DE2213114C3

DE2213114C3 - Echo lock based on the differential principle

Info

Publication number: DE2213114C3
Application number: DE19722213114
Authority: DE
Inventors: Kurt 6101 Weiterstadt Reubold
Original assignee: Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München; Tekade Feiten & Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH, 8500 Nürnberg
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1976-02-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Echosperre nach dem Differentialprinzip, bei der eine Auswerteschaltung über ein empfangswegseitiges und ein sendewegseitiges Filter die Sprachpegel in beiden Richtungen überprüft und bei empfangswegseitigen Sprachpegeln den wiegt.The invention relates to an echo suppressor based on the differential principle, in which an evaluation circuit The speech level is checked in both directions via a filter on the receive path and a send path filter and weighs in at the speech level on the receiving path.

Echosperren werden in Fernsprechübertragungswegen eingesetzt, wenn durch die mit den Laufzeiten der Übertragungsstrecke wachsenden Echos der Gesprächsfluß gestört wird. Diese Sperren sind Bestandtei! der Trans-Atlantik- und Satellitenleitungen. Rückkopplungssperren haben den Zweck, Unstabilitäten in Fernsprechkreisen zu beseitigen. Sie sind hauptsächlich in Funkkreisen auf Kurz- und Grenzwelle eingebaut, weil in diesen Betriebszweigen automatische Regelverstärker eingesetzt werden müssen.Echo cancellers are used in telephone transmission paths if through the with the transit times of the Transmission path growing echoes the flow of calls is disturbed. These locks are an integral part! of the trans-Atlantic and satellite lines. The purpose of feedback locks is to reduce instabilities in Eliminate telephone circuits. They are mainly installed in radio circuits on short and limit waves, because automatic control amplifiers have to be used in these branches of operation.

Eine Echosperre der eingangs genannten Art ist aus der Literaturstelle »The Postoffice Electrical Engineers Journal«, Vol. 63. Pa 1. 2, 1970, July. S. 86 bis 91 bekannt. Insbesondere Fig. 2 dieser Literaturstelle zeigt eine Anordnung mit je einem Bandpaßfilter 500 bis 3400 Hz im sendewegseitigen und im Empfangswegseitigen Auswertezweig der Auswerteschaltung bzw. des Differenzverstärkers. Im Empfangs- und Sendeweg der Echosperre befinden sich keine Filter. Eine ähnliche Echosperre ist in der »Siemens-Zeitschrift« 1967, Nr. 9, S. 772 b.s 774 beschrieben.An echo suppressor of the type mentioned at the beginning is from the literature "The Postoffice Electrical Engineers Journal ", Vol. 63. Pa 1. 2, 1970, July. Pp. 86 to 91 known. In particular, Fig. 2 of this reference shows an arrangement with a bandpass filter 500 to 3400 Hz in each case On the transmission path side and in the receive path side evaluation branch of the evaluation circuit or the differential amplifier. There are no filters in the reception and transmission path of the echo suppressor. A similar echo canceller is described in the "Siemens-Zeitschrift" 1967, No. 9, pp. 772 to 774.

Die DT-PS 4 99 995 zeigt ein Zweiwegübertragungssystem mit einer Rückkopplungssperre, bei der in beiden Übertragungsrichtungen schaltbare Filter derart ausgelegt und angeordnet sind und dabei derart in Abhängigkeit von der vorwiegenden Gesprächsrichtung geschaltet werden, daß in der einen Richtung immer diejenigen Teilfrequenzbereiche gesperrt sind, die in der anderen Richtung durchlässig sind.DT-PS 4 99 995 shows a two-way transmission system with a feedback blocker in both Transmission directions switchable filters are designed and arranged in such a way and in this way as a function be switched from the predominant direction of the call, that in one direction always those partial frequency ranges are blocked that are permeable in the other direction.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich bei keiner Frequenz eine Selbsterregung ergeben kann.This ensures that no self-excitation can occur at any frequency.

In F i g. 1 ist das Grundprinzip einer auf diesem Prinzip basierenden Stelle aufgezeigt. Hinter der Gabelschaltung 1 im Empfangsweg befindet sich eine Bandsperre 5 mit den Eckfrequenzen f\ und /2 und im Auswertezweig der Senderichtung ein Bandpaß 2 mit den Eckfrequenzen f\ und 12. Die Sprachspannungen des Hinflusses, die der Bandpaß 2 durchläßt, werden verstärkt und gleichgerichtet 3. Der Gleichstrom steuert ein Sperrglied 4 in der Senderichtung. Die im Ruhezustand unterbrochene Senderichtung wird nur dann durchgeschaltet, wenn die Zwei-Draht-Richtung besprochen wird.In Fig. 1 shows the basic principle of a body based on this principle. Behind the hybrid circuit 1 in the receive path there is a bandstop 5 with the corner frequencies f \ and / 2 and in the evaluation branch of the transmission direction a bandpass filter 2 with the corner frequencies f \ and 12. The speech voltages of the inflow that the bandpass filter 2 lets through are amplified and rectified 3. The direct current controls a blocking element 4 in the transmission direction. The transmission direction interrupted in the idle state is only switched through if the two-wire direction is discussed.

Eine ähnliche Wirkungsweise liegt der Echosperre gemäß der DT-OS 15 37 650 zugrunde, die im Sendeweg ein selektives Sperrglied aufweist, welches momentan immer nur diejenigen Teilfrequenzbereiche sperrt, in denen gerade Signalenergien des fernen Teilnehmers auf dem Empfangsweg der Echosperre ankommen. The echo suppressor according to DT-OS 15 37 650 is based on a similar mode of action, the one in the transmission path has a selective blocking element, which momentarily only those partial frequency ranges blocks, in which the signal energies of the distant participant are arriving on the reception path of the echo canceller.

Eine selektive Echosperre der vorbeschriebenen Art, bei der während des Doppelsprechens außerdem das eingangs genannte Differentialprinzip selektiv angewandt wird, ist aus der DT^:AS 19 21 018 bekannt. Hierbei ist außerdem in den Weg des Echosignals zwischen der Abzweigstelle für den Auswertezweig und das selektive Sperrglied im Sendeweg ein Verzögerungselement eingeschaltet, welches derart bemessen ist, daß seine Verzögerungszeit annähernd gleich groß und größer als diejenige Verzögerung ist, die durch die Ansprechzeit der Auswerteorgane einschließlich der Stellglieder entsteht.A selective echo suppressor of the type described above, in which the differential principle mentioned at the beginning is also selectively applied during double-talking, is known from DT ^: AS 19 21 018. Here, a delay element is also switched on in the path of the echo signal between the branch point for the evaluation branch and the selective blocking element in the transmission path, which is dimensioned such that its delay time is approximately equal to and greater than the delay caused by the response time of the evaluation organs including the Actuators arises.

Die bekannten Differential-Echosperren arbeiten einwandfrei, wenn abwechselnd gesprochen wird undThe well-known differential echo locks work perfectly if people speak alternately and

wenn auf der Übertragungsstrecke ein guter Störabstand vorhanden ist. Will man die Gegenrichtung unterbrechen, dann muß der Unterbrechungspegel größer sein als der Gegenpegel. Die Erf ihrungen zeigen, daß hierbei Verstümmelungen der Anfangssilben auftreten. S Am deutlichsten tritt diese Erscheinung bei Silben auf, deren Anfänge mit Konsonanten beginnen. Silben, deren Anfänge mit Vokalen beginnen, werden nicht nennenswert beschnitten. Die Erklärung für diesen Umstand liegt darin, daß der Energieinhalt von Konsonanten viel geringer ist als bei Vokalen. Außerdem sind die Konsonanten zeitlich kürzer als Vokale. Die Energie der Konsonanten liegt hauptsächlich im Frequenzgebiet oberhalb 2000 Hz. Durch die Rückflußverhältnisse von Gabelschaltungen beim Übergang von Vier-Drahtauf Zwei-Draht-Leitungen ist es nicht möglich, die Empfindlichkeit der Sperren soweit zu erhöhen, daß die Verstümmelungen der Anfangssilben unterbunden werden, in Extremfällen kann an einer Gabelschaltung der Rückfluß einen größeren Pegel haben als der Hinfluß. Dieser Tatbestand zeigt zugleich den Mangel an den bisher eingesetzten Sperren auf, nämlich die Unfähigkeit zu unterscheiden, ob Hin- oder Rückfluß vorliegt.if there is a good signal-to-noise ratio on the transmission path. If you want to interrupt the opposite direction, then the interruption level must be greater than the counter level. Experience shows that mutilations of the initial syllables occur. S This phenomenon occurs most clearly with syllables whose beginnings begin with consonants. Syllables that begin with vowels are not worth mentioning circumcised. The explanation for this fact is that the energy content of consonants is much lower than with vowels. In addition, the consonants are shorter in time than vowels. The energy the consonant is mainly in the frequency range above 2000 Hz. Due to the reflux conditions of hybrid circuits in the transition from four-wire to two-wire lines, it is not possible to use the To increase the sensitivity of the barriers to such an extent that the mutilation of the initial syllables is prevented, in extreme cases, the return flow can have a higher level than the flow in a hybrid circuit. This fact also shows the lack of the barriers used so far, namely the inability to distinguish whether there is an outward or a reflux.

Andererseits haftet den bekannten selektiven Echosperren der Nachteil an, daß beim Gegensprechen mindestens 50%, im Extremfall sogar 100%, der Frequenzbandbreite des Einsprechenden unterdrückt wird.On the other hand, the known selective echo suppressors have the disadvantage that at least two-way talk 50%, in extreme cases even 100%, of the frequency bandwidth of the opponent is suppressed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eiue Echosperre nach dem Differentialprinzip, welche bei empfangswegseitigen Sprachpegeln den Sendeweg breitbandig unterbricht, falls nicht beim Gegensprechen der sendewegseitige Sprachpegel gegenüber dem empfangswegseitigen Sprachpegel überwiegt, so zu verbessern, daß ohne Verminderung der Stabilität die Ansprechempfindlichkeit hinsichtlich der sendewegseitigen Sprachpegel wesentlich erhöht wird. Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, diese Echosperre für den Einsatz als Rückkopplungssperre im Seefunk-Dienst geeignet auszubilden.The object of the invention is to provide an echo canceller according to the differential principle, which broadband the transmission path in the case of speech levels on the receiving path interrupts, if not in the case of two-way communication, the speech level on the transmit path compared to that on the receive path Speech level predominates, to improve so that the sensitivity without reducing the stability is significantly increased with regard to the speech level on the transmission path side. A special The object of the invention is also to provide this echo blocker for use as a feedback blocker suitable training in marine radio service.

Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das empfangswegseitige Filter einen oberen Teil des Sprachfrequenzbandes unterdrückt und in den Empfangsweg der Echosperre eingeschaltet ist, daß das sendewegseitige Filter hinsichtlich Sperr- und Durchlaßverhaltens komplementär zu dem empfangswegseitigen Filter ist und daß zu dem das sendewegseitige Filter enthaltenden Auswertezweig ein breitbandiger Auswertezweig parallel geschaltet ist, der eine geringere Verstärkung bzw. größere Dämpfung aufweist, als der Auswertezweig mit dem sendewegstitigen Filter in dessen Durchlaßbereich.These objects are achieved according to the invention in that the filter on the receiving path has an upper one Part of the voice frequency band is suppressed and switched on in the reception path of the echo suppressor that the Filters on the transmission path side with regard to blocking and transmission behavior is complementary to the filter on the receive path and that of the filter on the transmit path Filter containing evaluation branch a broadband evaluation branch is connected in parallel, the lower one Has gain or greater attenuation than the evaluation branch with the transmission path filter in its pass band.

Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß auch die Konsonanten trotz ihres geringen Energieinhaltes in ausreichend kurzer Zeit die Sperrung des Sendeweges aufheben können, da in dem Frequenzbereich der Hauptenergie der Konsonanten selbst bei sehr geringer Gabelübergangsdämpfung ein rückflußfreier Teilfrequenzbereich entsteht, in dem die Ansprechempfindlichkeit im erforderlichen Maße angehoben werden kann. Dabei bleibt der Vorteil der breitbandig wirkenden Echosperren voll erhalten, der darin besteht, daß während des Gegensprechens, die gesamte vorgesehene Frequenzbandbreite uneingeschränkt übertragen wird.This measure has the advantage that the consonants too, despite their low energy content can remove the blocking of the transmission path in a sufficiently short time, because in the frequency range the main energy of the consonants, even with very little fork transition attenuation, a non-reflux Partial frequency range arises in which the response sensitivity can be increased to the required extent can. The advantage of the broadband effect of the echo suppressors is fully retained, which consists in the fact that during the intercom, transmit the entire intended frequency bandwidth without restriction will.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das empfangswegseitige Filter ein Tiefpaß mit einer Grenzfrequenz von 2700 Hz ist. Somit wird das Sprachband in der Empfangsrichtung auf die obere Bandgrenze von 2700 Hz beschnitten, während die Senderichtung ihre normale obere Bandgrenze von 3400 Hz unverändert beibehält, so daß sich durch diese Maßnahme für die sendewegseitige Auswertung ein signifikantes und rückflußfreies Frequenzgebiet ergibt, welches in Verbindung mit der breitbandigen Steuerung ein schnelles Schalten ermöglicht. Nach den CCITT-Unterlagen wird zwar durch die Herabsetzung der oberen Bandfrequenz von 3400 Hz auf 2700 Hz die Übertragungsgüte um 2 dB gemindert, dafür wird aber der Vorteil einer praktisch klippfreien Sperre erreicht.A preferred embodiment of the invention is thereby characterized in that the filter on the receiving path is a low-pass filter with a cut-off frequency of 2700 Hz is. Thus, the voice band in the receiving direction is cut to the upper band limit of 2700 Hz, while the transmit direction maintains its normal upper band limit of 3400 Hz unchanged, so that This measure creates a significant and backflow-free frequency range for the evaluation on the transmission path side results, which in connection with the broadband control enables fast switching. According to the CCITT documents, the Lowering the upper band frequency from 3400 Hz to 2700 Hz reduces the transmission quality by 2 dB, but the advantage of a practically clip-free lock is achieved.

Mit besonderem Vorteil kann die Erfindung in Fernsprechkreise angewendet werden, die Funkstrecken auf Kurz- und Grenzwellen enthalten, wobei außerdem der Tiefpaß mit der Grenzfrequenz von 2700 Hz durch Mittel entsprechend begrenzter Bandbreite eines im Übertragungsweg Hegenden Funkempfängers ersetzt sein kann.The invention can be used with particular advantage in telephone circuits that use radio links Contain short and limit waves, and also the low-pass filter with the cut-off frequency of 2700 Hz Replaced means correspondingly limited bandwidth of a radio receiver in the transmission path can be.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind dem sendewegseitigen Filter ein Verstärker und ein Gleichrichter nachgeschaltet und ist der breitbandige Auswertezweig durch einen weiteren Gleichrichter realisiert. Die Stabilität der Echosperre kann hierbei sicher dadurch gewährleistet werden, daß die Verstärkung des dem sendeseitigen Filter nachgeschalteten Verstärkers gleich oder kleiner als die Summendämpfung der beiden Filter ist.In a further embodiment of the invention, the filter on the transmission path side is an amplifier and a rectifier downstream and the broadband evaluation branch is implemented by a further rectifier. The stability of the echo suppressor can be guaranteed here by the fact that the gain of the the amplifier connected downstream of the transmitter-side filter is equal to or less than the sum attenuation of the two Filter is.

Dieser Vorgang kann weiter dadurch unterstützt werden, daß in den Sendeweg ein Laufzeitglied eingefügt wird, dessen Laufzeit so groß ist, daß die Ansprechzeit des selektiven Auswerters überbrückt wird.This process can be further supported by inserting a delay element in the transmission path whose running time is so long that the response time of the selective evaluator is bridged.

Im folgenden wird an Hand der F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.In the following, on the basis of FIG. 2 an embodiment the invention described in more detail.

Es wurde als Sperre für den Seefunksprechdienst auf Grenzwelle und Kurzwelle konzipiert.It was designed as a barrier for the marine radio service on border waves and shortwave.

Hier bietet sich der Einsatz der Echosperre nach der Erfindung deswegen an, weil die übertragene Bandbreite auf dem Funkweg 300 bis 2700 Hz und die der angeschlossenen Trägerfrequenzleitungen in Richtung vom und zum Landteilnehmer 300 bis 3400 Hz beträgt. In der Senderichtung (A-B) ist der automatische Regelverstärker 21 eingebaut Er bewirkt, daß der am Pkt. B angeschlossene Funksender voll ausgesteuert wird, unabhängig von der Sendebezugsdämpfung des am Pkt. A angeschlossenen Sprechers. Im Empfangsweg ist am Pkt. Cder Funkempfänger angeschlossen. Der automatische Regelverstärker 22 beseitigt die durch Schwund auf der Funkstrecke entstehenden Pegelschwankungen. Die Ausgänge der Gleichrichter 23 und 24 sind entgegengesetzt gepolt, sie speisen ein Differenzglied 25. In der Ruhelage sind beide Wege der Sperre durchlässig. Spricht der ferne Teilnehmer (Pkt. C)₁ wird das Sperrglied 26 geöffnet. Spricht der nahe Teilnehmer (Pkt. A), sind beide Richtungen (wie in Ruhelage) durchlässig. Wird von beiden Seiten gesprochen, ist die Senderichtung durchlässig, und in der Empfangsrichtung ist das Dämpfungsglied 27 eingeschaltet. Die Ansprechempfindlichkeiten der Gleichrichter 23 und 24, und die maximale Verstärkung des Reglers 21 sowie die Pegelverhältnisse sind so abgestimmt, daß der Rückfluß über die Gabel diesen Zustand nicht einstellen kann. Die Größe des Dämpfungsgliedes stellt einen Kompromiß dar zwischen der Forderung nach der Möglichkeit des Gegensprechens und der Reduzierung des Rückhörens über die Gabel. Die bisher beschriebenen Elemente 23 bis 27 sind in den heutigen Echosperren für Satellitenleitungen in ähnlicher Form vorhanden, sie beinhalten alsoThe use of the echo suppressor according to the invention is appropriate here because the bandwidth transmitted on the radio path is 300 to 2700 Hz and that of the connected carrier frequency lines in the direction from and to the land subscriber is 300 to 3400 Hz. In the transmit direction (AB) of the automatic gain control amplifier 21 is installed He causes points on. B connected radio transmitter is fully driven, regardless of the transmission attenuation of the reference connected to the Ref. A speaker. The radio receiver is connected to point C in the reception path. The automatic control amplifier 22 eliminates the level fluctuations caused by fading on the radio link. The outputs of the rectifiers 23 and 24 are polarized in opposite directions, they feed a differential element 25. In the rest position, both paths of the lock are permeable. If the remote participant (point C) speaks ₁ , the blocking element 26 is opened. If the nearby participant speaks (point A), both directions (as in the rest position) are permeable. If both sides are spoken, the transmission direction is transparent and the attenuator 27 is switched on in the reception direction. The response sensitivities of the rectifiers 23 and 24, and the maximum gain of the controller 21 and the level ratios are adjusted so that the return flow through the fork cannot set this state. The size of the attenuator represents a compromise between the requirement for the possibility of two-way talk and the reduction of backhearing through the fork. The elements 23 to 27 described so far are present in today's echo barriers for satellite lines in a similar form, so they contain

e neuen Erkenntnisse.e new knowledge.

isätzlieh hierzu ist die Sprachrichtungserkcnnung Konsonanten eingebaut, die entsprechend der . I aus dem Tiefpaß 28, der auch im Rundfunkemper integriert sein kann, aus dem Hochpaß 29, und Verstärker und dem Gleichrichter 20 besteht. Tief- und I lochpaß sind so aufeinander abgestimmt, daß Summe ihrer Dämpfungen konstant ist, damit die größtmögliche Auswertebandbreite von 300 bis 27C Hz in der limpfangsrichtung (Pkt. C) verkleinert win Die Verstärkung des Verstärkers 20 wird so ausgeleg daß die Stabilität der Sperre (über Pkt. D-A) für all rrequcnzcn zwischen 300 bis 3400 Hz konstant ist. Zi. Überbrückung der Ansprechzeit des Konsonantcnau.' werters ist im Sendeweg das Latif/.eitglied 30 angeort net.Additionally, the speech recognition consonants are built in, which correspond to the. I consists of the low-pass filter 28, which can also be integrated in the broadcasting temper, from the high-pass filter 29, and amplifier and rectifier 20. The deep pass and the I-hole pass are matched so that the sum of their attenuations is constant, so that the greatest possible evaluation bandwidth of 300 to 27C Hz in the limpfangrichtung (point C) is reduced. The gain of the amplifier 20 is designed in such a way that the stability of the lock ( via point DA) is constant for all frequencies between 300 and 3400 Hz. Zi. Bridging the response time of the consonant exact. ' In addition, the latif / elector 30 is located in the transmission path.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

22 i3 claims:

1. Echo lock according to the differential principle, in which an evaluation circuit checks the speech level in both directions via a filter on the receive path and a send path-side filter and interrupts the transmit path broadband for the receive path-side speech level, if the speech level on the transmit path does not prevail over the speech level on the receive path the receiving path-side filter (28) suppresses an upper part of the voice frequency band and is switched into the receiving path (CD) of the echo suppressor, that the transmitting-side filter (29) is complementary to the receiving-side filter (28) in terms of blocking and transmission behavior and that to your Transmission path-side filter (29) containing evaluation branch (29, 20) is connected in parallel with a broadband evaluation branch (23) which has a lower gain or greater attenuation than the evaluation branch (29, 20) with the transmission path-side filter in its pass band.

2. Echo suppressor according to claim 1, characterized in that the filter (28) on the receiving path side Low-pass filter with a cut-off frequency of 2700 Hz.

3. Echo suppressor according to claim 2, characterized in that the low-pass filter (28) with the cutoff frequency of 2700 Hz by means of a correspondingly limited bandwidth of a lying in the transmission path Radio receiver is replaced.

4. Echo suppressor according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving path-side filter (28) in the receiving path (CD) of the echo suppressor between an automatic Regelvei stronger (22) and a switchable attenuator (27) is introduced.

5. Echosperra according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission path-side filter (29) is followed by an amplifier and rectifier (20) and the broadband evaluation branch is realized by a further rectifier (23).

6. echo suppressor according to claim 5, characterized in that the gain of the transmission path side Filter (29) downstream amplifier (20) equal to or less than the sum attenuation of the two filters (28,29).

7. Echo suppressor according to one of the preceding claims, characterized in that the The attenuation curve of the two filters (28, 29) is designed so that the sum of the attenuations for all

The transmission frequency is constant.

8. Echo suppressor according to one of the preceding claims, characterized in that in the Transmission path a delay element (30) is inserted, the duration of which is so large that the response time of the selective evaluator is bridged.

60 Broadband transmission path interrupted! If the voice level on the transmit path does not exceed the voice level on the receive path during two-way communication.