JPH0774681A - エコーキャンセラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反響消去効果を大にする。 【構成】 復号化器１３よりの復号化音声信号を疑似反
響路２４ａ，２４ｂとインパルス応答推定部２５ａへ供
給し、復号化スペクトル包絡パラメータに応じてバンド
幅拡大合成フィルタ５９のフィルタ係数を制御し、復号
励振信号をフィルタ５９を通して、符号化ブロックごと
に自明化された信号としてインパルス応答推定部２５ｂ
に供給する。疑似反響路２４ａ，２４ｂの各出力をそれ
ぞれ消去回路１８ａ，１８ｂで反響路側の信号から差し
引き、消去回路１８ａ，１８ｂの出力をインパルス応答
推定部２５ａ，２５ｂ、評価選択部５６、バッファ５７
ａ，５７ｂへそれぞれ供給する。インパルス応答推定部
２５ａ，２５ｂの各推定インパルス応答を疑似反響路２
４ａ，２４ｂに設定する。評価選択部５６で残留反響量
の最小のものと対応する反響消去手段を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は拡声電話系会議通信
系、２線４線変換系、などにおいて、ハウリングの原
因、聴覚上の障害となる反響信号を消去するエコーキャ
ンセラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】高能率音声符号化、復号化器を備えた拡
声型通信端末装置を図２Ａに示す。入力端子１１を通じ
て受信された伝送路からの信号は伝送路復号器１２でベ
ースバンド信号に復号され、そのベースバンド信号は音
声復号化器１３で符号化音声信号が、例えば電話帯域の
音声信号に復号され、更にＤ／Ａ変換器１４でアナログ
信号に変換される。このアナログ音声信号はスピーカ１
５へ供給され、音響信号として放声される。一方マイク
ロホン１６で受音された音声信号はＡ／Ｄ変換器１７で
ディジタル信号に変換され、消去回路１８で反響信号が
消去されて音声符号化器１９へ供給され、高能率音声符
号化され、その符号化音声信号は伝送路符号器２１で伝
送路上の信号に符号化されて出力端子２２より伝送路へ
送信される。スピーカ１５から放音された音響信号がマ
イクロホン１６で捕捉され、反響信号として送信される
のを防止するため、スピーカ１５とマイクロホン１６と
を結合する反響路２３を模疑した疑似反響路２４がスピ
ーカ１５の入力側に接続され、スピーカ１５への信号が
疑似反響路２４に分岐供給され、これを通った出力が消
去回路１８へ供給され、マイクロホン１６からの信号か
ら差し引かれ、つまり反響信号が打消されるようにされ
る。スピーカ１５の入力信号と、消去回路１８の出力信
号とがインパルス応答推定部２５に入力されて、反響路
２３のインパルス応答が推定され、その推定インパルス
応答特性が疑似反響路２４に設定され、疑似反響路２４
に入力された信号に対しインパルス応答をたたみ込むよ
うにされている。

【０００３】同様に４線２線変換系においては、図２Ｂ
に図２Ａと対応する部分に同一符号を付けて示すよう
に、Ｄ／Ａ変換器１４の出力側と、Ａ／Ｄ変換器１７の
入力側とがハイブリッドトランス２６の４線側端子に接
続され、ハイブリッドトランス２６の２線側端子に２線
式伝送路２７が接続される。Ｄ／Ａ変換器１４の出力信
号がハイブリッドトランス２６より漏れてＡ／Ｄ変換器
１７側へ達する反響路２８が存在し、この反響路２８を
通じる反響信号を消去回路１８で図２Ａの場合と同様に
打消すようにされる。

【０００４】また図３に示すように移動無線通信の基地
局２９においてはアナログネットワーク３１よりのディ
ジタルの音声信号が音声符号化器１９で符号化され、更
に伝送路符号器２１で符号化されて無線回線で移動端末
機器３２へ送信され、移動端末機器３２において、基地
局２９の信号は伝送路復号器３３でベースバンド信号と
され、更に音声復号化器３４で音声信号に復号化され、
その音声信号はＤ／Ａ変換器１４でアナログ信号とされ
てスピーカ１５へ供給される。マイクロホン１６からの
音声信号はＡ／Ｄ変換器１７でディジタル信号とされ、
音声符号化器３５で高能率符号化され、その符号化出力
は伝送路符号器３６で伝送路上の符号信号とされて無線
回線で基地局２９へ送信される。基地局２９では受信し
た信号を伝送路復号器１２でベースバンド信号に復号さ
れ、そのベースバンド信号は音声復号化器１３でディジ
タル音声信号に復号化されてアナログネットワーク３１
へ送出される。この場合もスピーカ１５からマイクロホ
ン１６への反響路２３が構成され、その反響路２３を通
じる反響信号の打消が、基地局２９の音声符号化器１９
の入力側と音声復号化器１３の出力側との間に設けられ
た疑似反響路２４、消去回路１８、インパルス応答推定
部２５により行われる。

【０００５】図２Ａ、２Ｂ、図３中の音声符号化器、音
声復号化器は、線形予測を用いて高能率で音声信号を符
号化、復号化するもので、例えばＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ
Ｅｘｉｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏ
ｎ：符号励振線形予測）符号化方式が用いられる。これ
は簡単に述べると図４Ａに示すように入力音声信号はＬ
ＰＣ分析部４１でＬＰＣ分析されてブロックごとにスペ
クトル包絡パラメータが求められ、このパラメータが線
形予測合成フィルタ４２にフィルタ係数として設定され
る。励振源４３から選択された励振信号が利得部４４で
利得が与えられて線形予測合成フィルタ４２へ励振信号
として供給される。合成フィルタ４２で音声合成された
合成信号の入力音声信号に対する歪が最小になるように
励振源４３の励振信号の選択と、利得部４４に与える利
得制御とが歪評価部４５で行われ、入力音声信号がブロ
ック単位で選択した励振信号（ベクトル）を示すコード
と、設定した利得を示すコードと、スペクトル包絡パラ
メータとが符号化信号として出力される。

【０００６】この符号化信号を復号化する復号化器は図
４Ｂに示すように、スペクトル包絡復号器４７でスペク
トル包絡パラメータが取出され、線形予測合成フィルタ
４８にフィルタ係数として設定され、また励振源復号器
４９により励振信号が選択復号され、その励振信号は利
得部５１で復号された利得が与えられて線形予測合成フ
ィルタ４８に励振信号として入力され、合成フィルタ４
８から音声信号が復元出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】反響信号消去に要求さ
れる条件は音響エコーと回線エコーで異なるが、ともに
高能率音声符号復号装置（ＣＯＤＥＣ）と併用される場
合があり、反響信号消去の原理は共通であるので、以下
では音響エコーキャンセラーに限定して説明する。

【０００８】反響路のインパルス応答を推定する方法と
しては音声通信を開始する前に広い帯域の雑音をスピー
カー１５から放音して、マイクロホン１６から入力した
信号を使う方法がある。この方法ではスピーカー１５か
らの信号の帯域が広いので正確なインパルス応答が短時
間で推定できるが、反響路２３のインパルス応答の変動
には追随できないという難点がある。

【０００９】この方法とは別に音声信号を使いながらイ
ンパルス応答の推定を逐次修正する方法がある。この方
法の問題点はインパルス応答の変動に追随する速度と推
定精度、推定の演算量などである。追随する速度と精度
は両立させるのが難しい。また推定方法として簡便な学
習同定法を用いると、入力信号として音声のように低い
周波数領域に偏った信号の場合に追随する速度が極端に
低下する。これらの難点を解決するために種々の方法が
試みられているが、演算量の増加などの実用的問題が十
分に解決されていない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明によれば疑似反
響路と、消去回路と、インパルス応答推定手段とよりな
るエコー消去手段が複数設けられ、これら複数のエコー
消去手段は、そのインパルス応答推定手段が互いに異な
らされている。これら消去手段から、その残留反響量が
最も小さいものが選択手段により選択される。

【００１１】このようにエコー消去手段を評価し、その
最良のものを選択するため、インパルス応答の推定や、
その更新に遅れが生じるが、反響路に対する送、受信音
声信号に対し、遅延が生じる符号化、復号化を行う符号
化器、復号化器が設けられる場合は、その符号化、復号
化の遅延の間に、インパルス応答の推定と、残留反響が
最小のものの選択がなされ、システムとしての遅延の増
加は伴わないようにされる。

【００１２】

【実施例】図１にこの発明の実施例を示し、図３と対応
する部分に同一符号を付けてある。この例では消去回路
１８ａと、疑似反響路２４ａと、インパルス応答推定部
２５ａとよりなる反響消去手段５５ａと、消去回路１８
ｂと、疑似反響路２４ｂと、インパルス応答推定部２５
ｂとよりなる反響消去手段５５ｂとが設けられる。つま
りこの例ではこの反響消去手段５５ａ，５５ｂが設けら
れ、これら反響消去手段５５ａ，５５ｂのインパルス応
答推定手段２５ａ，２５ｂは互いにその推定方法が異な
らされている。これら反響消去手段５５ａ，５５ｂの各
消去回路１８ａ，１８ｂの各出力が評価選択部５６へ供
給され残留反響量が最小のものが選択される。インパル
ス応答の推定や、残留反響量の最小のものの選択にもと
づく遅れを補償するため、消去回路１８ａ，１８ｂの各
出力はバッファ５７ａ，５７ｂに供給され、評価選択部
５６の出力により、スイッチ５８が制御されて、バッフ
ァ５７ａ，５７ｂより残留反響量が最小のものと対応す
るものが選出されて音声符号化器１９へ供給される。

【００１３】従来のエコーキャンセラーでは音声信号の
１サンプルを処理単位として、逐次処理しているが、こ
の発明では遅延を伴う。ここでは逐次処理の例として学
習同定法を例にとり、遅延が許される場合に拡張して反
響消去効果を高めるこの発明の例を説明する。学習同定
法ではｎ時点のインパルス応答系列（Ｌ次元縦ベクト
ル）をｈ_n 、Ｌ時点過去まで溯ったｎ時点までの入力
系列ベクトルをｘ_n ，（ｘ_n ，ｘ_n-1 ，…，
ｘ_n-L+1 ）^T 、反響系列をｙ_n ，（ｙ_n ，ｙ_n-1 ，
…，ｙ_n-L+1 ）^T 、ｎ時点の残留反響値をｅ_n、αを定
数とすると、ｎ時点での新たなインパルス応答系列ｈ
_n+1 を次の式で更新する。

【００１４】 ｈ_n+1 ＝ｈ＋α（ｅ_n ／｜ｘ_n ｜² ）ｘ_n （１） また反響信号は ｅ_n ＝ｙ_n −ｈ_n ^T ｘ_n （２） として消去する。従来においてはこのようになされてい
たが、この実施例では簡単のために１サンプルの遅延が
許される場合を考える。すなわちｎ時点のインパルス応
答を推定するのにｘ_n+1 とｅ_n+1 がわかるものとす
る。このとき定数αの複数種類α₀ ，α₁ に対して式
（１）を使ってｈ_n とｈ_n+1 の推定を行なう。ｎ時
点での具体的な手順は以下のようになる。

【００１５】・まずα₀ を使って、インパルス応答推定
部２５ａでｈ_n+1(0)を推定する。そして消去回路１８
ａの出力としてｅ_n+1(0)を求める。 ・次に別のα₁ を使って、インパルス応答推定部２５ｂ
でｈ_n+1(1)を推定し、消去回路１８ｂの出力としてｅ
_n+1(1)を求める。 ・評価選択部５６でｅ_n+1(0)とｅ_n+1(1)を比較し、小さ
い方のαを使って疑似反響路２４ａ，２４ｂのｈ_n+1
を更新し、かつｅ_n+1(0)，ｅ_n+1(1)の最小のものが得ら
れるものと対応するインパルス応答推定部２５の状態に
それ以外のインパルス応答推定部２５中の過去の状態を
書き替える。その後次の時点の処理に進む。

【００１６】このように１サンプルだけの遅延でもエコ
ー消去効果が大きいものを逐次選択するため消去効果が
改善される。前述したＣＥＬＰ方式のようなブロック単
位で音声を高能率符号化する場合は符号化に供い、符号
化ブロック単位で遅延が生じている。つまりこのような
符号化、復号化に供い遅延が生じることが許されている
場合は、そのブロック単位の遅延内で複数のインパルス
応答推定部でのインパルス応答の推定と、その推定にも
とづく最小残留反響量となる反響消去手段の選択を行う
ようにすれば、最小残留反響量のものの選択にもとづく
遅延は特に生じることにならない。またインパルス応答
推定方法を異ならせるには定数αを変える場合に限らな
い。

【００１７】例えば図２に図１、図３、図５と対応する
部分に同一符号を付けて示すように、反響消去手段５５
ａではインパルス応答推定部２５ａに、復号化器１３よ
り復号化音声信号と、消去回路１８ａの出力とを入力
し、反響消去手段５５ｂでは、復号励振源４９からの復
号励振信号をバンド幅拡大合成フィルタ５９を通してイ
ンパルス応答推定部２５ｂに入力し、これと消去回路１
８ｂの出力とでインパルス応答の推定を行う。バンド幅
拡大合成フィルタ５９のフィルタ係数をスペクトル包絡
復号器４７の復号スペクトル包絡パラメータに応じ制御
して、周波数特性がほぼ平坦な励振信号のスペクトル包
絡にゆるやかな凹凸を与え、符号化ブロック単位で見る
と自明化された信号としてインパルス応答推定部２５ｂ
へ供給される。バッファ５７ａ，５７ｂでの遅延は符号
化ブロック単位とされ、評価選択部５６では１符号化ブ
ロック全体で平均残留反響量を最小化する反響消去手段
を選択する。

【００１８】上述では反響消去手段を二つとしたが、三
つ以上でもよい。この発明は図４に示したエコーキャン
セラーにも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】各疑似反響路２４ａ，２４ｂとしてタッ
プ数が５１２のＦＩＲフィルタを用い、符号化ブロック
長を１６０サンプルとし、サンプリング周波数を８ｋＨ
ｚとし、インパルス応答推定時の修正ステップサイズを
１．０とし、通常の音声を入力し、通常の部屋のインパ
ルス応答をたたみ込んだ反響を用いて反響消去率を、従
来の学習同定法による一つの反響消去手段を用いた場合
と、図２に示した実施例で学習同定法を用いた場合とに
ついてシミュレーションした結果は次のようになった。

【００２０】 ２０ｍｓ ２００ｍｓ ２ｓ ４ｓ 従来方法 １２．１ １９．０ ２４．３ ２６．９ 本発明(1) １８．８ ２０．３ ２５．４ ２７．９ 本発明(2) １８．７ ２０．８ ２５．９ ２８．３ なお本発明（１）は８サンプル後までみてインパルス応
答の推定を更新し、本発明（２）は１サンプル後までみ
てインパルス応答の推定を更新した場合である。

【００２１】反響消去手段５５ｂはインパルス応答の追
随が早く反響消去効果が大きいが、場合によっては不安
定となり、残留反響が急増する可能性がある。この場合
には常に安定な反響消去手段５５ａが自動的に選択さ
れ、全体として、安定で反響消去性能が改善されてい
る。このようにこの発明によれば、方法が異なるインパ
ルス応答の推定部をもつ複数の反響消去手段を使って、
最も良いものを選択していくので反響消去効果が大き
い。

【００２２】また、ブロック処理の音声符号化と組み合
わすときには、音声符号化で避けられない遅延を有効に
利用することができる。演算量は反響消去手段を複数用
意するため増加するが、並列化が容易であって処理時間
は長くならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】この発明の他の実施例を示すブロック図。

【図３】Ａは拡声型通信端末における従来の音響エコー
キャンセラーを示すブロック図、Ｂは従来の回線エコー
キャンセラーを示すブロック図である。

【図４】遠隔の反響路をもつ従来のエコーキャンセラー
を示すブロック図。

【図５】Ａは高能率符号化器を示すブロック図、Ｂはそ
の復号化器を示すブロック図である。

フロントページの続き (72)発明者 金田 豊 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反響路への信号を疑似反響路に通してイ
   ンパルス応答をたたみ込み、その疑似反響路の出力を上
   記反響路よりの信号から消去回路で差し引き、その消去
   回路の出力と、上記反響路への信号とをインパルス応答
   推定手段に入力して上記反響路のインパルス応答を推定
   し、その推定結果を上記疑似反響路に設定するエコーキ
   ャンセラーにおいて、 上記疑似反響路と、上記消去回路と、上記インパルス応
   答推定手段とよりなるエコー消去手段の複数が、そのイ
   ンパルス応答推定手段を互いに異ならせて設けられ、 これら消去手段から、その残留反響量が最も小さいもの
   を選択する手段、 を具備することを特徴とするエコーキャンセラー。
2. 【請求項２】 上記反響路に対する送、受信音声信号に
   対し、遅延が生じる符号化、復号化を行う符号化器、復
   号化器が設けられ、上記符号化、復号化の遅延の間に、
   上記インパルス応答の推定と、上記選択とがなされるこ
   とを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセラー。