JPH0239730A - エコーキヤンセラ - 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】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第２図〜第４図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作　用（第５図） 実施例（第１図） 発明の効果 〔概　要〕 近端エコーキャンセラと遠端エコーキャンセラとを有す
るＺｙＡ式データモデム用等のエコーキャンセラに関し
、 トレーニング時における遠端エコーキャンセラの演算誤
差を小さくすることができるエコーキャンセラを提供す
ることを目的とし、 受信信号から擬似近端エコーを減算する第１の減算器と
、該第１の減算器の出力を増幅する増幅器と、該増幅器
の出力から擬似遠端エコーを減算する第２の減算器とを
有するエコーキャンセラにおいて、前記第１の減算器の
出力の二乗和をとったのち平滑化して得られた信号を時
間微分して微分値の出力を得、３Ｋ　微分値の信号が零
または十分小さくなったことを判定して起動信号を発生
する起動信号発生手段を備え、エコーキャンセラのトレ
ーニング時始め前記増幅器のゲインを低い値にし前記起
動信号発生手段ゲインを所定の高い値にすることによっ
て構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は近端エコーキャンセラと遠端エコーキャンセラ
とを有する２線式データモデム用等のエコーキャンセラ
に係り、特に遠端エコーキャンセラのトレーニング時の
演算誤差を小さくしたエコーキャンセラに関するもので
ある。

２線式回線を用いた全二重通信システムにおいては、デ
ータモデム部に近端エコーキャンセラと遠端エコーキャ
ンセラとを設けて近端エコーおよび遠端エコーを除去す
る。

この場合、トレーニング時における遠端エコーキャンセ
ラの演算誤差を小さくできることが要望される。

〔従来の技術〕

第２図は２線式回線を用いた全二重通信のシステム構成
を示したものであって■、３２モデムを用いたシステム
を例示している。

第２図において、送信信号はモデム内において変調部１
を経て変調信号に変換されたのちハイフリット（ＨＹＰ
）２を経て加入者線に送出され、さらに電話局内におい
てハイブリッド（ＨＹＰ）３を経て搬送回線に接続され
て対局に送られる。

一方搬送回線からの受信信号はハイブリッド（ＨＹＰ）
３を経て加入者線に接続され、さらにハイブリッド２を
経て復調部４に入力されて復調される。対局も同様の構
成を有し同様の経路を経て信号の送受信を行う。

ハイブリッド２，３はそれぞれモデム内および電話局内
における２線−４線変換を行うために設けられているが
、これらのハイブリッド回路に設けられた平衡回路網（
ＢＮ）５．６と加入者線とのインピーダンス整合が悪い
と、送信信号の漏れ込みによるエコーが発生する。

エコーにはその発生する位置によって、第２図に示すよ
うに自局のモデム内で発生する近端エコーと、対局側の
局内で発生する遠端エコーとがあるが、誤りのない全二
重通話を行うためには、エコーキャンセラを用いてこれ
らのエコーを十分に抑圧することが必要である。

第３図はエコーのインパルス応答の例を示したものであ
る。同図に示されるように近端エコーＡは遅延量が小さ
く、レベルが比較的大きい。これに対して遠端エコーＢ
は搬送回線を経由してくるため長い遅延量（例えば１ホ
ツプの衛星回線の場合約６００ｍ５）を有しているが、
そのレベルは小さくまた周波数オフセットを伴う場合が
ある。

なおＣは搬送回線を２度往復した２番目の遠端エコーを
示し、−ａにそのレベルは小さいのでここでは対象とし
ない。

第４図は従来構成のエコーキャンセラを備えたデータモ
デムの構成を例示したものであって、近端エコーキャン
セラと遠端エコーキャンセラとを備えた場合を示してい
る。

第４図においてディジタル信号からなる送信データは、
スクランブラ１１において０連続または１連続を除去す
るためのスクランプリングを行ったのち、信号点発生部
１２において多値信号に変換され、さらに変調部１３に
おいて変調信号に変換されたのち、ディジタルアナログ
（Ｄ／Ａ）　変換器１４においてアナログ信号に変換さ
れ、ハイブリッド１５を経て電話回線に送出される。

一方、電話回線からのアナログ信号からなる受信信号は
アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６においてディ
ジタル信号に変換されたのち、減算器１７において擬似
近端エコーを差し引かれ、ゲインスイッチ１８において
増幅されたのち、城算器１９において遠端エコーを差し
引かれ、復調部２０において復調され自動等化部２１に
おいて受信データを再生する。

近端エコーキャンセラ２３は信号点発生部１２の多値信
号ベクトルこと、減算器１９の誤差信号ｅが求められた
タップ係数１′１１とによって近端エコーの推定値を発
生する。これを変調部２４において変調することによっ
て擬似近端エコーＹ＋を求めて、減算器１７における前
述の減算を行う。

またバルクデイレイ２５は信号点発生部１２の多値信号
を遠端エコーに対応する遅延贋だけ遅延させてベクトル
Ｌを発生する。遠端エコーキャンセラ２６は多値信号ベ
クトルｂと、減算器１９の誤差信号ｅから求められたタ
ップ係数ｆ１−１２とによって遠端エコーの推定値を発
生ずる。周波数オフセット補正回路２７はこの信号に対
し実際の遠端エコーと同じ周波数オフセットを与え、さ
らにこれを変調部２８において変調することによって擬
似遠端エコー９　ｚを求めて、減算器１９における前述
の減算を行う。

一般にエコーキャンセラにおいては入力データベクトル
を ａＴ＝　（ａｎ　＋　　ａｎ−１、ａｎ−Ｚ　＋　”’
、ａｎ−Ｍｌ　）ここでＮはタップ数 とし、タップ係数ベクトルを １＝（ｈ、、。＋　　ｈｎ−１＋　　”ｎ−Ｚ　＋　’
・・＋　　ｈＩ’１．１１−１とすると、エコーキャン
セラ出力ｙ、、は次のようＧこなる。

　　Ａ　ｒ ワ。−ａｎｉｈ　ｒＬ、、、　（１） タップ係数ベクトル１ｉｌｎは誤差信号ｅ７ｅ７−ｙ９
−ｙｌｌ　　　　　　　　　　　　　・・・（２）ここ
でｙ、、は実際のエコー の二乗平均値（ＭＳＥ）を最小とするように、ＬＭＳ法
によって次のように逐次的に計算される。

１−１ｎ、＋＋　−Ｉｈｎ　＋　ｃｔ　ｅ、、ａ、Ｌ−
（３）ここでαは制御係数 すなわち近端エコーキャンセラと遠端エコーキャンセラ
とは第４図に示されるように同じ誤差信号ｃ７を用いて
更新される。

なお上記各式において　は推定値を表わしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

エコーキャンセラにおける上述のアルゴリズムを固定小
数点演算によって実現する場合、擬似エコーを差し引く
ために減算器へ入力される受信信号レベルは１、タップ
係数値や演算過程の計算値がオーバフローしない程度に
なるべく大きくすることが、演算誤差を小さくする上で
望ましい。これは受信信号、正確には受信信号中のエコ
ーレベルが小さいとエコーキャンセラのタップ係数値が
小さくなり、１ワード内の有効数字の桁数が小さくなっ
て、これが演算誤差の原因となるためである。

一般に遠端エコーはその伝搬経路から、遠端データ信号
と同じかまたはそれ以下のレベルとなる。

一方、近端エコーは回線の減衰量が大きい場合には、遠
端２デ一タ信号より３０ｄＢ以上も大きくなる場合があ
る。。

従って受信信号から擬似近端エコーを差し引かれた減算
器１７の出力はがなり小さくなる場合があるが、これを
そのまま減算器１つに人力すると遠端エコーキャンセラ
の演算誤差が大きくなる。

そこで演算器１７の出力にゲインスイッチ１８を挿入し
て、減算器１９の入力を一定レベルに保つようにする。

ゲインスイッチ１８のゲインはエコーキャンセラのトレ
ーニング前に、遠端データ信号のレベルを測定すること
によって求められる。

なおこの場合減算器１９の入力レベルを常時一定に保つ
ため、ゲインスイッチ１８のゲインを適応的に変化させ
ることもできるが、この場合は遠端エコーキャンセラの
ゲインもこれに合わせて変化させる必要があり、また同
じように適応動作を行うエコーキャンセラの影Ｕを受け
て双方が不安定になる場合があるため、あまり用いられ
ていない。

一方減算器１７の出力はトレーニング終了前においては
大きな残留遠端エコーを含むためそのレベルが大きい。

従ってゲインスイッチ１８に予め遠端データ信号から求
めたゲインを持たせておくと、その出力はオーバフロー
してしまう。そのためエコーキャンセラのトレーニング
が終了するまでゲインスイッチ１８のゲインを適値にす
ることができず、トレーニング時における遠端エコーキ
ャンセラの演算誤差が大きくなるという問題があった。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとする
ものであって、近端エコーキャンセラおよび遠端エコー
キャンセラを有するデータモデム用エコーキャンセラに
おいて、回線ごとに最適なゲインを切り替えてトレーニ
ング中にゲインスイッチに対して与えることができ、従
って固定小数つ、演算を行う遠端エコーキャンセラにお
けるトレーング中の演算誤差を小さくすることができる
エコーキャンセラを提供することを目的としてい〔課題
を解決するための手段〕 本発明は第１図の実施例に示されるように、受信信号か
ら擬似近端エコーを減算する第１の減算器１７と、この
第１の減算器１７の出力を増幅する増幅器１８と、この
増幅器１８の出力から擬似遠端エコーを減算する第２の
演算器１９とを有するエコーキャンセラにおいて、起動
信号発生手段３０を備え、エコーキャンセラのトレーニ
ング時、始め増幅器１８のゲインを低い値に起動信号発
生手段３０から起動信号が発生したとき増幅器１８のゲ
インを所定の高い値にするものである。ここで 起動信号発生手段３０は、第１の減算器１７の出力の二
乗和をとったのち平滑化して得られた信号を時間微分し
て微分値の出力を得、この微分値の信号が零または十分
小さくなったことを判定して起動信号を発生するもので
ある。

〔作　用〕

本発明においては、トレーニング開始時はゲインスイッ
チのゲインを１としておき、近端エコーキャンセラの収
束によって受信信号から擬似近端エコーを差し引いた後
の誤差信号の減少率が小さくなったことを判定して、そ
れ以後ゲインスイッチのゲインを予め求めた値にセット
するようにすることによって、ゲインスイッチ出力のオ
ーバフローを防止する。

このため近端エコーを打ち消した後の信号の二乗平均を
求め、その時間微分値が零または十分小さくなったこと
を検出して、ゲインスイッチにおけるゲイン切り替えの
起動信号を発生する。

第５図はゲインスイッチに対する起動信号発生のタイミ
ングを説明するものである。

第５図においてｆａ）はトレーニング時に近端エコーキ
ャンセラのみを動作させた場合の残留エコーの収束特性
を示したものである。トレーニング開始時（ｔ＝ｏ）に
は近端エコーレベルＬ８であった残留エコーはエコーキ
ャンセラの収束とともに減少し、遠端エコーレベルまた
は雑音レベルのうち大きい方のレベルＩ−「で一定とな
る。従って残留エコーが一定値になった時点ｔ１によっ
て近端エコーキャンセラの収束を判定してゲインスイッ
チのゲインを切り替える起動信号を発生すればよいが、
これをレベルＬｐの判定によって行おうとするとレベル
Ｌ、は回線ごとに異なるため、予めレベルＬ、を測定し
ておくことが必要になる。

第５図において（′ｂ）は（ａｌに示された出力をロー
パスフィルタに通した出力を示し、（Ｃ１はその信号の
時間微分をとった出力を示したものである。

第５図（ａｌにおいて、残留エコーが一定値となる時点
１．は（Ｃ）に示すように微分値が零または十分小さく
なる時点であるから、この時点で起動信号を発生するよ
うにずれば、レベルＬ、の測定を行わな（でも最適なタ
イミングでゲインスイッチのゲイン切り替えを行うこと
ができる。

この場合レベルＬＦは遠端データ信号のレベルと同じか
それより小さいため、上述のようにして定められた時点
１．でゲインスイッチのゲインを予め遠端データ信号レ
ベルに基づいて求めたゲインに切り替えても、ゲインス
イッチの出力がオーバフローすることはない。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示したものであって、第４
図における同じ部分を同じ番号で示し、点線内に示す３
０はゲインスイッチ１８に対する起動信号発生部であっ
て、二乗回路３１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２、
スイッチ３３、遅延回路（１６Ｔ）３４、減算器３５、
起動信号発生回路３６からなっている。また３７は波形
整形フィルタ、３８は判定部である。

エコーキャンセラのトレーニング時、Ａ／Ｄ変換器１６
においてディジタル信号に変換された受信信号は第４図
について説明したので同様にして、減算器１７　（ａ点
）において１疑似近端エコーｙを差し引かれて近端エコ
ーを除去される。この際近端エコーキャンセラ２３は、
前述のよ・うにその時の誤差信号ｅによって適応制御さ
れる。

起動信号発生部３０においては、二乗回路３１によって
減算器１７の出力（ｂ点）における残留エコー信号の二
乗値をとり、ローパスフィルタ３２を経てその出力を平
滑化した、スイッチ３３を経て例えば１／１６にダウン
サンプリングする。

そしてその出力を遅延回路３４を経て１６Ｔ（Ｔはサン
プリング周！ｔＩＩ）遅延をさせたものを減算器３５に
おいて減算することによって、過去のサンプルとの差分
をとって微分を行う。ここで１／１６にダウンサンプリ
ングしたのはｂ点のサンプリング周波数が通常９６００
　Ｈｚまたは７２００１−（２程度であってかなり高い
ため、差分値が小さくなりすぎる場合があるためである
。起動信号発生回路３６は減算器３５における差分値の
信号が零または十分小さくな−ったことを検出して起動
信号を発生し、ゲインスイッチ１８はこの起動信号を受
けたときゲインを）、５？、する。このように起動信号
発生部３０は減算器１７の出力の微分値が零または十分
小さくな“つたことによ・つて近端エコーキャンセラの
収束を判定して、ゲインスイッチ１８におけるゲインを
切り替える起動信号を発生することができる。

遠端エコーキャンセラ２６は第４図について説明したよ
うに減算器１９の出力における誤差信号ｅによって適応
制御され、これによって減算器１９　　（ｃ点）におい
て凝偵遠端エコーｙ２を差し引かれて遠端エコーを除去
されるが、減算器１９の入力側におけるゲインスイッチ
１８は始めゲインが低いので、遠端エコーが十分除去さ
れない状態でもゲインスイッチ１８においてオーバフロ
ーすることはない。そして減算器１７の出力において近
端エコーが十分除去されたとき起動信号発生部３０から
の起動信号によってゲインスイッチ１８におけるゲイン
を上昇するので、減算器１９における遠端エコーの演算
誤差を小さ（することができる。従って本発明のエコー
キャンセラでは固定小数点の演算回路を用いζも、トレ
ーニング時の遠端エコーキャンセラの演算誤差を小さく
することができるようになる。

なお第１図の回路において、波形整形フィルタ３７は信
号点発生部１２の出力多値信号において符号量干渉が発
生することを防止するために用いられるものであり、判
定部３８は自動等化部２１において振幅等化された信号
のレベルを判定して信号識別を行うために設けられてい
るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば近端エコーキャンセ
ラと遠端エコーキャンセラとを有するデータモデム用エ
コーキャンセラにおいて、擬似近◇：ｈエコーの減算器
と擬似遠端エコーキャンセラとの中間に挿入されるゲイ
ンスイッチにおけるゲインの切り替え信号を、近端エコ
ーキャンセラの収束を判定してトレーニング中に発生す
ることができるので、固定小数点演算を行っている遠端
エコーキャンセラにおけるトレーニング時の演算誤差を
小さくするごとができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、 第２図は２線式回線を用いた全二重通（３システム構成
を示す図、 第３図はエコーのインパルス応答を示す図、第４図は従
来のエコーキャンセラを備えたデータモデムの構成を示
す図、 第５図はゲインスイッチに対する起動信号の発生タイミ
ングを説明する図である。 １・・・スクランブラ ２・・・信号点発生部 ３．２４．２８・・・変調部 ４・・・ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５・・・
ハイブリッド（ＨＹＢ） ６・・・アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換部７．１９
．３５・・・減算器 ８・・・ゲインスイッチ ０・・・復調部 ■・・・自動等化部、 ２・・・デスクランブラ ３・・・近端エコーキャンセラ ５・・・バルクデイレイ ６・・・遠端エコーキャンセラ ７・・・周波数オフセット補正回路 ０・・・起動信号発生部 ３１・・・二乗回路 ３２・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３・・・スイ
ッチ ３４・・・遅延回路（１６Ｔ） ３６・・・起動信号発生回路 特許出願人　　富　士　通株式会社 代理人　弁理士　玉　蟲　久五部 （外１名） ２．３・・−ハイブリッド（）ＩＹＢ）６−・−平＋ｉ
回路網（［３Ｎ） ２線式口線を用いた全二Ｍ通信のシステム構成を示す口
笛 図 エコ のインパルス応答を伊］示す３図 竿 １フ 従来のエコーキャンセラを償えｌ二全二重モデムの構成
ｔ（＋１ポする口笛　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受信信号から擬似近端エコーを減算する第１の減算器（
   １７）と、該第１の減算器（１７）の出力を増幅する増
   幅器（１８）と、該増幅器（１８）の出力から擬似遠端
   エコーを減算する第２の減算器（１９）とを有するエコ
   ーキャンセラにおいて、 前記第１の減算器（１７）の出力の二乗和をとつたのち
   平滑化して得られた信号を時間微分して微分値の出力を
   得、該微分値の信号が零または十分小さくなつたことを
   判定して起動信号を発生する起動信号発生手段（３０）
   を備え、 エコーキャンセラのトレーニング時始め前記増幅器（１
   ８）のゲインを低い値にし前記起動信号発生時該ゲイン
   を所定の高い値にすることを特徴とするエコーキャンセ
   ラ。