JPH09191280A - 遠隔話者からの電話端末におけるスピーチの検出方法および回路装置 - Google Patents

遠隔話者からの電話端末におけるスピーチの検出方法および回路装置

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JPH09191280A
JPH09191280A JP8271208A JP27120896A JPH09191280A JP H09191280 A JPH09191280 A JP H09191280A JP 8271208 A JP8271208 A JP 8271208A JP 27120896 A JP27120896 A JP 27120896A JP H09191280 A JPH09191280 A JP H09191280A
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average value
attenuation
telephone terminal
signal
transmission line
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JP8271208A
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Gregor Dipl Ing Dr Rozinaj
グレゴー・ロジナジ
Peter Dipl Ing Fesseler
ペーター・フェッセラー
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Alcatel Lucent NV
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Alcatel NV
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    • G10L25/78—Detection of presence or absence of voice signals
    • H—ELECTRICITY
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    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、伝送路の遠端のスピーチと電話端末
の話者のエコーとの迅速で信頼性のある弁別を行う方法
および回路装置を提供することを目的とする。 【解決手段】遠端の話者からの信号は受信ライン2 を経
て電話端末で受信され、その電話端末の局部話者の信号
または周囲雑音信号は送信ライン1 で遠端の話者に送信
され、電話端末で送信される信号のサンプル値の平均値
と、受信される信号のサンプル値の平均値が平均装置4,
5により決定され、受信信号の平均値で送信信号の平均
値を除算装置6 で割算して伝送路の減衰の短期間平均値
を表す商が形成され、伝送路の減衰の長期間平均値を表
す商の平均値が平均装置9 で決定され、減衰の長期間平
均値と短期間平均値の差が形成されて比較装置8 でしき
い値と比較して差がしきい値より小さければ受信信号が
ラインエコーから発生し、しきい値よりも大きければ受
信信号が遠端の話者から発生することを示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は通信システムの伝送
路の遠端に位置する話者からの電話端末中のスピーチの
検出方法および回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スピーチの検出は例えば手の使用を不要
とする電話端末の音声入力装置のエコー補償装置の伝達
関数を正確に決定するため予め必要である。
【０００３】受信された信号出力の一部が高声器により
空気およびハウジングを経てマイクロホンへ伝播し伝送
路の遠端の話者へ戻るならば、手の使用を不要とする
（ハンドフリー）音声入力装置の１つの基本的な問題
は、電話端末の高声器とマイクロホンの音響的結合を生
じることである。強度および伝送時間がある限定を越え
るならば、信号は以後局部エコーと呼ぶやっかいなエコ
ーとして知覚される。
【０００４】デジタルおよびアナログ送信装置の両者が
使用される通信回路網では、４ワイヤ／２ワイヤ結合が
生じ、これは誤適合が技術的に避けられないスプリッタ
回路として実施される。これらの誤適合は伝送路に沿っ
た信号反射の原因となり、従って局部話者は以後ライン
エコーと呼ぶエコーを聞き、これは送信信号と比較した
強度および時間遅延に応じて会話に非常にやっかいな影
響を及ぼす。
【０００５】原理的に、エコー補償装置の使用によりや
っかいなエコーの影響を減少することが知られており、
文献（R. Wehrmann その他諸々、“Signal fur Arbeitu
ngsverfahren zur Verbesserung der Sprachkommunikat
ion uber Freisprecheinrichtungen”［Signal Process
ing Methods to Improve Speech Communication ViaHan
ds-free Voice Input Devices］、Der Fernmelde-Ingen
ieur ［Telecommunications Engineer ］、48年目、199
4年10月、27〜28頁）に記載されている。局部エコー源
が高声器とマイクロホンの音響的結合であるという認識
とラインエコー源が送信ラインと受信ラインとの間の電
気的結合である認識に基づいて、エコー補償装置により
実際の高声器とマイクロホンまたはラインとラインシス
テムの伝送機能をシミュレートすることが試みられてい
る。加入者に到着する信号は実際のシステムとエコー補
償装置によりシミュレートされたシステムとの両者を通
って伝播する。エコー補償装置の出力信号は実際のシス
テムのエコー伝播信号から減算され、従ってエコーを十
分に補償する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】エコー補償装置を実現
するため、フィルタ係数が標準化された最小の平均二乗
アルゴリズム、即ち簡略化してＮＬＭＳアルゴリズムと
呼ばれるアルゴリズムにより決定されることができるデ
ジタルフィルタが使用される（T. Huhn とH. -J.Jentsc
hel、“Kombination von Gerauschreduktion und Echok
ompensation beiFreisprechen ”［Combining Noise Re
duction and Echo Compensation in Hands-free Operat
ion ］、Nachrichtentechnik, Elektronik［Communicat
ions Technology and Electronics ］、ベルリン43、19
93年、 274〜280 頁参照）。フィルタ係数を決定する場
合の難点はエコーが存在するときのみシミュレートされ
たシステムの現在のパルス応答を決定することである。
即ち、局部エコーと局部雑音または活性的な局部話者と
の弁別およびラインエコーと活性的な遠端の話者との弁
別を高い信頼性で行うことが必要であり、それ故、フィ
ルタ係数は局部話者と遠端の話者との両者が会話してい
ないときのみ決定される。それはこのようなとき受信さ
れるのは基本的にエコー信号だけであるからである。
【０００７】局部話者のスピーチを認識するため、スピ
ーチとしての基準レベルを越える入力信号を検出する比
較装置を使用することが知られている（独国特許第OS 2
137127号明細書参照）。入力信号がこのレベルより下
に降下するならば、スピーチの中断が想定される。この
ような方法は動作中の局部話者を検出するのに適してい
るが、動作中の遠端の話者を検出するのに便利な結果を
もたらさない。遠端スピーカの一部に両方向の音声通信
と低音量が存在するので、受信された信号中のスピーチ
とラインエコーの確定的な弁別は固定したしきい値が弁
別特性として使用されるならば行われることができな
い。
【０００８】従って、本発明の目的は、伝送路の遠端に
位置する話者のスピーチを検出する方法を開示すること
であり、それによって、電話端末の手の使用を不要とす
る音声入力装置では、遠端の話者のスピーチと局部話者
のエコーとの迅速で信頼性のある弁別が伝送路の始めで
行われることができるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明の方法
および回路装置により達成される。本発明は、通信シス
テムの伝送路の遠端に位置する話者からの電話端末にお
けるスピーチを検出する方法において、話者から音響電
気的に変換されコード化された信号は受信ラインを経て
電話端末により受信され、局部話者から音響電気的に変
換されコード化された信号または周囲雑音から発生され
た信号は送信ライン上で電話端末により伝送路の遠端の
話者の方向へ送信され、電話端末により送信される信号
（Ｘ（ｋ））のサンプル値の平均値（Ｘａ（ｋ＋１））
が決定され、電話端末により受信される信号（Ｙ
（ｋ））のサンプル値の平均値（Ｙａ（ｋ＋１））が決
定され、受信信号（Ｙ（ｋ））の平均値（Ｙａ（ｋ＋
１））により送信信号（Ｘ（ｋ））の平均値（Ｘａ（ｋ
＋１））を割算することによって、伝送路の減衰の短期
間平均値を表す商（Ａ（ｋ＋１））が形成され、伝送路
の減衰の長期間平均値を表す商（Ａ（ｋ＋１））の平均
値（Ａａ（ｋ＋１））が決定され、減衰の長期間平均値
（Ａａ（ｋ＋１））と減衰の短期間平均値（Ａ（ｋ＋
１））との差が形成されしきい値（ＴＨＲｅ）と比較さ
れ、比較結果において差がしきい値（ＴＨＲｅ）よりも
小さいならば受信信号がラインエコーから発生すること
を示し、差がしきい値（ＴＨＲｅ）よりも大きいならば
受信信号が遠端の話者から発生することを示すことを特
徴とする。
【００１０】また、本発明の回路装置は、送信ラインお
よび受信ラインはそれぞれ第１の平均装置と第２の平均
装置の入力に接続され、これらの平均装置は除算装置の
入力に結合する出力を有し、この除算装置の出力は第１
の比較装置により制御されるスイッチを介して第３の平
均装置の入力に接続されると共に、合計装置を介して第
２の比較装置の入力に接続され、第１の比較装置の入力
は送信ラインに接続され、第３の平均装置の出力は合計
回路に結合され、第２の比較装置の出力は遠端の話者が
話中であるか否かを示す回路装置の出力であることを特
徴とする。
【００１１】簡単に説明すると、遠端の話者のスピーチ
フレーズの検出は減衰測定にフィードバックされ、これ
は送信された信号と受信された信号の僅かのサンプル値
後に正確な結果を得られる利点がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明を以下実施形態に関して説
明する。図１では、本発明による回路装置が送信ライン
１と受信ライン２との間の電話端末に位置されている。
送信ライン１と受信ライン２は４ワイヤ／２ワイヤスプ
リッタ回路網３を経て伝送路の遠端の話者へ導かれる。
本発明による回路装置は基本的に、第１の平均装置４、
第２の平均装置５、除算装置６ならびに第１の比較装置
７、第２の比較装置８、第３の平均装置９を具備してい
る。回路装置の出力11はエコー補償装置12へ接続されて
いる。
【００１３】本発明により与えられる解決策を理解する
のに必要であるので遠端の話者への伝送路は２ワイヤラ
イン13により表されている。局部話者のスピーチ１は送
信ライン１上で遠端の話者へ送信される。受信ライン２
を介して、局部話者のスピーチ１で発されたエコーまた
は遠端の話者のスピーチ２またはこの両者が受信され
る。
【００１４】回路装置の機能と方法の個々のステップに
ついて説明する。第１に、マイクロホン出力と高声器入
力との間の伝送路の減衰は局部話者のスピーチ１、また
は局部側の周囲雑音および、局部話者のスピーチ１また
は周囲雑音で発生されるエコーから決定される。通常、
この減衰は一定である。局部話者と遠端の話者との自然
の対話が行われ、ここで両方向音声通信のフレーズも生
じるとき、受信ライン２上で受信された信号は重畳され
たエコーおよび遠端の話者のスピーチ２から構成され、
従ってこれらの状況下での減衰測定はより低い値を発生
する。互いに偏位したこれらの測定値は本発明の方法の
基礎である。
【００１５】減衰を決定するため、平均値Ｘａ（ｋ＋
１）が第１の平均装置４により送信信号Ｘ（ｋ）のサン
プルされた値から決定される。不正確な測定を阻止する
ため、評価された送信信号Ｘ（ｋ）が存在することを確
実にしなければならない。そのために送信信号Ｘ（ｋ）
の値は第１の比較装置７でしきい値ＴＨＲｓと比較さ
れ、しきい値ＴＨＲｓを送信信号Ｘ（ｋ）の値が越える
ならば測定結果14の評価は認められる。一例として、以
下の式により無限のインパルス応答またはＩＩＲローパ
スフィルタによって平均化が行われる。
【００１６】
【数１】 式の符号は以下のことを意味する。
【００１７】Ｘａ（ｋ＋１） 計算時間に存在するロ
ーパスフィルタの出力値、 Ｘａ（ｋ） 計算時間の前のローパスフィルタの
正確な出力値、 Ｘ（ｋ） ローパスフィルタの現在の入力値、 Ｂ１ ローパスフィルタの時定数である。
【００１８】同じ式により、送信された信号のエコー中
に発生する受信信号のサンプル信号Ｙ（ｋ）の平均は第
２の平均装置を使用して発見される。
【００１９】
【数２】 式（１）と（２）の結果の商から、伝送路の減衰の短時
間平均値Ａ（ｋ＋１）は除算装置６により確定される。
【００２０】
【数３】 送信信号の適切なサンプル値Ｘ（ｋ）が存在するなら
ば、減衰の長時間平均値Ａａ（ｋ＋１）は以下の式にし
たがって第３の平均装置９により形成される。
【００２１】
【数４】 ここで、
【数５】 時定数はＢ２＞Ｂ１である。
【００２２】合計器10で形成された減衰Ａａ（ｋ＋１）
の長期間平均値と減衰Ａ（ｋ＋１）の短時間平均値との
差は第２の比較装置８によりしきい値ＴＨＲｅと比較さ
れる。
【００２３】Ａａ（ｋ＋１）−Ａ（ｋ＋１）の差がしき
い値ＴＨＲｅよりも大きいならば、受信信号は伝送路の
遠端の話者のスピーチ２により構成され、Ａａ（ｋ＋
１）−Ａ（ｋ＋１）の差がしきい値ＴＨＲｅよりも小さ
いならば、受信信号は送信信号のエコーにより構成され
る。伝送路の減衰が実質上一定であるので、減衰Ａ（ｋ
＋１）の測定された短期間平均値はエコーが存在するな
らば互いに全ては偏差がなく、または僅かな偏差のみが
存在し、従って長期間平均値Ａａ（ｋ＋１）は短期間平
均値Ａ（ｋ＋１）にほぼ等しくなる。長期間平均値Ａａ
（ｋ＋１）と短期間平均値Ａ（ｋ＋１）との差は非常に
安定であり、エコーの場合比較的僅かであり、従ってし
きい値ＴＨＲｅよりも下である。
【００２４】反対に、受信信号が遠端の話者のスピーチ
２により形成されるならば、サンプル値Ｙ（ｋ）は実際
の減衰よりも低い減衰が存在することを不正確に示し、
従って一方では減衰Ａ（ｋ＋１）の短期間平均値が少な
くなり、他方では、短期間平均はエコーと比較してスピ
ーチのより大きなダイナミックの結果として変化する。
スピーチのダイナミックは減衰Ａ（ｋ＋１）の短期間平
均値と比較して減衰Ａａ（ｋ＋１）のより大きな長期間
平均値に導かれ、従って長期間平均値と短期間平均値と
の差がより大きくなり、これはしきい値ＴＨＲｅよりも
上である。
【００２５】従って、この方法は遠端の話者のスピーチ
２を検出することを可能にし、この場合エコー補償装置
12のＦＩＲフィルタの係数の更新を防止することを可能
にする。
【００２６】この更新は実際にエコーのみが受信された
場合に生じる。測定された減衰値が例えば受信ライン上
の雑音信号によって変動するならば、フィルタ係数の更
新は中止される。
【００２７】図２は図１と基本的に同一の回路装置を示
しているが、遠端の話者の検出されたスピーチ２は局部
端で音声出力装置15を遮断するために使用される。
【００２８】遠端の話者が例えば両方向音声通信によっ
て必要なときに停止することができる自動電話回答装置
のアナウンステキストを聞いているならばこれは特に実
際的に使用される。
【００２９】従来技術と比較して、本発明の方法および
関連する回路網装置により、遠端の話者からのスピーチ
は例えば５ｍｓに満たないような、非常に迅速で有効に
検出されることができ、それによって、エコー補償装置
12の不正確な調節は防止されることができる。回路網装
置は非常に廉価で実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エコー補償装置を使用するための本発明による
回路装置の機能回路図。
【図２】音声出力ユニットを使用するための本発明によ
る回路装置の機能回路図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通信システムの伝送路の遠端に位置する
    話者からの電話端末におけるスピーチを検出する方法に
    おいて、 前記話者から音響電気的に変換されコード化された信号
    は受信ラインを経て電話端末により受信され、局部話者
    から音響電気的に変換されコード化された信号または周
    囲雑音から発生された信号は送信ライン上で電話端末に
    より伝送路の遠端の話者の方向へ送信され、 電話端末により送信される信号（Ｘ（ｋ））のサンプル
    値の平均値（Ｘａ（ｋ＋１））が決定され、 電話端末により受信される信号（Ｙ（ｋ））のサンプル
    値の平均値（Ｙａ（ｋ＋１））が決定され、 受信信号（Ｙ（ｋ））の平均値（Ｙａ（ｋ＋１））によ
    り送信信号（Ｘ（ｋ））の平均値（Ｘａ（ｋ＋１））を
    割算することによって、伝送路の減衰の短期間平均値を
    表す商（Ａ（ｋ＋１））が形成され、 伝送路の減衰の長期間平均値を表す商（Ａ（ｋ＋１））
    の平均値（Ａａ（ｋ＋１））が決定され、 減衰の長期間平均値（Ａａ（ｋ＋１））と減衰の短期間
    平均値（Ａ（ｋ＋１））との差が形成されしきい値（Ｔ
    ＨＲｅ）と比較され、比較結果において差がしきい値
    （ＴＨＲｅ）よりも小さいならば受信信号がラインエコ
    ーから発生することを示し、差がしきい値（ＴＨＲｅ）
    よりも大きいならば受信信号が遠端の話者から発生する
    ことを示すことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 減衰の長期間平均値（Ａａ（ｋ＋１））
    と短期間平均値（Ａ（ｋ＋１））との差がしきい値（Ｔ
    ＨＲｅ）よりも小さい期間に、デジタルフィルタの係数
    が更新されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 減衰の長期間平均値（Ａａ（ｋ＋１））
    と短期間平均値（Ａ（ｋ＋１））との差がしきい値（Ｔ
    ＨＲｅ）よりも大きいならば、比較結果は自動音声出力
    装置の送信を遮断するために使用されることを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 送信ラインおよび受信ラインを具備する
    電話端末で遠端の話者が話中であるか否かを検出する回
    路装置において、 送信ラインおよび受信ラインはそれぞれ第１の平均装置
    と第２の平均装置の入力に接続され、これらの平均装置
    は除算装置の入力に結合する出力を有し、この除算装置
    の出力は第１の比較装置により制御されるスイッチを介
    して第３の平均装置の入力に接続されると共に、合計装
    置を介して第２の比較装置の入力に接続され、第１の比
    較装置の入力は送信ラインに接続され、第３の平均装置
    の出力は合計回路に結合され、第２の比較装置の出力が
    回路装置の出力であることを特徴とする回路装置。
  5. 【請求項５】 第１、第２の平均装置のそれぞれの時定
    数は第３の平均装置の時定数よりも小さいことを特徴と
    する請求項４記載の回路装置。
JP8271208A 1995-10-13 1996-10-14 遠隔話者からの電話端末におけるスピーチの検出方法および回路装置 Pending JPH09191280A (ja)

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DE19538187.4 1995-10-13

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US (1) US5818928A (ja)
EP (1) EP0768789A3 (ja)
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DE (1) DE19538187A1 (ja)

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DE19538187A1 (de) 1997-04-17
CA2187812A1 (en) 1997-04-14
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