DE1920946B1 - - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine echounterdrückende Fernsprechverbindung über eine Vierdrahtstrecke mit zwei Übertragungsrichtungen, an deren Anfang jeweils ein Frequenzbandpresser und an deren Ende jeweils ein Frequenzbanddehner angeordnet ist, die jeweils einen Satz parallel arbeitender Bandpässe für je einTeilfrequenzband der zu übermittelndenSprache enthalten, wobei aus dem Ausgangssignal eines jeden Bandpasses des Frequenzbandpressers ein für das Teilfrequenzband charakteristisches Codesignal abgeleitet ist und jedem Bandpaß des Frequenzbanddehners das entsprechende Codesignal der anderen Seite der gleichen Übertragungsrichtung zugeführt ist.
• Frequenzbandpresser und -dehner der vorgenannten Art, die meist als Vocoder bezeichnet werden, sind z. B. aus den deutschen Patentschriften 1 079 118 und 1 173 948 bekannt. Die dabei unmittelbar zustande kommenden frequenzkomprimierten Signale können jedoch z. B. für eine störunanfällige Übertragung der Sprachinformation einer weiteren, die frequenzbandpressende Wirkung des Vocoders wieder aufhebenden Modulation unterworfen sein.
• Da die Signale beim Durchlaufen der Frequenzbandpresser und -dehner eine gewisse Verzögerung erfahren, tritt bei Anwendung dieser Maßnahmen ähnlich wie bei Fernsprechverbindungen über Satelliten- oder Seekabelverbindungen das Problem auf, die Echos, die insbesondere an den Gabelübergängen von der Vierdrahtverbindung auf eine Zweidrahtverbindung entstehen, zu unterdrücken, da die Gabeln die beiden Richtungen der Vierdrahtverbindung meist nur unvollkommen entkoppeln. Ferner können auch an Reflexionsstellen der Zweidrahtverbindungen z. B. bei den Teilnehmerapparaten, Echos entstehen, die sich dann um die doppelte Laufzeit der gesamten Fernsprechverbindung verzögert beim sprechenden Teilnehmer zum ersten Mal bemerkbar machen. Auf der Seite des sprechenden Teilnehmers werden die zurückkomenden Signale dann meist ein zweites Mal merklich reflektiert, so daß auch der hörende Teilnehmer das Echo vernimmt. Durch diese Erscheinung wird der sprechende Teilnehmer verwirrt, da ihm dadurch Äußerungen des Partners vorgetäuscht werden, und außerdem können Augenblickswerte des Empfangssignals des hörenden Teilnehmers durch die Echos bis zur Unkenntlichkeit überdeckt sein.
• Unter gewissen Umständen können die Vocoder auf diese Echos sogar mit zus ätzlichen Störungen reagieren.
• Bei Fernsprechverbindungen ohne Vodocer, jedoch mit laufzeitbehafteten Übertragungswegen ist es bekannt, die vom sprechenden Teilnehmer herrührenden Signale am verzögerten - Rücklauf zu ihm mit sogenannten Echosperren zu hindern.
• Eine konventionelle Art der Echosperre ist aus der »Siemens-Zeitschrift« 1967, Heft 9, S. 772 bis 774 bekannt. Bei dieser Art der Echosperre wird auf der Vierdrahtseite der Gabel durch eine Abwägeeinrichtung, der die Sprachsignale der beiden Richtungen zugeleitet sind, festgestellt, welcher der beiden Sprachpegel überwiegt. Bei alleinigem Sprechen des Teilnehmers auf der gegenüberliegenden Seite der Weitverkehrsverbindung wird sodann durch einen Schalter der in dieser Zeit nicht benötigte Sendeweg unterbrochen, so daß das reflektierte Signal nicht mehr zum sprechenden Teilnehmer zurückkehren kann. Um jedoch dem hörenden Teilnehmer die Möglichkeit zu geben, kurze Zwischenbemerkungen zu machen oder selbst die Rede zu übernehmen, sind Maßnahmen getropfen; die es ermöglichen, durch Vergleich der augenblicklichen Sprechpegel auf beiden Seiten und/ oder nach Ablauf vorgegebener Verzögerungszeiten die Sperrung des Sendeweges wieder aufzuheben. Dabei gehen jedoch meist die ersten Laute oder Worte des unterbrechenden Teilnehmers verloren oder werden verstümmelt.
• Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift 1 548 145 eine frequenzselektiv gesteuerte Echosperre bekannt Bei dieser Art von Echosperren befindet sich im Sendeweg ein erster Filtersatz mit sechs parallel arbeitenden Bandpässen, je einer für einen Teilfrequenzbereich des gesamten zu übertragenden Sprachbandes. Dabei ist jedem der Bandpässe ein Schalter in Serie geschaltet, der jeweils aus dem Sprachsignal des Empfangsweges über einen zweiten, der Analyse dienenden Filtersatz gesteuert ist. Dieser zweite Filtersatz ist in gleicher Weise wie der erste Filtersatz aus sechs parallel arbeitenden Bandpässen für die gleichen Frequenzbereiche aufgebaut. Nachgeschaltete Auswerteorgane bewirken, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle innerhalb eines Teilfrequenzbereiches durch den Pegel im Empfangsweg der entsprechende Schalter für denselben Teilfrequenzbereich im Sendeweg geöffnet wird. Dieser Schwellwert muß naturgemäß sehr klein bemessen sein, damit all diejenigen Sprachenergien im Empfangsweg, die dann im Sendeweg ein hörbares Echo bewirken würden, durch die Schalter am Rücklauf zum sprechenden Teilnehmer gehindert werden.
• Bei der Anordnung nach F i g. 2 vorgenannter französischer Patentschrift sind gleiche Bandpässe außerdem noch jeweils längs in den Empfangsweg eingefügt und in gleicher Weise wie die Bandpässe im Sendeweg mit je einem in Reihe geschalteten Schalter ausgestattet. Dabei sind die Schalter des zweiten Filtersatzes in komplementärer Weise zu den Schaltern des ersten Filtersatzes gesteuert. Bei dieser Anordnung muß der Schwellwert außerdem noch deshalb sehr klein bemessen sein, damit sich das ankommende Sprachsignal im Empfangsweg in allen benötigten Teilfrequenzbereichen selbst einen Durchgang verschaffen kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Fernsprechverbindung der eingangs genannten Art auftretende Echos in einfacher Weise sicher zu unterdrücken.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens auf einer Seite der Vierdrahtstrecke für jedes Teilfrequenzband eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eingangsseitig durch das entsprechende Codesignal des Frequenzbanddehners der einen Übertragungsrichtung gespeist ist und ausgangsseirig mit einem in den Weg des jeweiligen Codesignals des Frequenzbandpressers der anderen Übertragungsrichtung eingesChalteten Stellglied verbunden ist.
• Dadurch entsteht der Vorteil, daß unter Mitbenutzung der Baueinheiten des Frequenzbandpressers und des Frequenzbanddehners die potentiellen Echosignale frequenzselektiv unterdrückt werden und somit beim Einzelsprechen sowie beim Doppelsprechen beider Teilnehmer die jeweils beste tSbertragungsqualität erzielt werden kann. Der zusätzliche Aufwand für die frequenzselektive Echounterdrückung kann dabei vergleichsweise sehr gering gehalten werden.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in Fig. 1 eine Fernsprechverbindung über Voc6der mit zwei Teilnehmern, F i g. 2 einen detaillierten Ausschnitt aus der Darstellung nach F i g. 1, F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
• Fig. 1 zeigt eine Fernsprechverbindung zwischen zwei TeilnehmernA und B, die zwischen der dem Teilnehmer A zugewandten Gabel 1 und der dem Teilnehmer B zugewandten Gabel 1' als Vierdrahtverbindung ausgeführt ist; dagegen sind die Strecken zwischen dem jeweiligen Teilnehmer und der zugehörigen Gabel Zweidrahtverbindungen.
• Im Übertragungsweg von der Gabel 1 zur Gabel 1' ist der Frequenzbandpresser 2 eingeschaltet, dem die Modulationseinrichtung 3 folgt. Zwischen der Modulationseinrichtung 3 und der bereits dem Teilnehmer B zugewandten Demodulationseinrichtung 4' befindet sich der eigentliche Übertragungsweg. Auf die Demodulationseinrichtung 4' folgt der Frequenzbanddehner 5' des Teilnehmers B und die dazugehörige Gabel 1'. In gleicher Weise sind in die andere Übertragungsrichtung von der Gabel 1' zu der Gabel 1 nacheinander der zu dem Teilnehmer B gehörige Frequenzbandpresser 2 und die Modulationseinrichtung 3' eingeschaltet, worauf nach dem eigentlichen Übertragungsweg die Demodulationseinrichtung 4 und der Frequenzbanddehner 5 des Teilnehmers A folgen.
• Hierbei werden im allgemeinen Informationssignale des gerade sprechenden Teilnehmers Ä bei der Gabel 1' des Teilnehmers B auf die entgegengesetzte Obertragungsrichtung übertreten und auf Grund der Verzögerung durch die Vocoder und einer eventuellen Laufzeit auf der eigentlichen t)bertragungsstrecke als störendes Echo zum Teilnehmer A zurückkehren.
• F i g. 2 zeigt detailliert die dem Teilnehmer A zugewandte Seite der Fernsprechverbindung nach F i g. 1.
• Innerhalb des Frequenzbandpressers 2 durchläuft das von der Gabel 1 kommende Sprachsignal des Teilnehmers X einen Vorverstärker 6, dem ein die Dynamik komprimierender Pegelregler 7 mit sogenannter »Vorwärtsregelung« zugeschaltet ist. Darauf folgen n parallel arbeitende Bandpässe 8 a, 8 b, ... 8 n, deren Durchlaßbereiche je einem Teilfrequenzband des auszuwertenden Sprachsignales entsprechen. Die Kanalzahl n beträgt im allgemeinen je nach der geforderten Sprachqualität n ...... 20.
• Jedem der Kanalfilter 8 a, 8b... 8 n ist ein Verstärker 9 a, 9b...9n, eine Gleichrichteranordnung 10 a, lOb.. .10 n und ein Analog-Digital-Wandler 11 a, ..... .11 n nachgeschaltet, worauf ein gemeinsamer Parallel-Serien-Wandler 12 folgt. Außerdem besitzt der Parallel-Serien-Wandler 12 einen weiteren Eingang für ein Signal, welches ein mit dem Ausgang des Vorverstärkers 6 verbundener Frequenzmesser 13 über einen weiteren Analog-Digital-Wandler 14 liefert Das Ausgangssignal des Parallel-Serien-Wandlers 12 gelangt sodann zu der Modulationseinrichtung 3.
• Innerhalb des Frequenzbanddehners 5 ist ein Serien-Parallel-Wandler 15 vorgesehen, dem das Ausgangssignal der Demodulationseinrichtung 4 zugeführt ist. Für jedes Teilfrequenzband der zu rekonstruierenden Sprache ist ein Digital-Analog-Wandler 18 a, 18b bzw. 18 n parallel an den Serien-Parallel- Wandler 15 angeschlossen, denen dann jeweils ein Pulshöhenmodulator 19 a, 19b bzw. 19 n und ein Bandpaß 20 a, 20 b bzw. 20 n folgt. Diese Bandpässe des Frequenzbanddehners gleichen weitgehend denen des Frequenzbandpressers und speisen gemeinsam den an die Gabel 1 angeschlossenen Verstärlser 21.
• Den einzelnen Pulshöhenmodulatoren 19 a, 19 b, ...aus n wird außerdem noch das Ausgangssignal eines gemeinsamen Pulsgenerators 17 zugeführt, der durch einen Oszillator 16 angesteuert ist. Die veränderbare Frequenz dieses Oszillators wird dabei durch ein zusätzliches Ausgangssignal des Serien-Parallel-Wandlers 15 bestimmt. Dadurch wird erreicht, daß die Pulsfrequenz des Pulsgenerators 17 weitgehend der Grundfrequenz der Sprache des fernen Teilnehmers B und die Ausgangsamplitude des jeweiligen Pulshöhenmodulators 19 a, 19b bzw. 19 n der momentanen Energieverteilung in den einzelnen Teilfrequenzbändern entspricht.
• Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausfülirungsbeispiel. Bei - einer Endstelle eines Vocodersystems, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist werden dabei mit Hilfe einer Logikschaltung 23. und einer Reihe vorn Stellgliedern 22 a, 22b... 22 n die vom fernen Teilnehmer B herrührenden Signale, die über den Verstärker 21 der Gabel 1 zugeleitet werden und je nach der Höhe der Gabelübergangsdämpfung mehr oder weniger in die andere tYbertragungsrìchtung zum Vorverstärker 6 übertreten, am Rücklauf zum Teilnehmer B gehindert.
• Die Sperrung des potentiellen Echosignales geschieht dabei frequenzselektiv, d. h. nur für diejenigen Teilfrequenzbänder der Sprache bzw. in denjenigen Kanälen des Frequenzbandpressers, in denen ~die Signalenergie beim~TeilnehrnerB ein störendes Echo bewirken würde. Das wird dadurch bewirkt, daß in jede Verbindung eines Analog-Dj-gital-Wandlers 11 a, 11b bzw. 11 n - mit dem Parällel-Serien-WaiidTer 12 ein Stellglied 22 a, 22b bzw. 22 n eingèschaItet ist, welches jeweils aus der Logikschaltung 23 gesteuert wird, die ihrerseits auf der Frequenzdehnerseite in jedem Kanal zwischen dem Serien-Parallel-Wandler 15 und dem jeweiligen Digital-Analog-Wandler 18 a, 18b bzw. 18 n die vom fernen Teilnehmer B herrührenden Signale abfühlt und auf der Frequenzpresserseite zwischen dem jeweiligen Analog-Digital-Wandler 11 a, 11b bzw. 11 n und dem jeweiligen Stellglied 22 a, 22 b bzw. 22 n die vom nahen Teilnehmer 4 herrührenden Signale entnimmt.
• Dabei besteht die Logikschaftung 23 im wesentlichen für jeden Kanal aus einer eigenen digital arbeitenden Steuereinrichtung, der die Eingangssignale digital zugeführt sind und die die Steuerbefehle an die einzelnen Stellglieder 22 a, .2.... 22 n jeweils in digitaler Form abgibt. Die Stellglieder wirken in den jeweiligen Kanälen, bezogen auf das jeweilige analog signal, wie eine in vielen Stufen einstellbare Dämpfung. Die Stellglieder enthalten dafür einen Umrechner für die von denAnalog,-Digital-WandIern abgegebenen Binärzahlen.
• Die einzelnen Stellglieder können dabei für besonders einfache Anwendungsfälle auch binär, d. h. in nur einer Stufe als Ein-Aus-Schalter steuerbar sein; jedoch hat die mehrstufige Einstellung der Stellglieder den Vorteil, daß die Verständlichkeit von Zwischenbemerkungen des hörenden Teilnehmers für den gerade sprechenden Teilnehmer wesentlich verbessert wird, weil die momentane Dämpfung der Kanalsignale immer nur dasjenige Maß erreicht, welches ausreicht, das Echosignal auf Pegel zu dämpfen, die nicht mehr stören. Somit steht dem dazwischensprechenden Teilnehmer bzw. dem mit seinem Partner gleichzeitig sprechenden Teilnehmer im Durchschnitt immer eine weitaus größere Kanalzahl zur Verfügung als bei als Ein-Aus-Schalter steuerbaren Stellgliedern.
• An Stelle der in der Logikschaltung 23 vereinigten, digital arbeitenden Steuereinrichtungen können auch teilweise oder ganz analog arbeitende Steuereinrichtungen verwendet werden, die dann jeweils an einer Stelle des jeweiligen Kanals im Frequenzdehner und im Frequenzpresser anzuschließen sind, an denen das entsprechende Analog- bzw. Digitalsignal vorliegt. Da jedem Bandpaß des Frequenzbanddehners direkt oder indirekt ein Modulator 19 a, 19 b bzw. 19 n vorgeschaltet ist, kann das der jeweiligen Steuereinrichtung zugeführte Codesignal ein aus dem Ausgangssignal dieses Modulators abgeleitetes Analogsignal sein.
• Andererseits können analog beeinflussende Stellglieder jeweils hinter der entsprechenden Gleichrichteranordnung 10 a, 10 b bzw. 10 n in die Kanalwege des Frequenzbandpressers eingeschaltet werden.
• Jede der Steuereinrichtungen, sei es, daß sie analog, digital oder gemischt arbeitet, kann zusätzlich zu der Steuerung aus dem Frequenzbanddehner auch für jedes Teilfrequenzband aus dem entsprechenden Kanal des Frequenzbandpressers gesteuert sein, um die momentane Energieverteilung in den einzelnen Kanälen des vom Teilnehmer B und des vom Teilnehmer A kommenden Sprachsignales miteinander zu vergleichen. Dabei ist dann die jeweilige Steuereinrichtung derart ausgestaltet, daß sie während der Dauer, während der in dem betreffenden Teilfrequenzband des Frequenzbandpressers den Sprachpegel des Frequenzbanddehners oder einen um einen vorgegebenen Differenzwert tiefer liegenden Pegel überschreitet, das Stellglied für das gleiche Teilfrequenzband auf kleinere Dämpfung bzw. auf einen einer kleineren Dämpfung entsprechenden Digitalwert steuert.
• Dabei kann die vorgegebene Differenz um so größer sein je größer die Übergangs dämpfung des verwendeten Gabelüberganges ist. Kommt nämlich die Sprachenergie in einem Teilfrequenzband überwiegend von dem nahen Teilnehmer A, so kann die selektive Dämpfung in dem entsprechenden Kanal ausgeschaltet werden, weil in diesem Augenblick die Teilbandenergie des nahen Teilnehmers A die des fernen Teilnehmers B überdeckt und in diesem Teilband das Echo von dem fernen Teilnehmer nicht mehr wahrgenommen werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß beim Doppelsprechen beider Teilnehmer die Übertragungsgüte weiter wesentlich verbessert wird. Zweckmäßigerweise wird dabei die zum Ausschalten vorgesehene Nachwirkzeit durch die Kanalsignale des nahen Teilnehmers A sofort für die Dauer der Koinzidenz unwirksam geschaltet.
• Bei Vocodern mit Momentankompandierung der Einzelkanalsignale kann weiterhin der Abgriff der Information und/oder die Beeinflussung des Sendepegels zweckmäßigerweise am kompandierten Signal vorgenommen werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Echounterdrückende Fernsprechverbindung über eine Vierdrahtstrecke mit zwei tJbertragungsrichtungen, an deren Anfang jeweils ein Frequenzbandpresser und an deren Ende jeweils ein Frequenzbanddehner angeordnet ist, die jeweils einen Satz parallel arbeitender Bandpässe für je ein Teilfrequenzband der zu übermittelnden Sprache enthalten, wobei aus dem Ausgangssignal eines jeden Bandpasses des Frequenzbandpressers ein für das Teilfrequenzband charakteristisches Codesignal abgeleitet ist und jedem Bandpaß des Frequenzbanddehners das entsprechende Codesignal der anderen Seite der gleichen Übertragungsrichtung zugeführt ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß mindestens auf einer Seite der Vierdrahtstrecke für jedes Teilfrequenzband eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eingangsseitig durch das entsprechende Codesignal des Frequenzbanddehners (5) der einen Übertragungsrichtung gespeist ist und ausgangsseitig mit einem in den Weg des jeweiligen Codesignals des Frequenzbandpressers (2) der anderen Obertragungsrichtung eingeschalteten Stellglied (22 a, 22 b bzw. 22 n) verbunden ist (F i g. 2 und 3).

2. Fernsprechverbindung nach Anspruch 1, bei der jedem Bandpaß des Frequenzbanddehners direkt oder indirekt ein Modulator vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das der jeweiligen Steuereinrichtung zugeführte Codesignal ein aus dem Ausgangssignal des Modulators abgeleitetes Analogsignal ist.

3. Fernsprechverbindung nach Anspruch 1, bei der jedem Bandpaß des Frequenzbanddehners direkt oder indirekt ein Digital-Analog-Wandler und ein Modulator vorgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das der jeweiligen Steuereinrichtung zugeführte Codesignal ein vor dem jeweiligen Digital-Analog-Wandler (18 a, 18 b bzw. 18 n) entnommenes Digitalsignal ist (Fig. 3).

4. Fernsprechverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der jedem Bandpaß des Frequenzbandpressers eine Gleichrichteranordnung nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Stellglied (22 a, 22 b bzw. 22 n) der Gleichrichteranordnung (10 a, 10 D bzw. 10 n) nachgeschaltet ist (F i g. 3).

5. Fernsprechverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der jedem Bandpaß des Frequenzbandpressers eine Gleichrichteranordnung und ein darauf folgender Analog-Digital-Wandler nachgeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Stellglied (22 a, 22 b bzw. 22n) dem entsprechenden Analog-Digital-Wandler (11 a, 11 b bzw. 11 n) nachgeschaltet ist (Fig. 3).

6. Fernsprechverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (22 a, 22 b bzw. 22 n) stetig steuerbar sind (Fig. 3).

7. Fernsprechverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (22 a, 22 b bzw. 22 n) in mehreren Stufen steuerbar sind (F i g. 3).

8. Fernsprechverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (22 a, 22 b bzw. 22 n) binär steuerbar sind (Fig. 3).

9. Fernsprechverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuereinrichtung zusätzlich durch das Codesignal des gleichen Teilfrequenzbandes des Frequenzbandpressers (2) gesteuert ist (F i g. 2 und 3).

10. Fernsprechverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, daß sie während der Dauer, während der in dem betreffenden Teil- frequenzband der Sprachpegel des Frequenzbandpresser (2) den Sprachpegel des Frequenzbanddehners (5) oder einen um einen vorgegebenen Differenzwert tiefer liegenden Pegel überschreitet, das Stellglied (22 a, 22 b bzw. 22 n) für das gleiche Teilfrequenzband auf kleinere Dämpfung bzw. auf einen einer kleineren Dämpfung entsprechenden Digitalwert steuert (Fig. 2 und 3).