DE2457876B2

DE2457876B2 - Echounterdrücker für ein Endgerät einer Vierdrahtfernsprechleitung

Info

Publication number: DE2457876B2
Application number: DE2457876A
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Le Kremlin- Bicetre Durand; Etienne Chaville Penicaud
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-12-06
Publication date: 1980-08-14
Also published as: US3985979A; JPS5433086B2; SE7415394L; IT1030881B; JPS5092014A; DE2457876C3; GB1477413A; DE2457876A1; SE407319B; NL7416090A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Echounterdrücker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Echounterdrücker ist z.B. aus der Zeitschrift IEEE Transactions on Communications, Dez. 1972, S. 1176— bekannt.

In Fernmeldesystemen werden üblicherweise Ortsnetz-Zweidrahtleitungen in einem Endgerät über eine Gabelschaltung an Vierdrahtleitungen angeschlossen. Beim Vierdrahtsystem gibt es für jede Übertragungsrichtung einen getrennten Kanal, während die Zweidrahtleitungen des Ortsnetzes einen einzigen Kanal zwischen dem Vermittlungsamt und dem Fernsprechteilnehmer für beide Übertragungsrichtungen besitzen. Da die Gabelschaltung niemals ideal ist, wird ein Teil des übertragenen Signals zur Sendestelle zurückgeschickt und macht sich als Echo bemerkbar, wenn die Schleifenverzögerung nicht vernachlässigbar gering ist. Diese Verzögerung kann auf der Entfernung zwischen den beiden miteinander verbundenen Fernsprechteilnehmern beruhen, jedoch auch auf dem Vorhanden- bs sein einer konzentrierten Verzögerungsleitung, die in modernen Vermittlungsämtern dazu dient, das Sprechdamit einer besseren Ausnutzung der Leitungen zu behandeln.

Bei dem eingangs erwähnten bekannten Echounterdrücker wird der Besetztzustand der beiden Kanäle beobachtet und in die Sendeleitung eine Sperre eingeschaltet, wenn der nähere Teilnehmer nicht spricht, bzw. in die Empfangsleitung ein Dämpfer, wenn der näher gelegene Teilnehmer spricht Hierbei ist ferner vorgesehen, daß der nähere Fernsprechteilnehmer in das Gespräch eingreifen kann, während der entferntere Teilnehmer gerade spricht Diese Arbeitsweise wird durch einen Pegelkomparator erzielt, der die Sprachsignale auf den beiden Kanälen miteinander vergleicht und abhängig von diesem Vergleich die Sperre und den Dämpfer einstellt

Wenn der Sendekanal stark gestört ist z. B. infolge von Schaltgeräuschen und Übersprechen, wird eine Intervention, d. h. ein Eingriff des näheren Teilnehmers, vorgetäuscht die umso störender ist als die Sperre während einer anschließenden Haltezeit unwirksam bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Echounterdrücker dahingehend zu verbessern, daß die Steuerung der Sperre im Sendekanal mit höherer Sicherheit erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Erfindung erfordert zwar einen gegenüber der bekannten Lösung komplizierteren Sprachdetektor für den Sendekanal, jedoch ist dieser Mehraufwand in der Praxis insbesondere dann unbeachtlich, wenn ein hochwirksamer Sprachdetektor, z. B. der aus der DE-OS 22 52 816, bekannte Sprachdetektor, für andere Zwecke, wie z. B. für die Sprachkompression, ohnehin benötigt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Wie später noch gezeigt wird, ist die Erfindung insbesondere für ein PCM-Telefonsystem geeignet. In diesem Fall werden alle Bestandteile des Echounterdrückers in Digitaltechnik hergestellt.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand der einzigen Figur näher beschrieben, die ein Blockschaltbild eines Echounterdrückers zeigt.

Es wird im folgenden lediglich ein Endgerät betrachtet. Am anderen Ende der Leitung ist ein entsprechendes Gerät erforderlich. Ein Teilnehmer A, der als naher Teilnehmer betrachtet wird, ist mit einer Gabelschaltung 1 über eine doppelt gerichtete Zweidrahtleitung verbunden. Diese Weichenschaltung verbindet die Zweidrahtleilung mit der Vierdrahtleitung des Endgeräts, von der zwei Drähte dem Sendekanal 2 und die beiden anderen dem Empfangskanal 3 zugehören. Im Sendekanal liegen eine Verzögerungsleitung 4 und eine Sperre 5. Dieser Kanal speist gleichzeitig auch einen Sprachdetektor 6, der integrierter Bestandteil eines Konzentrators sein kann, mit dem die Sendeleitung anderen Teilnehmern zugeteilt wird, wenn der Teilnehmer A nicht spricht.

Wie später im einzelnen gezeigt wird, weist der Sprachdetektor 6 zwei Betriebsweisen auf, von denen die eine im Rahmen eines Konzentrators üblicherweise Verwendung findet, und die andere einfachere, eine Detektorschwelle in Abhängigkeit vom Zustand der Signale auf dem Empfangskanal bildet. Zu diesem Zweck ist der Sprachdetektor 6 an einen Spitzenwertdetektor 7 angeschlossen, der den Empfangskanal

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In dem Empfangskanal wird ein Dämpfer 8 mit konstanter Dämpfung, beispielsweise 6 dB, eingeschaltet, wenn der Teilnehmer A spricht Der Empfangskanal speist in Stromflußrichtung des Dämpfers 8 einen Festschwellendetektor 9, der an eine S:cuerlogik 10 ein Binärsignal liefert, wenn die Amplitude auf dem Empfangskanal diese Schwelle überschreitet Die Steuerlogik 10 vergleicht das vom Festschweilendettktor 9 kommende Signal mit einem vom Sprachdetektor 6 stammenden Binärsignal und leitet davon die Signale ab, mit denen die Sperre 5 oder der Dämpfer 8 aktiviert werden oder die Betriebsweise des Sprachdetektors 6 geändert wird.

Der Sprachdetektor 6 stellt eins der wesentlichen Bestandteile eines Konzentrators dar, das die Ruhezeiten der Schaltkreise ausnutzt Seine Rolle besteht darin, das Sprachsignal von den sprachfreien Zeiten und vom Rauschen zu unterscheiden, um so zu wissen, ob ein Telefonkreis aktiviert ist oder nicht Bei der normalen Betriebsweise (erste Betriebsweise) stellt er das Sprechen fest indem er Kriterien zur Amplitude und Nulldurchgänge feststellt Ein solcher Sprachdetektor ist beispielsweise in der DE-OS 22 52 816 beschrieben. Die Steuerlogik 10 empfängt also ein Binärsignal, daß das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Sprechen angibt und dabei evtl. eine bestimmte Haltezeit nach dem Verschwinden des Sprechens berücksichtigt.

Bei der zweiten Betriebsweise verwendet der Sprachdetektor 6 lediglich Kriterien zur Amplitude, jedoch im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Fall, vo ein ziemlich niedriger und fester Schwellenwert für die Amplitude angesetzt wird, der gerade ausreicht, um einen niedrigen Sprachpegel vom Rauschen zu unterscheiden, wird hier ein Schwellenwert benutzt, der vom Pegel des Empfangskanals abhängt Dieser Pegel wird im Spitzenwert-Detektor 7 erarbeitet.

Die Verzögerungsleitung 4 kann eine Verzögerung von etwa 20 Millisekunden aufweisen und gleicht die Verzögerung aus, die auf das Feststellen des Sprechens vor dessen sicherem Erkennen verwendet wird. Die Verzögerungsleitung 4 kann auch dazu notwendig sein, die Übertragung des Rufsignals im Konzentratorsystem zu ermöglichen.

Der Amplitudendetektor 9 mit festem Schwellenwert verwendet als einziges Kriterium die Amplitude auf dem Empfangskanal 3. Sobald der Spitzenwertpegel höher ist als ein bestimmter festgelegter Wert, liefert der Detektor 9 sofort ein Aktivierungssignal. Dieser Wert kann —31 dBmo betragen. Der Detektor 9 besitzt eine Haltezeit von 50 Millisekunden.

Der Spitzenwertdetektor 7 erstellt einen Kode, der von der Amplitude auf dem Empfangskanal abhängt. Dieser Kode spielt die Rolle eines Schwellenwertes für den Sprachdetektor 6, wenn dessen Betriebsweise die Berücksichtigung des Empfangspegels erfordert. In einer bevorzugten Ausführung weist der Spitzenwertdetektor 7 eine derartige Haltezeit auf, daß er einer Amplitudenverringerung erst dann folgt, wenn diese während einer bestimmten Zeit bestätigt wird, die 50 Millisekunden betragen kann; es ist dann vorteilhaft, den Spitzenwertdetektor 7 jedesmal dann wieder auf einen neuen Anfangswert einzustellen, wenn die .Steuerlogik JO den Dämpfer 8 wirksam werden läßt; in diesem in der Figur nicht dargestellten Fall ist der Spitzenwertdetel<tor 7 zusätzlich an den Logikschalt- t>^r> kreis angeschienen, der die Signale zur neuen Einstellung des Ahfangswertes liefert.

Bei der Soerrf 5 kann es sich um ein binäres Clatter handeln, das unter der Steuerung eines von der Steuerlogik 10 kommenden Signals die aus der Verzögerungsleitung 4 kommenden Signale durchläßt bzw. sperrt

Die Steuerlogik 10 empfängt Binärsignale vom Sprachdetektor 6 und vom Amplitudendetektor 9 und steuert die Arbeitsweise des Sprachdetektors 6, der Sperre 5 und des Dämpfers 8. Die Steudlogik 10 wird nachfolgend bei der Beschreibung ihrer Arbeitsweise näher erläutert

In einem ersten Anwendungsbeispiel der Erfindung arbeitet die Steuerlogik 10 derart, daß man für den Echounterdrücker die folgenden vier Zustände unterscheiden kann:

1. Ruhe: Die beiden Teilnehmer sprechen nicht der Sprachdetektor 6 und der Amplitudendetektor 9 signalisieren das NichtVorhandensein von Sprachsignalen. Die Sperre 5 und der Dämpfer 8 sind aus dem Schaltkreis genommen und der Sprachdetektor 6 befindet sich in seiner »normalen« Betriebsweise.

2. Nur der entfernte Teilnehmer spricht: In diesem Fall ist der Dämpfer 8 aus dem Schaltkreis genommen, die Sperre 5 ist eingeschaltet, der Amplitudendetektor 9 signalisiert Vorhandensein und der Sprachdetektor 6 Abwesenheit von Sprachsignalen. Die Steuerlogik 10 versetzt den Sprachdetektor 6 in seine zweite Betriebsweise, in der sein Schwellenwert vom aus dem Spitzenwertdetektor 7 stammenden Kode abhängt. Wenn der entfernte Teilnehmer nicht mehr spricht, so stellt die Steuerlogik 10 den Ruhezustand wieder her.

3. Intervention: Wenn dagegen der nahe Teilnehmer in die Unterhaltung eingreift, während der entfernte Teilnehmer spricht, muß er schon sehr laut sprechen, um den durch den Spitzenwertdetektor 7 angegebenen Schwellenwert zu überschreiten. In diesem Fall wird die Sperre 5 aus dem Schaltkreis genommen, und der Dämpfer 8 wird trotz des Vorhandenseins von Sprachsignalen aus dem Empfangskanal 3 in den Schaltkreis genommen. Man sieht also, daß die Intervention nur nach dem zweiten Zustand bewirkt werden kann, d. h. wenn allein der entfernte Teilnehmer spricht. Das Eingreifen führt notwendigerweise zum folgenden Zustand:

4. Es spricht der nahe Teilnehmer: In diesem Fall arbeitet der Sprachdetektor 6 normal und liefert ein Aktivifungssignal. Die Sperre 5 ist aus dem Schaltkreis genommen und der Dämpfer 8 unabhängig vom Zustand des Empfangskanals 3 eingeschaltet, das aus dem Amplitudendetektor 9 stammende Signal hat also keinerlei Einfluß.

Mit einem solchen Echounterdrücker erreicht man eine sehr wirksame Echounterdrückung auf rauscharmen Telefonleitungen. Wenn es sich jedoch um einen sehr verrauschten Sendekanal 2 handelt (Schaltgeräusche, Übersprechen ...), kann es sein, daß der Sprachdetektor 6 dieses Kanals unter dem Einfluß des Rauschens aktiviert wird. Wenn der Empfangskanal 3 ebenfalls aktiviert ist, kann das Echo der Signale des Empfangskanals 3 die Aktivierung des Detektors 6 auf der Sendeleitung verlängern und so das Einschalten der Sperre 5 verhindern;damit wird das Echo in diesem Fall nicht unterdrückt.

Das zweite Anwendungsbeispie! der Erfindung ermöglicht eine wirksame Echounterdrückung selbst auf sohr vprraiisrhten Telefonleituneen.

In bezug auf das erste beschriebene Beispiel ist lediglich die Steuerlogik 10 anders aufgebaut. Sie empfängt hier auch die Binärsignale des Sprachdetektors 6 und des Amplitudendetektors 9, um die Arbeitsweise des Detektors 6, der Sperre 5 und des Dämpfers 8 zu steuern; jedoch werden diese Steuerungen so ausgeführt, daß man bei dem entsprechenden Echounterdrücker vier Zustände unterscheiden kann:

a) Ruhe: Die beiden Teilnehmer sprechen nicht, der Sprachdetektor 6 und der Festschwellen- bzw. Amplituden-Detektor 9 zeigen Abwesenheit von Sprechen an. Die Sperre 5 und der Dämpfer 8 sind aus dem Schaltkreis genommen und der Sprachdetektor 6 befindet sich in seiner »normalen« Betriebsweise.

b) Nur der entfernte Teilnehmer spricht: In diesem Fall ist der Dämpfer 8 aus dem Schaltkreis genommen, die Sperre 5 ist eingeschaltet, der Amplitudendetektor 9 zeigt Anwesenheit und der Sprachdetektor 6 Abwesenheit von Sprachsignalen an. Die Steuerlogik 10 versetzt den Sprachdetektor in seine zweite Betriebsweise, in der sein Schwellenwert vom aus dem Spitzenwertdetektor 7 stammenden Kode abhängt

c) Nur der nahe Teilnehmer spricht: In diesem Fall arbeitet der Sprachdetektor 6 normal, d. h. in seiner ersten Betriebsweise, und liefert ein Aktivierungssignal, während der Amplitudendetektor 9 Passivität angibt. Die Sperre 5 ist aus dem Schaltkreis genommen, der Dämpfer 8 eingeschaltet. Wenn der Sendekanal 2 passiv wird, hält die Steuerlogik 10 evtl. den Dämpfer 8 während einer bestimmten Zeit 7TVi im Schaltkreis, deren Wert bis zu einer Sekunde gehen kann und je nach Art der Übertragung bestimmt wird; anschließend stellt die Steuerlogik 10 den Ruhezustand wieder her.

d) Doppeltes Sprechen: Beide Teilnehmer sprechen, der Sprachdetektor 6 und der Amplitudendetektor 9 liefern jeweils ein Signal. Die Sperre 5 ist aus dem Schaltkreis genommen, der Dämpfer 8 liegt im Schaltkreis trotz des Vorhandenseins von Sprecher auf dem Sendekanal. Der Detektor 6 arbeitet gemäß seiner zweiten Betriebsweise. Wenn danr der Sendekanal 2 seine Aktivität einstellt und dei Empfangskanal 3 aktiviert bleibt, wird der Dämpfei 8, evtl. nach der Haltezeit TM, ausgeschaltet, die Sperre 5 wird in dem Sendekanal eingeschaltet unc man erhält wieder den Zustand b). Wenn dei entfernte Teilnehmer als erster aufhört zu spre-ίο chen, stellt die Steuerlogik den Zustand c) wiedei her.

Wenn der Sprachdetektor 6 unter dem Einfluß de« Rauschens aktiviert ist, während der Empfangskana aktiv ist, ist es nicht mehr möglich, daß das Echo dei is Signale dieses Kanals die Aktivität dieses Detektor· verlängern kann, da dieser in seiner zweiten Betriebsweise arbeitet, bei der der Schwellenwert für da: Feststellen der Sprachsignale von den Signalen auf den* Empfangskanal abhängt.

Die Erfindung wurde in der Praxis in einerr PCM-System eingesetzt. In einem solchen System wire ein Dämpfer durch eine Umkodierung hergestellt. Eint Verzögerungsleitung wird als Schieberegister ausgeführt, und ein Sprachdetektor ist ein kleiner besonderei Rechner, der die digitalen Werte verarbeitet unc sammelt. Eine besonders vorteilhafte Anwendunj besteht darin, den oben beschriebenen digitaler Echounterdrücker mit einem Konzentrator zu kombinieren, die die Ruhezeiten der Schaltkreise ausnutzt Man kann diesem erfindungsgemäßen Echounterdückei auch einen Neutralisator zuordnen, mit dem jegliche; Arbeiten des Echounterdrückers verhindert werder kann, wenn man simultan Daten in beiden Richtungen beispielsweise bei der Verbindung zwischen Datenquel len und einem Rechner, überträgt

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese

Ausführungsweise beschränkt. Insbesondere kann mar die Analogtechnik verwenden oder den Echounterdrük ker mit anderen Einrichtungen zur Verarbeitung vor Signalen auf einem Telefonkanal verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Echounterdrücker für ein Endgerät einer Vierdrahtfernsprechleitung mit einem Sendekanaä, in den eine steuerbare Sperre eingeschaltet ist, und einem Empfangskanal, in den ein steuerbarer Dämpfer eingeschaltet ist, wobei die Steuerung der Sperre und des Dämpfers mittels einer Steuerlogik in Abhängigkeit von hinter dem Dämpfer und vor der Sperre beobachteten Signalen erhalten wird, wobei ein Sprachdetektor die Anwesenheit eines Sprachsignals auf dem Sendekanal in Abhängigkeit von einem Vergleich mit einem Sprachsignal auf dem Empfangskanal feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprachdetektor (6) zwei Betriebsweisen aufweist, von denen in der einen der obenerwähnte Vergleich der Amplitude auf dem Sendekanal (2) mit der Amplitude auf dem Empfangskanal (3) durchgeführt wird und zwar nur, wenn der Empfangskanal (3) aktiviert ist, während in der anderen Betriebsweise ein Sprachanwesenheitssignal ausgehend von Amplituden und Vorzeichenänderungen allein im Sendekanal (2) geliefert wird, und daß die Steuerlogik (10) so ausgebildet ist, daß sie auch die Betriebsweise des Sprachdetektors (6) steuert.

2. Echounterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Betriebsweise nur dann auftritt, wenn der Sendekanal (2) nicht aktiv ist.

3. Echounterdrücker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beobachtung der Amplitude des Signals auf dem Empfangskanal (3) ein Festschwellendetektor (9) vorgesehen ist.

4. Echounterdrücker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprachdetektor (6) in der einen Betriebsweise in Steuerabhängigkeit von einem Spitzenwertdetektor (7) für die Amplitude auf dem Empfangskanal (3) steht, derart, daß der Spitzenwertdetektor (7) dem Sprachdetektor (6) einen vom Spitzenwert abhängtgen Schwellwert vorgibt.