JPH08242194A - エコーキャンセラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エコーキャンセラにおける擬似エコー信号推定
の収束速度等の特性を改善する。 【構成】受信信号を遅延時間の異なる複数の遅延信号と
して出力する遅延回路１０と、遅延時間の異なる遅延信
号に対応して複数のエコーキャンセラ２０とを設ける。
そしてサブエコーキャンセラ２０において遅延信号と送
信信号とに基づき擬似エコー信号を発生し、送信信号か
ら擬似エコー信号を減算することによりエコー信号をキ
ャンセルしてキャンセル信号を出力する。そして選択回
路３０を設けることにより各サブエコーキャンセラ２０
からのキャンセル信号のうちエコー残差の最も少ないキ
ャンセル信号を選択して送信出力信号として出力させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエコーキャンセラに関
し、特にエコー経路が可変する通信網に用いられて好適
なエコーキャンセラに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＳＤＮの技術の開発が目覚まし
く進んでいる。当該技術においては、情報伝達媒体であ
る伝送網として莫大な投資の下に敷設された２線式線路
の使用が前提となっている。この２線式経路は、１対で
１つの伝達路を形成しているため片方向の通信しかでき
ない。このため双方向通信を実現するために周波数分割
方向制御方式、時間分割方向制御方式、又はハイブリッ
ドトランス方向分割制御方式が提案されている。

【０００３】図２は、ハイブリッドトランス方向分割制
御方式における回線構成を示したもので、加入者１（１
ａ，１ｂ）は２線の経路６（６ａ，６ｂ）によりハイブ
リッドトランス２（２ａ，２ｂ）に接続され、これによ
り経路が２線／４線変換される。そして対向する加入者
１からの信号は、交換機３（３ａ，３ｂ）及び多重化装
置４（４ａ，４ｂ）を介して伝送路５（５ａ，５ｂ）に
より伝達される。

【０００４】加入者１ａ（以下近端加入者と称す）から
経路６ａを介して伝達された信号は、ハイブリッドトラ
ンス２ａにより経路５ａに出力される。そして当該信号
は、対向するハイブリッドトランス２ｂにより経路６ｂ
に出力されて加入者１ｂ（遠端加入者）に送られる。ま
た遠端加入者１ｂからの情報伝達も同様に行われ、遠端
加入者１ｂから経路６ｂを介して伝達された信号は、ハ
イブリッドトランス２ｂにより経路５ｂを介して伝達さ
れ、ハイブリッドトランス２ａにより近端加入者１ａに
送られる。

【０００５】ところが交換機３の接続状態等によりハイ
ブリッドトランス２のインピーダンス整合が不完全な場
合が生じ、経路５ａを介して伝達された近端加入者１ａ
からの信号の一部が対向するハイブリッドトランス２ｂ
を通過（又は反射）して経路５ｂに回込み、これにより
近端加入者１ａに戻ってくる現象（エコー）が生じる。
このようなエコーは従来も存在していたが、これまでの
国内回線では伝送路遅延が小さいため、当該エコーが存
在しても人間の耳では識別できず殆ど問題となることは
なかった。

【０００６】しかし、近年自動車電話の導入や回線コス
トの低減のために、低ビットの音声符号方式が導入され
ることにより、伝送路遅延や符号化遅延が著しくなり利
用上大きな問題となっている。

【０００７】かかる問題に対して、エコーキャンセラを
多重化装置４に設けて、エコー信号をキャンセルする技
術が提案されている。このエコーキャンセラは、エコー
経路の特性を推定し、当該推定した特性と経路５ａの信
号（受信信号）から経路５ｂの信号（送信信号）に回込
むエコー信号の擬似エコー信号を生成し、エコー信号が
重畳した送信信号から擬似エコー信号を差引くことによ
ってエコー信号をキャンセルするものである。

【０００８】なお本明細書では、エコー信号が畳重され
た信号を送信信号と称し、擬似エコー信号によりエコー
キャンセルが行われて、実際に対向する加入者に向けて
出力される信号を送信出力信号と称する。従って、図２
の経路５ｂにおいて多重化装置４ａと多重化装置４ｂと
の間を伝送する信号は送信出力信号であり、多重化装置
４ａとハイブリッドトランス２ａとの間及び、多重化装
置４ｂとハイブリッドトランス２ｂの間には送信信号が
伝送していることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、経路遅
延が無い場合のエコー信号をキャンセルする場合に比
べ、現実のエコーキャンセラの収束速度、エコー残差等
の特性が劣化するといった問題があった。このことを図
３を参照して説明する。

【００１０】多重化装置４ｂにパルス状の受信信号が入
力し、これがハイブリッドトランス２ｂを介してエコー
信号が畳重されて送信出力信号として再び多重化装置４
ｂに入力する場合を考える。この時エコー信号となる信
号は、エコー経路を走行すること等により信号強度が減
衰したりして、図３に示すような波形に変形したエコー
信号が送信信号に重畳して多重化装置４ｂに入力する。

【００１１】擬似エコー信号は、このような波形のエコ
ー信号をキャンセルするために発生するので、信号波形
を予測して擬似エコー信号を生成し、キャンセルするタ
イミングを推定しなければならない。特にタイミングは
エコー経路で生じる信号の遅延時間により決まり、当該
遅延時間は交換機の接続状態やエコー経路等に依存す
る。

【００１２】このためエコーキャンセラは、擬似エコー
信号を送信信号に重畳するために受信信号を所定時間遅
延させなければならないので、必要とするタップ数は実
際に抑圧すべきエコー継続時間とエコー経路による遅延
とを考慮して設定される。ところが、エコーキャンセラ
の収束速度、エコー残差等の特性は、一般にタップ数に
比例して劣化するので、経路遅延が無い場合のエコー信
号をキャンセルする場合に比べ経路遅延を考慮するとタ
ップ数が多くなり、この結果エコーキャンセラの特性が
必要以上に劣化する問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、受信信号の一部がエコー経路を介して送信信号に重
畳してなるエコー信号を、受信信号と送信信号とに基づ
き生成した擬似エコー信号によりキャンセルするエコー
キャンセラにおいて、受信信号を遅延させて、遅延時間
の異なる遅延信号を少なくとも２つ以上出力する遅延回
路と、当各該遅延信号と送信信号とに基づき擬似エコー
信号を発生してエコー信号をキャンセルする少なくとも
２以上のサブエコーキャンセラと、当各該サブエコーキ
ャンセラから出力されるキャンセル信号のうちエコー残
差の最も少ないキャンセル信号を選択して出力する選択
回路とを有する、ことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記構成に基づき、サブエコーキャンセラはエ
コー経路による信号の遅延を考慮せずに擬似エコー信号
を発生する。そして送信信号から擬似エコー信号を減算
する際のタイミングの調整を、サブエコーキャンセラに
入力する受信信号を遅延させることにより対応する。

【００１５】即ちエコー経路は複数存在し、加入者位置
等により特定されるので、不特定なエコー経路に対応す
べく、エコー経路で生じる最小の遅延時間から最大の遅
延時間までを複数に分けて、遅延時間の異なる複数の遅
延信号を出力する。そしてサブエコーキャンセラは当該
遅延信号に基づき擬似エコー信号を発生する。従って、
サブエコーキャンセラは経路遅延を考慮する必要がなく
なる。

【００１６】複数のサブエコーキャンセラから出力され
た出力信号は、擬似エコー信号によりエコー信号のキャ
ンセルを行うタイミングが一致した時には最もエコー残
差が少なくなる。そこで選択回路により、エコー残差の
最も少ないキャンセル信号を検出して出力する。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図を参照して説明する。図
１は本実施例にかかるエコーキャンセラのブロック図を
示している。なお、当該エコーキャンセラは、図２に示
すようなハイブリッド回線における多重化装置に設けら
れているものとする。

【００１８】エコーキャンセラ２は、受信信号を所定時
間だけ遅延させて出力する遅延回路１０、当該遅延回路
１０に接続されて所定時間遅延した受信信号に基づき擬
似エコー信号を発生してエコー信号をキャンセルする複
数のサブエコーキャンセラ２０（２０ａ〜２０ｎ）、各
サブエコーキャンセラ２０からラインＬ（Ｌａ〜Ｌｎ）
を介して出力されるキャンセル信号のうちエコー残差の
最も少ないキャンセル信号を選択して、これをキャンセ
ル信号として出力する選択回路３０を有している。

【００１９】なお従来の技術の欄において、エコー信号
が畳重された信号を送信信号、擬似エコー信号によりエ
コーキャンセルが行なわれて、対向する加入者に向けて
出力される信号を送信出力信号と定義した。本実施例で
もこの定義に従うが、サブエコーキャンセラ２０から出
力される信号を特にキャンセル信号と称する。従って選
択回路３０から出力される信号のみを送信出力信号と呼
称する。

【００２０】サブエコーキャンセラ２０は、トランスバ
ーサルフィルタ構成の擬似エコー信号発生部を有するも
のであって、その擬似エコー信号発生部のタップ数がエ
コー継続時間の２倍に相当する長さに選択されている。

【００２１】遅延回路１０は、シフトレジスタにより構
成されて入力した受信信号を格納・出力することにより
受信信号を所定時間だけ遅延させている。即ち先に述べ
た様に、加入者の位置等によりエコー経路が異なるの
で、当該エコー経路を経てサブエコーキャンセラ２０に
入力するエコー信号の遅延はそれぞれ異なる。

【００２２】そこで遅延回路１０では、受信信号をシフ
トレジスタに取り込み順次データのシフトを行う。サブ
エコーキャンセラ２０には、当該シフトレジスタの所定
位置から受信信号が入力する。これにより出力位置で決
まる時間だけ遅延した受信信号が、各サブエコーキャン
セラ２０に出力される。

【００２３】なおサブエコーキャンセラ２０は複数のタ
ップにより構成され、異なるサブエコーキャンセラ２０
であっても同じ遅延時間の受信信号が入力するタップが
存在する。例えばサブエコーキャンセラ２０（ｍ−１）
とサブエコーキャンセラ２０（ｍ＋１）とに設けられて
いるタップの一部は、サブエコーキャンセラ２０ｍに設
けられているタップと同じ遅延時間の受信信号が入力し
ている。

【００２４】しかし各サブエコーキャンセラ２０におけ
る複数のタップに入力する受信信号の遅延時間の平均値
はそれぞれ異なり、上記例ではサブエコーキャンセラ２
０（ｍ−１）よりサブエコーキャンセラ２０ｍの方が遅
い。またサブエコーキャンセラ２０ｍよりサブエコーキ
ャンセラ２０（ｍ＋１）の方が遅い。図１において各サ
ブエコーキャンセラ２０と遅延回路２０とが太い実線で
接続されているのは、かかる事情を表現している。

【００２５】図４は適応型サブエコーキャンセラ２０の
構成を示すブロック図で、サブエコーキャンセラ２０は
タップ係数更新部２１、擬似エコー発生部２２及び、減
算器２３を主要構成としている。

【００２６】擬似エコー発生部２２は、エコー継続時間
により決まるタップ数の２倍のタップ数を有し、タップ
係数更新部に格納されているタップ係数と受信信号とか
ら擬似エコー信号を生成する。これによりサブエコーキ
ャンセラ２０から信号が出力される時間は、エコー継続
時間の２倍の時間となる。

【００２７】以下この時間を擬似信号出力時間と称す。
なおエコー継続時間とは、エコー信号が所定位置を通過
するのに要する時間をいい、例えば図３においてエコー
信号の時間長を言う。

【００２８】そして擬似エコー信号は、減算器２３にお
いて送信信号から減算されてキャンセル信号として選択
回路３０に出力される。また当該キャンセル信号は、タ
ップ係数更新部２１に入力して新しいタップ係数の推定
に用いられて、新しいタップ係数により更新される。

【００２９】上述した様にサブエコーキャンセラ２０
は、エコー経路による遅延を考慮しないので最小限のタ
ップ数しか設けられていない。このことはエコーキャン
セラの収束速度、エコー残差等の特性が最大限有効に利
用できることを意味するが、そのまま減算器２３で減算
処理したのでは処理のタイミングが一致せず、かえって
送信信号に擬似エコー信号を重畳する事態が生じる。こ
のため減算処理を所定時間だけ遅延させる必要がある。

【００３０】そこで本実施例にかかるエコーキャンセラ
は、複数のサブエコーキャンセラ２０を設け各サブエコ
ーキャンセラ２０に入力する受信信号の入力を遅延回路
１０で遅延させている。なお遅延回路１０から出力され
る受信信号の遅延時間は、エコー継続時間づつ増えるよ
うに設定され、最も短いエコー経路から最も長いエコー
回路までカバーされている。

【００３１】従ってサブエコーキャンセラ２０ａには、
最小のエコー経路に相当する遅延時間を伴った受信信号
が入力し、またサブエコーキャンセラ２０ｎには最大の
エコー経路に相当する遅延時間を伴った受信信号が入力
する。これによりエコー信号は、各サブエコーキャンセ
ラ２０から出力される擬似信号出力時間のいずれかに含
まれる様になる。

【００３２】図５はこの時の様子を示す図で、同図にお
いてエコー信号は、当該エコー信号が通過してきた実際
のエコー経路で生じる遅延を伴ってエコーキャンセラに
入力する。しかしエコーキャンセラ２０では、エコー継
続時間単位で遅延時間の異なる受信信号に基づき擬似エ
コー信号を発生している。

【００３３】即ち図５においては、ｎ個のエコーキャン
セラが設けられ、エコーキャンセラ２０ｍの擬似信号出
力時間にエコー信号が入力することになる。これにより
当該サブエコーキャンセラ２０からの擬似エコー信号に
よりエコー信号がキャンセルされる。

【００３４】なお図５に示すサブエコーキャンセラ２０
ｍの場合であっても、擬似エコー信号によるエコー信号
をキャンセルするタイミングが完全に一致しない場合や
擬似エコー信号の波形等が適切でなく、エコー残差が残
る場合がある。タイミング及び波形等に対しては、エコ
ー残差が最も少なくなるようにキャンセル信号をタップ
係数更新部２１にフィードバックしてタップ係数を補正
（更新）することで対応すると共に、後述する選択回路
３０で各サブエコーキャンセラ２０からのキャンセル信
号のうち、最もエコー残差の少ないキャンセル信号を選
択して出力する。

【００３５】図６は選択回路３０のブロック図を示して
いる。当該選択回路３０はレベル検出器４０（４０ａ〜
４０ｎ）、最小値判断回路５０、選択スイッチ６０を有
している。レベル検出器４０は、各サブエコーキャンセ
ラ２０からの出力ラインＬ（La〜Ln）に接続されて、当
該ラインに出力されたエコー残差を含むキャンセル信号
のレベルを検出して、そのレベル値（最大値又は平均
値）を最小値判断回路５０に出力する。

【００３６】そして各レベル値は最小値判断回路で比較
・判断されて、そのうち最も小さいレベル値を持つ信号
（これはエコー残差が最も小さいことを意味する）が選
択されて選択スイッチ回路６０に出力される。これによ
り選択スイッチ回路６０は、該当するサブエコーキャン
セラ２０からのキャンセル信号を選択して送信出力信号
として出力する。

【００３７】尚、上記説明においては、サブエコーキャ
ンセラ２０のタップ数をエコー継続時間の２倍になる様
に設定しているが、これに限定されるものではない。例
えば、エコー継続時間の１．５倍になるようにタップ数
を減らし、サブエコーキャンセラ２０の数を１．５倍に
すならば、各サブエコーキャンセラ２０での収束速度は
単純計算で２／３倍となる。この場合、サブエコーキャ
ンセラ２０の擬似信号出力時間は、２／３づつオーバー
ラップするようになる。

【００３８】図７はエコー継続時間を最大２０ｍＳ、回
路遅延量を最大６０ｍＳとしたとき（従って、遅延回路
としては最大８０ｍＳが必要となる）、サブエコーキャ
ンセラの擬似信号出力時間を４０ｍＳ（図７(a) ）、３
０ｍＳ（図７(b) ）、２５ｍＳ（図７(c) ）、２２．５
ｍＳ（図７(d) ）にした時の各サブエコーキャンセラの
擬似信号出力時間の関係を示したものである。なおこの
場合、必要となるサブエコーキャンセラの数は、それぞ
れ３、６、１２、２４個である。

【００３９】以上説明した様に、本実施例によればエコ
ー継続時間より大きい時間の擬似信号出力時間を出力す
るサブエコーキャンセラ２０を所定時間づつずらせて配
置し、それらのサブエコーキャンセラ２０のエコー残差
の中から選択回路３０により最小のエコー残差を持つキ
ャンセル信号を選び送信出力信号として出力することに
より、エコーキャンセラの収束速度を速くすることが可
能になると共に、送信出力信号の品質向上を図ることが
可能になった。

【００４０】

【発明の効果】本発明により、エコーキャンセラが複数
のサブエコーキャンセラから構成され、各サブエコーキ
ャンセラには遅延回路からそれぞれ異なる遅延時間を伴
った受信信号が入力するので、当該遅延した受信信号に
基づき生成された擬似エコー信号の出力タイミングが異
なり、エコーキャンセラに入力するエコー信号の入力時
間が不明であっても確実にエコー信号をキャンセルする
ことが可能になる共に、擬似エコー信号を発生するのに
必要なタップ数を最小限に止めることができ、これによ
り収束速度等のエコーキャンセラ特性の劣化を防止する
ことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明に適用されるエコーキャ
ンセラのブロック図である。

【図２】従来の技術の説明に適用されるハイブリッド回
線の構成図である。

【図３】課題の説明に適用されるエコー信号の説明図で
ある。

【図４】図１におけるエコーキャンセラに用いられるサ
ブエコーキャンセラのブロック図である。

【図５】図１における各サブエコーキャンセラからの擬
似信号出力時間の説明図である。

【図６】図１における選択回路のブロック図である。

【図７】図１においてエコー継続時間を最大２０ｍＳ、
回路遅延量を最大６０ｍＳとしたときのサブエコーキャ
ンセラにおける種々の擬似信号出力時間の関係を示した
もので、(a)は４０ｍＳ、(b)は３０ｍＳ、(c)は２５ｍ
Ｓ、(d)は２２．５ｍＳの場合の図である。

【符号の説明】

２ エコーキャンセラ １０ 遅延回路 ２０（２０ａ〜２０ｎ） サブエコーキャンセラ ３０ 選択回路 ４０（４０ａ〜４０ｎ） レベル検出器 ５０ 最小値判断回路 ６０ 選択スイッチ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号の一部がエコー経路を介して送
   信信号に重畳してなるエコー信号を、受信信号と送信信
   号とに基づき生成した擬似エコー信号によりキャンセル
   するエコーキャンセラにおいて、 受信信号を遅延させて、遅延時間の異なる遅延信号を少
   なくとも２つ以上出力する遅延回路と、 当各該遅延信号と送信信号とに基づき擬似エコー信号を
   発生してエコー信号をキャンセルする少なくとも２以上
   のサブエコーキャンセラと、 当各該サブエコーキャンセラから出力されるキャンセル
   信号のうちエコー残差の最も少ないキャンセル信号を選
   択して出力する選択回路とを有する、 ことを特徴とするエコーキャンセラ。
2. 【請求項２】 前記サブエコーキャンセラが、トランス
   バーサルフィルタ構成の擬似エコー信号発生部を有する
   ものであって、その擬似エコー信号発生部のタップ数が
   エコー継続時間の２倍に相当する長さに選択されてい
   る、 請求項１記載のエコーキャンセラ。
3. 【請求項３】 前記選択回路が、複数のサブエコーキャ
   ンセラからのキャンセル信号のレベル値を検出するレベ
   ル検出器と、 当該レベル検出器が検出したキャンセル信号のうち最小
   のレベル値を持つキャンセル信号を判断して該当するサ
   ブエコーキャンセラを示す選択信号を出力する最小値判
   断回路と、 前記選択信号が示すサブエコーキャンセラからのキャン
   セル信号を選択して出力する選択スイッチ回路とを有す
   る、 請求項１又は２記載のエコーキャンセラ。