DE2455584B2

DE2455584B2 - Freisprecheinrichtung

Info

Publication number: DE2455584B2
Application number: DE19742455584
Authority: DE
Inventors: Jacques Nice; Jacquart Christian Gattieres; Marijon Jean-Louis Saint Laurent du Var; Besseyre (Frankreich)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-11-23
Publication date: 1977-12-15
Also published as: DE2455584C3; FR2255762B1; JPS5520423B2; IT1026644B; JPS5094802A; DE2455584A1; GB1439107A; FR2255762A1; US3975588A

Description

Die Erfindung betrifft eine Freisprecheinrichtung in einer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlage, in der die Teilnehmerstellen mit einem Lautsprecher ausgerüstet sind.

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

Bei der Verwendung solcher Teilnehmerstellen, die sowohl mit einem Mikrofon als auch mit einem Lautsprecher ausgerüstet sind, ergeben 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, b, ser Effekt ist als Larsen-Effekt bekannt. Die Sch'v^; gneigung kann wohl durch geeignete räumliche At:.stellung des Lautsprechers im Verhältnis zum Mikrofon herabgesetzt werden, doch läßt sich der Larsen-Effekt hierdurch nicht völlig eliminieren.

Abgesehen von der auf eine Teilnehmersteüe beschränkte akustische Rückkopplung können auch Schwingungen dadurch auftreten, daß rückgekoppelte Signale über den Hinweg und Rückweg der Verbindung unter Einbeziehung der Mikrofone und Lautsprecher an beiden Teilnehmerstellen übertragen werden.

Aus der FR-PS 15 65 676 ist eine Freisprecheinrichtung bekanntgeworden, die es gestattet, in einem Telefonienetzwerk mit analoger Übertragung der Sprache den Larsen-Effekt auszuschalten. Bei analoger Übertragung der Sprachsignale ergeben sich Leitungsverluste, die die Verwendung von Verstärkern sowohl an der Sende- als auch an der Empfangsstelle notwendig machen. Durch geeignete manuelle oder automatische Regelung der Verstärkung dieser Einrichtungen läßt sich der Larsen-Effekt unterdrücken.

Eine solche Lösung des Larsen-Problems kann jedoch nur in einem Übertragungsnetzwerk mit analoger Signalübertragung angewendet werden. In Vermittlungsnetzwerken, in denen die Sprachsignale in einem digitalen Code übertragen werden, müssen andere Lösungen gefunden werden, da der momentane Sprachamplitudenwert nicht durch die Amplitude der digitalen Signale, sondern durch <U*n digitalen Codewert gegeben ist. Durch eine Regelung der Verstärkung der in solchen digitalen Überlragungseinrichtungen eventuell vorhandenen Signalverstärker kann also der Larsen-Effekt nicht ausgeschaltet werden.

In einer Vermittlungsanlage, in der die zu übertragenden Signale, z. B. Fernsprechsignale, in digitaler Form übertragen werden, wird das Mikrofon über einen Analog-Digitalwandler (Codierer) und der an der Teilnehmerstelle vorhandene Lautsprecher über einen Digital-Analogwandler (Decodierer) an die Anlage angeschlossen. Die Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstellen besteht dabei aus zwei Kanälen, wobei ein erster Kar.a! 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.

Aus der FR-PS 72 25 702 sind zwei Lösungen zur Unterdrückung des Larsen-Effektes in einem digitalen Netzwerk bekanntgeworden. In dieser Übertragungseinrichtung werden zwei getrennte Kanäle zur Hin- und Rückübertragung verwendet, wobei die Mikrofone jeweils über einen Deltamodulator (Codierer) und die Lautsprecher jeweils über einen Deltademodulator (Decodiei er) an ihren Kanal angeschlossen sind.

An jeder Teilnehmerstelle stellt also das Ausgangssignal des Codierers das Sprachsignal dar, das über den einen Übertragungskanal gesendet wird, und das Eingangssignal des Decodieren stellt 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 zwei Meßschaltungen vorgesehen, von denen eine an den Ausgang de; Codierers geschaltet wird und als Funktion der empfangenen Digitalinformation eine Spannung liefert, die ein Maß für das Sprachsignal auf diesem Kanal ist, während die andere Meßschaltung an den Eingang des Decodieren angeschlossen ist und als Funktion der empfangenen Digitaünformation eine Ausgangsspannung liefert, die ein Maß für das Sprachsignal auf diesem Kanal ist. Ein Vergleicher vergleicht die beiden Ausgangsspannungen der Meßschaltung und das Ausgangssignal des Vergleichen gestattet die Feststellung, auf welchem Kanal das Sprechsignal höher ist.

Zur Unterdrückung des Larsen-Effektes genügt es, daß allein der Kanal durchgeschaltet wird, an dessen Eingang das höhere Sprachsignal anliegt.

In dieser bekannten Einrichtung ist ein Umschalter am Eingang des vom Mikrofon ausgehenden Kanals vorgesehen, der in Ruhestellung, d. h. wenn nicht in das Mikrofon gesprochen wird, die Gruppe Mikrofon-Codierer vom Kanal abschaltet und über diesen Kanal ein Ruhesignal überträgt. Wenn das Ausgangssignal des mit beiden Kanälen verbundenen Vergleichen anzeigt, daß das Signal am Eingang eines Kanals ein höheres Niveau hat als das Signal am Eingang des anderen Kanals, wird der Umschalter des einen Kanals geschlossen und die Verbindung nunmehr über diesen einen Kanal hergestellt. Da zu diesem Zeitpunkt der andere Kanal durch den betreffenden Umschalter unterbrochen ist, kann keine Rückkopplung auftreten. Die Stellungen der beiden Umschalter wechseln im Laufe des Gesprächs, je nachdem, welcher Teilnehmer zum betrachteten Zeitpunkt spricht bzw. lauter spricht und welches Ausgangssignal also der Vergleicher liefert.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Kanal, der normalerweise

rr_„ --:- --iw-, Λ-,Λ.,-^Κ t.ocf>lilrtccpn u/prHpn knnn d:»R

OII CtI bCllt SOIltC, UcIUUi \_n 5*-i*- m^.'"^" ■·-·

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 Sprachverbindiitig ist also zu diesem Zeitpunkt gestört.

Nach der anderen aus dieser FR-PS bekanntgewordenen Lösung werden die beiden Umschalter weggelassen ■> und steuert das Ausgangssignal des Vergleichers eine Steuerschaltung zur Steuerung der Empfindlichkeit des Deltamoduiators und -demodulators in einer Teilnehmerstelle durch Auswahl zwischen zwei Quantifizierschritten.

" Nach dieser zweiten Lösung kann die oben beschriebene momentane Störung der Sprachverbindung nicht auftreten. Beide beschriebenen Lösungen haben jedoch den Nachteil, daß umfangreiche Zusatzeinrichtungen, wie z. B. die Vergleichseinrichtungen, zur Steuerung vorgesehen werden müssen. Die oben beschriebenen Vergleichsschaltungen sind nämlich kompliziert aufgebaut, da sie eine Schaltung zur Analyse einer Gruppe von Impulsen aufweisen müssen, die einen Impulsgenerator, eine logische Schaltung zur Erzeu- ?" gung von Ausgangsimpulsen, deren Zeitwert 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, ¹^ enthalten. Wenn die Zeitkonstanten der Integratoren in den Meßschaltungen untereinander nicht vollkommen gleich sind, können Fehler bei der Bestimmung der Amplitude auftreten.

In Übertragungseinrichtungen mit Codekompression in sind jedoch bereits Meßschaltungen, wie z. B. Analog-Digitalwandler, vorhanden, welche die Amplitude der jeweiligen Sprachsignale bereits angeben. Von diesen bereits vorhandenen Einrichtungen macht die oben beschriebene bekannte Einrichtung jedoch keinen π Gebrauch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer Vermittlungseinrichtung der oben angegebenen Art den Aufwand für eine digitalarbeitende Anti-Larsen-Einrichtung durch geeignete Verwendung der von -tu den vorhandenen Analog-Digitalwandlern abgegebenen Signale zu verringern.

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

Die Erfindung macht einen vorteilhaften Gebrauch r> von den in digitalen Übertragungsnetzwerken vorhandenen Analog-Digitalwandlern mit Silbenkompression. Dieses Codierverfahren wird allgemein verwendet, da das Sprachsignal starke Amplitudenschwankungen aufweist, die bei Verwendung von normaler Codierung ·-><) ein zu starkes Quantifizierrauschen verursachen würden. 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 Vi bei der Puls-Code-Modulation kann die Kompression nach der linearen Codierung durchgeführt werden, wobei die Amplitudeninformation vom linearen Code abgeleitet wird. In all diesen Codiereinrichtungen sind notwendigerweise auch Schallungen vorhanden, die ein hu Signal abgeben, das den momentanen Wert des Sprachsignals anzeigt. Durch Verwendung dieses Signals, dessen Erzeugung keine zusätzlichen Einrichtungen erfordert, kann die Anti-Larsen-Einrichuing der vorliegenden Erfindung einfach gehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung soll nun anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben wer-

den. Fs /eigen

I ig. la und Ib einen Kompressionscodierer und einen I xpansionsdecodierer mit Silbenkompression,

F i g. 2 eine Fcrnmeldeübertragungseinrichtung,

F i g. 3 eine Hinrichtung zur Berechnung des Amplitudcnsclirittcs in dem Codierer und dem Decodierer der in F i g. 2 dargestellten Einrichtung und

F" ig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer Anli-l.arsen-Einrichtung.

Die im Alisführungsbeispiel gezeigte Anti-Färsen-Hinrichtung kann Verwendung finden in einem Tclefonienetzwerk, in dem die Tcilnehmerstellen 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 Tcilnehmerstellen 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.

An jeder Teilnehmcrstclle ist ein Vergleichetvorgesehen, 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 Teiinehmcrstclle 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 Vergleichen steuert eine Inhibierschaltung, die mit dem Decodierer an diesem Ende der Kanäle verbunden ist und eine Erhöhung des Quantifizierschrittes des Decodiercrs verhindert. Hierdurch wird das von dieser Tcilnehmerstellc empfangene Signal in seiner Amplitude begrenzt und arbeitet nur der aussendende Kanal amplitudengetreu.

Um Unsicherheiten /ti vermindern, wird die Anti-Larsen-Hinrichtung auLkr Betrieb gesetzt und funktionieren beide Kanäle mit normaler Verstärkung, wenn die beiden Sprachsignale unterhalb eines bestimmten Sehwcllwcrtes liegen.

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

1. Die .Sprachamplituden auf beiden Kanälen liegen unterhalb des bestimmten Schwellwertes. In diesem Falle arbeiten beide Kanüle normal.

2. Die Sprachampliuiden auf beiden Kanülen liegen oberhalb des bestimmten Srhwellwertes, sind jedoch gleich. In diesem Falle werden die Decodierer bei beiden Teilnehmern von der AnIi-I.arsen-Hmrichtung gesteuert und wird somit die Amplitude auf beiden Kanülen begrenzt.

(. Die Sprachsignale aiii beiden Kanülen liegen oberhalb ties bestimmten Schwellwerles, wobei leih H¹Ii das Sprach sign a I auf einem Kanal g roller ist ,ih <i,i^k- Sprai'hsii.Mial aiii dem alliieren 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 Quantifizierschrittes in den Codierern und Decod'crcrn einer solchen Einrichtung beschrieben werden. Derartige Modulationseinrichtungen finden im Ausführungsbeispiel eine vorteilhafte Verwendung, es können naiürlich aber auch andere Modulationsschaltungen verwendet werden, die ein Signal abgeben, das eine Aussage über die Amplitude des zu codierenden oder decodierenden Signals enthält.

In F i g. 1 a ist ein Deltacodierer dargestellt, der einen Vergleichen COMP aufweist. An einen ersten Eingang EA des Vergleichers wird das zu codierende analoge Signal angelegt und an seinen zweiten Eingang ER ein analoges S gnal, das an der Teilnehmerstelle rekonstruiert wurde. Der Vergleicher wird von einem Taktgene rator der Frequenz F von z. B. 64 kHz gesteuert, und die Vergleiche finden mit dieser Wiederholungsfrequen/ 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 5 am Ausgang des Vergleichers wird einer Analyseschaltung P zugeführt, die abhängig von den digitalen Informationen den Codierschritt des KonipressionscDdiercrs berechnet, um damit das rekonstruierte Signal so weit wie möglich dem reellen Signa! 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 Abtastperiode in Id Teile teilt, um damit den Schritt variieren zu können, wird während einer Zeit, die durch die Analyseschaltunp 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 INT', an den einerseits das codierte Signal Sa und andererseits die Information über die Größe des Schrittes angelegt wird, die von diesem Signal aiii die gleiche Art wie oben beschrieben von der Schaltung /^J/gerechnet wird, angelegt wird, wobei der Integrator an seinem Ausgang ein analoges rekonstruiertes Signal SA liefert.

Hin Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der F i g. 2 beschrieben werden. An einer Teilnehmerstelle .4 sind zu Gesprächs/wecken zwei Hinrichtungen vorgesehen: Der übliche Handapparat und als zweite Möglichkeit ein Lautsprecher und ein Mikrofon. Die Auswahl unter diesen beiden Möglichkeiten wird über einen Schalter ("7'getroffcn, der in seiner Stellung rden Handapparat und in seiner Stellung MH die Kombination Mikrofon - Lautsprecher anschaltet.

In einem digitalen Telefonnetzwerk wird das Mikrofon Λ/ über einen Verstarker A I und einen Codierer ("angeschaltet, während der Lautsprecher ///' über einen Verstärker Λ 2 und einen Decodierer D mil dem Netzwerk verbunden ist. Im gezeigten Aiisführungsbcispicl wird sowohl im Codierer als auch im Decodierer eine .Silbenkompression angewandt, d. Ii eine Codierung mit variablen Ouantifizierschrilten. Der

Codierer und der Decodierer enthalten also Einrichtungen, die die Berechnung des zu verwendenden Schrittes gestatten. Weiter unten soll anhand der Fig. 3 ein geeigneter Codierer beschrieben werden.

Die Vergleichsschaltung 3 vergleicht die Längen der im Codierer und im Decodierer verwendeten Schritte und sendet das Vergleichsresultat auf einer Leitung 4 zum Decodierer.

In dem gezeigten Telefonnetzwcrk kann eine Verbindung mit einem Teilnehmer B desselben Typs oder mit einer gebräuchlichen Teilnehmerstelle hergestellt werden. Das im Ausführungsbeispiel gezeigte Anti-Larsen-Gerät findet jedoch vorteilhaft Verwendung im Zusammenhang mit einer Teilnehmerstellc mit einem Mikrofon und einem Lautsprecher, da bei solchen Teilnehmcrstellen der störende Larsen-Effckt am häufigsten auftritt.

In F i g. 2 ist eine Teilnehmerstclle B dieses Typs gezeigt, wobei für gleiche Einrichtungen die gleichen Bezugszeichen 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 HP' von B über den Kanal 1 und das Mikrofon M' 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 Cist in diesem Falle größer als der Schritt des Codierers C und infolgedessen auch größer als der Schritt des Decodierers D. Der Decodierer Ddecodiert das Signal, das vom Codierer C gesendet wurde und hat infolgedessen den gleichen Sehritt 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.

Andererseits ist bei derTeilnehmerstcllc öder Schritt des Decodierers D' größer als der Schritt des Codicrers 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 beschrieben werden, die die Berechnung der Quandifizicrschritte 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 !■' i g. 3 gezeigte Schaltung zur Bestimmung der Schritte weist ein Register 5 mit π Stufen auf, das die Signale Svom Vcrgleicher in Fig. 1 empfängt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist η - 4. Die vier Ausgänge des Registers 5 führen zu einem binären Verglcichcr 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 Vergleichen 6 wird einerseits dem Rückstelleingang R eines Zählers 8 und andererseits dem Fortzähleingang / eines binären reversiblen Zählers 9 zugeführt. Diese beiden Zähler 8 und 9 werden von einem Signal der Frequenz /■" gesteuert, die /.. Ii. gleich 64 kHz sein kann und die Abtaslfrequen/ der Deltamodulation darstellt. Die Tastsignale // werden von einem Taktgenerator geliefert. Solange ein Signal am lnkrementierungseingang des Zählers anliegt, wird der Inhalt des Zählers zu jedem Abtast/.cilpunkt erhöht. Der Inhalt des Zählers 9 wird erniedrigt, sobald er ein Signal an seinem Eingang Dl erhält, was der Fall ist. sobald der Zähler 8 N Abtastperioden gezählt hat, während denen kein Signal an den Rückstclleingang R angelegt wurde. Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt /V= 16.

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.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden Quantifizierschritte zu jeweils 2 dB verwendet und damit eine geeignete Codierung des Sprachsignals 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 Wert 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 Y16 entspricht, der nach der folgenden Gleichung berechnet werden kann:

32 = 20 log y,„.

was einen Wert von Vih = 40 Stromeinheiten ergibt.
Um diesen Wert zu erhalten, wird der konstante

Strom während der gesamten Abtastperiode T= ~

integriert.

Die Gleichung V= -= t ergibt also die Integrationskurve, nach der die jeweilige Impulsdauer gefunden werden kann, die den Integrator für jeden Schritt steuert, und zwar indem man die dezimalen Werte V für jeden Schritt durch Lösung der folgenden Gleichung sucht;

log V = ~₍₎ -(2)· N" (Schritt).

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

7 40

gefunden weiden.

709 560/351

ίο

Für den Schritt Nr. 4 findet man z. B.

und für den Schritt Nr. 8

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 wahrend der ersten vier Abtastperioden beibehalten. Wenn die während dieser 4 Perioden erhaltenen Vergleicherbits gleich sind, erscheint ein Signal am Ausgang des binären Vergleichers 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 eingeführt wird, bjginnt 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 Eingang Dldes Zählers 9 und wird von nun an der Inhalt des Zählers 9 vermindert, wodurch sich die Größe des Schrittes ebenfalls vermindert.

Während jeder Taktperiode erscheint ein Signal an einem der Ausgänge 1 bis 16 des Decodieren 10, das die Nummer des verwendeten Schrittes anzeigt und der Steuereinrichtung It während jeder Taktperiode gestattet, den benötigten längenmodulierten Impuls auf der Ausgangsleitung S abzugeben, die mit dem Integrator des Codierers verbunden ist. Der umgekehrte Wert dieses Impulses erscheint auf der Leitung 5.

Anhand der F i g. 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 I und 2 in beiden Teilnehmerstellen A und B die gleichen, in Fig. 2 gezeigten F.inrichlungen aufweisen. Die Vergleichsschaltung des Teilnehmers Λ ist in F i g. 4 genauer dargestellt. Der Codierer und der Decodierer enthalten jeweils eine Schaltung zur Bestimmung des Schrittes, wie sie in F i g. J gezeigt wurde, und von der hier die nötigen Elemente wiedergegeben sind.

Die im Alisführungsbeispiel beschriebene Anti-I.ar sen-F.inrichlung weist bei jedem Teilnehmer eine Kippschaltung /-'Fdes Typs üauf, die zum Vergleich der Längen der Impulse verwendet wird, die den Wert der Schritte darstellen, sowie ein UND-Glied 12, das an einem seiner Eingänge das Signal auf der Leitung 7 und am anderen seiner Eingänge das Resultat des Vergleichs erhält.

Die bekannten Kippschaltungen des Typs I) weisen zwei Eingänge auf, welche im allgemeinen mit fund D bezeichnet werden, weiter einen Rückstelleingang R und zwei Ausgänge Q und Q. Wenn an beiden Eingängen C und D ein Signal angelegt wird, hat das Signal am Ausgang Q das Niveau des Signals am Eingang D zu dem Zeitpunkt, zu dem das Signal am Eingang CvonOauf 1 übergeht.

Die Kippschaltung empfängt an ihrem Eingang Cdet umgekehrten Impuls des DecodiererschriUes und ai ihrem Eingang D den Impuls mit der Länge de: Codiererschrittes. Da an der Teilnehmerstelle dei Codierer und der Decodierer untereinander synchroni siert sind, fallen die Vorderflanken dieser Impulsf zusammen.

Eine weitere logische Schaltung enthält das UND Glied 13 und die ODER-Glieder 14 und 15. Diese Einrichtungen gestatten den Vergleich nur, wenn dei Schritt des Codierers und des Decodierers größer ist ah ein Schwellwert, der nach einer bevorzugten Wah gleich ist dem Schritt Nr. 8, um eine Unsicherheit zi vermeiden, wenn die Signalamplituden auf beider Kanälen schwach sind. In diesem Falle arbeiten beide Kanäle normal.

Eine dritte logische Einrichtung weist das UND-Glied 16, das an den Ausgang der Kippschaltung Ff angeschlossen ist, und ein ODER-Glied 17 auf. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung wird weiter unter beschrieben. Ihre Aufgabe ist es, an ihrem Ausgang einen Impuls mit der Schrittdauer zu liefern, der an den Integrator des Codiercrs angelegt wird, um zu erreichen, daß die Schrittdauer des Cudierers nicht kleiner wird als ein Grenzwert, der nach einet 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* ein hinärcodierter dezimaler Decodierer 10 und eine Integrationssteuereinrichtung 11 vorgesehen, die bereits oben im Zusammenhang mit der Fig.3 als Einrichtungen zur Bestimmung s Schrittes erwähnt wurden. In F i g. 4 wurde zu diesen Bezugszeichen noch eine 1 im Codierer als Er. ,u,ig hinzugefügt, um anzuzeigen, daß der Codierer im Kanal 1 enthalten ist, während eine hinzugefügte 2 im Decodierer anzeigt, daß der Decodierer bei der Teilnehmerstelle A im Kanal 2 verwendet wird.

Es 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 Kanals 2 darstellt. Um die Signalamplitudcn 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 /•Fauf 0 Der Ausga (?d Kihl btät also

O. Der Ausgang Qder Kippschaltung beträgt also Ji, so daß das UND-Glied 12 das Signal der Leitung 7 (F ι g. 3) zum Fortschalteingang des Zählers 9-2 sendet. Der Decodierer arbeitet also normal.
Unter diesen Umständen empfang 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 .9-1 eine kürzere Dauer hat, oder den Impuls auf .9-1, 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.

Beim Teilnehmer S wird ebenfalls die Kippschaltung FF zurückgestellt und arbeitet der Decodierer normal. Da bei beiden Teilnehmern die Decodierer normal arbeiten, werden Signalbegrcnzungen 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 FF 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 (F i g. 3) wird also nicht mehr über das UND-Glied 12 am Inkrementiereingang des Zählers 9-2 anlieg, n, s<> daß der Decodiererschritt nicht mehr zunehmen kann und nunmehr abnimmt. Der Kanal 1 arbeitet also normal.

Unter diesen Annahmen ist das UND-Glied 16 nicht mehr vorbereitet und wird am Ausgang des ODER-Gliedes 17 ein Signal erhalten, das gleich ist dem Signal auf der Leitung 5-1.

Als drittes Beispiel soll nun angenommen werden, daß der Codierschritt kleiner ist als der Decodiersehriu. Beispielsweise soli 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 I, so daß nunmehr Taktimpulse den Zähler des normalarbeitenden Decodierers fortschalten.

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 .9-1, da im gewählten Beispiel der Codierschritt gleich 8. d. h. größer als 4 ist.

Wenn jedoch der Codierschritt kleiner wird als 4 und der Decodierschritt größer ist als 8, ist der Impuls am Ausgang des ODER-Glieders 17 gleich dem Impuls der Dauer des Schrittes 4, der über das UND-Glied 16 zum ODER-Glied 17 übertragen wird.

In diesem dritten Beispiel kann also der vom Codierer verwendete Schritt nicht kleiner als 4 werden, womit vermieden wird, daß Störgeräusche beim Teilnehmer A eine Umkehrung der Arbeitsweise der Kanäle hervorrufen.

Es ist deutlich, daß nunmehr beim Teilnehmer B der Codierschritt größer ist als der Decodierschritt und daß beim Teilnehmer ßdie 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 deutlich größer ist als der andere, arbcitei nur einer der beiden Kanüle normal.

Hierzu 2 Blatt Zcichnuuuen

Claims

Patentansprüche:

1. Freisprecheinrichtung in einer Fernmelde-, insbesondere Fernspreciivermiulungsanlage, in die die Teilnehmerstellen über kompressionscodierende Codierer und entsprechende Decodierer an das digitale Übertragungsnetzwerk angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung (3) zum Vergleich der Quantifizierschritte des Codierers (C)und des Decodierers (D)bc\ jedem Teilnehmer und durch eine Steuereinrichtung (F i g. 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) em Mikrofon (M) mit dem Netzwerk und der Decodierer einen Lautsprecher (HP)m\l dem Netzwerk verbindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (C) als Deltamodulations-Analog-Digitalwandler mit Silbenkompression und der Decodierer als Deltamodulations-Digitalanalogwandler mit Silbenexpansion ausgeführt sind und daß sowohl im Codierer als auch im Decodierer eine Einrichtung (F i g. 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 Schritt-Bestimmungseinrichtung (F i g. 3) einen reversiblen Zähler (91 aufweist, dessen Inhalt zu jedem Abtastzeitpunkt erhöht wird, wenn während der vorhergehenden π Abtastzeitpunkte der Vergleicher (3) jeweils das gleiche Signal abgab, und der an einem seiner Ausgänge während jeder Abtastperiode den in dieser Periode zu verwendenden Quantifizierschritt bezeichnet.

5. 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 π 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 Ausgangssignals, steuert.

8. Einrichtung nach Anspruch I, 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 Decodiererschritt entspricht.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 8, gekennzeichnet durch logische Schaltungen (16, 17), die mit dem Ausgang der Kippschaltung (FF) verbunden sind und eine Erhöhung des Inhaltes 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.

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