專利名稱：回聲消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回聲消除器，可應(yīng)用于例如設(shè)置在與電話機(jī)連接的VoIP (Voice over Internet Protocol,互聯(lián)網(wǎng)上語音協(xié)議)終端上的回聲消除器。
背景技術(shù)：
混合電路中的回聲分量是由于接收信號經(jīng)由混合電路流入發(fā)送信號 的路徑內(nèi)而產(chǎn)生的?；芈曄魍ㄟ^消除回聲分量來防止由回聲分量引 起的語音質(zhì)量的下降。回聲分量在接收信號是語音信號時產(chǎn)生，然而也 在接收信號是音調(diào)信號時產(chǎn)生。
作為避免由音調(diào)信號的存在引起的誤收斂的現(xiàn)有的回聲消除器，例 如有專利文獻(xiàn)1記載的回聲消除器。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2005 — 110307號公報
然而，上述現(xiàn)有的回聲消除器具有以下的課題1 4。
(課題1 )
專利文獻(xiàn)1的回聲消除器只有在音調(diào)信號被輸入到自適應(yīng)濾波器， 并且濾波系數(shù)被變更為具有音調(diào)性之后，才能判定濾波系數(shù)與音調(diào)的頻 率特性是否一致。因此，在該回聲消除器中，音調(diào)信號的檢測花費時間， 當(dāng)開始輸入音調(diào)信號時，不能采取用于消除回聲的快速的對策。并且， 由于根據(jù)音調(diào)信號而設(shè)定的濾波系數(shù)不適合作為用于設(shè)定與接著音調(diào)信 號之后輸入的語音信號對應(yīng)的濾波系數(shù)的初始值，因而當(dāng)幵始輸入語音 信號時，不能立即消除語音信號的回聲，通話質(zhì)量惡化。
(課題2 )
圖1 (a)示出初始延遲是50個采樣的回聲路徑的時間響應(yīng)信號，圖 1 (b)示出當(dāng)回聲消除器的系數(shù)寄存器的濾波系數(shù)收斂時的濾波系數(shù)， 圖1 (c)示出當(dāng)輸入了音調(diào)信號(撥號音400Hz)時的回聲路徑的頻率特性E1和收斂后的系數(shù)寄存器的頻率特性R1。從圖1 (a)和(b)可看出，在初始延遲是50個采樣的回聲路徑的情況下，回聲消除器的自適應(yīng)濾波系數(shù)收斂成非常近似于輸入音調(diào)信號的波形，從圖1 (c)可看出， 回聲路徑中的音調(diào)頻率(400Hz)部分占了大的分量。
圖2 (a)示出初始延遲是10個采樣的回聲路徑的時間響應(yīng)信號，圖 2 (b)示出當(dāng)回聲消除器的系數(shù)寄存器的濾波系數(shù)收斂時的濾波系數(shù)， 圖2 (c)示出當(dāng)輸入了音調(diào)信號(撥號音400Hz)時的回聲路徑的頻率特性E2和收斂后的系數(shù)寄存器的頻率特性R2。從圖2 (a)和(b)可看出，在初始延遲是10個采樣的回聲路徑的情況下，回聲消除器的自適應(yīng)濾波系數(shù)沒有收斂成非常近似于輸入音調(diào)信號的波形，從圖2 (c)可看出，系數(shù)寄存器的頻率特性R2的峰值不是音調(diào)頻率400Hz，而為OHz。
然而，不僅在圖1 (a) (c)所示的例子(系數(shù)濾波器根據(jù)輸入音調(diào)信號適當(dāng)收斂的例子)中，而且在圖2 (a) (c)所示的例子(系數(shù)濾波器根據(jù)輸入音調(diào)信號沒有適當(dāng)收斂的例子)中，關(guān)于針對音調(diào)輸入的回聲消除，將發(fā)揮充分的性能。在上述的例子中，ERLE (Echo Return Loss Enhancement,回聲返回?fù)p耗增強(qiáng)，接收信號與殘差的功率比)表示 35dB左右的足夠的消除量。換句話說，在圖2 (a) (c)的例子中， 盡管未充分估計回聲路徑的特性，如果只限于輸入頻率而言，則發(fā)揮了 回聲消除性能。這種現(xiàn)象在回聲路徑的初始延遲小于音調(diào)周期的情況下頻繁發(fā)生。具體地說，當(dāng)回聲消除器和作為回聲產(chǎn)生源的混合電路的配 置近時，例如在位于同一裝置內(nèi)的情況等下必定發(fā)生。不巧的是，通常在VoIP終端裝置等中，混合電路和回聲消除器配置在同一裝置內(nèi)。因此， 在這種情況下，由于系數(shù)寄存器的頻率特性不根據(jù)輸入音調(diào)而收斂，因 此不能檢測濾波系數(shù)的音調(diào)性(結(jié)果，不能檢測出輸入信號是音調(diào)信號的情況)。
因此，在專利文獻(xiàn)l的回聲消除器中，當(dāng)回聲路徑的初始延遲小時， 系數(shù)寄存器不收斂于輸入音調(diào)信號的頻率，其結(jié)果，往往不能發(fā)揮作為回聲消除器的期望效果。
(課題3 )
在主叫側(cè)說話者和被叫側(cè)說話者兩者產(chǎn)生語音的雙端通話的狀態(tài)下，發(fā)送信號和接收信號同時被輸入到回聲消除器。此時，由于回聲消除器進(jìn)行停止自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新的控制，因而往往監(jiān)視ERLE來實施雙端通話的檢測。在專利文獻(xiàn)1的回聲消除器中，如上述課題1所 示，由于使用利用根據(jù)音調(diào)信號而誤收斂(音調(diào)收斂)的自適應(yīng)濾波器 而得到的殘差來進(jìn)行雙端通話判定，因而不能進(jìn)行正確的雙端通話判定。 并且，由于在音調(diào)收斂后的一定期間內(nèi)把控制系數(shù)更新的速度的步長增益(stepgain)設(shè)定得較大，因而在跟隨性最高的狀態(tài)下進(jìn)行自適應(yīng)濾波 系數(shù)的自適應(yīng)，有時由于不適當(dāng)?shù)南a(chǎn)生顯著的音質(zhì)惡化。并且， 由于自適應(yīng)濾波器的再收斂是以向音調(diào)信號的誤收斂狀態(tài)為初始狀態(tài)而 開始的，因而為了再收斂而花費較長時間，說話者聽到在再收斂前的長 時間的回聲，通話質(zhì)量惡化。
(課題4 )
在照這樣使用專利文獻(xiàn)1的回聲消除器的情況下，在內(nèi)線轉(zhuǎn)送電話 時，回聲消除性能下降。以下，參照圖3說明專利文獻(xiàn)1的回聲消除器 的課題4即內(nèi)線轉(zhuǎn)送時的課題。
對以下情況進(jìn)行說明，即從位于主叫側(cè)的基地CO的電話機(jī)(遠(yuǎn) 端電話機(jī))100向位于被叫側(cè)的基地CI的電話機(jī)(近端電話機(jī))109呼 叫，在短暫通話后，在被叫側(cè)的基地CI從電話機(jī)109向電話機(jī)110進(jìn)行 內(nèi)線轉(zhuǎn)送。如圖3所示，回聲消除器120具有接收輸入端子(Rin) 103， 接收輸出端子(Rout) 104，發(fā)送輸入端子(Sin) 114，以及發(fā)送輸出端 子(Sout) 115。并且，回聲消除器120具有加法器119，雙端通話檢 測器(DTD) 117，以及自適應(yīng)濾波器(ADF) 118。在圖3中，回聲消 除器121使用加法器119的輸出和接收輸入端子(Rin) 103的輸入，將 混合電路(Hl) 108作為回聲路徑來進(jìn)行回聲路徑的估計，將自適應(yīng)濾 波器(ADF) 118的系數(shù)估計成與混合電路108的脈沖響應(yīng)相等。這種估 計的結(jié)果是，來自電話機(jī)100的說話者信號通過混合電路(H) 101，在 模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器102被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，在數(shù)字/模擬(D/A) 轉(zhuǎn)換器105被轉(zhuǎn)換成模擬信號而通過幵關(guān)106,在混合電路108進(jìn)行2線轉(zhuǎn)換后，到達(dá)電話機(jī)109。去往電話機(jī)109的說話者信號的一部分在混合 電路108被反射，成為回聲信號yl，經(jīng)由開關(guān)112在A/D轉(zhuǎn)換器113被 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，被輸入到加法器119。從自適應(yīng)濾波器118所輸出的 偽回聲信號y，被輸入到加法器119，當(dāng)自適應(yīng)濾波器118收斂時，偽回聲 信號y1大致等于回聲信號yl，因而回聲信號yl被偽回聲信號y'抵消。
自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)更新可使用公知的NLMS (Normalized Least Mean Square,歸一化最小均方)等算法。這里，簡單描述NLMS 算法的系數(shù)更新情況。
把從遠(yuǎn)端電話機(jī)lOO輸入到接收輸入端子的語音信號設(shè)定為x (n)， 把自適應(yīng)濾波器118的濾波系數(shù)設(shè)定為hk (n)，則將濾波系數(shù)hk (n)按 照式(1)和式(2)更新。
<formula>see original document page 10</formula> (1)<formula>see original document page 10</formula> (2〉
另外，當(dāng)式(1)的右邊第2項的分母是0時，將系數(shù)更新量設(shè)定為 0，或者停止系數(shù)更新。濾波系數(shù)hk (n)表示第n個采樣時刻的第k個 自適應(yīng)濾波器的抽頭系數(shù)。并且，a是步長增益，是決定自適應(yīng)濾波器118 的收斂速度的常數(shù)，是0<α<2。當(dāng)α變大時，收斂速度快而穩(wěn)定特性的 波動范圍大，并且噪聲影響也大。另一方面，當(dāng)α變小時，收斂速度慢而 穩(wěn)定特性的波動范圍小，并且噪聲影響也小。在專利文獻(xiàn)1中表明，在 自適應(yīng)濾波器118充分收斂后使步長增益成為小值。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送時， 一旦在電話機(jī)100和電話機(jī)109之間進(jìn)行通話，自 適應(yīng)濾波器118的系數(shù)也通過估計混合電路108而收斂到某種程度。這 里，當(dāng)自適應(yīng)濾波器118完全收斂時，式(2)的回聲消除殘差e (n)= 0，因而與系數(shù)更新停止相同。
之后，以下對于由內(nèi)部交換機(jī)等將通話從電話機(jī)109轉(zhuǎn)送到電話機(jī) HO的情況，說明4個內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子。這里，當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)送時，開關(guān)106將
端子a和端子a2連接，開關(guān)112將端子b和端子b2連接。從D/A轉(zhuǎn)換 器105所輸出的信號通過開關(guān)106的端子a和端子a2，經(jīng)由混合電路111, 一部分被輸出到電話機(jī)110， 一部分在混合電路111被反射而成為回聲信 號y2，經(jīng)由開關(guān)112的端子b2和端子b被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器113，從 A/D轉(zhuǎn)換器113被輸入到Sin端子114。以后，對回聲消除器的收斂狀態(tài) 的良好與否和由轉(zhuǎn)送引起的回聲路徑變化的大小的組合分別進(jìn)行說明。
(內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A )
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A是這樣的例子，艮口自適應(yīng)濾波器118的收斂不充 分，混合電路108、 lll的特性幾乎不變。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A的轉(zhuǎn)送前的狀態(tài)的情況下，由于式(2)的回聲 消除殘差e (n)不是O，因而式(1)的系數(shù)更新在保持有效的狀態(tài)下執(zhí) 行。即，如專利文獻(xiàn)1的回聲消除器那樣，當(dāng)x (n)是音調(diào)性的信號時， 按照式(1)，根據(jù)輸入x (n)更新自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)。其結(jié)果， 自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)與其說是收斂為混合電路108的特性，還不如 說是自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)進(jìn)行收斂以消除音調(diào)性的回聲信號yl。當(dāng) 然，如圖1所示，自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)收斂為與混合電路108的脈 沖響應(yīng)不同的特性。之后，發(fā)生轉(zhuǎn)送，混合電路111被連接，連接到電 話機(jī)IIO，開始通話。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A的情況下，可認(rèn)為混合電路特性在轉(zhuǎn)送前后相 等，然而自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)根據(jù)音調(diào)收斂。之后，當(dāng)輸入了作為 非音調(diào)性的信號的語音信號x (n)時，在自適應(yīng)濾波器118中僅估計音 調(diào)信號的分量，因而如在課題2的項目中所說明的那樣，自適應(yīng)濾波器 118的收斂狀態(tài)不反映混合電路的響應(yīng)特性。因此，具有比音調(diào)頻率寬的 頻率分量的語音信號的回聲，其幾乎所有分量都不能被抵消，并從加法 器H9被輸出。加法器119的輸出如圖3所示被輸入到雙端通話檢測器 (DTD) 117。在雙端通話檢測器117中，計算加法器輸出與來自接收輸 入端子的輸入rin (n)的比ERLE的大小，根據(jù)ERLE的值的大小或者 ERLE的變化的大小檢測雙端通話。ERLE例如按式(3)所示來計算。
<formula>see original document page 12</formula>( 3 )
如專利文獻(xiàn)1所示，當(dāng)ERLE的值如30dB等那樣大時，認(rèn)為e (n) 充分小而處于收斂狀態(tài)或可進(jìn)行收斂，當(dāng)ERLE如6dB等那樣小時，由 于e (n)仍較大，因而認(rèn)為有被叫側(cè)的語音，停止自適應(yīng)濾波器118的 系數(shù)更新等。并且，作為別的方法，檢測ERLE的急劇的惡化，判斷為 有被叫側(cè)的送話語音，停止自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新等。
然而，如上所述在音調(diào)誤收斂后不久，基于來自接收輸入端子的語 音信號的回聲分量，其大部分分量未被抵消，因而ERLE具有小的值， 并且從ERLE變化的觀點來看，由緊接音調(diào)后的語音引起的ERLE急劇 惡化。雙端通話檢測器117將此判定為有被叫側(cè)的送話語音信號，因而 檢測出發(fā)生雙端通話狀態(tài)。其結(jié)果，由于雙端通話檢測器117停止自適 應(yīng)濾波器118的系數(shù)更新，因而自適應(yīng)濾波器118之后凍結(jié)系數(shù)，之后 維持該系數(shù)。即，在回聲未消除的狀態(tài)下凍結(jié)自適應(yīng)濾波器118的系數(shù) 更新。而且，在初始延遲小的響應(yīng)的混合電路108、 lll的情況下，自適 應(yīng)濾波器118的系數(shù)不同于輸入音調(diào)性。gp，自適應(yīng)濾波器118只反映 出既不同于輸入信號的性質(zhì)又不同于混合電路108、 111的性質(zhì)的特性。 其結(jié)果，不能從誤收斂的狀態(tài)恢復(fù)。
即使在幸運(yùn)地未檢測出雙端通話的情況下，自適應(yīng)濾波器118的系 數(shù)與其說是收斂為混合電路108、 lll的特性，還不如說是收斂為反映了 音調(diào)信號那樣的不適合回聲抵消的狀態(tài)。因此，即使重新收斂混合電路 111的特性，作為自適應(yīng)濾波器118的再收斂用的初始設(shè)定也是不適當(dāng)?shù)模?因而再收斂也花時間，其間產(chǎn)生回聲。
〔內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4B )
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4B是這樣的例子，即自適應(yīng)濾波器118的收斂不充 分，混合電路108和111的特性不同。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4B中，問題比內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A顯著。原因是，在 音調(diào)誤收斂后，混合電路111的特性成為與混合電路108的特性完全不
同的特性。由于一旦因輸入到混合電路108中的音調(diào)而誤收斂的自適應(yīng)濾波器118的濾波系數(shù)不完全反映新連接的混合電路111的脈沖響應(yīng)特性，因而音調(diào)信號后的具有寬的頻率分量的語音回聲不能完全消除，回聲變得顯著。而且，不能避免雙端通話檢測器117的誤判定。其結(jié)果， 與在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A中所述相同，在回聲未消除的狀態(tài)下自適應(yīng)濾波器 118凍結(jié)了系數(shù)更新。而且，在初始延遲小的響應(yīng)的混合電路108、 111 的情況下，自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)不同于輸入音調(diào)性，因而不能從凍 結(jié)狀態(tài)恢復(fù)。因此，在內(nèi)線轉(zhuǎn)送后，維持發(fā)生回聲的狀態(tài)。
〔內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4C )
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4C是這樣的例子，即自適應(yīng)濾波器118的收斂充分， 混合電路108、 111的特性幾乎不變。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4C時，由于本來式(2)的回聲消除殘差e (n)= 0，因而按照式(1)的系數(shù)更新由于更新量為0，因而不進(jìn)行更新。而且， 如專利文獻(xiàn)1的回聲消除器那樣，當(dāng)根據(jù)收斂而減小步長增益時，可防 止系數(shù)更新。
然而，實際上，由于近端說話者(Sin說話者)的背景噪聲等，回聲 消除殘差e (n)完全為0的情況是少有的。在這種情況下，當(dāng)在相當(dāng)長 的期間內(nèi)從接收輸入端子103輸入音調(diào)信號時，自適應(yīng)濾波器118的系 數(shù)逐漸收斂為音調(diào)性。此時， 一旦自適應(yīng)濾波器118誤收斂為音調(diào)信號， 則發(fā)生與內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4A相同的問題。在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4C的情況下， 不是如專利文獻(xiàn)1的回聲消除器那樣檢測自適應(yīng)濾波器118的誤收斂的 結(jié)果，而期望的是在未進(jìn)行自適應(yīng)濾波器118的音調(diào)誤收斂的情況下停 止系數(shù)更新。
(內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4D )
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4D是這樣的例子，即自適應(yīng)濾波器118的收斂充分， 混合電路108和111的特性不同。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4D中，在輸入來自電話機(jī)100的經(jīng)歷長時間的音調(diào) 信號的情況下，自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)通過音調(diào)信號而誤收斂。在這 種音調(diào)誤收斂后不久產(chǎn)生的課題與內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4B相同。然而，在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4D中，例如即使在未進(jìn)行自適應(yīng)濾波器118的音調(diào)誤收斂的情 況下停止了系數(shù)更新，內(nèi)線轉(zhuǎn)送后的混合電路111的響應(yīng)特性也與轉(zhuǎn)送前的混合電路108的特性不同，因而不管在什么情況下在轉(zhuǎn)送后都幾乎不能消除回聲。因此，ERLE為小的值。即使捕捉到變化，ERLE的變化方式也以轉(zhuǎn)送發(fā)生為界而急劇減小，因而雙端通話檢測器117將ERLE 的變化誤判定為雙端通話狀態(tài)。而且，假設(shè)在音調(diào)誤收斂進(jìn)行前停止自適應(yīng)濾波器118的系數(shù)，也照樣凍結(jié)根據(jù)語音信號收斂的系數(shù)，因而在 專利文獻(xiàn)1的回聲消除器中，即使分析停止更新后的自適應(yīng)濾波器118 的系數(shù)也沒有音調(diào)性，而且ERLE小，因而不能脫離開雙端通話誤判定的狀態(tài)。因此，回聲消除器的自適應(yīng)濾波器118在不能消除回聲的狀態(tài)下凍結(jié)系數(shù)，在轉(zhuǎn)送發(fā)生后繼續(xù)產(chǎn)生回聲。即，即使誤收斂，也發(fā)生內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子4B那樣的不良情況，并且即使在誤收斂前停止系數(shù)更新，在 轉(zhuǎn)送后也繼續(xù)產(chǎn)生回聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題而作成的，本發(fā)明的目的是提供一種即使輸入音調(diào)信號也能在以后的對話中減少回聲感的回聲消除器。
本發(fā)明的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號；回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)性判定單元，其判定所述遠(yuǎn)端輸 入信號是否是音調(diào)性信號；以及系數(shù)控制單元，當(dāng)所述音調(diào)性判定單元 判定為所述遠(yuǎn)端輸入信號是音調(diào)性信號時，該系數(shù)控制單元使所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)重置。
并且，本發(fā)明的另一方式的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號；回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)類別判定單元， 其判定所述遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音調(diào)信號；回聲消除量計算單元，其計算關(guān)于從所述回聲消除單元所輸出的信號的回聲消除量；以及音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端輸入 信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，所述音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元根據(jù)針對 所述回聲消除量的規(guī)定條件的成立，停止所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新。
這里，優(yōu)選的是，所述音調(diào)類別判定單元在判斷為遠(yuǎn)端輸入信號是 規(guī)定類別的音調(diào)信號時，還捕捉該音調(diào)信號的結(jié)束，所述音調(diào)輸入時系 數(shù)控制單元將在所述音調(diào)類別判定單元判定為音調(diào)信號結(jié)束的定時前后 的回聲消除量進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，重置所述自適應(yīng)濾波器的系 數(shù)后使系數(shù)更新再次開始，或者不重置所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)而強(qiáng)制 地使系數(shù)更新再次開始。
并且，優(yōu)選的是，該回聲消除器具有第1帶阻濾波器，該第1帶 阻濾波器設(shè)置在所述自適應(yīng)濾波器的輸入級，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元 判定為遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，該第1帶阻濾波器從去 往所述自適應(yīng)濾波器的遠(yuǎn)端輸入信號中去除被判定的規(guī)定類別的音調(diào)信 號的頻率分量；第2帶阻濾波器，該第2帶阻濾波器設(shè)置在所述回聲消 除單元的輸入級，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定 類別的音調(diào)信號時，該第2帶阻濾波器從去往所述回聲消除單元的近端 輸入信號中去除被判定的規(guī)定類別的音調(diào)信號的頻率分量。
而且，可應(yīng)用判定遠(yuǎn)端輸入信號是否是任意的音調(diào)信號的任意音調(diào) 判定單元，來取代判定遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音調(diào)信號的所述 音調(diào)類別判定單元。
并且，本發(fā)明的另一方式的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除 器具有自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號；回聲消 除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)類別判定單元， 其判定所述遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音調(diào)信號；以及第1帶阻濾 波器，其設(shè)置在所述自適應(yīng)濾波器的輸入級，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元 判定為所述遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，該第1帶阻濾波器 從去往所述自適應(yīng)濾波器的遠(yuǎn)端輸入信號中去除被判定的規(guī)定類別的音 調(diào)信號的頻率分量。
這里，優(yōu)選的是，向檢測遠(yuǎn)端說話者和近端說話者的雙端通話狀態(tài)的雙端通話檢測單元輸入通過了上述第1帶阻濾波器的近端輸入信號。
并且，優(yōu)選的是，該回聲消除器具有回聲消除單元，其從近端輸 入信號中減去來自自適應(yīng)濾波器的偽回聲信號；以及第2帶阻濾波器， 其設(shè)置在所述回聲消除單元的輸入級，當(dāng)音調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端 輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，所述第2帶阻濾波器從去往所述回 聲消除單元的近端輸入信號中去除所判定的規(guī)定類別的音調(diào)信號的頻率分量。
并且，本發(fā)明的另一方式的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除 器具有自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號；回聲消 除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)結(jié)束判定單元， 其檢測出所述遠(yuǎn)端輸入信號是音調(diào)信號，還捕捉該音調(diào)信號的結(jié)束；回 聲消除量計算單元，其計算關(guān)于從所述回聲消除單元所輸出的信號的回 聲消除量；以及音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元，當(dāng)所述音調(diào)結(jié)束判定單元判 定為音調(diào)信號結(jié)束時，所述音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元根據(jù)針對所述回聲 消除量的規(guī)定條件的成立，停止所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新。
根據(jù)本發(fā)明的回聲消除器，具有即使輸入音調(diào)信號也能在以后的對 話中減少回聲感的效果。


圖1 (a) (c)是為了說明現(xiàn)有技術(shù)的課題而示出在回聲路徑的初 始延遲是50個采樣的情況下的特性的圖。
圖2 (a) (c)是為了說明現(xiàn)有技術(shù)的課題而示出在回聲路徑的初 始延遲是IO個采樣的情況下的特性的圖。
圖3是示出現(xiàn)有的電話通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是示出包含根據(jù)本發(fā)明的第1實施方式的回聲消除器的電話通 信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是示出本發(fā)明的第1實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖6是第1實施方式的信號類別判定器的判定動作的說明圖。
圖7是示出本發(fā)明的第2實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖8是第2實施方式的信號類別判定器的判定結(jié)果和輸出的關(guān)系的 說明圖。
圖9是示出本發(fā)明的第3實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖10是第3實施方式的信號類別判定器的判定結(jié)果和輸出的關(guān)系的 說明圖。
圖11是示出本發(fā)明的第4實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖12是示出本發(fā)明的第5實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。
標(biāo)號說明
1， 9:電話機(jī)；2， 8:混合電路；4， 6: VoIP終端；5: IP網(wǎng)；12，12A， 12B， 12C， 12D:回聲消除器；13:加法器；M， 14B-雙端通話 檢測器；15， 15B:音調(diào)性判定器；16， 16A， 16B， 16D:信號類別判定 器；17， 17B:系數(shù)控制器；18:自適應(yīng)濾波器；21， 22:帶阻濾波器； 31:濾波器狀態(tài)判定器；32:回聲消除量計算器；40:信號分量判定器； CO:主叫側(cè)的基地；CI:被叫側(cè)的基地。
具體實施例方式
《A》第1實施方式
參照

本發(fā)明的第1實施方式的回聲消除器。第1實施方式 的回聲消除器是為了解決上述課題1和2而作成的。第1實施方式的回 聲消除器解決如下的課題由于由音調(diào)信號引起的濾波系數(shù)的收斂(誤 收斂)，在通話開始時(在音調(diào)信號后開始輸入語音信號時)不能適當(dāng)?shù)?消除回聲，回聲顯著出現(xiàn)。第1實施方式的回聲消除器在該回聲消除器 進(jìn)行再收斂時(通話開始時的濾波系數(shù)的收斂時)，將濾波系數(shù)的初始值 設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠?br> 〈A—l〉第l實施方式的結(jié)構(gòu)
圖4是示出包含第1實施方式的回聲消除器(EC) 12的電話通信系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4所示的電話通信系統(tǒng)是經(jīng)由IP網(wǎng)5執(zhí)行基于現(xiàn)有的電話機(jī)1和 現(xiàn)有的電話機(jī)9的通信的系統(tǒng)。電話機(jī)1與VoIP終端4連接，電話機(jī)9 與VoIP終端6連接。VoIP終端4與IP網(wǎng)5連接，VoIP終端6與IP網(wǎng)5 連接。電話機(jī)1和電話機(jī)9經(jīng)由VoIP終端4、 IP網(wǎng)5和VoIP終端6進(jìn)行 通話。另外，電話機(jī)1可以收容在VoIP終端4內(nèi)(即， 一體地構(gòu)成)， 電話機(jī)9也可以收容在VoIP終端6內(nèi)(即，一體地構(gòu)成)。
在圖4中，CI表示被叫側(cè)(call-in side)的基地，CO表示主叫側(cè) (call-outside)的基地。圖4示出防止從基地CI到達(dá)基地CO的通話信 號在基地CO作為回聲流入去往基地CI的信號路徑的結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，VoIP終端4具有混合電路(H) 2，其通過雙線與電 話機(jī)1連接；數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器11，其將去往電話機(jī)1的數(shù)字通 話信號進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換并輸出到混合電路2;以及模擬/數(shù)字(A/D) 轉(zhuǎn)換器3，其將電話機(jī)1所輸出的經(jīng)由混合電路2的模擬通話信號進(jìn)行模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換。另外，可以將回聲消除器安裝在VoIP終端4上。
并且，如圖4所示，VoIP終端6具有第l實施方式的回聲消除器 12;混合電路(H) 8，其通過雙線與電話機(jī)9連接；數(shù)字/模擬(D/A) 轉(zhuǎn)換器7，其將從回聲消除器12輸出并去往電話機(jī)9的數(shù)字通話信號進(jìn) 行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換并輸出到混合電路8;以及模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器IO， 其將電話機(jī)9所輸出的經(jīng)由混合電路8的模擬通話信號進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn) 換并提供給回聲消除器12。
圖5是示出本發(fā)明的第1實施方式的回聲消除器12及其周邊設(shè)備的 結(jié)構(gòu)的框圖。在圖5中，對與圖4所示的結(jié)構(gòu)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)附上相 同標(biāo)號。另外，在第1實施方式的回聲消除器12中，輸入輸出信號是數(shù) 字信號。
如圖5所示，回聲消除器12具有接收輸入端子Rin，接收輸出端 子Rout，發(fā)送輸入端子Sin，以及發(fā)送輸出端子Sout。并且，回聲消除器12具有加法器13，雙端通話檢測器(DTD) 14，音調(diào)性判定器15，信 號類別判定器16，系數(shù)控制器17，以及自適應(yīng)濾波器(ADF) 18。
加法器13通過從輸入到發(fā)送輸入端子Sin的信號中減去偽回聲信號 y'，來去除輸入到發(fā)送輸入端子Sin的信號的回聲分量。
雙端通話檢測器14根據(jù)輸入到接收輸入端子Rin的信號和從加法器 13所輸出的信號，檢測雙端通話狀態(tài)等的通話狀態(tài)。雙端通話檢測器14 還根據(jù)來自系數(shù)控制器17的控制信號，清除內(nèi)部狀態(tài)。
音調(diào)性判定器15判定輸入到接收輸入端子Rin的信號是否是具有音 調(diào)性的信號(音調(diào)信號)。具有音調(diào)性的信號(也稱為"音調(diào)性信號")是 指呼叫控制用的各種音調(diào)(例如，撥號音(DT)、回?fù)芤?RBT)、忙音 (BT))那樣的具有規(guī)定周期的重復(fù)波形信號。在音調(diào)性信號中，除了撥 號音等音調(diào)信號以外，還包含具有與音調(diào)信號相同波形的信號。音調(diào)性 判定器15只要能判定是否具有音調(diào)性，可以是任何方式的裝置。作為音 調(diào)性判定器15，例如可應(yīng)用日本特開2000—295641號公報記載的裝置。
在音調(diào)性判定器15將輸入信號判定為音調(diào)信號的情況下，信號類別 判定器16判定該信號是哪種呼叫控制信號(呼叫控制涉及的音調(diào)信號)。 另外，判定方法的詳情在后面描述。
系數(shù)控制器17如后所述控制自適應(yīng)濾波器18的濾波系數(shù)。系數(shù)控 制器17根據(jù)后述的雙端通話檢測器14的檢測結(jié)果和/或信號類別判定器 16的判定結(jié)果，更新自適應(yīng)濾波器18中的濾波系數(shù)，或者清除濾波系數(shù)。
自適應(yīng)濾波器18根據(jù)來自接收輸入端子Rin的輸入信號和內(nèi)部的濾 波系數(shù)生成偽回聲信號y，，并將該偽回聲信號y，作為減法輸入提供給加 法器13。并且，自適應(yīng)濾波器18針對從加法器13所輸出的回聲消除殘 差信號e，使用式(1)、 (2)來更新濾波系數(shù)。然而，當(dāng)由系數(shù)控制器 17指示了濾波系數(shù)的清除時，自適應(yīng)濾波器18進(jìn)行濾波系數(shù)的清除。 〈A—2〉第1實施方式的動作下面，將第1實施方式的回聲消除器12的動作與包含該回聲消除器 12的電話通信系統(tǒng)的動作一起進(jìn)行說明。
在第1實施例的說明中，對電話機(jī)9側(cè)是主叫側(cè)、電話機(jī)1側(cè)是被
叫側(cè)的情況進(jìn)行說明。
當(dāng)主叫側(cè)的基地CO的電話機(jī)9的說話者(未作圖示)為了給被叫
側(cè)的基地CI的電話機(jī)1的說話者(未作圖示)打電話而拿起電話機(jī)9的 聽筒時，向電話機(jī)9輸出撥號音。撥號音例如從圖4的VoIP終端6與 IP網(wǎng)5之間的未作圖示的IP網(wǎng)關(guān)裝置被輸出，并被輸入到接收輸入端子 Rin。并且，撥號音有時也從設(shè)置在VoIP終端6的內(nèi)部的音調(diào)發(fā)生器(未 作圖示)被輸入到接收輸入端子Rin。以下，說明撥號音從未作圖示的IP 網(wǎng)關(guān)裝置被輸出后被輸入到接收輸入端子Rin的情況。另外，撥號音是 當(dāng)拿起聽筒時可聽到的"嘟嘟"這樣的發(fā)信音調(diào)，在日本是頻率400Hz的 音調(diào)信號。
從接收輸入端子Rin所輸入的接收信號(音調(diào)信號或通話信號等數(shù) 字信號)被輸入到雙端通話檢測器14、音調(diào)性判定器15、接收輸出端子 Rout以及自適應(yīng)濾波器18。
從接收輸入端子Rin輸入并從接收輸出端子Rout原樣輸出的接收信 號(數(shù)字信號)由D/A轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換成模擬信號，該模擬信號經(jīng)由混合 電路8被輸出到電話機(jī)9。然而，轉(zhuǎn)換后的模擬信號的一部分在混合電路 8被反射。在混合電路8被反射的信號經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器10被輸入到發(fā)送 輸入端子Sin。
輸入到發(fā)送輸入端子Sin的信號由加法器13適當(dāng)去除回聲分量，之 后被輸入到雙端通話檢測器14、自適應(yīng)濾波器18以及發(fā)送輸出端子Sout。 從發(fā)送輸出端子Scmt向IP網(wǎng)5輸出信號。
輸入到音調(diào)性判定器15的信號由音調(diào)性判定器15判定是否是音調(diào) 性信號。音調(diào)性判定器15在所輸入的信號是音調(diào)信號的情況下，將用于 通知所輸入的信號具有音調(diào)性的信號TON輸出到信號類別判定器16，在 不是音調(diào)信號的情況下，將用于通知不具有音調(diào)性的信號TOFF輸出到 信號類別判定器16。并且，音調(diào)性判定器15將輸入信號原樣輸出到信號 類別判定器16。當(dāng)輸入到音調(diào)性判定器15的信號是撥號音時，通常，由 音調(diào)性判定器15判定為有音調(diào)性。
信號類別判定器16例如使用公知的FFT (快速傅里葉變換)或公知
的零交叉法等來分析輸入信號的頻率。以下，對采用零交叉法，即檢測 輸入信號與信號振幅的水平軸的交叉的方法的情況進(jìn)行說明。
這里，將數(shù)字采樣頻率設(shè)定為16kHz。在該情況下，在輸入信號波 形在同一方向零交叉的周期(間隔)的采樣數(shù)T1滿足下式(4)的情況下，判定為輸入信號是400Hz的信號。
<formula>see original document page 21</formula>(4)
在式(4)中，40是16kHz/400Hz，是在輸入信號是正弦波信號那樣 的音調(diào)信號的情況下的同一方向(負(fù)到正或者正到負(fù)的任一方)的零交 叉的周期的采樣數(shù)。并且，Ml是規(guī)定容許的誤差范圍的參數(shù)，例如可使 用5。例如，在從輸入信號零交叉到下一次零交叉的采樣數(shù)Tl大于等于 40—M1且小于等于40+M1時，判定為輸入信號是400Hz的信號。
關(guān)于另一頻率f的信號，零交叉的間隔為16000/f釆樣，因而可以同 樣地決定檢測頻率的公式。式(5)是用于判定是否是頻率f的信號的公 式。
(<formula>see original document page 21</formula>(5)
信號類別判定器16根據(jù)從音調(diào)性判定器15所提供的通知具有音調(diào) 性的信號TON和通知不具有音調(diào)性的信號TOFF、以及通過頻率分析而 得到的頻率信息，來判定輸入信號是否是已知的呼叫控制信號，在判定 為是呼叫控制信號時，將系數(shù)重置信號RST輸出到系數(shù)控制器17和雙端 通話檢測器14。信號類別判定器16例如在被輸入通知具有音調(diào)性的信號 TON、并且通過頻率分析而得到的頻率信息是規(guī)定頻率(例如，400Hz 或2100Hz)時，輸出系數(shù)重置信號RST。例如，在撥號音輸入時，由于 具有規(guī)定頻率400Hz，因而信號類別判定器16即使未進(jìn)行撥號音的類別 的確定，也輸出系數(shù)重置信號RST。
圖6是示出呼叫控制信號(音調(diào)信號)和頻率的關(guān)系的說明圖。如 圖6所示，撥號音(DT)、回?fù)芤?RBT)、忙音(BT)等是400Hz的音 調(diào)信號，F(xiàn)AX通信開始音是2100Hz的音調(diào)信號。因此，信號類別判定器 16例如在內(nèi)部存儲器內(nèi)存儲有400和2100，在應(yīng)用式(5)時，將所存 儲的400或2100作為頻率f讀出，進(jìn)行依照式(5)的判定。在圖6中，示出了 2種規(guī)定頻率，然而也可以記載3種以上的規(guī)定頻率。
當(dāng)系數(shù)控制器17被輸入系數(shù)重置信號RST時，其將指示自適應(yīng)濾 波器18的系數(shù)的清除的清除指示信號CL一T輸出到自適應(yīng)濾波器18。另 夕卜，系數(shù)控制器17在未被輸入系數(shù)重置信號RST時，不輸出清除指示信 號CL_T。接收到清除指示信號CL—T的自適應(yīng)濾波器18清除濾波系數(shù)。 當(dāng)清除指示信號CL—T未到來時，自適應(yīng)濾波器18從初始狀態(tài)重新執(zhí)行 濾波系數(shù)的更新。
并且，清除指示信號CL_T信號如上所述也被提供給雙端通話檢測 器14。雙端通話檢測器14使用ERLE來進(jìn)行雙端通話的檢測，然而當(dāng)被 提供了清除指示信號CL一T時，清除內(nèi)部狀態(tài)。
如上所述，在第1實施方式的回聲消除器中，當(dāng)輸入到接收輸入端 子Rin的信號是撥號音(DT)等呼叫控制信號時，自適應(yīng)濾波器18的系 數(shù)被清除。實際上，當(dāng)電話機(jī)9側(cè)的主叫側(cè)說話者結(jié)束撥號操作、并且 人類語音信號在通話路徑上開始流動時，從信號類別判定器16不輸出系 數(shù)重置信號RST，由此，自適應(yīng)濾波器18可從系數(shù)清除的期望的初始狀態(tài)開始回聲路徑的估計，可迅速地執(zhí)行回聲路徑估計。并且，雙端通話 檢測器14可使用從所清除的期望的初始狀態(tài)開始收斂的自適應(yīng)濾波器18 的抵消相加輸出和來自接收輸入端子Rin的輸入信號來計算ERLE，實施 正確的雙端通話檢測。
〈A—3〉第1實施方式的效果
在第1實施方式的回聲消除器中，檢測在通話開始時等不可避免地 產(chǎn)生的呼叫控制信號，清除自適應(yīng)濾波器的系數(shù)，并清除雙端通話檢測 器的內(nèi)部狀態(tài)。因此，根據(jù)第1實施方式的回聲消除器，可防止由音調(diào) 信號(呼叫控制音調(diào))引起的誤收斂，可從期望的初始狀態(tài)開始更新回 聲消除器的自適應(yīng)濾波器，可迅速地執(zhí)行回聲路徑估計，可提供由雙端 通話引起的性能惡化少的回聲消除器。這里，即使在回聲路徑的初始延 遲短的情況下，也能實現(xiàn)無回聲的良好通話。
《B》第2實施方式
參照

本發(fā)明的第2實施方式的回聲消除器。第2實施方式的回聲消除器解決了專利文獻(xiàn)1的回聲消除器的上述課題1、 2和3。第2實施方式的回聲消除器解決了在第1實施方式的VoIP終端6內(nèi)設(shè)置有 音調(diào)檢測器(圖5)的情況下產(chǎn)生的課題。另外，如果在以下那樣的位置 未設(shè)置音調(diào)檢測器，則第1實施方式有效地執(zhí)行功能。
如圖5 (第l實施方式)所示，在VoIP終端6內(nèi)配置了回聲消除器 12的情況下，在發(fā)送輸出端子Sout的輸出測，除了音調(diào)性判定器15以 外，往往設(shè)置有音調(diào)檢測器(未作圖示)。其原因是為了檢測從電話機(jī)9 輸入的推按鈕信號(DTMF (Dial Tone Multi Frequency,撥號音多頻率) 信號PB信號)等。
然而，當(dāng)如第1實施方式的回聲消除器12那樣按如下動作將來自接收輸入端子Rin的輸出信號檢測為音調(diào)信號，并重置回聲消除器而不 進(jìn)行回聲消除，則會發(fā)生以下的不良情況。
例如，從接收輸入端子Rin所輸入的撥號音信號的一部分經(jīng)由接收 輸出端子Rout、 D/A轉(zhuǎn)換器7、混合電路8以及A/D轉(zhuǎn)換器10作為回聲 yl被輸入到發(fā)送輸入端子Sin。如上所述，當(dāng)從電話機(jī)9輸出了作為推按 鈕信號的DTMF信號sl時，回聲yl和DTMF信號sl在混合電路8被相 加，并經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器10被輸入到回聲消除器12內(nèi)，在沒有進(jìn)行回聲 消除的狀態(tài)下被輸出到發(fā)送輸出端子Som。其結(jié)果，發(fā)生如下等不良情 況上述的音調(diào)檢測器(未作圖示)受到DTMF信號以外的多余的回聲 信號yl妨礙而不能很好地檢測推按鈕編號。這種問題在未設(shè)想由上述的 回聲引起的不良情況的VoIP終端頻繁發(fā)生，并引起如下的現(xiàn)象在拿起 聽筒并聽到撥號音(嘟嘟音)的狀態(tài)下，即使按下?lián)芴柊粹o，也很難識 別電話號碼。在最壞的情況下，發(fā)現(xiàn)不能打電話等嚴(yán)重問題。
根據(jù)第2實施方式的回聲消除器，除了具有與第1實施方式的回聲 消除器相同的效果以外，即使從接收輸入端子Rin輸入撥號音等的信號， 也能檢測來自電話機(jī)9的推按鈕信號。
〈B — l〉第2實施方式的結(jié)構(gòu)
圖7是示出本發(fā)明的第2實施方式的回聲消除器12A及其周邊設(shè)備 的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖7中，對與圖5所示的結(jié)構(gòu)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)附上
相同標(biāo)號。
如圖7所示，第2實施方式的回聲消除器(EC) 12A與第l實施方 式一樣具有加法器13，雙端通話檢測器(DTD) 14，音調(diào)性判定器15， 信號類別判定器16A，以及自適應(yīng)濾波器(ADF) 18。并且，第2實施 方式的回聲消除器12A不具有系數(shù)控制器17 (圖5所示)，代之具有帶 阻濾波器(NF) 21、 22。并且，圖7所示的信號類別判定器16A進(jìn)行與 圖5所示的第1實施方式的信號類別判定器16稍有不同的處理。
第2實施方式的信號類別判定器16A不僅判定是否是呼叫控制信號， 還判定輸入信號的具體的呼叫控制信號的類別。例如，信號類別判定器 16A將相同的400Hz的撥號音和忙音加以區(qū)別來判定。第2實施方式的 信號類別判定器16A例如將通過FFT等而獲得的頻譜圖形與基準(zhǔn)頻譜圖 形進(jìn)行對照，或者在使動態(tài)范圍一致后將輸入信號的波形圖形與基準(zhǔn)波 形圖形進(jìn)行對照等，來判定呼叫控制信號的具體類別。當(dāng)輸入信號是音 調(diào)信號并獲得了具體類別時，信號類別判定器16A將類別信息提供給帶 阻濾波器21和22。
帶阻濾波器21設(shè)置在發(fā)送輸入端子Sin和加法器13之間。帶阻濾 波器22設(shè)置在接收輸入端子Rin和雙端通話檢測器14之間、以及接收 輸入端子Rin和自適應(yīng)濾波器18之間。
各帶阻濾波器21、22在從信號類別判定器16A被提供了類別信息時， 阻止根據(jù)該類別信息所決定的頻率分量的通過。即，帶阻濾波器21、 22 是能使通過阻止頻帶等改變的帶阻濾波器。 〈B—2〉第2實施方式的動作
下面，以與第1實施方式的回聲消除器的不同點為中心來說明第2 實施方式的回聲消除器12A的動作。
第2實施方式的信號類別判定器16A當(dāng)判定出輸入信號的具體類別 時，將其判定結(jié)果，即表示信號類別的信號KIND一TONE輸出到帶阻濾 波器21和22雙方。在輸入信號是音調(diào)信號以外的信號，即非音調(diào)信號 的情況下，信號類別判定器16A什么也不輸出。
圖8是信號類別判定器16A的判定結(jié)果和輸出信號KINDJTONE的關(guān)系的說明圖。信號類別判定器16A將表示圖8所示的關(guān)系的信息存儲 在內(nèi)部，并輸出具有與判定結(jié)果對應(yīng)的值的信號KIND—TONE。在圖8 中，KIND—TONE二l表示輸入信號是撥號音(DT)， KIND_TONE=2表 示輸入信號是回?fù)芤?RBT)， KIND_TONE = 3表示輸入信號是忙音(BT)， KIND—TONE=4表示輸入信號是FAX通信開始音(FAX)。 KIND—TONE的值只要是表示頻率和信號種類的值，則可以遵從任何體 系。盡管與圖8不同，然而例如也可以將直接表示頻率的數(shù)值400等直 接用作信號KIND—TONE的輸出值。另外，在輸入信號是非音調(diào)信號的 情況下，也可以輸出具有表示是非音調(diào)信號的值(例如0)的信號 KIND—TONE 。
被輸入信號類別判定信號KINDJTONE的各帶阻濾波器21、 22分別 對輸入信號實施公知的帶阻濾波處理，以阻止與信號KIND—TONE對應(yīng) 的頻率。當(dāng)沒有信號KIND—TONE時，各帶阻濾波器21、 22分別使輸入 信號通過。
帶阻濾波器21、 22可以從預(yù)先準(zhǔn)備的多個濾波器，即阻止預(yù)定的頻 率(例如400Hz)或其他頻率的帶阻濾波器中選擇一個或多個來實現(xiàn)阻 止由信號KIND—TONE所指示的頻率的濾波器。并且，帶阻濾波器21、 22也可以根據(jù)所輸入的頻率適當(dāng)?shù)孛看巫赃m應(yīng)地構(gòu)成頻率阻止濾波器。 作為自適應(yīng)地實現(xiàn)帶阻濾波器21、 22的方法，例如在信號KIND—ONE 指示的阻止頻率是400Hz、并且采樣頻率是16kHz的情況下，將使輸入 信號延遲40 (二16kHz/400Hz)個采樣后的信號反轉(zhuǎn)(相當(dāng)于400Hz周 期)，并與無延遲的輸入信號相加，從而可實現(xiàn)去除400Hz音調(diào)的濾波器。 這樣，根據(jù)信號類別和頻率的信息，只要能實現(xiàn)去除規(guī)定頻率的濾波器， 就可以使用任何方法。如上所述，在帶阻濾波器21、 22中，阻止與所輸 入的信號類別對應(yīng)的呼叫控制信號的通過。
來自帶阻濾波器21的輸出信號被輸入到加法器13，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行回 聲去除。另一方面，來自帶阻濾波器22的輸出信號被輸入到雙端通話檢 測器14和自適應(yīng)濾波器14，適當(dāng)?shù)赜糜陔p端通話狀態(tài)的檢測和偽回聲信 號y'的形成。
假如，當(dāng)來自接收輸入端子Rin的輸入信號在信號類別判定器16A 中被判定為音調(diào)信號時，由于該音調(diào)信號被帶阻濾波器22去除，因而就 等于什么也不輸入到自適應(yīng)濾波器18和雙端通話檢測器14。此時，即使 從電話機(jī)9向混合電路8輸出DTMF信號sl，在帶阻濾波器21中進(jìn)行 了帶阻后的信號也僅為信號sl，被輸入到加法器13。另一方面，來自接 收輸入端子Rin的音調(diào)信號被帶阻濾波器22阻止，什么也不輸入到自適 應(yīng)濾波器18和雙端通話檢測器14。 g卩，此時，去往自適應(yīng)濾波器I8的 輸入信號x (n) =0，上述的式(1)可按式(6)來表示，系數(shù)更新實質(zhì) 上停止。
hk(n + l) = hk(n) + 0 …(6)
并且，除了這種系數(shù)更新的控制以外，還有
N-1∑i=0X2>2(n-i) = 0
為使式(l)的右邊不發(fā)散，當(dāng)滿足
N-1∑i=0X2>2(n-i)≤ MIN(dBmO) x積和數(shù)時停止更新。另外，
(dBm0的0dBm0基準(zhǔn)值)=OdBmO 與公知的ITU—T (國際電信聯(lián)盟通信部門)標(biāo)準(zhǔn)建議G711記載的一樣。
例如，可應(yīng)用MIN (dBm0) =—50 (dBm0)。但是，MIN (dBm0)不限于該值。
如上所述當(dāng)使用帶阻濾波器21、 22時，由于帶阻濾波器21、 22阻止來自接收輸入端子Rin的音調(diào)信號和由音調(diào)引起的回聲，因而即使自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新在手續(xù)上執(zhí)行相當(dāng)長的時間，實質(zhì)上更新量也為0，系數(shù)的值自身不更新且不變化。并且，由于參照輸入是0的自適應(yīng)濾波器18什么也不輸出，因而不會向加法器13輸出多余的偽回聲y'。 因此，輸入到加法器13的DTMF信號sl不受任何惡化，僅被去除回聲yl而被輸出到發(fā)送輸出端子Sout。來自發(fā)送輸出端子Sout的輸出信號 (DTMF信號)在未作圖示的音調(diào)檢測器中被正確檢測。
并且，由于沒有由音調(diào)信號引起的誤收斂，因而雙端通話檢測器14 的內(nèi)部狀態(tài)也不會被擾亂，可精度良好地進(jìn)行繼音調(diào)后的通常語音中的 雙端通話檢測，可消除回聲。
〈B — 3〉第2實施方式的效果
如以上說明那樣，根據(jù)第2實施方式的回聲消除器，除了取得與第 1實施方式的回聲消除器相同的效果以外，還能取得以下的效果。即使有 來自接收輸入端子Rin的音調(diào)信號，并且所收容的電話機(jī)在相反方向輸 出DTMF信號等音調(diào)信號，使用回聲消除器輸出的音調(diào)檢測器也能正確 地識別DTMF信號而能打電話。并且，根據(jù)第2實施方式的回聲消除器， 由于與回聲路徑的初始延遲的大小無關(guān)而沒有音調(diào)信號中的誤收斂，因
而雙端通話檢測器的內(nèi)部狀態(tài)也不會被擾亂，可精度良好地進(jìn)行繼音調(diào) 后的通常語音中的雙端通話檢測，可去除回聲。
《C》第3實施方式
參照

本發(fā)明的第3實施方式的回聲消除器。第3實施方式 的回聲消除器要達(dá)到如下的目的當(dāng)應(yīng)用于發(fā)生內(nèi)線交換的專用小交換 裝置(PBX， Private Branch eXchange)連接那樣的有回聲路徑切換的大 規(guī)模系統(tǒng)時，自動脫離不能消除回聲的狀態(tài)，實現(xiàn)無回聲的通話。第3 實施方式的回聲消除器是為了解決專利文獻(xiàn)1的回聲消除器的上述課題 1 4而提出的。
〈C一l〉第3實施方式的結(jié)構(gòu)
圖9是示出本發(fā)明的第3實施方式的回聲消除器12B及其周邊設(shè)備 的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖9中，對與圖5或圖7所示的結(jié)構(gòu)相同或?qū)?yīng)的結(jié) 構(gòu)附上相同標(biāo)號。
在圖9中，第3實施方式的回聲消除器12B設(shè)置在具有內(nèi)線轉(zhuǎn)送功 能的PBX6B中。PBX6B具有混合電路8 — 1、 8—2，其例如具有轉(zhuǎn)送 前后的電話機(jī)9-l、 9一2，并進(jìn)行4線2線轉(zhuǎn)換；數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn) 換器7，其對去往電話機(jī)9一1或9一2的數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換；
模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器IO，其對電話機(jī)9一1或9一2輸出的信號進(jìn)行 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換；開關(guān)30—1，其將D/A轉(zhuǎn)換器7的輸出信號提供給混合 電路8 — 1或8—2;開關(guān)30—2，其將從混合電路8 —l或8—2所輸出的 信號提供給A/D轉(zhuǎn)換器10;以及第3實施方式的回聲消除器12B。另外， 開關(guān)30 — 1和30—2連動進(jìn)行切換動作。
如圖9所示，第3實施方式的回聲消除器(EC) 12B具有加法器 13，雙端通話檢測器(DTD) 14B，音調(diào)性判定器15B，信號類別判定器 16B，系數(shù)控制器17B，自適應(yīng)濾波器(ADF) 18，帶阻濾波器(NF) 21、 22，濾波器狀態(tài)判定器31，以及回聲消除量計算器(ACANC) 32。
加法器13、自適應(yīng)濾波器18以及帶阻濾波器21、 22與第2實施方 式相同。
第3實施方式的音調(diào)性判定器15B除了具有已述的實施方式的功能 以外，還能判定DTMF信號那樣的2種合成音調(diào)信號。
第3實施方式的信號類別判定器16B利用音調(diào)性判定器15B的判定 結(jié)果，還能判定DTMF信號那樣的2種合成音調(diào)信號的類別。信號類別 判定器16B還判定音調(diào)信號的結(jié)束。
回聲消除量計算器32根據(jù)加法器13的輸入輸出信號，換句話說， 根據(jù)具有回聲分量的輸入信號和進(jìn)行了回聲去除動作后的輸出信號來計 算回聲消除量。
濾波器狀態(tài)判定器31根據(jù)信號類別判定器16B的判定結(jié)果和回聲消 除量計算器32的計算結(jié)果來判定自適應(yīng)濾波器18的狀態(tài)。
第3實施方式的系數(shù)控制器17B根據(jù)濾波器狀態(tài)判定器31的判定結(jié) 果，決定自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新的停止和系數(shù)的清除等控制內(nèi)容。
第3實施方式的雙端通話檢測器14B根據(jù)系數(shù)控制器17B的控制內(nèi) 容和自身內(nèi)的雙端通話檢測結(jié)果，控制對自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新。 〈C一2〉第3實施方式的動作
下面，說明第3實施方式的回聲消除器12B的動作。以下，說明當(dāng) 發(fā)生從被叫側(cè)電話機(jī)9一1切換到被叫側(cè)的另一電話機(jī)9一2的轉(zhuǎn)送時的 情況。這里，由于該說明是發(fā)生轉(zhuǎn)送前后的說明，因而假定未作圖示的主叫側(cè)電話機(jī)和被叫側(cè)電話機(jī)9一1處于已暫時進(jìn)行了通話的狀態(tài)來進(jìn)行 說明。
首先，從未作圖示的主叫側(cè)電話機(jī)所輸出的語音信號在回聲消除器12B的前一級的未作圖示的A/D轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號而被輸入到 接收輸入端子Rin。輸入到接收輸入端子Rin的信號被提供給帶阻濾波器 22和音調(diào)性判定器15B，并從接收輸出端子Rout原樣輸出而被輸入到 D/A轉(zhuǎn)換器7。
在D/A轉(zhuǎn)換器7中被轉(zhuǎn)換成模擬信號的信號經(jīng)由開關(guān)30—1被輸入 到混合電路8—1，經(jīng)由該混合電路8—1被提供給電話機(jī)9一1，并且信 號的一部分被混合電路8 — 1反射，成為回聲信號yl?；芈曅盘杫l經(jīng)由 開關(guān)30—2被提供給A/D轉(zhuǎn)換器10，再次被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號而被輸入到 回聲消除器12B的發(fā)送輸入端子Sin。
輸入到發(fā)送輸入端子Sin的信號被輸入到帶阻濾波器21。在各帶阻 濾波器21、 22中，如后所述，去除與信號類別判定器16B的輸出對應(yīng)的 音調(diào)信號，將音調(diào)去除后的信號Sin一AC輸出到回聲消除量計算器32， 并輸出到加法器13。加法器13將音調(diào)去除后的信號Sin—AC和偽回聲y' 相加來去除回聲。來自加法器13的輸出信號res被輸入到雙端通話檢測 器14B和回聲消除量計算器32，并從發(fā)送輸出端子Sout向未作圖示的遠(yuǎn) 方的主叫側(cè)電話機(jī)送出。
這里，說明回聲消除量計算器32的動作。回聲消除量計算器32例 如根據(jù)式(7)計算回聲消除量ACANC (n)。在式(7)中，n表示是第 n次的計算值。
<formula>see original document page 29</formula>
在式(7)中，通過將對Sin—AC (n)禾卩res (n)的平方比進(jìn)行了對 數(shù)計算后的結(jié)果乘以10，來計算回聲消除量ACANC (n)。
然而，如果在把重點放在信號的粗略動作上并且為了監(jiān)視緩慢的特 性變化，則如式(8)那樣，也可以將Sin_AC (n)和res (n)按每規(guī)定采樣數(shù)(例如，160個采樣)進(jìn)行收集，取其平方的總和后取雙方的比，進(jìn)行對數(shù)計算等。并且，也可以使用絕對值而不是平方。在式(8)中， M是要平均的采樣數(shù)，例如可以是160等，然而不限于該采樣數(shù)。 [算式6]
<formula>see original document page 30</formula>,
總之，只要是計算加法器13的前后信號的電平比或功率比的方法， 則回聲消除量計算器32的計算方法可以是任何方法。根據(jù)式(7)獲得 的回聲消除量ACANC (n)是根據(jù)對數(shù)比計算加法器13的前后信號的平 方的結(jié)果，當(dāng)來自加法器13的輸出信號res隨著回聲消除器12B的收斂 而減小時，回聲消除量ACANC (n)的值增大。作為回聲消除量ACANC (n)的初始值可應(yīng)用O，然而不限于此?；芈曄坑嬎闫?2將計算出 的回聲消除量ACANC (n)輸入到濾波器狀態(tài)判定器31。
在第3實施方式中，為了計算回聲消除量，使用加法器13的前后信 號來通過回聲消除量計算器32計算回聲消除量，然而也可以采用別的方 法。例如，可以從接收輸入端子Rin和接收輸出端子Rout之間的任意1 點和緊接加法器13后面的點取信號，計算包含回聲路徑的衰減量的回聲 衰減量。
從回聲消除量計算器32將回聲消除量ACANC (n)提供給濾波器 狀態(tài)判定器31，并且，從信號類別判定器16B將后述的帶阻濾波器控制 信號KIND—TONE和音調(diào)結(jié)束信號TEND提供給濾波器狀態(tài)判定器31 。
以下，說明第3實施方式的音調(diào)性判定器15B和信號類別判定器16B 的動作。
音調(diào)性判定器15B的輸出信號被輸入到信號類別判定器16B。第3 實施方式的音調(diào)性判定器15B構(gòu)成為除了第2實施方式的音調(diào)性判定器 的功能以外，還能判定DTMF信號，即2種合成音調(diào)信號。音調(diào)性判定 器15B預(yù)先將信號分為大致二個頻帶，以便能判定2種合成音調(diào)信號。
這是基于DTMF信號是通過將由高頻構(gòu)成的"高群"和由低頻構(gòu)成的"低 群"這2種音調(diào)進(jìn)行合成而生成的。
在第3實施方式中，音調(diào)性判定器15B內(nèi)置有為了分離"高群"而 將1000Hz至1700Hz設(shè)為通帶的帶通濾波器；為了分離"低群"而將600Hz 至980Hz設(shè)為通帶的帶通濾波器；以及在第1和第2實施方式中所說明 的為了分離400Hz附近的"呼叫控制信號群"而將0Hz至500Hz設(shè)為通帶 的帶通濾波器，音調(diào)性判定器15B構(gòu)成為對由這些各帶通濾波器進(jìn)行了 頻帶分割后的信號進(jìn)行基于與第1實施方式中所說明的相同的零交叉的 音調(diào)頻率判定。
第3實施方式的信號類別判定器16B針對"呼叫控制信號群"的頻帶 的信號，如上述的第2實施方式那樣判定信號類別(參照圖8)，針對都 具有"高群"和"低群"的頻帶的信號，根據(jù)存儲在內(nèi)部的圖10所示的輸入、 判定結(jié)果和輸出之間的關(guān)系信息，判定信號類別。另外，在檢測出"呼叫 控制信號群"和"高群"的情況下，在檢測出"呼叫控制信號群"和"低群"的 情況下，在檢測出"呼叫控制信號群"、"高群"和"低群"的情況等下，也可 以處理成不是音調(diào)性信號，然而不限于此。
當(dāng)信號類別判定器16B判定出信號類別時，將其判定結(jié)果，即表示 信號類別的信號KIND—TONE輸出到帶阻濾波器21、 22和濾波器狀態(tài)判 定器31。信號KIND一TONE例如只要采用將識別信號的值(編號)和信 號種類如圖8和圖IO所示相關(guān)聯(lián)起來等的、使頻率和信號種類相關(guān)聯(lián)起 來的方式，就可以使用任何值的體系。
在圖8和圖10的例子中，KIND—TONE=l時表示撥號音(DT)， KIND_TONE=5時表示DTMF信號的"l"。
從信號類別判定器16B被輸入信號KIND—TONE的帶阻濾波器21、 22分別對輸入信號實施公知的帶阻濾波處理，以阻止根據(jù)信號 KIND—TONE所決定的頻率。帶阻濾波器21、 22的動作與第2實施方式 相同，然而在第3實施方式的情況下，與第2實施方式的不同點是，當(dāng) 信號KIND一TONE指示DFMF信號時，去除2種信號。例如，通過從為 了"高群"和"低群"用而預(yù)先準(zhǔn)備的多個帶阻濾波器中分別選擇根據(jù)信號
KIND—TONE所決定的"高群"和"低群"用的濾波器(它們是縱連地連接)， 來進(jìn)行與DTMF信號對應(yīng)的頻帶去除。另夕卜，阻止DTMF信號的頻帶的 構(gòu)成方法不限于該方法。
在第3實施方式的情況下，信號類別判定器16B還將信號 KIND一TONE輸出到濾波器狀態(tài)判定器31。并且，當(dāng)來自音調(diào)性判定器 15B的信號從有音調(diào)性信號TON變化為無音調(diào)性信號TOFF時，信號類 別判定器16B將音調(diào)結(jié)束信號TEND輸出到濾波器狀態(tài)判定器31 。
濾波器狀態(tài)判定器31根據(jù)來自信號類別判定器16B的輸出信號 KIND—TONE和TEND、以及來自回聲消除量計算器32的輸出信號如下 進(jìn)行動作。
當(dāng)從信號類別判定器16未輸入信號KIND—TONE時，即，在來自接 收輸入端子Rin的輸入信號不具有音調(diào)性的期間，濾波器狀態(tài)判定器31 以預(yù)定的一定時間的間隔對來自回聲消除量計算器32的輸出信號進(jìn)行更 新，同時進(jìn)行保持。例如，每隔20ms執(zhí)行更新保持，然而更新間隔不限 于此。
另一方面，當(dāng)從信號類別判定器16B輸入了信號KIND—TONE時， 濾波器狀態(tài)判定器31將回聲消除量計算器32的輸出信號按下述分類為 條件1 條件4進(jìn)行動作。
條件l: ACANC (n)〇E—ACANC (dB)
條件2: ACANC (n) <E—ACANC (dB)
另外，作為規(guī)定條件1和條件2的閾值參數(shù)E—ACANC，例如應(yīng)用 20dB。然而，閾值參數(shù)E一ACANC的值不限于該值。
當(dāng)條件l成立時，即，當(dāng)回聲消除量大時，濾波器狀態(tài)判定器31把 督促自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新停止的信號ADP—STP輸出到系數(shù)控制 器17B。系數(shù)控制器17B將信號ADP—STP經(jīng)由雙端通話檢測器14B輸 出到自適應(yīng)濾波器18，停止自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新。
當(dāng)音調(diào)信號的期間結(jié)束、并且來自信號類別判定器16B的信號TEND 被輸入到濾波器狀態(tài)判定器31時，濾波器狀態(tài)判定器31暫時停止回聲 消除量ACANC (n)的更新保持，等待下一次的回聲消除量ACANC的更新期間到來。然后，當(dāng)在回聲消除量計算器32中重新計算回聲消除量 ACANC (n+l)并且將其輸出到濾波器狀態(tài)判定器31時，濾波器狀態(tài)判定器31進(jìn)行回聲消除量ACANC (n+l)與之前保持的ACANC (n) 的比較。即，將音調(diào)信號被輸入到回聲消除器12B前后的回聲消除量 ACANC (.)進(jìn)行比較。(.)表示任意的n。之后，繼條件1之后執(zhí)行后述的條件3、 4的判定，并執(zhí)行與各自的結(jié)果對應(yīng)的動作。
另一方面，當(dāng)條件2成立時，即，當(dāng)回聲消除量小時，濾波器狀態(tài) 判定器31不向系數(shù)控制器17B輸出督促自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新停止的信號ADP_STP。
濾波器狀態(tài)判定器31判定下述的條件3和4，并根據(jù)結(jié)果分別進(jìn)行 動作。另外，作為條件3和4中的Al可應(yīng)用3dB，作為A2可應(yīng)用0dB，然而不限于此。
條件3: △2〈ACANC (n+l) <ACANC (n) —△l
條件4: ACANC (n+l) <△2
當(dāng)條件3成立時，即，當(dāng)被輸入音調(diào)信號，而回聲消除量與輸入前相比相當(dāng)小時，濾波器狀態(tài)判定器31將系數(shù)更新督促信號ADP-F輸出到系數(shù)控制器17B。
當(dāng)條件4成立時，即，當(dāng)由于進(jìn)行回聲消除動作而使回聲消除量為負(fù)時，將系數(shù)重置信號ADP—RST輸出到系數(shù)控制器17B。
另外，當(dāng)條件3和條件4都不成立時，濾波器狀態(tài)判定器31不將任何信號輸出到系數(shù)控制器17B。
也可以取代上述的條件3而應(yīng)用下述的條件3的變形例。條件3的變形例是取代下限固定值A(chǔ)2而利用ACANC (n)，上下設(shè)定余量范圍。
條件3的變形例
ACANC (n) —△3〈ACANC (n+l) 〈ACANC (n) —△l
系數(shù)控制器17B在從濾波器狀態(tài)判定器31被輸入了系數(shù)重置信號 ADP一RST時，向雙端通話檢測器14B輸出重置信號RST。該重置信號RST經(jīng)由雙端通話檢測器14B被提供給自適應(yīng)濾波器18，自適應(yīng)濾波器 18在重置濾波系數(shù)后再次開始系數(shù)更新。這里，重置雙端通話檢測器14B
和自適應(yīng)濾波器18雙方，然而也可以僅重置自適應(yīng)濾波器18。
并且，系數(shù)控制器17B在從濾波器狀態(tài)判定器31被輸入了系數(shù)更新 督促信號ADPF時，重置雙端通話檢測器14B,然而不重置自適應(yīng)濾波 器18，進(jìn)行控制以強(qiáng)制地執(zhí)行系數(shù)更新動作。
在第3實施方式中，系數(shù)控制器17B經(jīng)由雙端通話檢測器14B進(jìn)行 自適應(yīng)濾波器18的控制，然而系數(shù)控制器17B也可以分別控制自適應(yīng)濾 波器18和雙端通話檢測器14B。
對第3實施方式的動作如何解決專利文獻(xiàn)1的回聲消除器中的課題 4進(jìn)行說明。這里，如在課題項中所述，根據(jù)轉(zhuǎn)送時刻的回聲消除器的自 適應(yīng)濾波器的收斂狀態(tài)的良好與否和轉(zhuǎn)送前后的回聲路徑特性的變化大 小的組合進(jìn)行說明。
發(fā)生內(nèi)線轉(zhuǎn)送的最典型的例子是如下時的例子未作圖示的遠(yuǎn)端說 話者(圖9的主叫側(cè)說話者)對推按鈕進(jìn)行轉(zhuǎn)送用的操作(輸出DTMF 信號)，之后，通過內(nèi)部交換機(jī)(PBX) 6B的轉(zhuǎn)送功能將被叫側(cè)電話機(jī)從 電話機(jī)9一1變?yōu)殡娫挋C(jī)9一2。即，是操作用于指定與最初連接的電話機(jī) 9一1不同的電話機(jī)9一2的推按鈕(內(nèi)線編號等)，實際上與另一電話機(jī) 9一2再次連接的例子。
(內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A)
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A是如下的例子自適應(yīng)濾波器18的收斂不充分，轉(zhuǎn) 送前后的混合電路8 — 1和8—2的響應(yīng)特性幾乎不變。
在轉(zhuǎn)送前進(jìn)行少許通話，由于語音而使自適應(yīng)濾波器18處于收斂途 中?；蛘?，在音調(diào)檢測前的期間受到少許的系數(shù)干擾的情況下，適用于 該內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A。
在自適應(yīng)濾波器18的收斂不充分時，遠(yuǎn)端說話者例如操作推按鈕 (輸入DTMF信號)等，請求與不同的電話機(jī)9—2的連接。
輸入到接收輸入端子Rin的DTMF信號被輸入到帶阻濾波器22和音 調(diào)性判定器15B，并且，從接收輸出端子Rout原樣輸出，而提供給D/A 轉(zhuǎn)換器7。
音調(diào)性判定器15B檢測音調(diào)性。根據(jù)音調(diào)性判定器15B的輸出從信號類別判定器16B輸出信號KIND—TONE,在各帶阻濾波器21、 22中阻 止與信號KINDJTONE對應(yīng)的頻率的通過。
其結(jié)果，由于在產(chǎn)生DTMF信號的期間DTMF信號被帶阻濾波器 21阻止，因而成為與DTMF信號不被輸入到自適應(yīng)濾波器18和雙端通 話檢測器14B中時相同的狀態(tài)。因此，即使DTMF信號被長時間輸入到 接收輸入端子Rin，自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)也不會被擾亂，然而系數(shù)收 斂不會在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A是自適應(yīng)濾波器18的收斂不充分時的例子，由于回 聲消除量少，因而條件2成立(條件1成立時的情況在后面描述)。當(dāng) DTMF信號結(jié)束時，從信號類別判定器16B輸出音調(diào)結(jié)束信號TEND。 接收到該信號TEND的濾波器狀態(tài)判定器31將前一次保持的回聲消除量 ACANC (n)與從回聲消除量計算器32新輸出的回聲消除量ACANC (n + 1)進(jìn)行比較。在該內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A的情況下，由于混合電路8—1的 特性和混合電路8—2的特性幾乎相同，因而如果自適應(yīng)濾波器18執(zhí)行 系數(shù)更新，則<formula>see original document page 35</formula>
因此，系數(shù)控制器17B什么也不輸出。
當(dāng)條件1成立時，濾波器狀態(tài)判定器31暫時經(jīng)由系數(shù)控制器17B停 止自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新，然而條件1成立終究是指能使用DTMF 信號之前的語音信號來估計混合電路的特性的情況。由于內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A 是轉(zhuǎn)送前后的混合電路8 — 1和混合電路8—2的特性相等時的例子，因 而期望的是自適應(yīng)濾波器18直接進(jìn)行系數(shù)更新，系數(shù)控制器17B什么也 不輸出。其結(jié)果，自適應(yīng)濾波器18和雙端通話檢測器14B如期望那樣， 可進(jìn)行通常的回聲消除動作，可在音調(diào)信號產(chǎn)生前后沒有回聲惡化地進(jìn) 行回聲消除。
〔內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子B )
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子B是如下例子自適應(yīng)濾波器18的收斂不充分，在轉(zhuǎn) 送前后混合電路8 — 1和8—2的特性改變。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子B中，以下動作之前的各部的動作與內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A的情況相同DTMF信號結(jié)束，從信號類別判定器16B輸出音調(diào)結(jié)束 信號TEND,接收到該信號TEND的濾波器狀態(tài)判定器31將前一次保持 的回聲消除量ACANC (n)與從回聲消除量計算器32新輸出的回聲消除 量ACANC (n+1)進(jìn)行比較。
當(dāng)從信號類別判定器16B被輸入了信號KINDJTONE時，濾波器狀 態(tài)判定器31根據(jù)來自回聲消除量計算器32的輸出，判定是條件1成立 或條件2成立。由于自適應(yīng)濾波器18的收斂不充分，因而在該內(nèi)線轉(zhuǎn)送 例子B中，在大多數(shù)情況下，條件2成立(條件1成立時的情況在后面 描述)。
而且，在該內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子B中，以轉(zhuǎn)送為界，混合電路的響應(yīng)特性 從不一致的混合電路8 — 1的特性變化為混合電路8—2的特性。即使自 適應(yīng)濾波器18執(zhí)行系數(shù)更新，回聲路徑估計的對象也從混合電路8—1 變化為混合電路8—2。當(dāng)然，在自適應(yīng)濾波器18中產(chǎn)生的偽回聲是不適 當(dāng)?shù)?，得?br> ACANC (n+1) <ACANC (n)
在大多數(shù)情況下，得到
ACANC (n+1) <0
因此，濾波器狀態(tài)判定器31的判定結(jié)果不管是條件1成立還是條件 2成立，之后的條件判定必定是條件3或4中的某一方。并且，雙端通話檢測器14B伴隨急劇的回聲消除量的惡化，而把路徑變動后的回聲誤判 定為近端的說話者信號，把狀態(tài)判定為雙端通話，暫時停止自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新。
如上所述，濾波器狀態(tài)判定器31判定接收來自信號類別判定器16B 的輸出TEND前后的回聲消除量ACANC的變化與條件3或條件4是否一致，首先，進(jìn)行雙端通話檢測器14B的重置，解除雙端通話檢測器14B 的誤判定。濾波器狀態(tài)判定器31接下來進(jìn)行自適應(yīng)濾波器18的控制， 然而如下所述根據(jù)條件3和條件4改變控制。
a)條件3成立時
條件3成立表示回聲消除量ACANC在規(guī)定的容許范圍內(nèi)惡化。因 此，雖然處于能消除少許回聲的狀態(tài)，然而為了進(jìn)行最佳的回聲路徑估 計，期望的是進(jìn)一步執(zhí)行收斂。因此，濾波器狀態(tài)判定器31將系數(shù)更新
督促信號ADP一F輸出到系數(shù)控制器17B，更新自適應(yīng)濾波器18的濾波 系數(shù)。
b)條件4成立時
在條件4中的參數(shù)A2例如是0dB的情況下，條件4成立表示回聲消 除量ACANC為負(fù)，即，不僅回聲消除失敗，反而強(qiáng)調(diào)了回聲。在該情 況下，為了進(jìn)行最佳的回聲路徑估計，期望的是暫時廢棄自適應(yīng)濾波器 18的系數(shù)并執(zhí)行再收斂動作。因此，系數(shù)控制器17B將系數(shù)重置信號 ADP—RST經(jīng)由雙端通話檢測器14B輸出到自適應(yīng)濾波器18，重置濾波 系數(shù)后再次開始系數(shù)更新。另外，在第3實施方式中，經(jīng)由雙端通話檢 測器14B重置自適應(yīng)濾波器18，然而系數(shù)控制器17B也可以直接重置自 適應(yīng)濾波器18。
由于進(jìn)行與上述條件3和條件4對應(yīng)的自適應(yīng)濾波器18的控制，因 而即使混合電路的特性在轉(zhuǎn)送前后發(fā)生變化，回聲消除器12B也迅速地 再次跟隨新連接的混合電路8—2的特性，因而可迅速地進(jìn)行消除了回聲 的通話。
(內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C 〕
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C是如下的內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子自適應(yīng)濾波器18的收斂不 充分，在轉(zhuǎn)送前后混合電路的特性幾乎不變。在該內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C中， 由于自適應(yīng)濾波器18的收斂充分，因而在濾波器狀態(tài)判定器31中條件1 成立。已進(jìn)行了估計的回聲路徑可無遺漏地估計語音頻帶，不僅語音信 號的回聲，而且音調(diào)信號的回聲當(dāng)然也能消除。另一方面，由于回聲消 除殘差res也是大致為O，因而式(1)中的系數(shù)更新量也為0，例如即使 被輸入音調(diào)信號，也與系數(shù)更新大致停止一樣。
有例外情況當(dāng)在長時間(例如1分鐘)期間輸入DTMF信號等時， 自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)逐漸受到破壞，在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C中，只要能防 止這一情況即可。
正如已述的那樣，濾波器狀態(tài)判定器31、信號類別判定器16B以及帶阻濾波器21、 22的組合承擔(dān)該任務(wù)。當(dāng)在從信號類別判定器16B輸出 信號KIND_TONE的狀態(tài)下條件1成立時，濾波器狀態(tài)判定器31將督促 自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新停止的信號ADP_STP輸出到系數(shù)控制器 17B，因而自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新停止，在轉(zhuǎn)送后再次開始系數(shù)更 新，因而可沒有問題地繼續(xù)消除回聲。
在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C中，之后也進(jìn)行與條件3和條件4對應(yīng)的相同動 作，而在內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C中，可認(rèn)為轉(zhuǎn)送前后的混合電路的特性不變化。 因此，從響應(yīng)特性的方面看，混合電路8—1和混合電路8—2大致相等， 因而只要DTMF信號的輸入并非那么長時間，則自適應(yīng)濾波器18的系數(shù) 就不會被擾亂，在轉(zhuǎn)送前后，回聲消除量ACANC不會惡化。因此，即 使回聲消除器12B在該狀態(tài)下繼續(xù)動作，也沒有任何問題。
并且，即使長時間輸入DTMF信號，接收到信號類別判定器16B的 輸出KIND_TONE的濾波器狀態(tài)判定器31也防止了以后的自適應(yīng)濾波器 18的系數(shù)擾亂。萬一在音調(diào)類別的判定延遲、并且由于信號KINDJTONE 的輸入而使濾波器狀態(tài)判定器31進(jìn)行的自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新停 止延遲的情況下，自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)雖然被擾亂，但在該情況下， 由于以轉(zhuǎn)送為界回聲消除量ACANC惡化，因而在DTMF信號結(jié)束后， 從信號類別判定器16B被輸入了信號TEND的濾波器狀態(tài)判定器31再次 以回聲消除量ACANC的條件3、 4進(jìn)行判定，以后，與內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A、 B的動作相同。即，在最壞情況下，在轉(zhuǎn)送后，與所述的內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子A、 B—樣，可迅速地使自適應(yīng)濾波器18再次收斂，可消除回聲。
〔內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子D)
內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子D是如下的例子自適應(yīng)濾波器18的收斂充分，以轉(zhuǎn) 送為界混合電路的特性發(fā)生改變。在該內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子中，由于在轉(zhuǎn)送前 回聲消除器12B充分收斂，因而條件1成立。
因此，如上所述，根據(jù)濾波器狀態(tài)判定器31的輸出，系數(shù)控制器 17B暫時停止自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新，然而在DTMF信號通過后， 條件3或條件4成立，因而再次開始自適應(yīng)濾波器18的收斂，在轉(zhuǎn)送后， 自適應(yīng)濾波器18迅速地開始再收斂，可消除回聲。
〈C—3〉第3實施方式的效果 如以上詳細(xì)說明那樣，根據(jù)第3實施方式的回聲消除器，即使有來自接收輸入端子的撥號音等音調(diào)信號，并且所收容的電話機(jī)在相反方向輸出DTMF信號，使用回聲消除器的輸出的音調(diào)檢測器也能正確地識別 DTMF信號、判別電話號碼而打電話。并且，根據(jù)第3實施方式的回聲 消除器，即使有通過推按鈕操作的轉(zhuǎn)送，也能迅速地執(zhí)行回聲路徑的再 估計，由雙端通話引起的性能惡化也少，即使在回聲路徑的初始延遲小 的情況下，也能迅速地進(jìn)行再收斂，可實現(xiàn)無回聲的良好通話。而且， 根據(jù)第3實施方式的回聲消除器，即使應(yīng)用于發(fā)生內(nèi)線轉(zhuǎn)送等的大規(guī)模 系統(tǒng)中，也不會發(fā)生由于內(nèi)線轉(zhuǎn)送而使回聲消除性能惡化的情況，因而 可實現(xiàn)能提供優(yōu)良的語音質(zhì)量的回聲消除器。
《D》第4實施方式
參照

本發(fā)明的第4實施方式的回聲消除器。第4實施方式 的回聲消除器解決在人與人之間的通話中，人的語音偶發(fā)性地具有音調(diào) 性的情況下所產(chǎn)生的課題。
〈D—l〉第4實施方式的結(jié)構(gòu)
圖11是示出本發(fā)明的第4實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。在圖11中，對與圖9所示的結(jié)構(gòu)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)附上相同 標(biāo)號。
如圖11所示，第4實施方式的回聲消除器12C與上述第3實施方式 的回聲消除器的不同點是，具有信號分量判定器40而取代第3實施方式 的音調(diào)性判定器15B和信號類別判定器16B。關(guān)于其他方面，第4實施 方式的回聲消除器與第3實施方式的回聲消除器相同。
信號分量判定器40根據(jù)來自接收輸入端子Rin的輸入信號生成信號 KIND—TONE和信號TEND。關(guān)于信號生成方法在后面描述。
〈D—2〉第4實施方式的動作
以下，以第4實施方式的回聲消除器與第3實施方式的回聲消除器 的不同點為中心進(jìn)行說明。
不管輸入信號是已知的呼叫控制信號(例如，DT、 DTMF等)的類
別還是除此以外的類別，信號分量判定器40判定輸入信號是否是寬帶性
的信號(輸入信號的分量跨越寬頻帶)。信號分量判定器40例如進(jìn)行動 作以將不是呼叫控制信號的1500Hz等的音調(diào)信號等也判定為音調(diào)信號。
以下，說明信號分量判定器40中的判定方法。信號分量判定器40 例如對輸入信號實施高速離散傅里葉變換(FFT),分解成各個單一頻率 分量。例如，使用256點的FFT來將輸入信號轉(zhuǎn)換成頻率分量。當(dāng)把釆 樣頻率設(shè)定為16kHz并使用256點的FFT時，可針對輸入信號的0 8kHz 的頻帶以128個分辨率來計算各頻率分量，求出功率譜P—f (k)。在第4 實施方式中，把各功率譜中最小頻率min一f的功率P_min_f視為噪聲最低 頻率功率水平，當(dāng)滿足下述的條件5時，視為"有頻率分量"。
條件5: P—f (k) >P—min—f+5f
這里，5f是判定用偏置值，可應(yīng)用15dB，然而不限于該值。K表示 是分解后的頻率中的第幾個頻率，可取0蕓k蕓127的128個值。
信號分量判定器40使用內(nèi)置的計數(shù)器對滿足條件5的頻率f (k)的 個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)該計數(shù)結(jié)果C一F小于閾值參數(shù)TH一VOICE時，(即， 當(dāng)C—F<TH—VOICE時)，將所輸入的信號視為任意音調(diào)信號，將信號 KIND—TONE輸出到濾波器狀態(tài)判定器31。作為閾值參數(shù)TH—VOICE, 例如可應(yīng)用4，然而不限于此。
在第4實施方式中，由于無需判定音調(diào)信號的類別，因而無需如第 1 第3實施方式那樣，預(yù)先存儲用于形成信號KIND—TONE的信息，并 參照該信息，問題只在于有無信號KIND—TONE的輸出。
另外，當(dāng)根據(jù)與帶阻濾波器21、 22和濾波器狀態(tài)判定器31的結(jié)構(gòu) 之間的關(guān)系，有必要將編號賦予給信號KINDJTONE時，例如使用在上 述的圖8和圖10中未應(yīng)用的編號。
在第4實施方式的情況下，由于未預(yù)先決定要檢測的音調(diào)信號的頻 率，因而可以將加進(jìn)了頻率信息的信號KIND—TONE提供給帶阻濾波器 21、 22來使其進(jìn)行濾波動作。
在從如上所述根據(jù)條件5檢測音調(diào)信號的狀態(tài)變化為不能進(jìn)行檢測 的狀態(tài)時，信號分量判定器40將表示音調(diào)信號的結(jié)束的信號TEND輸出到濾波器狀態(tài)判定器31。
〈D — 3〉第4實施方式的效果
根據(jù)第4實施方式的回聲消除器，可防止針對未分類為呼叫控制信 號的任意的音調(diào)信號(例如，在人與人之間的通話中的偶發(fā)的人的音調(diào) 性語音)的誤收斂、以及緊接其后的回聲消除器的誤動作。
輸入任意的音調(diào)信號的現(xiàn)象例如在以下非常罕見的情況下發(fā)生作 為一方說話者或雙方說話者的背景音，以與說話者語音相同的水平播放 音樂的情況，說話者在通話中進(jìn)行唱歌、并且說話者個人的語音頻率特 性異常地具有音調(diào)性等的情況。而且，由于產(chǎn)生的音調(diào)性的頻率不限于 呼叫控制音調(diào)的頻率，而是任意的，因而不能參照已知的頻率表。第4
實施方式的回聲消除器設(shè)置有信號分量判定器40,即使頻率是任意的， 也檢測輸入信號的音調(diào)性，在檢測結(jié)果后，與第3實施方式的回聲消除 器一樣，控制自適應(yīng)濾波器和雙端通話檢測器。因此，根據(jù)第4實施方
式的回聲消除器，可防止自適應(yīng)濾波器的誤收斂，即使回聲路徑的初始 延遲小也能迅速地從誤收斂的狀態(tài)恢復(fù)，雙端通話檢測器也能從誤判定 的狀態(tài)恢復(fù)，其結(jié)果，可繼續(xù)消除回聲而不會惡化。
《E》第5實施方式
參照

本發(fā)明的第5實施方式的回聲消除器。第5實施方式 的回聲消除器比起上述第3和第4實施方式的回聲消除器可減小硬件規(guī) 模。
〈E—l〉第5實施方式的結(jié)構(gòu)
圖12是示出本發(fā)明的第5實施方式的回聲消除器及其周邊設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的框圖。在圖12中，對與圖9所示的結(jié)構(gòu)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)附上相同 標(biāo)號。如圖12所示，第5實施方式的回聲消除器12D與上述第3實施方 式的回聲消除器的不同點在于，第5實施方式的回聲消除器12D未設(shè)置 有第3實施方式中的帶阻濾波器21、 22，以及信號類別判定器16D的功 能與上述第3實施方式不同。
〈
E—2〉第5實施方式的動作
以與第3實施方式的回聲消除器的動作的不同點為中心來說明第5
實施方式的回聲消除器12D的動作。
對在被叫側(cè)電話機(jī)9一1、 9一2之間發(fā)生轉(zhuǎn)送時的情況迸行說明。由 于該說明是發(fā)生轉(zhuǎn)送前后的說明，因而假定未作圖示的主叫側(cè)電話機(jī)和 被叫側(cè)電話機(jī)9一1處于在進(jìn)行通話的狀態(tài)來進(jìn)行說明。
當(dāng)音調(diào)性判定器15B的輸出從用于通知具有音調(diào)性的信號TON切換 到用于通知不具有音調(diào)性的信號TOFF時，信號類別判定器16D將表示 音調(diào)信號的結(jié)束的信號TEND輸出到濾波器狀態(tài)判定器31。
濾波器狀態(tài)判定器31在接收到來自信號類別判定器16D的輸出 TEND時，與第3實施方式一樣，進(jìn)行上述的條件1 條件4的判定，根 據(jù)判定結(jié)果，將系數(shù)控制用的信號ADP—F、 ADP一STP或者ADP_RST輸 出到系數(shù)控制器17B，控制自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)更新。在進(jìn)行這樣的 控制時以外，自適應(yīng)濾波器18遵從雙端通話檢測器14B的系數(shù)更新控制。
以下，說明轉(zhuǎn)送時的動作，與己述的實施方式不同，在第5實施方 式中，由于無需對混合電路的響應(yīng)特性的變動以及自適應(yīng)濾波器的收斂 狀態(tài)的良好與否進(jìn)行細(xì)分，因而集中說明。
在轉(zhuǎn)送前進(jìn)行少許通話，由于語音而使自適應(yīng)濾波器18處于收斂途 中。此時，未作圖示的遠(yuǎn)端說話者輸入DTMF信號等來請求與不同的電 話機(jī)的連接。
輸入到接收輸入端子Rin的DTMF信號被輸入到音調(diào)性判定器15B， 并保持原樣通過接收輸出端子Rout而被輸入到D/A轉(zhuǎn)換器7。此時，音 調(diào)性判定器15B檢測輸入信號的音調(diào)性，而信號類別判定器16D在該時 刻什么也不輸出。因此，濾波器狀態(tài)判定器31也不進(jìn)行任何動作，自適 應(yīng)濾波器18繼續(xù)進(jìn)行系數(shù)更新，消除由音調(diào)引起的回聲。此時，如上所 述，自適應(yīng)濾波器18的系數(shù)與回聲路徑的特性不同，然而被更新為能良 好地消除音調(diào)的系數(shù)。因此，加法器13的輸出減小，ERLE具有大的值。
然后，當(dāng)音調(diào)信號的輸入結(jié)束時，信號類別判定器16D將音調(diào)結(jié)束 信號TEND輸出到濾波器狀態(tài)判定器31 。
接收到音調(diào)結(jié)束信號TEND的濾波器狀態(tài)判定器31將前一次保持的 回聲消除量ACANC (n)與從回聲消除量計算器32新輸出的回聲消除量ACANC (n+l)進(jìn)行比較。在本例子的情況下，若假定混合電路(Hl) 8 — 1的特性與混合電路(H2)8—2的特性相同，則與音調(diào)結(jié)束信號TEND 的前后的收斂狀態(tài)無關(guān)，在信號TEND被輸入的時刻，自適應(yīng)濾波器18 的系數(shù)以適合于僅消除音調(diào)信號的方式受到擾亂，由于之后的通常語音 信號中的回聲消除量而使條件2、條件3或條件4成立。此時，根據(jù)條件 3或條件4，如第3實施方式那樣，執(zhí)行雙端通話檢測器14B和自適應(yīng)濾 波器18的再更新。
并且，條件l成立是如下的情況在信號TEND的輸入定時前后， 由于DTMF信號而使系數(shù)不怎么受到擾亂，在之后的語音信號中也能充 分消除回聲，因而該情況僅在事先的自適應(yīng)濾波器18的收斂充分、混合 電路的特性沒有變化的內(nèi)線轉(zhuǎn)送例子C中產(chǎn)生。此時，期望的是自適應(yīng) 濾波器18仍然進(jìn)行系數(shù)更新，由于系數(shù)控制器17B什么也不輸出，因而 自適應(yīng)濾波器18和雙端通話檢測器14B如期望那樣，可進(jìn)行通常的回聲 消除動作，可在音調(diào)信號產(chǎn)生前后沒有回聲惡化地進(jìn)行回聲消除。 〈E—3〉第5實施方式的效果 在第5實施方式的回聲消除器中，盡管不能將音調(diào)信號的擾亂防止 于未然，然而在轉(zhuǎn)送發(fā)生時在大多數(shù)情況下都重置自適應(yīng)濾波器的系數(shù)， 重置雙端通話檢測器而不阻礙再次開始的系數(shù)更新，不管回聲路徑的初 始延遲的大小如何，可進(jìn)行再收斂。因此，根據(jù)第5實施方式的回聲消 除器，盡管一瞬間伴有回聲產(chǎn)生，然而可從誤收斂的狀態(tài)立即恢復(fù)而開 始再收斂，由于無需預(yù)先準(zhǔn)備多個帶阻濾波器，因而可將回聲消除器的 硬件規(guī)模減小相應(yīng)部分。 《E》其他實施方式 可以將上述各實施方式的技術(shù)思想中的能組合的技術(shù)思想進(jìn)行組合 來構(gòu)成回聲消除器。
在上述第3和第4實施方式中，為了計算回聲消除量ACANC (n)， 使用了計算加法器13的輸入端和輸出端的信號的平方比的回聲消除量計 算器32，然而也可以使用加法器13的輸出信號和接收輸入端子Rin的輸 出信號、或者加法器13的輸出信號和接收輸出端子Rout的輸入信號。在該情況下，只要釆用將回聲路徑自身具有的衰減量加到在第3和第4實施方式中所說明的值A(chǔ)1和A2上等方法即可。
并且，在上述第4實施方式中，對在信號分量判定器40中利用FFT 來檢測任意音調(diào)頻率的方法作了說明，然而不限于利用FFT的方法?？?以采用FFT以外的方法來檢測任意音調(diào)頻率。
而且，在上述第2 第4實施方式中，示出具有2個帶阻濾波器， 然而只要是在自適應(yīng)濾波器的輸入級具有帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)，就可以采 用其他結(jié)構(gòu)。
而且，在上述各實施方式的說明中，對各構(gòu)成要素由硬件構(gòu)成的情 況作了說明，然而可以使用軟件實現(xiàn)一部分構(gòu)成要素。
另外，說明了在上述第1和第2實施方式中，回聲消除器安裝在VoIP 終端上，并且在上述第3 第5實施方式中，回聲消除器安裝在PBX上 的情況，然而安裝有本發(fā)明的回聲消除器的裝置不限于此。
權(quán)利要求
1.一種回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號；回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)性判定單元，其判定所述遠(yuǎn)端輸入信號是否是音調(diào)性信號；以及系數(shù)控制單元，當(dāng)所述音調(diào)性判定單元判定為所述遠(yuǎn)端輸入信號是音調(diào)性信號時，該系數(shù)控制單元重置所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器 具有雙端通話檢測單元，該雙端通話檢測單元檢測遠(yuǎn)端說話者和近端說 話者的雙端通話狀態(tài)，當(dāng)所述音調(diào)性判定單元判定為所述遠(yuǎn)端輸入信號是音調(diào)性信號時， 所述系數(shù)控制單元清除所述雙端通話檢測單元的內(nèi)部狀態(tài)。
3. —種回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有 自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號； 回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號； 音調(diào)類別判定單元，其判定所述遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音調(diào)信號；回聲消除量計算單元，其計算關(guān)于從所述回聲消除單元所輸出的信 號的回聲消除量；以及音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端輸 入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，所述音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元根據(jù)針 對所述回聲消除量的規(guī)定條件的成立，停止所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更 新。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除器，其特征在于，所述音調(diào)輸入 時系數(shù)控制單元使用的規(guī)定條件是此時的所述回聲消除量大于等于預(yù)定 的閾值的條件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除器，其特征在于，所述音調(diào)類別判定單元在判斷為遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，還捕捉該音 調(diào)信號的結(jié)束，所述音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元將在所述音調(diào)類別判定單元判定為音 調(diào)信號結(jié)束的定時前后的回聲消除量進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，重置 所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)后使系數(shù)更新再次開始，或者不重置所述自適 應(yīng)濾波器的系數(shù)而強(qiáng)制地使系數(shù)更新再次開始。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的回聲消除器，其特征在于， 在把所述音調(diào)類別判定單元判定為音調(diào)信號結(jié)束的定時前后的回聲消除量分別設(shè)定為ACANC (n)和ACANC (n+l)，并把預(yù)定的閾值設(shè) 定為A1和A2時，當(dāng)條件式△2<ACANC (n+l) <ACANC (n) —△l成立時，所述音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元不重置所述自適應(yīng)濾波器的 系數(shù)而強(qiáng)制地使系數(shù)更新再次開始， 當(dāng)條件式ACANC (n+l) <△2成立時，所述音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元重置所述自適應(yīng)濾波器的系 數(shù)后使系數(shù)更新再次開始。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器 具有雙端通話檢測單元，該雙端通話檢測單元計算遠(yuǎn)端輸入信號和回聲 消除殘差的功率比即ERLE，來檢測雙端通話狀態(tài)，所述音調(diào)輸入時系數(shù)控制單元將所述音調(diào)類別判定單元判定為音調(diào) 信號結(jié)束的定時前后的回聲消除量進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，重置所 述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)后使系數(shù)更新再次開始，或者不重置所述自適應(yīng) 濾波器的系數(shù)而強(qiáng)制地使系數(shù)更新再次開始，與此同時重置所述雙端通 話檢測單元。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器 具有第1帶阻濾波器，該第1帶阻濾波器設(shè)置在所述自適應(yīng)濾波器的輸 入級，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào) 信號時，該第1帶阻濾波器從去往所述自適應(yīng)濾波器的遠(yuǎn)端輸入信號中去除被判定的規(guī)定類別的音調(diào)信號的頻率分量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的回聲消除器，其特征在于，將通過了所述第1帶阻濾波器的近端輸入信號輸入到所述雙端通話檢測單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除 器具有第2帶阻濾波器，該第2帶阻濾波器設(shè)置在所述回聲消除單元的 輸入級，當(dāng)所述音調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音 調(diào)信號時，該第2帶阻濾波器從去往所述回聲消除單元的近端輸入信號 中去除被判定的規(guī)定類別的音調(diào)信號的頻率分量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除器，其特征在于，所述回聲消 除器應(yīng)用判定遠(yuǎn)端輸入信號是否是任意的音調(diào)信號的任意音調(diào)判定單 元，來取代判定遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音調(diào)信號的所述音調(diào)類 別判定單元。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的回聲消除器，其特征在于，當(dāng)把作為針 對遠(yuǎn)端輸入信號的K個頻率分量的功率的功率譜設(shè)定為P一f (k) (k= 1，…，K)，把作為各功率譜P—f (k)中最小頻率的功率的噪聲最低頻率功率水 平設(shè)定為P—min一f，以及 把偏置值設(shè)定為Sf時，所述任意音調(diào)判定單元對滿足P一f (k) 〉P一min一f+Sf的頻率f (k) 的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，并在計數(shù)結(jié)果小于預(yù)定的閾值時判定為是任意的音調(diào) 信號。
13. —種回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有-自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號； 回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)類別判定單元，其判定所述遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音 調(diào)信號；以及第1帶阻濾波器，其設(shè)置在所述自適應(yīng)濾波器的輸入級，當(dāng)所述音 調(diào)類別判定單元判定為所述遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，該 第1帶阻濾波器從去往所述自適應(yīng)濾波器的遠(yuǎn)端輸入信號中去除被判定 的規(guī)定類別的音調(diào)信號的頻率分量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除 器具有雙端通話檢測單元，該雙端通話檢測單元檢測遠(yuǎn)端說話者和近端 說話者的雙端通話狀態(tài)，向所述雙端通話檢測單元輸入通過了所述第1帶阻濾波器的近端輸 入信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去來自所述自適應(yīng)濾波器的偽回聲信號；以及第2帶阻濾波器，其設(shè)置在所述回聲消除單元的輸入級，當(dāng)所述音 調(diào)類別判定單元判定為遠(yuǎn)端輸入信號是規(guī)定類別的音調(diào)信號時，所述第2 帶阻濾波器從去往所述回聲消除單元的近端輸入信號中去除所判定的規(guī) 定類別的音調(diào)信號的頻率分量。
16. —種回聲消除器，其特征在于，該回聲消除器具有 自適應(yīng)濾波器，其根據(jù)遠(yuǎn)端輸入信號生成偽回聲信號；回聲消除單元，其從近端輸入信號中減去所述偽回聲信號；音調(diào)結(jié)束判定單元，其檢測出所述遠(yuǎn)端輸入信號是音調(diào)信號，還捕捉該音調(diào)信號的結(jié)束；回聲消除量計算單元，其計算關(guān)于從所述回聲消除單元所輸出的信 號的回聲消除量；以及音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元，當(dāng)所述音調(diào)結(jié)束判定單元判定為音調(diào)信 號結(jié)束時，所述音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元根據(jù)針對所述回聲消除量的規(guī) 定條件的成立，停止所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的回聲消除器，其特征在于，所述音調(diào)結(jié) 束時系數(shù)控制單元使用的規(guī)定條件是此時的回聲消除量大于等于預(yù)定的 閾值的條件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的回聲消除器，其特征在于，所述音調(diào)結(jié) 束時系數(shù)控制單元將所述音調(diào)結(jié)束判定單元判定為音調(diào)信號結(jié)束的定時 前后的回聲消除量進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，重置所述自適應(yīng)濾波器 的系數(shù)后使系數(shù)更新再次開始，或者不重置所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)而 強(qiáng)制地使系數(shù)更新再次開始。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的回聲消除器，其特征在于， 在把所述音調(diào)結(jié)束判定單元判定為音調(diào)信號結(jié)束的定時前后的回聲消除量分別設(shè)定為ACANC (n)和ACANC (n+l)，并把預(yù)定的閾值設(shè) 定為A1和A2時，當(dāng)條件式Δ2<ACANC (n+l) <ACANC (n) —Δl成立時，所述音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元不重置所述自適應(yīng)濾波器的 系數(shù)而強(qiáng)制地使系數(shù)更新再次開始， 當(dāng)條件式ACANC (n+l) <Δ2成立時，所述音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元重置所述自適應(yīng)濾波器的系 數(shù)后使系數(shù)更新再次開始。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的回聲消除器，其特征在于，該回聲消除 器具有雙端通話檢測單元，該雙端通話檢測單元計算遠(yuǎn)端輸入信號和回 聲消除殘差的功率比即ERLE，來檢測雙端通話狀態(tài)，所述音調(diào)結(jié)束時系數(shù)控制單元將所述音調(diào)結(jié)束判定單元判定為音調(diào) 信號結(jié)束的定時前后的回聲消除量進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，重置所 述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)后使系數(shù)更新再次開始，或者不重置所述自適應(yīng) 濾波器的系數(shù)而強(qiáng)制地使系數(shù)更新再次開始，與此同時重置所述雙端通 話檢測單元。
全文摘要
即使輸入音調(diào)信號也能在以后的對話中減少回聲感。在本發(fā)明的回聲消除器中，判定遠(yuǎn)端輸入信號是否是呼叫控制用的音調(diào)信號，在是的情況下，重置自適應(yīng)濾波器的系數(shù)。在另一方式的回聲消除器中，判定遠(yuǎn)端輸入信號是否是規(guī)定類別的音調(diào)信號，當(dāng)結(jié)果為肯定時，在回聲消除量小于等于閾值時，停止自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新。并且，當(dāng)音調(diào)信號結(jié)束時，將結(jié)束前后的回聲消除量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，重置自適應(yīng)濾波器的系數(shù)后使系數(shù)更新再次開始，或者不重置自適應(yīng)濾波器的系數(shù)而使系數(shù)更新再次開始。而且，在自適應(yīng)濾波器和回聲消除用的加法器的輸入級設(shè)置有去除音調(diào)信號的頻率分量的帶阻濾波器。
文檔編號H04M1/60GK101346897SQ20068004899
公開日2009年1月14日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者高田真資 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社