JPH01236830A - エコーキャンセラのトレーニング起動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ２線式全二重データモデム等に用いられるエコーキャン
セラの起動装置に関し１ 遠端エコーキャンセラのｌ・レーニングを遠端エコーレ
ベルを測定しなくとも的確なタイミングで起動できるよ
うにして遠端エコーキャンセラのトレーニング動作の不
安定を防止することを目的とし。

近端エコーキャンセラの出力信号と受信信号との誤差信
号の変化率を求めて変化率が十分小となった時に遠端エ
コーキャンセラのトレーニングを起動する起動信号を出
力する起動手段を備え、近端および遠端エコーキャンセ
ラのトレーニングはトレーニング時にまず該近端エコー
キャンセラのみトレーニングを開始し、遠端エコーキャ
ンセラのトレーニングは起動手段からの起動信号によっ
て開始されるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は２線式全二重データモデム等に用いられるエコ
ーキャンセラの起動装置に関する。

〔従来の技術〕

２線式回線を用いた全二重通信システムの構成例が第４
図に示される０図中、自データモデム４０は変調回路４
１．ハイブリッド回路４２．平衡回路４３゜復調回路４
４等を含み構成され、２線加入者線５０を介して白側交
換局６０に収容される。交換局６０にはハイブリッド回
路６２．平衡回路６３が備えられ、ハイブリッド回路６
２により４線式搬送回線７０を介して相手交換局８０に
接続される。相手交換局８０はハイブリッド回路８２．
平衡回路８３を備え、２線式加入者線５１を介して相手
データモデム９０を収容する。

データモデム９０は変調回路９１．ハイブリッド回路９
２、ハイブリッド回路９３．復調回路９４等を含み構成
されている。

かかる通信システムにおいては、データモデム内および
交換局内で９２線−４線変換のためにバイブリフト回路
４２．６２．８２．９２が用いられているが。

これらハイブリッド回路に接続された加入者線５０．５
１　と平衡回路４３，６３，８３．９３のインピーダン
スが不平衡であると送信信号の漏れ込みによるエコーが
発生し、この結果、自モデムから送出した送信信号がエ
コーとなって自モデムに戻ってきて正常な通信を妨害す
る。

このエコーには発生する位置により、モデム４０から送
出した送信信号がモデム４０内のハイブリッド回路４２
で受信系に漏れ込むことにより発生する近６３１エコー
と、遠端の相手側交換局８０まで到達した送信信号がそ
このハイブリッド回路８２で反対側回線に漏れ込むこと
により発生する遠端エコーとがあり、モデム４０におい
て符号誤りのない全二重通信を行うためにはこれら遠端
および近端エコーをともに十分に抑圧する必要がある。

近ｍおよび遠端エコーのインパルス応答の一例が第５図
に示される。図において横軸は送信信号の送出からエコ
ー発生までの遅延量を、１ｉ？軸はエコーの振幅レベル
を示す。図示の如く、近端エコーは比較的レベルが太き
（遅延量は小さい。一方。

遠端エコーは搬送回線７０を経由してくるため遅延量が
長く１例えば１ホツプの衛星回線の場合、約５　Ｑ　Ｑ
　ｍ５ｅｃの遅延量を持ち、そのレベルは小さい。また
遠端エコーは周波数オフセットを持つ場合もある。

かかるエコーを抑圧する手段としてエコーキャンセラが
知られている。エコーキャンセラは反響してくるエコー
と同じもの（疑似エコー）を推定し、これを受信信号か
ら差し引くことによりエコーを抑圧する回路である。か
かるエコーキャンセラを備えた全二重モデムの従来の構
成例が第６図に示される。

第６図において、送信データはスクランブラｌ。

信号点発生回路２を介して変調回路３で変調された後、
Ｄ／Ａ変換回路４．ハイブリッド回路５を介して２線式
加入者線５０に送出される。また加入者線５０から受信
した受信信号はＡ／Ｄ変換回路６゜減算回路１２．１７
を介して復調回路７に入力されて復調され、その後、自
動等化回路８．符号判定回路１９．デスクランブラ９を
介して受信データとされる。

エコーキャンセラ部は近端エコー用の近端エコーキャン
セラ１０と遠端エコー用の遠端エコーキャンセラ１４と
から構成されており、遠端エコーキャンセラ１４にはそ
の前段に遠端エコーの伝送遅延を補償するためのバルク
デイレイ回路１３．　ｆ＆段に周波数オフセットを補正
するための周波数オフセット補正回路１５が置かれる。

この近端エコーキャンセラＩＯは送信信号に基づいて近
端エコーと同じ信号を発生し、これに変調回路３と同じ
変調を変調回路１１で施して減算回路１２で受信信号か
ら差し引くことにより受信信号中の近端エコーをキャン
セルするものである。また遠端エコーキャンセラ１４は
、送信信号をバルクデイレイ回路１３で遠端エコーの遅
延量だけ遅延させた後、この送信信号に基づき遠端エコ
ーと同じ信号を発生し、この信号に周波数オフセット補
正回路１５で周波数オフセットを行った後に変調回路３
と同じ変調を施して減算回路１７で受信信号から差し引
くことによって受信信号中の遠端エコーをキャンセルし
ている。これら近端エコーキャンセラ１０および遠端エ
コーキャンセラ１４のタップ係数は減算回路１７の出力
の誤差信号ｅに基づき適応制御される。

なお周波数オフセット補正回路１５は交換局における周
波数分割多重（ＦＤＭ）のための変調周波数と復調周波
数の偏差により生じる周波数オフセントを補正するもの
であり、交換局を介する遠端エコーの場合のみ必要とな
るものである。

さてエコーの特性は接続回線毎に異なるものであるが、
従来例装置ではかかる接続回線毎に特性が異なるエコー
を十分に抑圧できるように、データ通ｆａに先立らトレ
ーニング期間を設けてエコーキャンセラのトレーニング
を行い、各エコーキャンセラ１０．１４のタップ係数ｆ
、、几２を接続回線に適合するように適応的に決定して
いる。この決定手法が以下に説明される。すなわちエコ
ーキャンセラは、タップ数をＮとして入力データベクト
ルＸｎを。

１１１丁−（Ｘ　　ＩＩ　　＋　　　Ｘ　　１１−１　
１　　　ｘ　ｎ−２°−＋　　　Ｘ　　ｎ−ｙｐＨ＞ま
たタップ係数ベクトル几。を。

ｋｎ　＝　（Ｒｎ　Ｏ＋　　Ｒｎ　１　＋　Ｒｎ　２’
−’−’＋　”ｎ、ｙＨ＋）とすると、出力９ｎは次の
ようになる。

９ｎ−ｘ、、＆。　　　　　　　−（１）タップ係数ベ
クトルへ。は、実際のエコー’Ｉｎとエコーキャンセラ
の出力９ｎの差分である誤差信号Ｃｎ ｅ　ｎ　　＝）’　−Ｆ　ｎ　　　　　　　　　　　−
−−（２）の二乗平均値（ＭＳＥ）を最小とするように
次式により逐次的に計算される（ＬＭＳ法）。なおここ
でαは制御係数である。

ｃｒ＋、、　　−ａｎ　　＋　ａ　　ｅ　ｎ　Ｘｎ　　
　−（３１近端エコーキヤンセラーＯと遠端エコーキャ
ンセラー４とは、同じ誤差信号ｅ＋＋（すなわち第６図
における減算回路１７から出力信号される誤差信号ｅ）
を用いて更新される。この誤差信号ｅｎは第６図の従来
例装置では次のようになる。

ｅ　ｎ　＝　ｙ　ｌＪｎ　＋　ｙ　２ノｎ９ｔｎ　　９
２ｎ＋ξ□　　・＝（４）ノ ごこで＋　　ｙｌは近端エコー＋　　ｙｌは遠端エコー
。

？、は変調回路１１の出力、９２は変調回路１６の出力
、ξは雑音等のキャンセルできない信号である。

したがって近端エコーキャンセラＩＯのタップ係数ベク
トル几１および遠端エコーキャンセラ１４のタップ係数
ベクトルＲ２は次式により求めることができる。なおこ
こで１０は近端エコーキャンセラ１０の入力データベク
トル、ｂｎは遠端エコーキャンセラ１４の入力データベ
クトルである。

ｆｌ、ｎ＋１　　°　Ｒ１，ｎ　　＋　α　　（）’ｔ
、ｎ　　　　９＋、ｎ）　　　ａｎ（α（Ｙ２ｎ　　９
２ｎ＋ξｎ　）　　ａ　ｎ　　−１５）Ｉ’ｍ　２．ｎ
ｆｌ　＝　ｆ　２．ｎ＋α（ｙｌ、ｎ　−９２，ｎ　）
　　ｂｎ＋α（ｙ、ｎ　　９＋ｎ＋ξｎ　）　　ｂ　ｎ
　　−（６１〔発明が解決しようとする課題〕 従来装置においては、エコーキャンセラのタップ係数を
上述の式（５）および（６）に基づいて求める場合、各
式において右辺第３項は無相関な信号となるため正しい
係数ベクトルの推定を妨害する。特に近端エコーは遠端
エコーより４０〜５０ｄｔｌも大きい場合があるため通
信に先立って行われるトレーニング期間において、遠端
エコーキャンセラは近端エコーキャンセラが十分に収束
して残留近端エコーレベルが十分率となるまでの間、動
作が不安定となって正しく適応動作せず、場合によって
は期間中に正當にトレーニングを行うことができないこ
ともある。

そこでトレーニングに際して初め近端エコーキャンセラ
だけをトレーニングし、近端エコーの残留エコーが遠端
エコーのレベルと同じくらいまで抑圧された後に遠端エ
コーキャンセラとそれに付随する周波数オフセット補正
回路のトレーニングを開始するようにして、遠端エコー
キャンセラが動作不安定となることを防止する方法が考
えられる。この場合、遠端エコーのレベルは接続回線毎
に太き（異なっているため１通信を行う都度、トレーニ
ングのために遠端エコーレベルを測定する必要がある。

しかしながら、エコー信号から遠端エコーのみを抽出し
てレベルを測定することは周波数帯域が近端エコーと同
じであるため一般に困難である。

したがって本発明の目的は、トレーニング時に遠端エコ
ーレベルを直接に測定しなくとも近端エコーが遠端エコ
ーレベル程度に十分に抑圧されたタイミングを的確に検
出できる回路を簡単な構成で実現し、それにより遠端エ
コーキャンセラのトレーニングを的確なタイミングで起
動させて遠端エコーキャンセラのトレーニング動作の不
安定をなくすことにある。

〔課題を解決する手段〕

第１図は本発明に係る原理ブロック図である。

本発明に係るエコーキャンセラのトレーニング起動装置
は、近端エコーキャンセラ１０１の出力信号と受信信号
Ｒとの誤差信号εの変化率を求めて変化率が十分小とな
った時に遠端エコーキャンセラ】０２のトレーニングを
起動する起動信号を出力する起動手段１０３を備え、近
端および遠端エコーキャンセラ１０１　、１０２のトレ
ーニングはトレーニング時にまず近端エコーキャンセラ
１０１　のみトレーニングを開始し、遠端エコーキャン
セラ１０２のトレーニングは起動手段１０３からの起動
信号によって開始されるように構成される。また図中、
　１０４．１０５は減算回路である。

〔作用〕

通信に先立ってのトレーニングにおいては、まず初めに
近端エコーキャンセラ１０１についてのみトレーニング
が行われる。これにより近端エコーキャンセラ１０１の
タップ係数が適応的に設定されていき、受信信号Ｒ中の
近端エコーは近端エコーキャンセラ１０１の出力信号に
よって徐々に抑圧され、受信信号Ｒと近端エコーキャン
セラ１０１の出力信号の差分である誤差信号εは徐々に
小さくなり、最終的には雑音成分、遠端エコーあるいは
消去しきれないエコー残留分からなるある一定のレベル
に収束する。したがってこの誤差信号の変化率を測れば
、変化率が十分小となったことで誤差信号がある一定レ
ベルに収束したことを検知できる。このタイミングで遠
端エコーキャンセラ１０２のトレーニングを起動すれば
、遠端エコーに対して近端エコーの残留レベルは同程度
となっており。

遠端エコーキャンセラは動作不安定となることなくトレ
ーニングを行うことができる。

〔実施例〕

以下９図面を参照して本発明の詳細な説明する。第２図
は本発明の一実施例としてのエコーキャンセラのトレー
ニング起動装置を示すブロック図である。図中、送信系
回路は、スクランブラｌ。

信号点発生回路２．波形整形フィルタ１８．変調回路３
．Ｄ／Ａ変換回路４およびハイブリッド回路５等を含み
構成されており、受信系回路はハイブリッド回路５．Ａ
／Ｄ変換回路６．減算回路１２゜１７、復調回路７．自
動等化回路８５判定回路１９およびデスクランブラ９等
を含み構成されている。

送信系回路における信号点発生回路２から出力される送
信信号Ｔは近端エコーキャンセラＩＯに入力されるとと
もに、遠端エコーの遅延を補正するバルクデイレイ回路
１’３を介して遠端エコーキャンセラ２４に入力される
。近端エコーキャンセラｌＯの出力信号は変調回路１１
を介して減算回路１２に入力されて受信信号中の近端エ
コーから差し引かれ。

それにより近端エコーをキャンセルする。一方。

遠端エコーキャンセラ２４の出力信号は周波数オフセッ
ト補正回路２５と変調回路１６を介して減算回路１７に
入力されて受信信号中の遠端エコーから差し引かれ、そ
れにより遠端エコーをキャンセルする。

なお変調回路１１と１６は変調回路３と同一の変調を入
力信号に対して行う回路である。

近端エコーキャンセラ１０．遠端エコーキャンセラ２４
および周波数オフセット補正回路２５は減算回路１７か
ら出力される誤差信号ｅによって適応的に制御されるよ
うに構成されているが、遠端エコーキャンセラ２４およ
び周波数オフセット補正回路２５については１図中に破
線で示すトレーニング起動回路２６からの起動信号を受
信した時に始めてトレーニングが開始されるようになっ
ている。

トレーニング起動回路２６は、受信信号Ｒから近端エコ
ーキャンセラ１０の出力信号を減算回路１２で減してｉ
ｖられる誤差信号εを二乗してそのパワーを求める二乗
回路２０．この二乗回路２０の出力信号を低域ろ波する
低域フィルタ２１．低域フィルタ２１の出力信号を微分
する微分回路２２．および、微分回路２２の出力信号が
ゼロもしくは十分に小となったことに応じて起動信号Ｓ
を遠端エコーキャンセラ２４と周波数オフセント補正回
路２５に出力する起動信り発生回路２３を含み構成され
ている。

微分回路２２は１６りｒ１フクタイミング毎に一度閉し
るごとによって人力信号を１６分の１にダウンサンプリ
ングするスイッチ２２Ｉ、入力信号を１６クロツク分遅
延させる遅延回路２２２および入力信号と遅延回路２２
２の出力信号との差分をとることによって入力信号の微
分値を発生する減算回路２２３を含み構成されている。

このダウンサンプリング用の回路は、微分回路２２では
微分値を過去のサンプルとの差分をとることにより得て
いるが通常、減算回路１２の出力信号のサンプリング周
波数が９６００１１ｚあるいは７２００　ｆｉｚ程度と
高いため減算回路２２３の差分値が小さくなり過ぎる場
合があるので、ダウンサンプリングすることによってこ
れを防ぐためのものである。

以下、実施例装置の動作を第３図を参照しつつ説明する
。第３図は実施例装置におけるトレーニング起動回路２
６各部における信号波形を示す図である。図中、　（ａ
）はトレーニング時に近端エコーキャンセラだけを動作
させた場合の残留エコー電力の収束特性を示したもので
あり、トレーニング起動回路２６への入力信号εの電力
、すなわち二乗回路２０の出力信号波形を、（ｂ）は低
域フィルタ２１の出力信号波形を、および（Ｃ）は微分
回路２２の出力信号波形をそれぞれ示すものである。

まず通信に先立ってエコーキャンセラのトレーニングが
行われるが、トレーニング開始時においては近端エコー
キャンセラ１０のみがトレーニング動作され、遠端エコ
ーキャンセラ２４および周波数オフセット補正回路２５
は停止状態にある。近端エコーキャンセラｌＯは減算回
路１７出力の誤差信号ｅによってタップ係数を適応的に
制御されていき。

その結果、Ａ／Ｄ変換された受信信号Ｒは減算回路１２
の出力において近端エコーが徐々に除去され。

近端エコーの残留分は第３図（ａ）に示されるように、
トレーニング開始時にはレベルＬＭあったものが近端エ
コーキャンセラ１０の収束とともに徐々に減少していき
、遠端エコーレベルあるいは雑音レベルのうちの大きい
方のレベルＬＦでほぼ一定となる。

したがって遠端エコーキャンセラ２４のトレーニングを
起動するタイミングはこの残留エコーレベルがＬｐとな
るタイミングｔ１とすればよいので。

この残留エコー信号εを二乗回路２０で二乗してパワー
値とした後、低域フィルタ２１で平滑化して第３図（ｂ
）の波形とし、さらに微分回路２２で時間微分すること
によって第３図（Ｃ）の波形とすると１時刻【、はこの
微分回路２２の微分出力信号がゼロもしくは十分に小さ
くなったごとにより検出できる。これを起動信号発生回
路２３で検出して起動信号Ｓを発生し、それにより遠端
エコーキャンセラ２４および周波数オフセット補正回路
２５のトレーニングを開始する。

以上によれば、遠端エコーレベルＬＦを予め測定しなく
とも、微分回路２２の出力信号がゼロあるいは十分小と
なったことで遠端エコーキャンセラ２４の最適な起動タ
イミングｔ１を検知することができるものである。

本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可能である
。例えば上述の実施例ではトレーニング起動回路２６の
入力信号を、近端エコーを除去した直ぐ後の減算回路１
２から得たが、これに限らず。

減算回路１７からの誤差信号ｅから得るようにすること
もできる。またトレーニング起動回路２６においては入
力信号を二乗回路２０によって電力値としてその微分値
を求めるようにしであるが、もちろん入力信号の絶対値
の微分値を求めるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、トレーニング時に遠端エコーレベルを
直接に測定しな（とも近端エコーが遠端エコーレベル程
度に十分に抑圧されたタイミングを的確に検出できる回
路を簡単な構成で実現でき、　−それにより遠端エコー
キャンセラのトレーニングを的確なタイミングで起動さ
せて遠端エコーキャンセラのトレーニング動作の不安定
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原理ブロック図。 第２図は本発明の一実施例としてのエコーキャンセラの
トレーニング起動装置を示すブロック図。 第３図は実施例装置を動作を説明するためのトレーニン
グ起動回路の各部信号波形図。 第４図は２線式全二重通信システムを示すブロック図。 第５図はエコーのインパルス応答を示す波形図。 および。 第６図は従来形のエコーキャンセラを備えたデータモデ
ムの構成例を示すブロック図である。 図において。 ｌ−スクランブラ　　２−信号点発生回路３、１１．１
６．４１．９１−−−変調回路４−Ｄ　／　Ａ変換回路 ５、４２．６２．８２．９２・・−ハイブリッド回路４
３、６３．８３．９３−ｍ−平衡回路６−Ａ　／　Ｄ変
換回路　？、　４４．９４・−復調回路８−・・−自動
等化回路　　９−デスクランブラ１０、１０１−−一近
端エコーキャンセラ１２、１７．２２３　、１０５　、
１０６・−減算回路１３−バルクデイレイ回路 １４、２４．１０２・−遠端エコーキャンセラ１５、２
５・−周波数オフセット補正回路２６−１−レーニング
起動回路 ２０−二乗回路　　　　２１−低域フィルタ２２−　　
微分回路　　　　２３−起動信号発生回路１０３・−起
動手段 第１図 第３図 ２棟式全二隻通、椙システム 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、近端エコーキャンセラ（１０１）と遠端エコーキャ
   ンセラ（１０２）とを備えた伝送装置におけるエコーキ
   ャンセラのトレーニング起動装置であって、該近端エコ
   ーキャンセラ（１０１）の出力信号と受信信号（Ｒ）と
   の誤差信号（ε）の変化率を求めて該変化率が十分小と
   なった時に該遠端エコーキャンセラ（１０２）のトレー
   ニングを起動する起動信号を出力する起動手段（１０３
   ）を備え、 該近端および遠端エコーキャンセラ（１０１、１０２）
   のトレーニングはトレーニング時にまず該近端エコーキ
   ャンセラ（１０１）のみトレーニングを開始し、該遠端
   エコーキャンセラ（１０２）のトレーニングは該起動手
   段（１０３）からの起動信号によって開始されるように
   構成されたエコーキャンセラのトレーニング起動装置。