JPH07303067A - エコーキャンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 打消特性のさらなる改善を図ったエコーキャ
ンセラを提供すること。 【構成】 エコーパス推定／疑似エコー生成回路３は、
４線路を通じて送られる遠端音声入力Ｒｉｎと２線路を
通じて送られる近端音声入力Ｓｉｎとをアップサンプリ
ングした各信号から、４線路および２線路同士の変換を
行なうハイブリッド回路２の応答特性を推定するととも
に、この推定結果と近端音声入力Ｓｉｎとの演算によっ
て、ハイブリッド回路２による疑似エコーを生成する。
この疑似エコーはダウンサンプリングした後に、近端音
声入力Ｓｉｎから減算される。このさい、疑似エコーは
オーバーサンプリングにて生成されるのでエコーの推定
精度が高くなる。また、近端音声入力Ｒｉｎは、遅延回
路１１によってハイブリッド回路２との伝送遅延時間分
だけ遅延させられるので、遠端音声入力Ｒｉｎと近端音
声入力Ｓｉｎとの時間的整合性がとられて、タップ数を
少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動通信網や長距離電
話回線網等に用いられるエコーキャンセラに関する。

【０００２】

【従来の技術】海底ケーブルあるいは通信衛星などを経
由する長距離電話回線では、一般に両端に接続される加
入者線は２線式であり、中間の長距離伝送部分は信号増
幅などのために４線式となっている。同様に、移動電話
（又は、セルラーホーン（ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｎ
ｅ））を用いた移動通信網では、固定側アナログ電話の
加入者線は２線式であり、移動電話の端末から交換機等
に至る部分は４線式となっている。この場合、２線と４
線との接続部分には、４線／２線の変換を行なうための
ハイブリッド回路が設けられている。このハイブリッド
回路は、２線式回線のインピーダンスと整合するように
設計されるが、常に良好な整合を得ることは困難である
ため、ハイブリッド回路の４線入力側へ到来した受信信
号が４線出力側へ漏洩し、いわゆるエコーが発生する。
かかるエコーは、送話者の音声より低レベルで、なおか
つ、一定時間遅延して送話者に到達するため、通話障害
が生ずる。このようなエコーによる通話障害は、信号伝
搬時間が長くなるに従って顕著になる。特に、移動電話
による移動通信の場合は、交換機等までの無線通信区間
において各種の処理を行なうため信号の遅延量が多く、
エコーによる通話障害が特に問題となる。

【０００３】上記のエコーを阻止する装置としてエコー
サプレッサやエコーキャンセラがある。図４は、移動通
信網に用いられるエコーキャンセラの概略構成を示す。
ここに示されるエコーキャンセラ１は、ハイブリッド回
路２の前段に設けられている。この図では、通常のアナ
ログ電話の加入者を近端話者といい、移動電話などの加
入者を遠端話者という。また、エコーキャンセラ１に入
力される遠端音声信号をＲｉｎ、エコーキャンセラ１か
ら出力される遠端音声信号をＲｏｕｔ、また、エコーキ
ャンセラ１に入力される近端音声信号をＳｉｎ、エコー
キャンセラ１から出力される近端音声信号をＳｏｕｔで
示す。

【０００４】図４に示すエコーキャンセラ１は、エコー
パス推定／疑似エコー生成回路３および加算器４より構
成される。ここで、エコーパス推定／疑似エコー生成回
路３は、遠端音声入力Ｒｉｎと近端音声入力Ｓｉｎとを
基に、ハイブリッド回路２の応答特性を検出し、もっ
て、エコーパス（即ち、エコーが伝搬する線路）を推定
する。次に、その推定結果と遠端音声入力Ｒｉｎとの畳
み込み演算によって、予想されるハイブリッド回路２か
らのエコー（即ち、疑似エコー）を生成する。この疑似
エコーは、例えば、５１２ものタップからなるＦＩＲフ
ィルタによって生成される。疑似エコーにおける畳込み
演算とは、これを意味する。加算器４において、この疑
似エコーが近端音声入力Ｓｉｎから減算され、もって、
エコーが打ち消される。上記のエコーパス推定方法とし
ては、適応アルゴリズムの中で比較的演算量が少なく、
良好な収束特性をもつ学習同定法が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
エコーキャンセラ１でも、十分なエコーの打消特性を得
ることができなかった。それは、主に次の理由による。

【０００６】エコーパス推定／疑似エコー生成回路３
は、遠端音声入力Ｒｉｎと近端音声入力Ｓｉｎとに時間
的に一致したものとして、エコーパスを推定し、疑似エ
コーを生成する。しかしながら、ハイブリッド回路２か
らの近端音声入力Ｓｉｎは、エコーキャンセラ１とハイ
ブリッド回路２との間の伝送路による伝送遅延量だけ遠
端音声入力Ｒｉｎに対して遅延するので、エコーパス推
定／疑似エコー生成回路３においては、遠端音声入力Ｒ
ｉｎが時間的に先行して入力され、これに対応する近端
音声入力Ｓｉｎが遅延時間だけ遅れて入力されてしま
う。この間、エコーパスの推定にかかる学習を十分に行
なうことができない。

【０００７】伝送回線ではデジタル信号の伝送が行な
われ、かかるデジタル信号の処理を行なうエコーキャン
セラ１とアナログ回線への変換を行なうハイブリッド回
路２との間ではＤ／Ａ変換（一般には、μ−ＬＡＷ変
換）が行なわれる。このため、遠端音声出力Ｒｏｕｔと
近端音声入力Ｓｉｎとの間では非線形特性の関係が成立
することとなり、エコーパス推定／疑似エコー生成回路
３等による線形演算のみでは完全なエコーキャンセルを
行なうことができない。

【０００８】これら，の欠点を一括して改善するに
は、エコーキャンセラの大幅な設計変更、あるいは全面
的な改修が必要とされ、既存設備を活かすことなど到底
不可能であった。また、昨今では、エコーキャンセラに
対しては収束の高速性も要求されている。

【０００９】この発明は、上述した問題に鑑みてなされ
たもので、打消特性のさらなる改善を図ったエコーキャ
ンセラを、既存の装置に対し大幅な手を加えることなし
に実現することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明にあっては、４線路を通じて
送られる音声と２線路を通じて送られる音声との間の伝
送を行なう電話回線網に設けられるエコーキャンセラで
あって、４線路側の音声に対応する第１の音声信号と２
線路側の音声に対応する第２の音声信号の各々から、４
線路および２線路同士の変換を行なうハイブリッド回路
の応答特性を推定する推定手段と、この推定結果と前記
第２の音声信号との演算によって、前記ハイブリッド回
路によるエコーを疑似的に生成する疑似エコー生成手段
と前記第２の音声信号から前記疑似エコー生成手段の出
力信号を減算する減算手段とを備えるエコーキャンセラ
において、前記第１の音声信号を、所定時間分だけ遅延
させて前記推定手段に供給する遅延手段を具備すること
を特徴としている。

【００１１】同様に、上記課題を解決するために、請求
項２に記載の発明にあっては、４線路を通じて送られる
音声と２線路を通じて送られる音声との間の伝送を行な
う電話回線網に設けられるエコーキャンセラにおいて、
４線路側の音声に対応する第１のディジタル音声信号を
アップサンプリングする第１の標本化手段と、２線路側
の音声に対応する第２のディジタル音声信号を、前記第
１の標本化手段と同一のサンプリングレートでアップサ
ンプリングする第２の標本化手段と、前記第１および第
２の標本化手段の各サンプリング結果から、４線路およ
び２線路同士の変換を行なうハイブリッド回路の応答特
性を推定する推定手段と、この推定結果と前記第２の標
本化手段による標本結果との演算によって、前記ハイブ
リッド回路によるエコーを疑似的に生成する疑似エコー
生成手段と、疑似エコー生成手段の出力信号を、ダウン
サンプリングする第３の標本化手段と、前記第２のディ
ジタル音声信号から第３の標本化手段の出力信号を減算
する減算手段と具備することを特徴としている。

【００１２】請求項３に記載の発明にあっては、請求項
１に記載の発明において、前記推定手段の前段に、所定
時間だけ遅延させる遅延手段を備えることを特徴として
いる。

【００１３】請求項４に記載の発明にあっては、請求項
２または３に記載の発明において、前記第１〜第３の標
本化手段によるアップあるいはダウンサンプリングは、
１つの信号変換手段により行なわれるものであって、前
記信号変換手段は、前記推定手段および前記疑似エコー
生成手段への入出力信号のサンプリングレートを変換す
ることを特徴としている。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、推定手段に入
力される第１の音声信号は、所定時間、たとえば、エコ
ーキャンセラとハイブリッド回路との間で生じる伝送遅
延時間分だけ遅延するので、第２の音声信号と時間的整
合性が図られることになり、第１の音声信号のみで疑似
的なエコーが生成される時間がほとんどなくなる。この
際、既存の装置をそのまま利用できるので、全面的な改
修等を行なわなくて済む。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、疑似エコ
ー手段による出力信号は、第１および第２のディジタル
音声信号を、いわゆるオーバーサンプリングした信号に
基づいて生成したものであるため、ハイブリッド回路に
よるエコーを精度良く略同一としたものとすることがで
きる。また、請求項１に記載の発明と同様に、既存の装
置をそのまま利用できるので、全面的な改修等を行なわ
なくて済む。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
の作用に請求項１の作用を加えたものとなるので、より
精度良くエコーをキャンセルすることができる。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、推定手段
および疑似エコー生成手段への入出力信号のサンプリン
グレートを、１つの信号変換手段により変換するだけで
済むので、既存の装置から変更がさらに容易となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。

【００１９】＜第１実施例＞まず、遠端音声入力Ｒｉｎ
と近端音声入力Ｓｉｎとの時間的整合性をとって、エコ
ーキャンセルの打消特性の精度向上を図った第１実施例
について説明する。

【００２０】図１は、同実施例の構成を示すブロック図
である。この図に示すエコーキャンセラ１０が図４に示
した従来のエコーキャンセラ１の構成と相違している箇
所は、エコーパス推定／疑似エコー生成回路３の前段
に、遠端音声入力Ｒｉｎを遅延させる遅延回路１１を備
えた点にある。この遅延回路１１での遅延時間は、エコ
ーキャンセラ１０とハイブリッド回路２との間で生じる
伝送遅延量に略一致する。

【００２１】次に、上記構成における効果について説明
する。上述したように、遅延回路１１が存在しない従来
技術においては、ハイブリッド回路２からの近端音声入
力Ｓｉｎは、その応答において遅延時間だけ遠端音声入
力Ｒｉｎに対して遅延するので、エコーパス推定／疑似
エコー生成回路３においては、遠端音声入力Ｒｉｎが時
間的に先行して入力され、これに対応する近端音声入力
Ｓｉｎが遅延時間だけ遅れて入力される。このため、例
えば、遅延時間がＦＩＲフィルタの２００タップの演算
時間に相当するならば、エコーパスの推定／疑似エコー
の生成においては、５１２ものタップのうち、実質的に
３１２タップしかエコーパスの推定／疑似エコーの生成
に寄与しないことになる。

【００２２】これに対し、この実施例では、遅延回路１
１により、ハイブリッド回路２との遅延時間が遠端音声
入力Ｒｉｎに与えられて、近端音声入力Ｓｉｎと時間的
整合性がとられるので、ＦＩＲフィルタの性能が十分に
引き出されて、より精度の高い疑似エコーを生成するこ
とができるようになり、もってエコーキャンセルの打消
特性の精度向上が可能となる。

【００２３】＜第２実施例＞次に、この発明による第２
実施例について説明する。この実施例は、遠端音声入力
Ｒｉｎと近端音声入力Ｓｉｎとを、いわゆるオーバーサ
ンプリングしてエコーキャンセルの打消特性の精度向上
を図ったものである。

【００２４】図２（ａ）は、同実施例の構成を示すブロ
ック図である。この図に示すエコーキャンセラ２０が図
４に示した従来のエコーキャンセラ１の構成と相違して
いる箇所は、エコーパス推定／疑似エコー生成回路３の
前段に、遠端音声入力Ｒｉｎをアップサンプリングする
アップサンプラ１２と、近端音声入力Ｓｉｎをアップサ
ンプリングするアップサンプラ１３とをそれぞれ設ける
とともに、エコーパス推定／疑似エコー生成回路３の後
段に、疑似エコーをダウンサンプリングするダウンサン
プラ１４を設けた点にある。

【００２５】ここで、アップサンプラ１２、１３のサン
プリング周波数は、例えば遠端音声入力Ｒｉｎおよび近
端音声入力Ｓｉｎのサンプリング周波数が８ｋＨｚ（＝
Ｆｓ）であるならば、２Ｆｓの１６ｋＨｚである。ま
た、ダウンサンプラ１４によるサンプリング周波数は、
Ｆｓの８ｋＨｚである。

【００２６】次に、上記構成における効果について説明
する。かかる構成では、エコーパス推定／疑似エコー生
成回路３は、エコーパス推定／疑似エコー生成を、アッ
プサンプラ１２、１３と同じ２Ｆｓで行なう。この疑似
エコーは、アップサンプリングされた遠端音声入力Ｒｉ
ｎおよび近端音声入力Ｓｉｎを基に推定されたエコーパ
スと、アップサンプリングされた遠端音声入力Ｒｉｎと
の畳み込み演算によって、生成されたものであるため、
従来のものよりも精度の高いものとなり、もってエコー
キャンセルの打消特性の精度向上が可能となる。また、
サンプリングレートのアップに伴い、収束速度が速くな
るというメリットもある。

【００２７】なお、この第２実施例では、アップサンプ
ラ１２，１３およびダウンサンプラ１４を個別の素子で
構成したが、図２（ｂ）に示すようにディジタルシグナ
ルプロセッサ（ＤＳＰ）１５による１つの素子で構成し
ても良い。この場合、従来の構成に対してＤＳＰ１５を
付与し、エコーパス推定／疑似エコー生成回路３へのク
ロックを２Ｆｓと変更するだけで済むので、小規模な回
路変更のみによってエコーキャンセルの打消特性の精度
向上を図ることが可能となる。

【００２８】また、この第２実施例においては、処理の
都合上、各サンプリングの順番が前後しても良い。要
は、アップサンプリング１２、１３およびダウンサンプ
リング１４の処理タイミングが時間的に一致し、ダウン
サンプラ１４の出力が時間的に連続してさえすれば良
い。

【００２９】＜変形例＞また、上述した第１実施例と第
２の実施例とを組み合わせることも可能であり、この場
合のエコーキャンセラ３０の構成を図３に示す。この図
に示すように、アップサンプラ１２の前段に、遠端音声
入力Ｒｉｎを、エコーキャンセラ３０とハイブリッド回
路２との伝送遅延時間分だけ遅延させる遅延回路１１が
備わる。このような構成例によれば、第１実施例の効果
と第２実施例の効果とにより、さらにエコーキャンセル
の打消特性の精度向上を図ることが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、次のよ
うな効果がある。

【００３１】推定手段に入力される第１の音声信号は、
推定手段に入力される第１の音声信号は、所定時間、た
とえば、エコーキャンセラとハイブリッド回路との間で
生じる伝送遅延時間分だけ遅延するので、第２の音声信
号と時間的整合性が図られることになり、第１の音声信
号のみで疑似的なエコーが生成される時間がほとんどな
くなる。したがって、推定手段によるハイブリッド回路
の応答特性の推定が精度良く行なわれる結果、エコーキ
ャンセラの打消特性を改善することが可能となる。ま
た、既存の装置をそのまま利用できるので、全面的な改
修等を行なわなくて済む（請求項１）。

【００３２】疑似エコー手段による出力信号は、第１お
よび第２のディジタル音声信号を、いわゆるオーバーサ
ンプリングした信号に基づいて生成したものであるた
め、ハイブリッド回路によるエコーを精度良く略同一と
したものとすることができる。したがって、請求項１に
記載の発明と同様に、エコーキャンセラの打消特性を改
善することが可能となる。また、請求項１に記載の発明
と同様に、既存の装置をそのまま利用できるので、全面
的な改修等を行なわなくて済む（請求項２）。

【００３３】請求項１に記載の発明と請求項３の記載の
発明との相乗効果により、エコーキャンセラの打消特性
をさらに改善することが可能となる（請求項３）。

【００３４】推定手段および疑似エコー生成手段への入
出力信号のサンプリングレートを、１つの信号変換手段
により変換するだけで済むので、既存の装置から変更が
さらに容易とすることが可能となる（請求項４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例の構成を示すブロック
図である。

【図２】 （ａ）は、この発明の第２実施例の構成を示
すブロック図であり、（ｂ）は、同実施例の変形例の構
成を示すブロック図である。

【図３】 この発明の変形例の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】 従来のエコーキャンセラの構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１，１０，２０，３０……エコーキャンセラ ２……ハイブリッド回路 ３……エコーパス推定／疑似エコー生成回路（推定手
段、疑似エコー生成手段） ４……加算器（減算手段） １１……遅延回路（遅延手段） １２……アップサンプラ（第１の標本化手段） １３……アップサンプラ（第２の標本化手段） １４……ダウンサンプラ（第３の標本化手段） １５……ディジタルシグナルプロセッサ（信号変換手
段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４線路を通じて送られる音声と２線路を
   通じて送られる音声との間の伝送を行なう電話回線網に
   設けられるエコーキャンセラであって、 ４線路側の音声に対応する第１の音声信号と２線路側の
   音声に対応する第２の音声信号の各々から、４線路およ
   び２線路同士の変換を行なうハイブリッド回路の応答特
   性を推定する推定手段と、 この推定結果と前記第２の音声信号との演算によって、
   前記ハイブリッド回路によるエコーを疑似的に生成する
   疑似エコー生成手段と前記第２の音声信号から前記疑似
   エコー生成手段の出力信号を減算する減算手段とを備え
   るエコーキャンセラにおいて、 前記第１の音声信号を、所定時間分だけ遅延させて前記
   推定手段に供給する遅延手段をを具備することを特徴と
   するエコーキャンセラ。
2. 【請求項２】 ４線路を通じて送られる音声と２線路を
   通じて送られる音声との間の伝送を行なう電話回線網に
   設けられるエコーキャンセラにおいて、 ４線路側の音声に対応する第１のディジタル音声信号を
   アップサンプリングする第１の標本化手段と、 ２線路側の音声に対応する第２のディジタル音声信号
   を、前記第１の標本化手段と同一のサンプリングレート
   でアップサンプリングする第２の標本化手段と、 前記第１および第２の標本化手段の各サンプリング結果
   から、４線路および２線路同士の変換を行なうハイブリ
   ッド回路の応答特性を推定する推定手段と、 この推定結果と前記第２の標本化手段による標本結果と
   の演算によって、前記ハイブリッド回路によるエコーを
   疑似的に生成する疑似エコー生成手段と、 疑似エコー生成手段の出力信号を、ダウンサンプリング
   する第３の標本化手段と、 前記第２のディジタル音声信号から第３の標本化手段の
   出力信号を減算する減算手段と具備することを特徴とす
   るエコーキャンセラ。
3. 【請求項３】 前記推定手段の前段に、所定時間だけ遅
   延させる遅延手段を備えることを特徴とする請求項２記
   載のエコーキャンセラ。
4. 【請求項４】 前記第１〜第３の標本化手段によるアッ
   プあるいはダウンサンプリングは、１つの信号変換手段
   により行なわれるものであって、前記信号変換手段は、
   前記推定手段および前記疑似エコー生成手段への入出力
   信号のサンプリングレートを変換することを特徴とする
   請求項２または３記載のエコーキャンセラ。