DE2455584A1

DE2455584A1 - Anti-larsen-einrichtung

Info

Publication number: DE2455584A1
Application number: DE19742455584
Authority: DE
Inventors: Jacques Besseyre; Christian Jacquart; Jean-Louis Marijon
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-11-23
Publication date: 1975-07-03
Also published as: DE2455584C3; US3975588A; JPS5520423B2; FR2255762A1; DE2455584B2; GB1439107A; IT1026644B; FR2255762B1; JPS5094802A

Description

Böblingen, den 19. November ^V1974 Iw- Te

Anmelderin: International Business Machines

■ Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen; Neuanmeldung

'Aktenzeichen der Anmelderin: PR 973 009

jAnti-Larsen-Einrichtung

Die Erfindung betrifft eine Anti-Larsen-Einrichtung in einer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlage, in der die Teiljnehmerstellen mit einem Lautsprecher ausgerüstet sind (Freisprecheinrichtungen),

,In einer Vermittlungs.anlage, in der die zu übertragenden Signale, z.b, Fernsprechsignale, in digitaler Form übertragen werden, -wird das Mikrophon über einen Analog-Digitalwandler (Codierer) und der Jan der Teilnehmerstelle vorhandene Lautsprecher über einen Digiital-Analogwandler (Decodierer) an die Anlage angeschlossen. Die !Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstellen besteht dabei aus zwei !Kanälen, wobei ein erster Kanal das Mikrofon des ersten Teilnehmers mit dem Lautsprecher des zweiten Teilnehmers, und der zweite !Kanal den Lautsprecher des ersten Teilnehmers mit dem Mikrofon des ^zweiten Teilnehmers verbindet.

Die Verwendung von mit einem Lautsprecher ausgerüsteten Teilnehmeristellen bietet große Vorteile, da der betreffende Teilnehmer während des Gespräches mit seinem Gesprächspartner die Hände frei hat und dadurch z.B. während des Gespräches leichter Notizen majchen kann. Außerdem ergibt sich durch die Verwendung von Lautsprecher der Vorteil, daß mehrere Personen dem Gespräch zuhören können. -

Bei der Verwendung solcher Teilnehmerstellen, die sowohl mit einem

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Mikrofon, als auch mit einem Lautsprecher ausgerüstet sind, er- : geben sich jedoch Probleme durch akustische Rückkopplung zwischen \ dem Lautsprecher und dem.Mikrofon. Es kann dadurch zu.wilden
Schwingungen kommen, die sich durch Pfeifen bemerkbar machen. Die-j ser Effekt ist als Larsen-Effekt bekannt. Man kann natürlich ''■

durch geeignete Aufstellung des Lautsprechers im Verhältnis zum
Mikrofon die Gefahr von Schwingungen herabsetzen, doch läßt sich . der Larsen-Effekt hierdurch nicht'völlig eliminieren. j

Es sind bereits Einrichtungen bekannt geworden, die es gestatten, '■ in einem Telefonienetzwerk mit analoger übertragung der Sprache
den Larsen-Effekt auszuschalten. Bei analoger übertragung der ·

Sprachsignale ergeben sich nämlich Leitungsverluste, die die Verwendung von Verstärkern sowohl an der Sende- als auch an der J^-Empfangs, s te lie notwendig machen. Durch geeignete manuelle oder ; automatische Regelung der Verstärkung dieser Einrichtungen läßt ι

sich der Larsen-Effekt unterdrücken. ,

Eine solche Lösung des Anti-Larsen-Problems kann jedoch nur in | einem Übertragungsnetzwerk mit analoger Signalübertragung angewendet werden. In Vermittlungsnetzwerken, in denen die Sprach- j signale in einem digitalen Code übertragen werden, müssen andere j Lösungen gefunden werden. In einem digitalen Netzwerk sind näm- ! lieh meist keine Zwischen verstärker vorhanden, da eine Verringerung des digitalen Signales nicht den Störeffekt hat, den eine : Amplitudenabschwächung bei einem analogen Signal zur Folge hat. j Man kann infolgedessen auch nicht durch geeignete Regelung der
Verstärkung den Larsen-Effekt ausschalten.

Es sind jedoch auch bereits Lösungen zur Unterdrückung des Larsen-i Effektes in einem digitalen Netzwerk bekannt geworden. Zwei die- ; ser Lösungen sollen nun beschrieben werden im Zusammenhang mit ; einem Vermittlungsnetzwerk, in dem jeweils das Mikrofon des einen '■ Teilnehmers mit dem Lautsprecher des anderen über einen Kanal und ■ der Lautsprecher des einen Teilnehmers mit dem Mikrofon des ande- ', ren Teilnehmers über einen zweiten Kanal, der vom ersten getrennt j

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j ist, verbunden ist. In jeder Teilnehmerstelle ist dabei das Mikrofon über einen Analog-Digitalwandler und der Lautsprecher ; über einen Digital-Analbgwandler an das Netzwerk angeschlossen.

An jeder Teilnehmerstelle stellt also das Ausgangssignal des Codierers das Sprachsignal dar, das über den einen übertragungskanal gesendet wird und stellt das Eingangssignal des Decodierers das Sprachsignal dar, das über den anderen Kanal empfangen wird und das wiederum ein Maß für das Sprachsignal am Eingang dieses anderen Kanals ist. An jeder Teilnehmerstelle sind also zwei Meßschaltungen vorgesehen, von denen eine an den Ausgang des Codierers geschaltet wird und als Funktion der empfangenen Digitalinformation eine Spannung liefert, die ein Maß für das Sprachsignal auf diesen Kanal ist, während die andere Meßschaltung an den Eingang des Decodierers angeschlossen ist und als Funktion der empfangenen Digitalinformation eine Ausgangsspannung liefert, die ein Maß für das Sprachsignal auf diesen Kanal ist. Ein Vergleicher vergleicht die beiden Ausgangsspannungen der Meßschaltung und das Ausgangssignal des Vergleichers gestattet die Feststellung, an welchem Kanal das Eingangssignal höher ist.

Zur Unterdrückung des Larsen-Effektes genügt es, daß allein der Kanal betrachtet wird, an dessen Eingang das höhere Sprachsignal anliegt, da angenommen werden kann, daß die· beiden Teilnehmer im allgemeinen nicht zugleich sprechen.

In einer bekannten Einrichtung zur Unterdrückung des Larsen-Ef-' fektes ist ein Umsehalter an beiden Enden des vom Mikrofon ausgehenden Kanals vorgesehen, der. in Ruhestellung die Gruppe Mikrofon-Codierer vom Kanal abschaltet und über diesen Kanal ein Ruhesignal überträgt. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers anzeigt, daß das Signal am Eingang eines Signales ein höheres Niveau hat als das Signal am Eingang des anderen Kanals, wird der Umschalter des betreffenden Kanals geschlossen und die Verbindung nunmehr über diesen Kanal hergestellt. Da zu diesem Zeit-

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punkt der andere Kanal offen ist, kann der Larsen-Effekt nicht auftreten. Die Stellungen der beiden Umschalter wechseln im Laufe des Gespräches, je nachdem, welcher Teilnehmer zum betrachteten Zeitpunkt spricht und welches Ausgangssignal also der Vergleicher liefert,

Diese Lösung hat den Nachteil, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Kanal, der normalerweise offen sein sollte, dadurch geschlossen werden kann, daß am betreffenden Ende des Kanals ein starkes Rauschsignal auftritt, so daß der Vergleicher die Zustandsänderung dieses Kanals von offen auf geschlossen und des anderen Kanals von geschlossen auf offen veranlaßt. Die Sprachverbindung ist also zu diesem Zeitpunkt gestört.

Nach einer anderen bekannt gewordenen Lösung werden die beiden Umschalter weggelassen und steuert das Ausgangssignal des Ver-

i ,leichers eine Steuerschaltung zur Steuerung der Signalverstärung der Modulatoren und Demodulatoren in einer bestimmten Teilehmerstelle. Dies kann z, B, durch Wahl der Quantifizierschritbe geschehen.

dieser zweiten Lösung kann die" oben beschriebene momentane störung der Sprachverbindung nicht auftreten, Beide beschriebenen jösungen haben jedoch den Nachteil, daß umfangreiche Zusatzeinrichtungen, wie z,B, die Vergleichseinrichtungen, zur Steuerung Orgesehen werden müssen. Die oben beschriebenen Vergleichsschalungen sind nämlich kompliziert aufgebaut, da sie eine Schaltung ur Analyse einer Gruppe von Impulsen aufweisen müssen, die einen Impulsgenerator, eine logische Schaltung zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen, deren Zeitdauer vom momentanen Digitalcode, d.h. vom Analogwert des Signals, abhängt und einen Integrator, der aus diesen längenmodulierten Impulsen einen Analogwert erzeugt, der proportional ist der Amplitude auf diesem Kanal enthält. Wenn die Zeitkonstanten der Integratoren in den Meßschaltungen unterein ander nicht vollkommen gleich sind, können Fehler bei der Bestim-

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mung "der Amplitude auftreten.

Zur Darstellung des oben genannten Standes der Technik kann die PR-PS 2 145 72 8 genannt werden. Die bekannten Einrichtungen verwenden Codierverfahren, die eine Codekompression gestatten. In solchen Codiereinrichtungen sind jedoch bereits Meßschaltungen ! vorhanden, welche es gestatten, die Amplitude der jeweiligen Sprachsignale anzugeben. Von dieser Information machen die bekannten Einrichtungen jedoch keinen Gebrauch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer Vermittlungseinrichtung der oben angegegebenen Art den Aufwand für Anti-Larsen-Einrichtungen durch geeignete Verwendung der ; von den vorhandenen Analog-Digitalwandlern abgegegebenen Signale

! ■

j zu verringern,

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches beschriebene Einrichtung gelöst.

Die Erfindung macht einen vorteilhaften Gebrauch von den in digitalen übertragungsnetzwerken vorhandenen Analog-Digitalwandlern j mit Silbenkompression, Dieses Codierverfahren wird allgemein verwendet, da das Sprachsignal starke Amplitudenschwankungen aufweist, die bei Verwendung von normaler Codierung ein zu starkes Quantifizierrauschen verursachen würdden. Als Codierverfahren kann hier die Deltamodulation oder die Pulscodemodulation genannt werden. Bei der Deltamodulation wird der Quantifizierschritt in Abhängigkeit von der'Steilheit des Sprachsignals geändert und bei der Puls-Code-Modulation kann die Kompression nach der linearen Codierung durchgeführt werden, indem die Amplitudeninformation vom linearen Code herausgenommen wird. In all diesen Codiereinrichtungen sind notwendigerweise auch Schaltungen vorhanden, die ein Signal abgeben, das den momentanen Wert des Sprachsignales anzeigt. Durch Verwendung dieses Signales·, dessen Erzeugung keine zusätzlichen Einrichtungen erfordert, kann die Anti-Larsen-Einrichtung der vorliegenden Erfindung einfach

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- 6 gehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung soll nun anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben werden. Es zeigen:

Pign. la und Ib einen Kompressions codierer und einen Expansions-

decodierer mit Silbenkompression,

Fig. 2 eine Fernmeldeübertragungseinrichtung,

Fig. 3 eine Einrichtung zur Berechnung des Amplitudenschrittes in dem Codierer und dem Decodierer der in Fig, 2 dargestellten Einrichtung und

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer AntiLars en-Einri chtung .

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Anti-Larsen-Einrichtung kann Verwendung finden in einem Telefonienetzwerk, in dem die Teilnehmerstellen mit einem Mikrofon und einem Lautsprecher ausgerüstet sind. Zur digitalen Sprachübertragung ist dabei das Mikrofon über einen Analog-Digitalwandler und der Lautsprecher über einen Digital-Analogwandler an das Netzwerk angeschlossen. Die Verbindung zwischen den beiden Teilnehmerstellen verläuft dabei über zwei getrennte Kanäle, wobei einer dieser Kanäle das Mikrofon des ersten Teilnehmers mit dem Lautsprecher des zweiten Teilnehmers und der zweite Kanal den Lautsprecher des ersten Teilnehmers mit dem Mikrofon des zweiten Teilnehmers verbindet. Da die Verminderung der Amplitude der digitalen Information infolge Leitungsverluste nichts am Aussagewert der digitalen Information über die analoge Amplitude ändert, zeigt die jeweils empfangene digitale Information den Wert der analogen' Information am Eingang des betreffenden Kanals an.

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'An jeder Teilnehmerstelie ist'ein Vergleicher vorgesehen, der

den Wert der von den beiden Teilnehmerstellen ausgesendeten Analog-Information miteinander vergleicht, wobei das ausgesendete Analog-Signal direkt zur Verfügung steht und für das von " der anderen Teilnehmerstelle ausgesendete Analogsignal das empfangene Digitalsignal zum Vergleich herangezogen wird« Wenn beim Vergleich festgestellt wird, daß das ausgesendete Analog-Signal größer ist als das empfangene Signal, zeigt dies an, daß der Teilnehmer der betreffenden Teilnehmerstelle spricht und der andere Teilnehmer zuhört. Das Ausgangssignal des Vergleichers steuert eine Inhibierschal tung, die mit dem Decodierer an diesem Ende der Kanäle verbunden ist und eine Erhöhung des Quantifizierschrittes des Decodierers verhindert. Hierdurch wird das von dieser Teilnehmerstelle empfangene Signal in seiner Amplitude begrenzt und arbeitet nur der aussendende Kanal amplitudengetreu.

Um Unsicherheiten zu vermindern, wird die Anti-Larsen-Einrichtung außer Betrieb gesetzt und funktionieren beide Kanäle mit normaler Verstärkung, wenn die beiden Sprachsignale unterhalb eines bestimmten Schwellwertes liegen,

tfenn beide Teilnehmer zugleich sprechen, können drei Fälle unterschieden werden:

1. Die Sprächamplituden auf beiden Kanälen liegen unterhalb des bestimmten Schwellwertes, In diesem Falle arbeiten beide Kanäle normal.

2, Die Sprachamplituden auf beiden Kanälen liegen überhalb des bestimmten Schwellwertes, sind jedoch gleich. In diesem FaI- ' Ie werden die Decodierer bei beiden Teilnehmern von der Anti-Larsen-Einrichtung gesteuert und wird somit die Amplitude auf beiden Kanälen begrenzt,

3.Die Sprachsignale auf beiden Kanälen liegen oberhalb des be-

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stimmten Schwellwertes, wobei jedoch das Sprachsignal auf einem Kanal größer ist als das Sprachsignal auf dem anderen Kanal. In diesem Falle arbeitet der eine Kanal normal und wird das auf dem anderen Kanal empfangene Signal begrenzt.

Es sollen nun einige Eigenschaften der Deltamodulation mit Silbenkompression, sowie eine Schaltung zur Bestimmung des Qüantifizierschrittes in den Codierern und Decodierern.einer solchen Einrichtung beschrieben werden. Derartige Modulationseinrichtungen finden im Ausführungsbeispiel eine vorteilhafte Verwendung, es können natürlich aber auch andere Modulationsschaltungen verwendet werden, die ein Signal abgeben, das eine Aussage über die Amplitude des zu codierenden oder decodierenden, Signales enthält.

In Pig, la ist ein Deltacodierer dargestellt, der einen Vergleicher COMP aufweist. An einen ersten Eingang EA des Vergleichers •wird das zu codierende analoge Signal angelegt und an seinen zweiten Eingang ER ein analoges Signal, das an der Teilnehmerstelle rekonstruiert wurde. Der Vergleicher wird von einem Taktgenerator der Frequenz F von z.B, 6H kHz gesteuert und die Vergleiche finden mit dieser Wiederholungsfrequenz statt. Der Vergleicher liefert das logische Signal 1, wenn das analoge Signal größer ist als das rekonstruierte Signal und ein Signal null im gegenteiligen Falle, Das Signal S am Ausgang des Vergleichers wird einer Analyseschaltung P zugeführt, die abhängig von den digitalen Informationen den Codierschritt des Kompressionscodierers berechnet, um damit das rekonstruierte Signal so weit wie möglich dem reellen Signal anzunähern und damit das Quantifizierstörsignal so weit wie möglich zu verringern. Die Information, die die Größe des Quantifizierschrittes angibt, wird einem Integrator INT zugeführt, der je nach Signal am Ausgang des Vergleichers einen konstanten positiven oder einen konstanten negativen Strom während einer Zeit integriert, die durch die Größe· des Schrittes gegeben ist. Wenn man z.B. die

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Abtastperiode in 16 Teile teilt, um damit den Schritt variieren zu können, wird während einer Zeit, die durch die Analyseschaltung bestimmt ist, entsprechend" eines oder mehrerer dieser 16 Teile integriert. Die Information über die Größe des Schrittes ist also in diesem Fall durch einen Impuls mit variabler Länge dargestellt. .

Der in Fig. Ib gezeigte Decodierer enthält einen Integrator INT¹, an den einerseits das codierte Signal SÄ und andererseits die Information über die Größe des Schrittes angelegt wird, die von diesem Signal auf die gleiche Art wie oben beschrieben von der Schaltung P' gerechnet wird, angelegt wird, wobei der Integrator an seinem Ausgang ein analoges rekonstruiertes Signal SA liefert,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Fig, beschrieben werden. An einer Teilnehmerstelle A sind zu Gesprächszwecken zwei Einrichtungen vorgesehen: der übliche Handapparat und als zweite Möglichkeit ein Lautsprecher und ein Mi- " krofon. Die Auswahl unter diesen beiden Möglichkeiten wird über einen Schalter CT getroffen, der in seiner Stellung,T den Handapparat und in seiner Stellung MH die Kombination Mikrofon-Lautsprecher anschaltet.

In einem digitalen Telefonnetzwerk wird das Mikrofon M über einen Verstärker Al und einen Codierer C angeschaltet, während der Lautsprecher HP über einen Verstärker A2 und einen Decodierer D mit dem Netzwerk verbunden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird sowohl im Codierer als auch im Decodierer eine Silbenkompression angewandt, d.h., eine Codierung mit variablen Quantifizierschritten. Der Codierer und der Decodierer nthalten also Einrichtungen, die die Berechnung des zu verwendenden Schrittes gestattet. Weiter unten soll anhand der Fig, 3 ein geeigneter Codierer beschrieben werden.

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Die Vergleichsschaltung 3 vergleicht die Längen der im Codierer i und im Decodierer verwendeten Schritte und sendet das Vergleichs- j resultat auf einer Leitung 4 zum Decodierer. I

In dem gezeigten Telefonnetzwerk kann eine Verbindung mit einem J

Teilnehmer B desselben Typs oder mit einer gebräuchlichen Teil- !

nehmerstelle hergestellt werden. Das im Ausführungsbeispiel '■■ gezeigte Anti-Larsen-Gerät findet jedoch vorteilhaft Verwendung

im Zusammenhang mit einer Teilnehmerstelle mit einem Mikrofon !

und einem Lautsprecher, da bei solchen Teilnehmerstellen der ,

störende Larsen-Effekt am häufigsten auftritt. j

In Fig. 2 ist eine Teilnehmerstelle B dieses Typs gezeigt, wobei ; für gleiche Einrichtungen die gleichen Bezugs zeichen wie bei der ! Teilnehmerstelle A verwendet wurden und zusätzlich ein Apostroph
hinzugesetzt wurde.

Sobald eine Verbindung zwischen den Teilnehmern A und B hergestellt ist, ist das Mikrofon M von A mit dem Lautsprecher HP¹
von B über den Kanal 1, und das Mikrofon M^f von B über den Kanal
2 mit HP von A verbunden. Es soll zunächst angenommen werden,
daß der Teilnehmer A spricht, d.h., daß die Signalamplitude am
Eingang des Kanals 1 größer ist als die Signalamplitude am Eingang des Kanals 2. Der Codierschritt des Codierers C ist in diesem Falle größer als der Schritt des Codierers C¹ und infolgedessen auch als der Schritt des Decodierers D. Der Decodierer D
decodiert das Signal, das vom Codierer C¹ gesendet wurde und hat
infolgedessen den gleichen Schritt wie der Codierer C,

Ein Ausgangssignal erscheint also auf der Leitung 4 und dieses
Signal steuert den Decodierer D in der Weise, daß die Zunahme
seines Schrittes verhindert wird. Infolgedessen ist das von diesem Decodierer rekonstruierte analoge Signal begrenzt und daher
wird auch die Rückübertragung der Signale über den Kanal 2 verhindert.

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Andererseits ist bei der Teilnehmerstelle B der Schritt des Decodierers D¹ größer als der Schritt des Codierers C und daher arbeitet der Decodierer D' normal. Infolgedessen ist das von diesem Decodierer rekonstruierte analoge Signal nicht in seiner Amplitude beschränkt und wird vom Teilnehmer B normal empfangen.

Es soll nun eine Schaltung besehrieben werden, die die Berechnung der Quantifiziertschritte in den verwendeten Codierern und Decodierern unter Verwendung der Deltamodulation gestattet. Andere Codierer sind z.B. in dem,IBM Technical Disclosure Bulletin, Dezember 1972, Seite 2054, beschrieben.

Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung zur Bestimmung der Schritte weist ein Register 5 mit η Stufen auf, das die Signale S vom Vergleicher in Fig, 1 empfängt, In einer bevorzugten Ausführungsform ist η = '4. Die vier Ausgänge des Registers 5 führen zu einem binären Vergleicher 6, der ein Ausgangssignal liefert, wenn die vier in dem Register enthaltenen Bits alle gleich sind, d.h., alle gleich 1 oder alle gleich null. Das Signal auf der Ausgangsleitung 7 des Vergleichers 6 wird einerseits dem Rückstelleingang R eines Zählers 8 und andererseits dem Fortzähleingang I eines binären reversiblen Zählers 9 zugeführt. Diese beiden Zähler 8 und 9 werden von einem Signal der Frequenz F gesteuert, die z.B. gleich 64 kHz sein und die Abtastfrequenz der Deltamodulation darstellt. Die Tastsignale werden von einem Taktgenerator H geliefert. Solange ein Signal am Inkrementierungseingang des Zählers anliegt, wird der Inhalt des Zählers zu jedem AbtastZeitpunkt erhöht. Der Inhalt des Zählers 9 wird erniedrigt, sobald er ein Signal an seinem Eingang DI erhält, was der Fall ist, sobald der Zähler 8 N Abtastperioden gezählt hat, während denen kein Signal an den Rückstelleingang R angelegt wurde. Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt N = l6.

Die Ausgangssignale des binären Zählers 9 werden einem binär codierten dezimalen Decodierer 10 zugeführt, der an seinem Ausgang die Zahl des zu verwendenden Schrittes angibt.

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Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden Quantifizierschritte zu jeweils 2dB verwendet und damit eine geeignete Codierung des Sprachsignales erzielt.

Eine Einrichtung zur Steuerung der Integration 11 liefert, abhängig von der Schrittzahl, einen Impuls mit geeigneter Dauer, wobei diese Dauer einen Bruchteil der Abtastperiode, die weiter unten noch beschrieben wird, beträgt. Die Integrationssteuereinrichtung 11 kann z.B. aus einem Zähler und einem Vergleicher bestehen, die durch ein Signal Hk mit einer Frequenz gesteuert werden, die ein Vielfaches der Abtastfrequenz ist. Der längenmodulierte Impuls wird einem Integrator zugeführt, welcher je nach Wer;t des Deltabits einen konstanten positiven oder negativen Strom während der Dauer des Impulses integriert und diesen Wert während der gesamten Abtastperiode festhält.

Die Dauer des Impulses kann z.B. auf die folgende Art berechnet werden:

Wenn z,B, Schritte zu jeweils 2 dB verwendet werden, hat der Schritt 16 den Wert von 32 dB, dem ein dezimaler Wert Yl6 entspricht, der nach der folgenden Gleichung berechnet werden kann:

32 = 20 log Y₁₆
was einen Wert von Y..,- = 40 Stromeinheiten ergibt.

TJm diesen Wert zu erhalten, wird der konstante Strom während der gesamten Abtastperiode T = ψ integriert.

Die Gleichung Y = th— t ergibt also die Int egr at ions kurve, nach der die jeweilige Impulsdauer gefunden werden kann, die den Integrator für jeden Schritt steuert, und zwar, indem man die dezimalen Werte Y für jeden Schritt durch Lösung der folgenden Gleichung sucht:

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- - 13 -

log Y = ~ χ (2) χ N° (Schritt)

Wenn Y für jeden Schritt bekannt ist, kann daraus die betreffende Zeit nach der Gleichung

gefunden werden.

Für den Schritt Nr. 4 findet man z.B.

40 > -¹

und für den Schritt Nr. 8

x 6,3

Die Steuerschaltung liefert also für jede Schrittnummer einen Impuls, dessen Dauer sich aus den obigen Berechnungen ergibt.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Schaltung ist wie folgt. Wenn der Codierprozeß beginnt, wird ein minimaler Schritt verwendet und während der ersten vier Abtastperioden beibehalten. Wenn die während dieser 4 Perioden erhaltenen Vergleicherbits gleich sind, erscheint ein Signal am Ausgang, des binären Vergleiches 6, das einerseits den Inhalt des Zählers 9 erhöht, wodurch sich der Schritt auf einen größeren Wert erhöht und andererseits den Zähler 8 zurückstellt.

Wenn die betreffenden Bits während der folgenden Abtastperioden immer gleich sind, vergrößert sich der Schritt in jeder Taktperiode. Andererseits, wenn ein Bit des umgekehrten Wertes einichen des Hau

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geführt wird, beginnt der Zähler 8 zu zählen und verändert sich der Schritt nicht mehr. Wenn der Zähler 16 Taktperioden zählt, \ ohne zurückgestellt worden zu sein, erscheint ein Signal am Ein- ^; gang DI des Zählers 9 und wird von nun an der Inhalt des Zählers j 9 vermindert, wodurch sich die Größe des Schrittes ebenfalls ver- j mindert. ' ^!

Während jeder Taktperiode erscheint ein Signal an einem der'Aus- i gänge 1 bis 16 des Dekodierers 10, das die Nummer des verwendeten '. Schrittes anzeigt und der Steuereinrichtung 11 während jeder Takt-t Periode gestattet, den benötigten längenmodulierten Impuls auf der Aus gangs leitung S abzugeben, die mit dem Integrator des Codie-t rers verbunden ist. Der umgekehrte Wert dieses Impulses erscheint auf der Leitung S*

Anhand der Fig. 4 soll nun gezeigt werden, wie diese Information über die Länge des Schrittes verwendet wird. In Fig. 4 ist nur einzige, Teilnehmerstelle gezeigt, da die beiden Kanäle 1 und 2 in beiden Teilnehmerstellen A und B die gleichen, in Fig. 2 gezeigten Einrichtungen aufweisen. Die Vergleichsschaltung des Teilnehmers A ist in Fig. 4 genauer dargestellt. Der Codierer und der Decodierer enthalten jeweils eine Schaltung zur Bestimmung des Schrittes, wie sie in Fig. 3 gezeigt wurde, und von der hier die nötigen Elemente wiedergegeben sind.

Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Antilarsen-Einrientung weist bei jedem Teilnehmer eine Kippschaltung FF des Typs D auf, die zum Vergleich der Längen der Impulse verwendet wird, die den Viert der Schritte darstellen, sowie ein UND-Glied ET 12, das an einem seiner Eingänge das Signal auf der Leitung 7 und am anderen seiner Eingänge das Resultat des Vergleichs erhält.

Die aus der Schaltlogik bekannten Kippschaltungen des Typs D weisen zwei Eingänge auf, welche im allgemeinen mit C und D bezeichnet werden, weiters einen Rückstelleingang R, und zwei Ausgänge Q und §, Wenn an beiden Eingängen C und D ein Signal angelegt wird, hat das Signal am Ausgang Q das Niveau des Signals am Ein-

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gang D zu dem Zeitpunkt, zu dem das Signal am Eingang C von 0 auf 1 übergeht,

jD±e Kippschaltung empfängt an ihrem Eingang C den umgekehrten Impuls des Decodierersehrittes.und an ihrem Eingang D den Impuls mit der Länge des Codiererschrittes. Da an der Teilnehmerstelle der Codierer und der Decodierer untereinander synchronisiert sind, fallen die Vorderflanken dieser Impulse zusammen.

Eine weitere logische Schaltung enthält das UND-Glied 13 und die ODER-Glieder l4und 15. Diese Einrichtungen gestatten den Vergleich nur, wenn der Schritt des Codierers und des Decodierers größer sind als ein Schwellwert, der nach einer bevorzugten Wahl gleich ist dem Schritt Nr, 8, um eine Unsicherheit zu vermeiden, wenn die Signalamplituden auf beiden Kanälen schwach sind. In diesem Falle arbeiten beide Kanäle normal.

Eine dritte logische Einrichtung weist das UND-Glied 16 und ein ODER-Glied 17 auf, die an den Ausgang der Kippschaltung PF angeschlossen sind. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung"wird weiter unten beschrieben. Ihre Aufgabe ist es, an ihrem Ausgang einen Impuls mit der Schrittdauer zu liefern, der an den Integrator des Codierers angelegt wird, um zu erreichen, daß die Schrittdauer des Codierers nicht kleiner wird als ein Grenzwert, der nach einer bevorzugten Wahl gleich -4- ist. Dieser Wert entspricht dem Schwellwert der Sprache und der Störsignale und begrenzt damit die Verstärkung des Kanals unter gewissen Annahmen, die weiter unten noch erläutert sind. ' ' ^:

Als weitere Schaltelemente sind ein binärer Zähler 9, ein binärcodierter dezimaler Decodierer 10 und eine Integrationssteuereinrichtung 11 vorgesehen, die bereits oben im Zusammenhang mit der Fig. 3 als Einrichtungen zur Bestimmung des Schrittes erwähnt wurden. In Fig. 4 wurde zu diesem Bezugszeichen noch eine 1 im Codierer als Endung hinzugefügt, um anzuzeigen, daß der Codierer im Kanal 1 enthalten ist, während eine hinzugefügte 2 im Decodierer anzeigt, daß der Decodierer bei der· Teilnehmerstelle.

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A im Kanal 2 verwendet wird.

s soll nun die Wirkungsweise der gezeigten Anti-Larsen-Einrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform besprochen werden. Es wird zunächst in Erinnerung gebracht, daß der Codierschritt beim Teilnehmer A die Signalamplitude am Ausgang des Mikrofons, also die Signalamplitude am Eingang des Kanals 1, darstellt, während der Decodierschritt beim Teilnehmer A gleich ist dem Schritt des Codierers beim Teilnehmer B-, der mit dem Teilnehmer A verbunden ist und somit die Signalamplitude am Eingang des Kanales 2 darstellt. Um die Signalamplituden am Eingang jedes Kanals zu vergleichen, müssen also die Schritte des Codierers und des Decodierers bei jedem Teilnehmer verglichen werden.

Es soll zunächst angenommen werden, daß die Schritte des Codierers und des Decodierers beide kleiner sind als der mit dem Wert 8 gewählte Schwellwert, Unter diesen Umständen ergibt sich ein Signal an einem der Ausgänge 1 bis 7 des Decodierers 10-1 und 10-2. Beide ODER-Glieder 14 und 15 liefern also ein Signal zum UND-Glied 13, Das am Rückstelleingang der Kippschaltung FF angelegte Signal stellt FF auf 0, Der Ausgang Q der Kippschaltung betragt also si, so daß das UND-Glied 12 das Signal der Leitung 7 (Fig. 3) zum Fortschalteingang des Zählers 9-2 sendet. Der Decodierer arbeitet also normal«

Unter diesen Umständen empfängt das UND-Glied 16 an einem seiner Eingänge das Signal 1 vom Ausgang Q und einen Impuls mit der dem Schritt 4 entsprechenden Länge, der in der Schaltung 11-1 gespeichert ist und liefert das UND-Glied 16 also am Ausgang diesen Impuls. Am Ausgang des ODER-Gliedes 17 erhält man also entweder diesen Impuls, wenn der Impuls auf S-I eine kürzere Dauer hat, oder den Impuls auf S-I, wenn die Schrittzahl größer ist als 4. Der Impuls am Ausgang des ODER-Gliedes 17 hat also immer,einen Wert, der größer ist als der oder gleich ist dem Schritt 4. Der Schritt, der zur Codierung verwendet wird, ist also größer als der oder gleich dem Schritt 4, der dem Schwellwert der Sprache und des Störgeräusches entspricht.

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Beim Teilnehmer B wird ebenfalls die Kippschaltung FP zurückgestellt und arbeitet der Decodierer normal. Da bei beiden Teilnehmern die Decodierer normal arbeiten, werden Signalbegrenzungen bei schwachem Signalniveau vermieden.

Es soll nun angenommen werden, daß beim Teilnehmer A der Schritt des Codierers größer oder gleich 8 ist, und daß der Codiererschritt größer ist als der Decodiererschritt. Beispielsweise soll der Codiererschritt 10 und der Decodiererschritt 8 sein.

Die Kippschaltung FP empfängt die in Fig. 4 angegebenen Impulse und wird also in den Eins-Zustand gebracht, so daß das Signal an ihrem Ausgang Q gleich null ist. Das Signal auf der Leitung 7 (Fig. 3) wird also nicht mehr über das UND-Glied 12 am Inkremen-, tiereingang des Zählers 9-2 anliegen, so daß der Decodierrschritt nicht mehr zunehmen kann und nunmehr abnimmt. Der Kanal 1 arbeitet also normal. .

Unter diesen Annahmen ist das UND-Glied l6 nicht mehr vorbereitet und wird am Ausgang des ODER-Gliedes 17 ein Signal erhalten, das gleich ist dem Signal auf der Leitung S-I,

Als drittes Beispiel soll nun angenommen werden, daß der Codierschritt kleiner ist als der Decodierschritt, Beispielsweise soll der Codierschritt 8 und der Decodierschritt 10 betragen. Die Kippschaltung wird also auf 0 zurückgestellt, da das Signal am Eingang D niedrig ist zum Zeitpunkt, in dem das Signal am Eingang C von 0 auf 1 wechselt. Das Signal am Ausgang Q ist 1, so daß nunmehr Taktimpulse den Zähler des normalarbeitenden Decodierers fortschal· ten.

Unter diesen Umständen ist das UND-Glied 16 vorbereitet und ist der Impuls am Ausgang des ODER-Gliedes 17 gleich dem Impuls auf der Leitung S-I, da im gewählten Beispiel der Codierschritt gleich 8, d.h. größer als 4 ist.

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Wenn jedoch der Codierschritt kleiner wird als 4 und der Decodierschritt größer ist als 8_? ist der Impuls am Ausgang des ODER-Gliedes 17 gleich dem Impuls der Dauer des Schrittes 4, der über das UND-Glied l6 zum ODER-Glied 17 übertragen wird.

In diesem dritten Beispiel kann also der vom Codierer verwendete j Schritt nicht kleiner als 4 werden, womit vermieden wird, daß |

Störgeräusche beim Teilnehmer A eine Umkehrung der Arbeitsweise !

i der Kanäle hervorrufen. ■ ·

Es ist deutlich, daß nunmehr beim Teilnehmer B der Codierschritt größer ist als der Decodierschritt und daß beim Teilnehmer B die Anti-Larsen-Einrichtung verhindert, daß der Decodierschritt zunimmt. Das Signal auf dem Kanal 1 wird also in seiner Amplitude begrenzt.

Abgesehen von dem Zustand, in dem beide Teilnehmer zugleich sprechen, arbeitet also der eine oder der andere Kanal normal, wenn die Schritte größer sind als 8. Wenn beide Teilnehmer gleichzeitig sprechen, was relativ selten ist, sind folgende Fälle zu unterscheiden:

a) Wenn die Schritte kleiner sind als 8, arbeiten beide Kanäle normal.

b) Wenn die Schritte größer sind als 8, jedoch ungefähr gleich, steuern die Anti-Larsen-Einrichtungen bei jedem Teilnehmer die Decodierer und werden hierdurch die Sprachsignale auf beiden Kanälen begrenzt.

c) Wenn beide Schritte größer sind als 8 und wenn ein Schritt deut· lieh größer ist als der andere, arbeitet nur einer der beiden Kanäle normal.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE ' -

Anti-Larsen-Einrichtung -in einer Fernmelde-, irsbesondere p_ernsprechvermittlungsanlage, in der die Teilnehmerstellen über compressionscodierende Analog/Digitalwandler (Codierer^ Decodierer) an das digitale übertragungsnetzwerk angeschlos sen sind, - ■

gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung (3) zum Vergleich der Quantifizierschritte des Codierers (C) und des Decodierers (D) bei jedem Teilnehmer und durch eine Steuereinrichtung (Fig. 4), die eine Erhöhung des Quantifizierschrittes des Decodierers verhindert, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers anzeigt, daß der Codierschritt größer ist als der Decodierschritt.

2. Einrichtung nach. Anspruch 1,. dadurch, gekennzeichnet, daß der Codierer (C) ein Mikrofon (M) mit dem Netzwerk und der Decodierer einen Lautsprecher (HP) mit dem Netzwerk verbindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (C) als Deltamodulatibns-Analog-Digitälwandler mit Silbenkompression und der Decodierer als Deltamodulations-Digitalanalogwandler mit Silbenexpansion ausgeführt sind, und daß sowohl im Codierer als auch im Decodierer eine Einrichtung (Fig, 3) zur Bestimmung,des jeweiligen Schrittes vorgesehen ist, die einen Integrator (INT) durch einen Impuls mit der Länge des jeweiligen Quantifizier-Schrittes steuert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung (Fig. 3) einen reversiblen Zähler (9).aufweist, dessen Inhalt zu jedem AbtastZeitpunkt erhöht wird, wenn während der vorhergehenden η Abtastzeitpunkte der Vergleicher (3) jeweils das gleiche Signal abgab, und der an einem seiner Ausgänge'während jeder Abtast· Periode den in dieser Periode zu verwendenden Quantifizierschritt bezeichnet.

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Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des reversiblen Zählers (9) verringert wird, wenn während N aufeinanderfolgender Abtastperioden festgestellt wird, daß nicht jeweils η gleiche Bits vorliegen, wobei N ein Vielfaches von η ist.

6.· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Bezeichnung des Schrittes ein Impuls mit der Länge des gewünschten Schrittes erzeugt wird, wobei diese Länge jeweils ein Bruchteil der Abtastperiode ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Impuls mit der dem jeweils gewünschten Schritt entsprechenden Länge einen Integrator (INT) zur Integration eines konstanten positiven oder negativen Stromes, je nach Polarität des vom Vergleicher abgegebenen Ausgangssignales, steuert.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (3) eine Kippschaltung' (FF) des Typs D zum Vergleich von zwei Impulsen verschiedener Dauer aufweist, wobei die Zeitdauer des ersten Impulses dem Codiererschritt und die Zeitdauer'des zweiten Impulses dem Decodierschritt entspricht,

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch logische Schaltungen (16, 17), die mit dem Ausgang der Kippschaltung (FF) verbunden sind und eine Erhöhung des Inhalts des Zählers des Decodierers verhindern, wenn der Codierschritt größer ist als der Decodierschritt.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schwellwerteinrichtungen vorgesehen sind, die eine Wirkung

. der Steuereinrichtung verhindern, wenn die Quantifizierschritte unterhalb eines bestimmten Schwellwertes liegen.

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11. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß bei annähernder Gleichheit der Eingangssignale des Vergleichers eine Erhöhung" "der Quantifizierschritte beider Decodierer (D, D') verhindert wird.

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