DE2011669C - Echokompensationsschaltung zur Aus loschung von Echos auf Fernsprechleitun gen - Google Patents

Description

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z(t) =Jx(t-x)h(x)dx. (1)

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Die Erfindung betrifft eine Echokompensationsschaltung für Fernsprechverbindungen über Zwei- Werden die Zeitfunktionen x(t) und h(t) durch draht-Vierdrahtleitungen, bei der das Echo durch eine Folge von Impulsen der Dauer τ dargestellt, Überlagerung eines mit Hilfe eines Transversalfilters so gilt die Näherung
aus dem das Echo erzeugenden Sprachsignal abge- 55
leiteten gegenphasigen Signals ausgelöscht wird und ,> ^ , _ ., .... ...

bei der dem Transversalfilter eine zumindest einen z(i) <* 2£ xy )n\ix), (i)
Teil der Grundlaufzeit des Echopfades kompensierende Verzögerungsleitung vorschaltbar ist. wobei JV eine ganze Zahl ist, deren Größe von der

Die als Echokompensator bezeichnete Schaltung 60 Länge der Impulsantwort des Echopfade" ibhängt. bezweckt die Verhinderung von Echos auf Fern- Gleichung (2) ist die Grundlage für die Wirkungssprechleitungen; durch sie wird ein Ebenbild des weise der Echokompensatoren, deren Prinzip darauf Echos — im fegenden Kompensationsecho genannt — beruht, mit Hilfe einer geeigneten Schaltung die erzeugt und von dem Echo auf der Fenuprech- durch die Impulsantwort gekennzeichnete Überleitung subtrahiert. 63 tragungsfunktion des Echopfades nachzubilden. Leitet

Echi.s können den Gesprächsfluß bei Fernsprech- man das Sprachsignalx(t) durch diese Schaltung, verbindungen über große Entfernungen (z. B. Trans- so erscheint an ihrem Ausgang das Kompensationsatlantikkabel- oder Satellitenverbindungen) beträcht- echozt(i), das dem wirklichen Echoz(r) um so

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ähnlicher ist, je besser der Echokompensator die versalfilter z. B. mit Hilfe eines Schalters einzu-

Obertragungsfunktion des Echopfades nachbildet. schalten (vgl. Seite 8, Abs. 3 der deutschen Offen-

Hauptbestandteil der Echokompensatoren ist ein legungsschrift 1 537 738). Das Einschalten einer festen

in F ι g. 2 dargestelltes bekanntes Transversalfilter, Verzögerung mittels eines Schalters läßt jedoch nur

das aus N Verzogerungsghedern der Verzögerungs- 5 einen relativ groben Abgleich zu, wobei zudem die

zeit τ, aus (" + I) Koeffizientengliedern c₀, c_x...c_N Gefahr besteht, daß die vorgeschaltete Verzögerung

zur Btwerftng der Abgnffspannungen an den Ver- größer als die zu kompensierende Echo-Grundlaufzeit

zögen i.gsglledern sowie aus einer Summierschal- ist, was sodann zu einem völligen Versagen der

lung- zur Summation der bewerteten Abgriff- Echokompensation führen muß.

spanmTigen besteht. Legt man an den Eingang des io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Trancversalfilters eine Spannung x(t), so lautet das Echokompensationsschaltung der eingangs beschrie-

Agssignal benen Art anzugeben, welche die Nachteile bekannter

f,\ _ V . w»_ · ^ Echokompensatoren vermeidet.

(Ti ' ⁽³⁾ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

15 gelöst, daß die Verzögerungsleitung eine Reihe von

V Vergleich der Gleichungen (2) und (3) zeigt, Verzögerungsgliedern mit jeweils der Verzögerungs-

dal: ■ > Transversalfilter geeignet ist, aus dem Sprach- zeit τ enthält und daß Mittel zur selbsttätigen F.rmiU-

sig·. :(/) das Kompensationsecho z_k(t) abzuleiten, lung der Grundlaufzeit -es Echopfades und zur

we. ■-.-; gelingt, die Koeffizienten -_t -= \ Λ(ι"τ) zu Wirksamschaltung der der Grundlaufzeit k ■ τ des

mar η. Da die Impulsantwort des Echopfades bei ao Echopfades entsprechenden Anzahlt von Verzöge-

jed !'ernsprechverbindung eine andere sein kann, rungsgliedern vorgesehen sind.

inu . :· die Koeffizienten r< bei jeder gewählten Ver- Durch diese Maßnahmen ergeben sich die Vorteile,

bir; ;g neu bestimmt und eingestellt werden. Es daß das adaptive Transversalfilter mit minimalem

git· λ ei Verfahren zur Ermittlung der Koeffizienten c₍, Aufwand realisiert werden kann und daß die Ein-

die i folgenden an Hand der Prinzipskizzen nach as stellung der Verzögerung vor dem Transversalfilter

Fi 3 und 4 näher erläutert werden. bei der jeweils auftretenden Grundlaufzeit des Echo-

!:· dem Echokompensator nach F i g. 3 wird die pfades rasch, präzise und unter Ausschaltung jeglicher

Inv; .-isantwort A(/) des Echopfades vor Gesprächs- Gefahr einer eventuellen Überkompensftion erfolgt.

be_ Γ.Ϊ gemessen und in den Speicher für A(O ein- F i g. 5 zeigt ein Beispiel für den Verlauf der

ge^hneben. Das Sprachsignal x(/) durchläuft den 30 Impulsantwort eines Echopfades, wenn zur Zeit t- 0

F;-liungsoperator, der im Prinzip ein Transversal- ein Prüfimpuls an den Empfangsrichtungsausgang EA

fill ■ darstellt, in dem x(t) mit A(O gemäß Glei- des Echokompensator geschaltet wird. Die am Sende-

chii'isi (2) bzw. (3) gefaltet wird. Nach Multiplikation richtungsein gang SE gemessene Impulsantwort sei

mi; dem Faktor —1 erscheint am Ausgang des FaI- in. der Zeit t = Ντ nach der Aussendung des Prüf-

tungsoperators das negative Kompensationsecho 35 impulses abgeklungen. Wie in FI g. 5 dargestellt,

-T₄U), das dem Echoz(0 über die Summierstufe läßt sich die Zeit Ντ in zwei Abschnitte zerlegen

überlagert wird. Während des ersten Abschnittes /, < kr ist der

Fig. 4 zeigt die angewendete zweite Möglichkeit Betrag der Amplitude der Impulsantwort | A(O ! zur Bildung des Kompensationsechos. Das Sprach- gleich Null bzw. kleiner als eine zur Störgeräuschsignal x(t) durchläuft auch hier ein Transversal- 40 ausblendung eingeführte Auswerteschwelle A₈. Wähfilter, dessen Koeffizienten α jedoch im Gegensatz rend des zweitenZeitabschniUes/, = /rrsei |A(/)| > In. zu dem Verfahren nach F i g. 3 durch eine Kreuz- Soll diese Impulsantwort durch ein Transversalkorrelationsanalyse zwischen den Abgriffspannungen filter nachgebildet werden, so müssen die ersten des Transversalfilters und dem Restecho k Koeffizienten c₀, C₁ ... c*-„ die den Amplituden-,._,. 45 verlauf während der Grundlaufzeit kr bestimmen, eU) - z(f) - Zt(O _{gleich N:iU sein- D}ie _ersten A; Abgriffe des Transam Senderichtungsausgang SA des Echokompen- versalfüters liefern demnach keinen Beitrag zu dem sators bestimmt werden. Hierbei handelt es sich Kompensationsecho nach Gleichung (2), die zugeum ein adp.ptives System, das sich automatisch so hörigen Koeffizientenglieder können also wegfallen, einstellt, daß das Restecho e(t) ein Minimum wird. 50 zumal sie die Übertragungsfunktion des Filters nega-Im Idealfall, wenn dem Echo z(i) keine Störung tiv beeinflussen und verschlechtern können. Zur überlagert ist (z. B. Leitungsrauschen), stellen sich Nachbildung des Amplitudenveilaufes der Impulsdie Koeffizienten c< automatisch so ein, daß sie den antwort während des zweiten Abschnittes/, - >n Amplituden h(ft) der Impulsantwort des Echopfades sind dann nur noch (n -f 1) Koeffizientenglieder proportional sind, dann wird e(t) = O. 55 Ct, c*₄i ... cn erforderlich. Das N-gliedrige Trans-

Die Koeffizientenglieder zur Bestimmung der Ko- versalfilter mit (N 4- 1) Koeffizientengliedern kann

effizienten ei und zur Bildung des Produktes demnach ersetzt werden durch ein aus nur η — N - k

ei · x(t — /τ) sind bei beiden Verfahren wirtschaftlich Verzögerungsgliedern und (n + 1) Koeffizientenglie-

und technisch sehr aufwendig. Sie müssen jeweils dem bestehendes Transversalfilter, dem eine fc-gliedrige

(N + l)-mal für die (N + 1) Abgriffe der Trans- 60 Laufzeitkette vorgeschaltet ist. Auf diese Weise

versalfilter Vorhemden sein. lassen sich k der aufwendigen Koeffizientenglieder

Um den hohen Aufwand der Echokompensatoren einsparen.

einzuschränken, die auch im großen Abstand von Inv allgemeinen ist der Verlauf der Impulsantwort

dem zugehörigen Gabelübergang verwendet werden und damit auch die Dauer kr der Grundlaufzeit von

können und damit auch große Echo-Grundlaufzeitcn 65 Verbindung zu Verbindung verschieden. Es sei

verarbeiten müssen, ist es durch die deutsche Offen- N_maxT die maximal mögliche Länge der Impuls-

legungsschrift 1 537 738, Fig. 2, bekannt, eine zu- antworten aller Echopfade und ηη,αχτ die maximal

sätzliche Verzögerung vor dem Quer- bzw. Trans- mögliche Zeit, während der die Amplitude der im-

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pulsantwor? dem Betrage nach größer als die oben- Zählers in der Steuerung 2 bestimmten Zahl Ar von genannte Schwelle h, ist. Dann müssen die Trans- Verzögerungsgliedern an den Echokompensator, versalfilter der bekannten Echokompensatoren nach Im folgenden wird die Arbeitsweise des Ausfüh-F i g. 3 und 4 N_maz Verzögerungs- und (Nmax + 1) rungsbeispiels der Erfindung beschrieben. Sobald die Koeffizientenglieder enthalten. Nach der Erfindung 5 Steuerung 1 das Kennzeichen empfängt, das den werden K = Nmax — n_max Koeffizientenglieder ein- Abschluß des Verbindungsaufbaues anzeigt, vergespart, wenn man eine K-gliedrige Verzögerungs- anlaßt sie die folgenden Operationen: die Abgabe leitung vorsieht, deren Glieder vor das Transversal- eines Rückstellimpulses an die Steuerung 2, durch filter geschallet werden. Bei einer bestimmten Ver- den der Zeitzähler auf Null gesetzt, die Schalter 1 bindung mit der Grundlaufzeit kx müssen dann io bis K geöffnet und der Schalter 0 geschlossen werden; k < K Glieder der Verzögerungsleitung vor das die Betätigung der Schalter S₁ und S₁ sowie die Transversalfilter geschaltet werden. Abgabe je eines Steuerimpulses an den Impulsgene-Zur Bestimmung der Zahl k Verzögerungsglieder rator zur Aussendung des Prüfimpulses und an die muß die Grundlaufzeit kx des Echopfades gemessen Steuerung 2 zum Start des Abtasters und des Zeitwerden. Dies kann in der Zeit zwischen dem Ab- 15 Zählers. Überschreitet die Amplitude der Impulsschluß des Verbindungsaufbaues und dem Beginn antwort bereits zum Abtastzeitpunkt Null die des Gespräches geschehen. So kann man beispiels- Schwelle h, (sehr kurzer Echopfad), wird der Zeitweise durch Auswertung des Wahlendekennzeichens zähler sofort stillgesetzt, und der Schatter 0 bleibt einen Testimpuls in den Echopfad senden und mit geschlossen. Ist | h (0) | < A,, wird der Schalter 1 Hilfe eines Zeitzählers am Senderichtungseingang SE ao des Anschaltekoppelfeldes geschlossen und Schalter 0 des Echokompensators die Zeit messen, bis die geöffnet. Nach r Sekunden erfolgt die nächste AbAmplitude der Impulsantwort die Schwelle h, erreicht. tastung. Ist auch | /1 (r) | < A„ wird Schalter 2 ge-Zur weiteren Einsparung technischer Mittel ist es schlossen und Schalter 1 geöffnet usf., bis zum Abzweckmäßig, Teile der Zeitmeß- und Anschaltevor- tastzeitpunkt kx die Amplitude der Impulsantwort richtung zu zentralisieren, d. h. für eine Gruppe von as | h (kx) | ^ h, ist. Dann wird der Zeitzähler still-Echokompensatoren nur einmal vorzusehen, da die gesetzt, und der Schalter k des Anschaltekoppel-Zeit, während der diese Schaltung benötigt wird, feldes bleibt geschlossen, wahrend alle übrigen sehr kurz ist im Vergleich zur mittleren Belegung»- λ Schalter geöffnet sind. Jetzt sind dem Transversa!- dauer der Echokompensatoren, die gleich der mitt- filter k Glieder der Verzögerungsleitung vorgeschaltet, leren Gesprächsdauer ist. 30 Die Steuerung 2 bewirkt, daß der Schalter S₁ in die F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung Ruhelage zurückgeht. Schalter S₁ kann schon vorher, für eine Schaltung zur Messung der Grundlaufzeit kx und zwar unmittelbar nach der Aussendung des des Echopfades und zur Anschaltung von k Gliedern Prüfimpulses, zurückgestellt werden, einer AT-gliedrigen Verzögerungsleitung vor das Trans- Ein am Empfangsrichtungseingang EE des Echoversalfilter, dargestellt für den Echokompensator 35 kompensators eintreffendes Sprachsignal x(t) wird nach F i g. 4, jedoch in analoger Weise auch anwend- jetzt in der Verzögerungsleitung VL um die Grundbar auf den Echokompensator nach F i g. 3. Die laufzeit kx vorverzögert, ehe es an den Eingang des Schaltung enthält folgende Baugruppen: eine Steue- n-gliedrigen Transversalfilters mit (n + 1) einstellrung 1 zur Auswertung des im Sendeweg der Vier- baren Koeffizientengliedern gelangt, deren Einstellung drahtleitung auftretenden Kennzeichens, das den 40 in der bekannten Weise nach F i g. 4 oder 5 erfolgen Abschluß des Verbindungsaufbaues anzeigt; die kann.

Schalter S, und S₁, die von der Steuerung 1 für Für die obenerwähnte Zentralisierung von Teilen

eine bestimmte Zeit betätigt werden; einen Impuls- der Zeitmeß- und Anschaltevorrichtung sind bei-

generator, der von der Steuerung 1 veranlaßt wird, spielsweise die Baugruppen der Steuerung 1 und

einen Prüf impuls in den Echopfad zu senden; eine 45 des Impulsgenerators sowie die Abtastvorricl ttng

Steuerung 2 mit einer Vorrichtung zur Abtastung und die Schwellenwert-Vergleichsschaltung der Steue-

der Amplitudenwerte h (ix) der Impulsantwort zu rung 2 geeignet.

den Ziehpunkten fr (1 = 0,1 ... k), einer Schaltung Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen zum Vergleich der Abtastwerte A(fr) mit einem vor- insbesondere darin, daß in Echokompensatoren aufgegebenen Schwellenwert A, und einem Zeitzähler, 50 wendige Koeffizientenglieder durch einfache Vermit dem die Zahl k der Abtastimpulse während der zögerungsglieder ersetzt, eine Anzahl Baugruppen Grundlaufzeit der Impulsantwort gemessen wird. der Schaltung zentralisiert und damit nur einmal Die Schaltung nach F i g. 6 enthält weiterhin eine benötigt, die Übertragungsfunktionen des TransVerzögerungsleitung VL nut K Verzögerungsgliedern versalfilters verbessert werden. Insgesamt wird der der Verzögerungszeit τ und schließlich ein An- 55 technische und wirtschaftliche Aufwand für die Echoschaltekoppelfeld aus (K + 1) Schaltern, 0,1 ... K, kompensationsschaltungen durch die erfindungsgezur Anschaltung einer durch die Stellung des Zeit- mäßen Maßnahmen bedeutend verringert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 lieh stören. Sie entstehen hauptsächlich an den in Patentansprüche: Weitverkehrsverbindungen stets vorhandenen Gabelschaltungen, die den Übergang zwischen Zwei- und

1. Echokompensationsschaltung für Fernsprech- Vierdrahtleitungen bilden.

verbindungen über Zweidraht-Vierf'rahtleitungen, 5 F i g. 1 zeigt das bekannte Prinzip einer Weitbei der das Echo durch Überlagerung eines mit Verkehrsverbindung zwischen zwei Teilnehmern A Hilfe eines Transversalfilters aus dem das Echo unr'· B, die über Zweidrahtleitungen an die viererzeugenden Sprachsignal abgeleiteten gegenpha- drähtige Weitverkehrsleitung angeschlossen sind, sigen Signals ausgelöscht wird und bei der dem Wegen der stets vorhandenen Fehlanpassung zwischen Transversalfilter eine zumindest einen Teil der io dem Zweidraht-Leitungsviderstand und seiner Nach-Grundiaufzeit des Echopfades kompensierende bildung in der Gabelschaltung Ga gelangt ein Teil Verzögerungsleitung vorschaltbar ist, dadurch des im Empfangsweg der Vierdrahtleitung ankomgekennzeichnet, daß die Verzögerungs- menden Sprachsignalsx(t) dei fernen Teilnehmers leitung (VL) eine Reihe von Verzcgerungsgliedem als Echoz(/) über die Gabelschaltung in den Sendemit jeweils der Verzögerungszeit τ enthält und 15 weg der Vierdrahtleitung und damit zurück zum daC Mittel zur selbsttätigen Ermittlung der Grund- fernen Teilnehmer.

Iaufzeit des Echopfades und zur Wirksamschal- Zur Unterdrückung der Echos werden Differer.tialtung der der Grundlaufzeit k · τ des Echopfades echospe.ren eingesetzt, deren Wirkung bekannterentsprechenden Anzahl k von Verzögerungsglie- weise darauf beruht, daß in Abhängigkeil von dem dem vorgesehen sind (F i g. 6). ao Pegel der Sprachsignale im Empfangs- und Sendeweg

2. Echokompensationsschaliung nach An- Dämpfungsglieder in den Echokreis eingeschaltet spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grund- werden, die das Echo unterdrücken. Das Ein- und Iaufzeit des Echopfades in der Weise ermittelt Ausschalten der Dämpfungsglieder führt jedoch teilwird, daß ein von einem Impulsgenerator (F i g. 6) weise zu Störungen des Gesprächsfiusses. Es wurden ausgehender Prüfimpuls in den zwischen dem 35 daher Echounterdrückungsschaltungen als Echokom-Empfangsrichtungsausgang (EA) und dem Sende- pensatoren entwickelt, wie sie z. B. in der deutschen richtungseingang (SE) liegenden Echopfad ge- Auslegeschrift 1 283 293 beschrieben sind.

sendet und die Zeit gemessen wird, bis die Im- Die in F i g. 1 eingezeichneten Echokompensa-

pulsantwort an dem Sendenchtungseingang (SE) torer. EK werden wie die Differentialechosperren an

eine bestimmte Pegelschwelle überschreitet. 30 zentraler Stelle im Auslandskopfamt untergebracht.

3. Echokompensationsschaltung nach An- Sie haben *'ier Anschlüsse, und zwar den Empfangsspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ge- richtungseingang EE bzw. den Empfangsrichtungsmessene Grundlaufzeit des Echopfades dazu ausgang EA und den Sendenchtungseingang SE bzw. benutzt wird, mit Hilfe eines Steuerungsgliedes Senderichtungsausgang SA. Zwischen EA und SE über ein Schalterfeld aus einer größeren Zahl 35 liegt det Echopfad, dessen Länge gleich der zwei-Verzögerungsglieder eine die gemessene Grund- fachen Entfe nung zwischen dem Ort der Anschallaufzeit nachbildende Zahl k Verzögerungsglieder tung des Echokompensator und der am gleichen selbsttätig vor das Transversalfilter zu schalten. oder an einem anderen Ort befindlichen Gabel-

4. Echokompensationsschaltung nach An- schaltung ist. Diese Entfernung ist von Verbindung spruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 40 zu Verbindung verschieden und kann zwischen null zur Messung der Grundlaufzeit des Echopfades oder wenigen Kilometern und mehreren hundert und zur Steuerung der Anschaltung von Ver- Kilometern schwanken.

zögerungsgliedern notwendigen Baugruppen nur Das Echoz(/) am Sendenchtungseingang SE des

einmal vorhanden sind und für eine Anzahl Echo- Echokompensators läßt sich durch Faltung des

kompensatoren gemeinsam verwendet werden. 45 Sprachsignals x(t) des fernen Teilnehmers mit der

Impulsantwort Λ(0 des Echcpfades bestimmen. Es

gilt