(57)【要約】【課題】音響エコーをともなうハンズフリー通話を行う場合に、受話シングル・トーク状態とダブル・トーク状態の判別精度を向上させること。【解決手段】    適応動作制御部の指示に従って動作するサブ・エコー・キャンセラＳＥＣとメイン・エコー・キャンセラＭＥＣとを設け、サブ・エコー・キャンセラＳＥＣにおいては、ダブル・トークの判断に必要なエコー・キャンセル誤差信号ｂｓを出力せしめ、これを相手端末側には送らず適応動作制御部に送ってダブル・トーク状態を的確に検出し、ダブル・トーク中のメイン・エコー・キャンセラＭＥＣの適応制御にのみ使用するので、ハンズフリー通話におけるダブル・トーク中の通話品質が向上した。【選択図】図1
2009218849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブ適応動作指示信号（Ａｓ）の指示を受けて、受話信号（ｘ）を音声に変換するスピーカ（Ｓ）からマイク（Ｍ）に回り込む音響エコーを除去するためにサブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を作成して、前記マイク（Ｍ）側からのエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記サブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を減算してエコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ＝ｙ-ｙ’ｓ）を得るためのサブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）処理をし、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）と、前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）および前記受話信号（ｘ）を受けて、前記受話信号（ｘ）の電力である受話信号電力（Ｐｘ）が、あらかじめ設定した受話有音しきい値（Ｔｈｘ）より大きい場合（Ｐｘ＞Ｔｈｘ）に、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をセット（Ａｓ＝1）し、小さい場合（Ｐｘ≦Ｔｈｘ）に、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をクリア（Ａｓ＝0）し、前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）の電力（Ｐｂｓ）と前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）の電力（Ｐｙ）から前記サブ・エコー・キャンセル（ＳＥＣ）処理におけるエコー消去量（Ｅｒｓ＝Ｐｂｓ/Ｐｙ）を計算し、前記エコー消去量（Ｅｒｓ）があらかじめ設定した消去量しきい値（Ｔｈｙ）より小さい場合（Ｅｒｓ≦Ｔｈｙ）に、メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をセット（Ａｍ＝1）し、大きい場合（Ｅｒｓ＞Ｔｈｙ）に、前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をクリア（Ａｍ＝0）するための適応動作制御処理（10）をし、
前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）の指示を受けて、前記受話信号（ｘ）からメイン適応フィルタ処理（11）をしてメイン疑似エコー信号（ｙ’ｍ）を作成し、前記マイク（Ｍ）側からのエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記メイン疑似エコー信号（ｙ’ｍ）を減算して、エコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号（ｂｍ）を作成して送出するためのメイン・エコー・キャンセラ（ＭＥＣ）処理をする、
音響エコー・キャンセル制御方法。
【請求項２】
前記適応動作制御処理（10）において、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）と、前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）および前記受話信号（ｘ）を受けて、それぞれの電力を計算し、エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号電力（Ｐｂｓ）と、エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力（Ｐｙ）および受話信号電力（Ｐｘ）を得るための電力計算処理（21）をし、
前記受話信号電力（Ｐｘ）が、あらかじめ設定した受話有音しきい値（Ｔｈｘ）より大きい場合（Ｐｘ＞Ｔｈｘ）に受話有音と判定して、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をセット（Ａｓ＝1）し、小さい場合（Ｐｘ≦Ｔｈｘ）に受話無音と判定して、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をクリア（Ａｓ＝0）するサブ・エコー・キャンセル（ＥＣ）受話有音判定処理（28）をし、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号電力（Ｐｂｓ）と前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力（Ｐｙ）の比から前記エコー消去量（Ｅｒｓ＝Ｐｂｓ/Ｐｙ）を計算するためのエコー消去量計算処理（27）をし、
受話有音を示す前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）と前記エコー消去量（Ｅｒｓ）を受けて、前記エコー消去量（Ｅｒｓ）があらかじめ設定した消去量しきい値（Ｔｈｙ）より小さい場合（Ｅｒｓ≦Ｔｈｙ）にメイン・エコー・キャンセラ（ＭＥＣ）に対して適応動作を許可すると判定して、前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をセット（Ａｍ＝1）して出力し、大きい場合（Ｅｒｓ＞Ｔｈｙ）に、前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をクリア（Ａｍ＝0）するためのメイン・エコー・キャンセル適応許可判定処理（29）をする、
請求項1の音響エコー・キャンセル制御方法。
【請求項３】
前記サブ・エコー・キャンセル（ＳＥＣ）処理において、
前記受話信号（ｘ）と前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）を受けて、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）の指示にしたがって適応フィルタ動作をして、前記サブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を得るためのサブ適応フィルタ処理（12）をし、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記サブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を減算してエコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）を得るための減算処理（17）をする
請求項1の音響エコー・キャンセル制御方法。
【請求項４】
前記サブ適応フィルタ処理（12）において用いるタップ数の値が、前記メイン適応フィルタ処理（11）において用いるタップ数（Ｎ）よりも小さい
請求項3の音響エコー・キャンセル制御方法。
【請求項５】
サブ適応動作指示信号（Ａｓ）の指示を受けて、受話信号（ｘ）を音声に変換するスピーカ（Ｓ）からマイク（Ｍ）に回り込む音響エコーを除去するためにサブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を作成して、前記マイク（Ｍ）側からのエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記サブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を減算してエコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ＝ｙ-ｙ’ｓ）を得るためのサブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）手段と、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）と、前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）および前記受話信号（ｘ）を受けて、前記受話信号（ｘ）の電力である受話信号電力（Ｐｘ）が、あらかじめ設定した受話有音しきい値（Ｔｈｘ）より大きい場合（Ｐｘ＞Ｔｈｘ）に、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をセット（Ａｓ＝1）し、小さい場合（Ｐｘ≦Ｔｈｘ）に、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をクリア（Ａｓ＝0）し、前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）と前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記サブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）手段におけるエコー消去量（Ｅｒｓ＝Ｐｂｓ/Ｐｙ）を計算し、前記エコー消去量（Ｅｒｓ）があらかじめ設定した消去量しきい値（Ｔｈｙ）より小さい場合（Ｅｒｓ≦Ｔｈｙ）に、メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をセット（Ａｍ＝1）し、大きい場合（Ｅｒｓ＞Ｔｈｙ）に、前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をクリア（Ａｍ＝0）するための適応動作制御手段（10）と、
前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）の指示を受けて、前記受話信号（ｘ）からメイン適応フィルタ手段（11）によりメイン疑似エコー信号（ｙ’ｍ）を作成し、前記マイク（Ｍ）側からのエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記メイン疑似エコー信号（ｙ’ｍ）を減算して、エコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号（ｂｍ）を作成して送出するためのメイン・エコー・キャンセラ（ＭＥＣ）手段を含んでいる、
音響エコー・キャンセル制御装置。
【請求項６】
前記適応動作制御手段（10）が、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）と、前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）および前記受話信号（ｘ）を受けて、それぞれの電力を計算し、エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号電力（Ｐｂｓ）と、エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力（Ｐｙ）および受話信号電力（Ｐｘ）を得るための電力計算手段（21）と、
前記受話信号電力（Ｐｘ）が、あらかじめ設定した受話有音しきい値（Ｔｈｘ）より大きい場合（Ｐｘ＞Ｔｈｘ）に受話有音と判定して、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をセット（Ａｓ＝1）し、小さい場合（Ｐｘ≦Ｔｈｘ）に受話無音と判定して、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）をクリア（Ａｓ＝0）するサブ・エコー・キャンセル（ＥＣ）受話有音判定手段（28）と、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号電力（Ｐｂｓ）と前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力（Ｐｙ）の比から前記エコー消去量（Ｅｒｓ＝Ｐｂｓ/Ｐｙ）を計算するためのエコー消去量計算手段（27）と、
受話有音を示す前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）と前記エコー消去量（Ｅｒｓ）を受けて、前記エコー消去量（Ｅｒｓ）があらかじめ設定した消去量しきい値（Ｔｈｙ）より小さい場合（Ｅｒｓ≦Ｔｈｙ）にメイン・エコー・キャンセラ（ＭＥＣ）に対して適応動作を許可すると判定して、前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をセット（Ａｍ＝1）して出力し、大きい場合（Ｅｒｓ＞Ｔｈｙ）に、前記メイン適応動作指示信号（Ａｍ）をクリア（Ａｍ＝0）するためのメイン・エコー・キャンセル適応許可判定手段（29）を含んでいる、
請求項5の音響エコー・キャンセル制御装置。
【請求項７】
前記サブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）手段が、
前記受話信号（ｘ）と前記エコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）を受けて、前記サブ適応動作指示信号（Ａｓ）の指示にしたがって適応フィルタ動作をして、前記サブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を得るためのサブ適応フィルタ手段（12）と、
前記エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号（ｙ）から前記サブ疑似エコー信号（ｙ’ｓ）を減算してエコー・キャンセル（ＥＣ）誤差信号（ｂｓ）を得るための減算手段（17）とを含んでいる
請求項5の音響エコー・キャンセル制御装置。
【請求項８】
前記サブ適応フィルタ手段（12）において用いるタップ数の値が、前記メイン適応フィルタ手段（11）において用いるタップ数（Ｎ）よりも小さい
請求項7の音響エコー・キャンセル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響エコー・キャンセル制御方法と装置に関する。具体的には、音響回り込みによる音響エコーが発生し易いハンズフリー通話が可能な通話装置における新規な音響エコー・キャンセルの制御方法と装置を提供せんとするものである。
【背景技術】
【０００２】
図5は従来例のループ・ゲインを説明するためのループ・ゲイン図である。ここに示す通話装置を用いてハンズフリー通話をする場合には、音響回り込みによる音響エコーが発生し、ハウリングの発生を防止するために、反響などにより形成されるループ・ゲインを0ｄＢ以下になるように設計する必要がある。
【０００３】
２線−4線変換のハイブリッド回路が存在しない同図の4線系のみで構成される場合には、相手端末の受話器またはスピーカＲと送話器またはマイクＴからの回り込みと自端末のスピーカＳとマイクＭ間の音響経路による回り込みで形成されるループ・ゲインを0ｄＢ以下にする。このとき、相手端末もハンズフリー通話をする場合があることを考慮すると、自端末の入力端ＴＭ1から出力端ＴＭ2までのゲインを0ｄＢ以下にする必要がある。ここで、スピーカＳとマイクＭ間の音響経路による音響回りこみ減衰量をＺｄＢとする。
【０００４】
図6は、従来例の通話経路を説明するための通話経路図である。自端末は、ハンズフリー通話可能な会議装置やボタン電話装置の端末として使用される。話者が自端末のスピーカＳやマイクＭから0.5〜1ｍ程度離れても会話が行えるようにアンプ53や57を挿入する。相手端末側も同様にアンプ54や56を挿入している。自端末と相手端末との間には、図示されてはいない2線-4線変換をするハイブリッド回路が自端末と相手端末のそれぞれに介在している。
【０００５】
ここで、アンプ53の送話系ゲインをＹｄＢ、アンプ57の受話系ゲインをＸｄＢ、音響回りこみ減衰量をＺｄＢとすると、エコー・キャンセル装置51が存在しない場合は、一般には、自端末のゲインＸ+Ｙ-Ｚが0ｄＢよりも大きくなってしまう。相手端末側も同様である。このような自端末と相手端末とが接続されると、図5で説明したループ・ゲインは0ｄＢよりも大となるためにハウリングを生じ通話不能となる。
【０００６】
そこで、ハンズフリー通話を可能とするために、音響エコーを消去するためのエコー・キャンセル装置51の実装が必要となる。エコー・キャンセル装置51のエコー消去量をαｄＢとすると、Ｘ+Ｙ-Ｚ-α＜0  となるように設計されている。自端末の音響回りこみ減衰量ＺｄＢと、エコー・キャンセル装置51の最大エコー消去量αｄＢは測定により求められる。最終的には、送話系ゲインＹｄＢ、受話系ゲインＸｄＢをそれぞれどのような値にするかを決定しなければならない。
【０００７】
図7は、従来例を示す音響エコーを消去するためのエコー・キャンセル装置51の回路構成図である。そこには、適応動作制御部10Ｂからの適応動作指示信号Ａに指示されて、適応動作をするエコー・キャンセラＥＣがある。エコー・キャンセラＥＣは、適応フィルタ11Ｂと加算器16がある。加算器16はエコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙと適応フィルタ11Ｂの出力であるマイナス極性の擬似エコー信号ｙ’を加算している。すなわち、加算器16はｙ-ｙ’の減算を実行して、エコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号ｂ（＝ｙ-ｙ’）を出力する減算手段として動作する。
【０００８】
図8は、従来例を示す図7の構成要素である適応動作制御部10Ｂの内部構成の詳細を示す回路構成図である。適応動作制御部10Ｂには、電力計算部21Ｂ、音響結合量計算部23、受話有音判定部24、送話有音判定部25およびエコー・キャンセラ適応許可判定部26が含まれている。
【０００９】
電力計算部21Ｂには、受話信号ｘ、エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号ｙ、およびエコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号ｂが印加され、それぞれの電力が、たとえば、8ｋＨｚサンプリングの場合は、125μｓの間隔で常時計算され、受話信号電力Ｐｘ、エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力Ｐｙ、およびエコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号電力Ｐｂが得られる。
【００１０】
音響結合量計算部23には、受話信号電力Ｐｘ、エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力Ｐｙ、およびエコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号電力Ｐｂが印加されている。そこでは、スピーカＳからマイクＭに回り込む音響エコーによる音響結合量を計算して音響結合量36を得ている。すなわち、音響結合量36は、マイクＭに入力された送話者の音声信号に、受話信号電力Ｐｘに基づくスピーカＳからの音響エコーがどれだけ結合しているかを表している。
【００１１】
送話有音判定部25では、受話信号電力Ｐｘと音響結合量36を受けて、送話者の音声信号を判断し、送信すべきエコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号電力Ｐｂが予め設定された送話有音しきい値Ｔｈｂよりも大きいとき（Ｐｂ＞Ｔｈｂ）送話有音と判定し、送話有音判定信号37を出力する。
【００１２】
ここで、送話有音しきい値Ｔｈｂについて説明する。スピーカＳから出力された受話信号ｘの音響エコーがマイクＭに回り込み、これが送話者による音声信号の送話信号であると誤判定する原因となる。そこで、受話シングル・トーク時のエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力Ｐｙと受話信号電力Ｐｘとの送受話比（Ｐｙ/Ｐｘ）と、エコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号電力Ｐｂとエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号電力Ｐｙとの比であるエコー消去量（Ｐｂ/Ｐｙ）との乗算値（（Ｐｙ/Ｐｘ）×（Ｐｂ/Ｐｙ））を音響結合量36として得ている。
【００１３】
この音響結合量36にマージンを付加した値に、受話信号電力Ｐｘを乗算した値を送話有音しきい値Ｔｈｂとして送話有音を判定している。たとえば、電源投入後または、通話開始直後のエコー・キャンセラＥＣが収束していないような場合には、送話有音しきい値Ｔｈｂを大きく設定し、収束している場合には小さく設定している。
【００１４】
送話有音しきい値Ｔｈｂを設定する場合に、ほとんどマージンを付加しない場合には、話者信号による送話有音を的確に判定することができるために、適応停止となった状態を検知する感度が高くなる。ところが、想定した環境より回り込み減衰量が小さい環境下で使用した場合や、環境変化のため音響エコー経路の特性が変化し、音響結合量が大きくなったときには音響エコー信号を送話有音と誤って判定し、適応動作を必要とする受話シングル・トークであるにもかかわらず、エコー・キャンセラＥＣの適応動作が停止する、いわゆるブロッキング現象が発生する。
【００１５】
これに対して、送話有音しきい値の値を設定する場合に、大きなマージンを付加した場合は、受話シングル・トークによるブロッキング現象の発生は抑えることができるが、話者音声のレベルが小さい場合や、子音などの比較的レベルの小さい部分では、送話無音と判定し、ダブル・トーク中であっても、受話シングル・トークとして誤判断したまま適応動作を行うため、エコー・キャンセラＥＣの適応動作が乱れることになる。
【００１６】
図8の受話有音判定部24は受話信号電力Ｐｘを受けて、受話信号電力Ｐｘが、予め設定された受話有音しきい値Ｔｈｘよりも大きいとき（Ｐｘ＞Ｔｈｘ）、受話有音と判定し受話有音判定信号38を出力する。ここで受話有音しきい値Ｔｈｘは、雑音レベルを有音と判定しない程度のほぼ固定したレベルに設定する。
【００１７】
この受話有音判定信号38と送話有音判定信号37を受けたエコー・キャンセラ適応許可判定部26は、受話のみ有音（送話無音）のときに適応動作を許可するとした適応動作指示信号Ａを出力して、エコー・キャンセラＥＣに適応処理を実行せしめ、それ以外のときには、適応処理は停止し、適応フィルタ11Ｂのフィルタ係数Ｈ（ｎ）は、そのまま保持される。
【００１８】
図7のエコー・キャンセラＥＣには、適応フィルタ11Ｂと減算処理をする加算器16が含まれている。適応フィルタ11Ｂには誤差信号（＝ｙ-ｙ’）であるエコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号ｂと受話信号ｘが印加され、適応動作指示信号Ａの指示に従って、疑似エコー信号ｙ’が公知の方法で作成される。減算処理をする加算器16は、マイクＭからのエコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号ｙと疑似エコー信号ｙ’が印加され、エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号ｙから疑似エコー信号ｙ’が減算されて、誤差信号（＝ｙ-ｙ’）であるエコー・キャンセル（ＥＣ）後送話信号ｂが出力される。エコー・キャンセル（ＥＣ）前送話信号ｙには、受話信号ｘがスピーカＳから音響となって回り込む音響エコー成分となって含まれている。
【００１９】
図9には、従来のタップ数Ｎの適応フィルタ11Ｂの回路が示されている。そこでは、時刻ｎにおいて受話信号ｘ（ｎ）が印加され、擬似エコー信号ｙ’（ｎ）が出力されている。それぞれＮ-1個の遅延器Ｚ-1と減算作用をする加算器ｄ、およびＮ個のタップ増幅器ａがあり、高い精度で適応動作をするためには、タップ数Ｎの値を大きくする必要がある。タップ数Ｎの値は、図7の適応フィルタ11Ｂにおいて、たとえば、8ｋＨｚサンプリングの場合、Ｎ＝800ないし1200である。
【００２０】
この適応フィルタの特性を表すフィルタ係数Ｈ（ｎ）は、タップ増幅器ａ0〜ａＮ-1の増幅度ｈ0（ｎ）〜ｈＮ-1（ｎ）によって決まる。このフィルタ係数Ｈ（ｎ）を行列式表示するならば、次のように表せる。
Ｈ（ｎ）＝［ｈ0（ｎ），ｈ1（ｎ），ｈ2（ｎ），・・・，ｈＮ-2（ｎ），ｈＮ-1（ｎ）］
【００２１】
図10には、従来例を示す図7の構成要素である適応動作制御部10Ｂの指示に従うエコー・キャンセラＥＣの適応動作が示されている。送話も受話も無音のときは、適応動作を停止する。送話が無音で受話のみ有音の受話シングル・トーク時には、適応動作をする。受話が無音で送話のみ有音の送話シングル・トーク時には、適応動作を停止する。つまり、送話も受話も無音のときおよび送話シングル・トーク時には、適応動作を停止しているから誤動作の問題は生じない。
【００２２】
特許文献1には、ハンズフリー形の拡声電話機において、ダブル・トーク状態の検出を正確におこなうために、ダブル・トーク状態時に適応制御を行ってしまったことに基づくエコー経路推定の精度の劣化を防止して残留エコーを減少させている（特許文献1、段落0001，0009）。直接伝搬経路を経たエコーを消去するフィルタ係数が直接伝搬経路に合わせて固定的に設定された第1のエコー・キャンセル部11と、第1のエコー・キャンセル部11の出力信号を用いてダブル・トーク状態を検出するダブル・トーク検出部12と、間接伝搬経路を経たエコーを第1のエコー・キャンセル部11の出力信号から消去する第2のエコー・キャンセル部13であってそのフィルタ係数が適応的に更新され、ダブル・トーク検出部12でダブル・トーク状態が検出されている間は係数更新を停止している（特許文献1、段落0010）。
【特許文献１】特開平5-48547号公報
【特許文献２】特願2006-111424号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
送話有音しきい値の値を設定する場合に、ほとんどマージンを付加しない場合は、送話者がマイクに向かって入力する話者信号による送話有音の判断を的確に実行することができるために適応停止に対する感度が高くなる。ところが、想定している環境より回り込み減衰量が小さい、すなわち、大きな音響エコーの環境下で使用した場合や、音響エコー経路の特性が環境により変化し、音響エコーが大きくなったときには、音響エコー信号を送話信号と判断し、ときには送話有音と誤って判定してしまう。このようなときには、話者信号の無い受話シングル・トークであるにもかかわらず、エコー・キャンセラの適応動作が停止するブロッキング現象が発生する。
【００２４】
これに対して、送話有音しきい値の値を設定する場合に、大きなマージンを付加した場合は、受話シングル・トークによるブロッキング現象の発生は抑えることができるが、話者音声のレベルが小さい場合や、子音などの比較的レベルの小さい部分では、送話無音と判定し、ダブル・トーク中であっても、受話シングル・トークとして誤判断したまま適応動作を行うため、エコー・キャンセラの適応動作が乱れることになる。
【００２５】
そこで本願発明の解決課題は、エコー・キャンセラを備えた自端末がハンズフリー通話装置を用いて通話を行い、相手端末もハンズフリー通話装置あるいはハンドセット装置を用いて通話を行う音響エコーをともなう通話時に、使用環境や音響エコー経路特性が変化した場合でも、ダブル・トークを的確に検出し、ブロッキング現象を発生せず、エコー・キャンセラの乱れを最小限に抑えた適応動作をすることである。
【００２６】
特許文献1では、直接伝搬経路を経たエコーを消去するフィルタ係数が直接伝搬経路に合わせて固定に設定、または直接伝搬経路の経年変化等の緩やかな特性変動に適応させる第1のエコー・キャンセル部と、第1のエコー・キャンセル部の出力信号を用いてダブル・トーク状態を検出するダブル・トーク検出部と、間接伝搬経路を経たエコーを第1のエコー・キャンセル部の出力信号から消去する第2のエコー・キャンセル部であってそのフィルタ係数が適応的に更新され、ダブル・トーク検出部でダブル・トーク状態が検出されている間は係数更新を停止している。
【００２７】
特許文献1において、第1のエコー・キャンセル部のフィルタ係数は、経年変化等の緩やかな特性変動に適応させる場合も含め、基本的には直接伝搬経路に合わせて固定的に設定される。また、ダブル・トーク検出部において、受話信号と直接音の残響信号レベル比に対するダブル・トーク判定しきい値を、第1のエコー・キャンセル部により直接音エコー成分が消去されることを前提に小さく設定している。ハンズフリー電話機のキーやタッチパネル操作により腕がスピーカとマイク間の直接伝搬経路を遮ったり、電話機自体を壁の近くに設置したり、あるいは、デスク上の設置物が近くにある環境では、間接伝搬経路の影響を無視できず、残響信号が増大し、ダブル・トーク制御を適切に行うことができない。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
サブ適応動作指示信号の指示を受けて、受話信号を音声に変換するスピーカからマイクに回り込む音響エコーを除去するためにサブ疑似エコー信号を作成して、マイク側からのエコー・キャンセル前送話信号からサブ疑似エコー信号を減算してエコー・キャンセル誤差信号を得るためのサブ・エコー・キャンセラと、
エコー・キャンセル誤差信号と、エコー・キャンセル前送話信号および受話信号を受けて、受話信号電力が、所定の受話有音しきい値より小さい場合に、サブ適応動作指示信号をセットし、大きい場合に、サブ適応動作指示信号をクリアし、エコー・キャンセル誤差信号とエコー・キャンセル前送話信号からサブ・エコー・キャンセラにおけるエコー消去量を計算し、エコー消去量が所定の消去量しきい値より大きい場合に、メイン適応動作指示信号をセットし、小さい場合に、メイン適応動作指示信号をクリアするための適応動作制御部と、
メイン適応動作指示信号の指示を受けて、受話信号からメイン疑似エコー信号を作成し、マイク側からのエコー・キャンセル前送話信号からメイン疑似エコー信号を減算して、エコー・キャンセル後送話信号を作成して送出するためのメイン・エコー・キャンセラを具備せしめた。
【発明の効果】
【００２９】
サブ・エコー・キャンセラのエコー消去量により、受話シングル・トークとダブル・トークとを区別し、受話シングル・トーク中に収束が進まずにブロッキング現象が発生してしまうという事態を避けて、的確にダブル・トークを検出する。これを適応動作制御部がメイン・エコー・キャンセラの適応動作指示に反映せしめるようにしたから、たとえサブ・エコー・キャンセラの適応動作が乱れたとしてもその動作が発散しない限りは、メイン・エコー・キャンセラの適応動作に直接影響を及ぼすこともなく、メイン・エコー・キャンセラのフィルタ係数の乱れを最小限に抑えることが可能となった。
【００３０】
サブ・エコー・キャンセラの適応動作は、メイン・エコー・キャンセラの適応動作に直接影響を及ぼすこともないから、サブ・エコー・キャンセラの適応フィルタ係数を、適応動作が発散しない程度に大きくし、ダブル・トークの検出感度と動作速度を高めることが可能となった。相手端末がハンズフリー通話装置あるいはハンドセット通話装置を用いて通話を行う場合にも、双方向性の改善が計られ、ハンズフリー通話における通話品質が向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
サブ適応動作指示信号の指示を受けて、受話信号を音声に変換するスピーカからマイクに回り込む音響エコーを除去するためにサブ疑似エコー信号を作成して、マイク側からのエコー・キャンセル前送話信号からサブ疑似エコー信号を減算してエコー・キャンセル誤差信号を得るためのサブ・エコー・キャンセラと、
エコー・キャンセル誤差信号と、エコー・キャンセル前送話信号および受話信号を受けて、受話信号電力が、所定の受話有音しきい値より大きい場合に、サブ適応動作指示信号をセットし、小さい場合に、サブ適応動作指示信号をクリアし、エコー・キャンセル誤差信号とエコー・キャンセル前送話信号からサブ・エコー・キャンセラにおけるエコー消去量を計算し、エコー消去量が所定の消去量しきい値より小さい場合に、メイン適応動作指示信号をセットし、大きい場合に、メイン適応動作指示信号をクリアするための適応動作制御部と、
メイン適応動作指示信号の指示を受けて、受話信号からメイン疑似エコー信号を作成し、マイク側からのエコー・キャンセル前送話信号からメイン疑似エコー信号を減算して、エコー・キャンセル後送話信号を作成して送出するためのメイン・エコー・キャンセラとを
具備せしめた。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本願発明の実施例を示したエコー・キャンセル装置の回路構成図である。図7に示した構成要素に対応するものについては、対応する記号を付した。そこには、適応動作制御部10からのサブ適応動作指示信号Ａｓおよびメイン適応動作指示信号Ａｍにそれぞれ指示されて、適応動作をするサブ・エコー・キャンセラＳＥＣおよびメイン・エコー・キャンセラＭＥＣがある。
【００３３】
メイン・エコー・キャンセラＭＥＣには、適応フィルタ11と加算器16がある。この適応フィルタ11と加算器16は、図7および9に示したものに同じである。加算器16はエコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙと適応フィルタ11の出力であるマイナス極性のメイン擬似エコー信号ｙ’ｍを加算している。すなわち、加算器16はｙ-ｙ’の減算を実行して、エコー・キャンセル（EC）後送話信号ｂｍ（＝ｙ-ｙ’ｍ）を出力する減算手段として動作する。適応フィルタ11には誤差信号であるエコー・キャンセル（EC）後送話信号ｂｍと受話信号ｘが印加され、メイン適応動作指示信号Ａｍの指示に従ってメイン擬似エコー信号ｙ’ｍを公知の方法で作成している。
【００３４】
サブ・エコー・キャンセラＳＥＣには、適応フィルタ12と加算器17がある。加算器17はエコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙと適応フィルタ12の出力であるマイナス極性の擬似エコー信号ｙ’ｓを加算している。すなわち、加算器17はｙ-ｙ’ｓの減算を実行して、エコー・キャンセル（EC）誤差信号ｂｓ（＝ｙ-ｙ’ｓ）を出力する減算手段として動作する。
【００３５】
適応フィルタ12にはエコー・キャンセル（EC）誤差信号ｂｓと受話信号ｘが印加され、サブ適応動作指示信号Ａｓの指示に従ってサブ擬似エコー信号ｙ’ｓを公知の方法で作成している。エコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙには、受話信号ｘがスピーカＳから音響となって回り込む音響エコー成分が含まれている。エコー・キャンセル（EC）誤差信号ｂｓは、エコー消去が十分であればシングル・トーク時には小さな値となり、ダブル・トーク時には大きな値となる。
【００３６】
適応動作制御部10には、受話信号ｘ、エコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙ、およびエコー・キャンセル（EC）誤差信号ｂｓが印加され、メイン適応動作指示信号Ａｍおよびサブ適応動作指示信号Ａｓを出力している。
【００３７】
図2は、適応動作制御部10からのサブ適応動作指示信号Ａｓの指示に従うサブ・エコー・キャンセラの適応動作図である。図10の従来例に対応するものである。送話も受話も無音のときは、適応動作を停止する。送話が無音で受話のみ有音の受話シングル・トーク時には、適応動作をする。受話が無音で送話のみ有音の送話シングル・トーク時には、適応動作を停止する。図10の従来例と異なるのは、送話も受話も有音の太枠で示したダブル・トーク時には、適応動作をすることである。すなわち、ダブル・トーク時においても適応動作をすることに特徴がある。
【００３８】
図3は、適応動作制御部10の内部構成の詳細を示す回路構成図である。そこには、電力計算部21、エコー消去量計算部27、サブ・エコー・キャンセラ（EC）受話有音判定部28およびメイン・エコー・キャンセラ適応許可判定部29が含まれている。適応動作制御部10には、受話信号ｘ、エコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙおよびエコー・キャンセル誤差信号ｂｓが印加され、サブ適応動作指示信号Ａｓおよびメイン適応動作指示信号Ａｍが出力される。
【００３９】
電力計算部21には受話信号ｘ、エコー・キャンセル（EC）前送話信号ｙおよびエコー・キャンセル誤差信号ｂｓが印加され、それぞれの電力である受話信号電力Ｐｘ、エコー・キャンセル（EC）前送話信号電力Ｐｙおよびエコー・キャンセル誤差信号電力Ｐｂｓを出力している。
【００４０】
エコー消去量計算部27には、エコー・キャンセル（EC）前送話信号電力Ｐｙおよびエコー・キャンセル誤差信号電力Ｐｂｓが印加され、サブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）のエコー消去量Ｅｒｓを得ている。メイン・エコー・キャンセラ適応許可判定部29は、受話有音を表すサブ適応動作指示信号Ａｓとサブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）のエコー消去量Ｅｒｓを受けて、サブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）のエコー消去量Ｅｒｓの値により、受話シングル・トークであるかダブル・トークであるかを区別するメイン適応動作指示信号Ａｍを出力する。
【００４１】
サブ・エコー・キャンセラＳＥＣは、音響エコーの除去を直接目的にしてはおらず、受話シングル・トークであるかダブル・トークであるかを区別するために使用されるエコー・キャンセル誤差信号ｂｓを出力し、これを基にしてサブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）のエコー消去量Ｅｒｓを、エコー消去量計算部27が計算している。
【００４２】
サブ・エコー・キャンセラＳＥＣの適応フィルタ12のタップ数Ｎ（図9参照）は、直接伝搬経路による音響エコーを除去できる程度の値でよいため、メイン・エコー・キャンセラＭＥＣの適応フィルタ11のタップ数Ｎよりはかなり小さな値でよいから、少ない素子数で実現できる。特許文献1の第1および第2のエコー・キャンセル部のそれぞれが、十分な精度で適応動作するのに必要なタップ数Ｎを必要とするに較べれば、サブ・エコー・キャンセラＳＥＣのタップ数Ｎの値はかなり小さく、10ないし20％の数でよい。
【００４３】
サブ・エコー・キャンセラＳＥＣの出力であるエコー・キャンセル誤差信号ｂｓは、サブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）のエコー消去量Ｅｒｓを算出する基になる信号であり、適応動作制御部10においてのみ使用され、相手端末への送話信号として使用されるものではないから、適応フィルタ12の特性を表すフィルタ係数Ｈ（ｎ）（図9の説明を参照）の収束速度は、大きな値に設定し、受話シングル・トークであるかダブル・トークであるかを検出する感度と速度を上げることができる。したがって、受話シングル・トーク中であっても、送話有音を検出することができ、ダブル・トークに対する適応動作がメイン・エコー・キャンセラＭＥＣにおいて可能となる。
【００４４】
図4は、適応動作制御部10の動作の流れを示すフローチャートである。適応動作制御部10の動作が開始すると、受話有音を表すサブ適応動作指示信号Ａｓが1（Ａｓ＝1）であり、かつ、受話有音時には大きな値を示すエコー・キャンセル誤差信号ｂｓとエコー・キャンセル（EC）前送話信号電力Ｐｙの比Ｐｂｓ/Ｐｙ（消去量値）の値があらかじめ設定した消去量しきい値Ｔｈｙよりも小さい（Ｐｂｓ/Ｐｙ≦Ｔｈｙ）ときには（Ｓ1Ｙ）、メイン・エコー・キャンセラＭＥＣに適応動作をせよと指示するために、メイン適応動作指示信号Ａｍを1にセットする（Ｓ2、Ｓ3）。
【００４５】
消去量値（Ｐｂｓ/Ｐｙ）の値があらかじめ設定した消去量しきい値Ｔｈｙよりも小さくはないときには（Ｓ1Ｎ）、メイン・エコー・キャンセラＭＥＣに適応動作を中止せよと指示するために、メイン適応動作指示信号Ａｍを0にクリアする（Ｓ4）。受話信号電力Ｐｘが、あらかじめ設定した受話有音しきい値Ｔｈｘよりも大きい（Ｐｘ＞Ｔｈｘ）ときには（Ｓ5Ｙ）、受話有音であり、サブ・エコー・キャンセラＳＥＣに適応動作をせよと指示するために、サブ適応動作指示信号Ａｓを1にセットする（Ｓ6、Ｓ7）。
【００４６】
受話信号電力Ｐｘが、あらかじめ設定した受話有音しきい値Ｔｈｘよりも大きくはないときには（Ｓ5Ｎ）、受話無音であり、サブ適応動作指示信号Ａｓを0にクリアする（Ｓ8）。サブ・エコー・キャンセラＳＥＣは、その動作を停止する。以下、上述の動作が繰り返される。
【００４７】
サブ・エコー・キャンセラＳＥＣとメイン・エコー・キャンセラＭＥＣとを設け、サブ・エコー・キャンセラＳＥＣにおいては、ダブル・トークの判断に必要なエコー・キャンセル誤差信号ｂｓを出力せしめ、これを相手端末側には送らず、ダブル・トーク中のメイン・エコー・キャンセラＭＥＣの適応制御にのみ使用するので、ハンズフリー通話におけるダブル・トーク中の通話品質が向上した。
【００４８】
本願発明のエコー・キャンセル装置は、特許文献2のエコー・キャンセラに置き換え可能であり、特許文献2に示されたボイス・スイッチと組み合わせるならば、より音響エコーの影響を受けない高品質のハンズフリー通話が可能となることは、上記の説明から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本願発明のエコー・キャンセル装置の実施例を示した回路構成図である。（実施例1）
【図２】図1の重要な構成要素である適応動作制御部の指示に従うサブ・エコー・キャンセラの適応動作図である。
【図３】図1の重要な構成要素である適応動作制御部の内部構成の詳細を示す回路構成図である。
【図４】図1の重要な構成要素である適応動作制御部の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】従来例のループ・ゲインを説明するためのループ・ゲイン図である。
【図６】従来例の通話経路を説明するための通話経路図である。
【図７】従来例を示すエコー・キャンセル装置の回路構成図である。
【図８】従来例を示す図7の構成要素である適応動作制御部の内部構成の詳細を示す回路構成図である。
【図９】従来例を示す図7の構成要素であるＮタップの適応フィルタの回路図である。
【図１０】従来例を示す図7の構成要素である適応動作制御部の指示に従うエコー・キャンセラの適応動作図である。
【符号の説明】
【００５０】
10、10Ｂ  適応動作制御部 
11、11Ｂ、12  適応フィルタ
16,17  加算器
21，21Ｂ  電力計算部
23  音響結合量計算部
24  受話有音判定部
25  送話有音判定部
26  エコー・キャンセラ適応許可判定部
27  エコー消去量計算部
28  サブ・エコー・キャンセラ（EC）受話有音判定部
29  メイン・エコー・キャンセラ適応許可判定部
36  音響結合量
37  送話有音判定信号
38  受話有音判定信号
51  エコー・キャンセル装置
53，54，56，57  アンプ
Ａ  適応動作指示信号
ａ  タップ増幅器
Ａｍ  メイン適応動作指示信号
Ａｓ  サブ適応動作指示信号
ｂ，ｂｍ  エコー・キャンセル（EC）後送話信号
ｂｓ  エコー・キャンセル誤差信号
ｄ  加算器
ＥＣ  エコー・キャンセラ
Ｅｒｓ  サブ・エコー・キャンセラ（ＳＥＣ）のエコー消去量
ｈ  増幅器出力
Ｍ  マイク
ＭＥＣ  メイン・エコー・キャンセラ
Ｐｂ  エコー・キャンセル（EC）後送話信号電力
Ｐｂｓ  エコー・キャンセル誤差信号電力
Ｐｘ  受話信号電力
Ｐｙ  エコー・キャンセル（EC）前送話信号電力
Ｓ スピーカ
ＳＥＣ  サブ・エコー・キャンセラ
Ｔｈｘ  消去量しきい値
Ｔｈｙ  受話有音しきい値
ＴＭ1  入力端
ＴＭ2  出力端
ｘ  受話信号
ｙ  エコー・キャンセル（EC）前送話信号
ｙ’ｍ  メイン擬似エコー信号
ｙ’ｓ  サブ擬似エコー信号 
【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】
2009218849.tif 000009
【図８】
2009218849.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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