DE19848608A1

DE19848608A1 - Vorrichtung zur Vermeidung einer akustischen Rückkopplung

Info

Publication number: DE19848608A1
Application number: DE19848608A
Authority: DE
Inventors: Corneliu R Remes
Original assignee: Mitel Corp
Current assignee: Microsemi Semiconductor ULC
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: DE19848608B4; GB9722381D0; FR2773291B1; GB2330744A; US6590974B1; CA2249825A1; SE9803638D0; SE9803638L; GB2330744B; CA2249825C; FR2773291A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Vierdrahtleitungen aufweisende Telefonnetzwerke, die geschlossene Schleifen bilden, die für ein Pfeifen aufgrund einer Rückkoppelung anfällig sind, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Vermeidung von Pfeifen, die zum Detektieren des Vorhanden seins von Pfeifen und zum Beseitigen desselben durch Einführen einer geeigneten Dämpfung in der geschlossenen Schleife einen DSP-Algorithmus verwendet.

Eine Mitkopplung bzw. positive Rückkopplung gibt es in einer geschlossenen Schleife (siehe Fig. 1), wenn folgende Beziehung (Barkhausen) erfüllt ist:

β.G = 1 (1),

wobei β die Übertragungsfunktion auf dem Rückkopplungsweg in einer offenen Schleife und
G die Übertragungsfunktion auf dem direkten Weg in der offenen Schleife ist.

Diese Beziehung ist gleichbedeutend zu den folgenden entspre chenden Bedingungen:

|β|.|G| = 1 (2)

arg (β) + arg (G) = 2.π, in Radiant (3).

Eine solche Mitkopplung tritt gewöhnlich auf, wenn die Verstär kung der geschlossenen Schleife gewöhnlich größer als ein be stimmter Wert ist. Die Auswirkungen der Mittkopplung im Basis band (d. h. 300 Hz-3400 Hz) der Telefonleitungen sind gut be kannte Phänomene des "Pfeifens" und "Summens". Beide beein trächtigen drastisch die eigentlichen Signale und sollten daher fest unter Kontrolle sein.

Pfeifen kann als Resultat einer Mitkopplung in einem Telefon netzwerk mit einer Vierdraht-Leitung als Folge einer unvoll ständigen Echobeseitigung definiert werden. Eine Analyse der oben angegebenen Gleichung (1) oder der Gleichungen (2) und (3) ergibt zwei Möglichkeiten der Beseitigung der Mitkopplung:

a) durch Ausüben einer Dämpfung im Rückkopplungspfad, oder
b) durch Ändern der Phaseneigenschaft des Rückkopplungspfades.

Aufgrund der zwei oben angegebenen Möglichkeiten wurden bisher folgende Hauptverfahren verwendet:
Phasenverfahren:

i) Alle Durchlaßbereichsfilter sind mit variabler Gruppenlauf zeitverlängerung versehen;
ii) Stochastische Phasenverschiebung;
iii) Konstante Frequenzverschiebung mit einer Signal-Wiederabtastung;
iv) Zwei-Direktionales-Mikrofonverfahren.

Dämpfungsverfahren:

i) Variable Dämpfungsschaltung.

Das Spektrum eines Rückkopplungssignales ändert sich dynamisch mit einer oder mehreren dominierenden und nicht konstanten Fre quenzen, die praktisch überall in der Bandbreite des eigentli chen Signals existieren können.

Die oben angegebenen Phasenverfahren beruhen auf der Eigen schaft des menschlichen Ohres, das Phasenänderungen eines Au dio-Signals nicht wahrnehmen kann. Bei den Phasenverfahren wird die Phase des einkommenden Signals permanent verändert, so daß die Gleichung (3) falsch wird.

Das Verfahren i), wie es in der US 5,307,417 vom 26. April 1994 (Takamura et al.) angegeben ist, ist extrem komplex und verwen det folglich eine große Anzahl von Befehlen pro Sekunde und be nötigt eine große Speichermenge. Das Verfahren ii), wie es in der US 4,449,237 vom 15. Mai 1984 (Stepp et al.) angegeben ist, und das Verfahren iii) ändern die Phaseneigenschaft des Rück kopplungsweges entweder zufällig oder in einer vorbestimmten Art und Weise, um algebraisch ungewünschte Komponenten des Rückkopplungsspektrums zu kompensieren. Der Abstand vom Pfeif punkt der geschlossenen Schleife wird geringfügig erhöht, wo durch die Möglichkeit des Pfeifens bzw. der Rückkopplung nicht vollständig beseitigt wird. Zusätzlich führen die Verfahren ii) und iii) eine Signalstörung ein. Zumindest ein Nachteil des Verfahrens iv) (s. US 5,323,458 vom 21. Juni 1994 - Park et al.) ist, daß dieses Verfahren eine räumliche und elektrische Symmetrie annimmt, die tatsächlich nicht immer vorhanden ist; auch ist die Übertragbarkeit dieser Lösung nur auf spezielle Telefonanlagen beschränkt. Ein allgemeiner Nachteil der Verfah ren i), ii), iii) und iv) ist, daß sie alle nur eine begrenzte Anzahl der ursprünglichen Schleifenverstärkung verarbeiten kön nen.

Bei den Dämpfungsverfahren wird das einkommende Signal so stark geschwächt, daß die Beziehung (2) falsch wird.

Die vorgenannten Dämpfungsverfahren, wie sie in US 5,379,450 vom 03. Januar 1995 (Hirasawa et al.) angegeben sind, hängen vom Signalniveau und sowohl von den bestimmten mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Telefonanlage ab. Auch diese Verfahren verwenden sich von 0 Volt unterscheidende absolute Referenzniveaus und zeichnen sich durch eine erhöhte Komplexi tät und einem hohen Rechenaufwand aus. Berücksichtigt man die aktuellen Vollduplex-Sprachschalter wie sie in der US 5,099,472 vom 24. März 1992 (Townsend et al.) angegeben sind wird die Dämpfung permanent auf den beiden Sprachpfaden unabhängig von dem Vorhandensein oder nicht Vorhandensein eines Pfeifens aus geführt.

Die in dieser Patentanmeldung vorgeschlagene Lösung verwendet eine Dämpfung nur, wenn ein Rückkopplungssignal bzw. Pfeifen erkannt und von anderen im Telefonnetzwerk vorhandenen Signalen unterschieden wird.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinrichtung zur Verwendung in einer Telefonleitung zum Steuern von durch eine Mitkopplung zwischen den Empfangs- und Sendepfaden in der Leitung erzeugten Pfeifsignalen. Die Steuer einrichtung umfaßt:
Eine Detektionseinrichtung zum Detektieren eines Beginns eines Pfeifsignals in der Leitung;
eine Dämpfungseinrichtung zum Ausüben einer Dämpfung in einem der Empfangs- und Sendepfade;
und eine Verarbeitungseinrichtung zum Steuern des Dämpfungsni veaus als Funktion des Pfeifsignals.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Pfeifsignals in einer Telefonlei tung mit einem Empfangspfad und einem Sendepfad vorgesehen, wo bei das Pfeifsignal aufgrund einer positiven Rückkopplung bzw. Mitkopplung zwischen den beiden Pfaden erzeugt wird. Das Ver fahren umfaßt das Detektieren des Beginns eines Pfeifsignals und das Dämpfen von zumindest einem der Pfade um das Pfeifsi gnal zu löschen.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Algorithmus zum Steuern einer Rückkopplungssteuer-Einrichtung mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) zum Löschen eines Pfeifens in einer Telefonleitung mit einem Empfangspfad und ei nem Sendepfad vorgeschlagen, wobei der Algorithmus umfaßt:
De tektieren des Beginns eines Pfeifens durch Überwachen von Ein gangsabtastwerten am Empfangspfad,
gesteuerte Dämpfung wenigstens des Empfangspfades oder des Sen depfades, um das Pfeifsignal zu vermindern, und
Beenden der Dämpfung wenn das Pfeifsignal 0 erreicht.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gibt es ein maximales Dämp fungsniveau, das ausgeübt werden kann.

Bei der weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Algo rithmus eine Vorhersagelogik um sicherzustellen, daß das detek tierte Signal in der Tat ein Pfeifsignal ist.

Die Erfindung wird nun genauer anhand der beigefügten Zeichnun gen erläutert, wobei:

Fig. 1 den grundlegenden Mitkopplungsmechanismus zeigt,

Fig. 2 das Prinzip der Steuereinrichtung gegen Pfeifen zeigt,

Fig. 3 eine typische Schleifenkonfiguration der Steuerein richtung zeigt,

Fig. 4 eine typische Schleifenkonfiguration für eine Steuer einrichtung mit einem Vollduplex-Sprachschalteraufbau zeigt,

Fig. 5 schematisch eine äquivalente Hardware des grundlegen den Pfeif-Detektion-Algorithmusses zeigt,

Fig. 6 ein Flußdiagramm des logischen Vorhersagealgorith musses ist, und

Fig. 7A, 7B, 7C einen vollständigen Algorithmus des Fluß diagrammes der Steuereinrichtung darstel len.

Das Prinzip der Steuereinrichtung zum Vermeiden eines Rückkopp lungspfeifens ist in einem Block 20 in Fig. 2 gezeigt, in wel chem ihre zwei Hauptfunktionen dargestellt sind: Die Funktion 22 der Detektion des Pfeifens und die Funktion der Dämpfung α. Die erste Funktion erlaubt die Unterscheidung eines Pfeifsi gnals von anderen Eingangssignalen, einschl. Sprache, Musik und DTMF (dual-tone multi-frequency). Hierauf beruhend vermindert die Dämpfungsfunktion die anfängliche Schleifenverstärkung 26 bis zu dem bestimmten Wert, an dem das Pfeifen verschwindet.

Fig. 3 zeigt einen typischen Schleifenaufbau, bei dem die Ele mente der Steuereinrichtung gegen ein Rückkopplungspfeifen zur besseren Klarheit schematisch dargestellt sind. Diese umfassen Anfangsschleifenverstärker 26, PCM-Kodierer-Dekodierer 30, li near/µ/A-law-Umsetzer 32; µ/A-law/linear-Wandlerblöcke 34, ei nen Pfeifdetektor 36, eine Dämpfungseinrichtung α1 38 und eine Dämpfungseinrichtung α2 40. Die in Fig. 3 gezeigten PCM-Kodierer-Dekodierer 30 sind Puls-Code-Modulations-Kodierer-Dekodierer gemäß dem G.711 CCITT-Standard. Die µ/A-law/linear-Blöcke 34 sind Spannungsniveauerhöhungsblöcke gemäß dem G.711 CCITT-Standard, und der linear-µ/A-law-Umsetzer 32 sind Span nungspegelverringerungsblöcke gemäß dem G.711 CCITT-Standard. Gemäß Fig. 3 werden Eingabel-Abtastwerte am Punkt 42 abgegrif fen; Eingabe2-Abtastwerte werden am Punkt 44 abgegriffen. Aus gabe1-Abtastwerte werden bei 46 und Ausgabe2-Werte bei 48 aus gegeben. µ-law und A-law sind Datenkomprimierungsformate, wobei die Blöcke 32 und 34 die entsprechenden Komprimierungs- bzw. Dekomprimierungsvorgänge ausführen.

Obwohl die Pfeifdetektion als DSP-Software-Algorithmus ausge führt ist, wird zur Erleichterung des Verständnisses dieser nachfolgend anhand der in Fig. 5 schematisch gezeigten Hardware erläutert. Die Abtastfrequenz wird mit 8 kHz angenommen.

Das Eingangssignal (Eingabeabtastwert) wird bei jeder Abtastung kontinuierlich analysiert. Ein Zähler 50 (Zähler_P) beginnt seinen Betrieb mit dem ersten einkommenden Abtastwert, der vom Komperator 52 (Komp_P) geliefert wird, und stoppt seinen Be trieb mit dem letzten angrenzenden positiven Abtastwert. Ein zweiter Zähler 54 (Zähler_N) wird dann vom Komperator 56 (Komp_N) zum Zählen aller einkommenden angrenzenden bzw. zusam menhängenden negativen Abtastwerte aktiviert. Fig. 5 zeigt nicht die äquivalente Hardware-Schaltung, die das einkommende Signal untersucht, wobei der erste positive Abtastwert an den Zähler 50 abgegeben wird. Bei der Ausführung mittels Software erfolgt dies mittels einer Schleife, die auf negative Ab tastwerte wartet. Die Schleife wird mit dem ersten positiven Abtastwert abgebrochen. Der Unterschied zwischen den Inhalten der zwei Zähler wird dann mittels eines Differentiators Δ 58 ermittelt, der den Differenzwert zwischen zwei absoluten Werten bestimmt, wobei die Rückstellung der Zähler auf null (RESET 60) erfolgt. Diese gerade beschriebenen Schritte (d. h., Zählen der positiven Abtastwerte, Zählen der negativen Abtastwerte, Be stimmen der absoluten Differenz, Zurücksetzen der zwei Zähler auf null) werden permanent wiederholt und bilden Iterationen. Vor dem Zurücksetzen der Zähler auf null wird die Summe ihrer Inhalte mit einem ersten Addierer 62 (Add_1) addiert und an ei nen zweiten Addierer 64 (Add_2) weitergeleitet, falls die Abso lutwerte der oben genannten Unterschiede sind aufeinander fol gend kleiner oder gleich einem bestimmten Schwellwert 66 sind (Schwelle_1). Diese letzte Bedingung wird mittels eines Ver gleichskomperators 68 (Komp_1) geprüft und dessen Ergebnis wird als Ermächtigungseingangssignal 70 (EN, Enabling input) des zweiten Addierers 64 verwendet. Falls es zumindest eine Diffe renz gibt, die nicht diese Bedingung erfüllt, wird der zweite Addierer 64 auf null zurückgesetzt. Wenn der Inhalt des zweiten Addierers 64 größer als ein zweiter Schwellwert 72 (Schwelle_2) ist, bezeichnet die Ausgabe PFEIFEN 74 des Komperators 76 (Komp_2) das Vorhandensein eines Pfeifens bzw. einer Rückkopp lung und der zweite Addierer 64 wird auf null zurückgesetzt. Auch wenn es zumindest eine Differenz gibt, die größer als der erste Schwellwert ist, wird der zweite Addierer auf null zu rückgesetzt. Der erste Schwellwert wird auf 1 und der zweite Schwellwert wird vorzugsweise auf 256 gesetzt, das einem Zei tintervall von 32 ms entspricht (die Abtastfrequenz ist 8 kHz; folglich dauern 256 Abtastungen × 1/8 kHz pro Abtastung = 32 ms). Die Beziehung zwischen der äquivalenten Digitalschaltung und den im Flußdiagramm aus den Fig. 7A bis 7C tatsächlich be nutzten Variablen ist wie folgt:

EINGANGSABTASTWERT	---- Eingangs2-Abtastwert
START	---- Start
Zähler_P	---- p
Zähler_N	---- n
Add_2	---- Summe
Schwelle 1	---- 1
Schwelle 2	---- 256

Jedes mal wenn der Dämpfungsblock ein Signal für eine Rückkopp lung empfängt wird die Schleifenverstärkung um einen konstanten Betrag (Dezibel) vermindert, so daß die Dämpfung in gleichmäßi gen Schritten ausgeführt wird, die vorzugsweise 6 dB betragen. Vorzugsweise weist der Pfeifabstand bzw. die Stabilitätsreserve ein Maximum von 6 dB auf. Der gesamte Betrag der Dämpfung kann gleichmäßig oder ungleichmäßig auf die zwei Sprachleitungspfade (siehe Fig. 3) verteilt sein. Ein guter Lösungsansatz kann die Verwendung eines Vollduplex-Dämpfungsschalters (der Schalter ist auch als Sprachschalter bekannt) sein (siehe Fig. 4). Falls die gesamte ausgeübte Dämpfung gleichmäßig auf die zwei Sprach leitungspfade verteilt ist, dann sind die Dämpfungsschritte pro Pfad 6 dB/2 = 3 dB. Falls die gesamte Dämpfung ungleichmäßig verteilt ist, dann betragen die Pfad-Dämpfungsschritte q dB bzw. (6 - q) dB. Der in Fig. 4 gezeigte Fall, bei dem die ge samte Dämpfung unter Verwendung eines Vollduplex-Sprachschalters 80 ausgeübt wird, der von den Energien S₁ und S₂ (82 und 84) der Abtastungen gesteuert wird, ist nachfolgend nicht vollständig abgedeckt. Der gesamte Betrag der durch die Steuereinrichtung zum Vermeiden einer Rückkopplung ausgeübten Dämpfung kann aber auf einen maximal erlaubbaren Dämpfungswert begrenzt werden. Hierbei wird, jedesmal wenn eine neue Dämpfung ausgeübt wird, der gesamte ausgeübte Dämpfungsbetrag mit dem Maximalwert verglichen. Ein neuer Dämpfungsschritt wird nur er laubt, wenn der maximal zulässige Wert größer als die aktuelle ausgeübte Gesamtdämpfung der Steuereinrichtung ist.

Dies ist der grundlegende Algorithmus der Steuereinrichtung zur Vermeidung eines Rückkopplungspfeifens.

Zur Erhöhung des Widerstandes des grundlegenden Algorithmusses bzgl. der praktisch sehr seltenen Situationen, bei welcher Si gnale, die dem Pfeifen ähnlich sind, als Pfeifen betrachtet werden könnten, ist eine Vorhersagelogik zusätzlich zum Grun dalgorithmus vorgesehen. Der Grundalgorithmus und die Vorhersa gelogik arbeiten parallel.

Da Pfeifen keine Information trägt ist die Wahrscheinlichkeit des akuraten Vorhersagens des nächsten Wertes eines Pfeifsi gnals sigma0 (siehe unten) größer als die Wahrscheinlichkeit sigma0 des akuraten Vorhersagens eines Informationssignals. Dies ist das Prinzip, auf dem die oben genannte Vorhersagelogik beruht.

Das Flußdiagramm ist in Fig. 6 gezeigt und wird nachfolgend getrennt erläutert. Die Abtastfrequenz wird mit 8 kHz angenom men. Nach der Initialisierung der Variablen flag, counter, sig ma0, sigma1, sigma2, sigma3 und sigma4 wird ein Abtastwert von jedem der zwei Sprachleitungspfade abgegriffen: Eingangs1-Abtastwert und Eingangs2-Abtastwert. Der Absolutwert der Ein gangsabtastwerte wird kontinuierlich zu sigma0 addiert, bis der Zähler einen vorbestimmten Wert erreicht, der vorzugsweise auf 256 gesetzt ist (entspricht einem Zeitintervall von 32 ms). Dann wird der Inhalt von sigma0 in sigma1 gespeichert, der Zäh ler wird auf null zurückgesetzt und der Vorgang wird für weite re 32 ms fortgesetzt. Danach wird der Inhalt von sigma1 in sig ma2 gespeichert und der neue Wert von sigma0 wird in sigma1 ge laden. Der Zähler wird wieder auf null zurückgesetzt und die gleiche Routine wird zweimal ausgeführt. Von nun an benutzt das Verfahren vier gespeicherte Werte sigma4, sigma3, sigma2 und sigma1 sowie den aktuellen Wert sigma0, um den nächsten Wert von sigma0 vorherzusagen. Sein vorhergesagter Wert wird unter Verwendung von vorzugsweise eines konstanten Differentials dritter Ordnung für das Zeitintervall von 32 ms erhalten. Die oben genannte Bevorzugung bezieht sich auf die Ordnung des Dif ferentials. Der vorhergesagte Wert von sigma0 ergibt sich durch folgende Formel:

Pre-sigma = 4.sigma1 - 6.sigma2 + 4.sigma3 - sigma4 (4)

Dann wird der Absolutwert der Differenz zwischen sigma0 und Pre-sigma mit einem kleinen Bruchteil K von sigma0 verglichen. Der bevorzugte Wert von K ist 0,01. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis wird ein Steuerzeichen flag auf ein logi sches "ein" gesetzt oder nicht gesetzt. Der Wert dieses Steuer zeichens wird mit dem Signal PFEIFEN des grundlegenden Algo rithmusses (siehe Fig. 5) mit einem logischen "und" verknüpft. Schließlich wird der Zähler auf null zurückgesetzt und die Speicher von sigma4, sigma3, sigma2 und sigma1 werden gemäß folgender Regel aktualisiert:

sigmaX = sigmaY, wobei X = Y + 1 und x = 0,1,2 und 3 (5).

Die endgültige Ausführungsform der Vorhersagelogik liefert je doch auch Informationen, die zum Unterscheiden von sinusförmi gen Tönen von anderen in den Telefonleitungen vorhandenen Si gnalen verwendet werden kann. Im Vergleich zum Pfeifen sind si nusförmige Wellen besser vorhersagbar. Folglich sollte ein si nusförmiges Signal folgende Ungleichung mit hoher Genauigkeit erfüllen:

|sigma0 - sigma1| < K.sigma0 (6),

wobei K vorzugsweise den gleichen Wert von 0,01 besitzt.

Gemäß obigen Vergleich, bei dem Pre-sigma berücksichtigt wird, ergibt sich ein Doppel-Bedingungsvergleich. Die zwei Bedingun gen werden logisch mit "oder" verknüpft:

|sigma0 - Pre-sigma| < K.sigma0 oder | sigma0 - sigma1| < K.sigma0 (7).

Folglich gilt, wenn wenigstens eine dieser Bedingungen erfüllt ist, daß das Steuerzeichen flag auf ein logisches "ein" gesetzt wird. Ansonsten verbleibt es auf einem logischen "aus".

Die folgenden Zeilen beschreiben den vollständigen Algorithmus der Steuereinrichtung zum Vermeiden eines Rückkopplungspfei fens. Sein Flußdiagramm ist in Fig. 7A bis 7C gezeigt. Hier wird die Ausführungsform, die ein Vollduplex-Dämpfungsschalter verwendet, nicht gezeigt. Als Abtastfrequenz wird 8 kHz ange nommen.

Im ersten Schritt werden die folgenden Variablen initialisiert: flag, counter, sigma0, sigma1, sigma2, sigma3 und sigma4 für die Vorhersagelogik; sum, start, neg, begin, db1 und db2 für den grundlegenden Algorithmus. Der nächste Schritt wird von der Vorhersagelogik ausgeführt, wie es oben beschrieben ist. Der Punkt B ist der Anfang des grundlegenden Algorithmusses. Die gesamte Analyse beruht auf von lediglich einem Sprachleitungs weg erfaßten Abtastwerten. Dies sind die Eingabe2-Abtastwerte in Fig. 3. start ist eine Variable, die festhält, ob der Algo rithmus sich im iterativen Zustand befindet oder nicht. So lan ge der Algorithmus nicht in den iterativen Zustand eintritt, werden die Eingabeabtastwerte nicht beeinflußt, das heißt, der Ausgabe1-Abtastwert und der Ausgabe3-Abtastwert (siehe Fig. 3) sind Kopien der Eingabeabtastwerte. Der iterative Zustand be ginnt sobald der erste positive Abtastwert des Eingangs 2 detek tiert wird. Eine logische Schleife ermittelt diesen ersten po sitiven Abtastwert durch Überprüfen negativer Abtastwerte. Es wird angenommen, daß der Abtastwert des Eingangs 2 positiv ist. Da dies kein negativer Abtastwert ist, erlaubt die oben genann te logische Schleife nicht, daß der Algorithmus bzw. der Pro grammablauf in den iterativen Zustand übergeht. In diesem Fall wird der Wert der Variablen neg geprüft. Hier hat die Variable neg die Aufgabe der Aufzeichnung, falls wenig stens ein negativer Eingangsabtastwert detektiert wurde. Folg lich, da kein negativer Abtastwert ermittelt worden ist, bleibt neg gleich 0. Nun wird angenommen, daß nach einigen positiven Eingangsabtastwerten ein negativer Abtastwert angekommen ist. Hierbei ändert die Variable neg ihren Status auf 1. Dem näch sten negativen Abtastwert folgt ein positiver Abtastwert in ei ner neuen Reihe von positiven Abtastwerten. Diesmal, da neg gleich 1 ist, werden neue Vorgänge ausgeführt: start wird auf 1 und neg auf 0 geändert. neg wird zu einem ähnlichen Zweck wie derverwendet und der neue Wert von start wird den Pro grammablauf in den iterativen Zustand versetzen. Eine ähnliche Erklärung betrifft den Fall, bei dem der erste Eingangsab tastwert, der den Betrieb der logischen Schleife startet, nega tiv ist. Bei diesem iterativen Zustand des Algorithmusses wer den die folgenden Schritte ausgeführt. Wenn ein zweiter positi ver Eingangsabtastwert ankommt und da die Variable begin gleich 0 ist, wird die Variable p, die die positiven Abtastwerte zählt, gleich 1. Diese 1 stellt die vorhergegangenen positiven Abtastwerte, die den Algorithmus in den iterativen Zutand über geführt haben, dar. Der aktuelle positive Abtastwert wird noch weiter berücksichtigt werden. Bei diesem Zustand (Punkt D im Flußdiagramm) ist die Variable n, die die negativen Eingangsab tastwerte zählt, noch 0 und die Variable begin ändert ihren Status auf 0. Weil der letzte Eingangsabtastwert positiv ist, wird p beispielsweise um 1 erhöht. Die Variable n hält fest, falls zumindest ein negativer Eingangsabtastwert während einer Iteration detektiert worden ist (bzgl. der Bedeutung von Itera tion wird auf die Absätze verwiesen, die schematisch die äqui valente Hardware betreffen oder den nachfolgenden Text). Folg lich, da noch kein negativer Abtastwert ermittelt worden ist, bleibt neg gleich 0. Die Anzahl der positiven Eingangsab tastwerte wird mit der Variable p gezählt. Nun wird angenommen, daß ein negativer Eingangsabtastwert ankommt. Da begin vorher auf 0 gesetzt worden ist, wird zum Punkt D im Flußdiagramm von Fig. 7C verzweigt. Dann wird die Variable n, die die negativen Abtastwerte zählt, beispielsweise um 1 erhöht und die Variable neg wird mit dem Wert 1 belegt. Bis zu diesem Moment sind die Abtastwerte des Ausgangs 1 und des Ausgangs 2 nur Kopien der Abtastwerte des Eingangs 1 und des Eingangs 2. Auf die folgen den negativen Eingangsabtastwerte folgt ein positiver Ab tastwert einer neuen Reihe von positiven Eingangsabtastwerten. Dieses mal, da neg gleich 1 ist, werden neue Aktionen ausge führt: neg wird wieder 0 und begin wird auf 1 gesetzt, um eine neue Iteration vorzubereiten und der Zähler p wird beispiels weise um 1 verringert, weil dieser neue positive Abtastwert zu einer neuen Iteration gehört. Beim nächsten Schritt wird der Absolutwert der Differenz zwischen p und n geprüft. Falls die ser Absolutwert kleiner als 1 ist, wird die Variable sum, die ein Addierer ist, mit dem Ergebnis der Addition von p und n er höht. Dann wird sum mit einem bestimmten Schwellenwert vergli chen, der vorzugsweise auf 256 gesetzt ist. Falls sum nicht größer als 256 ist, wird eine neue Iteration ausgeführt und die Ausgangsabtastwerte werden nicht beeinflußt. Falls sum größer als 256 ist, wird sum auf 0 zurückgesetzt. Dann wird der Wert des Steuerzeichens flag geprüft. Falls das Steuerzeichen nicht gleich 0 ist, wird eine neue Iteration ausgeführt und die Aus gangsabtastwerte werden nicht beeinträchtigt. Falls das Steuer zeichen gleich 0 ist, dann betrachtet der Algorithmus die Ein gabe als Pfeifen und zum ersten mal werden die Ausgangsab tastwerte nicht länger Kopien der Eingangsabtastwerte sein. Die Variable db2, die dem an dem Sprachleitungspfad, an dem die Ab tastwerte des Eingangs 2 auftreten, angelegten Dämpfungspegel entspricht, wird mit einem dritten Schwellenwert verglichen, der mit einem M bezeichnet wird. Dieses M ist die max. zulässi ge Dämpfung auf diesen bestimmten Pfad und wird als Dezimalzahl ausgedrückt, die einen bestimmten Betrag an Dezibels (dB) ent spricht. Z. B., falls die max. Dämpfung, die auf dem Sprachlei tungspfad erlaubt ist, auf -12 dB gesetzt ist, dann ist

M = 10ˆ(-12/20) = 0,25.

Falls db2 größer als M ist, dann wird der Wert von db2 auf db2.q2 geändert. In ähnlicher Weise wird der Wert von db1, der dem den Sprachleitungspfad ausgeübten Dämpfungspegel ent spricht, an dem die Abtastwerte des Eingangs 1 auftreten, auf db1.q1 geändert. Die Summe q1+q2 entspricht einem vorzugsweise einer auf 6 dB eingestellten Dämpfung, q1 und q2 sind Dezimal zahlen, die bestimmten Dezibelbeträgen (dB) entsprechen. Bei spielsweise, falls der Dämpfungsbetrag, der für den Sprachlei tungspfad, an dem die Abtastwerte des Eingangs 2 auftreten, auf -4 dB pro Dämpfungsschritt eingestellt ist, wird q2 gleich 10ˆ (-4/20) = 0,63. q1 kann in der gleichen Art und Weise berechnet werden, wobei für dieses Beispiel eine Dämpfung von 6 dB-4 dB = 2 dB pro Dämpfungsschritt zu berücksichtigen ist. Dann werden die Abtastwerte des Ausgangs 1 und des Ausgangs 2 berechnet. Ihre Werte werden durch Multiplizieren der ursprünglichen Ab tastwerte des Eingangs 1 und Eingangs 2 mit den Dämpfungsfakto ren db1 und db2 erhalten. Falls db2 kleiner als M ist, wird keine zusätzliche Dämpfung ausgeübt. In diesem Fall bleiben die Dämpfungsfaktoren db1 und db2 permanent konstant.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, daß ein neuer Ansatz zum Verhindern eines Pfeifens entwickelt worden ist. Ein ent sprechender DSP-Algorithmus zum Verhindern von Pfeifen kann ein Pfeifen von anderen Signalen unterscheiden, die sich in den zum Endkunden führenden Telefonnetzwerken befinden, wie z. B. Spra che, Musik und DTMF-Signalen. Nach dem Detektieren des Pfeifsi gnales beseitigt der Algorithmus durch Dämpfung der ursprüngli chen Schleifenverstärkung mit einem vorbestimmten Betrag (in Dezibel), wobei eine stabile Schleife, die im Stabilitäts-Randbereich betrieben würde, durch den Dämpfungsbetrag instabil werden würde. Mit anderen Worten heißt dies, daß der Wert die ser Dämpfung nur von der Schleifenverstärkung abhängt und mini mal im Sinne einer im gesteuerten Stabilitätsbereich betriebe nen stabilen Schleife ist. Der Algorithmus beginnt die Dämp fung, wenn eine Pfeifbedingung vorliegt und beendet die Dämp fung, wenn die Pfeifbedingungen nicht länger vorliegen. Der Al gorithmus hängt nicht von den Signalamplituden, Signalphasen, Signalformen, Signalspektren, usw. ab. Zusätzlich arbeitet der Algorithmus unabhängig vom Telefongerät oder den mechanischen oder elektrischen Eigenschaften des Lautsprechers des Telefons. Der Algorithmus verwendet weder nicht-lineare-Amplituden-Veränderungen noch eine Phasenveränderung. Wegen seiner Ein fachheit kann dieser DSP-Algorithmus einfacher als frühere Al gorithmen implementiert werden. Die Anforderungen an die Re chenleistung, Rechengeschwindigkeit und den Speicher sind ge ring. Einige Zeilen einer Computerhochsprache genügen zum Im plementieren des Algorithmusses.

Da bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und erläutert worden sind, ist es für einen Fachmann offen sichtlich, daß eine Vielzahl von Änderungen und Abwandlungen an diesem Grundkonzept ausgeführt werden können. Es versteht sich von selbst, daß solche Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung fallen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefaßt werden: Die Erfindung betrifft einen digitalen Signalverarbeitungspro zeß zum Vermeiden eines Pfeifsignals in einer Telefonleitung. Die Telefonleitung weist einen Empfangspfad und einen Sendepfad auf, die eine geschlossene Schleife bilden. Der Prozeß über wacht Eingabeabtastwerte, die vom Empfangspfad abgegriffen wer den und, falls ein Pfeifsignal detektiert wird, werden kontrol lierte Dämpfungsbeträge auf die Schleife ausgeübt, bis das Pfeifsignal beseitigt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungs beispiel wird eine Vorhersage-Logik in dem Prozeß zum Vermeiden des Pfeifsignals vorgesehen.

Claims

1. Steuereinrichtung für die Verwendung in einer Telefonlei tung zur Vermeidung von durch eine Mitkopplung zwischen einem Empfangspfad und einem Sendepfad erzeugtem Pfeifsi gnal in der Leitung, wobei die Steuereinrichtung umfaßt:
eine Detektionseinrichtung (36) zum Detektieren des Be ginns eines Pfeifsignals in der Leitung,
eine Dämpfungseinrichtung (38, 40) zur gesteuerten Dämp fung entweder des Empfangspfades und/oder des Sendepfades, und
eine Prozessoreinrichtung zum Steuern des Betrages der Dämpfung als Funktion des Pfeifsignals.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Empfangspfad als auch der Sendepfad ge dämpft werden.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangspfad und der Sendepfad im gleichen Ver hältnis gedämpft werden.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung die Dämpfung allmählich stei gernd ausübt, solange ein Pfeifsignal vorliegt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Unter scheiden eines Pfeifsignals von anderen Eingangssignalen aufweist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Unterscheiden eines Pfeifsignals von anderen Eingangssignalen eine Vorhersagelogik umfaßt.

7. Verfahren zum Steuern eines Pfeifsignals in einer Telefon leitung mit einem Empfangspfad und einem Sendepfad, wobei das Pfeifsignal von einer Mitkopplung zwischen den Pfaden erzeugt wird, und das Verfahren umfaßt:
Detektieren des Beginns des Pfeifsignals, und
eine kontrollierte Dämpfung von zumindest einem der Pfade zum Löschen des Pfeifsignals.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Detektierens des Beginns des Pfeifsignals eine Vorhersage-Logik-Schritt zum Unterscheiden eines Pfeifsi gnals von anderen Eingangssignalen umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung allmählich ausgeübt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung so lange ausgeführt wird, bis das Pfeifen ge löscht worden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung sowohl am Empfangspfad als auch am Sendepfad aus geübt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung auf beiden Pfaden im gleichen Verhältnis aus geübt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung auf den Pfaden mit ungleichen Verhältnissen ausgeübt wird.

14. Digitaler Signalverarbeitungsprozeß (DSP) zum Vermeiden eines Pfeifsignals in einer Telefonleitung mit einem Emp fangspfad und einem Sendepfad, die eine geschlossene Schleife bilden, wobei der Prozeß umfaßt:
Detektieren des Beginns des Pfeifsignals durch Überwachen der Eingangsabtastwerte, die am Empfangspfad abgegriffen werden,
eine kontrollierte Dämpfung wenigstens eines der Pfade mit finiten Schritten zum Vermindern des Pfeifsignals, und
Beenden der Dämpfung, wenn das Pfeifsignal gelöscht worden ist.

15. Prozeß nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Vor hersage-Logik-Schritt zum Sicherstellen, daß das detek tierte Signal kein Pfeifsignal darstellt.

16. Prozeß nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung in beiden Pfaden mit gleichen Verhältnissen aus geübt wird.

17. Prozeß nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung in den Pfaden mit ungleichen Verhältnissen ausge übt wird.

18. Prozeß nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Dämpfung, die mit finiten Schritten ausgeübt wird, auf einen Maximalwert begrenzt ist, der vom Benützer ein stellbar ist.

19. Prozeß nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die finiten Schritte der Dämpfung einen vorbestimmten Pegel von 6 dB/Schritt aufweisen.