(57)【要約】【課題】エコーキャンセラ以外の並行動作するディジタル処理回路のオーバーフローを回避させ、機器トータルの処理を効率にさせる。【解決手段】本発明のエコーキャンセラ制御装置は、受信信号を利用して適応フィルタが擬似エコー信号を形成し、擬似エコー信号を用いてエコー成分除去手段が送信信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラの処理を制御するエコーキャンセラ制御装置において、エコーキャンセラと並行動作する１又は複数のディジタル処理回路の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、ディジタル処理回路の全体又は一部が過負荷状態であると負荷状態判定手段が判定した場合に、エコーキャンセラの処理を制御する処理制御手段とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を利用して適応フィルタが擬似エコー信号を形成し、上記擬似エコー信号を用いてエコー成分除去手段が送信信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラの処理を制御するエコーキャンセラ制御装置において、
上記エコーキャンセラと並行動作する１又は複数のディジタル処理回路の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、
上記ディジタル処理回路の全体又は一部が過負荷状態であると上記負荷状態判定手段が判定した場合に、上記エコーキャンセラの処理を制御する処理制御手段と
を備えることを特徴とするエコーキャンセラ制御装置。
【請求項２】
上記処理制御手段は、上記受信信号及び上記送信信号を上記エコーキャンセラに入力させる信号経路と入力させない信号経路との接続を切り替えるスイッチ部であり、
上記スイッチ部は、上記各ディジタル処理回路の過負荷状態の場合、上記エコーキャンセラに信号を入力させない信号経路に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ制御装置。
【請求項３】
上記処理制御手段は、上記エコー成分除去手段からの出力信号の上記適応フィルタへの入力を切り替えるスイッチ部であり、
上記スイッチ部は、上記各ディジタル処理回路の過負荷状態の場合、上記エコー成分除去手段からの出力信号の入力をオフにすることを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ制御装置。
【請求項４】
上記処理制御手段は、上記エコーキャンセラのダブルトーク検出回路部であり、
上記ダブルトーク検出回路部は、上記各ディジタル処理回路の過負荷状態の場合、上記適応フィルタの係数更新処理を停止させることを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エコーキャンセラ制御装置に関するものであり、例えば、エコーキャンセラを搭載する通信機器のトータルの演算処理を効率的にさせる装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電話機等の通信機器においては、スピーカとマイクロホンとの音響結合により生じる回り込み信号（音響エコー。以下、単にエコーと称す。）を消去するために、エコーキャンセラが用いられている。
【０００３】
図２は、従来の通信機器の内部構成を示す。図２に示すように、従来の通信機器（例えば、電話機）１は、相手話者から受信した受信信号を音声出力するスピーカ３１、当該通信機器の話者の音声を捕捉して相手話者に送信するマイクロホン３２、回路内の受信路と送信路との間に設けられた適応フィルタ１１及び加算器１２を有するエコーキャンセラ部１０、そして、例えばトーン信号検出処理やフレーム処理等の通信機器１の種々のディジタル信号処理を行なうディジタル処理回路部１４を備える。
【０００４】
このような通信機器においては、エコーキャンセラが、受信信号及び加算器１２からの出力信号に基づいて擬似エコー信号を形成し、送信信号から擬似エコー信号を減算することでエコー成分を除去する。
【０００５】
ところで、従来のエコーキャンセラの適応フィルタは、エコーパスの変動に柔軟に対応するため、例えば学習同定法などのフィルタ係数を適宜更新するアルゴリズムが多く用いられている（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、適用フィルタにおけるフィルタ係数の更新処理は逐次的に行なう必要があり、またエコーパスの遅延に比例してフィルタサイズも大きくなるため、その処理に係る演算量はとても多くなり、例えば特許文献１に示すように、エコーキャンセラの処理負荷を軽減させる技術がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３０７４８５号公報
【非特許文献１】金田豊，「適応フィルタの概要」，日本音響学会誌  ４８巻  第７号，１９９２年，ｐｐ．４８９−４９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来の通信機器においては、エコーキャンセラのほかに、ディジタル信号処理を実行するディジタル処理回路がいくつもある。そのため、演算量が多いエコーキャンセラと並行して、これらのディジタル処理回路が実行すると、ディジタル処理回路の処理が遅れ、通信機器トータルとしての演算処理が間に合わない場合がある。
【０００９】
そのため、エコーキャンセラ以外のディジタル処理回路が過負荷状態である場合に、これらのディジタル処理回路のオーバーフローを回避することができるエコーキャンセラ制御装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するために、本発明のエコーキャンセラ制御装置は、受信信号を利用して適応フィルタが擬似エコー信号を形成し、擬似エコー信号を用いてエコー成分除去手段が送信信号に含まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラの処理を制御するエコーキャンセラ制御装置において、（１）エコーキャンセラと並行動作する１又は複数のディジタル処理回路の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、（２）ディジタル処理回路の全体又は一部が過負荷状態であると負荷状態判定手段が判定した場合に、エコーキャンセラの処理を制御する処理制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エコーキャンセラ以外のディジタル処理回路が過負荷状態である場合に、これらのディジタル処理回路のオーバーフローを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態は、エコーキャンセラ本体を搭載する電話機（通信装置）が、本発明のエコーキャンセラ制御装置を有する場合の適用を説明する。
【００１４】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係るエコーキャンセラを有する通信装置の機能的な内部構成を示す構成図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のエコーキャンセラを含む通信装置１Ａは、ディジタル信号処理装置１０、入力端子２１、出力端子２２、スピーカ３１、マイクロホン３２を少なくとも有するものである。
【００１６】
さらに、ディジタル信号処理装置１００は、適応フィルタ１１、加算器１２及びスイッチ部１３からなるエコーキャンセラ部１０Ａと、ディジタル処理回路部１４と、負荷判定回路部１５とを有する。
【００１７】
入力端子２１は、相手話者側から送信された受信信号を入力するものであり、出力端子２２は、送話者の送信信号を相手話者側に出力するものである。
【００１８】
また、スピーカ３１は、受信路を通ってきた受信信号に基づいて発音させるものであり、マイクロホン３２は、送話者が発音した音声を捕捉して送信路を通じて出力端子２２に与えるものである。本実施形態では、スピーカ３１が発音した音声、音響が音響エコー（空間エコー）としてマイクロホン３２に回り込みエコーが生じるものとする。なお、後述するエコーキャンセラ部１０Ａは、このエコーを除去するものとする。
【００１９】
ディジタル処理回路部１４は、例えば、トーン検出回路やフレーム処理回路など電話機においてディジタル処理を実行する１又は複数のディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂをまとめたものである。すなわち、ディジタル処理回路部１４は、ある特定の機能を実行するディジタル処理回路を指すのではなく、電話機に搭載されるディジタル処理回路全般を意味する。
【００２０】
なお、本実施形態では、各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂは、入力端子２１が入力した受信信号を受け取り、その受信信号の入力に基づいてディジタル処理を施すディジタル処理回路を示す。勿論、電話機に搭載されるディジタル処理回路であれば、送信信号を入力するものや、送信信号及び受信信号を入力するものや、送信信号又は受信信号を入力しない独立のディジタル処理回路であっても良い。
【００２１】
負荷判定回路部１５は、ディジタル処理回路部１４を構成する各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの負荷状態を監視し、ディジタル処理回路部１４全体が過負荷状態であるか否かを判定するものである。また、負荷判定回路部１５は、ディジタル処理回路部１４が過負荷状態であると判定した場合に、スイッチ部１３の接続をｂ側に切り替えるものである。
【００２２】
ここで、負荷判定回路部１５によるディジタル処理回路部１４の負荷状態を判定する方法は、ディジタル処理回路部１４全体が過負荷状態であるか否かを判定することができれば種々の方法を採用する事ができるが、例えば、予めディジタル処理回路部１４全体の演算許容量を求めておき、演算処理を実行している各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの合計演算量とディジタル処理回路部１４全体の演算許容量とを比較し、合計演算量が演算許容量を超えている場合に過負荷状態であると判定し、演算許容量以下である場合に過負荷状態ではないと判定する方法が考えられる。
【００２３】
また例えば、各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂ毎の演算許容量を保持しておき、それぞれの演算量が演算許容量を超えているディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの数が所定数を越えている場合を過負荷状態であると判定し、所定数以下の場合を過負荷状態でないと判定する方法も考えられる。
【００２４】
エコーキャンセラ１０Ａは、入力端子２１に入力した受信信号と、後述する加算器１２からの出力信号（エコー除去送信信号）とに基づいて、擬似エコー信号を形成する適応フィルタ１１と、マイクロホン３２からの送信信号から、擬似エコー信号を減算することにより、送信信号に含まれるエコー成分を除去する加算器１２とを有する。
【００２５】
また、エコーキャンセラ１０Ａは、負荷判定回路１５によるディジタル処理回路部１４の負荷状態の判定結果に応じて、受信信号及び送信信号の伝送経路を切り替えるスイッチ部１３を有する。
【００２６】
スイッチ部１３は、通常時は接続をａ側に切り替えられている。また、スイッチ部１３は、負荷判定回路部１５がディジタル処理回路部１４が過負荷状態であると判定した場合に、接続をｂ側に切り替えるものである。これにより、ディジタル処理回路部１４が過負荷状態である場合、エコーキャンセラ１０Ａの適応フィルタ１１をパス（停止）させ、適応フィルタ１１のフィルタ係数更新に係る演算を停止させることができるので、ディジタル処理回路部１４の演算処理に係るオーバーフローを回避させることができる。
【００２７】
適応フィルタ１１は、上述したように、受信信号と、加算器１２からの出力信号とを用いて、擬似エコー信号がエコー成分に相当する信号に近くなるようにエコー特性を自動的に学習し、擬似エコー信号を形成するものである。適応フィルタ１１は、シングルトーク時の加算器１２からの出力信号（エコー成分除去送信信号）パワーの二乗が逐次最小にする最適なフィルタ係数に更新する適応アルゴリズムを用いるものである。この適用アルゴリズムは、種々の方法を適用することができるが、例えば、学習同定法やＬＭＳ法などを適用することができる。
【００２８】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、本実施形態のエコーキャンセラ１における動作について図３を参照して説明する。図３は、本実施形態のエコーキャンセラ１における動作を示すフローチャートである。
【００２９】
なお、以下では、適応フィルタ１１におけるフィルタ係数の更新処理や擬似エコー信号の形成処理、加算器１２におけるエコー成分の除去処理等の詳細な動作は従来の動作と同様であるので、本実施形態の特徴であるディジタル処理回路部１４の負荷状態に応じてエコーキャンセラ部１０Ａの動作を制御させる処理について説明する。
【００３０】
まず、エコーキャンセラ部１０Ａの動作開始時、スイッチ部１３はａ側に接続されているものとする。
【００３１】
相手話者側からの受信信号が入力端子２１に入力されると、受信路を通ってスピーカ３１に与えられて発音される。そうすると、スピーカ３１から出力された音声信号の一部がマイクロホン３２に回り込み、エコーとして相手話者側に戻される。
【００３２】
このとき、入力端子２１に入力した受信信号と加算器１２からの出力信号とが適応フィルタ１１に入力し、適応フィルタ１１により擬似エコー信号が形成され、加算器１２により送信信号からエコー成分が除去される。さらに、適応フィルタ１１は、加算器１２からの出力信号を取り入れて、エコーパス変動に対して最適のエコー消去ができるように、（学習同定法などの学習アルゴリズムを用いて）適応フィルタ１１のフィルタ係数を逐次更新する。
【００３３】
また、このエコーキャンセラ１０Ａの処理と並行して、各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂも処理も実行する。
【００３４】
各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂがそれぞれ所定のディジタル処理を実行すると、負荷判定回路部１５は、各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの演算処理に係る負荷状態を監視する（Ｓ１）。
【００３５】
負荷判定回路部１５において、各ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの負荷状態を監視し、ディジタル処理回路部１４全体の負荷状態が過負荷状態であるか否か判定される（Ｓ２）。
【００３６】
そして、負荷判定回路部１５が過負荷状態であると判定されると、スイッチをｂ側に切り替える旨の指示信号が、負荷判定回路部１５からスイッチ部１３に与えられ、スイッチがｂ側に切り替えられる（Ｓ３）。これにより、適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理が停止し、エコーキャンセラ１０Ａをオフにすることができるので、ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの過負荷によるオーバーフローを回避することができる。なお、この時点において過負荷状態でないと判定されると、スイッチ切替の指示信号は出力されない。
【００３７】
その後、ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの処理が完了して、ディジタル処理回路部１４全体の負荷が軽くなると、スイッチをａ側に切り替える旨の指示信号が、負荷判定回路部１５からスイッチ部１３に与えられ、スイッチがａ側に切り替えられる（Ｓ４）。これにより、エコーキャンセラ１０Ａをオンにし、適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理が再開される。
【００３８】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、ディジタル処理回路部１４の演算負荷状態を監視する負荷判定回路部１５と、負荷判定回路部１５の判定結果に応じて送受信路を切り替えるスイッチ部１３とを備えることにより、ディジタル処理回路部１４が負荷状態に応じてエコーキャンセラ１０Ａの適応フィルタ１１をパス（停止）することができるので、ディジタル処理回路部１４のオーバーフローを回避することができる。
【００３９】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第２の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４０】
図４は、本実施形態のエコーキャンセラを有する通信装置の機能的な内部構成を示す構成図である。
【００４１】
本実施形態の構成が第１の実施形態の構成と異なる点は、スイッチ部１６が、エコーキャンセラ１０Ｂ全体のオン・オフを切り替えるものではなく、適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理だけを停止させるように接続されている点である。
【００４２】
なお、スイッチ部１６以外の構成は第１の実施形態で説明した構成に対応するものであり、それぞれ対応する符号を付して示す。また、これら対応する構成の詳細な説明は省略する。
【００４３】
スイッチ部１６は、図４に示すように、加算器１２の出力側と適応フィルタ１１の入力側との間に配置されており、通常時はスイッチの接続をオンにしている。また、スイッチ部１６は、負荷判定回路部１５によりディジタル処理回路部１４が過負荷状態であると判定した場合にスイッチの接続をオフにする。
【００４４】
これにより、負荷判定回路部１５がディジタル処理回路部１４が過負荷状態であると判定した場合に、適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理を停止させ、保持されたフィルタ係数でエコーキャンセラ１０Ｂを処理させることができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、ディジタル処理回路部１４が過負荷状態である場合でも、エコーキャンセラ部１０Ｂ自体の処理動作を停止させることなく、エコーキャンセラ部１０Ｂの中でも演算量が最も大きい適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理だけを停止させることができる。つまり、保持されたフィルタ係数を用いて擬似エコー信号を形成することはできる。
【００４６】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明のエコーキャンセラ制御装置の第３の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４７】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図５は、本実施形態のエコーキャンセラを含む通信装置の内部構成を示す構成図である。
【００４８】
本実施形態の構成が第１及び第２の実施形態の構成と異なる点は、スイッチ部１３及び１６の代わりにダブルトーク検出回路部１７を備えた点である。以下、本実施形態の特徴的な構成について詳細に説明する。
【００４９】
ダブルトーク検出回路部１７は、受信信号及び送信信号の伝送経路を監視し、無信号状態、ダブルトーク状態、送信状態及びシングルトーク状態の判別を行なうものである。ここで、無信号状態は、受信信号及び送信信号に有効な信号がない状態であり、ダブルトーク状態は、受信信号及び送信信号に有効な信号がある状態であり、送信状態は、送信信号だけに有効な信号がある状態であり、シングルトーク状態は、受信信号に有効な信号があり、送信信号に有効な信号がない状態である。
【００５０】
ダブルトーク検出回路部１７は、ダブルトーク状態を検出すると、エコーキャンセラ１０Ｃの適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理を停止させる係数更新停止信号を、適応フィルタ１１に与える。
【００５１】
また、ダブルトーク検出回路部１７は、負荷判定回路部１５がディジタル処理回路部１４の過負荷状態を判定した場合に、負荷判定回路部１５から擬似的なダブルトーク検出信号が与えられ、これを受けて係数更新停止信号を、適応フィルタ１１に与える。
【００５２】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
図６を参照して、本実施形態のエコーキャンセラの動作を説明する。
【００５３】
第１の実施形態と同様に、エコーキャンセラが動作開始すると、負荷判定回路部１５は、ディジタル処理回路１４ａ及び１４ｂの負荷状態を監視する（Ｓ１１）。
【００５４】
そして、負荷判定回路部１５がディジタル処理回路部１４全体の負荷状態を判断し（Ｓ１２）、過負荷状態であると負荷判定回路部１５が判定すると、負荷判定回路部１５は、擬似的なダブルトーク検出信号をダブルトーク検出回路部１７に出力する（Ｓ１３）。なお、過負荷状態でないと負荷判定回路部１５が判定すると、擬似的なダブルトーク検出信号は出力されない。
【００５５】
負荷判定回路部１５から擬似的なダブルトーク検出信号が与えられると、ダブルトーク検出回路部１７は、ダブルトーク状態を検出した場合と同様に、適応フィルタ１１に対して係数更新停止信号を出力する。
【００５６】
ダブルトーク検出回路部１７からダブルトーク検出信号を受信すると、適応フィルタ１１は、フィルタ係数の更新処理を停止する（Ｓ１４）。これにより、演算量が最も大きい適応フィルタ１１のフィルタ係数の更新処理を停止でき、ディジタル処理回路部１４のオーバーフローを回避することができる。
【００５７】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、従来のエコーキャンセラが搭載するダブルトーク検出回路部１７を利用することで、少ない回路構成で実現させることができる。
【００５９】
（Ｄ）他の実施形態
上述した第３の実施形態では、既存するダブルトーク検出回路部を利用する例を説明したが、ディジタル処理回路部１４が過負荷状態の場合に適応フィルタの係数更新を停止させることができれば、係数更新停止信号を出力する別個の回路を設けるようにしてもよい。
【００６０】
また、ディジタル処理回路部１４の過負荷状態に係数更新処理を停止させることができれば、適応フィルタの係数更新の停止・実行を制御する他の制御回路を設けてもよい。
【００６１】
上述した第１〜第３の実施形態では、エコー経路が音響結合であるところの電話機である場合を例に挙げて説明したが、例えばエコー経路がハイブリッド回路である通信網（例えば、公衆電話網、ＶｏＩＰ電話網を含む概念）におけるエコーキャンセラにも適用できる。
【００６２】
上述した第１〜第３の実施形態で説明した構成は、それぞれ図示した構成に限定されず、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施形態のエコーキャンセラを有する通信装置の内部構成図である。
【図２】従来のエコーキャンセラを有する通信装置の内部構成図である。
【図３】第１の実施形態のエコーキャンセラの動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態のエコーキャンセラを有する通信装置の内部構成図である。
【図５】第３の実施形態のエコーキャンセラを有する通信装置の内部構成図である。
【図６】第３の実施形態のエコーキャンセラの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ…エコーキャンセラ部、１１…適応フィルタ、１２…加算器、１３…スイッチ部、１４…ディジタル処理回路部、１４ａ及び１４ｂ…ディジタル処理回路、１５…負荷判定回路、１６…スイッチ部、１７…ダブルトーク検出回路部、１００…ディジタル信号処理装置、１Ａ〜１Ｃ…通信装置。
【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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【図６】
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