DE2437873C2 - Vorrichtung zur Erstellung eines Neutralisierungssignals für einen Echounterdrücker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erstellen eines Neutralisierungssignals für einen Echounterdrükker, der bei der Datenübertragung über eine vierdrähtige Telefonleitung notwendig ist, wobei jeder Datenübertragung ein Identifizierungssignal mit einer gegebenen Frequenz vorausgeht.

Im Fernsprechverkehr erfolgt die Telefonverbindung über vierdrähtige Leitungen, während die Verbindung mit den Teilnehmern über zweidrähtige Leitungen hergestellt wird. Die Umsetzung zwischen den beiden Systemen wird mit Hilfe einer Albzweigspule durchgeführt.

Die den Fernverbindungen dienenden Leitungen haben eine ImDedanz von 600 Ohm. Die Impedanz der Ortsnetzleitungen der Fernsprechkreise zu den Teilnehmern ist sowohl von einer Leitung zur anderen als auch in Abhängigkeit von der Frequenz unterschiedlich. Die Abzweigspulen rufen, wenn diese Impedanz nicht gleich ϊ 600 Ohm ist, Rückströme hervor, die sich den Sprechströmen überlagern und bisweilen ziemlich störend wirken. Diese Störung empfinde; der Teilnehmer umso stärker, je größer die Amplitude der Ströme und die Zeit ist, die diese zum Durchlaufen der Rückkopplungsschleife benötigen, d. h. mi? der Ausbreitungszeit Ί3r den Hin- und Rückweg. Wenn diese Zeit 10 Millisekunden erreicht, werden diese Ströme als echte Echoerscheinung wahrgenommen. Um gute Verbindungen zu gewährleisten, müssen die Leitungskreise, in denen die

ti Ausbreitungszeit für Hin- und Rückweg 70 Millisekunden überschreitet, mit zwei Halbechounterdrückern ausgestattet werden.

Sollen jedoch digitale Daten in beidtr Richtungen gleichzeitig über eine vierdrähtige Leitung, die mit Echounterdrückern ausgestattet ist, übertragen werden, muß zuvor der Echounterdrücker neutralisiert werden, da andernfalls die Trägerwelle in einer Übertragungsrichtung geschwächt wird, was das Verhältnis Signal/ Rauschen der Datenübertragung verschlechtert und somit die Fehlerrate erhöht. Jeder Halbechounterdrükker wird deshalb mit Hilfe einer »Neutralisator« genannten Vorrichtung bei der Datenübertragung in Ruhestellung ger alten.

Die Arbeitsweise des Neutralisators entspricht den Definitionen, die durch das C.C.I.T.T. homologisiert und im Weißbuch des C.C.I.T.T. Band III. Notiz Gl61. aufgeführt sind.

Gemäß dieser Notiz wird das einer Datenübertragung vorausgehende Identifizierungssignal mit der

Frequenz von 2100Hz±15Hz mit dem Pegel — 12±6dBmO (diese Angabe bedeutet die Abschwächung in dB in bezug auf ein Signal von 1 Milliwatt in einer Leitung mit der Impedanz von 600 Ohm) ausgesandt. Die Dauer des Identifizierungssignals beträgt 400 Millisekunden. We^en der Verstärkungen und der Verluste auf dem Übertragungsweg muß der Neutralisator unter der Wirkung eines Signals mit der Frequenz 2100Hz±21Hz bei einem Pegel, der zwischen 0 und -31 dBmO liegt, wirksam werden. Die Neutralisation wird für ein Signal zwischen 1900 und 2350 Hz bei einem Pegel von 0 bis -35 dBmO toleriert. Der Neutralisator muß nach einer Zeit von 300±100 Millisekunden seinen Betrieb aufnehmen.

Auf normalen Telefonleitungskreisen verwenden die nach dieser internationalen Notiz konzipierten Neutralisatoren die Analogfiltertechnik. Dahingegen erfordert der Einsatz dieser Neutralisatoren an einem Punkt, wo das Signal digital vorliegt, die Verwendung anderer Methoden. Die im allgemeinen verwendete Methode.

" das heißt, die einfache Übertragung der Analogtechniken, führt zur Verwendung von digitalen Filtern, die langsame Vorrichtungen darstellen und teuer sind.

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung zur Herstellung eines Neutralisationssignals für einen Echounterdrücker geschaffen werden, der nicht mehr die bei den bekannten Vorrichtungen festgestellten Mängel aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Zähler enthält, der eine erste Neutralisationsbedingung erstellt, wenn die Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen des Leitungssignals nicht einen vorbestimmten Wert überschreitet, daß sie einen zweiten Zähler aufweist, der die

Vorzeichenänderungen wahrend einer vorbestimmten Periode zählt und der eine zweite Neutralisationsbedingung schafft, wenn der Stand des Zählers am Ende dieser Periode zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegt, und daß sie einen Auslöseschaltkreis für eine Kippstufe enthält, die das Neutralisierungssignal liefert, wobei dieser Schaltkreis die beiden genannten Bedingungen vereinigt und ein Schieberegister aufweist, das die Kippstufe nur dann auslöst, wenn die Neutralisierungsbedingungen mehrmals hintereinander gleichzei- '<> tig vorliegen und wenn der Leitungspegel über einem gegebenen Wert liegt.

Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung zu diesem Zweck einen monostabilen Schaltkreis, der eingeschaltet wird, wenn das Leitungssignal einen vorbestimmten ι "> Mindestpegel überschreitet, und der die Kippstufe, die das Neutralisierungssignal liefert, auf Null zurückstellt, wenn er seinen stabilen Zustand wieder einnimmt.

Angesichts der Tatsache, daß die Vorrichtung zum großen Teil digital arbeitet, ist es nützlich, ihr einen Analog/PCM Umwandler zuzuordnen, der binär die Nulldurchgänge und den Mindestpegel des Leitungssignals liefert, sowie eine Zeitbasis, die dazu ciient, die unterschiedlichen Perioden zu bestimmen.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden *> Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 7 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fi g. 2 stellt ein typisches Leitungssignal in bezug auf «> die Augenblicke der Probenentnahme dar.

F i g. 3 stellt drei Impulsfolgen dar, mit deren Hilfe die verschiedenen Arbeitsgänge der Vorrichtung synchronisiert werden.

Die Fig.4 bis 7 schließlich zeigen im einzelnen *> bestimmte Untergruppen der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Wie bereits weiter oben bemerkt, arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem PCM-Codierer zusammen, der das analoge Leitungssignal in binäre ·"> Form umsetzt und zu jedem Abtastmoment (eine Abtastperiode dauert 125 Mikrosekunden) ein Binärwort aus acht Bits liefert, das ein Vorzeichenbit und sieben Amplitudenbits enthält. Das Neutralisierungssignal kann also mit logischen Mittel^ und mit Hilfe von ·»> Binärinformationen, die den Vorzeichenwechsel, den gewünschten Wert des Signals und die verschiedenen Perioden bedeuten, ermittelt werden.

Die Vorrichtung gerr.^ß Fig. 1 stellt die vier für die Auslösung des Neutralisierungssignals notwendigen ■" Bedingungen her: das Neutralisierungssignal muß ausgelöst werden, wenn die Anzahl der Nulldurchgiinge des Leitungssignals während einer Dauer von 50 Millisekunden zwischen 208 und 212 liegt, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Abtastungen mit *>· gleichem Vorzeichen nicht über drei liegt, wenn der Signalpegel über -34dBmO liegt und wenn die drei vorgenannten Bedingungen während einer Dauer von 200 bis 285 Millisekunden erfüllt werden.

Das Neutralisierungssignal muß beendet werden, &o wenn der Signalpegel während mindestens 230 Millisekunden unterhalb des Werts —34 dBmO bleibt. Diese Zeit wird »Haltezeit« genannt.

In F i g. 1 ist zu sehen, daß die Teilnehmerleitung zwei einseitig gerichtete preise 11 und 12 umfaßt, auf denen das Leitungssignal in analoger Form und niederfrequent übertragen wird. In der Figur wurde nicht der Halbechounterdrücker dargestellt, der einen Neutralisierungseiogang aufweist, um die gleichzeitige Übertragung der digitalen Daten auf den beiden Kreisen τι ermöglichen. Auch wurden in dieser Figur nicht die Leitungsausrüstungen und die Schaltvorrichtungen gezeigt. Jedoch sind zwei Analogdigital- und Digitalanalogwandler 13 bzw. 14 zu sehen, mit denen das analoge Signal in PCM-codierte Form und umgekehrt umgewandelt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt in dem beschriebenen Beispiel mehrere Logikbausteine 15 bis 21, von dene ein erster 15 ein Binärsignal in dem Abtastmoment erstellt, in dem das Leitungssignal sein Vorzeichen wechselt Dieses Signal wird zwei weiteren Logikbausteinen 16 und 17 zugeleitet von denen der erste die Vorzeichenwechsel während der Periode von 50 Millisekunden zählt und der zweite überprüft, ob das Vorzeichenwechseisignal mindestens einmal alle drei Abtastmomente auftaucht.

Die Ausgänge dieser beiden Logikbausteine 16 und 17 werden anschließend gemeinsam ei.jm Logikbaustein 18 zugeleitet, der ein Schieberegister a Jweist und ein Neutralisationssignal liefert, wenn die in den Bausteinen 16 und 17 erstellten Unterbedingungen während vier aufeinanderfolgenden Zyklen von 50.125 Millisekunden gemeinsam zutreffen. In diesem Fall stellt der Baustein 18 eine Kippstufe 19 in Neutraiisierungsstellung, in der ein Ausgang 22. der mit dem Neutralisierungseingang eines Echounterdrückers verbunden ist, aktiviert wird. Diese Kippstufe wird durch ein aus einer monostabilen Kippstufe 20, deren Instabilitätszeit der oben erwähnten Haltezeit entspricht, stammendes Signal wieder in die Ruhelage zurückgestellt. Diese monostabile Kippstufe wird also durch die Ausgänge des Umwandlers 13 eingestellt, die einem Leitungssignalpegel von weniger als - 34 dBmO entsprechen.

Bevor die genannten verschiedenen Logikbausteine im einzelnen beschrieben werden, müssen einige Merkmale der PCM-Codierung in Erinnerung gerufen werden. Ein charakteristisches Eingangssignal eines solchen Umwandlers wird in Fig. 2 dargestellt. Die in diesem Signal vorhandenen Frequenzen liegen zwischen 300 und 3400 Hz. Die Abtastung geschieht mit der Frequenz von 8000 Hz und die Amplitude bei jedem Abtastaugenblick wird in ein Binäroktett umgewandelt, das sieben Amplitudenbits und ein Vorzeichenbit enthält. Es wurde festgelegt, dem Pegel von -46 dBmO die sieben Bits (von M I bis M 7) 0001000 und dem Wert von -34dBmO die sieben Bits 0100000 zuzuordnen. Alle Werte unter - 46 dBmO. und nur diese, werden auf den Bits Ml bis IVH als Null kodiert. Alle Werte unter - 34 dBmO. und nur diese, werden auf M1 und M2 durrh Null kodiert. Diese be.den Pegel eignen sich folglich b ^SOi.ders gut zum binären Dekodieren.

Für den Zweck der Erfindung genügt es, Vorzeichenwechsel lediglich dann zu berücksichtigen, wenn sie einer Signalamplitude angehören, die den Wen -46 dBmO überschreitet. Die Perioden 7Ί und 72 entsprechen daher nicht genau den Perioden /1,; 2 usw. zwischen zwei Vorzeichenwechseln. Sie sind bisweilen aufgrund der Abtastung in bezug auf die echie Periode zwischen zwei Nulldurchgängen verschoben; manchmal sind sie viel länger, weil die Nulldurchgänge nichf· beachtet werden, wenn die Amplitude zwischen zwei Nulldurchgängen zu gering ist.

Die Abtastaugenblicke v/erden durch einen Taktgeber bestimmt, der zwei Impulsfolgen von jeweils 8 kHz liefert, von denen die zweite H2 im Verhältnis zur ersten H 1 (siehe F i g; 3) leicht verzögert ist. Diese

Impulsfolgen werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem Logikbatistein 21 zugeführt, der daraus eine Impulsfolge H 3 (F i g. 3) herstellt-, deren Periodendauer 50,125 Millisekunden beträgt. Die Impulse H3 werden mit der rückwärtigen Flanke der Impulse H2 ί synchronisiert, und ihre Länge wird durch die vordere Flanke der Impulsfolge H 2 begrenzt. Der Baustein 21 enthält folglich einen Zähler mit der Periodizität von 401 Zähleinheiten oder 401/8=50,125 Millisekunden. Die drei Impulsfolgen H 1, H2 und H3 dienen dazu, die i" Arbeitsgänge der übrigen Logikbausteine der Vorrichtung /u koordinieren und zu steuern.

Gemäß Fig.4. die im einzelnen den Aufbau des Bausteins 15 der Fig. 1 zeigt, dessen Funktion darin besteht, das Signal zu erstellen, das jeden Vorzeichenwechsel anzeigt, ist zu sehen, daß als Eingangssignale diejenigen verwendet werden, die vom Umwandler 13 auf den Leitungen 50. M 1, /V/2. M3 und MA geliefert werden. Das das Vorzeichen angebende Signal auf der Leitung 50 wird über ein UND-Gatter 23 einem 2» Eingang einer bistabilen Kippstufe 24 und über einen Umkehrer 25 und ein weiteres UND-Gatter 26 dem anderen Eingang derselben bistabilen Kippstufe zugeführt. Die bistabile Kippstufe ändert ihren Zustand nur in Synchronisation mit der Taktfolge H 2 und kippt bei jedem Vorzeichenwechsel. Ein EXKLUSIV-ODER-Gatter 27. das zwischen einem Eingang und einem Ausgang dieser Kippstufe liegt, erkennt jeden Zustandswechsel und liefert an seinem Ausgang CSeinen Impuls pro Vorzeichenwechsel.

Wenn jedoch der Vorzeichenwechsei einem zu geringen Leitungssignalpegel entspricht, d. h. wenn er unter -46dBmO liegt, wird dieser Wechsel nicht festgehalten, da die beiden UND-Gatter 23 und 26 sowie das UND-Gatter 37. das zwischen der bistabilen Kippstufe und dem EXKLUStV-ODER-Gatter liegt, biui'ktcfi Miid. Dieses Blockieren wird durch ein ODER Gatter 28 erreicht, das die vier Bits der höchsten Werte des Ausgangs des Umwandlers 13 gemeinsam empfängt, die alle Null betragen, wenn der Signalpegel ·"> zu schwach ist.

F ι g. 5 zeigt im einzelnen den Aufbau des Logikbausteins 16 gemäß Fig. 1. Es sei daran erinnert, daß dieser Baustein die Anzahl der Nulldurchgänge oder Vorzeichenwechsel während einer Periode von 50 Millisekunden feststellen und eine erste Neutralisationsbedingung N 2 liefern soll, wenn die Anzahl der Vorzeichenwechsei zwischen 208 und 212 liegt. Zu diesem Zweck enthält der Baustein im wesentlichen einen Zähler 29 für acht Bits, der in Synchronisation mit der Taktfolge H\ die über >° CS aus dem Gatter 27 gemäß Fig.4 stammenden Impulse empfängt

Um die Dekodierung der beiden kritischen Zustände des Zählers zu erleichtern, wird er nicht nach jeder Zählperiode auf Null zurückgestellt (Gatter 30), sondern *" auf den Zustand, der »42« entspricht Der Zählschritt wird dann erreicht wenn der Zustand des Zählers »250« beträgt und ein UND-Gatter 31 liefert ein Signal, wenn der Zähler diesen Zustand überschreitet Ein zweites UND-Gatter 32 dekodiert den letzten Zustand ^fl° des Zählers, den Zustand »255«, der dem zweihundertdreizehnten Vorzeichenwechsei des Leitungssignals entspricht Die Ausgänge der beiden Gatter sind mit den beiden komplementären Eingängen einer bistabilen Kippstufe 33 verbunden, die durch die Taktfoige Hl " synchronisiert wird und die Neutralisationsbedingung /V 2 liefert, wenn während einer Dauer von 50 Millisekunden die Anzahl der Vorzeichenwechsei zwischen 208 und 212 liegt. Am Ende jeder Zählperiodc wird diese bistabile Kippstufe auf Null und gleichzeitig der Zähler auf »42« zurückgestellt.

Der Baustein 17 gemäß Fig. 1 wird in Fig»6 im einzelnen dargestellt. Dieser Baustein soll die Anzahl der aufeinanderfolgenden Vorzeichenwechsei überwachen und eine Neutralisationsbedingung N I lediglich dann liefern, wenn mindestens unter drei aufeinanderfolgenden Abtastproben ein Vorzeichenwechsel auftaucht. Die dazugehörige Logik enthält also drei Kippstufen 34 bis 36, die als Schieberegister zusammen gefaßt sind, dessen Verschiebegeschwindigkeit durch die Taktfolge H 1 angegeben wird. Die Vorzeichen wcchselimpulse werden dem Register über ein UND Gatter 38 zugeführt, das im Normalfall diese Impulse überträgt. Wenn jedoch drei aufeinanderfolgende Abtastproben ohne Vorzeichenwechsel erfolgen, weisen alle Kippstufen Null auf, und ein invertierendes UND-Gatter 39. das den Zustand des Registers überwacht, liefert ein Blockiersignal für das Gatt« r 38 und blockiert so das Register in diesem Zustand bis zum nächsten Impuls HZ. Die Neutralisierungsbedingung N1 wird also während dieser Periode nicht erfüllt, jedoch wird zu Beginn der folgenden Periode die erste Kippstufe 34 des Registers über ein ODER-Gatter 40 in ihren zweiten Zustand versetzt, wodurch die Freigabe ermöglicht wird.

Zu ileginn wurde gesagt, daß das Idenlifizierungssignal 400 Millisekunden dauert, und daß die Betriebszeit der erfindungsgemäßen Einrichtung mindestens 200 Millisekunden betragen muß, um den Neutralisator auszulösen. Die Aufgabe des Bausteins 18 gemäß Fig. 1. dessen Aufbau in F i g. 7 gezeigt wird, liegt darin, die vier aufeinanderfolgenden Perioden von jeweils 50 Millisekunden zu überwachen und nur dann ein Auslösesignal N für die Kippstufe 19 (siehe Fig. 1) zu liefern, wenn die Neutraiisierungsbedingungen während dieser vier aufeinanderfolgenden Perioden erfüllt sind. Zu diesem Zweck enthält dieser Baustein ein weiteres Schieberegister mit vier Kippstufen 41 bis 44, die diesmal durch die steigende Flanke des Impulses H'3 synchronisiert werden. Wenn im Moment des Auftretens dieser Flanke die beiden Bedingungen ΛΠ und Λ/2 erfüllt sind, wird durch ein Gatter 45, das diese Bedingungen vereint, ein Impuls ausgelöst, und die erste Kippstufe des Registers 41 wird in den Zustand »1« versetzt Das gesamte Register befindet sich in diesem Zustand nur dann, wenn die Neutralisierungsbedingungen viermal hintereinander erfüllt wurden. Nur in diesem Fall kann ein UND-Gatter 46 am Ausgang /V einen Imp-'is zur Auslösung der Neutralisierung liefern. Dieser Impuls wird jedoch nur dann geliefert, wenn in diesem Moment das Leitungssignal mindestens gleich — 34dBmO ist was einem Binärzustand von EINS an mindestens einer der Bitstellen Ml und M 2 (ODER-Gatter 47) entspricht Diese zusätzliche Bedingung wird dann in dem UND-Gatter 46 der Bedingung, daß das Schieberegister gefüllt sein muß, hinzugefügt

Die oben beschriebene Vorrichtung stellt lediglich ein Ausführungsbefa-piel der Erfindung dar, das den CCI.T.T.-Normen entspricht soweit die Echounterdrücker und die Pulskodemodulation betroffen sind. Die einwandfreie Arbeitsweise der Vorrichtung kann regelmäßig mit Hilfe eines Ablauftestgenerators 48, der in F i g. i zu sehen ist, überprüft werden. Dieser Generator kann durch die Taktfolge H1 des Umwandlers 13 gespeist werden; er erzeugt verschiedene Testfolgen, die mit Hilfe eines Umschalters 49 dem

Umwandler 13 zugeleitet werden und so besonders kritische Leitungssignale simulieren können, soweit die Neutralisationsnuslösung betroffen ist. Dieser Generator enthält folglich einen Zähler, der nacheinander die verschiedenen Folgen liefert. Da diese Folgen nicht unterbrechungsfrei geliefert werden müssen, kann er für mebjire Leitungen vorgesehen werden, indem er genau wie dt-r Analog/PCM-Wandler im Multiplex arbeitet. iDer Testfolgengenerator kann auf einen zweiten

Ausgang (hier nicht dargestellt) ein Signal liefern, das genau dem Signal auf dem Ausgang 22 der Vorrichtung entsprechen müßte.

Die Erfindung ist nicht auf den für den Einsatz der verschiedenen Bausteine verwendeten Aufbau beschränkt. In der Praxis kann häufig anstelle der positiven Logik die negative Logik verwendet werden, die der Arbeitsweise besser angepaßt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erstellen eines Neutrafisierungisignals für einen Echoun terdrücker, der bei der Datenübertragung über eine vierdrähtige Telefonleitung notwendig ist, wobei jeder Datenübertragung ein Identifizierungssignal mit einer gegebenen Frequenz vorausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersr.en Zähler (17) enthält, der eine erste Neutralisierungsbedingung (N I) erstellt, wenn die Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen des Leitungssignals nicht einen vorbestimmten Wert überschreitet, daß sie einen zweiten Zähler (16) aufweist, der die Vorzeichenänderungen während einer vorbestimmten Periode zählt und der eine zweite Neutralisierungsbedingungen (N2) schafft, wenn der Stand des Zählers am Ende dieser Periode zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegt, und daß sie einen Auslöseschaltkreis (18) für eine Kippsttu ί (19) enthält, die das Neutralisierungssignal liefert wobei dieser Schaltkreis die beiden genannten Bedingungen vereinigt und ein Schieberegister (41 bis 44) aufweist, das die Kippstufe nur dann auslöst, wenn die Neutralisierungsbedingungen mehrmals hintereinander gleichzeitig vorliegen und wenn der Leitungspegel (Fig.2) über einem gegebenen Wert liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie darüber hinaus einen monostabilen Schaltkreis (20) enthält, der eingeschaltet wird, wenn das Leitur ■'äsignal einen vorbestimmten Mindestpegel überschreitet, und der die Kippstufe (19), die das Neutralibierungssignal liefert, auf Null zurückstellt, wenn er seinen stabilen Zustand wieder einnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß sie einem Analog-PCM-Wandler (13) nachgeschaltet ist, der in binärer Form die Nulldurchgänge und den Mindestpegel des Leitungssignals sowie mindestens eine Basistaktfolge (H \, H 2) liefert, die dazu dient, die verschiedenen Perioden zu bestimmen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein Testfolgengenerator (48) zugeordnet ist, mit dem in regelmäßigen Abständen das einwandfreie Arbeiten der Vorrichtung überprüft werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testfolgengenerator (48) im Multiplex arbeitet.