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JP2602750B2 - Echo canceller - Google Patents

Echo canceller

Info

Publication number
JP2602750B2
JP2602750B2 JP4464992A JP4464992A JP2602750B2 JP 2602750 B2 JP2602750 B2 JP 2602750B2 JP 4464992 A JP4464992 A JP 4464992A JP 4464992 A JP4464992 A JP 4464992A JP 2602750 B2 JP2602750 B2 JP 2602750B2
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JP
Japan
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signal
echo path
echo
reverberation
impulse response
Prior art date
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Application number
JP4464992A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05244043A (en
Inventor
昭二 牧野
豊 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH05244043A publication Critical patent/JPH05244043A/en
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  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、反響消去装置に関
し、特に、2線4線式変換系および拡声通話系その他の
信号伝送系においてハウリングの原因および聴覚上の障
害となる反響信号を消去する反響消去装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reverberation canceller, and more particularly to a reverberation signal which causes howling and impairs hearing in a two-wire / four-wire conversion system, a loudspeaker system, and other signal transmission systems. The present invention relates to an echo canceller.

【0002】[0002]

【従来の技術】衛星通信、音声会議その他の伝送系が普
及するに伴い、同時通話性能に優れ反響感の少ない通話
装置の提供が望まれている。この要求を満たすものとし
て反響消去装置がある。図1は反響消去装置の従来例を
示すブロック図であり、拡声通話の例を示している。送
出信号である例えば受話信号x(t)を受ける受話入力端1
からスピーカ2に至る受話系と、マイクロホン3から送
話出力端4に至る送話系とからなる通話系において、ス
ピ─カ2とマイクロフォン3との間は反響路を形成して
いる。ここで、A/D変換器8により受話信号x(t)がサ
ンプル値化され、その受話信号x(n)が擬似反響路7に供
給され、擬似反響路7からの擬似反響信号y(n) をA
/D変換器5によりサンプル値化された反響信号y
(n)から減算器9において減算することにより反響信
号y(n) を消去することができる。
2. Description of the Related Art With the spread of satellite communication, voice conference, and other transmission systems, it has been desired to provide a communication device which is excellent in simultaneous communication performance and has little reverberation. An echo canceller meets this requirement. FIG. 1 is a block diagram showing a conventional example of a reverberation canceling apparatus, and shows an example of a loudspeaker call. A receiving input terminal 1 for receiving a transmitting signal, for example, a receiving signal x (t)
In the communication system including the reception system from the speaker 2 to the speaker 2 and the transmission system from the microphone 3 to the transmission output terminal 4, an echo path is formed between the speaker 2 and the microphone 3. Here, the received signal x (t) is sampled binarized by the A / D converter 8, the received signal x (n) is supplied to the echo path 7, the estimated echo signal y f from the pseudo echo path 7 ( n) is A
Echo signal y sampled by the / D converter 5
By subtracting from (n) in the subtractor 9, the echo signal y (n) can be eliminated.

【0003】ところで、擬似反響路7は上述した通りの
反響路の経時変動に追従する必要がある。この従来例に
おいては、擬似反響路7はディジタルFIRフィルタを
用いて構成し、残差e(n) =y(n) −y(n) が0に近
づくように、LMS法、学習同定法、ES法或は射影法
その他の勾配形適応アルゴリズムを採用した推定回路6
を介して残差e(n) を擬似反響路7によりフィルタ係数
の逐次修正を行なう。このように擬似反響路7の修正が
行なわれることにより、常に最適な反響消去が維持され
ることとなる。
Incidentally, the simulated reverberation path 7 needs to follow the temporal variation of the reverberation path as described above. In this conventional example, the estimated echo path 7 constituted by using a digital FIR filter, as residuals e (n) = y (n) -y f (n) approaches 0, LMS method, NLMS Estimating circuit 6 which adopts a gradient adaptive algorithm such as ES, ES or projection method
, The residual e (n) is successively corrected by the pseudo echo path 7 through the filter coefficients. By performing the correction of the pseudo echo path 7, the optimal echo cancellation is always maintained.

【0004】ここで、ES法とは、LMS法、学習同定
法、射影法その他の勾配形適応アルゴリズム、 h(n+1) =h(n) +α[−Δ (n)] (1) ただし、h(n)= (h 1(n),h 2(n),..,
h L (n))T :擬似反響路(FIRフィルタ)係数 Δ(n) :(平均)2乗誤差の勾配ベクトル α:ステップサイズ(スカラ量) L:タップ数T :ベクトルの転置 n :離散化時間 において、従来スカラ量として与えられていたステップ
サイズαをステップサイズ行列Aという対角行列に拡張
したものであり、 h(n+1) =h(n) +A[−Δ (n)] (2) ただし、 A=diag[α1 ,α2 ,..,αL ]:ステップサ
イズ行列 αi =α0 λi -1(i=1,2,..,L) λ:インパルス応答変動量の減衰率(0<λ<1) と表現されるものである。
[0004] Here, the ES method is an LMS method, a learning identification method, a projection method, or other gradient-type adaptive algorithm, hhe (n + 1) = hhe (n) + α [-Δ (n)] (1 ) However, h f (n) = (h f 1 (n), h f 2 (n), ..,
h f L (n)) T : pseudo echo path (FIR filter) coefficient Δ (n): gradient vector of (mean) square error α: step size (scalar amount) L: number of taps T : transposition of vector n: In the discretization time, the step size α, which has been conventionally given as a scalar quantity, is extended to a diagonal matrix called a step size matrix A. hhe (n + 1) = hhe (n) + A [−Δ ( n)] (2) where A = diag [α 1 , α 2 ,. . , Α L ]: Step size matrix α i = α 0 λ i −1 (i = 1, 2,..., L) λ: Attenuation rate of impulse response fluctuation (0 <λ <1) It is.

【0005】擬似反響路7がディジタルFIRフィルタ
により構成される場合、そのフィルタ係数h (n) は
室内インパルス応答h(n) を直接模擬したものとなって
いる。従って、反響路の変動に応じて必要なフィルタ係
数修正の大きさは、室内インパルス応答の変動量と一致
する。そこで、フィルタ係数修正動作における修正幅を
表わすステップサイズ行列Aはインパルス応答の経時変
動特性による重み付けがなされている。一般に、室内音
場におけるインパルス応答変動量は減衰率λを用いた指
数関数として表わされる。ステップサイズ行列Aの対角
成分αi (i=1,2,..,L)は図2に示される如
く、iの増加に伴ってα0 からインパルス応答の指数減
衰特性と同じ傾きで指数減衰し、0に漸近する。これら
の点についての詳細は特開平1−220530に開示さ
れている。このアルゴリズムは、人および物の移動によ
りインパルス応答が変動する場合、このインパルス応答
の変動量(インパルス応答の差)はインパルス応答と同
じ減衰率で指数減衰するという音響学的知見を利用した
ものである。変動の大きいインパルス応答の初期の係数
は大きなステップにより修正し、変動の小さいインパル
ス応答の後期の係数は小さなステップにより修正し、結
局収束速度の大きな反響消去装置を提供することができ
る。
[0005] When the estimated echo path 7 is constituted by a digital FIR filter, the filter coefficient h f (n) directly simulates the room impulse response h (n). Therefore, the magnitude of the filter coefficient correction required according to the fluctuation of the echo path matches the fluctuation amount of the room impulse response. Therefore, the step size matrix A representing the correction width in the filter coefficient correction operation is weighted by the temporal variation characteristics of the impulse response. Generally, the amount of impulse response fluctuation in a room sound field is expressed as an exponential function using an attenuation rate λ. As shown in FIG. 2, the diagonal components α i (i = 1, 2,..., L) of the step size matrix A are indexed from α 0 as i increases with the same slope as the exponential decay characteristic of the impulse response. Decays and approaches 0. Details regarding these points are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H2-220530 . This algorithm makes use of the acoustic knowledge that when the impulse response fluctuates due to the movement of a person or an object, the amount of fluctuation of the impulse response (difference in impulse response) exponentially decay at the same rate of decay as the impulse response. is there. The initial coefficient of the impulse response having a large fluctuation is corrected by a large step, and the coefficient of the late part of the impulse response having a small fluctuation is corrected by a small step.

【0006】ES法を学習同定法に適用すれば、擬似反
響路7は式(3)に従って逐次修正されて、擬似反響路
7のインパルス応答h(n) は真の反響路のインパル
ス応答h (n) に近づいて行く。 ただし、 e(n) :推定誤差(=y(n) −y(n) ) y(n) =h(n) T x(n) x(n) =(x (n),x (n-1) ,..,x (n-L+1) )T :受
話信号ベクトル 射影法は、アルゴリズム内部において入力信号の自己相
関を取り除くことにより、音声のように相関のある信号
に対する収束速度を改善するという考え方に基づくもの
である。射影法により、音声信号に対する収束速度を学
習同定法の約2倍に改善することができる。2次の射影
法により擬似反響路7は式(4)に従って逐次修正さ
れ、擬似反響路7のインパルス応答h(n) は真の反
響路のインパルス応答h(n) に近づいて行く。h (n+1) =h(n) +α[β(n) x(n) +γ(n) x(n-1) ] (4) ただし、 β(n) x(n) T x(n) +γ(n) x(n-1) T x(n) =e(n) (5) β(n) x(n-1) T x(n) +γ(n) x(n-1) T x(n-1) = (1-α) e(n-1) (6) α:テップサイズ(スカラ量) β(n) ,γ(n) は連立方程式(5)(6)を解いて求め
られる定数である。
[0006] By applying ES method to the learning identification method, the estimated echo path 7 are sequentially corrected in accordance with equation (3), the impulse response h f of the pseudo echo path 7 (n) is the impulse response h of the true echo path approaching (n). However, e (n): estimated error (= y (n) -y f (n)) y f (n) = h f (n) T x (n) x (n) = (x (n), x (n-1), ..., x (n-L + 1)) T : Received signal vector The projection method removes the autocorrelation of the input signal within the algorithm, and converges on a correlated signal such as speech. It is based on the idea of improving speed. By the projection method, the convergence speed for the audio signal can be improved to about twice that of the learning identification method. The estimated echo path 7 by the secondary projection algorithm is sequentially corrected according to equation (4), the impulse response h f of the pseudo echo path 7 (n) approaches the impulse response h of the true echo path (n). h f (n + 1) = h f (n) + α [β ( n) x (n) + γ (n) x (n-1)] (4) However, β (n) x (n ) T x ( n) + γ (n) x (n-1) T x (n) = e (n) (5) β (n) x (n-1) T x (n) + γ (n) x (n-1) T x (n-1) = (1-α) e (n-1) (6) α: step size (scalar) beta (n), gamma (n) of the simultaneous equations (5) (6) solution It is a constant that can be obtained by

【0007】ES法は音響エコー経路の変動特性のみに
着目した手法であるのに対して、射影法は入力信号の性
質のみに着目した手法である。従って、ES法と射影法
を組み合わせることによって、それぞれの利点を生かし
た収束速度の大きな反響消去装置を提供することが期待
される。図3はES法と2次の射影法を組み合わせた推
定回路6の内部の一例を示す。
[0007] The ES method focuses only on the fluctuation characteristics of the acoustic echo path, whereas the projection method focuses only on the properties of the input signal. Therefore, by combining the ES method and the projection method, it is expected to provide an echo canceller with a high convergence speed that makes use of the respective advantages. FIG. 3 shows an example of the inside of the estimation circuit 6 combining the ES method and the secondary projection method.

【0008】受話信号x(n)は受話信号記憶回路141
142 において受話信号ベクトルx(n) ,x(n-1) とさ
れる。ノルム演算回路131 ,132 ,133 ,134
においてはx(n) T x(n) ,x(n) T x(n-1) ,x(n-
1) T x(n),x(n-1) T x(n-1) が演算される。演算
されたノルム、残差e(n) 、残差記憶回路17からの残
差e(n-1) およびステップサイズαは、β(n) ,γ(n)
演算回路18に供給されて連立法的式(5)、(6)を
構成する。式(5)、(6)を解くことにより、定数β
(n) 、γ(n) を求める。ステップサイズ行列記憶回路1
2にはステップサイズ行列Aが記憶される。
The received signal x (n) is stored in the received signal storage circuit 14 1 ,
In 14 2 received signal vector x (n), are x (n-1). Norm operation circuits 13 1 , 13 2 , 13 3 , 13 4
X (n) T x (n), x (n) T x (n-1), x (n-
1) T x (n), x (n-1) T x (n-1) is calculated. The calculated norm, the residual e (n), the residual e (n-1) from the residual storage circuit 17 and the step size α are β (n), γ (n)
It is supplied to the arithmetic circuit 18 to form the simultaneous equations (5) and (6). By solving equations (5) and (6), the constant β
(n) and γ (n) are obtained. Step size matrix storage circuit 1
2 stores a step size matrix A.

【0009】A、β(n) 、γ(n) 、x(n) 、x(n-1) は
修正情報生成回路15に供給され、 A[β(n) x(n) +γ(n) x(n-1) ] (7) が演算され、その出力は加算器16へ供給されて、これ
をタップ係数記憶回路11からのh(n) に加算して
(n+1)が得られる。演算結果h(n+1)は擬似
反響路7へ出力されると共にタップ係数記憶回路11の
値を更新する。
A, β (n), γ (n), x (n), x (n-1) are supplied to a correction information generating circuit 15, and A [β (n) x (n) + γ (n) x (n-1)] ( 7) is calculated, and its output is fed to adder 16, which adds to the h f (n) from tap coefficient storage circuit 11 h f (n + 1) is obtained Can be Calculation result h f (n + 1) updates the value of the tap coefficient storage circuit 11 is outputted to the estimated echo path 7.

【0010】以上の操作により、擬似反響路7は式
(8)に従って逐次修正され、擬似反響路7のインパル
ス応答h(n) は真の反響路のインパルス応答h(n)
に近づいて行く。h (n+1) =h(n) +A[β(n) x(n) +γ(n) x(n-1) ] (8) ただし、β(n) ,γ(n) は連立方程式(5)(6)を解
いて求められる。式(8)は式(4)により定義される
射影法のステップサイズαをES法の考え方に基づいて
ステップサイズ行列Aで置き換えたものになっている。
[0010] By the above operation, the estimated echo path 7 is sequentially corrected according to equation (8), the impulse response h f of the pseudo echo path 7 (n) is the impulse response h of the true echo path (n)
Approaching. hhe (n + 1) = hhe (n) + A [β (n) x (n) + γ (n) x (n-1)] (8) where β (n) and γ (n) are simultaneous It is obtained by solving equations (5) and (6). Equation (8) is obtained by replacing the step size α of the projection method defined by equation (4) with a step size matrix A based on the concept of the ES method.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ES法と射影法を単に
組み合わせた上述された通りのアルゴリズムは、入力信
号が白色信号のように定常な信号であれば収束するが、
音声信号のように非定常な信号である場合は発散すると
いう問題がある。この発明は、この問題を解消するもの
であり、ノルムの評価を正しく行なうことによりES法
と射影法それぞれの利点を生かし、音響エコー経路の変
動特性と入力信号の相関除去を共に反映させることによ
り、入力信号が音声信号である場合にも収束速度の大き
い反響消去装置を提供するものである。
The above-described algorithm that simply combines the ES method and the projection method converges when the input signal is a stationary signal such as a white signal.
In the case of an unsteady signal such as an audio signal, there is a problem that it diverges. The present invention solves this problem. By correctly evaluating the norm, the advantages of the ES method and the projection method can be utilized, and by reflecting both the fluctuation characteristics of the acoustic echo path and the elimination of the correlation of the input signal. Another object of the present invention is to provide an echo canceller having a high convergence speed even when an input signal is an audio signal.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】反響路への送出信号x
(t) と送出信号x (t) の反響路を経由した後の反響信号
y (t) とから擬似反響路7を生成し、送出信号x (t) を
擬似反響路7の入力とすることにより得られる擬似反響
信号y(n)を反響信号y(n)から差し引くことに
より反響信号y(n)を消去する反響消去装置におい
て、擬似反響路7はディジタルフィルタにより構成さ
れ、ディジタルフィルタの係数は反響信号y(n)の消
去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムにより
逐次的に修正されるものであり、フィルタ係数修正動作
の大きさを調整する第1および第2の修正幅(ステップ
サイズ)を有し、第1の修正幅は反響路の変動に対して
必要とされるフィルタ係数修正の大きさに比例して重み
付けられており、アルゴリズム内で使用するノルム計算
もまた第1の修正幅により重み付けられている反響消去
装置、を提供する。
[Means for Solving the Problems] A signal x to be transmitted to a reverberation path.
reverberation signal after passing through the reverberation path of (t) and transmission signal x (t)
A pseudo echo path 7 is generated from y (t) and a pseudo echo signal yhe (n) obtained by using the transmission signal x (t) as an input of the pseudo echo path 7 is subtracted from the echo signal y (n). In the echo canceller for canceling the echo signal y (n), the pseudo echo path 7 is constituted by a digital filter, and the coefficient of the digital filter is an algorithm which operates so as to minimize the error of the echo signal y (n). Has a first and a second correction width (step size) for adjusting the magnitude of the filter coefficient correction operation, and the first correction width is a function of the variation of the echo path. An echo canceller is provided which is weighted in proportion to the magnitude of the required filter coefficient correction and the norm calculation used in the algorithm is also weighted by the first correction width.

【0013】[0013]

【実施例】この発明の実施例を図4を参照して説明す
る。先ず、2次の射影法においては、過去の2個の入力
信号ベクトルx(n) 、x(n-1) に対して正しい出力y
(n) 、y(n-1) を得るようにh(n) を修正する。す
なわち、 x(n) T (n+1) =y(n) (9) x(n-1) T (n+1) =y(n-1) (10) 式(8)を式(9)に代入すれば x(n) T (n) +β(n) x(n) T Ax(n) +γ(n) x(n) T Ax(n-1) =y(n) (11) となる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, in the second-order projection method, a correct output y for the past two input signal vectors x (n) and x (n-1) is obtained.
(n), to modify the h f (n) to obtain y (n-1). That, x (n) T h f (n + 1) = y ( n) (9) x (n-1) T h f (n + 1) = y ( n-1) (10) (8) if the substituted into equation (9) x (n) T h f (n) + β (n) x (n) T Ax (n) + γ (n) x (n) T Ax (n-1) = y ( n) (11)

【0014】x(n) T (n) =y(n) であるから(11)式は β(n) x(n) T Ax(n) +γ(n) x(n) T Ax(n-1) =y(n) −y(n) = e(n) (12) となる。同様に式(8)を式(10)に代入すれば x(n-1) T (n) +β(n) x(n-1) T Ax(n) +γ(n) x(n-1)T Ax (n-1) =y(n-1) (13) となる。h(n) は1時刻前の式(9)を満たすので x(n-1) T (n) =y(n-1) (14) であるから式(13)は β(n) x(n-1) T Ax(n) +γ(n) x(n-1) T Ax(n-1) =0 (15) となる。連立方程式(12)(15)を解いて定数β
(n) 、γ(n) を求め、式(8)に代入すれば式(9)、
(10)を満足するh(n+1)が求まる。
[0014] x (n) T h f (n) = from a y f (n) (11) Equation β (n) x (n) T Ax (n) + γ (n) x (n) T Ax become (n-1) = y ( n) -y f (n) = e (n) (12). If Likewise substituting equation (8) into equation (10) x (n-1 ) T h f (n) + β (n) x (n-1) T Ax (n) + γ (n) x (n- 1) T Ax (n-1) = y (n-1) (13) Since h f (n) satisfies 1 time preceding equation (9) x (n-1) T h f (n) = y (n-1) from a (14) formula (13) is beta (n ) x (n-1) T Ax (n) + γ (n) x (n-1) T Ax (n-1) = 0 (15) Solving the simultaneous equations (12) and (15) yields a constant β
(n) and γ (n) are obtained and substituted into Expression (8) to obtain Expression (9),
(10) satisfying h f (n + 1) is obtained the.

【0015】以上を基にして第2のステップサイズμ
(スカラ量)を導入すると、μ=1の場合以外は式(1
4)は満足されないことに注意しながらこの発明を書き
下せば h(n+1) =h(n) +μA[β(n) x(n) +γ(n) x(n-1) ] (16) β(n) x(n) T Ax(n) +γ(n) x(n-1) T Ax(n) =e(n) (17) β(n) x(n-1) T Ax(n) +γ(n) x(n-1) T Ax(n-1) =(1-μ) e (n-1) (18) e(n)=y(n) −y(n) (19) y(n) =h(n) T x(n) (20) ただし、 μ:第2のステップサイズ(スカラ量) となる。
Based on the above, the second step size μ
When (scalar amount) is introduced, the expression (1) is obtained except when μ = 1.
4) Carefully h f if Kakikudase this invention not be satisfied (n + 1) = h f (n) + μA [β ( n) x (n) + γ (n) x (n-1) (16) β (n) x (n) T Ax (n) + γ (n) x (n-1) T Ax (n) = e (n) (17) β (n) x (n-1) T Ax (n) + γ ( n) x (n-1) T Ax (n-1) = (1-μ) e (n-1) (18) e (n) = y (n) -y f ( n) (19) y f (n) = h f (n) T x (n) (20) However, mu: a second step size (scalar quantity).

【0016】図4において、推定回路6の内部の一例と
してES法と2次の射影法を組み合わせた例が示されて
いる。図3に示される部材と共通する部材には同一の符
号が付されている。受話信号x(n)は受話信号記憶回路1
1 ,142 において受話信号ベクトルx(n) 、x(n-
1) とされる。ノルム演算回路191 ,192 ,1
3 ,194 においては第1のステップサイズ行列Aに
より重み付けされたノルムx(n) T Ax(n) 、x(n) T
Ax(n-1) 、x(n-1) T Ax(n) 、x(n-1) T Ax(n-
1) が演算される。演算されたノルム、残差e(n) 、残
差記憶回路17からの残差e(n-1) およびステップサイ
ズ記憶回路21からの第2のステップサイズμは、β
(n) ,γ(n) 演算回路20に供給されて連立方程式(1
7)(18)を構成する。式(17)、(18)を解く
ことにより、定数β(n) ,γ(n) を求める。
FIG. 4 shows an example in which the ES method and the secondary projection method are combined as an example of the inside of the estimation circuit 6. Members common to those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. The reception signal x (n) is stored in the reception signal storage circuit 1
At 4 1 and 14 2 , the received signal vectors x (n) and x (n−
1) Norm operation circuits 19 1 , 19 2 , 1
In 9 3 and 19 4 , the norms x (n) T Ax (n) and x (n) T weighted by the first step size matrix A
Ax (n-1), x (n-1) T Ax (n), x (n-1) T Ax (n-
1) is calculated. The calculated norm, the residual e (n), the residual e (n-1) from the residual storage circuit 17 and the second step size μ from the step size storage circuit 21 are β
(n) and γ (n) are supplied to the arithmetic circuit 20 and the simultaneous equations (1
7) Construct (18). By solving equations (17) and (18), constants β (n) and γ (n) are obtained.

【0017】ステップサイズ行列記憶回路12には第1
のステップサイズ行列Aが記憶される。擬似反響路7が
ディジタルFIRフィルタで構成される場合、そのフィ
ルタ係数h(n) は室内インパルス応答h(n) を直
接模擬したものとなっている。従って、反響路の変動に
応じて必要なフィルタ係数修正の大きさは、室内インパ
ルス応答の変動量と一致する。そこで、フィルタ係数修
正動作における修正幅を表わすステップサイズ行列Aは
インパルス応答の経時変動特性により重み付けされてい
る。一般に、室内音場におけるインパルス応答変動量は
減衰率λを用いた指数関数として表わされる。ステップ
サイズ行列Aの対角成分αi (i=1,2,..,L)
は、図2に示されるようにiの増加に伴ってα0 からイ
ンパルス応答の指数減衰特性と同じ傾きで指数減衰し、
0に漸近する。
The step size matrix storage circuit 12 has a first
Is stored. When the estimated echo path 7 is composed of a digital FIR filter, the filter coefficient h f (n) has become as simulating the room impulse response h (n) directly. Therefore, the magnitude of the filter coefficient correction required according to the fluctuation of the echo path matches the fluctuation amount of the room impulse response. Therefore, the step size matrix A representing the correction width in the filter coefficient correction operation is weighted by the temporal variation characteristics of the impulse response. Generally, the amount of impulse response fluctuation in a room sound field is expressed as an exponential function using an attenuation rate λ. Diagonal component α i of step size matrix A (i = 1, 2,..., L)
Exponentially attenuates from α 0 with the same slope as the exponential decay characteristic of the impulse response as i increases, as shown in FIG.
Asymptotic to zero.

【0018】μ、A、β(n) 、γ(n) 、x(n) 、x(n-
1) は修正情報生成回路22に供給され、 μA[β(n) x(n) +γ(n) x(n-1) ] (21) が演算され、その出力は加算器16へ供給されて、タッ
プ係数記憶回路11からのh(n) に加算され、h
(n+1)が得られる。演算結果h(n+1)は擬似反響
路7へ出力されると共に、タップ係数記憶回路11の値
を更新する。
Μ, A, β (n), γ (n), x (n), x (n−
1) is supplied to the correction information generation circuit 22 to calculate μA [β (n) x (n) + γ (n) x (n-1)] (21), and the output thereof is supplied to the adder 16. , is added to h f (n) from tap coefficient storage circuit 11, h
F (n + 1) is obtained. Calculation result h f (n + 1) with is output to the estimated echo path 7 updates the value of the tap coefficient storage circuit 11.

【0019】以上の操作により、擬似反響路7は式(2
2)に従って逐次修正され、擬似反響路7のインパルス
応答h(n) は真の反響路のインパルス応答h(n) に
近づいて行く。 h(n+1) =h(n) +μA[β(n) x(n) +γ(n) x(n-1) ] (22) エコーキャンセラを複数のDSPチップにより構成する
場合、図5に示されるように、ステップサイズαi の指
数減衰曲線を階段状に近似し、各チップ毎に一定のαi
を設定する。これにより、従来の射影法とほぼ同等の演
算量と記憶容量によりこの発明を実施することができ
る。
By the above operation, the pseudo echo path 7 is calculated by the equation (2)
Is sequentially corrected according to 2), the impulse response h f of the pseudo echo path 7 (n) approaches the impulse response h of the true echo path (n). h f (n + 1) = h f (n) + μA [β ( n) x (n) + γ (n) x (n-1)] (22) If an echo canceller is constituted by a plurality of DSP chips, FIG. As shown in FIG. 5, the exponential decay curve of the step size α i is approximated stepwise, and a constant α i
Set. As a result, the present invention can be implemented with a calculation amount and a storage capacity substantially equal to those of the conventional projection method.

【0020】この発明の収束特性の計算機シミュレーシ
ョン結果を図6に示す。計算機シミュレーションには実
測したインパルス応答(512タップ、サンプリング周
波数8kHz)を使用した。受話信号には音声信号を使用
し、反響信号にはS/N比=35dBとなるように近端雑
音を加えた。図6は反響消去量の収束特性の50回の平
均値である。実線はこの発明、一点破線は射影法、二点
破線はES法、破線は学習同定法を用いた場合を示す。
ここにおいては、定常エコー消去量がほぼ等しくなる様
に、それぞれの方法のステップサイズを設定した。図6
に示される通り、反響消去量20dBに達する収束速度は
学習同定法と比較して、ES法および射影法は約2倍、
この発明の方法は約4倍になることがわかる。
FIG. 6 shows a computer simulation result of the convergence characteristic of the present invention. For the computer simulation, the measured impulse response (512 taps, sampling frequency 8 kHz) was used. A voice signal was used as the reception signal, and near-end noise was added to the echo signal so that the S / N ratio was 35 dB. FIG. 6 shows the average value of the convergence characteristics of the echo cancellation amount for 50 times. The solid line indicates the case using the present invention, the one-dot broken line shows the projection method, the two-dot broken line shows the ES method, and the broken line shows the case using the learning identification method.
Here, the step sizes of the respective methods were set so that the amounts of stationary echo cancellation were substantially equal. FIG.
As shown in the figure, the convergence speed at which the echo cancellation amount reaches 20 dB is about twice that of the ES method and the projection method as compared with the learning identification method.
It can be seen that the method of the present invention is about four times as large.

【0021】会議室内(残響時間300ms(500Hz)
)において行なった収束特性の実時間評価実験結果を
残留エコーレベル(=e(n) の電力レベル)を使用して
図7に示す。実験に使用した音響エコーキャンセラはD
SPにより構成し、7kHz 帯域を2分割し、それぞれの
帯域(サンプリング周波数8kHz )において3072タ
ップ(エコー消去時間384ms)とした。入力信号には
音声信号を使用した。収束特性の実時間評価結果(図
7)は、計算機シミュレーション結果(図6)とほぼ同
様であることがわかる。
Conference room (Reverberation time 300 ms (500 Hz)
FIG. 7 shows the results of a real-time evaluation experiment of the convergence characteristics performed in step (1) using the residual echo level (= e (n) power level). The acoustic echo canceller used in the experiment is D
The 7 kHz band was divided into two, and each band (sampling frequency: 8 kHz) had 3072 taps (echo cancellation time: 384 ms). Audio signals were used as input signals. It can be seen that the real-time evaluation results (FIG. 7) of the convergence characteristics are almost the same as the computer simulation results (FIG. 6).

【0022】拡声通話系は人および物の移動による反響
路の変動が多く、これに迅速に適応できることは大きな
利点である。以上、音場のインパルス応答の変動量が指
数減衰特性を持つ場合について説明したが、他の任意の
変動特性を持つ場合であってもよい。また、インパルス
応答の変動特性を近似してステップサイズ行列の対角成
分αi を設定してもよい。
In a loudspeaker system, the echo path is often fluctuated due to the movement of people and objects, and it is a great advantage that it can quickly adapt to this. The case where the fluctuation amount of the impulse response of the sound field has an exponential decay characteristic has been described above, but may have another arbitrary fluctuation characteristic. Further, the diagonal component α i of the step size matrix may be set by approximating the fluctuation characteristics of the impulse response.

【0023】ディジタルフィルタとしてFIRフィルタ
を使用したものについて説明したが、他の任意のディジ
タルフィルタも使用することができる。また、アルゴリ
ズムが射影法の場合について説明したが、他のアルゴリ
ズムであってもよく、インパルス応答の変動特性が推定
するパラメータに及ぼす変動の大きさに応じて修正幅を
きめればよい。
Although the description has been given of the case where the FIR filter is used as the digital filter, any other digital filter can be used. Also, the case where the algorithm is the projection method has been described, but another algorithm may be used, and the correction width may be determined according to the magnitude of the variation exerted on the parameter estimated by the variation characteristic of the impulse response.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の通りであって、第2のステップサ
イズを有し、ノルム計算にもインパルス応答の変動特性
により重み付けをすることにより、ES法と射影法のそ
れぞれの利点を生かし、音響エコー経路の変動特性と入
力信号の相関除去を共に反映させたから、入力信号が音
声信号である場合にも安定に動作し、学習同定法を用い
た従来のエコーキャンセラと比較して、音声信号に対す
る収束速度を約4倍にした反響消去装置を得ることがで
きた。従って、通話品質が改善される。
As described above, the second step size is used, and the norm calculation is also weighted by the fluctuation characteristic of the impulse response, thereby making use of the advantages of the ES method and the projection method. Since the fluctuation characteristics of the echo path and the correlation removal of the input signal are both reflected, even if the input signal is a voice signal, it operates stably, and compared to the conventional echo canceller using the learning identification method, the An echo canceller whose convergence speed was increased about four times was obtained. Therefore, the call quality is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】反響消去装置の従来例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional example of an echo canceller.

【図2】ステップサイズ行列Aの対角成分αi を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a diagonal component α i of a step size matrix A.

【図3】推定回路6の内部を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing the inside of an estimation circuit 6;

【図4】この発明において使用される推定回路の内部を
示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing the inside of an estimation circuit used in the present invention.

【図5】ステップサイズ行列Aの対角成分αi を階段状
に近似する例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which a diagonal component α i of a step size matrix A is approximated in a stepwise manner.

【図6】収束特性の計算機シミュレーション結果を示す
図。
FIG. 6 is a view showing a computer simulation result of a convergence characteristic.

【図7】収束特性の実時間評価実験結果を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a result of a real-time evaluation experiment of convergence characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 疑似反響路 7 pseudo echo path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−220530(JP,A) 特開 平2−298119(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告 Vo l.92、No.346、EA92−74(1992 −11−26)P.41−52 電子情報通信学会技術研究報告 Vo l.92、No.191、EA92−48(1992 −8−25)P.9−20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-220530 (JP, A) JP-A-2-298119 (JP, A) IEICE Technical Report Vol. 92, no. 346, EA92-74 (1992-11-26) P. 41-52 IEICE Technical Report Vol. 92, no. 191, EA92-48 (1992-8-25) P. 9-20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反響路への送出信号と送出信号の反響路
を経由した後の反響信号とから擬似反響路を生成し、送
出信号を擬似反響路の入力とすることにより得られる擬
似反響信号を反響信号から差し引くことにより反響信号
を消去する反響消去装置において、 擬似反響路はディジタルフィルタにより構成され、ディ
ジタルフィルタの係数は反響信号の消去誤差を最小とす
るように動作するアルゴリズムにより逐次的に修正され
るものであり、 フィルタ係数修正動作の大きさを調整する第1および第
2の修正幅(ステップサイズ)を有し、第1の修正幅は
反響路の変動に対して必要とされるフィルタ係数修正の
大きさに比例して重み付けられており、 アルゴリズム内で使用するノルム計算もまた第1の修正
幅により重み付けられていることを特徴とする反響消去
装置。
1. A pseudo echo signal obtained by generating a pseudo echo path from a transmission signal to an echo path and an echo signal of the transmission signal after passing through the echo path, and inputting the transmission signal to the pseudo echo path. In a reverberation canceller that eliminates the reverberation signal by subtracting the reverberation signal from the reverberation signal, the pseudo-echo path is constituted by a digital filter, and the coefficients of the digital filter are sequentially determined by an algorithm that operates to minimize the reverberation error of the reverberation signal. A first correction width (step size) for adjusting the magnitude of the filter coefficient correction operation, wherein the first correction width is required for echo path variations Note that the weighting is proportional to the magnitude of the filter coefficient correction, and that the norm calculation used in the algorithm is also weighted by the first correction width. A reverberation canceling device.
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