JPS5842662B2 - エコ−除去装置 - Google Patents

エコ−除去装置

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JPS5842662B2
JPS5842662B2 JP50061139A JP6113975A JPS5842662B2 JP S5842662 B2 JPS5842662 B2 JP S5842662B2 JP 50061139 A JP50061139 A JP 50061139A JP 6113975 A JP6113975 A JP 6113975A JP S5842662 B2 JPS5842662 B2 JP S5842662B2
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echo signal
echo
bits
coefficient
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JP50061139A
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ス−ルジヤン ジヤツク
ラジヨツト ドミニツク
ミシユロン フランソワ
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ANDEYUSUTORIERU DE TEREKOMYUNIKASHION SHITO ARUKATERU CO
Original Assignee
ANDEYUSUTORIERU DE TEREKOMYUNIKASHION SHITO ARUKATERU CO
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Publication date
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Publication of JPS5842662B2 publication Critical patent/JPS5842662B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/20Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は双方向電話網における音声周波信号伝送回線の
エコーを除去する装置に関するものである。
従来技術 差動変圧器で互いに接続した2線−4線回線を有する電
話線路においてエコー信号が送信線路に出現することは
知られている。
差動変圧器側の4線回線に接続されるエコー除去装装置
は、伝送の品質を低下させないで送信線路に現われるエ
コー信号を減少させることをねらっている。
エコー除去装置の動作は、エコー信号の経路をフィルタ
として考えることができること、およびこのエコー信号
y(t)カその経路のインパルス応答h(t)と遠くの
加入者によって発せられた信号x(t)とのたたみこみ
積分によって得られることに基いている。
従来技術によれば、デジタル型のこのようなエコー除去
装置は制御重み係数を有するトランスバーサルフィルタ
によって一体的に構成・されている。
トランスバーサルフィルタは、エコー経路のインパルス
応答h(t)のサンプルを表わす有限数、例えばN個の
ろ波重み係数Cと、受信信号x(t)を連続的にサンプ
リングして適宜遅延した同じ数のサンプルX(t)とか
ら合成エコー信号9(t)を作ることができる。
合成的に得られたこの合成エコー信号9(t)は送信線
路に存在する真のエコー信号y (t)から減算される
適応修正ループは、ろ波重み係数Cを調整することによ
って、できる限り小さな残留エコー信号ε(t)−y
(t)−9(t)を得ることができるものである。
この適応修正ループにおいては、ε(1)とX(t)と
の相関により係数Cの値を調整して、係数Cがエコー経
路のインパルス応答h (”t)のサンプルをできるだ
け正確に表わすようにしている。
従来のデジタル型エコー除去装置の実施例を第1図に示
す。
このエコー除去装置は、ふたつの一方向チャンネル(受
信線路12および送信線路13)によって構成される4
線回線へ双方向2線回線11を接続している差動変圧器
100近くに備えられる。
この4線回線は図示しない別な2線回線へ図示しなりl
ll主差動変圧器介して2線回線11を接続することに
より、ふたつの加入者装置偵白間を2線回線で接続した
電話回線を構成するものとなる。
アナログ−デジタル変換器21において、周期Tで受信
線路12の信号x(t)を連続的にサンプリングしてデ
ジタルの形にしたサンプルX(t)は第1シフトレジス
タ20に格納される。
このシフトレジスタ20の容量はNとする。
それぞれ新らしいサンプリング周期Tにおいて、最も古
いサンプルX(t)は新しいサンプルがその入力に到達
することによって置き換えられる。
このシフトレジスタ20はN個の出力22を有し、これ
ら出力22からサンプリング周期Tの間にその中にある
サンプルx(tL x(t−’r )、・・・・・・、
X(t−NT)が出力される。
第2シフトレジスタ24はC1・・・・・・cNで示し
たN個のろ波重み係数を記憶する。
各サンプリング周期Tの間、ふたつのレジスタ20およ
び24の内容は乗算器25において一つづつ乗算され、
それらの積の和は合計回路26において計算される。
この合計回路26は時間tにおいて次式の合成エコー信
号9(t)を与える。
この合成エコー信号9(t)□は、真のエコー信号y(
t)との偏差を表わす残留エコー信号(誤り信号)ε(
t) −y (t)−’?(t)を生成するのに使用さ
れる。
その残留エコー信号を減らして伝送の品質をできるだけ
上げるには、エコー除去装置は残留エコー信号の関数と
してシフトレジスタ24にある重み係数C・の値を調整
すればよい。
残留エコー信号ε(1)は、9(t)の形の信号と時間
tでサンプリングされアナログ−デジタル変換器23で
デジタルの形にされたエコー信号y(t)とを受けるデ
ジタル減算器27に・おいて生成される。
減算器27の出力におけるデジタルの形の残留エコー信
号ε(1)は乗算器28に与えられる。
この乗算器28はシフトレジスタ2□0中にあるサンプ
ルX(t)をも受ける。
周期Tの間に、残留エコー信号ε(t)は乗算器28に
て順次シフトレジスタ20ON個のサンプルX(t−i
T)と乗算される。
このε(1)とX(t)との相関をとることにより、で
きるだげ短時間にできるだけ少ない残留エコー信号ε(
1)を得るよう重み係数CiO値が調整される。
乗算器28での各乗算の結果、修正項lC1が与えられ
、この修正項はシフトレジスタ24から来る同じ順位i
の係数Ci と同じ時間に加算器29に供給される。
この加算器29はシフトレジスタ24の中の係数Ciを
修正すると共に、同じ順位iのJCi によって修正さ
れた係数Ciを前述の乗算器25へ供給する。
減算器27の出力において、アナログ−デジタル変換器
30は、エコー信号y(t)の代りに残留エコー信号ε
(1)を近(の加入者によって発された信号z(t)と
共に送信線路13へ伝送する。
この第1図の装置においては、残留エコー信号ε(1)
と受信信号x (t)のサンプルX(t)との相関によ
って、収束周期と呼ばれるできるだけ短かい時間のうち
に、できるだけ小さな残留エコー信号(誤り信号)ε(
1)を作るよう重み係数Ciを調整しているのである。
成る与えられたしきい値に関するε(1)の値に従って
、係数Ciに与えられる修正項はできるだけ少ない数の
限定値の中のひとつとすることができる。
発明の目的 本発明は、装置の性能を向上させる信号ε(1)および
X(t)を処理する特定の方法を満足させながらも簡単
な方法で作られる、上述の原理に基づいたデジタル型の
エコー除去装置を目的とする。
発明の構成 本発明によれば、受信信号x (t)をそれぞれnビッ
トに符号化して第1メモリに記憶したN個のサンフルX
(t)と第2メモリに記憶したN個のろ波重み係数Cと
のたたみこみ積分を行なって合成エコー信号9(t)を
形成するトランスバーサルフィルタ、真ノエコー信号y
(t)および前記合成エコー信号9(t)に基づいてn
ビットに符号化された残留エコー信号ε(1)を形成す
るデジタル減算器、前記残留エコー信号ε(1)と前記
受信信号のN個のサンプルX(t)との相関により得ら
れた前記ろ波重み係数Cの修正量に基づいて前記ろ波重
み係数Cを調整する適応修正ループを備えたエコー除去
装置において2n以下の前記ろ波重み係数Cをそれぞれ
(n+m)ビットで前記第2メモリに記憶させ、前記適
応修正ループは加算器を有し、この加算器は前記ろ波重
み係数を受ける( n 十m )個の第1人力と、ゼロ
に近い係数αが乗ぜられた前記残留エコー信号ε(1)
の絶対値を受ける(n+m)個の第2人力と、前記受信
信号のN個のサンプルX(t)の正負記号5(x)と前
記残留エコー信号ε(1)の正負信号S(ε)との相関
により得られた正負記号S(εX)の入力とを有し、前
記mは前記係数αの逆数を表わすに必要なビットの最少
数とし、前記加算器はこれとループ接続された前記第2
メモリへ(n+m)ビットの前記ろ波重み係数を送出す
るようにしたことを特徴とするエコー除去装置が提供さ
れる。
mビットが小数部を表わすときn+mピットに符号化し
た係数Cがゼロに近いαと16(t) Iとの積で得ら
れる増加分あるいは減少分で修正されるようなエコー除
去装置は特に、それぞれ新しい係数Cの正確な計算とこ
のように計算したそれぞれ新しい係数Cについての僅か
な誤差の正確な情報とを与えるものである。
実施例 以下、第2図ないし第4図に例示した好極な実施例につ
いて詳述する 第2図は、本発明によるエコー除去装置の実施例を図式
的に示したもので、第1図と同じ要素は同一参照符号に
よって示しである。
第2図において、受信信号x(t)およびエコー信号y
(t)はサンプラ31および32にてサンプリングさ
れた後、ひとつのアナログ−デジタル変換器21によっ
てnビットに符号化される。
第1スイッチ回路33はそれらサンプリングした信号を
変換器21に差し向け、第2スイッチ回路34は符号化
信号X(t)およびy(t)を、N個の符号化サンプル
X(t)を格納できる容量を持ったシフトレジスタ20
および符号化サンプルy(t)を受けるメモリ35へそ
れぞれ差し向ける。
受信信号x(t)のサンプリング周期Tの間、乗算器2
5にてN個のサンプルX(t)とこれに相当する順位i
の係数Ciとを連続乗算し、そのN個の積C1X(t)
を合計回路26にて足し算することで合成エコー信号9
(t)が得られる。
残留エコー信号ε(1)は合成エコー信−5y(t)と
真のエコー信号y(t)とをデジタル減算器27にて比
較することにより形成される。
シフトレジスタ24に記憶されたろ波重み係数01ない
しCNに関する適応修正ループは、ε(1)とシフトレ
ジスタ20内の受信信号x(t)のN個のサンプルX(
t)との相関に従って動作する。
この適応修正ループは連続的に取られたサンプルX(t
)の正負記号5(x)と残留エコー信号ε(1)の正負
記号S(ε)とを受けてN個の正負記号ビットS(εX
)を供給する乗算器36を備えて各重み係数Ciについ
て行なうべき各修正正負記号を与える。
この乗算器36はひとつの排他的オアゲートによって構
成される。
適応修正ループは更に、係数Ciを格納しているシフト
レジスタ24にループ状にフィードバックされる加算器
38を含んでいる。
この加算器38は、連続する係数C・および乗算器37
を通った残留エコー信号1ε(t) lと共に連続する
正負記号ビットS(εX)を受ける。
乗算器37はε(t) lと係数αとの乗算を行なうも
ので、この係数αはゼロより大きいがゼロに近く非常に
好適には後述するように1/256に選定しである。
加算器38はα1ε(t) lに等しい係数Ciのため
の修正項1 、(C1l を出力する。
これは、シフトレジスタ24と共に制御ループ内の利得
が非常に低いデジタル積分器を形成し、非常に低いしゃ
新局波数を有する第1次ローパスフィルタの構成を有し
ている。
適応修正ループ内において11重み係数Ciの修正はε
(1)の動特性と関連しており、この修正の方向はサン
プルX(t)の正負記号S (x)と残留エコー信号ε
(1)の正負記号S(ε)との相関によって与えられる
適応修正ループの本来の動作は、修正項、(Ciによる
N個の重み係数qiの修正、をできるだけ正確にするよ
う、係数Ciをそれぞれ(n+m)ビットから成るワー
ドの形でシフトレジスタ24の中に記憶することにある
nビットは正の整数を規定し、mビットは1より少さい
正の値を規定するものであって、数mはαを2進数で示
すに必要なビット数に相当する数である。
ここでαをα= 1/256すなわち2−8とすれば、
数mは8である。
したがって、加算器38は係数C1のn+mビットを受
けるためのn+m個の入力と、増加分1.ic、l=α
1ε(t)1を受けるためのm個の入力とを有している
・この配置によりそれぞれ新しい係数Ciに関して誤り
を僅かなものとすることができ、これが精度につながる
のである。
:さらに、第2図には装置に組み込まれたしきい値
検出器39が示されている。
このしきい値検出器39は送信線路13に存在する真の
エコー信号y(t)をサンプラ32、スイッチ回路33
、アナログ−デジタル変換器21およびスイッチ回路3
4を介し・て受ける。
しきい値検出器39は遠くの加入者から来てスイッチ回
路34により送出された受信信号x (t)のサンプル
X(t)によって条件付けられる。
しきい値検出器39は、送信線路13の信号と、サンプ
ルx(t)を考慮、して計算された基準レベル、すなわ
ち、線路13のエコー信号の最大許容レベルに等しく選
択された基準レベルとの比較を行な・う、。
このしきい値検出器39は、線路1.3の信号レベルが
基準レベル□より低い場合に第1信号β=1を出力し、
基準レベルを越えると同時に第2信号IVI=1を出力
する。
サンプルX(t)がない時は、これら、ふたつの信号β
およびMはβ−〇1M、7.0となる。
信号β−1、したがって、必然的にM=0であることは
、受信信号x(t)から生じたエコー信号y(t)が線
路13だげに存在することを示している。
信号M=1、したがって必然的にβ=0は、近くの加入
者の回線11から来る伝送信号z(t)にエコー信号y
(t)が畳重されたものが送信線路13に存在すること
を示している。
これは、伝送回線の動作が双方通話モードにある場合で
ある。
このしきい値検出器39の利点は特に第4図を参照して
以下に詳述されよう。
適応修正ループの具体例 第3図は、サンプルX(t)およびy(t)が記号ビッ
トSを伴なってn = 8ビツトに符号化される場合で
、ε(1)の乗算の係数αが1/256 (−2−8)
に等しいように、したがってm=8に選ばれた場合の第
2図による装置の特定の実施例を示している〇第3図に
おいて、第2図における要素は同一参照符号で示しであ
る。
第3図による実施例において、8ビツトに符号化したサ
ンフルX(t)と8ビツトに符号化した係数Ciとを乗
算する乗算器25は重い重みを有する8個の出力ビット
27ないし2° と、軽い重みを有する8個の出力ビッ
ト2−1ないし2−8 との16個の出力ビットを操作
する。
合計回路26もまた16個の入力と16個の出力とを有
し、16ビツトの和i4、C1X(t−1T)を出力す
る。
□各サンプリング周期の終りに、合成エコー信号9(t
)は8ビツトの信号の形でデジタル減算器27に与えら
れ、この信号9(t)の2−1ないし2−8で示した軽
い重みの8ビツトについては切り捨てられる。
そのときの残留エコー信号ε(1)は、2°ないし27
で示した8ビツトの形で記号ビットSと共に送られる。
もち論、合成エコー信号9(t)はn+mビット、すな
わち16ビツトの信号の形で減算器27に送り出すよう
にし、この減算器27で残留エコー信号ε(1)の軽い
重みのmビット(8ビツト)を切り捨てる(記号ビット
はそのままでε(1)と−緒に出力する)ようにするこ
ともできる、と理解すべきである。
ろ波重み係数Ciについて適応修正ループ内、に示した
加算器、38は16個の第1人力を包含し、その中で2
−1ないし2−8で示した軽い2進重みを有する8個の
入力だけに残留エコー信号ε(1)を受ける。
この加算器38はまた、シフトレジスタ24に記憶され
た27〜2°および2−1〜2−8の16ビツトで表わ
した係数Ciを受ける27〜2°および2−1〜2−8
で示す16個の第2人力をも有している。
加算器38内で修正された係数Ciの重い方の重みだけ
が乗算器25でのC1X(t−iT)の計算を実行する
のに使用される。
加算器38の軽い重みの第1人力に与えられる残留エコ
ー信号ε(1)は、係数Ciに与えられる増加分 JC
i を示しており、その増加を表わす正負記号はε(
t) t X(t)の記号の積によって与えられる。
残留エコー信号ε(1)の2進重みの順位または位置(
m=8)を8つずらすことは信号に数α= 1 / 2
56を乗算したことに相当する。
論理回路40は、好適には、残留エコー信号ε(1)を
送出する減算器27とこの信号ε(1)を受ける加算器
38との間に設けられ、ε(1)の2進重みを加算器の
軽い2進重みのいくつかに接続している。
この論理回路40は第2図のしきい値検出器39からの
信号Mおよびβによって条件付けられる。
論理回路40の具体例 第4図はこの論理回路40の詳細な実施例を示す。
残留エコー信号 ε(1) は論理回路400Å力に
与えられる。
論理回路40はふたつの第1オアゲート41および42
を包含し、一方には27゜26および25で示す2進重
みが、他方には24゜23および22で示す重みが接続
されている。
4個のアンドゲート43,44,45および46は受信
信号x (t)だけがあることを示す信号β(第2図の
しきい値検出器39から来る)と共に、それぞれオアゲ
ート41および42の出力と、ε(1)の21および2
°で示した2進重みとに接続しである。
論理回路40はさらに、オアゲート41および42の出
力と信号 ε(1) の2進重み21および2° と
を共に接続した第3オアゲート47を包含する。
第5アンドゲート48はオアゲート47から来る信号と
、受信信号x(t)と送信信号z(t)とがあることを
示す信号M(第2図のしきい値検出器39から来る)と
を受ける。
最後のオアゲート49はアンドゲート46からの信号と
アンドゲート48からの信号とを受け、加算器38(第
3図)の2−8で示す最も軽い2進重みに信号を供給す
る。
アントゲ−)43,44および45の出力はそれぞれ2
−1 、2−3および2−6で示される軽い2進重みの
入力に与えられる。
この論理回路40は伝送回路が受信信号x(t)だけの
片側通話にあっても、受信信号x(t)および送信信号
z(t)の双方向通話モードにあっても、エコー経路の
インパルス応答を表わす係数Ciの増加分を与えること
を可能にしている。
信号βおよびMは信号x(t)およびz(t)の存在と
直接関係される。
この論理回路40は次のふたつの動作状態を与える。
(a) 近くの加入者が受話状態で、この加入者端か
らの送信信号z(t)がない場合は、信号M=Oが得ら
れる。
もし、遠くの加入者から来る受信信号x(t)があれば
、信号βは値β−1となる。
残留エコー信号1ε(t)lは開いたアンドゲート43
ないし46を介して加算器38に供給される。
アンドゲート48はM=0なので閉じたままである。
その結果、係数αはその選択された値にあり、エコー除
去装置の収束が速い。
もし、信号x(t)がなげれば、エコーは生じないので
、β−0,M=0となり、全てのアンドゲート43ない
し46および48は閉じてしまい、信号1ε(t) l
は加算器38に供給されず、何らX(t)とε(1)と
の相関はとられない。
(b) 双方通話状態にあって、送受信線路に信号z
(t)およびx(t)がある場合、信号z (t)がエ
コーしきい値基準レベルを越えると、β−0,M−1と
なる。
すると、アンドゲート48だげが開き、 ε(1)
の全ての2進重みは加算器38の入力2−8へ供給さ
れる。
これは、最上位の2進重み27の順位が最下位重み2−
8の下方へ16ずれたことに相当し、したがってエコー
除去装置は低速で収束するようになるが、それでも適応
モードで動作し続けることにはなる。
−力信号z(t)がまだあっても信号x(t)がなくな
ればエコーは生じ得ないので、しきい値検出器36の出
力は強制的にβ=0、M=0となる。
このとき論理回路40のアンドゲートは全て閉ざされて
しまい、修正は行なわれない。
上述したエコー除去装置においては、ろ波重み係数の数
NはN−64に選んである。
受信信号x(t)およびエコー信号y(t)のサンプリ
ング周期TはT=125μsである。
各周期Tの間、64個の係数CiO値の更新が行なわれ
、同時に、積C1X(t−iT)が計算される。
各周期の終りには、合成エコー信号9(t)のサンプル
が生成されてサンプリングした真のエコー信号y(t)
のサンプルY(t)と比較され、係数Ciの修正に関す
る新しいデータが与えられる。
合成エコー信号9(t)のサンプルはその値が加算中で
なくサンプリング周期の終りにおいてのみ切り捨てられ
るので正確に生成される。
エコー除去装置の正確さは、係数Ciが16ピツトワー
ドの形でシフトレジスタ24に記憶されていることによ
るもので、これによりたとえJCiの値がどのような値
であっても)その係数に関する修正データACiの正確
な累算が可能なのである。
実施例においては、このデータJCiは残留エコー信号
ε(1)によって与えられ、これに乗算因子α= 17
256が掛けられる(すなわち、ε(1)の2進重みの
順位が軽い方向に8つずらされる)。
値αをα−1/256に選択したことは、できるだけ小
さいがゼロより大きな値ということからは頂度よい値で
あり、これがデジタル積分器24゜38によって生ずる
ループ利得を制限し、これにより系の発散が避けられ、
それに相応してシフトレジスタ24とループ接続め加算
器38により構成されたデジタル積分回路を簡単にする
ことができる。
もち論、αの値は異たっていてもよく、デジタルで実施
する場合、1/αの2のべき数に等しく、1ε(tNを
軽い重みの方向へずらす順位の数はそのべき数の係数に
よって与えられる。
収束時間を100m5付近とした具体的な実施例では、
受信信号x (t)によって発生した残留エコーレベル
は−40dB以下に治まる。
エコー除去装置の動作中、近くの加入者から来る信号z
(t)があると、収束時間は自動的に伸ばされる。
この伸張分はエコー除去装置の自動修正動作を保持しな
がらも何らその動作を悪化させることはないようにして
いる。
以上、本発明をその具体例について詳述したが、本発明
はこの特定の実施例に限定されるものではなく、本発明
の精神を逸脱しないで幾多の変化変形がなし得ることは
もち論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術によるエコー除去装置のダイアグラム
、第2図は本発明によるエコー除去装置のダイアグラム
、第3図は第2図によるダイアグラムの実施例を示す図
、第4図は本発明によるエコー除去装置の一部を成す論
理回路を示す図である。 10・・・・・・差動変圧器、11・・・・・・2線回
線、12゜13・・・・・・線路、20 、24・・・
・・・レジスタ、21゜23・・・・・・アナログ−デ
ジタル変換器、22・・・・・・出力、’25,2B、
36,37・・・・・・乗算器、26・・・・・・合計
回路、27・・・・・・減算器、29,3B・・・・・
・加算器、30・・・・・・デジタル−アナログ変換器
、31゜32・・・・・・サンプラ、33,34・・・
・・・スイッチ回路、35・・・・・・メモリ、39・
・・・・・しきい値検出器、40・・・・・・論理回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 受信信号x(t)をそれぞれnビットに符号化して
    第1メモリに記憶したN個のサンプルX(t)・と第2
    メモリに記憶したN個のろ波重み係数Cとのたたみこみ
    積分を行なって合成エコー信号’?t)を形成スるトラ
    ンスバーサルフィルタ、真のエコー信号y(t)および
    前記合成エコー信号9(t)に基づいてn′ビットに符
    号化された残留エコー信号ε(1)を形・或するデジタ
    ル減算器、前記残留エコ二信号ε(1)と前記受信信号
    のN個のサンプルX(t)との相関により得られた前記
    ろ波重み係数Cの修正量に基づいて前記ろ波重み係数C
    を調整する適応修正ループを備えたエコー除去装置にお
    いて、2n以下の前記ろ波重み係数Cをそれぞれ(n+
    m)ビットで前記第2メモリに記憶させ、前記適応修正
    ループは加算器38を有し、この加算器は前記ろ波重み
    係数を受ける( n +m )個の第1人力と、ゼロに
    近い係数αが乗ぜられた前記残留エコー信号ε(1)の
    絶対値を受ける( n 十、m )個の第2人力と、前
    記受信信号のN個のサンプルX(t)の正負記号S (
    x)と前記残留エコー信号ε(1)の正負記号S(ε)
    との相関により得られた正負記号S(εX)の入力とを
    有し、前記mは前記係数αの逆数を表わすに必要なビッ
    トの最少数とし、前記加算器はこれとループ接続された
    前記第2メモリへ(n+m)ビットの前記ろ波重み係数
    を送出するようにしたことを特徴とするエコー除去装置
JP50061139A 1974-05-24 1975-05-23 エコ−除去装置 Expired JPS5842662B2 (ja)

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