JPS5842345A - ハウリング防止装置 - 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】 変換して回＃に接続された電話機のハウリー／グ防止装
置に関する。

近時、拡声電話機勢のハンド７り一形の電話機が注目さ
れている。仁の夷の電話機は、従来一般的な電話機と同
様罠ハイブリッド回路を介して２＠４９変換して回線に
接続されるが、この際送話端と受話端との音響結合と上
記ハイブリッド回路における廻込み特性によってハウリ
ングルーデが形成され、ハウリング・マ−ジンが低下す
る問題がある。そζで従秦一般には、電話機の受信回路
備に受領入力信号レベル岬によって受信拡声出力信号レ
ベルを制御するレベルシックを設ける勢の工夫がなされ
ている。とζろがこ０手段は所ｌｌがイス・スイッチと
して作用するものであるから、双方向通話時の送受信信
号レベルに応じて上記スイ、チＯ損央によシ送信信号あ
るいは受信信号を臆断するので双方向通話が妨げられる
上、通話信号ｏｗｎｓ・−尾が失われる不具合が生じる
。つｔ）通話信号の頭切れや尻切れが生じ、通話品質の
低下を招いえ。

そこで従来、ハウリングルーｌを形成するハイプリ、ド
回路における信号両送みを打消してハウリングを防止す
ることが提唱されてい為。

即ち、送信信号と受信信号とＯ相関から上記ハイノリ、
ド回路の廻込み特性を推定し、その推定特性に従って生
成された擬似両送み信号を受信信号中から差し引くこと
によって上記ハイプリ、ド回路における廻込み信号を打
消すエコーキャンセラーが提唱されている。この方式に
よれば−１特に受信信号レベルに応じて通話信号をボイ
ス・スイッチする必要がないので上記した語頭・語尾の
切断がなくなる。然し乍ら、このエコーキャンセラーで
は、上記信号の相関によって求められる推定特性が上記
各信号に対して逐次修正近似されたものである為、初期
設定時や回＃！接紗、彼のブランチによる回線特性変動
時に推定特性の乱れを生じる。換言すれば定常値に対し
て大きな変化分が生じ、これＫよって不良打消信号の廻
込みが発生してハウリング・マージンの低下や通話信号
品質の劣化を招く不具合があった。そこで、このような
エコーキャンセラーにおける初期修正時や通話時の！〉
フチ時におけるハウリング・ｉ−ジンの低下金勉りべく
、送信側あるいは受信側に適轟な損失を与えることが考
えられる。ところが、この損失を与えるにしても、一般
に受信信号レベルを検出して損失制御するので、受信信
号の単なるレベル変化か、回線変動に起因する廻込み量
変化による・・ウリング・マージンの低下であるかを区
別することが困難であり、これを以りて効果的にハウリ
ングを防止して信号品質を確保することが難しかった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、拡声電話機郷におけるハウリン
グの発生を効果的に防止し、且つ通話信号品質も十分に
確保することのできる簡易で実用性の高いハウリング防
止装置を提供することにある。

即ち本発明は、エコーキャンセラーにて廻込み特性を推
定して廻込み信号の打消し処ｊｌを行うと共に、受信入
力信号あるいは打消残差信号と送信信号の複数サンダル
点の相関から上記推定両辺み特性を推定する逐次変化量
Ｖｔ／＃ラメータとする評価を得てｌイススイッチの適
正損失量を求めて送信信号あるいは受信信号のレベルを
調整する仁とによって、上記した目的管効果的に達成し
た−のである。

以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

第１図は実施例装置を組込んで構成される電話機端末の
概略構成図で、１は送話端であるマイクロホン、２は受
話端であるスピーカ、そして３はこの電話機を４１ｓ−
２９変換して回線接続するハイブリッド回路を示してい
る。マイクロホン１を介して入力される送話信号（送信
信号）は、音声切換回路４を経てレベル調整器（に導か
れる。このレベル調整器６からハウリング防止装置であ
るエコーキャンセラ回路ｓｔ介して上記送信信号はハイ
ブリッド回路Ｓに入力され、このハイブリッド回路３か
ら回線に送出される。また、回線からハイブリッド回路
３を介して入力される受信入力信号は前記エコーキャン
セラー回路５に入力され、このエコーキャンセラー回路
５の廻込み信号の打消し処理がなされる。そして受信信
号はレベル調整器７を介してレベル調整されたのち、ス
ピーカ２により拡声出力される。これらのレベル調整器
６．１をよ、前記エコーキャンセラー回路５の相関値出
力を受けて動作するレベル判定器８により、その挿入損
失量が可変設定されて前記送信信号あるいは受信信号を
各別にレベル調整するものである。

尚、信号発生器９は、前記エコーキャンセラー回路５に
おける両地み特性推定処理のトレーニング時に、前記音
声切換回路４と協働して前記送信信号に代るトレーニン
グ信号を発生するものである。

即ち、エコーキャンセラー回路５の初期動作時には、音
声切換回路４Ｆｉ所定の時間に亘ってマイクロホン１か
らの入力信号ｔｍ断し、これに代えて信号発生器９から
のトレーニング信号をレベル調整器６を介しエコーキャ
ンセラー回路５に導いている。エコーキャンセラー回路
δではこのトレーニング信号管用いてエコーキャンセレ
ーシ謬ン動作する。このときの収束動作の演算は、例え
ば最急降下法によれは、入力信号系列をｘｔ軍！（１ｙ
）＊＊＊（Ｃ（エコーΔスインノ々ルス特性をｈｌ　”
　ｈ（１？）　’打消し処理された信号の誤差出力ｔｅ
、とすれば、ＪＴなるサングリングタｊ＋＋　　　　　
ｊ　　　　　ｊ ｈ、　　　＝ｈ、＋Δｈ。

亀 で示される。この式における第２項成分が各ザンゾル毎
の擬似エコー特性の修正量となる。またこの式が意味す
るところは、入力信号系列と誤差出力との成る種の相関
演算であり、従ってその平均値を求めれば受信信号のレ
ベル変化ではない、初期回！Ｉ接続を含む回線状態変化
に起因する前記ハイブリッド回路３における信号廻込み
量の変化の大きさを求めることが可能となる。しかも、
初期動作時や通話ブランチによる回細資動時には、上記
特性−２が両地み特性に十分近似［７ていないことから
１差出力が大きくなり、笹って上記修正量も大きな変化
を示すことになる。前記レベル判定器８は、この修正蓋
の勇定ツンゾル区間に亘る累積値から修正レベル、。

つまり信号レイル制御値を求めて前記レベル調整器６．
７を選択的に駆動し、上記制御値に鋒って送信あるいは
受信信号のレベルをコントロールするものである。尚、
回線接続初期時点でのトレーニングでは、受信側の信号
レベル調整が行われ、またトレーニング後の受話状態や
通話中にア〆デティプに上記修正を行っているか又は修
正をせず監視のみを行っている状態では、送信側で信号
レベル調整が行われる。

かくしてここに、エコーキャンセラー回路５による両地
み特性の推定と、その両送与成分の打消処理が行われる
と共に、送信信号と受信信号あるいは誤差出力の相関に
従うレベル調整が行われて、そのハウリングが効果的に
防止されることになる。

さて、このようなハウリング防止処理を行う本装置は、
例えば第２図めるいＦｉ第３図に示すように構成される
。

第２図において、送信信号やトレーニング信号である入
力信号ｘ１は、レベル調整＠ｇｔ介してハイブリッド回
路３に導かれる共に％　ｎ段のシフトレジスタ（ＳＲ）
７７、、Ｊハル１１．に入力され、各段のタップ出力と
して複数サンプル区Ｉ′１４）に亘って取出される。一
方、−上記トレーニング信号のハイブリッド回路３を介
した受信成分や、送信信号の両地み成分を含む受信入力
信号ｙ１は、後述する擬似エコー信号の推定値ｙ、を減
脚、信号とする減算器１２に入力される。この減獅器１
２において、上記受信信号ｙ、中から推定値ｙ１が差引
かれ、その出力として上記両地み成分が打消された信号
が求められる。そして、この減算器１２の出力信号は、
レベル調整器７を介して受話端に導かれる。

一方、擬似エコー路特性の推定動作時に上記減算器Ｊ２
の出力として生じる打消残差信号町は、前記シフトレジ
スタ１２＠＋ＪＪＨ〜１１ｎの各タッグに対応して設け
られた乗算器１ｆ、１３ｇ〜１３ｎに導かれ、前記タッ
グ出力とそれぞれ乗清されてその相関値が求められてい
る。これらの相関値は、各サンプルタイミング毎に累積
加算器１４１　＊　１４ｘ〜１４１に入力され、数サン
ダル区間に貝って累積されている。これによってＷ横加
算器１４（ｒ１４ｚ〜１４１１Ｋは、！Ｉｌ！傷エコー
路のインＡＪルス特性會示す各サングル毎に修正された
タッグ利得値が格納されることになる。そして、これら
のタッグ利得値は乗算＠Ｉ＃１＊ｌｌ雪〜１６！ＩＫ与
えられ、前記した複数￥ンプル区間に亘る入力信号！、
のタッグ出力とそれぞれ乗算されたのち、斡和回路１６
に入力されて畳込み演算される。この総和回路１６によ
る畳込み演算によって、前記入力信号ＸＢのタッグ利得
値に従う擬似エコー信号の推定値９Ｎが求められてい、
る。つｔＬ　タッグ利得値によって示されるハイブリッ
ド回路８の廻込み特性推定値に応じて、入力信号Ｘ、か
ら擬似工；−信号の推定値１ｉが生成され、これが前記
減算Ｉｊｌｌ　ＪＫ与えられる。

そして、上記タップ利得値が収束し、これによって廻込
み特性が推定されたときには、以俵、この特性に従って
擬似エコー信号９Ｋが生成されて受信入力信号ｙｉ中に
含すれゐ−込み信号の打消しが行われることになる。尚
、トレーニング期間にのみタッグ利得の修正を行うこと
のみならず、擬似エコー路の特性を推定し、この推定特
性に従っ−Ｃ両送み信号の打消処理を行っている通話期
間においても、アダグチイブに上記タッグ利得の＊Ｘ、
、−）まυ推定特性の修正を行ってもよいことは勿論の
ことである。また、残差信号ｅでなく、受信入力信号Ｆ
１と複数サンプル区間の人力信号Ｘｉとからも、その相
関から蜘込み特性（擬似エコー路特性）を推定できるこ
とは君うまでもない。また、タップ修正用の入力信号と
して上述したトレーニング信号と言う特足のイハ号を用
いることなく、通詰音声信号を直接用いてアダグチイブ
に廻込み特性Ω推定と、千の修ｉＦを行っても良いこと
は勿論のことである。

さて、前記乗算器１３１　＋　１３ｓ〜１へで求められ
た入ゝ力化号Ｘのタッグ出力と打消残差へとの相関値は
、タッグ利得りまシ両送み特性の推定値の修正量を示す
ものである。しかしてこれらの乗算器１３に＋１３Ｍ〜
１３ｎの各出力は絶対値総和−］路７７に導かれてその
相関値の絶対値の総和が求められたのち、累積加算番１
１にて、複数サングル区開に亘って累積されて平均化処
理される。これによって、修正量を示す相関値の近似的
な値が求められる。この修正量を示す近似相関値は、判
別回路１＃に導かれ、その値に応じた信号レベル制御値
、つｔり利得α（０〜１）を示す信号として！ルチグレ
クサ゛ｘｏ、ｘｉにそれぞれ与えられる。これらのマル
チプレクサ２０．２１は他方の端子に、利得ｒｌＪなる
固定的に定められたレベル設定値（制御値）を入力する
もので、コン／クレータ２ｊのレベル判定結果に応じて
上記利得、つｔ９レベル制御値管選択的に抽出し、これ
をレベル調整ｅｌｋｓ　＊　ｒにそれぞれ与えている。

コン／４レータ２２は、前記送信入力信号ガと受信入力
信号ｌ、と倉入力し、そのレベルの大小関係を判定する
ものである。

しかして、送信信号レベルＸに対して受信信号レベルｙ
が小さいとき、これを送話状態であると判定し、前記マ
ルチブレフナ２０．２１を以って、送信側のレベル調整
器６に祉利得ｒｌＪなるレベル制御値を与え、同時に受
信側のレベル−調整器７には利得α々るレベル制御値を
与える。

これによって受信信号に適当な損失が与えられることに
なる。また送信信号レベルと受信信号レベルが同じ状態
であっても、上記修正量が変化した場合には、その利得
αをレベル調整器１に与えて、受信信号に損失を与えて
ノ・ウリング・マージンを確保する。逆に、送信信号レ
ベルが受信信号レベルより小さい場合には、これ會受話
状態と判定し、今度は送信信号に損失を与えるぺ〈制御
動作する。尚、コンフレー！２２によるレベル比較を、
信号レベルの直接的対比によりて行ってもよいが、例え
ば０．５ｘとｙと言うように適肖なウェイトを加えてレ
ベル比較するようにしても良いことは言うまでもない。

また累積加算回路１８における加算サンプル回数は、そ
のループの遅延より短くシ、且つ前記推定特性（タップ
利得）の収束時間より短いものであることは当然である
。

このようにして、廻込み特性を推だし、廻ノ＼み信号の
打消し処理を行い乍ら上記推定特性を修正すると共に、
その特性推定値の修正量に応じて送受信信号に損失を与
えることによって、装置の初期動作時ｆ通話時の回線プ
ッｙチ時における大きな打消残差の出力が効果的に抑圧
され、ここにハウリングミージンが確保されることにな
る。

ところで、以上の説明では、乗算１１ｈｌｌ＊＋１ｈ〜
１３．０出力である相関値の絶対値の総和を総対値総利
回路ＪＦＫよ〕求め喪が、第２図中破線で示すように、
２乗総和回路１１を用いて上記各相関値の２乗値の総和
を求め、これを評価値としてもよい。これは、前者がピ
ーク検出的な処理であるのに対し、平均パワー的な処理
を行うものと言える。従って、修正量の急激な変動検出
には上記絶対値総和によるＩ＆ｎｔ行い、準定常的、な
変動検出時には上記２乗総和による処理を行う方が好ま
しいと言える。

尚、擬似工；−路インパルス特性、つまり廻込み推定特
性の主要信号成分、つｔ夛ビック値を有するタッグの運
砥量が大きい場合、第２図に示したように残差信号と入
力信号との相関値を求めてその特性推定を行うと、メイ
ンタッグの位置が総和回路１’１．２３の総和サン７”
Ａ−スロット内から外れる場合が生じる。このような不
具合が生じると、レベル調整、器６，１に与えるぺ〈レ
ベル制御値の算出、つまシレベル検出が非常に難しくな
る。従って、上記遅延時間が大略的に明らかになってい
る場合には、その遅延音に相当した位置にて上記した乗
算総和処理を行うようにすればよい。例えばメインタッ
グがｌｌｆ目のタッグ付近に存在するときには、その［
Ｅの相関値を用いて乗算総和処理して、上記レベル制御
値αを求めるようにすれはよい。

以上、第２図に示すように、送信信号と受信信号との相
関値から、送受信信号に与えるべく適正な損失が求めら
れ、この損失を与えることによってハウリング・マージ
ンが確保される。

ところが、このような信号処理は、送信信号と受信信号
（残差信号）との擬似的な相関値を用いていることに相
当するので、厳書な信奇処理七要す石場合には、第３１
１に示すように装置を構成すればよい。即ち、第２ＨＫ
示す構成では、残差信号・、の値を直接的にλ力備１　
ｘｓ　Ｏタップ出力と乗算するので、エコー路のインパ
ルス特性の主要信号成分が遅延を有する場合、前記し九
乗算総和値の検出出力レベルが小さくなシ、その判別が
難しくなる。従って、第３図に示すように、シフトレジ
スタ１２１ｍ１１ｇ〜１１．の前段に適轟な遅延段数を
有するシフトレジスター４を設け、これにより上記主要
信号成分の遅延を補りするようにすればよい。

また、この第３図に示す載置で社、残差信号ｅ　ｔ−一
段のシフトレジスタＪ　ｊ　＠　ａ　Ｊ　ｊ　Ｂ　〜Ｉ
　Ｊ　ｍ　ｔ−介し、入力信号ｘ１のタップ出力に対応
するタッグ出力として、複数ナンｌル区間に亘りて散出
すように構成されている。そして、乗算器１１ト１３３
〜ＩＪＩｌでは、これらの対応するタラｆ（をングルメ
イ建ング）毎に入力信号”（ｚｔ）と残差信号ｅ（１？
）との相関値を求め、これ【修正値として累積加算器１
ｆ、１４Ｈ〜１４．に与えている。そして、信号レベル
制御値を求める総和処理は、乗算器Ｉ　Ｊｌ　、　Ｊ　
Ｊ、〜１３．の各相関値が、既に複、数サンプル区間に
Ｉ２て求められたものであることから、これらＯ絶対値
の総和を絶対値総和回路１１により求め、その総和値を
直接的に判別回路１１１に与えるべく構成されている。

このような構成の場合、主要信号成分の修正量を評価値
として求めればよいので、その総和処理を数タッグ分Ｋ
ｌりて行った〕、夕、ｆの冒頭から行った夛する必要が
ない、４１に、エコー路特性の主要信号成分０群遅延が
タラｆＣ）後半にある場合等には、その後半部分につい
てのみ相関値の総和処理を行うようにすればよい。

以上、第２図および第３図に示されるように本装置によ
れば、送信信号あるい紘受信信号に与える損失の利得調
整は、初期時においてトレーニング動作を行ったのち、
判別回路１＃にて上記学習特性に対する其ｏｉｉｏａｓ
変動を監視して行われることになる。そして、推定特性
と廻込み特性とのずれが大きくなった場合に、これを検
出して自動的にレベル調整器６．ＩＫおける利得を下け
、つまり挿入損失を大きくしてハウリング・マージンを
確保することになる。

この点、廻込み特性の推定処理である学習同定を送話信
号のような通常信号を用いて行うような場−合、推定値
の修正による収束動作が緩中かになるので、前記乗算総
和により求められたレベル制御値に基づくレベル調整器
ｇ、ｙの利得調節感度を高くしておくことが望ましい。

また修正量が大振幅て変動するよりなＷＡｍ変動が大き
い場合には、不要なエラー信号が受信側に多く廻込む。

従って、このような不具合【抑圧する意味においても、
上述した利Ａｌｌ整（損失）の制御が顕著な効果が奏さ
れる。またこのよりにレベル調整４１ｔ　＃　Ｆの利得
ｔｉｉｍ整するとき、判別値ｔアナログ値として与える
ようにすれば、送信信号あるいは受信信号のレベルを連
続的に可変できるので、特に通話信号そのもので推定特
性の修正を行うような場合の通話信号品質の劣化を少な
くすることができる。

を光、累積加算回路１１における累積項数の目安として
は、前記し九ルーグの鱒合遅雨量より積分効果が生じる
範囲で儀かに少なくするか、あるいはループの遅延量を
出来るだけ大きくするようにすれば、安定な動作を期待
できる。

以上述べたように、本発明によれば、簡易な装置構成に
よって、廻込み１１４！會打消すと共に、その修正時に
は修正量に応じて信号損失を与えるので、極めて効果的
なハウリングの抑圧乃至低減を図る仁とが可能であシ、
回線ブランチ勢による変動にも十分に対処できる勢の優
れた効果を奏する。

尚、本発明は上記実施例に限定さ゛れるものではない。

例えば上記した一連の信号処理を全ディジタル的に行っ
てもよく、また全アナログ的に行ってもよい。勿論、そ
の機能毎にディＳＰタル・アナログのハイブリッド形式
で信号処理することも可能である。を喪残差信号に代え
て、ハイブリッド回路３の受信入力信号を用いて相関処
理を行っても喪いことは言うまてもない。

ま九相関処理を、エコーキャンセラーによル両送み特性
推定と、レベル制御値生成とにおいて各別に行うことも
可能である。要するに本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は装健全体の
概略構成を示すブロック図、第２図および編３図はそれ
ぞれハウリング防止処理回路の構成を示す図である。 １・・・マイクロホン、２・・・スピーカ、３・・・ハ
イブリッド回路、４・・・音声切換回路、５・・・エコ
ーキャンセラー回路、６．７・・・レベル制御値、８・
・・レベル判定器、９・・・信号発生器ｓ　　Ｊｌ＠ａ
ｌｌＢ〜Ｊ１ｎ・・・シフトレジスタ、１２・・・減算
器、Ｊ　ｓｌ。 １３３〜１３ａ・・・乗算器、１４１・１４禦〜１４．
・・・累積加算回路、”１．１５Ｂ−％−１５，・・・
乗算器、１６・・・総和回路、１７・・・絶対値総和回
路、１８・・・累積加算回路、ノ９・・・判別回路、ｚ
ｏ、ｘｉ・・・マルチブレフナ、２２・・・コンｉすレ
−！、２３・　２乗総和回路、２４・・・シフトレジス
タ、７ｊ１．２Ｍ。 〜ｉｓ、・・・シフトレジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　ハイブリッド回路を介して回線に接続され丸亀結
   構の上記ハイブリッド回路における廻込み特性を推定し
   、この推定特性に従りて生成され九擬似信号を前記ハイ
   ブリッド回路の受信入力信号から減じて廻込み成分を打
   消すエコーキャンセラー回路と、前記電話様の送信信号
   と受信信号との複数サンｆル点での相関値の總和から信
   号レベル制御値を求める手段と、この信号レベル制御値
   に従って前記送信信号あるいは受信信号のレベルを選択
   的に調整する手段とを具備したことｔ４Ｉ黴とするハウ
   リング防止装置。 （２）送信信号あるいは受信信号の選択的なレベル調整
   は、送信信号と受信入力信号とのレベルを比較して信号
   レベルが低い側に信号レベル制御値に基づく損失を与え
   るものである特許請求の範囲第１項記載のハウリング防
   止装置。 （３）送信信号と受信信号との複数ナングル点での相関
   値は、エコーキャンセラー回路の廻込み特性推定処理で
   求められたものである特許請求の範囲第１項記載のハウ
   リング防止装置。 （４）廻込み特性の推定は、／％イブリッド回路からの
   受信入力信号あるいは受信打消残差信号と送信信号との
   相関を求めることにより行うものである特許請求の範囲
   第１項記載のハウリング防止装置。