DE19537772A1

DE19537772A1 - Hands-free communication system for telephone terminal

Info

Publication number: DE19537772A1
Application number: DE1995137772
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Fesseler
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-17

Abstract

The system involves a telephone terminal that contains a loudspeaker and a microphone (M). The telephone includes a controllable compander (1.3) in both transmit and reception directions, whose transmission characteristic, i.e. the output voltage, is held below a control voltage (UE), as a function of the input voltage, i.e. Uout=f(Ueff), and has a linear rise of linear characteristic part. The rise of the linear characteristic part of the compander transmission characteristic in the reception direction (1.3) is controlled in dependence of an acoustic coupling factor between the loudspeaker and microphone. In the transmit direction the rise depends on an electric coupling factor between the transmit and reception direction lines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freisprecheinrichtung für ein Fernsprechendgerät, die in Kommunikationsnetzen sowohl mit digitalen als auch mit analogen Übertragungs- und Vermittlungseinrichtungen eingesetzt werden kann. Die Sprachkommunikation über Freisprecheinrichtungen gewinnt ständig an Bedeutung. Fernsprechteilnehmer wünschen sich im Büro oder an anderen Arbeitsplätzen ein Telefon mit Freisprecheinrichtung, um beim Telefonieren die Hände für andere Tätigkeiten frei zu haben. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind das Autotelefon, das Bildtelefon und andere durch Personalcomputer gestützte multifunktionale Kommunikationsendgeräte mit Spracheingabe und Sprachausgabe.The invention relates to a hands-free device for a Telephone device that is used in communication networks with both digital as well as with analog transmission and Switching devices can be used. The Voice communication via hands-free devices is constantly growing in importance. Telephone subscribers want to be in the office or at other workplaces a handsfree phone to to have your hands free for other activities when making calls. Other possible uses are the car phone, the Videophone and others supported by personal computers multifunctional communication terminals with voice input and Voice output.

Bei einem Fernsprechendgerät mit Freisprecheinrichtung ergeben sich aus der akustischen Kopplung zwischen Lautsprecher und Mikrofon, aus dem Einfluß des Umgebungsgeräuschs und aus der Beherrschung der Gegensprechsituation eine Vielzahl von Problemen, die zu lösen sind, um eine natürliche Sprachübertragung und eine gute Sprachverständlichkeit zu erreichen. In a telephone device with a hands-free device arising from the acoustic coupling between loudspeaker and Microphone, from the influence of ambient noise and from the Mastery of the intercom situation a variety of problems which have to be solved in order to achieve a natural speech transmission and a to achieve good speech intelligibility.

So ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung zur Dynamiksteuerung eines Endgerätes bekannt, bei der mit einem steuerbaren Dynamik-Kompander der Verstärkungsgrad der von einem Mikrofon gelieferten Signalspannungen an den Spannungswert dieser Signalspannungen angepaßt wird, vgl. DE 37 24 346 A1. Damit wird erreicht, daß bei mehreren die Freisprecheinrichtung eines Teilnehmers benutzenden Personen, diese für den Teilnehmer auf der Gegenseite so wirken, als würden sie sich in dem gleichen Abstand vom Endgerät befinden und als würden sie mit gleicher Lautstärke sprechen, während Störgeräuschquellen kaum Einfluß auf die Übertragung haben und die störende Halligkeit vermieden wird.For example, a circuit arrangement for Dynamic control of a terminal is known in which with a controllable dynamic compander the degree of gain of one Signal voltages supplied to the voltage value of this microphone Signal voltages is adjusted, see. DE 37 24 346 A1. So that will achieved that in several the hands-free one Participants, these for the participant on the The other side act as if they were at the same distance from the end device and as if they were at the same volume speak, while noise sources hardly influence the Have transmission and the annoying reverberation is avoided.

Weiterhin ist ein Verfahren zum Verbessern der Übertragungseigenschaften einer elektroakustischen Anlage bekannt, mit dem die Lage der Kompanderkennlinie automatisch gesteuert wird, vgl. DE 42 29 912 A1. Dabei wird erkannt, ob das Sendesignal von der Sprache oder von einem Geräusch herrührt. Mittels der aus der Sprach- und Geräuscherkennung erzeugten Steuergröße für die Kompanderkennlinie wird erreicht, daß die zu übertragende Sprache mit konstantem Pegel gesendet wird, daß mit zunehmendem Umgebungsgeräusch die Empfangslautstärke angehoben wird und daß der Geräuschpegel für die Übertragung abgesenkt wird.Furthermore, there is a method for improving the Known transmission properties of an electroacoustic system, with which the position of the companding curve is automatically controlled will, cf. DE 42 29 912 A1. It is recognized whether the transmission signal comes from speech or noise. By means of the the speech and noise recognition generated control variable for the Compander characteristic is achieved that the language to be transmitted is sent at a constant level, that with increasing Ambient noise the reception volume is raised and that the noise level for the transmission is reduced.

Eine weitere Verbesserung der Freisprechqualität wird erreicht, wenn dem Kompander ein gesteuerter Echokompensator vorgeschaltet wird, vgl. DE 43 05 256 A1.A further improvement in the hands-free quality is achieved if a controlled echo canceller precedes the compander will, cf. DE 43 05 256 A1.

Die zuvor genannten Lösungen berücksichtigen die akustische Rückkopplung vom Lautsprecher über den Raum zum Mikrofon. Dabei gelangt das über den Lautsprecher empfangene Signal teilweise direkt oder über Reflexionen an den Raumbegrenzungsflächen in das Mikrofon und damit zurück zur Gegenstation. Dieses sog. lokale Echo wird mit den genannten Lösungen unterdrückt, und es wird eine hervorragende Freisprechqualität erreicht, wenn digitale Fernsprechendgeräte in digitalen Kommunikationssystemen eingesetzt werden. Die Lösungen eignen sich jedoch in dieser Form nicht, wenn Fernsprechendgeräte mit Freisprecheinrichtungen in Kommunikationsnetzen eingesetzt werden, die nicht vollständig mit digitaler Technik arbeiten und noch herkömmliche analog arbeitende Einrichtungen enthalten. Beim Zusammenschalten von digitalen mit analogen Netzen treten 4 Draht/2 Draht-Übergänge auf, die mit Gabelschaltungen realisiert werden und bei denen Fehlanpassungen technisch nicht vermieden werden können. Diese Fehlanpassungen führen zu Signalreflexionen, die als sogenannte Leitungsechos in den Fernsprechendgeräten auftreten und bei entsprechender Intensität und Verzögerung gegenüber dem gesprochenen Wort sich sehr störend bei einem Gespräch auswirken.The aforementioned solutions take account of the acoustic Feedback from the loudspeaker via the room to the microphone. Here part of the signal received through the loudspeaker directly or via reflections on the space boundary surfaces in the Microphone and back to the opposite station. This so-called local Echo is suppressed with the solutions mentioned, and it becomes one excellent hands-free quality achieved when digital Telephone devices used in digital communication systems will. However, the solutions in this form are not suitable if Telephone devices with hands-free kits in Communication networks are used that are not fully connected digital technology and conventional analogue ones Facilities included. When interconnecting digital with analog networks, 4 wire / 2 wire transitions occur with Fork circuits are realized and where mismatches cannot be technically avoided. These mismatches lead to signal reflections, the so-called line echoes in the telephony devices occur and with appropriate Intensity and delay compared to the spoken word itself very disruptive during a conversation.

Die zunächst naheliegende Lösung, für die Unterdrückung von Leitungsechos eine gleichartige Schaltung einzusetzen, wie sie für die Unterdrückung von lokalen Echos eingesetzt wird, führt zu einem unbefriedigenden Ergebnis. Die dabei auftretenden Nachteile werden im einzelnen bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels dargestellt.The initially obvious solution for the suppression of Line echoes to use a similar circuit as for the suppression of local echoes is used an unsatisfactory result. The disadvantages are in detail in the description of the embodiment shown.

Es besteht nun die Aufgabe, eine Freisprecheinrichtung anzugeben, die für Fernsprechendgeräte in digitalen wie auch in analogen Kommunikationsnetzen geeignet ist und die störende lokale Echos wie auch Leitungsechos unterschiedlicher Intensität unwirksam macht.The task now is to specify a hands-free device, that for telephone devices in digital as well as in analog Communication networks is suitable and the disturbing local echoes as well as line echoes of different intensity ineffective makes.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im ersten Patentanspruch beschriebene Freisprecheinrichtung gelöst.According to the invention, this object is achieved by the first Hands-free device described solved.

Mit der Erfindung wird eine leistungsfähige universell einsetzbare Freisprecheinrichtung angegeben, die eine natürliche Unterhaltung und weitgehend freies Gegensprechen ermöglicht. Das in dieser Freisprecheinrichtung angewendete Verfahren beruht darauf, daß in Sende- und in Empfangsrichtung Kompander eingesetzt werden, deren Übertragungskennlinien im linearen Bereich in Abhängigkeit von der Intensität des lokalen Echos und des Leitungsechos gesteuert werden.The invention becomes a powerful, universally applicable Handsfree specified which is a natural conversation and largely free intercom. That in this The hands-free system is based on the fact that in Sending and receiving compander are used, whose Transmission characteristics in the linear range depending on the Local echo and line echo intensity controlled will.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigenThe invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained. Show in the accompanying drawing

Fig. 1 ein Funktionsschaltbild einer Freisprecheinrichtung nach dem Stand der Technik, Fig. 1 is a functional diagram of a hands-free system according to the prior art,

Fig. 2 die Abhängigkeit der Verstärkung v von der Eingangsspannung Ueff eines Kompanders, Fig. 2 shows the dependence of the gain v of the input voltage Vrms of a compander,

Fig. 3 die Abhängigkeit der Ausgangsspannung Uout von der Eingangsspannung Ueff eines Kompanders, Fig. 3 shows the dependence of the output voltage Uout of the input voltage Vrms of a compander,

Fig. 4 ein Übersichtsschaltbild mit dem Weg eines lokalen Echos und Fig. 4 is an overview circuit diagram with the path of a local echo and

Fig. 5 ein Funktionsschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 5 is a functional diagram of the method according to the invention.

In Fig. 1 ist zunächst ein Fernsprechendgerät mit einem Mikrofon M und einem Lautsprecher L dargestellt, das für die Realisierung eines natürlichen Freisprechens eine Baugruppe 1 für die Unterdrückung lokaler Echos und Absenkung von Umgebungsgeräuschen kurz Baugruppe für die Senderichtung enthält, wie sie üblicherweise in digitalen Kommunikationsnetzen eingesetzt wird. Um nun die Wirkungen von Leitungsechos und Störgeräuschen auf Leitungen zu unterdrücken, die durch Fehlanpassung von Impedanzen beim 4 Draht/2 Draht-Übergang in analogen Kommunikationsnetzen auftreten, ist es naheliegend, eine Baugruppe 2 in Empfangsrichtung einzusetzen, die im wesentlichen gleich der Baugruppe 1 für die Senderichtung aufgebaut ist. In Fig. 1, a telephone device with a microphone M and a loudspeaker L is shown, which contains a module 1 for the suppression of local echoes and reduction of ambient noise, a module for the transmission direction, as is usually the case in digital communication networks, for realizing natural hands-free calling is used. In order to suppress the effects of line echoes and noise on lines that occur due to mismatching of impedances in the 4-wire / 2-wire transition in analog communication networks, it makes sense to use a module 2 in the receiving direction that is essentially the same as module 1 for the transmission direction is established.

Soweit für das Verständnis der Erfindung erforderlich, wird zunächst die Wirkungsweise der Baugruppe 1 für die Senderichtung beschrieben. Gemäß Fig. 1 besteht die Baugruppe 1 aus einem Kodierer/Dekodierer 1.1, einem Echokompensator 1.2, einem Kompander 1.3 und einer Anordnung zur Steuerung des Kompanders 1.3 mit einem ersten Integrator 1.4, einem zweiten Integrator 1.5, einem Kopplungsschätzer 1.6, einem Geräuschbewerter 1.7 und einem Maximalwertentscheider 1.8 sowie weiterhin aus einem Lautstärkeregler 1.9.To the extent necessary for understanding the invention, the mode of operation of the assembly 1 for the transmission direction is first described. Referring to FIG. 1, the assembly 1 comprises a coder / decoder 1.1, an echo canceller 1.2, a compander 1.3 and an arrangement for controlling the compander 1.3 with a first integrator 1.4, a second integrator 1.5, a coupling estimator 1.6, a noise Reviewer 1.7 and a Maximum value decider 1.8 as well as a volume control 1.9 .

Für den Kompander 1.3 ist in Fig. 2 die Verstärkungskennlinie v = f(Ueff) dargestellt. Sie besteht aus zwei charakteristischen Abschnitten. Unterhalb einer Steuerspannung Us ist die Verstärkung konstant, oberhalb dieser Steuerspannung Us wird die Verstärkung so eingestellt, daß mit zunehmender Eingangsspannung Ueff die Ausgangsspannung Uout konstant bleibt, das ist der Kompressionsbereich der Kennlinie. In Fig. 3 ist die entsprechende Spannungskennlinie Uout = g(Ueff) für den Kompander 1.3 dargestellt. Sie hat einen bis zur Steuerspannung Us linear ansteigenden Teil, und oberhalb der Steuerspannung Us ist die Ausgangsspannung Uout im Kompressionsbereich der Funktion konstant. Die Steuerspannung Us wird so eingestellt, daß Umgebungsgeräusche und Echos nur gering verstärkt werden, also im linearen Bereich der Kennlinie liegen und daß Sprache im Kompressionsbereich der Kennlinie liegt und entsprechend hoch verstärkt wird. Die Entscheidung, welcher Kennlinienbereich des Kompanders für eine aktuelle Situation eingestellt werden muß, wird durch Vergleich der Ausgangsspannung Ueff des ersten Integrators 1.4, mit dem der Abtastwert der Mikrofonspannung integriert wird, mit einer Steuerspannung Us herbeigeführt. Dabei repräsentiert die Ausgangsspannung Ueff des ersten Integrators 1.4 sowohl die Sprache als auch lokale Echos und Umgebungsgeräusche, während die Steuerspannung Us nur in Sprachpausen des lokalen und des fernen Sprechers ermittelt wird und den größten Wert aus lokalem Umgebungsgeräusch Ussoll und geschätztem lokalen Echo Dureceff darstellt. Die Unterscheidung von Sprachsignalen und Sprachpausen wird mit einem Geräuschschätzer 1.7 vorgenommen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich Sprache im allgemeinen durch hohe Dynamik auszeichnet, während das Umgebungsgeräusch während der Sprachpausen im allgemeinen gleichförmig ist. Der Geräuschschätzer 1.7 liefert eine Ausgangsspannung Ussoll als Maß für den Langzeitmittelwert des Umgebungsgeräusches. Aus der Ausgangsspannung Ussoll und einer Spannung Dureceff, die ein Schätzwert für die Größe des lokalen Echos ist, wird das Maximum mit einem Maximalwertentscheider 1.8 ermittelt und daraus die Steuerspannung Us gebildet. Die Spannung Dureceff wird abgeleitet von dem Abtastwert der Spannung im Empfangszweig, der über den Kodierer/Dekodierer 1.1 mit dem Lautsprecher L abschlossen ist. Dieser Abtastwert wird mit dem zweiten Integrator 1.5 integriert, dessen Ausgangsspannung Ueffr1 mit einem Kopplungsfaktor dlm zwischen Lautsprecher L und Mikrofon M gewichtet wird und dann die Spannung Dureceff liefert.For the compander 1.3 , the gain characteristic v = f (Ueff) is shown in FIG. 2. It consists of two characteristic sections. The gain is constant below a control voltage Us, above this control voltage Us the gain is set so that the output voltage Uout remains constant with increasing input voltage Ueff, that is the compression range of the characteristic curve. In Fig. 3 the corresponding voltage characteristic Uout = g (U eff) is shown for the compander 1.3. It has a part rising linearly up to the control voltage Us, and above the control voltage Us the output voltage Uout is constant in the compression range of the function. The control voltage Us is set so that ambient noise and echoes are only slightly amplified, that is to say they lie in the linear region of the characteristic curve, and that speech lies in the compression region of the characteristic curve and is amplified accordingly. The decision as to which characteristic range of the compander has to be set for a current situation is made by comparing the output voltage Ueff of the first integrator 1.4 , with which the sample value of the microphone voltage is integrated, with a control voltage Us. The output voltage Ueff of the first integrator 1.4 represents both the speech as well as local echoes and ambient noise, while the control voltage Us is only determined during speech pauses of the local and distant speaker and represents the greatest value from the local ambient noise Ussoll and the estimated local echo Dureceff. The distinction between speech signals and speech pauses is made with a noise estimator 1.7 . This takes advantage of the fact that speech is generally characterized by high dynamics, while the ambient noise during speech pauses is generally uniform. The noise estimator 1.7 supplies an output voltage Ussoll as a measure of the long-term mean value of the ambient noise. From the output voltage Ussoll and a voltage Dureceff, which is an estimated value for the size of the local echo, the maximum is determined using a maximum value decider 1.8 and the control voltage Us is formed therefrom. The voltage Dureceff is derived from the sample value of the voltage in the receiving branch, which is terminated with the loudspeaker L via the encoder / decoder 1.1 . This sample value is integrated with the second integrator 1.5 , the output voltage Ueffr1 of which is weighted with a coupling factor dlm between the loudspeaker L and the microphone M and then supplies the voltage Dureceff.

Der Kopplungsfaktor dlm wird aus dem Quotient aus dem Kurzzeitmittelwert des Sendesignals Ueff und dem Kurzzeitmittelwert des Empfangssignals Ueffr1 bei schweigendem lokalen Sprecher und sprechendem fernen Sprecher ermittelt. Die Übertragungskennlinie des Kompanders 1.3 ist dann richtig eingestellt, wenn die vom Umgebungsgeräusch herrührende Spannung Ussoll und die vom lokalen Echo herrührende Spannung Dureceff im linearen Bereich der Kennlinie, also unterhalb der Steuerspannung Us, liegen und somit diese Spannungen nur gering verstärkt und ihre Wirkungen so weit wie möglich unterdrückt werden. Dennoch ist es bei starker Kopplung dlm zwischen Lautsprecher L und Mikrofon M möglich, daß das lokale Echo so intensiv ist, daß ein Gegensprechen des lokalen Sprechers kaum möglich ist. In diesem Falle wird zur Unterstützung des Kompanders 1.3 ein Echokompensator 1.2 eingesetzt, der wesentliche Anteile des lokalen Echos unterdrückt. Zur Einstellung der Lautstärke des Lautsprechers L ist ein Lautstärkeregler 1.9 vorgesehen, der von der das Umgebungsgeräusch repräsentierenden Spannung Ussoll oder manuell eingestellt wird, so daß die Empfangslautstärke entsprechend über dem Pegel des Umgebungsgeräuschs liegt.The coupling factor dlm is determined from the quotient of the short-term mean value of the transmitted signal Ueff and the short-term mean value of the received signal Ueffr1 for a silent local speaker and a speaking distant speaker. The transmission characteristic of compander 1.3 is set correctly when the voltage Ussoll resulting from the ambient noise and the voltage Dureceff resulting from the local echo are in the linear range of the characteristic, i.e. below the control voltage Us, and thus these voltages are only slightly amplified and their effects so far suppressed as possible. Nevertheless, with strong coupling dlm between loudspeaker L and microphone M, it is possible that the local echo is so intense that two-way speaking by the local speaker is hardly possible. In this case, an echo canceller 1.2 is used to support the compander 1.3 , which suppresses significant portions of the local echo. To adjust the volume of the loudspeaker L, a volume control 1.9 is provided, which is adjusted by the voltage Ussoll, which represents the ambient noise, or manually, so that the received volume is correspondingly above the level of the ambient noise.

Die Baugruppe 2 für die Empfangseinrichtung besteht aus sinngemäß wirkenden Funktionseinheiten wie die der Baugruppe 1, nämlich aus einem Kodierer/Dekodierer 2.1, einem Echokompensator 2.2, einem Kompander 2.3 und einer Anordnung zur Steuerung des Kompanders 2.3 mit einem ersten Integrator 2.4, einem zweiten Integrator 2.5, einem Kopplungsschätzer 2.6, einem Geräuschbewerter 2.7 und einem Maximalwertentscheider 2.8. Mit dem Kopplungsschätzer 2.6 wird ein Leitungskopplungsfaktor dll aus dem Quotienten aus dem Kurzzeitmittelwert des empfangenen Signals Ueffr2, der mit dem ersten Integrator 2.4 gebildet wird, und dem Kurzzeitmittelwert des gesendeten Signals Uefft, der mit dem zweiten Integrator 2.5 gebildet wird, ermittelt.The assembly 2 for the receiving device consists of function units which act in a similar manner to that of assembly 1 , namely an encoder / decoder 2.1 , an echo canceller 2.2 , a compander 2.3 and an arrangement for controlling the compander 2.3 with a first integrator 2.4 , a second integrator 2.5 , a coupling estimator 2.6 , a noise evaluator 2.7 and a maximum value decider 2.8 . With the coupling estimator 2.6 , a line coupling factor dll is determined from the quotient of the short-term mean value of the received signal Ueffr2, which is formed with the first integrator 2.4 , and the short-term mean value of the transmitted signal Uefft, which is formed with the second integrator 2.5 .

In der in Fig. 3 dargestellten Spannungskennlinie Uout = f(Ueff) eines Kompanders ist ein HUB eingezeichnet, der als Abstand zwischen linear ansteigendem Teil der Kennlinie mit einer Parallelen, die auch Tangente der Spannungskennlinie ist, definiert ist. Dieser HUB muß bei einem Kompander einerseits so groß eingestellt werden, daß kein störendes Echo zurückübertragen wird, andererseits soll er so klein gewählt werden, d. h. die Verstärkung soll noch so groß sein, daß das Hintergrundgeräusch nicht gänzlich unterdrückt wird, damit ein natürliches Empfinden während einer Kommunikation vorhanden ist. Eine absolute Ruhe in den Sprachpausen wird allgemein als unangenehm und unnatürlich empfunden und provoziert Nachfragen, ob die Verbindung zwischen den Partnern noch besteht. Weiterhin wird die Verständlichkeit der Sprache bei geeignet kleinem HUB verbessert, da sehr leise Sprachanteile, Wortanfänge und Wortenden oft nicht genügend Energie aufweisen, um als Sprache detektiert zu werden und damit in den linearen Bereich der Kennlinie fallen, so daß sie dennoch verstärkt und nicht gänzlich unterdrückt werden.In the voltage characteristic curve Uout = f (Ueff) of a compander shown in FIG. 3, a stroke is shown, which is defined as the distance between a linearly increasing part of the characteristic curve with a parallel that is also tangent to the voltage characteristic curve. On the one hand, this stroke must be set so large that a disturbing echo is not transmitted back, on the other hand it should be chosen so small, that is, the amplification should be so large that the background noise is not completely suppressed, so that a natural sensation during a Communication is present. An absolute calm in the pauses in speech is generally perceived as unpleasant and unnatural and provokes questions as to whether the connection between the partners still exists. Furthermore, the intelligibility of the language is improved with a suitably small HUB, since very quiet speech components, word beginnings and word endings often do not have enough energy to be detected as speech and thus fall into the linear range of the characteristic curve, so that they are nevertheless amplified and not entirely be suppressed.

Die Verstärkung für den Kompander 1.3 in Senderichtung wirdThe gain for compander 1.3 in the direction of transmission is

und die Verstärkung für den Kompander 2.3 in Empfangsrichtung wirdand the gain for the compander 2.3 in the receiving direction

Der HUB ist dann jeweils der Kehrwert der Verstärkung Vtx, Vrx.The HUB is then the reciprocal of the gain Vtx, Vrx.

Dabei sind VVTX und VVRX Konstanten, die die Grundverstärkung bestimmen und Us sowie Usr Steuerspannungen für die jeweiligen Kompander 1.3, 2.3. Gemäß der Gleichungen (1) und (2) ist die Verstärkung Vtx, Vrx eine Funktion der jeweiligen Steuerspannung Us beziehungsweise Usr, unabhängig davon, ob die Steuerspannung von dem Umgebungsgeräusch oder vom Echo bestimmt wird. Umgebungsgeräusch und Echo werden stets mit dem gleichen Pegel übertragen, unabhängig von ihrer tatsächlichen Stärke am Mikrofoneingang.VVTX and VVRX are constants that determine the basic gain and Us and Usr control voltages for the respective compander 1.3 , 2.3 . According to equations (1) and (2), the gain Vtx, Vrx is a function of the respective control voltage Us or Usr, regardless of whether the control voltage is determined by the ambient noise or by the echo. Ambient noise and echo are always transmitted at the same level, regardless of their actual strength at the microphone input.

Werden nun in einem Fernsprechendgerät jeweils gleichwirkende Baugruppen 1, 2 in Empfangsrichtung und in Senderichtung eingesetzt, muß der HUB des Kompanders so eingestellt werden, daß das Echo, das zum Sprechenden zurückgesendet wird, so klein ist, daß es die Steuerspannung für die dem Sprecher zugeordneten Kompanders nicht beeinflussen darf. If modules 1 , 2 with the same effect are now used in the receiving direction and in the transmitting direction in a telephone terminal, the stroke of the compander must be set so that the echo that is sent back to the speaker is so small that it is the control voltage for the speaker assigned Companders must not influence.

Ein Beispiel soll diese Situation erläutern. Fig. 4 zeigt die entsprechende Anordnung, in der mit großer Linienstärke das Signal im Empfangszweig EZ, das akustische lokale Echo LE und das Einwirken des elektrischen Echosignals auf den Empfangskompander 2.3 dargestellt ist. Es soll vorausgesetzt werden, daß durch Fehlanpassungen von 4 Draht/2 Draht-Übergängen ein großes Leitungsecho auftritt, das bedeutet, daß der aktuelle Leitungskopplungsfaktor dll sehr groß ist. Folgende Vorgänge laufen ab:An example should explain this situation. Fig. 4 illustrates the corresponding arrangement, in which the signal in the receiving branch EZ, the acoustic echo local LE and the action of the electric echo signal is displayed on the Empfangskompander 2.3 with a large line thickness. It should be assumed that a mismatch of 4 wire / 2 wire transitions results in a large line echo, which means that the current line coupling factor dll is very large. The following processes take place:

1. The distant speaker speaks, the signal comes through the EZ receiving branch in the telephone terminal,
2. the received signal is compressed in the receiving compander 2.3 , that is to say greatly amplified,
3. the effective value of the received voltage Ueffr1, which is formed by the second integrator 1.5 of the transmission module 1 , is large,
4. the acoustic signal generated by the loudspeaker L arrives partly as a local echo LE to the microphone M and is there converted into electrical signals,
5. the effective value of the received voltage Ueffr1 multiplied by the local coupling factor dlm gives the control voltage Us for the transmission compander 1.3 ,
6. the transmission compander 1.3 is set by the control voltage Us such that the voltage originating from the echo falls within the linear characteristic range of the transmission compander 1.3 , that is to say is only slightly amplified,
7. the effective value of the voltage Uefft originating from the local echo, which is formed as the output voltage of the second integrator 2.5 of the receiving module 2 , is set in accordance with the voltage originating from the echo, which is amplified by the transmission compander 1.3 ,
8. The effective value of the voltage Uefft originating from the local echo multiplied by the line coupling factor dll gives the control voltage Usr for the receiving compander 2.3 .

Bei großem Leitungskopplungsfaktor dll und relativ großer Verstärkung im linearen Kennlinienteil des Sendekompanders 1.3 wird nun die Steuerspannung Usr für den Empfangskompander 2.3 so groß, daß die aktuelle Steuerspannung Usr der Empfangskompanderkennlinie zu größeren Eingangsspannungen Ueff verschoben wird. Eine solche Situation führt dazu, daß nunmehr das empfangene Sprachsignal oder Anteile davon in den linearen Teil der Empfangskompanderkennlinie fallen und somit weniger verstärkt werden. Damit wird das akustische Signal im Mittel leiser, das lokale Echo geringer und schließlich die Steuerspannung Usr für den Empfangskompander 2.3 kleiner. Bei derartigen Anordnungen mit zwei gleichwirkenden Baugruppen 1, 2 in Empfangs- und Senderichtung tritt dann aufgrund der aktuellen Einstellung der Empfangskompanderkennlinie ein Anschwellen und Abnehmen der Empfangslautstärke auf, ein sogenanntes Atmen der Sprache, und leise Teile der Sprache werden gar nicht übertragen, die Sprachübertragung wirkt abgehackt. Die geschilderte Situation tritt insbesondere zu Beginn des Sprachaustauschs auf, wenn die Echokompensatoren 1.2, 2.2 noch nicht voll adaptiert sind, so daß relativ große Restechos auftreten und die Kompander 1.3, 2.3 noch mit großem HUB, also kleiner Verstärkung, im linearen Kennlinienteil arbeiten. Somit ist mit einer solchen Anordnung in Kommunikationsnetzen mit analogen Einrichtungen ein natürlicher Sprachaustausch zwischen zwei Partnern bei großem Leitungsecho nur mit Einschränkungen möglich. With a large line coupling factor dll and a relatively large gain in the linear characteristic part of the transmission compander 1.3 , the control voltage Usr for the reception compander 2.3 is now so great that the current control voltage Usr of the reception compander characteristic is shifted to larger input voltages Ueff. Such a situation leads to the fact that the received speech signal or parts thereof now fall within the linear part of the receiving compander characteristic and are thus amplified less. The acoustic signal thus becomes quieter on average, the local echo less and finally the control voltage Usr for the receiving compander 2.3 smaller. In such arrangements with two modules 1 , 2 acting in the same direction in the direction of reception and transmission, due to the current setting of the reception compander characteristic curve, the reception volume swells and decreases, so-called breathing of the speech, and quiet parts of the speech are not transmitted at all, the speech transmission is effective chopped off. The situation described occurs in particular at the beginning of the language exchange when the echo cancellers 1.2 , 2.2 have not yet been fully adapted, so that relatively large residual echoes occur and the companders 1.3 , 2.3 still work with a large HUB, that is to say a small gain, in the linear characteristic part. With such an arrangement in communication networks with analog devices, a natural voice exchange between two partners with high line echo is only possible with restrictions.

Um einen natürlichen Sprachaustausch zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß der Verlauf des linearen Kennlinienteils des Sendekompanders 1.3 außer von der Steuerspannung Us von dem Leitungskopplungsfaktor dll und der Verlauf des linearen Kennlinienteil des Empfangskompanders 2.3 außer von der Steuerspannung Usr von dem Lautsprecher-Mikrofon-Kopplungsfaktor dlm abhängig gemacht. Da die Verstärkung im linearen Teil der Kompanderkennlinie nur dann klein sein muß, wenn das zurückgesendete Echo sehr groß ist, oder größer sein darf, wenn das zurückgesendete Echo klein ist, wird die Verstärkung im linearen Teil der Kennlinie vom jeweiligen Kopplungsfaktor, der ein Maß für die Stärke des entsprechenden Echos ist, abhängig gemacht.In order to permit a natural language, the course of the linear curve portion of the Sendekompanders 1.3 according to the invention except from the control voltage Us from the line coupling factor dll and the course of the linear characteristic part of the Empfangskompanders 2.3 dlm except the control voltage usr of the loudspeaker-microphone coupling factor made dependent . Since the amplification in the linear part of the companding characteristic only has to be small if the returned echo is very large, or may be larger if the returned echo is small, the amplification in the linear part of the characteristic is determined by the respective coupling factor, which is a measure of the strength of the corresponding echo is made dependent.

Die Verstärkung für den Kompander 1.3 in Senderichtung wird nunmehrThe gain for the compander 1.3 in the transmission direction is now

und die Verstärkung für den Kompander 2.3 in Empfangsrichtung wird nunmehrand the gain for the compander 2.3 in the receiving direction is now

Dabei sind VVTXmax und VVRXmax Konstanten, die die maximale Verstärkung, also den minimalen HUB, im linearen Teil der Kompanderkennlinie angeben. K1 und K2 sind Skalierungsfaktoren für die Kopplungsfaktoren dll und dlm.VVTXmax and VVRXmax are constants, which are the maximum Gain, i.e. the minimum HUB, in the linear part of the Specify compander characteristic. K1 and K2 are scaling factors for the coupling factors dll and dlm.

Der resultierende HUB als Kehrwert der linearen Verstärkung ist somit gemäß der Gleichungen (3) und (4) für eine konstante Steuerspannung Us, Usr nicht konstant, sondern abhängig vom jeweiligen Kopplungsfaktor dll, dlm, der ein Maß für das jeweilige Echo ist. Um in den Gleichungen (3) und (4) eine Division durch Null auszuschließen, wird der Faktor K1.dll und K2.dlm auf ein Minimum, hier beispielsweise auf 1, begrenzt. In diesem Fall erreicht die lineare Verstärkung ihr Maximum.The resulting HUB is the reciprocal of the linear gain thus according to equations (3) and (4) for a constant Control voltage Us, Usr not constant, but dependent on respective coupling factor dll, dlm, which is a measure of the respective Echo is. To divide in equations (3) and (4) To exclude zero, the factor K1.dll and K2.dlm will be on Minimum, here limited to 1, for example. In this case the linear gain reaches its maximum.

Für die anhand Fig. 4 zuvor dargestellte Situation mit einem großen Leitungskopplungsfaktor dll, also großem Leitungsecho, bedeutet das, daß die lineare Verstärkung des Kompanders 1.3 in Senderichtung erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom Leitungsfaktor dll im Vergleich zur Lösung nach dem Stand der Technik so verkleinert wird, daß das vom lokalen Echo herrührende Signal soweit unterdrückt wird, daß der mit dem Leitungskopplungsfaktor dll bewertete Effektivwert der Spannung Uefft keinen Einfluß auf die Kennlinie des Empfangskompanders 2.3 hat, so daß die oben dargestellten Nachteile somit vermieden werden.For the situation illustrated above with reference to FIG. 4 with a large line coupling factor dll, that is to say a large line echo, this means that the linear amplification of the compander 1.3 in the transmission direction is reduced in accordance with the invention as a function of the line factor dll compared to the solution according to the prior art, that the signal originating from the local echo is suppressed to such an extent that the effective value of the voltage Uefft evaluated with the line coupling factor dll has no influence on the characteristic of the receiving compander 2.3 , so that the disadvantages described above are thus avoided.

In Fig. 5 ist schematisch die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Kompander 1.3 in Senderichtung dargestellt. Für den Kompander 2.3 in Empfangsrichtung gelten die Ausführungen in entsprechender Weise. Die Übertragungsfunktion des Kompanders 1.3 in Senderichtung besteht aus einem linearen Teil 1.31 und einem die Eingangsspannung komprimierenden Teil 1.32. Der Kompander 1.3 wird so eingestellt, daß Spannungen, die von Umgebungsgeräuschen oder von Echos herrühren im linearen Teil 1.31 nur gering verstärkt werden und Spannungen Ueff, die von der Sprache über das Mikrofon M geliefert werden, im komprimierenden Teil 1.32 auf einen konstanten Wert verstärkt werden. Die Verstärkung im linearen Teil 1.31 wird sowohl von der Steuerspannung Us eingestellt, die von der Stärke der Umgebungsgeräusche und von der Stärke des lokalen Echos abhängig ist, als auch von dem Leitungskopplungsfaktor dll, der ein Maß für das Leitungsecho ist. In FIG. 5, the function of the method according to the invention for the compander 1.3 in the transmission direction schematically. The statements apply correspondingly to compander 2.3 in the receiving direction. The transfer function of the compander 1.3 in the transmission direction consists of a linear part 1.31 and a part 1.32 compressing the input voltage. The compander 1.3 is set so that voltages resulting from ambient noise or from echoes are only slightly amplified in the linear part 1.31 and voltages Ueff which are supplied by the speech via the microphone M are amplified to a constant value in the compressing part 1.32 . The gain in the linear part 1.31 is set both by the control voltage Us, which depends on the strength of the ambient noise and the strength of the local echo, and by the line coupling factor dll, which is a measure of the line echo.

Wenn das lokale Echo und das Leitungsecho die mit den Gleichungen (3) und (4) beschriebene Schwelle K1·dll und K2·dlm unterschreitet, ist die Verstärkung im linearen Teil 1.31 der Übertragungsfunktion so groß, daß ein Sprecher noch die Umgebungsgeräusche seines Partners wahrnimmt und somit der Eindruck vermieden wird, daß die Verbindung in den Sprechpausen unterbrochen ist. Nur im Falle starker Echos wird die Verstärkung im linearen Teil 1.31 so weit wie erforderlich verkleinert, so daß dann zwangsläufig die Umgebungsgeräusche auch stärker bedämpft werden.If the local echo and the line echo fall below the threshold K1 · dll and K2 · dlm described with equations (3) and (4), the gain in the linear part 1.31 of the transfer function is so great that a speaker can still hear the ambient noise of his partner and thus the impression is avoided that the connection is interrupted in the pauses in speaking. Only in the case of strong echoes is the gain in the linear part 1.31 reduced as much as necessary, so that the ambient noise is then inevitably dampened more.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich vorteilhafterweise unterschiedliche Situationen beim Freisprechen sehr gut beherrschen. Ist es gewünscht, den HUB klein zu wählen, das bedeutet also Verstärkung im linearen Teil 1.31 groß, um das Umgebungsgeräusch deutlich vernehmbar zu übertragen, wird natürlich auch das Echo nur mit diesem geringen HUB unterdrückt. Das kann aber bedeuten, daß das Echo möglicherweise hörbar ist. Sollte dieses Restecho störend sein, so muß der HUB, wenn ein Sprecher spricht, geeignet größer gewählt werden. Ob der lokale oder der ferne Sprecher spricht ist aus der Größe der jeweiligen Steuerspannung Us, Usr zu entnehmen. Bei aktivem Sprecher ist die Steuerspannung immer größer als bei schweigendem Sprecher.With the solution according to the invention, different situations in handsfree operation can advantageously be mastered very well. If it is desired to choose a small HUB, which means amplification in the linear part 1.31 large, in order to clearly transmit the ambient noise, the echo is of course also suppressed only with this small HUB. However, this can mean that the echo may be audible. If this residual echo is annoying, the HUB must be suitably larger if a speaker speaks. Whether the local or the distant speaker speaks can be seen from the size of the respective control voltage Us, Usr. The control voltage is always greater when the speaker is active than when the speaker is silent.

Durch Wahl der Konstanten VVTXmax, VVRXmax in den Gleichungen (3) und (4) kann die Verstärkung im linearen Teil 1.31 im Vergleich zum bekannten Stand der Technik sehr viel besser an die vorliegende Situation angepaßt werden. Wird nur Umgebungsgeräusch übertragen, so wird die Steuerspannung Us beziehungsweise Usr als Ausgangsspannung vom jeweiligen Maximalwertentscheider 1.8, 2.8 von der Ausgangsspannung Ussoll beziehungsweise Ussollr des jeweiligen Geräuschbewerters 1.7, 1.8 bestimmt. In diesem Fall wird eine Konstante VVTXmax, VVRXmax für eine so große Verstärkung gewählt, daß die Umgebungsgeräusche beim Empfänger noch wahrnehmbar sind. Liegt jedoch ein Echosignal vor, so wird die Steuerspannung Us beziehungsweise Usr von dem geschätzten Echosignal Dureceff beziehungsweise Dureceffr bestimmt. Dann ist es zweckmäßig die Konstanten VVTXmax, VVRXmax gegenüber der zuvor beschriebenen Situation kleiner zu wählen, so daß dann das Echosignal im linearen Teil 1.31 der Verstärkungskennlinie entsprechend unterdrückt wird.By selecting the constants VVTXmax, VVRXmax in equations (3) and (4), the gain in the linear part 1.31 can be adapted much better to the present situation compared to the known prior art. If only ambient noise is transmitted, the control voltage Us or Usr is determined as the output voltage from the respective maximum value decision maker 1.8 , 2.8 from the output voltage Ussoll or Ussollr of the respective noise evaluator 1.7 , 1.8 . In this case, a constant VVTXmax, VVRXmax is chosen for such a large amplification that the ambient noise can still be perceived by the receiver. However, if an echo signal is present, the control voltage Us or Usr is determined by the estimated echo signal Dureceff or Dureceffr. Then it is expedient to choose the constants VVTXmax, VVRXmax smaller than the situation described above, so that the echo signal in the linear part 1.31 of the gain characteristic is then suppressed accordingly.

Claims

1. hands-free device for a telephone device with a loudspeaker (L) and a microphone (M), which contains a controllable compander ( 1.3 , 2.3 ) both in the transmission direction and in the reception direction, the transmission characteristic of which, namely the output voltage as a function of the input voltage Uout = f ( Ueff), below a control voltage value (Us) has a linearly increasing characteristic part and above the control voltage value (Us) has a characteristic part in which the output voltage is independent of the input voltage, characterized in that the increase in the linear characteristic part of the transmission characteristic of the compander in the receiving direction ( 1.3 ) is controlled as a function of an acoustic coupling factor (dlm) between loudspeaker (L) and microphone (M) and that the increase in the linear characteristic part of the transmission characteristic of the compander in the transmission direction ( 2.3 ) is dependent on an electrical coupling factor (dll) between The line is controlled in the sending direction and the line in the receiving direction.

2. hands-free device according to claim 1, characterized in that the acoustic coupling factor (dlm) between loudspeaker and Microphone is a measure of the intensity of a local echo and that the electrical coupling factor (dll) between the line in Sending direction and the line in the receiving direction is a measure of the Line echo intensity is.