(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの受話信号を受信して再生し、入力された送話信号を外部へ送信する音声通信装置において、
前記受話信号のパワー及び前記送話信号のパワーを算出するパワー計算手段と、
前記パワー計算手段により算出された各パワー値の平均値からの偏差に基づいて共分散を算出する共分散計算手段と、
前記各パワー値及び前記共分散値に基づいて、受話音声又は送話音声の有無に応じた通話状態を判定するための判定手段と
を具備したことを特徴とする音声通信装置。
【請求項２】
前記パワー計算手段は、前記受話信号のフレーム単位のパワー及び前記送話信号のフレーム単位のパワーを算出することを特徴とする請求項１に記載の音声通信装置。
【請求項３】
前記受話信号と前記送話信号のそれぞれに対して、現在のフレームまでの所定数のフレーム単位のパワーの平均値を、以前のフレーム単位のパワーの平均値からリーク係数を用いて算出する平均値計算手段を有し、
前記共分散計算手段は、前記平均値計算手段により算出された前記各パワーの平均値を使用して、前記各パワー値の共分散を算出することを特徴とする請求項２に記載の音声通信装置。
【請求項４】
前記判定手段の判定結果に従って、前記受話信号又は前記送話信号に対するゲイン制御を行なうためのボイススイッチ処理又はエコーキャンセル処理を実行する手段を更に備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音声通信装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記受話信号及び前記送話信号の各パワー値が所定レベル以上でかつ前記共分散値が基準値より大きい場合には、前記送話信号がエコーであり、通話状態が受話音声のみであると推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音声通信装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記各パワー値以外に、前記受話信号及び前記送話信号の雑音パワー値を使用して、前記通話状態が音声無し、受話音声のみの存在、送話音声のみの存在、または受話及び送話の両方の存在のそれぞれを意味する４種類の受話／送話判定結果を算出すると共に、
受話及び送話の両方が存在することを意味する判定結果に応じて、前記共分散値を使用して受話／送話音声の有無に関する再判定処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音声通信装置。
【請求項７】
前記判定手段の判定結果に応じて前記受話信号又は前記送話信号に対するゲインロス制御を行なうゲイン手段と、
前記共分散計算手段により算出された共分散値の程度に応じて、前記ゲイン手段によるゲインロス量を増減させる手段とを更に具備したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音声通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には携帯電話などの音声通信装置の分野に関し、特に、エコーキャンセラ機能またはボイススイッチ機能に適用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、携帯電話や車載電話などの通信端末（音声通信装置）では、ハウリング（howling）と呼ぶ騒音の持続現象を抑制する工夫が必要である。具体的には、通信端末には、ボイススイッチ回路やエコーキャンセラ等のハウリング防止用回路が設けられている。
【０００３】
ボイススイッチ回路は、音声信号処理系に対して恒常的に一定のいわゆるロス（LOSS）を与えるものであり、通常では通信端末内の受話信号または送話信号のゲインを低減させる機能を有する。通常では、ボイススイッチ回路では、受話音声または送話音声の有無を検出するダブルトーク検出回路（ＤＴＤ）が設けられている。
【０００４】
ボイススイッチ回路は、ＤＴＤにより受話音声のみの通話状態であると判定された場合には、送話信号にロス（LOSS）を与える。逆に、送話音声のみであると判定された場合には、受話信号にロス（LOSS）を与えるようにゲイン制御を実行する。一方、受話音声及び送話音声の両方が存在するダブルトークおよび無話状態（受話音声及び送話音声のいずれも無い状態）のときには、各信号に所定のロスの半分または送話信号にロス（LOSS）を与えるように制御する。
【０００５】
また、エコーキャンセラは、エコー伝達経路を推定して受話信号から擬似エコーを作成し、送話入力信号から当該擬似エコーに相当する信号成分を除去することによりエコーを軽減する回路である。ここで、受話信号と疑似エコーを除去した後の信号とのパワー差を、エコーリターンロス（ＥＲＬ：echo return loss）と呼ぶことがある。
【０００６】
エコーキャンセラは、エコーの戻り感を抑制して、通信端末のユーザの聴感を改良する目的で使用されることが多い。エコーキャンセラは、ハウリング防止機能も有するが、エコー伝達経路の学習動作が良好でない場合には、必要なＥＲＬを確保できずハウリングを完全に抑制できないことがある。そこで、確実にハウリングを防止するためには、ボイススイッチ回路とエコーキャンセラを併用する方法もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボイススイッチ回路及びエコーキャンセラは、例えばスピーカから再生された音声がエコーとしてマイク側に影響する場合に、当該エコーがスピーカに出力される受話信号よりも小さいパワーで還ってくることを前提として設計されている。このため、ボイススイッチ回路でのＤＴＤやエコーキャンセラでの学習判定回路は、受話信号のパワーと送話信号のパワーとを比較して、当該比較結果から受話音声または送話音声の有無を判定する受話／送話判定機能を簡単な構造により実現している。
【０００８】
しかしながら、例えば携帯電話では、いわゆるハンズフリー機能などを実現するために、スピーカ出力を増幅して用いることが多い。また、特に携帯電話は、状況により非常にエコーを反射しやすい場所に置かれることがある。このような状況下では、エコーが受話信号よりも大きいパワーで還ってくる場合がある。このため、従来のボイススイッチ回路でのＤＴＤやエコーキャンセラでの学習判定回路では、十分にハウリングを抑制できず、通話状態が悪化する可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、通信端末での音声通信時に、エコーが受話信号よりも大きいパワーで還ってくる場合でも、受話／送話判定機能を確実に実現できる音声通信装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、携帯電話などの通信端末に設けられるボイススイッチ回路でのＤＴＤやエコーキャンセラでの学習判定回路に適用し、エコーのパワーが受話信号のパワーより大きい場合でも、受話／送話判定機能を確実に実現できる構成に関する。
【００１１】
本発明の観点に従った音声通信装置は、外部からの受話信号を受信して再生し、入力された送話信号を外部へ送信する音声通信装置において、前記受話信号のパワー及び前記送話信号のパワーを算出するパワー計算手段と、前記パワー計算手段により算出された各パワー値の平均値からの偏差に基づいて共分散を算出する共分散計算手段と、前記各パワー値及び前記共分散値に基づいて、受話音声又は送話音声の有無に応じた通話状態を判定するための判定手段とを備えた構成である。
【００１２】
このような構成により、例えばフレーム単位で受話信号及び送話信号の各パワーの共分散（相関）を求めて、各パワー値と共に当該共分散を考慮して受話音声又は送話音声の有無を高精度に推定できる。具体的には、当該共分散が大きいときにはエコーのパワーが相対的に大きくなる傾向を考慮して、受話信号及び送話信号の各パワーが相対的に大きい場合に、受話音声のみが存在することを推定できる。従って、本発明の構成をボイススイッチ回路でのＤＴＤやエコーキャンセラでの学習判定回路に適用すれば、受話／送話判定機能（無音の判定も含む）を向上できるため、結果として十分にハウリングを抑制し、良好な通話状態を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に関する例えば携帯電話などの通信端末（音声通信装置）に使用されるボイススイッチ回路１０の構成を示す図である。
【００１５】
ボイススイッチ回路１０は、入力した受話信号ＲＳを増幅してスピーカ２０に出力するアンプ回路１００、及びマイク２１から発声された音声を送話信号ＳＳとして送出するためのアンプ回路１０４を有する。各アンプ回路１００，１０４は、ゲイン可変機能を有する増幅器（ＶＧＡ）からなる。具体的には、各アンプ回路１００，１０４は、後述するＤＴＤ（ダブルトーク検出部）１０３によりゲイン低減信号を意味するロス（LOSS）ＲＬ，ＳＬを与えられる。なお、ロス量は「VS_LOSS」と表記する（図３を参照）。
【００１６】
更に、ボイススイッチ回路１０は、パワー計算部１０１、共分散計算部１０２、及びＤＴＤ１０３を有する。パワー計算部１０１は、フレームに区切られた受話信号と送話信号の各パワー（フレームパワー）を計算する。ボイススイッチ回路１０は、例えばディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）から構成されている。
【００１７】
受話信号のフレームパワーP_r(n)および送話信号のフレームパワーP_s(n)は、それぞれ下記式（１），（２）により定義される。
【００１８】
P_r(n)=10log（受話信号のフレームn内のサンプル２乗平均値）…（１）
P_s(n)=10log（送話信号のフレームn内のサンプル２乗平均値）…（２）
ここで、nはフレーム番号を意味する。フレーム長は、同フレームの受話信号のエコーが送話信号のフレームにある程度含まれるような十分な長さとする。
【００１９】
次に、共分散計算部１０２は、受話信号のフレームパワーP_rおよび送話信号のフレームパワーP_sの共分散（相関）cov(n)を計算する。
【００２０】
ここで、受話信号の平均値をavr_r(n)とし、送話信号の平均値をavr_s(n)とし、かつ受話信号の分散をvar_r(n)とし、送話信号の分散をvar_s(n)とした場合に、下記のような関係式（３）〜（６）が成立する。
【００２１】
avr_r(n)=avr_r(n−1)*R1+P_r(n)*(1−R1)…（３）
var_r(n)=var_r(n−1)*R2+(P_r(n)-avr_r(n))2*(1−R2)…（４）
avr_s(n)=avr_s(n−1)*R1+P_s(n)*(1−R1)…（５）
var_s(n)=var_s(n-1)*R2+(P_s(n)-avr_s(n))2*(1−R2)…（６）
更に、P_rとP_sの共分散cov(n)は、下記式（７）に示すように表現できる。
【００２２】
cov(n)=cov(n−1)*R3+{(P_r(n)-avr_r(n))*(P_s(n)-avr_s(n))/var_r(n) 0.5*var_s(n) 0.5*(1−R3)}…（７）
または、受話信号と送話信号の分散を同一と想定すると、下記式（８），（９）が成立する。
【００２３】
var(n)=var(−1)*R2+{(P_s(n)-avr_s(n))2*(1-R2)/2 }+{(P_r(n)-avr_r(n))2*(1-R2)/2}…（８）
cov(n)=cov(n−1)*R3+{(P_r(n)-avr_r(n)) (P_s(n)-avr_s(n))/var(n)*(1-R3)}…（９）
ここで、R1,R2,R3はリーク係数であり、「0＜R1,R2,R3＜1」の関係を有する。
【００２４】
次に、ＤＴＤ１０３は、パワー計算部１０１で算出された受話信号のフレームパワーP_r(n)、送話信号のフレームパワーP_s(n)、及び共分散計算部１０２で算出された共分散（相関）cov(n)を入力し、後述するような受話／送話判定処理を実行する。さらに、ＤＴＤ１０３は、受話／送話判定結果に応じて、各アンプ回路１００，１０４のロス（LOSS）ＲＬ，ＳＬ、及びロス量「VS_LOSS」を制御する。
【００２５】
（第１の実施形態の動作）
以下図２のフローチャートおよび図３を参照して、同実施形態の受話／送話判定処理の手順を説明する。
【００２６】
まず、パワー計算部１０１は、前記式（１），（２）に示すように、フレーム単位での受話信号のフレームパワーP_r(n)および送話信号のフレームパワーP_s(n)を算出する（ステップＳ１）。さらに、共分散計算部１０２は、各フレームパワーP_r，P_sの共分散（相関）cov(n)を算出する（ステップＳ２）。
【００２７】
ＤＴＤ１０３は、パワー計算部１０１及び共分散計算部１０２の各計算結果を使用して、受話／送話判定処理を実行する（ステップＳ３）。具体的には、ＤＴＤ１０３は、基本的にはパワー計算部１０１での各フレームパワー値P_r，P_sに基づいて受話音声又は送話音声の有無を判定する。即ち、ＤＴＤ１０３は、各フレームパワー値P_r，P_sが基準レベル以下であれば、音声無し（ＮＴ）であると判定する（ステップＳ４のＹＥＳ）。
【００２８】
一方、ＤＴＤ１０３は、各フレームパワー値P_r，P_sが基準レベル以上の場合に、共分散計算部１０２により算出された共分散（相関）cov(n)を考慮した判定処理を実行する（ステップＳ４のＮＯ）。
【００２９】
ここで、下記の関係式（１０），（１１）を想定する。
【００３０】
c=(A3-cov(n))/A4…（１０）
但し、0 ≦c≦1
P_s’=P_s(n)*c…（１１）
ＤＴＤ１０３は、受話信号のフレームパワー値が「P_r(n)>A1」の条件を満たすと受話音声が有ると判定（推定）する。また、「P_s’>A2」の条件を満たすと、送話音声が有ると判定（推定）する。ここで、A1〜A4は定数であり、例えば「A1=A2=20」、「A3=0.5」、「A4=0.3」の関係を有する。
【００３１】
要するに、ＤＴＤ１０３は、送話信号のフレームパワー値が低レベルで、受話信号のフレームパワー値から前記の条件「P_r(n)>A1」を満たすと、受話音声が有る（ＲＴ）と推定する（ステップＳ５のＮＯ，Ｓ６のＮＯ，Ｓ１０）。一方、受話信号のフレームパワー値が低レベルで、前記の条件「P_s’>A2」を満たすと、送話音声が有る（ＳＴ）と推定する（ステップＳ５のＮＯ，Ｓ６のＹＥＳ，Ｓ７）。
【００３２】
一方、ＤＴＤ１０３は、受話信号と送話信号の各フレームパワー値P_r，P_sが高レベルの場合には、受話音声及び送話音声の両方が有る（ＤＴ）と判定する（ステップＳ５のＹＥＳ）。ここで、ＤＴＤ１０３は、共分散（相関）cov(n)を考慮して、当該共分散が所定値より大きい場合には、前記式（１１）で示すP_s’は実際の送話信号のフレームパワー値P_sよりも小さくなる。このことは、当該共分散が所定値より大きい場合には、図１に示すマイク２１から入力された送話信号は、実際の送話音声ではなく、スピーカ２０からのエコーである可能性が高くなることが推定される。
【００３３】
これにより、ＤＴＤ１０３は、共分散（相関）cov(n)を考慮して、当該共分散が所定値より大きい場合には、受話音声のみが有る（ＲＴ）と推定する（ステップＳ５のＹＥＳ，Ｓ８のＹＥＳ，Ｓ１０）。また、当該共分散が所定値より小さい場合には、ＤＴＤ１０３は、受話音声及び送話音声の両方が有る（ＤＴ）と推定する（ステップＳ５のＹＥＳ，Ｓ８のＮＯ，Ｓ９）。
【００３４】
以上のように、ＤＴＤ１０３は、受話／送話判定結果として、前記の４種類の場合（ＮＴ，ＲＴ，ＳＴ，ＤＴ）を推定すると、それぞれの結果に応じて各アンプ回路１００，１０４に与えるゲインロス（LOSS）ＲＬ，ＳＬを制御する。
【００３５】
具体的には、図３に示すように、ＤＴＤ１０３は、音声無しの判定結果（ＮＴ）の場合には、送話信号処理系のアンプ回路１０４にゲインロスＳＬを与える。ここで、「VS_LOSS」はゲインロス量を意味する。受話音声のみの判定結果（ＲＴ）の場合には、送話信号処理系のアンプ回路１０４にゲインロスＳＬを与える。また、送話音声のみの判定結果（ＳＴ）の場合には、受話信号処理系のアンプ回路１００にゲインロスＲＬを与える。そして、受話／送話音声の両方の判定結果（ＤＴ）の場合には、前記の共分散からエコーの可能性を考慮して、送話信号処理系のアンプ回路１０４にゲインロスＳＬを与える。
【００３６】
（変形例）
図４は、第１の実施形態の変形例を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
本変形例は、ＤＴＤ１０３の受話／送話判定処理として、受話信号及び送話信号の各雑音パワー（N_r，N_s）を利用する方式である。即ち、ＤＴＤ１０３は、前述したように、受話信号及び送話信号の各フレームパワー値P_r，P_s及び共分散（相関）cov(n)以外に、パワー計算部１０１から受話信号及び送話信号の各雑音パワー（N_r，N_s）を入力する（ステップＳ２１）。
【００３８】
ＤＴＤ１０３は、各フレームパワー値P_r，P_s及び各雑音パワー（N_r，N_s）を使用して、受話音声と送話音声の有無を判定する（ステップＳ２２〜Ｓ２４）。具体的には、ＤＴＤ１０３は、下記の関係式（１２），（１３）により、受話／送話判定処理を実行する。
【００３９】
P_r(n)＞N_r+A7…（１２）
P_s(n)＞N_s+A8…（１３）
ＤＴＤ１０３は、前記式（１２）の条件を満たす場合には、受話音声が有ると判定する（ステップＳ２２のＹＥＳ）。また、前記式（１３）の条件を満たす場合には、送話音声が有ると判定する（ステップＳ２３またはＳ２４のＹＥＳ）。従って、いずれの条件も満たさない場合には、ＤＴＤ１０３は、受話／送話のいずれの音声も無し（ＮＴ）と判定する（ステップＳ２４のＮＯ，Ｓ２５）。
【００４０】
前記式（１２）の条件のみを満たす場合には、ＤＴＤ１０３は、受話音声のみが有る（ＲＴ）と判定する（ステップＳ２３のＮＯ，Ｓ２７）。また、前記式（１３）の条件のみを満たす場合には、ＤＴＤ１０３は、送話音声のみが有る（ＳＴ）と判定する（ステップＳ２４のＹＥＳ，Ｓ２６）。
【００４１】
一方、ＤＴＤ１０３は、前記式（１２），（１３）の条件を満たす場合には、受話音声及び送話音声の両方が有る（ＤＴ）と推定する（ステップＳ２２のＹＥＳ，Ｓ２３のＹＥＳ）。ここで、ＤＴＤ１０３は、前記共分散（相関）cov(n)を使用して、再判定処理を実行する（ステップＳ２８）。
【００４２】
具体的には、下記の関係式（１４），（１５）を想定する。
【００４３】
P_r(n)＞P_s’+A5…（１４）
P_r(n)≦P_s’+A6…（１５）
但し、A5〜A8は定数であり、例えば「A5=A6=0」、「A7=A8=8」の関係を有する。
【００４４】
ＤＴＤ１０３は、前記式（１４）の条件を満たす場合には、受話音声のみが有る（ＲＴ）と判定する（ステップＳ２９，Ｓ２７）。また、前記式（１５）の条件を満たす場合には、送話音声のみが有る（ＳＴ）と判定する（ステップＳ２９，Ｓ２６）。これらの条件以外の場合には、ＤＴＤ１０３は、受話音声及び送話音声の両方が有る（ＤＴ）と判定する（ステップＳ２９のＹＥＳ，Ｓ３０）。
【００４５】
以上要するに本変形例によれば、受話信号及び送話信号の各フレームパワー値P_r，P_s以外に、受話信号及び送話信号の各雑音パワー（N_r，N_s）を利用することにより、受話／送話判定処理の精度を向上することが可能となる。また、受話／送話のいずれかを特定することが困難である場合に、共分散（相関）cov(n)を使用することにより、ＤＴ判定の精度を向上することができる。
【００４６】
なお、ＤＴＤ１０３は、第１の実施形態と同様に、４種類の受話／送話判定結果（ＮＴ，ＲＴ，ＳＴ，ＤＴ）に応じて各アンプ回路１００，１０４に与えるゲインロス（LOSS）ＲＬ，ＳＬを制御する。
【００４７】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態を説明するためのフローチャートである。なお、同実施形態に関するボイススイッチ回路１０の基本的構成は、図１に示すものと同様である。
【００４８】
本実施形態は、ハウリング抑制効果を向上させるために、各アンプ回路１００，１０４に与えるゲインロス（LOSS）ＲＬ，ＳＬの制御でのゲインロス量「VS_LOSS」を調整する機能を備えたＤＴＤ１０３に関する。以下、図５のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００４９】
ＤＴＤ１０３は、前述したように、受話／送話判定処理時に、共分散計算部１０２により算出された共分散（相関）cov(n)を入力する（ステップＳ４２）。ここで、ＤＴＤ１０３は、予め内蔵カウンタＣＴを初期化する（ステップＳ４１）。更に、例えば「B1=0.2」、「B2=0.1」、「B3=50」、「B4=12」、「B5=30」の関係を有する定数B1〜B5を想定する。
【００５０】
ＤＴＤ１０３は、入力した共分散cov(n)が所定の定数B1より大きいか否かを判定する（ステップＳ４３）。ＤＴＤ１０３は、共分散cov(n)が所定の定数B1より大きい判定結果を得ると、内蔵カウンタＣＴをインクリメントする（ステップＳ４３のＹＥＳ，Ｓ４４）。なお、ＤＴＤ１０３は、「cov(n)−B1」の値を内部メモリに累積している。
【００５１】
一方、ＤＴＤ１０３は、共分散cov(n)が所定の定数B1より小さい判定結果を得ると、内蔵カウンタＣＴを定数B2ずつデクリメントする（ステップＳ４３のＮＯ，Ｓ４５）。ＤＴＤ１０３は、カウンタ値ＣＴが一定値B3を超えた場合には、受話音声（ＲＴ）が不自然に長く継続しているため、ハウリングが起きていると判断する（ステップＳ４６のＹＥＳ）。この場合には、ＤＴＤ１０３は、各アンプ回路１００，１０４に与えるゲインロス（LOSS）ＲＬ，ＳＬの制御時に、ゲインロス量「VS_LOSS」を、通常値B4よりも多い値B5に変更する（ステップＳ４８）。
【００５２】
一方、ＤＴＤ１０３は、カウンタ値ＣＴが一定値B3を超えていない場合には、特に異常が発生していないと判断し、ゲインロス量「VS_LOSS」を通常値B4で維持している（ステップＳ４６のＮＯ，Ｓ４７）。
【００５３】
以上要するに本実施形態の方式であれば、フレーム単位（フレーム数をｎとする）の受話／送話判定結果に応じて、各アンプ回路１００，１０４のゲイン制御を実行するときのゲインロス量「VS_LOSS」を調整して出力する（ステップＳ４９）。このような処理をフレーム数ｎだけ繰り返すことにより、結果的にハウリング抑制効果を向上させることが可能となる。
【００５４】
（変形例）
図６は、第２の実施形態の変形例を説明するためのフローチャートである。本変形例は、カウンタ値ＣＴを使用することなく、共分散cov(n)の程度に応じてゲインロス量「VS_LOSS」を調整する方式である。以下、図６のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００５５】
ＤＴＤ１０３は、前述したように、受話／送話判定処理時に、共分散計算部１０２により算出された共分散（相関）cov(n)を入力する（ステップＳ５３）。ここで、ＤＴＤ１０３は、予めゲインロス量「VS_LOSS」を通常値B4に設定する（ステップＳ５１）。なお、同実施形態と同様に、例えば「B1=0.2」、「B2=0.1」、「B3=50」、「B4=12」、「B5=30」の関係を有する定数B1〜B5を想定する。
【００５６】
ＤＴＤ１０３は、入力した共分散cov(n)が所定の定数B1より大きいか否かを判定する（ステップＳ５４）。ＤＴＤ１０３は、共分散cov(n)が所定の定数B1より小さい判定結果を得ると、ゲインロス量「VS_LOSS」を「MIN=VS_LOSS(n-1)-B2, 但しMIN≦B4」まで減少させる（ステップＳ５４のＮＯ，Ｓ５５）。一方、ＤＴＤ１０３は、共分散cov(n)が所定の定数B1より大きい判定結果を得ると、ゲインロス量「VS_LOSS」を「MAX=VS_LOSS(n-1)+B2, 但しMAX≧B5」まで増大させる（ステップＳ５４のＹＥＳ，Ｓ５６）。
【００５７】
以上要するに本変形例の方式であれば、フレーム単位（フレーム数をｎとする）の受話／送話判定結果に応じて、各アンプ回路１００，１０４のゲイン制御を実行するときのゲインロス量「VS_LOSS」を共分散cov(n)の程度に応じて増減して出力する（ステップＳ５７）。このような処理をフレーム数ｎだけ繰り返すことにより、結果的にハウリング抑制効果を向上させることが可能となる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図７から図９は、本発明の第３の実施形態を説明するための図である。
【００５９】
本実施形態は、携帯電話などの通信端末（音声通信装置）に使用されるエコーキャンセラ５０の構成に関する。
【００６０】
エコーキャンセラ５０は、図７に示すように、ハウリング抑制機能として、学習可否をフレーム単位で判定する学習判定部５０３を有する。エコーキャンセラ５０は、当該学習判定部５０３以外に、パワー計算部５０１、共分散計算部５０２、適応フィルタ部５０４、及び減算部５０５を有する。なお、エコーキャンセラ５０は、例えばディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）から構成されている。
【００６１】
パワー計算部５０１は、フレームに区切られた受話信号と送話信号の各パワー（フレームパワー）P_r(n)，P_s(n)を計算する。パワー計算部５０１は、送話信号から適応フィルタ部５０４の出力を減算部５０５により差し引いた残差信号のパワーP_e(n)も同様に算出する。共分散計算部５０２は、パワーP_r(n)，P_s(n)およびP_e(n)の共分散（相関）cov(n)を計算する。なお、パワー計算部５０１及び共分散計算部５０２は、基本的に図１に示すパワー計算部１０１及び共分散計算部１０２と同様の構成である。
【００６２】
学習判定部５０３は、適応フィルタ部５０４のフィルタ係数を０にリセットする０クリアフラグ、あるいは、現フレームにおいて適応フィルタ部５０４を学習させるかどうかを決める学習フラグを決定して適応フィルタ部５０４に伝達する。なお、０クリアフラグは無くても良い。
【００６３】
適応フィルタ部５０４は、学習判定部５０３によりフレーム単位で判定された学習フラグに従って更新される。適応フィルタ部５０４は、受話信号を入力して擬似エコーを生成して減算部５０５に出力する。減算部５０５は、エコーキャンセラ５０の出力として、適応フィルタ部５０４からの擬似エコーを差し引きした送話信号を送出する。
【００６４】
（第３の実施形態の動作）
以下図８及び図９のフローチャートを参照して、同実施形態の学習判定部の動作を説明する。
【００６５】
学習判定部５０３は、パワー計算部５０１から各パワーP_r(n)，P_s(n)，及び残差信号のパワーP_e(n)を入力する（ステップＳ８３）。更に、共分散計算部５０２からの共分散（相関）cov(n)を入力する。学習判定部５０３は、予め内蔵カウンタＣＴ１（ｎ），ＣＴ２（ｎ）と共に、フレーム単位（フレーム数をｎとする）の処理を実行する上でフレーム数ｎを初期化する（ステップＳ８１）。ここで、例えば「C1=6」、「C2=100」、「C3=0」、「C4=50」、「C5=50」、「C6=0」の関係を有する定数C1〜C6を想定する。
【００６６】
学習判定部５０３は、残差信号のパワーP_e(n)と受話信号のパワーP_r(n)との関係式「(P_e(n)−P_r(n))＜C1」の条件を満たす場合には、学習フラグをＯＮに設定する（ステップＳ８４のＹＥＳ，Ｓ８５）。当該条件を満たさない場合には、学習フラグをＯＦＦする（ステップＳ８４のＮＯ，Ｓ８６）。
【００６７】
また、学習判定部５０３は、残差信号のパワーP_e(n)と送話信号のパワーP_s(n)との関係式「(P_e(n)−P_s(n))＞C6」の条件を満たす場合には、０クリアフラグをＯＮに設定する（ステップＳ８７のＹＥＳ，Ｓ８８）。当該条件を満たさない場合には、０クリアフラグをＯＦＦする（ステップＳ８７のＮＯ，Ｓ８９）。
【００６８】
次に、図９に示すように、学習判定部５０３は、入力した共分散cov(n)が所定の定数B1より大きいか否かを判定する（ステップＳ９０）。学習判定部５０３は、共分散cov(n)が所定の定数B1より小さい判定結果を得ると、カウンタ値ＣＴ１（ｎ）を「MAX=CT1(n-1)+cov(n)-B2, 但しMAX≧C3」に設定する（ステップＳ９０のＮＯ，Ｓ９１）。一方、学習判定部５０３は、共分散cov(n)が所定の定数B1より大きい判定結果を得ると、カウンタ値ＣＴ１（ｎ）を「MIN=CT1(n-1)+cov(n)-B1,但しMIN≦C2」に設定する（ステップＳ９０のＹＥＳ，Ｓ９２）。即ち、学習判定部５０３は、共分散cov(n)の程度に応じて内部カウンタＣＴ１（ｎ）を増減させる。
【００６９】
さらに、学習判定部５０３は、カウンタ値ＣＴ１（ｎ）が一定値C4を超えた場合には、強制的に学習フラグをＯＮにする（ステップＳ９３のＹＥＳ，Ｓ９４）。また、学習判定部５０３は、カウンタ値ＣＴ２（ｎ）が０である場合、同時に０クリアフラグをＯＮにする（ステップＳ９５，Ｓ９６）。但し、強制学習の効果を無にしないため、０クリアはC5フレーム毎に実行する（ＣＴ２（ｎ）＝C5）。
【００７０】
一方、学習判定部５０３は、カウンタ値ＣＴ１（ｎ）が一定値C4未満の場合には、カウンタ値ＣＴ２（ｎ）をデクリメントし、設定した学習フラグまたはフラグを適応フィルタ部５０４に出力する（ステップＳ９７，Ｓ９８）。
【００７１】
以上要するに本実施形態の方式であれば、学習判定部５０３からのフレーム単位で学習動作を指示する学習フラグの出力に従って、適応フィルタ部５０４から擬似エコーが出力される。この場合、共分散cov(n)の程度を考慮した適応フィルタ部５０４の学習動作を制御する。通常では、送話信号から擬似エコーを差し引きした残差信号にエコーが多く含まれるときには、共分散が大きいことが確認されている。従って、特に共分散が大きい場合には、適応フィルタ部５０４の学習動作を強制的に実行させることにより、結果としてハウリング抑制効果を向上させることが可能となる。
【００７２】
（変形例）
図１０は、第３の実施形態の変形例を説明するためのフローチャートである。本変形例は、エコーリターンロス（ERL(n)）を推定し、学習可否の判定基準として使用する方式である。以下、図１０のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００７３】
前述したように、学習判定部５０３は、パワー計算部５０１から各パワーP_r(n)，P_s(n)，及び残差信号のパワーP_e(n)を入力する（ステップＳ１０２）。更に、共分散計算部５０２からの共分散（相関）cov(n)を入力する。学習判定部５０３は、予めフレーム単位（フレーム数をｎとする）の処理を実行する上でフレーム数ｎ、及びERL(n)を初期化する（ステップＳ１００）。ここで、「0＜D6＜1」の関係を有するリーク係数D6、及び「D1=0.2」、「D2=0.4」、「D3=6」、「D4=20」、「D5=16」の関係を有する定数D1〜D5を想定する。
【００７４】
学習判定部５０３は、入力した共分散cov(n)が所定の定数D1より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。学習判定部５０３は、共分散cov(n)が所定の定数D1より大きい判定結果を得ると、ERL(n)を変更する（ステップＳ１０３のＹＥＳ，Ｓ１０４）。具体的には、ERL(n)を「MIN=ERL(n-1)+(cov(n)-D1)/D2，但しMIN≦D3」まで減少させる。これは、通常では、共分散cov(n)の程度が相対的に大きい場合には、エコー量が大きいと想定されるため、ERL(n)が悪化すると推定されるためである。
【００７５】
次に、学習判定部５０３は、適応フィルタ部５０４の学習可否の判定を実行する（ステップＳ１０５）。即ち、学習判定部５０３は、受話信号のパワー値との関係式「P_r(n)＞D4」、及び関係式「(P_e(n)−P_r(n))＜ERL(n)+D5」のそれぞれの条件を満たす場合には、学習フラグをＯＮにする（ステップＳ１０５のＹＥＳ，Ｓ１０６のＹＥＳ，Ｓ１０７）。また、このとき、キャンセル利得「P_e(n)−P_r(n)」を用いてERL(n)を更新する。これは、例えば関係式「ERL(n)=ERL(n)*D6+(P_e(n)-P_r(n))*(1-D6)」を満たすように更新する。一方、前記の各条件を満たさない場合には、学習フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１０５のＮＯまたはＳ１０６のＮＯ，Ｓ１０８）。
【００７６】
以上要するに本変形例の方式であれば、フレーム単位（フレーム数をｎとする）の学習判定を実行するときに、エコーリターンロス（ERL(n)）を推定し、学習可否の判定基準として使用する。そして、学習判定部５０３は、設定した学習フラグを適応フィルタ部５０４に出力する（ステップＳ１０９）。このような処理をフレーム数ｎだけ繰り返すことにより、結果的にハウリング抑制効果を向上させることが可能となる。
【００７７】
なお、第３の実施形態またはその変形例は、ボイススイッチ回路１０とエコーキャンセラ５０とを併用した音声通信装置に対して、前述の第１及び第２の実施形態またはそれらの変形例と組み合わせて適用可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、例えば携帯電話などの通信端末での音声通信時に、エコーが受話信号よりも大きいパワーで還ってくる場合でも、受話音声及び送話音声の共分散を利用して、受話／送話判定機能を確実に実現することができる。従って、結果として十分にハウリングを抑制し、良好な通話状態を実現した音声通信装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に関するボイススイッチ回路の要部を示すブロック図。
【図２】同実施形態のＤＴＤの動作を説明するためのフローチャート。
【図３】同実施形態のＤＴＤの動作を説明するための図。
【図４】第１の実施形態の変形例を説明するためのフローチャート。
【図５】第２の実施形態に関するＤＴＤの動作を説明するためのフローチャート。
【図６】第２の実施形態の変形例を説明するためのフローチャート。
【図７】第３の実施形態に関するエコーキャンセラの要部を示すブロック図。
【図８】第３の実施形態に関する学習判定部の動作を説明するためのフローチャート。
【図９】第３の実施形態に関する学習判定部の動作を説明するためのフローチャート。
【図１０】第３の実施形態の変形例を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１０…ボイススイッチ回路
２０…スピーカ
２１…マイク
５０…エコーキャンセラ
１００…アンプ回路
１０１…パワー計算部
１０２…共分散計算部
１０３…ダブルトーク検出部（ＤＴＤ）
１０４…アンプ回路
５０１…パワー計算部
５０２…共分散計算部
５０３…学習判定部
５０４…適応フィルタ部
５０５…減算部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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