JPH0514475A - 拡声電話機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な回路構成で、容易に、ハンズフリー通
話の品質の優れた移動体搭載用の拡声電話機を提供す
る。 【構成】 ノイズキャンセラ６０をノイズ信号系列発生
手段６１、ＡＤＦ６４、及び加算器６５で構成する。そ
して、発生手段６１により、移動体の走行速度に応じた
擬似ノイズ信号Ｓ６１を発生し、ＡＤＦ６４に与える。
ＡＤＦ６４は、近端話者音声信号の非入力時において、
信号Ｓ６１を参照信号とし、移動体のノイズ源からマイ
クロホン５１までの伝達特性を推定してノイズ打消し信
号Ｓ６４を加算器６５へ出力する。加算器６５は、マイ
クロホン５１からの移動体走行ノイズ信号より信号Ｓ６
４を差し引き、マイクロホン５１から混入する実際の走
行ノイズＭＮを消去する。この走行ノイズ消去後の信号
は、エコーキャンセラ７０によって音響エコーＥＣが消
去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の移動体に搭
載され、スピーカとマイクロホンを用いてハンドセット
を持つことなく通話が可能なハンズフリー通話機能を持
つ拡声電話機、特に音声信号に音響的に重畳した移動体
の走行に起因する背景ノイズ成分を抑圧するノイズキャ
ンセラを有する拡声電話機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の拡声電話機としては、例
えば特開昭６０−１４０９６４号公報に記載されるもの
があった。

【０００３】移動体に搭載される拡声電話機として、例
えば自動車電話機においては、運転者が走行時に通話を
する場合もあり、安全性及び操作性の点から、マイクロ
ホンとスピーカを用いて通話するハンズフリー通話機能
が必須の状況になりつつある。この種の拡声電話機の一
例を図２に示す。

【０００４】図２は、自動車に搭載される拡声電話機の
一構成例を示すブロック図である。この拡声電話機は、
運転者（近端話者）Ａの音声信号を入力するマイクロホ
ン１を有し、その出力側には、アナログ／ディジタル変
換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）２、音声信号を検出
して制御信号Ｓ３を出力する音声検出器３、ノイズキャ
ンセラ１０、エコーキャンセラ２０、ディジタル／アナ
ログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という）３０を介し
て、無線機３１が接続されている。無線機３１には、Ａ
／Ｄ変換器３２、エコーキャンセラ２０、及びＤ／Ａ変
換器４０を介して、遠端話者音声信号を出力するスピー
カ４１が接続されている。

【０００５】ノイズキャンセラ１０は、エンジンノイズ
や走行音ノイズ等を消去する回路であり、ノイズの主た
る発生源であるエンジンルーム等に設置されるマイクロ
ホン１１を有している。このマイクロホン１１の出力側
には、Ａ／Ｄ変換器１２、音声検出器３の制御信号Ｓ３
によって適応動作がオン，オフ制御される適応ディジタ
ルフィルタ（以下、ＡＤＦという）１３、及び加算器１
４が接続されている。エコーキャンセラ２０は、スピー
カ４１からマイクロホン１への音響エコーＥＣを消去す
るもので、音声検出器３の制御信号Ｓ３によって適応動
作がオン，オフ制御されるＡＤＦ２１と、加算器２２と
で構成されている。

【０００６】次に、動作を説明する。ハンズフリー通話
時において、運転者（近端話者）Ａは、無線機３１を通
して伝送されてきた相手側（遠端話者）の声を受信信号
としてＡ／Ｄ変換器３２、エコーキャンセラ２０、Ｄ／
Ａ変換器４０、及びスピーカ４１を通して聞くことがで
きる。また、近端話者Ａの音声信号は、マイクロホン
１、Ａ／Ｄ変換器２、ノイズキャンセラ１０、エコーキ
ャンセラ２０、及びＤ／Ａ変換器３０を経由して無線機
３１へ送られ、遠端話者へ伝えられる。

【０００７】このハンズフリー通話の場合、スピーカ４
１からの音声が車内で反響してマイクロホン１に入力
し、音響エコーＥＣとなって再び遠端話者へ戻って通話
がしずらいという問題がある。特に、音響エコーＥＣの
レベルが高いときには、ハウリングを生じて通話品質が
劣化する。そのため、エコーキャンセラ２０により、音
響エコーＥＣを消去して通話品質の劣化を抑えている。
このエコーキャンセラ２０では、Ａ／Ｄ変換器３２から
出力される遠端話者からの音声信号を参照信号としてＡ
ＤＦ２１に入力し、該ＡＤＦ２１によってエコー経路の
伝達特性を適応的に推定し、エコー打消し信号を加算器
２２へ出力する。加算器２２では、マイクロホン１から
の信号から、エコー打消し信号を差し引くことにより、
音響エコーＥＣを消去する。

【０００８】また、走行中に通話する場合、特に高速走
行時には自動車のエンジンのノイズやタイヤの接地ノイ
ズ、風きりノイズ等が大きいため、ハンズフリー通話時
にこれらのノイズのため、エコーキャンセラ２０の消去
能力が低下して音響エコーが生じたり、ハウリングが起
こって通話品質が非常に悪くなる。一方、これらの音響
エコーが生じたり、ハウリングが顕著に起こらない場合
でも、近端話者Ａの声がマイクロホン１から入力して遠
端話者へ伝達されるときに、エンジンノイズや走行音ノ
イズも同様に入力されるため、これらのレベルが大きい
場合、遠端話者側にとって信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が
悪くなり、通話がしずらくなったり、困難になったりす
る。

【０００９】そこで、従来の拡声電話機では、ノイズキ
ャンセラ１０を設け、ノイズの主たる発生源であるエン
ジンルーム等にノイズキャンセラ用のマイクロホン１１
を設置し、エンジン音を参照信号としてピックアップ
し、Ａ／Ｄ変換器１２でディジタル信号に変換してＡＤ
Ｆ１３へ入力する。ＡＤＦ１３では、ノイズ源からマイ
クロホン１までの伝達特性を推定することにより、ノイ
ズ打消し信号を加算器１４へ出力する。加算器１４で
は、マイクロホン１から入力したノイズ信号からノイズ
打消し信号を差し引くことにより、ノイズを消去する。

【００１０】このように、ノイズキャンセラ１０によっ
てノイズの影響を除き、エコーキャンセラ２０の消去能
力の低下を防ぐと同時に、遠端話者へ不必要なノイズを
伝送することなく、ハンズフリー通話の通話品質を良好
に保つことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
拡声電話機では、ノイズをモンタするためのマイクロホ
ン１１及びＡ／Ｄ変換器１２が新たに必要になり、回路
構成が複雑になる。しかも、これらの取付け場所の問題
があったり、取付け手数を要するといった問題があり、
実用上支障となっていた。

【００１２】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、回路構成が複雑化する点、及び取付け場所や取
付け手数を要する点等について解決した移動体用の拡声
電話機を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するため、近端話者音声信号を入力するマイクロ
ホンと、遠端話者音声信号を出力するスピーカと、前記
マイクロホンからの移動体走行ノイズ信号を打消すノイ
ズキャンセラと、ＡＤＦを有し、前記遠端話者音声信号
を参照信号として前記ノイズキャンセラから出力される
前記マイクロホンからの音響エコーを打消すエコーキャ
ンセラとを、備えた拡声電話機において、前記ノイズキ
ャンセラを次のように構成している。

【００１４】即ち、この第１の発明のノイズキャンセラ
は、移動体の走行速度に応じた擬似ノイズ信号を発生す
るノイズ信号系列発生手段と、前記近端話者音声信号の
非入力時において前記擬似ノイズ信号を参照信号として
前記移動体のノイズ源から前記マイクロホンまでの伝達
特性を推定してノイズ打消し信号を出力するノイズキャ
ンセラ用ＡＤＦと、前記移動体走行ノイズ信号より前記
ノイズ打消し信号を差し引く加算器とを、備えている。

【００１５】第２の発明では、第１の発明のノイズ信号
系列発生手段を、前記移動体の走行速度に応じた擬似ノ
イズ信号のデータを記憶するメモリと、前記移動体の走
行速度に応じて前記メモリの出力を切換えて前記ノイズ
キャンセラ用ＡＤＦへ与える切換手段とで、構成してい
る。

【００１６】

【作用】第１の発明によれば、以上のように拡声電話機
を構成したので、ノイズ信号系列発生手段は、移動体に
おける実際の走行ノイズの特性と極めて似通った擬似ノ
イズ信号を発生してＡＤＦに与える。ＡＤＦは、近端話
者音声信号の非入力時に、擬似ノイズ信号を参照信号と
してノイズ源からマイクロホンまでの伝達特性を推定し
てノイズ取消し信号を加算器へ出力する。加算器は、移
動体走行ノイズ信号よりノイズ打消し信号を差し引い
て、音響信号に音響的に重畳した移動体の走行に起因す
る背景ノイズ成分を的確に抑圧する。この背景ノイズ成
分が抑圧された信号により、後段のエコーキャンセラに
よってマイクロホンからの音響エコーが打消される。こ
れにより、簡単かつ容易に通話品質の向上が図れる。

【００１７】第２の発明によれば、移動体の速度及び道
路状況等でのノイズを測定し、そのサンプル値を予めメ
モリに格納しておき、切換手段により、移動体の走行速
度に応じてメモリの内容を切換えてＡＤＦへ与える。す
ると、ＡＤＦ及び加算器は、切換手段により与えられた
擬似ノイズ信号を参照信号とし、適応制御によって音響
エコーを消去する。これにより、簡単かつ容易に、ハン
ズフリー通話の品質の向上が図れる。従って、前記課題
を解決できるのである。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示すもので、例
えば自動車に搭載される拡声電話機の構成ブロック図で
ある。

【００１９】この拡声電話機は、近端話者Ａの音声信号
を入力するマイクロホン５１を有し、その出力側には、
アナログ音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器５２、近端話者音声信号の入力を検出して制御信号
Ｓ５３を出力する音声検出器５３、ノイズキャンセラ６
０、エコーキャンセラ７０、及びディジタル信号をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換器８０を介して、無線機
８１が接続されている。この無線機８１には、遠端話者
からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器８２、エコーキャンセラ７０、及びディジタル信
号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器９０を介し
て、遠端話者音声信号を出力するスピーカ９１が接続さ
れている。

【００２０】ノイズキャンセラ６０は、マイクロホン５
１からの走行ノイズＭＮをＡＤＦを用いて消去するもの
であり、自動車の走行速度に応じた擬似ノイズ信号Ｓ６
１を発生するノイズ信号系列発生手段６１と、例えばト
ランスバーサル型のＡＤＦ６４と、加算器６５とで、構
成されている。ノイズ信号系列発生手段６１は、自動車
の走行速度に応じた擬似ノイズ信号のデータを記憶する
メモリ６２と、自動車の走行速度に応じてメモリ６２の
出力を切換えてＡＤＦ６４へ与える切換手段６３とで、
構成されている。メモリ６２は、例えば複数の読出し専
用メモリ（ＲＯＭ）６２ａ〜６２ｃで構成されている。
切換手段６３は、自動車の速度を検出する車速感応セン
サ６３ａと、該車速感応センサ６３ａの出力によってＲ
ＯＭ６２ａ〜６２ｃの出力を切換える切換器６３ｂと
で、構成されている。

【００２１】切換器６３ｂの出力側に接続されたＡＤＦ
６４は、音声検出器５３から出力される制御信号Ｓ５３
によって適応動作がオン，オフ制御されるもので、近端
話者音声信号の非入力時において、切換器６３ｂからの
擬似ノイズ信号Ｓ６１を参照信号とし、自動車のノイズ
源からマイクロホン５１までの伝達特性を推定してノイ
ズ打消し信号Ｓ６４を加算器６５へ出力する機能を有し
ている。加算器６５は、Ａ／Ｄ変換器５２からの信号か
ら、ノイズ打消し信号Ｓ６４を差し引く機能を有してい
る。

【００２２】エコーキャンセラ７０は、マイク５１から
の音響エコーＥＣを消去する機能を有し、例えばトラン
スバーサル型のＡＤＦ７１と、加算器７２とで構成され
ている。ＡＤＦ７１は、Ａ／Ｄ変換器８２からの遠端話
者音声信号を参照信号とし、スピーカ９１からマイクロ
ホン５１までの音響伝達特性を推定し、エコー打消し信
号Ｓ７１を加算器７２へ出力する機能を有している。加
算器７２は、Ａ／Ｄ変換器５２の出力信号からエコー打
消し信号Ｓ７１を差し引き、音響エコーＥＣを消去する
回路である。

【００２３】次に、動作を説明する。例えば、自動車の
走行音が、車種によってほぼ一定と考えられるため、該
走行音のノイズ発生系列を予め知っておくことが可能で
ある。これらは、実際の走行音ノイズの特性と極めて似
通っている。そこで、代表的な速度、及び道路状況等で
のノイズを測定する。つまり、別のよりノイズ源に近い
場所で走行ノイズを測定しておく。そしてそのサンプル
値をＲＯＭ６２ａ〜６２ｃ内に格納しておく。近端話者
Ａが発呼する場合、該近端話者Ａの音声信号は、マイク
ロホン５１から入力され、該マイクロホン５２の出力が
Ａ／Ｄ変換器５２でディジタル信号に変換され、ノイズ
キャンセラ６０及びエコーキャンセラ７０を介して、Ｄ
／Ａ変換器８０で再びアナログ信号に変換され、無線機
８１によって遠端話者側へ送られる。一方、無線機８１
を介して遠端話者側から電話がかかってきた場合、該遠
端話者側からの音声信号は、Ａ／Ｄ変換器８２でディジ
タル信号に変換され、エコーキャンセラ７０を介して、
Ｄ／Ａ変換器９０で再びアナログ信号に変換され、スピ
ーカ９１から出力されて近端話者Ａが聞くことになる。

【００２４】Ａ／Ｄ変換器５２の出力信号は、近端話者
Ａの音声が存在しないときには音響エコー信号と見なす
ことができる。そこで、この音声信号がなくなったこと
を音声検出器５３で検出し、該音声検出器５３から出力
される制御信号Ｓ５３によってエコーキャンセラ７０内
のＡＤＦ７１の適応動作を行わせる。即ち、ＡＤＦ７１
は、Ａ／Ｄ変換器８２からの遠端話者音声信号を参照信
号とし、スピーカ９１からマイクロホン５１までの音響
伝達特性を推定し、加算器７２から出力される残差信号
Ｓ７２が最小になるようなエコー打消し信号Ｓ７１を加
算器７２へ出力する。このＡＤＦ７１のタップ数は、車
内のスピーカ９１からマイクロホン５１までの間のイン
パルス応答長に従って決められる。このＡＤＦ７１の適
応制御は、残差信号Ｓ７２の二乗平均値が最小になるよ
うに、学習同定法や、ＬＭＳ（least mean square ）法
等によって行われる。加算器７２では、Ａ／Ｄ変換器５
２の出力からエコー打消し信号Ｓ７１を差し引き、マイ
クロホン５１からの音響エコーＥＣを打消す。

【００２５】また、近端話者Ａの音声信号がないときに
は、それを音声検出器５３で検出し、その制御信号Ｓ５
３によってノイズキャンセラ６０内のＡＤＦ６４の適応
動作が行われる。このノイズキャンセラ６０では、自動
車の走行速度が車速感応センサ６３ａで検出され、その
検出信号によって切換器６３ｂが切換えられ、ＲＯＭ６
２ａ〜６２ｃに格納されたノイズのサンプルデータが、
擬似ノイズ信号Ｓ６１の形でＡＤＦ６４へ与えられる。

【００２６】ＡＤＦ６４は、擬似ノイズ信号Ｓ６１を参
照信号とし、エコーキャンセラ７０内のＡＤＦ７１と同
様に、ノイズ源からマイクロホン５１までの伝達特性を
推定し、ノイズ打消し信号Ｓ６４を加算器６５へ出力す
る。加算器６５は、マイクロホン５１から入力された走
行ノイズ信号より、ノイズ打消し信号Ｓ６４を差し引
き、マイク５１から混入する実際の走行ノイズＭＮを消
去する。そして、その消去後の信号をエコーキャンセラ
７０の加算器７２へ送り、該エコーキャンセラ７０によ
って音響エコーＥＣの消去を行わせれば、的確なエコー
キャンセル動作が可能となる。

【００２７】本実施例では、次のような利点を有してい
る。

【００２８】（ａ）走行及び道路状況での走行ノイズを
測定してそのサンプル値をＲＯＭ６２ａ〜６２ｃに予め
格納しておき、これらを参照信号として切換器６３ｂを
介してＡＤＦ６４へ入力し、該ＡＤＦ６４及び加算器６
５によってノイズのキャンセルを行わせるので、マイク
ロホン５１から混入する実際の走行ノイズＭＮをかなり
の部分消去することが可能となる。

【００２９】ＲＯＭ６２ａ〜６２ｃに格納するノイズの
サンプルデータは、実際の走行車の中でスピードを変え
た場合について数秒分取れば十分である。サンプル場所
としては、なるべくフロントガラス面の中央で検出する
ことが望ましい。

【００３０】（ｂ）ノイズキャンセラ６０で走行ノイズ
ＭＮを消去した後に、エコーキャンセラ７０の動作を行
わせるので、該エコーキャンセラ７０の動作を安定に
し、音響エコー感やハウリングがなく、かつ走行ノイズ
ＭＮも遠端話者側へ伝わらないため、自然で品質の良い
ハンズフリー通話が可能となる。

【００３１】（ｃ）本来のマイクロホン５１とは別に、
自動車の走行ノイズＭＮを集音するためのマイクロホン
とＡ／Ｄ変換器を設ける必要がない。そのため、車体に
特別の造作を施すことなく、取付け手数の省略と回路構
成の簡単化によって安価にノイズキャンセラ６０を構成
できる。

【００３２】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。

【００３３】（ｉ）図１のノイズ信号系列発生手段６１
において、メモリ６２を比較的大きな１個のＲＯＭで構
成したり、そのＲＯＭに代えて読書き可能な半導体メモ
リ（ＲＡＭ）等で構成してもよい。また、切換器６３ｂ
に代え、車速感応センサ６３ａの出力に基づきアドレス
によってメモリ６２内から所定の擬似ノイズ信号Ｓ６１
を読出すようにしてもよい。 （ii) 図１のマイクロホン５１の出力側、Ｄ／Ａ変換器
８０，９０の出力、及びＡ／Ｄ変換器８２の入力側に、
それぞれ増幅器を設けるなど、図１の拡声電話機に通話
機能を向上させるための種々の回路を付加してもよい。 (iii) 上記実施例では自動車に搭載される拡声電話機に
ついて説明したが、自動車以外の船舶や航空機などの種
々の移動体に適用することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、ノイズキャンセラを、少なくとも、ノイズ信
号系列発生手段、ＡＤＦ、及び加算器により構成したの
で、本来の送話用マイクロホンとは別に、従来のような
移動体の走行ノイズを集音するためのマイクロホンとＡ
／Ｄ変換器を設ける必要がない。そのため、移動体に特
別の造作を施すことなく、簡単な回路構成で、安価に、
ノイズキャンセラを構成できる。しかも、エコーキャン
セラの動作が安定し、音響エコー感やハウリングがな
く、かつ走行ノイズも遠端話者に伝わらないため、自然
で品質の良いハンズフリー通話が可能となる。

【００３５】第２の発明によれば、ノイズ信号系列発生
手段を、メモリ及び切換手段で構成したので、実際の走
行ノイズの特性と極めて似通った擬似ノイズ信号を簡単
な回路構成で、的確にＡＤＦに与えることができる。そ
のため、送話用マイクロホンから混入する実際の走行ノ
イズを的確に消去でき、ハンズフリー通話の品質の向上
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す拡声電話機の構成ブロ
ック図である。

【図２】従来の拡声電話機の構成ブロック図である。

【符号の説明】

５１ マイクロホン ５３ 音声検出器 ６０ ノイズキャンセラ ６１ ノイズ信号系列発生手段 ６２ メモリ ６３ 切換手段 ６３ａ 車速感応センサ ６３ｂ 切換器 ６４ ＡＤＦ ６５ 加算器 ７０ エコーキャンセラ ７１ ＡＤＦ ７２ 加算器 ９１ スピーカ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 近端話者音声信号を入力するマイクロホ
   ンと、遠端話者音声信号を出力するスピーカと、前記マ
   イクロホンからの移動体走行ノイズ信号を打消すノイズ
   キャンセラと、適応ディジタルフィルタを有し、前記遠
   端話者音声信号を参照信号として前記ノイズキャンセラ
   から出力される前記マイクロホンからの音響エコーを打
   消すエコーキャンセラとを、備えた拡声電話機におい
   て、 前記ノイズキャンセラは、移動体の走行速度に応じた擬
   似ノイズ信号を発生するノイズ信号系列発生手段と、前
   記近端話者音声信号の非入力時において前記擬似ノイズ
   信号を参照信号として前記移動体のノイズ源から前記マ
   イクロホンまでの伝達特性を推定してノイズ打消し信号
   を出力するノイズキャンセラ用適応ディジタルフィルタ
   と、前記移動体走行ノイズ信号より前記ノイズ打消し信
   号を差し引く加算器とを、備えたことを特徴とする拡声
   電話機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の拡声電話機において、 前記ノイズ信号系列発生手段は、前記移動体の走行速度
   に応じた擬似ノイズ信号のデータを記憶するメモリと、
   前記移動体の走行速度に応じて前記メモリの出力を切換
   えて前記ノイズキャンセラ用適応ディジタルフィルタへ
   与える切換手段とで、構成した拡声電話機。