及び第５の２乗和累算器６８６、６８８の出力６８７、６８９はそれぞれマックスブロック６５２の第１及び第２の入力に接続されており、最大ブロック６５２の出力６５３はゲインコントロール・プロセッサの第５の基準入力に接続されている。
【００６６】
第１の乗算器６７０のベクトル出力６７１は第３の加算装置６６４の第１のベクトル入力に接続されており、第１の加算装置６６４のベクトル出力６６５は更新レジスタ６２０のベクトル入力に接続されている。更新レジスタ６２０のベクトル出力６２５は、第３の加算装置６６４の第２のベクトル入力、第４の乗算器６７６のベクトル入力、第６の２乗和累算器６９０、最大２乗ブロック６５０に接続されている。第６の２乗和累算器６９０及び最大２乗ブロック６５０の出力６９１、６５１はそれぞれ、ゲインコントロール・プロセッサ６４０の第６及び第７の基準入力に接続されている。
【００６７】
第４の乗算器６７６のベクトル出力６７７は第４の加算装置６６６のベクトル入力に接続されており、第４の加算装置６６６のベクトル出力６６７は係数レジスタ６１０のベクトル入力に接続されている。係数レジスタ６１０のベクトル出力６１５は、第４の加算装置６６６のベクトル入力及び第３の乗算器６７４のベクトル入力に接続されている。プロファイルベクトルが第３の乗算器６７４の第２のベクトル入力に接続されており、第３の乗算器６７４のベクトル出力６７５は第２の乗算器６７２のベクトル入力に接続されている。第２の乗算器６７２のベクトル出力６７３は第２の加算装置６６２のベクトル入力に接続されており、第２の加算装置６６２のスカラ出力６６３は第１の加算装置６６０の減算入力及び第３の２乗和累算器６８４の入力に接続されている。
【００６８】
エコーキャンセラ１４０の動作の詳細は米国特許出願番号０８／８５２，７２９号に記載されている。概略を述べると、エコーキャンセラ１４０は、キャンセラ出力信号１４５あるいはエラー出力が、最小２乗平均（ＬＭＳ）または正規化ＬＭＳ（ＮＬＭＳ）アルゴリズムに従って最小化されル適応フィルタとして動作し、従って適応フィルタの伝達関数（係数レジスタ６１０内のフィルタ係数の組で定義される）はスピーカ１２０とマイクロフォン１１０との間のエコー経路の伝達関数に向かって収束する。図示されたように、サンプルレジスタ６３０及び係数レジスタ６１０の中身はマイクロフォン信号１１５のエコー成分の推定値６６３を求めるために畳み込まれ、エコーの推定値６６３はマイクロフォン信号１１５から減算されてキャンセラ出力信号１４５がもたらされる。更新係数（更新レジスタ６２０に格納されている）は、キャンセラ出力信号１４５およびサンプルレジスタ６３０の中身に応じてサンプル単位を基本に更新され、更新係数は係数レジスタ６１０の係数をブロック毎に適応させる（例えば、ＴＤＭＡのアプリケーションでは１６０の音声サンプル毎に１回）のに使用される。ゲインコントロール・プロセッサ６４０は、様々な更新ゲインの計算及び係数レジスタ６１０内の係数が適応されるレートを制御するのに、基準信号４４４、６５１、６５３、６８１、６８３、６８５、６９１を利用する。
【００６９】
好適には、本発明は更新係数（すなわち、更新レジスタ６２０の中身）を、エコーキャンセラ１４０によってもたらされている瞬間的エコー抑圧の表示を提供するのに使用できることを教示する。これを理解するために、特許出願番号０８／８５２，７２９号に記載されているように、ブロックの最後での更新係数の値がどれだけよくエコーキャンセラが動作しているのかを大まかに表示することを最初に理解されたい。例えば、エコーキャンセラが収束するとき（すなわち、例えばパワーアップや音響経路の急激な変化に続いて、適応フィルタの伝達関数が音響経路の伝達関数に近づく）、各ブロックの最後で更新係数の値が小さくなる。換言すれば、エコーキャンセラ１４０の適応フィルタが実際の音響エコー経路に合うようになるにつれて、係数レジスタ６１０内のフィルタ係数は安定する。
【００７０】
このように、本発明の実施形態によれば、エコーキャンセラ１４０によってもたらされる瞬間的エコー減衰またはゲインの測定値は、各ブロックの終わりで１つ以上の更新係数を正規化することによって求められる。より詳細には、減衰の推定値は、第１の値が１つ以上の更新係数に基づいており、第２の値がキャンセラ入力信号１１５のエネルギーの表示を提供するとき、各ブロックの終わりで第１及び第２の値の比として計算される。
【００７１】
例えば、第１の値（すなわち、比の分子）は、各ブロックの終わりでの更新係数の２乗の累積の平方根（例えば、１乗和累算器６９１の出力の平方根として）として計算できる。代わりに、比の分子を各ブロックの終わりでの更新係数のピークに等しく設定する（例えば、最大２乗装置６５１の出力の平方根に等しく設定する）こともできる。いずれの場合にも、比の分母は上記のように、キャンセラ入力信号１１５のサンプルの２乗の累積値の平方根として計算できる。
【００７２】
好適には、そのような比はエコーキャンセラ１４０によってもたらされるエコー減衰の測定値を提供し、上記のようにシステムのループゲインを計算するのに使用され得る。代わりに、音響経路とエコーキャンセラ１４０の組合わせ（すなわち、チャネルゲインとキャンセラゲインの組合わせ）によってもたらされるエコー減衰の表示を求めるために、比の分母をスピーカ信号１２５に基づいて計算してもよい。本発明の本実施形態は、特許出願番号０８／８５２，７２９号に記載された特定のブロック更新型エコーキャンセラに関して説明したが、本実施形態は更新係数が保持されるあらゆるエコーキャンセラに適用できる。
【００７３】
例示のため、本発明の１態様を以下に擬似コードの形態でより詳細に記載する。この擬似コードは、３２ビットのデジタルシグナルプロセッサを用いて実現される代表的エコー抑圧システムをシミュレートするために書かれたものである。このようなコードは単に代表的なものであり、様々な種類のハードウェア構成を用いて等価のものを実現できることは当業者には理解されよう。代表的エコー抑圧システムは、特許出願番号０８／８５２，７２９号に記載された改良エコーキャンセラを修正したものと上記のＡＣ−センターアッテネータとの組合わせを含んでいる。
【００７４】
【数２】
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【００７５】
【数３】
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【００７６】
【数４】
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【００７７】
【数５】
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【００７８】
【数６】
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【００７９】
【数７】
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【００８０】
【数８】
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【００８１】
【数９】
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【００８２】
【数１０】
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【００８３】
【数１１】
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【００８４】
【数１２】
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【００８５】
【数１３】
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【００８６】
【数１４】
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【００８７】
【数１５】
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【００８８】
【数１６】
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【００８９】
【数１７】
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【００９０】
【数１８】
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【００９１】
【数１９】
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【００９２】
【数２０】
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【００９３】
【数２１】
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【００９４】
【数２２】
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【００９５】
【数２３】
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【００９６】
【数２４】
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【００９７】
【数２５】
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【００９８】
【数２６】
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【００９９】
【数２７】
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【０１００】
【数２８】
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【０１０１】
図７及び８は上記の擬似コードによって生成されたサンプル音声信号を示しており、本発明のＡＣ−センターアッテネータの動作を明らかにするためのものである。特に、図７はＡＣ−センターアッテネータ１３０への音声入力の例（例えば、図５の信号１４５）と、ＡＣ−センターアッテネータの対応する音声出力の例（例えば、図５の信号１３５）とを示している。図７において、代表的ＡＣ−センターアッテネータ入力信号を実線１４５で示し、ＡＣ−センターアッテネータの対応する出力信号を破線１３５で示している。そして図８は図７の音声信号両方を実線で示し、アッテネータ出力信号１３５を破線で示すことによって図７で見えにくい部分が解るようにした。図示されたように、代表的音声入力信号１４５は、比較的高い周波数と、比較的低い周波数に重ねられた振幅の小さいエコー成分と、振幅の大きいノイズ成分とを含んでいる。このような信号は実際頻繁に見かけ（例えば、近端がうるさく遠端で単独で話している間）、乗ライのエコーサプレッサを用いて処理するのが困難である。しかしながら、図示されたように、ＡＣ−センターアッテネータは、ノイズ成分を所望により残しつつエコー成分が大幅に抑圧された音声出力１３５をもたらす。
【０１０２】
本発明が説明のために本明細書で説明される特定の実施形態に限定されないことは当業者には明らかであろう。例えば、開示の実施形態の様々な処理ブロックは全くの概念である。そのようなブロックの機能の実際の実現は、様々な技術を使用して達成できる。また、各システム例は、例えば、並列標準デジタル信号処理チップ、単一の特定用途向け集積回路、あるいは最適構成化コンピュータを使用して実現できる。
【０１０３】
また、実施形態では音響エコーキャンセルのコンテキストで説明されるが、本発明の技術が同様にしてネットワークエコーキャンセリング（例えば、近端ユーザが地上回線ユーザであり、かつ遠端ユーザが移動体ユーザである場合）のコンテキストに適用可能であることに注意されたい。また、本発明の構成は、通常、通信システムに適用可能であり、エコー抑圧システムに限定されない。つまり、本発明の範囲は、上述の説明よりもむしろ添付の請求項によって定義され、本発明に含まれるように意図される請求項の意味と一致するすべての等価表現によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  本発明の教示を実現する代表的エコー抑圧システムを示す図である。
【図１Ｂ】  本発明の教示を実現する代替的な代表的エコー抑圧システムを示す図である。
【図２】  本発明によるＡＣ−センタークリッパとここで称する、改良したエコーサプレッサの動作を示す図である。
【図３】  本発明によるＡＣ−センターアッテネータとここで称する、代替的な改良したエコーサプレッサの動作を示す図である。
【図４】  図３のＡＣ−センターアッテネータを含む代表的エコー抑圧システムを示す図である。
【図５】  図３のＡＣ−センターアッテネータを含む代替的な代表的エコー抑圧システムを示す図である。
【図６】  図５のエコー抑圧システムを実現するのに使用される代表的エコーキャンセラを示す図である。
【図７】  図５のエコー抑圧システムの動作を説明する代表的音声信号を示す図である。
【図８】  図７の代表的音声信号を代替的に表現した図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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