DE2316699A1 - Echokompensationsschaltung zur ausloeschung von echos auf fernsprechleitungen - Google Patents

Echokompensationsschaltung zur ausloeschung von echos auf fernsprechleitungen

Info

Publication number
DE2316699A1
DE2316699A1 DE19732316699 DE2316699A DE2316699A1 DE 2316699 A1 DE2316699 A1 DE 2316699A1 DE 19732316699 DE19732316699 DE 19732316699 DE 2316699 A DE2316699 A DE 2316699A DE 2316699 A1 DE2316699 A1 DE 2316699A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
echo
filter
filters
speech signal
speech
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19732316699
Other languages
English (en)
Other versions
DE2316699B2 (de
DE2316699C3 (de
Inventor
Wolfgang Koch
Rolf Dipl Ing Wehrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
Deutsche Telekom AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Telekom AG filed Critical Deutsche Telekom AG
Priority to DE19732316699 priority Critical patent/DE2316699C3/de
Publication of DE2316699A1 publication Critical patent/DE2316699A1/de
Publication of DE2316699B2 publication Critical patent/DE2316699B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2316699C3 publication Critical patent/DE2316699C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/20Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers

Description

  • Echokompensationsschaltung zur Auslöschung von Echos auf Fernsprechleitungen Die Erfindung betrifft eine Echokompensationsschaltung für Fernsprechverbindungen über Zweidraht-Vierdrahtleitungen, bei der das Echo durch uberlagerung eines mit Hilfe eines einatellbaren Transversalfilters aus dem das Echo erzeugenden Sprachsignal abgeleiteten gegenphasigen Signale ausgelöscht wird.
  • Die als Echokompensator bezeichnete Schaltung bezweckt die Auslöschung von Echos auf Fernsprechleitungen; durch sie wird ein Ebenbild des Echos - im folgenden Kompensationsecho genannt - erzeugt und von dem Echo auf der Fernsprechleitung subtrahiert.
  • Das Prinzip des Echokompensators und seine Vorteile gegenüber den bekannten Differentialechosperren sind beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 20 11 669.2 vom 12.3.1970 beschrieben. Die Einfügung der Echokompensatoren in eine Weitverkehrsverbindung zwischen zwei Teilnehmern A und B neigt Figur 1 . Das in dem Echokompenaator enthaltene Traneversalfilter muß bei jeder Gespräohsverbindung mit Hilfe des Sprachsignale x(t) auf die obertragungaeigenachaften des Echopfades eingestellt werden. EB zeigt sich, daß die Güte des Kompensatorabgleichs von den statistischen Eigenschaften des zum Abgleich verwendeten Signals abhängt und daß das günstigste Abgleichsignal weißes bzw. bandbegrenztes weißes Rauschen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den automatischen Kompensatorabgleich mit Sprachsignalen wesentlich zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Echokompensator am Empfangsrichtungseingang und am Senderichtungseingang Je ein lineares Filter mit der ÜbertragungßfunkticnFvrgeachaltet wird, mit denen die statistischen Eigenschaften des Sprachßignals an die des bandbegrenzten weißen Rauschens angeglichen werden. An den Eingängen des Echokompensators werden also lineare Filter vorgesehen (siehe Figur 2), die die statistischen Eigenachaften des Sprachsignals an die des weißen Rauschens angleichen und so den automatischen Abgleich des Echokompensators mit Sprachsignalen verbessern und dadurch eine höhere Kompensationsdämpfung erzielen. Da das Filter im Sendewegeingang SE außer dem Echo auch die Sprache des Teilnehmers A linear verzerrt, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung am Sendewegausgang SA ein zum Filter invers es Filter mit der Übertragungsfunktion F 1 vorgesehen, das die Verzerrung vom Eingangsfilter aufhebt.
  • Die unterschiedlichen statistischen Eigenschaften des weißen Rauschens, des bandbegrenzten weißen Rauschens und der Sprache in drei Bereichen zeigt Figur 3. Die Angleichung des SprachsignslB an das bandbegrenzte weiße Rauschen kann in allen drei Bereichen erfolgen, und zwar durch Veränderung der Autokorrelationsfunktion (AKF) mit Hilfe eines Dekorrelationsfilters, durch Beeinflussung des Leistungsspektrums mit Hilfe eines Formfiltere oder durch Veränderung der ik:mplitudenstatistik mit Hilfe einer nichtlinearen Verstärkerkennlinie. Die drei Möglichkeiten werden im folgenden näher beschrieben, die dritte Möglichkeit ist jedoch nicht Gegenstand dieser Erfindung.
  • Die auf den Wert bei t = 0 normierte AKF des weißen Rauschens hat den Wert 1 zum Zeitpunkt @ = 0, während die sin x des bandbegrenzten weißen Rauschens einen # - Verlauf x aufweist. Bei einer oberen Grenzfrequenz des bandbegrenzten Rauschens von #0 und einer Abstastung des Signals im Abstand # # #= ist die AKF des bandbegrenzen Reuschens ebenso #0 wie die des weißen Rauschens zu den Abtastzeitpunkten m# gleich Null, d.h. die Abtastwerte sind statistisch unabhängig voneinander. Diese Signaleigenschaft bewirkt, daß sich die Koeffizienten des Transversalfilters beim Abgleich mit weißem oder bandbegrenztem weißen Rauschen unabhängig voneinander abgleichen.
  • Die AKF der bandbegrenzen Sprache zeigt nach Figur 3 eine relativ starke Korrelation zwischen den Abtastwerten, die zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Koeffizienten führt, wenn der Echokompensator mit Sprachsignalen abgeglichen wird. Die Abhängigkeit der Einstellung eines Koeffizienten von der Einstellung aller anderen Koeffizienten führt zu einem langsameren und ungenaueren Abgleich. Mit Hilfe eines Dekorrelationsfltters lassen sich die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen den Abtastwerten des Sprachsignals beseitigen oder zumindest reduzieren.
  • Das Prinzip der Dekorrelation beruht darauf, aus vorhergehenden Abtastwerten eines Signals einen Schätzwert XS'm für den momentanen Abtastwert xm abzuleiten und von diesem zu subtrahieren. Auf diese Weise wird der aufgrund der bekannten statistischen Bindungen vorhersagbare Anteil aus dem Sprachsignal entfernt, und am Ausgang des Dekorrelationsfilters erscheint der vom Sprecher und von dem gerade gesprochenen Sprachlaut bestimmte regellose Anteil xr,m : xr,m = xm - xS,m.
  • Figur 4 a zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Dekorrelator.
  • In Figur 4 b ist das Prinzip des Prädiktorn zur Bildung des Schätzwertes XS m aus den vorangehenden M Abtaatwerten des Sprachsignals Xm dargestellt. Er besteht aus einem Transversalfilter mit M Verzögerungsgliedern # und M Koeffizienten a1 ... aM' mit denen die vorangehenden M Abtastwerte bewertet werden. Die optimale Einstellung der Koeffizienten läßt sich aus dem Verlauf der normierten AKP der Sprache bestimmen.
  • Figur 4 c zeigt das Prinzip des zum Dekorrelationsfilter inversen Filters, in dem das ursprüngliche Signal xm durch die Summation über M gewichtete Werte der regellosen Signalfolge Xr ,m rekonstruiert wird. Der Prädiktor hat die gleiche Form wie in Figur 4 b.
  • Im folgenden wird die Angleichung des Sprachsignals an das bandbegrenzte Rauschen mit Hilfe eines Formfilters im Frequenzbereich beschrieben. Wie auf Figur 3 dargestellt, ist das Leistungsspektrum des bandbegrenzten Rauschens im Bereich 0####0 konstant, während das des Spracheignals zu den hohen Frequenzen hin stark abfällt. Zur Angleichung des Sprachspektrums an das des bandbegrenzten Rauschens muß das Formfilter F daher eine Höhenanhebung bewirken, die umgekehrt proportional zum Sprachspektrum verläuft. Das Umkehrfilter FI1 muß eine entsprechende Höhenabsenkung bewirken. Da das Leistnngsspektrum durch die Fouriertransformation mit der Autokorrelationsfunktion verknüpft ist, hat die Höhenanhebung die gleiche Wirkung wie die Dekorrelation.
  • Die dritte Mgglichkeit der Signalangleichung resultiert aus den Unterschieden in der Amplitudendichtefunktion (ADF) nach Figur 3. Während das bandbegrenzte Rauschen eine gaußförmige ADF hat, kann die ADF dee Spraohsignals durch eine r -Verteilung oder eine Exponentialfunktion angenähert werden. Wesentliches Merkmal dieser Verteilung ist die im Vergleich zur Gaußverteilung relativ große Häufigkeit der kleinen und der großen Amplitudenwerte. Eine Annäherung an die Gaußverteilung kann durch eine amplitudenabhängige Verstärkung des Sprachsignale erfolgen (hohe Verstärkung kleiner und geringe Verstärkung großer Amplituden). Die amplitudenabhängige Verstärkung läßt sich beispielsweise mit einem bekannten Kompandersystem erzielen. Dabei sind die linearen Filter F durch nichtlineare Amplitudenpresser und das inverse Filter F 1 durch einen ebenfalls nichtlinearen Amplitudendehner zu ersetzen.
  • Die vorteilhafte Wirkung der tompandierung auf die mit dem Echokompensator erzielbare Kompensationsdämpfung wurde bereits an einem Labormodell nachgewiesen und ist daher nicht Gegenstand dieser Erfindung (a. Campanella, S.J. u.a.: Analysis of an adaptive impulse response echo canceller; COMSAT Techn. Rev., Vol. 2/1972, H. 1). Die Kompandierung bewirkt jedoch im Gegensatz zu den beiden anderen hier beschriebenen Verfahren, die auf einer linearen Filterung beruhen, nichtlineare Signalverzerrungen, die sich nachteilig auf das Sprachsignal des Teilnehmers A beim Durchgang durch die Strecke SE-SA des Echokompensatore auswirken können, Bild 5 zeigt als Beispiel die mit einem Labormodell eines Echokompensators gemessenen Frequenzgänge der Kompenationsdämpfung aK beim obgleich mit Sprache Sp , mit Sprache und Höhenanhebung Sp + F und mit bandbegrenztem weißen Rauschen WR . Beim Abgleich mit Sprache nimmt die Kompensationsdämpfung zu den hohen Frequenzen stark ab. Durch die Höhenanhebung wird eine wesentliche Dämpfungszunahme bei den hohen Frequenzen und damit nahezu der gleiche DämpfungsYerlauf wie beim Abgleich mit weißem Rauschen erreicht.
  • Auf Bild 6 sind die Frequenzgänge des Echopfades aEP' mit dem die Kurven nach Bild 5 gemessen wurden, und die der Summe aus Kompensationsdämpfung und Dämpfung, des: Echopfades aE +aEP für die drei Abgleichsignale dargestellt. Während die Summendämpfung zu den hoheren Frequenzen stark absinkt, ist sie beim Abgleich mit dekorrelierter sprache wie beim Abgleich mit weißem Raus.chen nahezu konetant, Bild 7 zeigt die Frequenzgänge des zur Höhenanhebung verwendeten Formfilters F und des inversen Filters F-1. Der Frequenzfang F wurde so gewählt, daß er dem miitleren Verlauf des schraffiert eingezeichneten Streuereiches des inversen Leistungsdichtespektrums Sxx-1 der europäischen Sprachen entspricht. Der Sxx-Bereich wurde der Arbeit "T. Tarnoczy: Das durchschnittliche Energie-Spektrum der Sprache (für sechs Sprachen); Acustica 24/1971, S. 58 - 74 entnommen.
  • Auf Bild 8 ist schließlich der zeitliche Vrlauf der Kompensationsdämpfung für die drei Abgleicharten dargestellt.
  • Die Hohenanhebung bewirkt nicht nur einen höheren Endwert der Kompensationsdämpfung aK,#, sie bewirkt auch einem schnelleren Abgleich.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Echokompensationsschaltung für Fernsprechverbindungen huber Zwidraht-Vierdrahtleitungen, bei der das Echo durch Überlagerung eines mit Hilfe eines sich selbst einstellenden Filters aus dem das Echo erzeugenden Sprachsignal abgeleiteten gegenphasigen Signale ausgelöscht wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß dem Echokompensator am Empfangsrichtungeeingang (EE nach Figur 2) und am Senderichtungseingang (SE) je ein lineares Filter mit der Ubertragungsfunktion F vorgeschaltet wird, mit denen die statistischen Eigenschaften des Sprachsignals an die des bandbegrenzten weißen Rauschens angeglichen werden.
2. Echokompensationsschaltung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß dem Echokompensator am Senderichtungsausgang (SA) ein zu dem Filter (F) inverees Filter mit der Ubertragungsfunktion F 1 1 nachgeschaltet wird, das die durch das Filter (B) am Senderichtungseingang (SE) hervorgerufene lineare Verzerrung des Sprachsignals des Teilnehmers A (Figur 1) rückgängig macht.
3. Echokompensationsschaltung nach den Ansprüchen 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (P) Dekorrelationsfilter sind, die die Autokorrelationsfunktion des Sprachsignale an die des bandbegrenzten Rauschens angleichen und die statistischen Bindungen zwischen den Abtastwerten des Sprachsignale aufheben.
4. Echokompensationsschaltung nach den Ansprüchen 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (F) im Frequenzbereich wirkende Filter sind, die einen -zum Leistungsspektrum der Sprache inversen Frequenzgang haben und eine Höhenanhebung des Sprachsignals bewirken.
L e e r s e i t e
DE19732316699 1973-04-04 1973-04-04 Echokompensationsschaltung zur Auslöschung von Echos auf Fernsprechleitungen Expired DE2316699C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732316699 DE2316699C3 (de) 1973-04-04 1973-04-04 Echokompensationsschaltung zur Auslöschung von Echos auf Fernsprechleitungen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732316699 DE2316699C3 (de) 1973-04-04 1973-04-04 Echokompensationsschaltung zur Auslöschung von Echos auf Fernsprechleitungen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2316699A1 true DE2316699A1 (de) 1974-10-17
DE2316699B2 DE2316699B2 (de) 1980-07-31
DE2316699C3 DE2316699C3 (de) 1981-05-27

Family

ID=5876903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732316699 Expired DE2316699C3 (de) 1973-04-04 1973-04-04 Echokompensationsschaltung zur Auslöschung von Echos auf Fernsprechleitungen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2316699C3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2569322A1 (fr) * 1984-08-17 1986-02-21 Trt Telecom Radio Electr Annuleur d'echo utilisant la modulation delta
EP0174781A2 (de) * 1984-09-07 1986-03-19 AT&T Corp. Adaptiever Zweirichtungszwischenverstärker für Sprachfrequenzen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2011669B2 (de) * 1970-03-12 1972-11-23 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Echokompensationsschaltung zur ausloeschung von echos auf fernsprechleitungen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2011669B2 (de) * 1970-03-12 1972-11-23 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Echokompensationsschaltung zur ausloeschung von echos auf fernsprechleitungen

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Acustica, 24/1971, S. 58-74 *
Electronics, 45, H. 10, 08.05.72, S. 31 *
The Bell System Technical Journal, Bd. 50, Nr. 5, Mai/Juni 1971, S. 1619-1624 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2569322A1 (fr) * 1984-08-17 1986-02-21 Trt Telecom Radio Electr Annuleur d'echo utilisant la modulation delta
EP0174678A2 (de) * 1984-08-17 1986-03-19 Telecommunications Radioelectriques Et Telephoniques T.R.T. Echokompensator mit Anwendung der delta-Modulation
EP0174678A3 (en) * 1984-08-17 1986-03-26 Telecommunications Radioelectriques Et Telephoniques T.R.T. Echo canceller using delta modulation
EP0174781A2 (de) * 1984-09-07 1986-03-19 AT&T Corp. Adaptiever Zweirichtungszwischenverstärker für Sprachfrequenzen
EP0174781A3 (de) * 1984-09-07 1986-10-01 AT&T Corp. Adaptiever Zweirichtungszwischenverstärker für Sprachfrequenzen

Also Published As

Publication number Publication date
DE2316699B2 (de) 1980-07-31
DE2316699C3 (de) 1981-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1537740C2 (de) Schaltungsanordnung zur Echounterdrückung
DE2207141C3 (de) Schaltungsanordnung zur Unterdrückung unerwünschter Sprachsignale mittels eines vorhersagenden Filters
DE69728262T2 (de) Echounterdrücker und nicht- linearer prozessor eines echokompensators
DE2914945A1 (de) Elektronische gabelschaltung
DE1537650A1 (de) Ein System der selektiven Echounterdrueckung und Laermpegelverminderung in Fernsprechkreisen sowie Vorrichtung zu seiner Ausfuehrung
DE1537739B2 (de) Schaltung zur sich selbst einstellenden echounterdrueckung in zweiweg signaluebertragungssystemen
EP0797339B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften einer echobehafteten Übertragungsstrecke in einem Telekommunikationsnetz
DE60317368T2 (de) Nichtlinearer akustischer echokompensator
EP1051822B1 (de) Entscheidungsrückgekoppelter entzerrer mit rauschvorhersagen
DE1812413A1 (de) Sich anpassender Echounterdruecker mit Ausgangsfilter
DE2316699A1 (de) Echokompensationsschaltung zur ausloeschung von echos auf fernsprechleitungen
DE19848641A1 (de) Doppelsprech-unempfindlicher NLMS Algorithmus
EP1398946B1 (de) Kommunikationsendgerät mit Bandbreitenerweiterung und Echokompensation
DE3431141A1 (de) Transversalfilter-echokompensator fuer lange akustische echos
EP0855806B1 (de) Echosperre für ein Spracheingabe Dialogsystem
EP0054609B1 (de) Anordnung zur Nachstellung der Echolöscherkoeffizienten bei kombinierter adaptiver Echolöschung und Entzerrung
EP0992151B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur echounterdrückung bei einer freisprecheinrichtung, insbesondere für ein telefon
DE3610382A1 (de) Schaltungsanordnung zur adaptiven echoloeschung in endgeraeten fuer duplex-uebertragung
DE593049C (de) Fernsprechkabeluebertragungssystem mit hoher und frequenzabhaengiger Daempfung und hohem Stoerpegel
DE898206C (de) Anordnung zur Vermeidung von Reflexionsdaempfungen im Durchlassbereich eines Filters
DE2817156A1 (de) Echokompensator fuer fernsprech-weitverkehrs-verbindungen
DE1812413C (de) Sich anpassende Echounterdruckungs einrichtung fur Nachrichtenubertragungs systeme
DE10342307B4 (de) Verfahren zur Entstörung übermittelter Audiosignale zwischen Telekommunikationsendgeräten
CH130282A (de) Elektrische Übertragungseinrichtung mit Sprechfrequenzverstärker und diesem beigeordnetem Steuermittel.
DE2011669A1 (de) Echokompensationsschaltung zur Aus loschung von Echos auf Fernsprechleitungen

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee