(57)【要約】【課題】より確実にラインエコーを除去し、ラインエコーによる通信障害を未然に防ぐことができるエコーキャンセラおよびエコーキャンセル方法を提供する。【解決手段】ラインエコー特性記憶部４１１は、過去のラインエコーの特性を、音声通信に係る着呼番号毎に記憶する。第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、音声通信に係る着呼番号と、ラインエコー特性記憶部４１１によって記憶された過去のラインエコー特性とに基づいて、ラインエコー特性を推定する。第１の適応フィルタ係数決定部４１３ａは実際のラインエコー特性を検出し、その情報をラインエコー特性記憶部４１１に格納する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声通信の際に音声信号に混入したラインエコーを除去するエコーキャンセラにおいて、
前記音声信号に基づいて前記ラインエコーの特性を検出するラインエコー特性検出手段と、
前記ラインエコー特性検出手段によって検出された前記ラインエコーの特性を、前記音声通信に係る着呼番号毎に記憶する記憶手段と、
前記音声通信に係る着呼番号と、前記記憶手段によって記憶された過去の前記ラインエコーの特性とに基づいて、前記ラインエコーの特性を推定するラインエコー特性推定手段と、
を備えたことを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項２】
前記ラインエコー特性推定手段は、前記音声通信に係る着呼番号と一致する番号が、前記記憶手段によって記憶された着呼番号の中に存在しない場合に、記憶された着呼番号の中から、前記音声通信に係る着呼番号と関連のある他の着呼番号を選択し、選択した着呼番号に基づいて前記ラインエコーの特性を推定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。
【請求項３】
発呼直後から、前記ラインエコー特性検出手段によって前記ラインエコーの特性が検出されるまでの間、前記ラインエコー特性推定手段によって推定された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行い、前記ラインエコー特性検出手段によって前記ラインエコーの特性が検出された後は、検出された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエコーキャンセラ。
【請求項４】
音声通信の際に音声信号に混入したラインエコーを除去するエコーキャンセル方法において、
前記音声信号に基づいて前記ラインエコーの特性を検出する第１のステップと、
前記第１のステップで検出された前記ラインエコーの特性を、前記音声通信に係る着呼番号毎に記憶する第２のステップと、
前記音声通信に係る前記着呼番号と、前記第２のステップで記憶された過去の前記ラインエコーの特性とに基づいて、前記ラインエコーの特性を推定する第３のステップと、
を備えたことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項５】
前記第３のステップにおいて、前記音声通信に係る着呼番号と一致する番号が、前記第２のステップで記憶された着呼番号の中に存在しない場合に、記憶された着呼番号の中から、前記音声通信に係る着呼番号と関連のある他の着呼番号を選択し、選択した着呼番号に基づいて前記ラインエコーの特性を推定することを特徴とする請求項４に記載のエコーキャンセル方法。
【請求項６】
発呼直後から、前記ラインエコーの特性が検出されるまでの間、前記第３のステップで推定された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行い、前記ラインエコーの特性が検出された後は、検出された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のエコーキャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声通信の際に音声信号に混入したラインエコーを除去するエコーキャンセラおよびエコーキャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、音声通信の際に、伝送路の４線−２線変換等によって、ラインエコーが生じて音声信号に混入し、通話品質の劣化が発生していた。これを防止するため、ラインエコー特性に応じたフィルタ係数が設定された適応フィルタによってラインエコーを除去するエコーキャンセラが開発されている。ハイブリッドトランスによって４線−２線変換を行うデジタル無線−アナログ有線間の通話では、エコーキャンセラは、デジタル側音声と実際のラインエコー特性とに基づいた適応フィルタ係数を求めて、ラインエコーキャンセル動作を行う。
【０００３】
通常のラインエコーキャンセル動作では、アナログ側の音声信号に混入している実際のラインエコーを検出した後でなければ、適応フィルタ係数を求めることができず、ラインエコーキャンセル動作を行うことができない。このため、通話開始直後等にはラインエコー特性を検出することができず、ラインエコーによる通話障害が発生していた。通話において、実際のラインエコー特性を検出する前でも、エコーキャンセラがラインエコーキャンセル動作を行うことを可能とする方法が、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１では、エコー特性を回線種別毎に記憶し、次接続において、過去に記憶したエコー特性を用いてラインエコーキャンセル動作を行う方法が提案されている。なお、特許文献２では、ＬＭＳ法によってエコー特性を学習して生成したフィルタ係数を用いてエコーキャンセル動作を行う際に、前回の学習で得られたフィルタ係数を初期値としてエコー特性を学習する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２３６７８号公報
【特許文献２】特開２００４−９６５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された方法では、回線種別毎にエコー特性を保存しているため、同一の回線種別内におけるラインエコー特性の違い（例えば、物理回線長の違いによる信号減衰量やエコーパス長の違い）には対応できない。特に、接続先のインタフェースがＩＳＤＮ回線網に固定されているＰＨＳデジタル無線基地局等にこの方法を応用した場合、実質的に１種類のラインエコー特性しか保存しないことになるため、この方法で提案される効果を十分に発揮することができない。そして、この方法では、回線種別毎の過去のラインエコー特性を用いてラインエコーキャンセル動作を行うため、実際のラインエコー特性と異なるラインエコー特性に基づいてラインエコーキャンセル動作を行うことになり、ラインエコーを確実に除去することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、より確実にラインエコーを除去し、ラインエコーによる通信障害を未然に防ぐことができるエコーキャンセラおよびエコーキャンセル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】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、音声通信の際に音声信号に混入したラインエコーを除去するエコーキャンセラにおいて、前記音声信号に基づいて前記ラインエコーの特性を検出するラインエコー特性検出手段と、前記ラインエコー特性検出手段によって検出された前記ラインエコーの特性を、前記音声通信に係る着呼番号毎に記憶する記憶手段と、前記音声通信に係る着呼番号と、前記記憶手段によって記憶された過去の前記ラインエコーの特性とに基づいて、前記ラインエコーの特性を推定するラインエコー特性推定手段とを備えたことを特徴とするエコーキャンセラである。
【０００８】
また、本発明のエコーキャンセラにおいて、前記ラインエコー特性推定手段は、前記音声通信に係る着呼番号と一致する番号が、前記記憶手段によって記憶された着呼番号の中に存在しない場合に、記憶された着呼番号の中から、前記音声通信に係る着呼番号と関連のある他の着呼番号を選択し、選択した着呼番号に基づいて前記ラインエコーの特性を推定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のエコーキャンセラにおいて、発呼直後から、前記ラインエコー特性検出手段によって前記ラインエコーの特性が検出されるまでの間、前記ラインエコー特性推定手段によって推定された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行い、前記ラインエコー特性検出手段によって前記ラインエコーの特性が検出された後は、検出された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、音声通信の際に音声信号に混入したラインエコーを除去するエコーキャンセル方法において、前記音声信号に基づいて前記ラインエコーの特性を検出する第１のステップと、前記第１のステップで検出された前記ラインエコーの特性を、前記音声通信に係る着呼番号毎に記憶する第２のステップと、前記音声通信に係る前記着呼番号と、前記第２のステップで記憶された過去の前記ラインエコーの特性とに基づいて、前記ラインエコーの特性を推定する第３のステップとを備えたことを特徴とするである、。
【００１１】
また、本発明のエコーキャンセル方法において、前記第３のステップにおいて、前記音声通信に係る着呼番号と一致する番号が、前記第２のステップで記憶された着呼番号の中に存在しない場合に、記憶された着呼番号の中から、前記音声通信に係る着呼番号と関連のある他の着呼番号を選択し、選択した着呼番号に基づいて前記ラインエコーの特性を推定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のエコーキャンセル方法において、発呼直後から、前記ラインエコーの特性が検出されるまでの間、前記第３のステップで推定された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行い、前記ラインエコーの特性が検出された後は、検出された前記ラインエコーの特性に基づいて前記ラインエコーの除去を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、着呼番号毎に記憶されたラインエコー特性から適応フィルタ係数が決定されるので、実際に発生するラインエコー特性に近いラインエコー特性から適応フィルタ係数を決定することができる。これによって、より確実にラインエコーを除去し、ラインエコーによる通信障害を未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による通信システムの構成を示している。本通信システムは、アナログ電話装置１、ハイブリッドトランス２、中継局交換機３、およびデジタル無線基地局４を備えている。アナログ電話装置１は、デジタル無線基地局４に接続される図示せぬ無線通信装置と音声通信を行う。アナログ電話装置１には、各電話装置を識別する電話番号（着呼番号）が付与されている。図示していないが、アナログ電話装置１は、実際には中継局交換機３に複数接続されている。アナログ電話装置１とハイブリッドトランス２はアナログ２線式回線で接続され、ハイブリッドトランス２と中継局交換機３はアナログ４線式回線で接続されている。ハイブリッドトランス２はこれらの回線の変換を行う。
【００１５】
中継局交換機３とデジタル無線基地局４はデジタル回線で接続されており、中継局交換機３はアナログ信号・デジタル信号間の変換を行うと共に、回線間の接続の切替を行う。デジタル無線基地局４はエコーキャンセラ４１を備えている。エコーキャンセラ４１は、デジタル回線を伝送する音声信号に混入したラインエコーを除去するラインエコーキャンセル動作を行う。本実施形態では、図示せぬ無線通信装置がアナログ電話装置１への発呼を行った際のラインエコーキャンセル方法を説明する。通信時には、アナログ受信信号がアナログ送信信号にラインエコーとして混入し、本来の音声信号（ＳＩ）とラインエコー成分（ＬＥ）とを含むデジタル信号（ＳＩ＋ＬＥ）がエコーキャンセラ４１に入力される。
【００１６】
エコーキャンセラ４１において、ラインエコー特性記憶部４１１は、実際に検出されたラインエコー特性をアナログ電話装置１の着呼番号毎に記憶する。着呼番号検出部４１２は、無線通信装置から受信された無線信号を変換したデジタル信号（ＲＩ）に含まれる着呼番号を検出する。適応フィルタ係数決定部４１３は、適応フィルタ４１４に設定する適応フィルタ係数を決定する。この適応フィルタ係数決定部４１３は第１の適応フィルタ係数決定部４１３ａと第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂを備えている。
【００１７】
第１の適応フィルタ係数決定部４１３ａは、デジタル信号（ＲＩ）とデジタル信号（ＳＩ＋ＬＥ）に基づいて、実際に発生しているラインエコー特性を検出し、そのラインエコー特性に基づいて適応フィルタ係数を決定する。第１の適応フィルタ係数決定部４１３ａによって決定された適応フィルタ係数は、着呼番号検出部４１２によって検出された着呼番号と関連付けられて、ラインエコー特性を示す情報としてラインエコー特性記憶部４１１に格納される。第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、着呼番号検出部４１２によって検出された着呼番号に基づいて、ラインエコー特性記憶部４１１に格納されている過去のラインエコー特性を検索し、実際のラインエコー特性を過去のラインエコー特性から推定する。そして、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、推定したラインエコー特性に基づいて適応フィルタ係数を決定する。
【００１８】
適応フィルタ４１４は、適応フィルタ係数決定部４１３によって決定された適応フィルタ係数に基づいたフィルタ処理を行い、デジタル信号（ＳＩ＋ＬＥ）からラインエコーを除去する。
【００１９】
図２は、ラインエコー特性記憶部４１１に格納されている情報の内容の一例を示している。図２に示されるように、着呼番号たるアナログ電話装置１の電話番号と、適応フィルタ４１４に設定された過去の適応フィルタ係数とが関連付けられて、データベースとしてラインエコー特性記憶部４１１に保存されている。各適応フィルタ係数には、ラインエコー特性（ＬＥ特性）としての識別符号（ＬＥ  Ａ１，ＬＥ  Ａ２，・・・）が付与されている。
【００２０】
ラインエコー特性記憶部４１１に格納される適応フィルタ係数は、実際に発生したラインエコーに基づいて決定されており、図２に示される着呼番号に関しては、少なくとも１回、実際のラインエコー特性が検出されている。実際のラインエコー特性に基づいた適応フィルタ係数がラインエコー特性記憶部４１１に格納された後は、以後の通話において、その適応フィルタ係数を用いることが可能となる。
【００２１】
次に、図３を参照し、本実施形態によるエコーキャンセラ４１の動作を説明する。無線通信装置が、アナログ電話装置１に対する発呼を行った場合、デジタル無線基地局４において、無線通信装置から受信された無線信号がデジタル信号（ＲＩ）に変換され、エコーキャンセラ４１に入力される（ステップＳ１０１）。着呼番号検出部４１２は、入力されたデジタル信号（ＲＩ）に含まれる着呼番号を検出し、その情報を適応フィルタ係数決定部４１３へ出力する（ステップＳ１０２）。
【００２２】
適応フィルタ係数決定部４１３において、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、ラインエコー特性記憶部４１１に格納されている過去の適応フィルタ係数を検索し、検索結果に基づいて適応フィルタ係数を決定する。まず、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、今回の音声通信に係る着呼番号をキーとして、ラインエコー特性記憶部４１１に格納されている着呼番号を検索する（ステップＳ１０３）。続いて、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、検索の結果、今回の音声通信に係る着呼番号と一致する番号が、ラインエコー特性記憶部４１１に格納されている着呼番号の中から見つかったか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００２３】
一致する番号が見つかった場合、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、その番号と関連付けられている適応フィルタ係数をラインエコー特性記憶部４１１から読み出し、適応フィルタ４１４に設定する（ステップＳ１０５）。一方、一致する番号が見つからなかった場合、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、今回の音声通信に係る着呼番号に関連のある他の着呼番号と関連付けられているフィルタ係数をラインエコー特性記憶部４１１から適宜読み出して適応フィルタ係数を算出し、適応フィルタ４１４に設定する（ステップＳ１０６）。
【００２４】
ステップＳ１０６における適応フィルタ係数の算出は、例えば以下のようにして行われる。第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、今回の音声通信に係る着呼番号と地域的に近い（同一地域も含む）着呼番号を検索し、ラインエコー特性記憶部４１１から読み出す。地域の判定は、市外局番や市内局番に基づいて行われる。例えば、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、着呼番号同士を比較して、着呼番号の上位６桁が一致した場合、両番号のアナログ電話装置が近い地域に存在すると判定する。
【００２５】
地域的に近い着呼番号が１つだけ見つかった場合には、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、その着呼番号と関連付けられている適応フィルタ係数をラインエコー特性記憶部４１１から読み出す。また、地域的に近い着呼番号が複数見つかった場合には、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、その各々の着呼番号と関連付けられている適応フィルタ係数をラインエコー特性記憶部４１１から読み出し、それらの適応フィルタ係数を用いて、適応フィルタ４１４に設定する適応フィルタ係数を算出する。
【００２６】
例えば、ラインエコー特性記憶部４１１から読み出した全ての適応フィルタ係数の平均を、適応フィルタ４１４に設定する適応フィルタ係数とすればよい。また、処理の負荷を下げるため、最初に見つかった適応フィルタ係数をそのまま適応フィルタ４１４に設定するようにしてもよい。
【００２７】
地域的に近い着呼番号が１つも見つからなかった場合には、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、着呼番号の上位５桁について、検索を行った上で上記と同様の処理を行い、適応フィルタ係数を決定する。この処理によっても、地域的に近い着呼番号が１つも見つからなかった場合には、第２の適応フィルタ係数決定部４１３ｂは、着呼番号の上位４桁について、検索を行った上で上記と同様の処理を行い、適応フィルタ係数を決定する。それでも地域的に近い着呼番号が１つも見つからなかった場合には、上記と同様に検索対象の着呼番号の上位桁数を１つずつ順次減らして処理が繰り返される。
【００２８】
ステップＳ１０５またはステップＳ１０６において、適応フィルタ係数が適応フィルタ４１４に設定された後、適応フィルタ４１４は、デジタル信号（ＳＩ＋ＬＥ）からラインエコーを除去するラインエコーキャンセル動作を開始する（ステップＳ１０７）。このラインエコーキャンセル動作は、今回の通信で発生するラインエコーの特性ではなく、過去のラインエコー特性に基づいて行われるため、図３では、予測ラインエコーキャンセル動作と表記している。
【００２９】
続いて、アナログ電話装置１が着呼し、通話が開始する（ステップＳ１０８）。通話時の音声通信に伴ってラインエコーが発生し、ラインエコーを含むデジタル信号（ＳＩ＋ＬＥ）がエコーキャンセラ４１に入力される（ステップＳ１０９）。適応フィルタ係数決定部４１３において、第１の適応フィルタ係数決定部４１３ａは、入力されたデジタル信号（ＲＩ）とデジタル信号（ＳＩ＋ＬＥ）に基づいて適応フィルタ係数を算出し、適応フィルタ４１４に設定する（ステップＳ１１０）。適応フィルタ４１４はエコーキャンセル動作を開始する（ステップＳ１１１）。このラインエコーキャンセル動作は、今回の通信で発生しているラインエコー特性に基づいて行われるため、図３では、実ラインエコーキャンセル動作と表記している。
【００３０】
また、第１の適応フィルタ係数決定部４１３ａは、算出した適応フィルタ係数を、今回の音声通信に係る着呼番号と関連付けてラインエコー特性記憶部４１１に格納する（ステップＳ１１２）。同じ着呼番号の適応フィルタ係数が既にラインエコー特性記憶部４１１に格納されている場合には、この処理を省略してもよい。あるいは新しいラインエコー特性をラインエコー特性記憶部４１１に上書きしてもよい。通話が終了する（ステップＳ１１３）と、適応フィルタ４１４はエコーキャンセル動作を終了し（ステップＳ１１４）、エコーキャンセラ４１の動作が終了する。
【００３１】
上述した動作によれば、発呼が検出された場合に、適応フィルタ係数が過去のラインエコー特性（適応フィルタ係数）から決定されるので、適応フィルタ係数を決定するのに十分なラインエコー特性を得る前（通話開始前）から、適応フィルタ係数を決定してラインエコーキャンセル動作を実行することができる。また、着呼番号毎に記憶されたラインエコー特性から適応フィルタ係数が決定されるので、実際に発生するラインエコー特性に近いラインエコー特性から適応フィルタ係数を決定することができる。これによって、より確実にラインエコーを除去し、ラインエコーによる通信障害を未然に防ぐことができる。特に、今回の音声通信に係る着呼番号と一致する番号がラインエコー特性記憶部４１１に格納されていた場合には、実際に発生するラインエコー特性に極めて近いラインエコー特性から適応フィルタ係数を決定することができる。
【００３２】
また、今回の音声通信に係る着呼番号と一致する番号がラインエコー特性記憶部４１１に格納されていなかった場合に、地域的に近い着呼番号と関連付けられたラインエコー特性から適応フィルタ係数を決定することによって、実際に発生するラインエコー特性になるべく近いラインエコー特性から適応フィルタ係数を決定することができる。本実施形態のように、着呼番号に基づいてラインエコー特性のデータベースを構築することによって、発呼が検出された場合に、着呼番号がＦＡＸ用固定番号やパケット通信用固定番号であることを、着呼側の返信がなくても知ることができる。ＦＡＸ用固定番号やパケット通信用固定番号への発呼が検出された場合には、ラインエコー動作を行う必要がないので、エコーキャンセラ４１がラインエコー動作を停止するようにしてもよい。
【００３３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態によるエコーキャンセラを含む通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるエコーキャンセラが備えるラインエコー特性記憶部が記憶する情報の内容を示す参考図である。
【図３】本発明の一実施形態によるエコーキャンセラの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・アナログ電話装置、２・・・ハイブリッドトランス、３・・・中継局交換機、４・・・デジタル無線基地局、４１・・・エコーキャンセラ、４１１・・・ラインエコー特性記憶部（記憶手段）、４１２・・・着呼番号検出部、４１３・・・適応フィルタ係数決定部、４１３ａ・・・第１の適応フィルタ係数決定部（ラインエコー特性検出手段）、４１３ｂ・・・第２の適応フィルタ係数決定部（ラインエコー特性推定手段）、４１４・・・適応フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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