NL1010571C2

NL1010571C2 - Simultaneous transmission of voice and digital data signals via telecommunications network, using operational amplifiers and delay circuits to convert digital signals to analogue version

Info

Publication number: NL1010571C2
Application number: NL1010571A
Authority: NL
Inventors: Siebren Schaafsma
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2000-05-18

Abstract

The digital signal input (12) is in bytes each of which has a number of bits. The most significant bit is converted to an analogue pulse with an amplitude which is larger than the next most significant bit, and so on. Each bit in a byte is delayed by a preset time, so that its sequential position indicates its significance. At the other end of the transmission network, sum and difference circuits are used to regenerate the data.

Description

Inrichting voor het althans nagenoeg simultaan overdragen van spraak en data over een telecommunicatieverbinding alsmede een ontvangstinrichting.Device for at least substantially simultaneous transmission of voice and data over a telecommunication connection as well as a receiving device.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het althans nagenoeg 5 simultaan overdragen van een analoog signaal, in het bijzonder een audiosignaal, en een datasignaal over een telecommunicatieverbinding omvattende coderingsmiddelen met een ingang voor het analoge signaal en voor het datasignaal alsmede een uitgang waarvan een gecombineerd spraak- en datasignaal kan worden afgenomen.The present invention relates to a device for at least substantially simultaneously transmitting an analog signal, in particular an audio signal, and a data signal over a telecommunication connection comprising encoding means with an input for the analog signal and for the data signal and an output of which a combined voice and data signal can be taken.

10 De stevige opmars van internet en allerlei telediensten, die met name de laatste jaren meer en meer zichtbaar wordt, vraagt in toenemende mate om een combinatie van dataoverdracht met een analoog signaal, in het bijzonder een audiosignaal zoals spraak, over eenzelfde telecommunicatie verbinding. Niet zelden is het daarbij bovendien gewenst dat beide vormen van gebruik van de verbinding gelijktijdig kunnen 15 plaatsvinden. Voor wat betreft de combinatie van data en spraak wordt hierin voorzien door een aantal bestaande technische oplossingen die voor een deel inmiddels in internationale standaarden zijn neergelegd. Zo levert ITU V.61 een protocol voor de simultane overdracht van spraak en data over een enkele aansluiting, aangeduid als SVD naar het Engelstalige "Simultaneous Voice and Data". Het ITU V.70 protocol geeft een 20 gedigitaliseerde tegenhanger hiervan, aangeduid als DSVD naar het Engelstalige "Digital Simultaneous Voice and Data". Hierbij wordt het spraaksignaal gedigitaliseerd alvorens te worden verzonden. De gecombineerde spraak- en dataoverdracht wordt vervolgens gerealiseerd door pakketten gedigitaliseerde spraak en data afwisselend via de telecommunicatieverbinding te verzenden en aan de ontvangerzede weer uiteen te 25 rafelen. Technieken gebaseerd op beide genoemde protocollen zijn echter relatief kostbaar wat aan een brede invoering in de weg staat.10 The strong advance of the internet and all kinds of teleservices, which has become increasingly visible in recent years in particular, increasingly demands a combination of data transfer with an analog signal, in particular an audio signal such as speech, over the same telecommunication connection. Not infrequently, it is moreover desirable that both forms of use of the compound can take place simultaneously. With regard to the combination of data and voice, this is provided for by a number of existing technical solutions, some of which have now been laid down in international standards. For example, ITU V.61 provides a protocol for the simultaneous transfer of voice and data over a single connection, referred to as SVD to the English language "Simultaneous Voice and Data". The ITU V.70 protocol provides a digitized counterpart of this, designated as DSVD after the English language "Digital Simultaneous Voice and Data". Hereby the speech signal is digitized before being sent. The combined voice and data transfer is then realized by alternately transmitting packets of digitized voice and data via the telecommunication connection and unraveling it again at the recipient's site. However, techniques based on both mentioned protocols are relatively expensive, which hinders a broad introduction.

Een andere bekende techniek om spraak en data simultaan over een enkele telecommunicatieverbinding te sturen, wordt aangeduid als DIV, naar het Engelstalige 30 "Data in Voice". Deze techniek is nog volop in ontwikkeling en gaat ervan uit dat de data in gecodeerde vorm in ruis wordt versleuteld, welke ruis vervolgens aan het spraaksignaal wordt toegevoegd. Verwacht wordt dat de toevoeging van deze ruis in het 1010571 -2- spraaksignaal door de gebruiker niet of nauwelijks zal worden opgemerkt, althans niet als hinderlijk wordt ervaren. Aan de ontvangerzijde wordt de aldus gecodeerde ruis uit het spraaksignaal gedecodeerd om daaruit de data te kunnen putten. Een bezwaar van een deze techniek is evenwel dat zij althans voor het gebruik in een telefoon netwerk 5 nog niet commercieel beschikbaar is en het bovendien vooralsnog dient te worden afgewacht in hoeverre met een toelaatbare hoeveelheid extra ruis kan worden volstaan om het datasignaal met een acceptabele doorvoersnelheid over te dragen. Ook zal de implementatie van deze techniek vermoedelijk relatief kostbare componenten vergen.Another well-known technique for simultaneously transmitting voice and data over a single telecommunication connection is referred to as DIV, after the English "Data in Voice". This technique is still under development and assumes that the data in encrypted form is encrypted in noise, which noise is then added to the speech signal. It is expected that the addition of this noise in the 1010571-2 speech signal will hardly be noticed by the user, or at least not perceived as a nuisance. On the receiver side, the noise encoded in this way is decoded from the speech signal in order to be able to draw data therefrom. A drawback of this technique, however, is that it is not yet commercially available at least for use in a telephone network 5 and it is moreover still to be expected to what extent an admissible amount of extra noise can suffice to provide the data signal with an acceptable throughput speed. to be transferred. Also, the implementation of this technique is likely to require relatively expensive components.

10 Met de onderhavige uitvinding wordt geoogd een inrichting van de in aanhef genoemde soort te voorzien waarmee met hedendaagse middelen een simultane overdracht van een analoog signaal en data over een enkele telecommunicatieverbinding kan worden bewerkstelligd en waaraan voornoemde bezwaren niet, althans in aanmerkelijk mindere mate kleven.The object of the present invention is to provide a device of the aforementioned type with which contemporary means can effect a simultaneous transmission of an analog signal and data over a single telecommunication connection and to which the aforementioned drawbacks do not, at least to a considerably lesser degree.

1515

Om het beoogde doel te bereiken heeft een inrichting van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de coderingsmiddelen in staat zijn om op basis van het aangeboden datasignaal een van het analoge signaal afgeleid echosignaal te produceren en in tijd verschoven aan het analoge signaal toe te voegen.In order to achieve the intended object, a device of the type mentioned in the opening paragraph according to the invention has the feature that the encoding means are capable of producing an echo signal derived from the analog signal on the basis of the data signal supplied and shifted in time to the analog add signal.

2020

Overigens zij hierbij opgemerkt dat in de onderhavige octrooiaanvrage de term echo louter ter verduidelijking van de uitvinding en zuiver metaforisch wordt gebruikt, doch binnen het kader van de uitvinding geenszins tot diens meer alledaagse, letterlijke betekenis dient te worden opgevat. Onder een echosignaal dient dan ook niet uitsluitend 25 een in tijd vertraagde min of meer exacte, al of niet verzwakte kopie van het oorspronkelijke signaal te worden verstaan, zoals op grond van de alledaagse betekenis wellicht zou kunnen worden verwacht. Integendeel kan binnen het kader van de uitvinding zowel de vorm, de intensiteit als ook de tijdsvolgorde van de echo ten opzichte van het oorspronkelijke signaal naar believen worden aangepast. Meer 30 algemeen kan het echosignaal binnen het kader van de uitvinding worden opgevat als een functie van het oorspronkelijke analoge signaal, met als parameters de waarde van 1 ö i 0571 -3- het datasignaal, een vertragingstijd en een versterkingsfactor, waarbij beide laatste parameters zowel positief als negatief en al of niet tijdsafhankelijk kunnen zijn. Aldus zou binnen het kader van de uitvinding het echosignaal zelfs aan het oorspronkelijke signaal kunnen voorafgaan en kan de vorm van het echosignaal al of niet 5 tijdsafhankelijk afwijken van die van het oorspronkelijke signaal.Incidentally, it should be noted here that in the present patent application the term echo is used purely to clarify the invention and purely metaphorically, but should in no way be understood within the scope of the invention to its more mundane, literal meaning. Accordingly, an echo signal should not exclusively be understood to mean a more or less exact, delayed or weakened copy of the original signal, delayed in time, as might be expected on the basis of the everyday meaning. On the contrary, within the scope of the invention, the shape, the intensity as well as the time sequence of the echo relative to the original signal can be adjusted at will. More generally, within the scope of the invention, the echo signal can be understood as a function of the original analog signal, the parameters of which are the value of 1 0 0571 -3- the data signal, a delay time and an amplification factor, the latter two parameters being both positive as negative and may or may not be time dependent. Thus, within the scope of the invention, the echo signal may even precede the original signal and the shape of the echo signal may or may not be time-dependent from that of the original signal.

Het al of niet correct toevoegen van een echo aan het oorspronkelijke analoge signaal biedt de mogelijkheid daarin data te versleutelen. Het optreden van een correcte echo na een zeker tijdsinterval en binnen een bepaalde frequentie kan bijvoorbeeld worden 10 geïnterpreteerd als een logische 0, terwijl een incorrecte echo of de afwezigheid van een echo een logische 1 zou kunnen representeren. Door aan de ontvangerzede dit te detecteren, kan de informatie van het datasignaal op een betrekkelijk eenvoudige wijze uit het aan het analoge signaal toegevoegde echosignaal worden afgeleid.Correctly or incorrectly adding an echo to the original analog signal offers the option of encrypting data therein. The occurrence of a correct echo after a certain time interval and within a certain frequency can for instance be interpreted as a logic 0, while an incorrect echo or the absence of an echo could represent a logic 1. By detecting this at the receiver end, the information of the data signal can be derived in a relatively simple manner from the echo signal added to the analog signal.

15 De uitvinding biedt als voordeel dat het toevoegen van een echosignaal aan een analoog signaal op zichzelf een relatief eenvoudige en goedkope techniek is. Bovendien zullen echo’s in een audiosignaal, zoals bijvoorbeeld een spraaksignaal, evenmin als een zekere ruis, door hun aard in het algemeen als niet bijzonder storend worden opgevat door de wederzijdse gebruikers. Een bijzonder eenvoudige uitvoeringsvorm van de 20 inrichting volgens de uitvinding heeft in dit verband als kenmerk dat tussen het analoge signaal en het daaruit afgeleide echosignaal een vaste amplitudeverhouding bestaat en tussen beide signalen een vaste tussentijd ligt.The invention offers the advantage that adding an echo signal to an analog signal is in itself a relatively simple and inexpensive technique. Moreover, echoes in an audio signal, such as, for example, a speech signal, as well as a certain noise, will by their nature generally not be regarded as particularly disturbing by the mutual users. In this connection, a particularly simple embodiment of the device according to the invention has the feature that there is a fixed amplitude ratio between the analog signal and the echo signal derived therefrom and that there is a fixed interval between the two signals.

Op zichzelf kan de inrichting volgens de uitvinding met een enkelvoudig echosignaal 25 volstaan, doch om enerzijds zo weinig mogelijk in het spraaksignaal op te vallen en anderzijds voldoende signaal/ruisverhouding te hebben om de integriteit van het datasignaal te kunnen waarborgen, heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de coderingsmiddelen in staat zijn om vanuit het analoge signaal een meervoudig echosignaal te genereren, waarbij 30 opeenvolgende echo’s in het echosignaal onderling een vaste verzwakkingsfactor en een althans nagenoeg vaste tussentijd kennen. Door aldus het datasignaal te verdelen over 1010571 -4- een aantal echosignalen, kan de intensiteit per echosignaal beperkt blijven en daarmee de herkenbaarheid daarvan in het analoge signaal, terwijl de totale signaalinhoud niettemin voldoende groot is om de daarin versleutelde informatie betrouwbaar te kunnen reproduceren. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting heeft daarbij 5 volgens de uitvinding als kenmerk dat de coderingsmiddelen in staat zijn tot generatie van vier opeenvolgende echosignalen, telkens met een verzwakkingsfactor althans nagenoeg gelijk aan twee.The device according to the invention can suffice per se with a single echo signal, but on the one hand to stand out as little as possible in the speech signal and on the other hand to have sufficient signal / noise ratio to be able to guarantee the integrity of the data signal, a preferred embodiment of the The device according to the invention is characterized in that the coding means are capable of generating a multiple echo signal from the analog signal, wherein successive echoes in the echo signal have a fixed attenuation factor and an at least substantially intermediate interval. By thus dividing the data signal over a number of echo signals, the intensity per echo signal can remain limited and thus the recognisability thereof in the analog signal, while the total signal content is nevertheless large enough to reliably reproduce the information encrypted therein. According to the invention, a special embodiment of the device is characterized in that the coding means are capable of generating four consecutive echo signals, each with an attenuation factor at least substantially equal to two.

Een uitgelezen combinatie van echo’s in het echosignaal en daarbij behorende, al of niet 10 vaste, echotijden en versterkingsfactoren verschaft enerzijds een acceptabele reconstructie van het analoge signaal en anderzijds een optimale bandbreedte voor het daarin te versleutelen datasignaal. In dit verband heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de coderingsmiddelen tevens zijn voorzien van analysemiddelen om een frequentiebereik 15 van het aangeboden analoge signaal te bepalen en dat de coderingsmiddelen een echotijd buiten het aldus bepaalde frequentiebereik gebruiken. Deze inrichting is in staat om de echotijd aan te passen aan de aard, en meer in het bijzonder het spectrum, van het analoge ingangssignaal. Zo kan de inrichting bij voorbeeld bij een analoog signaal met een overmaat aan laag frequente componenten een relatief kleine echotijd hanteren en 20 bij een analoog signaal met meer hoog-frequente componenten juist een wat langere om onderlinge interferentie van het oorspronkelijke analoge signaal en het echosignaal tegen te gaan. Een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting heeft volgens de uitvinding daarbij als kenmerk dat de coderingsmiddelen in staat zijn om een tijdsafhankelijke echotijd toe te passen. In dat geval wordt de volledige beschikbare 25 bandbreedte benut om daarin het datasignaal te versleutelen en daarmee ten volle de delen van het spectrum buiten het oorspronkelijke, analoge ingangssignaal.A read-out combination of echoes in the echo signal and associated, whether or not fixed, echo times and amplification factors provide, on the one hand, an acceptable reconstruction of the analog signal and, on the other hand, an optimal bandwidth for the data signal to be encrypted therein. In this connection, a further special embodiment of the device according to the invention has the feature that the encoding means are also provided with analysis means for determining a frequency range 15 of the offered analog signal and that the encoding means use an echo time outside the frequency range thus determined. This device is able to adapt the echo time to the nature, and more particularly the spectrum, of the analog input signal. For example, with an analog signal with an excess of low-frequency components, the device can handle a relatively short echo time and, for an analog signal with more high-frequency components, it can handle a little longer because of mutual interference between the original analog signal and the echo signal. to go. According to the invention, a further embodiment of the device is characterized in that the coding means are capable of applying a time-dependent echo time. In that case, the full available bandwidth is utilized to encrypt the data signal therein and thus fully the parts of the spectrum outside the original, analog input signal.

De uitvinding leent zich in het bijzonder voor simultane transmissie van data- en spraaksignalen in een al of niet openbaar telefoonnetwerk. Omdat de intensiteit van de 30 echo’s kan worden ingesteld, kan het amplitudebereik van het gecodeerde spraak- en datasignaal zodanig worden vormgegeven dat het niet nadelig wordt beïnvloed door 101 0571 -5- digitale technieken zoals Puls Code Modulatie (PCM) en anti-echotechnieken zoals die heden te dage in publieke telecommunicatienetwerken gebruikelijk zijn. Ook het al of niet tijdsafhankelijk variëren van de echotijd en de versterkingsfactor c.q. verzwakkingsfactor tussen het oorspronkelijke spraaksignaal en de daaruit afgeleide 5 echo kan daartoe bijdragen.The invention is particularly suitable for simultaneous transmission of data and voice signals in a public or non-public telephone network. Because the intensity of the 30 echoes can be adjusted, the amplitude range of the encoded voice and data signal can be designed so that it is not adversely affected by 101 0571-5 digital techniques such as Pulse Code Modulation (PCM) and anti-echo techniques such as which are common today in public telecommunications networks. Also varying, depending on time, the echo time and the amplification factor or attenuation factor between the original speech signal and the echo derived therefrom can also contribute to this.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het simultaan ontvangen van een analoog signaal en een datasignaal vanuit een telecommunicatieverbinding omvattende decoderingsmiddelen met een ingang voor een gecombineerd analoog en 10 datasignaal en een eerste uitgang waarvan het analoge signaal kan worden afgenomen en een tweede uitgang waarvan het datasignaal kan worden afgenomen. Een dergelijke inrichting heeft binnen het kader van de onderhavige uitvinding als kenmerk dat decoderingsmiddelen in staat zijn om een echosignaal in het ingangssignaal te detecteren en althans grotendeels te elimineren en na evaluatie als datasignaal aan de 15 tweede uitgang aan te bieden. Door aldus het echosignaal uit het analoge signaal te filteren, resteert althans nagenoeg het oorspronkelijke analoge signaal dat direct aan de eerste uitgang wordt aangeboden. Op basis van de vorm en inhoud van het uitgefilterde echosignaal wordt door de decoderingsmiddelen een daarmee corresponderend datasignaal aan de tweede uitgang afgegeven.The invention also relates to a device for simultaneously receiving an analog signal and a data signal from a telecommunication connection, comprising decoding means with an input for a combined analog and data signal and a first output from which the analog signal can be taken and a second output of which the data signal can be taken. Within the scope of the present invention, such a device is characterized in that decoding means are able to detect and at least largely eliminate an echo signal in the input signal and, after evaluation, offer it as a data signal at the second output. By thus filtering the echo signal from the analog signal, at least substantially the original analog signal remains which is applied directly to the first output. On the basis of the shape and content of the filtered echo signal, a corresponding data signal is output at the second output by the decoding means.

2020

Een bijzondere uitvoeringsvorm van een dergelijke ontvangsteenheid heeft daarbij volgens de uitvinding als kenmerk dat de decoderingsmiddelen vertragingsmiddelen omvatten om een van het ingangssignaal afgeleid eerste deelsignaal met een al of niet vaste tijd te vertragen, dat de decoderingsmiddelen versterkingsmiddelen omvatten om 25 een van het ingangssignaal afgeleid tweede deelsignaal met een voorafbepaalde factor te versterken of te verzwakken, en dat de decoderingsmiddelen in staat zijn tot superponering van beide deelsignalen ter reproductie van althans nagenoeg het oorspronkelijke spraaksignaal. Door de vertragingstijd van de vertragingsmiddelen gelijk te stellen aan de echotijd waarmee data in het analoge signaal werden gecodeerd 30 en een versterkingsfactor toe te passen die althans nagenoeg correspondeert met de intensiteitsverhouding van het analoge signaal en de daarvan afgeleide (eerste) echo, 1010571 -6- kan door superponering het oorspronkelijke analoge signaal in althans nagenoeg ongeschonden vorm worden herwonnen. Bovendien kan door evaluatie van het superpositieresultaat de digitale waarde corresponderend met het echosignaal worden vastgesteld.According to the invention, a special embodiment of such a receiver unit is characterized in that the decoding means comprise delay means for delaying a first partial signal derived from the input signal by a fixed or non-fixed time, that the decoding means comprise amplifying means for a second derivative derived from the input signal. amplify or attenuate the sub-signal by a predetermined factor, and that the decoding means are capable of superposing both sub-signals to reproduce at least substantially the original speech signal. By equating the delay time of the delay means with the echo time with which data was encoded in the analog signal and applying a gain factor which corresponds at least substantially to the intensity ratio of the analog signal and the (first) echo derived from it, 1010571-6 - the original analog signal can be recovered in at least undamaged form by superimposing. In addition, by evaluating the superposition result, the digital value corresponding to the echo signal can be determined.

55

In dit opzicht heeft een verdere uitvoeringsvorm van de ontvangstinrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de decoderingsmiddelen eerste versterkingsmiddelen omvatten om het tweede deelsignaal met de voorafbepaalde factor te versterken alsmede tweede versterkingsmiddelen om het tweede deelsignaal met de genoemde factor te 10 verzwakken, dat de uitgangssignalen van beide versterkingsmiddelen ieder op een van het uitgangssignaal van de vertragingsmiddelen afgeleid deelsignaal wordt gesuperponeerd en dat door vergelijking van de aldus verkregen gesuperponeerde signalen het oorspronkelijke analoge signaal althans nagenoeg volledig wordt gereproduceerd en het datasignaal vastgesteld. Alleen bij een correcte bewerking van het 15 gecombineerde analoog/data-signaal zal het oorspronkelijke analoge signaal worden herwonnen, waarbij de toegevoegde echo althans grotendeels in het uitgangssignaal is geëlimineerd. Bij een onjuiste bewerking zal daarentegen het echosignaal nog steeds aanwezig zijn, wat zich uit in een grotere intensiteit van het uitgangssignaal. Door de uitgangssignalen van beide versterkingsmiddelen met elkaar te vergelijken kan aldus het 20 juiste uitgangssignaal worden vastgesteld, waarmee het oorspronkelijke analoge signaal wordt gereproduceerd en de datawaarde corresponderend met het daaruit geëlimineerd echosignaal vastgesteld. Aldus kan ook het oorspronkelijke datasignaal worden herwonnen.In this regard, a further embodiment of the receiving device according to the invention is characterized in that the decoding means comprise first amplifying means for amplifying the second sub-signal by the predetermined factor, and second amplifying means for attenuating the second sub-signal by the said factor, that the output signals of both amplifying means are each superimposed on a sub-signal derived from the output signal of the delay means, and that by comparison of the superimposed signals thus obtained, the original analog signal is reproduced at least almost completely and the data signal determined. Only with correct processing of the combined analog / data signal will the original analog signal be recovered, the added echo being at least largely eliminated in the output signal. In the case of incorrect processing, on the other hand, the echo signal will still be present, which is reflected in a greater intensity of the output signal. By comparing the output signals of the two amplifying means with each other, the correct output signal can thus be determined, with which the original analog signal is reproduced and the data value corresponding to the echo signal eliminated therefrom is determined. Thus, the original data signal can also be recovered.

25 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont: figuur 1A-1B schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een verzendinrichting respectievelijk een ontvangstinrichting volgens de uitvinding; figuur 2A-2B een nadere uitwerking van de verzendinrichting van figuur IA in een 30 toestand waarin een logische 1 respectievelijk een logische 0 in het datasignaal wordt aangeboden; en 101 0571 -7-The invention will now be further elucidated on the basis of an exemplary embodiment and an accompanying drawing. In the drawing: figures 1A-1B schematically show an exemplary embodiment of a sending device or a receiving device according to the invention; Figures 2A-2B show a further elaboration of the transmission device of Figure 1A in a state in which a logic 1 and a logic 0 respectively are presented in the data signal; and 101 0571 -7-

fïguur 3A-3B een nadere uitwerking van de ontvangstinrichting van figuur 1BFigures 3A-3B show a further elaboration of the receiving device of figure 1B

behorende bij de inrichting van figuur 2A-2B in een toestand waarin een logische 1 respectievelijk een logische 0 uit een gecombineerd data- en spraaksignaal wordt ontvangen.associated with the arrangement of Figures 2A-2B in a state in which a logic 1 and a logic 0, respectively, are received from a combined data and voice signal.

55

In figuur IA wordt zuiver schematisch een inrichting weergegeven voor het simultaan verzenden van een analoog signaal en een datasignaal over een enkele telecommunicatieverbinding en in figuur 1B één voor het simultaan ontvangen van een gecombineerd analoog- en datasignaal vanuit een enkele telecommunicatieverbinding.Figure 1A shows purely schematically a device for simultaneously transmitting an analog signal and a data signal over a single telecommunication connection and in Figure 1B one for simultaneously receiving a combined analog and data signal from a single telecommunication connection.

10 De inrichting van figuur IA omvat een eerste ingang 11 voor een analoog signaal Sjn en een tweede ingang 12 voor een digitaal datasignaal Djn. Deze beide signalen worden naar coderingsmiddelen 15 geleid waarmee op basis van het datasignaal Din een van het ingangssignaal Sjn afgeleid echosignaal E aan het ingangssignaal Sin wordt toegevoegd. Het echosignaal E kan daarbij zowel enkelvoudig zijn als meervoudig. Aldus worden de 15 beide ingangssignalen Sin, Din bewerkt tot een gecombineerd analoog/data-signaal DS0Ut dat aan een uitgang 13 van de inrichting kan worden afgenomen om over een enkele telecommunicatieverbinding te worden verzonden. Het echosignaal dat aldus aan het analoge ingangssignaal Sin wordt toegevoegd kan algemeen worden beschreven door een functie Εί(μ(ί),ω(ϊ),8(ί)|η,0(ϊ)ίη), waarin μ(ί) een al of niet tijdsafhankelijke 20 versterkingsfactor en ω(ΐ) een al of niet tijdsafhankelijke tijdverschuiving ten opzichte van het ingangssignaal Sin representeren. De index i geeft daarbij een rangorde aan voor het geval een meervoudig echosignaal wordt gegenereerd. De versterkingsfactor p(t) bepaalt te amplitudeverhouding tussen het ingangssignaal Sin en het daaruit afgeleide echosignaal en kan groter of kleiner dan 1 zijn, in welk laatste geval sprake is van een 25 verzwakking, en bovendien een positief of negatief teken hebben, in welk laatste geval sprake is van een faseverschuiving met 180°. De tijdverschuiving ω(ί) geeft de tijdspanne aan die verstrijkt tussen het oorspronkelijke ingangssignaal Sin en het daaruit afgeleide echosignaal E en kan zowel positief als negatief zijn, in welk laatste geval het echosignaal in tijd aan het ingangssignaal zal voorafgaan. Door voor beide parameters 30 geschikte waarden te kiezen en eventueel daarin een tijdsafhankelijkheid te verdisconteren, kan de werking van de inrichting worden geoptimaliseerd met het oog 1010571 -8- op een specifieke toepassing en de te gebruiken telecommunicatieverbinding. Zo kan door een geschikte afstemming van de versterkingsfactor en de verschuivingstijd ter codering van een datasignaal en bijvoorbeeld een spraaksignaal worden bereikt dat enerzijds een eventueel rest-echosignaal in het herwonnen spraaksignaal minimaal 5 hoorbaar is en anderzijds het gecombineerde data-spraaksignaal minimaal wordt beïnvloed door gebruikelijke modulatie- en anti-echo technieken zoals die in telefoonnetwerken worden gebruikt. Bij een tijdsafhankelijkheid van de genoemde parameters zal dan in het uitgangssignaal DS0U, in het algemeen tevens een synchronisatiesignaal, zoals bijvoorbeeld een fasevergrendeling, moeten worden 10 opgenomen om de oorspronkelijke ingangssignalen aan de ontvangerzede adequaat te kunnen herwinnen. Hiervoor staan aan een gemiddelde vakman evenwel tal van bestaande technieken ter beschikking, zodat deze hier onbesproken kunnen worden gelaten.The device of figure 1A comprises a first input 11 for an analog signal Sjn and a second input 12 for a digital data signal Djn. Both these signals are fed to encoding means 15, on the basis of the data signal Din of which an echo signal E derived from the input signal Sjn is added to the input signal Sin. The echo signal E can be either single or multiple. Thus, the two input signals Sin, Din are processed into a combined analog / data signal DS0Ut which can be taken at an output 13 of the device for transmission over a single telecommunication connection. The echo signal thus added to the analog input signal Sin can be generally described by a function Εί (μ (ί), ω (ϊ), 8 (ί) | η, 0 (ϊ) ίη), where μ (ί) is a whether or not time-dependent amplification factor and ω (ΐ) represent a time-dependent or non-time-dependent time shift with respect to the input signal Sin. The index i thereby indicates a ranking in case a multiple echo signal is generated. The amplification factor p (t) determines the amplitude ratio between the input signal Sin and the echo signal derived therefrom and can be greater or less than 1, in the latter case of attenuation, and moreover having a positive or negative sign, in the latter case there is a phase shift by 180 °. The time shift ω (ί) indicates the time lapse between the original input signal Sin and the resulting echo signal E and may be either positive or negative, in which case the echo signal will precede the input signal in time. By choosing suitable values for both parameters and optionally including a time dependence therein, the operation of the device can be optimized in view of a specific application and the telecommunication connection to be used. For example, by suitable adjustment of the amplification factor and the shift time for encoding a data signal and, for example, a speech signal, it is possible to achieve that, on the one hand, any residual echo signal in the recovered speech signal is audible and, on the other hand, the combined data speech signal is influenced at least by conventional modulation and anti-echo techniques as used in telephone networks. With a time dependence of the above parameters, the output signal DS0U, generally also a synchronization signal, such as for instance a phase lock, will then have to be included in order to adequately regain the original input signals on the receiver side. However, a variety of existing techniques are available to an average skilled person for this purpose, so that they can be left open here.

15 Aan een ontvangerzijde kunnen de ingangssignalen uit het uitgangssignaal althans nagenoeg volledig worden geregenereerd met behulp van een inrichting zoals die in figuur 1B schematisch is weergegeven. Het gecombineerde analoog/data-signaal wordt als ingangssignaal DSin aan een ingang 23 van de inrichting aangeboden. De inrichting omvat decoderingsmiddelen 20 die dit signaal bewerken op basis van een functie die 20 algemeen kan worden uitgedrukt als G(p(t),m(t),DSjn) en die althans nagenoeg overeenkomt met de inverse van E(p(t),<a(t),Sin,Dm) op basis waarvan een echosignaal aan het oorspronkelijke analoge signaal werd toegevoegd. Aldus kan uit het ingangssignaal DSjn een analoog signaal Sou, worden herwonnen dat althans nagenoeg identiek is aan het oorspronkelijke analoge signaal en dat aan een uitgang 21 van de 25 inrichting kan worden afgenomen. Tevens volgt uit deze functie een digitaal uitgangssignaal Dou, dat volledig correspondeert met het oorspronkelijke digitale datasignaal en aan een digitale uitgang 22 van de inrichting kan worden afgenomen. Eventueel kan de functie G worden aangevuld met bestaande en daarom genoegzaam bekend veronderstelde foutcorrectie-algoritmen om de integriteit van het uiteindelijke 30 datasignaal Dout verder te verzekeren.On a receiver side, the input signals from the output signal can be regenerated at least substantially completely by means of a device as shown schematically in Figure 1B. The combined analog / data signal is applied as an input signal DSin to an input 23 of the device. The device includes decoders 20 that process this signal based on a function which can be commonly expressed as G (p (t), m (t), DSjn) and which corresponds at least substantially to the inverse of E (p (t) , <a (t), Sin, Dm) based on which an echo signal was added to the original analog signal. Thus, from the input signal DSjn, an analog signal Sou1 can be recovered, which is at least substantially identical to the original analog signal and which can be taken at an output 21 of the device. This function also results in a digital output signal Dou, which fully corresponds to the original digital data signal and can be taken from a digital output 22 of the device. Optionally, the function G can be supplemented with existing error correction algorithms, presumed to be sufficiently known, to further ensure the integrity of the final data signal Dout.

1010571 -9-1010571 -9-

Het voorgaande zal navolgend nader worden uitgewerkt in een voorbeeld waarbij een datasignaal en een analoog spraaksignaal simultaan over een telecommunicatieverbinding in een telefoonetwerk worden verzonden. Figuur 2A toont schematisch een inrichting waarmee gebruik makend van de uitvinding simultaan zowel 5 een analoog spraaksignaal als een datasignaal over een enkele telecommunicatieverbinding kunnen worden overgedragen. De inrichting omvat daartoe coderingsmiddelen met een ingang 11 voor een analoog spraaksignaal Sin dat hier ter wille van de duidelijkheid in de vorm van een enkele piek is aangegeven. De inrichting omvat daarnaast een digitale ingang 12 waaraan een digitaal datasignaal Din kan worden 10 toegevoerd. Conform de uitvinding omvatten de coderingsmiddelen echomiddelen die in dit geval worden gevormd door een viertal operationele versterkers 14 die in cascade aan de analoge ingang 11 zijn gekoppeld en ieder in serie zijn geschakeld met een vertragingsinrichting 15. De versterkers 14 kennen ieder een versterkingsfactor m die althans nagenoeg gelijk is aan !/2, terwijl de vertragingsinrichtingen 15 het 15 uitgangssignaal van de versterkers 14 met een vaste tussentijd w vertragen. Aldus wordt van het ingangssignaal Sin een viervoudig echosignaal E,..E4 afgeleid waarbij ieder opvolgend echosignaal telkens circa een factor 2 is verzwakt en een periode w vertraagd in tijd wordt afgeleverd ten opzichte van zijn voorganger. Het ingangssignaal Sin en de daarvan afgeleide echosignalen E,..E4 worden met behulp van een 20 sommeerinrichtig 16 samengevoegd tot een gecombineerd uitgangssignaal DSout dat aan de een uitgang 13 van de inrichting kan worden afgenomen om over een geschikte telecommunicatieverbinding te worden verzonden.The foregoing will be further elaborated below in an example in which a data signal and an analog speech signal are simultaneously transmitted over a telecommunication connection in a telephone network. Figure 2A schematically shows a device with which both an analog speech signal and a data signal can be simultaneously transmitted over a single telecommunication connection using the invention. To this end, the device comprises coding means with an input 11 for an analog speech signal Sin, which is indicated here in the form of a single peak for the sake of clarity. The device additionally comprises a digital input 12 to which a digital data signal Din 10 can be applied. In accordance with the invention, the coding means comprise echo means which in this case are formed by four operational amplifiers 14 which are cascaded to the analog input 11 and which are each connected in series with a delay device 15. The amplifiers 14 each have a gain factor m which is at least is substantially equal to 1/2, while the delay devices 15 delay the output of the amplifiers 14 at a fixed interval w. Thus, a fourfold echo signal E, .. E4 is derived from the input signal Sin, each successive echo signal being attenuated each time by approximately a factor of 2 and a period w being delayed in time with respect to its predecessor. The input signal Sin and the echo signals E, .. E4 derived therefrom are combined with the aid of a summing device 16 into a combined output signal DSout which can be taken at an output 13 of the device for transmission over a suitable telecommunication connection.

De versterkers 14 van de codeerinrichting zijn aanstuurbaar op basis van het datasignaal 25 dat aan de digitale ingang 12 wordt aangeboden zodanig dat het teken van de versterkingsfactor μ negatief is indien een logische 0 wordt aangeboden en positief bij een logische 1. Als gevolg hiervan zullen de daarvan afkomstige echosignalen E,,E3 qua teken variëren al naar gelang bitsgewijs een logische 0 of 1 in het digitale ingangssignaal Din wordt aangeboden, wat zich uit in respectieve verschillende vormen 30 van het uiteindelijke uitgangssignaal DSout van de inrichting. Beide situaties zijn respectievelijk in figuur 1 en figuur 2 weergegeven, waarbij in figuur 1 een logische 1 1010571 -10- en in figuur 2 een logische 0, beide afkomstig van het digitale ingangssignaal Din, met het spraaksignaal Sin is versleuteld. Op deze wijze kan het datasignaal Din bitsgewijs volledig in het aangeboden spraaksignaal worden opgenomen om simultaan daarmee in het gecombineerde data-spraaksignaal DSou over een enkele telecommunicatieverbinding 5 te worden overgedragen.The amplifiers 14 of the encoder are controllable based on the data signal 25 applied to the digital input 12 such that the sign of the gain factor μ is negative if a logic 0 is applied and positive at a logic 1. As a result, the Echo signals E1, E3 derived therefrom vary in sign according to whether a logic 0 or 1 is applied in the digital input signal Din bitwise, which is expressed in respective different forms of the final output signal DSout of the device. Both situations are shown in figure 1 and figure 2, respectively, in which figure 1 a logic 1 1010571-10 and in figure 2 a logic 0, both originating from the digital input signal Din, are encrypted with the speech signal Sin. In this manner, the data signal Din can be completely included bitwise in the presented speech signal for simultaneous transmission in the combined data speech signal DSou over a single telecommunication connection 5.

Een aldus in een spraaksignaal gecodeerd datasignaal kan daaruit worden geëxtraheerd met de schematisch in figuur 2 weergegeven inrichting volgens de uitvinding welke bestemd is voor het simultaan ontvangen van spraak en data vanuit een 10 telecommunicatieverbinding. Het gecodeerde data/spraak-signaal DSjn wordt via een ingang 23 van de inrichting aan decoderingsmiddelen toegevoerd. De decoderingsmiddelen omvatten twee operationele versterkers 24 in serie met een vertragingsinrichting 25, die respectievelijk het signaal met een factor 2 verzwakken en over een periode w in tijd vertragen. Beide versterkers kennen daarbij een tegengesteld 15 teken, wat zich uit in de polariteit van het uitgangssignaal daarvan. In de figuur zijn schematisch de situaties weergegeven dat een logische 1 en dat een logische 0 in het spraaksignaal is gecodeerd met de inrichting van figuur 1. De uitgangssignalen van beide versterkers worden ieder met behulp van een sommeerinrichting 26 op het oorspronkelijke ingangssignaal gesuperponeerd DSjn, waarna de uitgangssignalen van r 20 beide sommeerinrichtingen aan een comparator 27 worden toegevoerd. Deze uitgangssignalen zijn in de figuur bij respectievelijk A en B schematisch aangegeven voor de situatie waarin een logische 1 en een logische 0 in het spraaksignaal werd gecodeerd.A data signal thus encoded in a speech signal can be extracted therefrom with the device according to the invention schematically shown in figure 2, which is intended for simultaneously receiving speech and data from a telecommunication connection. The encoded data / speech signal DSjn is applied to decoding means via an input 23 of the device. The decoding means comprises two operational amplifiers 24 in series with a delay device 25, which attenuate the signal by a factor of 2 and delay it over time w. Both amplifiers have an opposite sign, which is reflected in the polarity of their output signal. The figure schematically shows the situations that a logic 1 and a logic 0 in the speech signal is encoded with the device of figure 1. The output signals of both amplifiers are each superimposed on the original input signal by means of a summing device 26, after which the outputs of both summing devices are applied to a comparator 27. These output signals are schematically indicated in the figure at A and B, respectively, for the situation in which a logic 1 and a logic 0 were encoded in the speech signal.

25 Bij een correcte bewerking van het ingangssignaal DSjn zal het uitgangssignaal van de betreffende sommeerinrichting 26, behoudens een eventuele rest-echo Er, vrij zijn van een echosignaal, terwijl aan de uitgang van de andere sommeerinrichting juist een significant echosignaal wordt waargenomen. De tijdspanne tussen het oorspronkelijke spraaksignaal en de genoemde rest-echo definieert een meetvenster dt, waarin de 30 comparator beide daaraan aangeboden signalen onderling vergelijkt en het althans nagenoeg echo-vrije signaal als uitgangssignaal Sout aanbiedt. De specifieke ingang van 1010571 -11- de comparator 27 waarvan dit meest stille signaal afkomstig is, bepaalt daarbij de bitwaarde van het datasignaal die in het ingangssignaal besloten lag. Deze bitwaarde wordt als digitaal uitgangssignaal Dout aan een digitale uitgang 22 aangeboden. Aldus kan op een betrekkelijk eenvoudige, doch niet minder doeltreffende wijze een 5 datasignaal in een spraaksignaal worden gecodeerd en kunnen beide componenten naderhand vrijwel ongeschonden uit een gecombineerd data/spraaksignaal worden herwonnen.When the input signal DSjn is correctly processed, the output signal of the summing device 26 concerned will be free of an echo signal, subject to any residual echo Er, while a significant echo signal is observed at the output of the other summing device. The time span between the original speech signal and the said residual echo defines a measuring window dt, in which the comparator compares the two signals presented to it and offers the substantially echo-free signal as the output signal Sout. The specific input of the comparator 27 from which this most silent signal originates determines the bit value of the data signal contained in the input signal. This bit value is applied as a digital output signal Dout to a digital output 22. Thus, in a relatively simple, but no less effective manner, a data signal can be encoded into a speech signal and both components can be subsequently recovered virtually intact from a combined data / speech signal.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkel voorbeeld nader werd 10 uiteengezet, zal het duidelijk zijn dat de uitvinding geenszins tot het gegeven voorbeeld beperkt dient te worden opgevat. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties mogelijk. Zo kan de toegepaste versterkingsfactor en ook de vertragingstijd naar wens worden aangepast om optimaal aan te sluiten bij de aard van het aangeboden spraaksignaal. Zo zal naar mate het 15 spraaksignaal overwegen hoog-frequenter is de vertragingstijd, en daarmee het meetvenster kleiner dienen te zijn, terwijl bij een overwegend laag-frequent spraaksignaal juist een langere vertragingstijd is toegestaan. Ook kan in plaats van met een meervoudige echo, zoals de viervoudige van et voorbeeld, desgewenst worden volstaan met een enkelvoudige, zij het dat dit ten koste gaat van de 20 signaal/ruisverhouding en in het algemeen tot een kleiner meetvenster zal leiden.Although the invention has been further explained above with reference to only a single example, it will be clear that the invention should in no way be limited to the given example. On the contrary, many variations are possible within the scope of the invention for an average skilled person. For example, the applied gain factor and also the delay time can be adjusted as desired to best suit the nature of the speech signal presented. For example, as the speech signal considers to be more high-frequency, the delay time, and thus the measuring window, should be smaller, while a longer delay time is permitted with a predominantly low-frequency speech signal. Also, instead of a multiple echo such as the quadruple of the example, a single may suffice if desired, albeit at the expense of the signal-to-noise ratio and generally lead to a smaller measurement window.

Omgekeerd kan ook juist een groter aantal repetities worden gekozen, om de inrichting verder te optimaliseren.Conversely, a larger number of rehearsals can also be chosen, to further optimize the design.

Meer in het bijzonder is een uitvoeringsvorm denkbaar waarbij de coderingsmiddelen 25 het aangeboden analoge signaal analyseren alvorens daarin een datasignaal te coderen en daarbij een vertragingstijd toe passen die optimaal is afgestemd op de aard en het spectrum van het analoge signaal. Ook kunnen de coderingsmiddelen worden uitgevoerd met een tijdsafhankelijke vertragingstijd voor een optimale benutting van de voorhanden bandbreedte in het spectrum van het analoge signaal. In dat geval dient 30 evenwel tevens enige vorm van synchronisatie van de tijdsafhankelijk vertragingstijd in het data/spraaksignaal te worden gekoppeld, opdat de toegepaste vertragingstijd door de 1010571 -12- ontvangsteenheid uit het signaal kan worden afgeleid. Hetzelfde geldt indien een andere relevante parameter binnen de coderingsmiddelen, zoals bijvoorbeeld een versterkingsfactor, tijdsafhankelijk wordt toegepast.More particularly, an embodiment is conceivable in which the encoding means 25 analyze the presented analog signal before encoding a data signal therein and thereby apply a delay time which is optimally adapted to the nature and spectrum of the analog signal. The encoding means can also be implemented with a time-dependent delay time for optimum utilization of the available bandwidth in the spectrum of the analog signal. In that case, however, some form of synchronization of the time-dependent delay time must also be coupled in the data / speech signal, so that the delay time used can be derived from the signal by the 1010571-12 unit. The same applies if another relevant parameter within the encoding means, such as, for example, an amplification factor, is applied time-dependent.

5 Ook zijn voor een vakman tal van alternatieven mogelijk voor het in het voorbeeld toegepaste codeer en decodeerschema, zonder op een inventieve wijze buiten het kader van de uitvinding te geraken. Door variatie van het aantal, de vorm en de tijdsvolgorde van de al of niet meervoudige echosignalen heeft een vakman een breed scala van parameters om binnen een gegeven situatie de uitvinding zo optimaal mogelijk toe te 10 passen. Daarbij is hij overigens niet gebonden aan het tijddomein, doch kan de uitvinding na een geschikte transformatie ook in een ander domein worden uitgevoerd, met name in het frequentiedomein dat wordt verkregen na een Fourrier- of La Place transformatie van het ingangssignaal. In dat geval zal het echosignaal in frequentie verschoven liggen ten opzichte van het analoge moedersignaal en kan tussen beide een 15 tijd verschuiving zoals in het beschreven voorbeeld eventueel achterwege worden gelaten. Om ook gedurende stille passages digitale informatie te kunnen verzenden, kan gebruik worden gemaakt van ruis die gewoonlijk aanwezig zal zijn. Mocht in een bepaald geval onvoldoende ruis in het analoge ingangssignaal aanwezig zijn, dan kan deze eventueel worden toegevoegd.Numerous alternatives to the encoding and decoding scheme used in the example are also possible for a person skilled in the art, without departing in an inventive manner from the scope of the invention. By varying the number, the shape and the time sequence of the multiple or non-multiple echo signals, a person skilled in the art has a wide range of parameters to apply the invention as optimally as possible within a given situation. Moreover, it is not bound to the time domain, but after a suitable transformation the invention can also be carried out in another domain, in particular in the frequency domain obtained after a Fourrier or La Place transformation of the input signal. In that case, the echo signal will be frequency shifted with respect to the analog master signal and a time shift as in the example described may optionally be omitted between the two. To be able to transmit digital information during silent passages, noise can usually be used. If in some cases there is insufficient noise in the analog input signal, it can be added if necessary.

20 101057120 1010571

Claims

1. Device for at least substantially simultaneously transmitting an analog signal, in particular an audio signal, and a data signal over a telecommunication connection comprising encoding means with an input for the analog signal and for the data signal and an output of which a combined speech and data signal can be decreased, characterized in that the encoding means are capable of producing an echo signal derived from the analog signal on the basis of the data signal presented and adding it to the analog signal in time-shifted manner.

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that a fixed amplitude ratio exists between the analog signal and the echo signal derived therefrom and there is a fixed interval between the two signals. 15

Device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the encoding means are capable of generating a multiple echo signal from the analog signal, wherein successive echoes in the echo signal have a fixed attenuation factor and an at least substantially intermediate interval. 20

Device according to claim 3, characterized in that coding means are capable of generating four consecutive echo signals, each with an attenuation factor at least substantially equal to two.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the encoding means are also provided with analysis means for determining a frequency range of the presented analog signal and in that the encoding means use an echo time outside the frequency range thus determined.

Device as claimed in claim 1, characterized in that the encoding means are able to apply a time-dependent echo time, whether or not in combination with a time-dependent gain or attenuation, relative to the original analog signal.

7. Apparatus for simultaneously receiving an analog signal and a data signal from a telecommunication connection comprising decoding means with an input for a combined analog and data signal and a first output from which the analog signal can be taken and a second output from which the data signal can be taken characterized in that decoding means are able to detect and at least largely eliminate an echo signal in the input signal and to offer it as a data signal at the second output after evaluation.

8. Device as claimed in claim 7, characterized in that the decoding means comprise delay means for delaying a first partial signal derived from the input signal by a fixed or non-fixed time, the decoding means comprising amplifying means for a second partial signal derived from the input signal by a predetermined factor. to amplify or attenuate, and that the decoding means are capable of superimposing both sub-signals to reproduce at least substantially the original analog signal.

9. Device as claimed in claim 8, characterized in that the decoding means comprise first amplifying means for amplifying the second sub-signal by the predetermined factor, and second amplifying means for attenuating the second sub-signal by said factor, that the output signals of both amplification means each on one of the output signal of the delay signal derived partial delay is superimposed and that by comparison of the superimposed signals thus obtained, the original analog signal is reproduced at least substantially completely and a value of the data signal is determined. 30 1010571