DE2608575A1

DE2608575A1 - Schaltungsanordnung fuer digitale sprachsignaluebertragung mit digitaler echounterdrueckung

Info

Publication number: DE2608575A1
Application number: DE19762608575
Authority: DE
Inventors: Paul Abramson; Ulrich Appel
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-03-20
Filing date: 1976-03-02
Publication date: 1976-09-30
Also published as: CA1066824A; FR2305071B1; FR2305071A1; JPS51114011A; GB1530634A; DE2608575C2; US4005276A

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen äer Anmelderin: RA 973 003

Schaltungsanordnung für digitale Sprachsignalübertragung digitaler Echounterdrückung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für digtiale Sprachsignalübertragung mit digitaler Echounterdrückung, wobei eine Sprachaktxvitatskompression zur Unterdrückung von Echosignalen benutzt wird.

Die Erfindung bezieht sich also auf die Echounterdrückung in digitalen Fernsprechverbindungen und insbesondere in nach dem Zeitmultiplexverfahren betriebenen Fernverbindungen unter Anwendung von Sprachxnterpolationsverfahren (TASI) bei digitaler Sprachübertragung mit Sprachaktxvitatskompression. Sprachaktxvitatskompression ist dabei ein Verfahren, das bei der selektiven Zuordnung und Abschaltung von echten Übertragungskanälen mit und von virtuellen Fernsprechkanälen benutzt wird, so aaß eine tatsächliche Verbindung nur während derjenigen Zeitabschnitte besteht, da in den Sendeschaltungen, die an die zuordenbaren Kanäle anschaltbar sind, eine über einem Schwellwert liegende Signalaktivität festzustellen ist.

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Bei Fernsprechübertragungen über große Entfernungen mit großen Übertragungslaufzeiten (beispielsweise über Satelliten) können sehr starke Störungen durch Echos auftreten. Diese Echos gehen häufig auf eine Kopplung in Gabelschaltungen zurück, die an Vollduplexfernleitungen, die für Senden und Empfangen benutzt werden, angeschlossen sind. Theoretisch könnte man natürlich die Verantwortung für die überwachung und Beseitigung von Echostörungen nach der Teilnehmerseite oder den dorthin führenden Fernleitungen und Zwischenverstärkern verlegen. Dies kann jedoch außerordnetlich aufwendig sein und ist auch aus Gründen, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung noch im einzelnen ergeben, in aer Praxis nicht nur schwierig, sondern auch wenig wirkungsvoll.

Die vorliegende Erfindung wandelt also ein Nachrichten-Übertragungssystem mit Sprachaktivitätskompression in der Weise um, daß das System auch für Echounterdrückung geeignet ist. Ein solches, dafür geeignetes Kachrichten-Übertragungssystem ist in der Deutschen Patentanmeldung P 25 59 006.1 im einzelnen beschrieben. Bei diesem System wird die Sprachbelegungskompression oder Sprachaktivitätskompression dazu benutzt, je nach festgestellter Sprachaktivität Zeitmultiplexkanäle für die Übertragung von Delta-modulierten Fernsprechsignalen und digitalen Datensignalen anzuschalten oder abzutrennen. Die dort beschriebenen Einrichtungen dienen zunächst der Umwandlung der in analoger Form ankommenden Fernsprechsignale, die an den Leitungsanschlüssen der Teilnehmer ankommen, in ein Deltaicioduliertes Signal und dieser Sendeseite ist ein Sprachaktivitätsdetektor zugeordnet, in dem dann ein Sprachaktivitäts-Kompressionssignal abgeleitet wird, das den vom Teilnehmer her zugeführten Sprachsignalen nach ihrer Umwandlung entspricht. Die Empfangsschaltungen verwenden außerdem die von einer fernen Station aufgenommene Sprachaktivitätskompressionsinformation und steuern damit die entsprechende Expansion in bezug auf die Decodierung der delta-modulierten Signale und auf die dort angeschlossenen Teilnehmeranschlußleitungen.

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Die CodierSchaltungen und Decodierschaltungen für die Delta-Modualtion, wie sie in der obengenannten Patentanmeldung und im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 16, Nr. 11, auf den Seiten 3702 bis 3705, 37O9 bis 3710, offenbart sind, benutzen eine digitale Integration mit adaptiven Schrittargumenten, um bei der digtalen Darstellung der eingangs- bzw. ausgangsseitigen Fernsprechsignale eine Kompression bzw. Expansion durchzuführen.

Da die der Delta-Modulations-Codierschaltung eines jeden Kanals zugeordnete Schrittgröße sowohl kleiner als auch größer sein kann, als ein vorbestimmter Wert, der einen Aktivitätsschwellwert darstellt (beispielsweise ein -33 db darstellender Wert), so zeigt der Sprachaktivitätsdetektor jeweils eine gerade vorhandene oder fehlende Aktivität an und diese Aktitvitäsanzeige wird dann zur Sprachaktivitätskompression bei der Zuordnung von echten Übertragungskanälen nur während derjenigen Perioden verwendet, bei denen diese Sprachaktivität oberhalb des Schwellwertes liegt.

Ein eine fortdauernde Sprachaktivität eines angeschlossenen virtuellen Kanals, der dem codierten Kanal zugeordnet ist, anzeigendes Signal wird über einen weiteren Zeitmultiplexkanal übertragen und am fernen Ende für die Steuerung der Verteilung der Zeitmultiplexkanäle auf die einzelnen Teilnehmerleitungen oder angeschlossenen Fernleitungen verwendet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Feststellung einer Sprachaktivität und die Sprachaktivitätskompression dazu herangezogen, selektiv die Echounterdrückung zu steuern. Die Feststellung von Echosignalen wird digital mit Hilfe von Verfahren durchgeführt, die funktional den in der Deutschen Patentanmeldung P 23 32 884.9 offenbarten Verfahren entsprechen. Die hier verwendeten logischen Schaltungen können dabei eindeutig über eine Sendeaktivität, die nur auf ein Echo im sendenden Kanal zurückzuführen ist und gleichzeitiger Sende- und

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Empfangsaktivität im Sende- und Empfangskanal unterscheiden.

Jede dieser Betriebsbedingungen hat eine andere Wirkung. Wenn nur eine Echoaktivität festgestellt wird, dann wird diese in bezug auf die Sprachaktivitatskompressionsübertragung in der Weise unterdrückt, daß die Steuerung der Sprachaktivitätskompression genauso gesteuert wird, wie wenn durch den Sprachaktivitätsdetektor eine derzeit nicht vorhandene Aktivität angezeigt wäre. Gleichzeitig wird die Integrationsschrittgröße beim fernen Demodulator so weit herabgeregelt, daß sie dem Dämpfungs- oder Leerlaufpegel entspricht. (Hier sei auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen der Anmelderin RA 973 001 hingewiesen.) Nur auf Echosignale zurückgehende Aktivität wird bei nicht blockweise übertragenen Signalen ohne Sprachaktivitätskorapression dadurch unterdrückt, daß sendeseitig ein Leerlaufsignal eingefügt wird.

Eine in beiden Yerkehrsrichtungen ablaufende Aktivität wird nicht unterdrückt, jedoch wird die Empfangsverstärkung digital dadurch herabgesetzt! daß man von der im Demodulator-Integrator benutzten Schrittgröße 2 abzieht, wodurch die Echostörung

; herabgesetzt wird (die möglicherweise über eine Kopplung in

, zwischen der Station und dem Teilnehmer angeordneten Gabelschaltungen ihren Ursprung haben kann), Da der Teilnehmer

j gleichzeitig hören und sprechen kann_f wird durch die herabgesetzte Verstärkung die Qualtität der Anlage nicht beeinträch-

; tigt.

Die Sprachaktivitätskompression und die Echounterdrückung arbeiten mit modular aufgebauten logischen Schaltungen, so daß die Echounterdrückung, die empfangsseitige Verstärkungsregelung und die Sprachaktivitätskompression je nach Bedarf eingesetzt werden können. Somit können Fernsprechsignale, die über verschiedene virtuelle Fernsprechkanäle über große Entfernungen laufen, sowohl im Hinblick auf die Echounterdrückung als auch auf die Sprachaktivitätskompression beeinflußt wer-

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den, während dann Datensignale, die durch die Echokopplung nicht beeinflußt werden, über die durch Sprachaktivitätskompression zugeordneten Kanäle ohne Echounterdrückung durchgelassen werden· Daten- und Fernsprechsignale, die nur über kurze Leitungen oder über mit mehreren Zwischenverstärkern ausgestattete Leitungen laufen, und bei denen derartige Echostörungen nicht auftreten, arbeiten dabei nicht mit einer Sprach-■aktivitätskompression für die Kanalzuteilung und weisen auch j keine Echounterdrückung auf.

!Aufgabe der Erfindung ist es also, in Fernsprechverbindungen jüber Zeitmultiplexkanäle mit digitaler Nachrichtenübertragung über gemeinsam ausgenutzte Übertragungskanäle, bei denen eine jeweilige Zuordnung der Übertragungskanäle durch Sprachaktivitätskompression gesteuert ist, eine gute Echounterdrückung vorzusehen,

Insbesondere sollen dabei digitale Fernsprechsignale für die Durchführung einer selektiven Steuerung von Echounterdrückung logisch verarbeitet werden, sowie für eine wirksame selektive !Regelung der empfangsseitigen Verstärkung, um damit die möglichen Störungen auf der Sendeseite abzubauen·

IVorzugsweise wird man dabei so vorgehen, daß man sämtliche Schaltungen für die Steuerung der Sprachaktivitätskompression, : Sprachaktivitatsfeststellung, Echounterdrückung und Beseitigung I als modulare logische Schaltungen aufbaut, so daß sich die ! Verarbeitung von digitalen Fernsprechsignalen bei der Sprachaktivitätskompression und Echounterdrückung an die verschiedenen Erfordernisse anpassen läßt«

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Figuren näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu ent-. nehmen.

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In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 schematisch die Anwendung der vorliegenden

Erfindung auf ein digitales Fernsprech- und Nachrichtenübertragungssystem, wie es beispielsweise in der obengenannten Deutschen Patentanmeldung P 25 59 006.1 der Anmelderin offenbart ist;

Fign, 2-7 rein schematisch verschiedene äquivalente

Fernsprechkreise, wie sie zwischen über virtuelle Kanäle angeschlossene Teilnehmeranschlußleitungen zu verschiedenen Zeitpunkten im Zeitmultiplexkontinuum für die verschiedenen, beim Auftreten von Echos und bei wechselnder Sprachaktivität auftretenden Betriebszuständen in den einzelnen angeschlossenen Kanälen arbeiten und

Fig. 8 schematisch logische Schaltkreise für die

selektive Steuerung der Echounterdrückung, der empfangsseitigen Verstärkungsregelung und der Einfügung von den Leerlauf anzeigenden Signalen,

Obgleich die Anwendung der Erfindung nicht auf ein System und insbesondere eine Endstelle eines nach dem Zeitmultiplexverfahren arbeitendes Satelliten-Übertragungssystem, wie es in der obengenannten Deutschen Patentanmeldung P 25 59 006.1 der Anmelderin beschrieben ist, beschränkt ist, wird es doch vorzugsweise im Zusammenhang mit einem derartigen System beschrieben, um damit die Leistungsfähigkeit und vielseiige Verwendbarkeit der Erfindung darzulegen. Bei diesem System werden die Verbindungen von Station zu Station, d.h. zwischen den eingangs- und ausgangsseitigen Anschlußleitungen über eine digitale Wählvenaittlungsschaltung vorgenommen, wie sie in j_Fig. 1 mit 1 bezeichnet ist. Diese Schaltung ist in der Lage, RA 973 OO3

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virtuelle Verbindungen zwischen Ortsleitungen, Femübertragungs leitungen mit und ohne Zwischenverstärkern herzustellen. Verschiedene Fernverbindungen über digitale Fernverbindungsleitungen und Satelliten arbeiten wegen der Sprachaktivitätskompression jedoch mit blockweiser übertragung. Sendeseitig werden die einzelnen Anschlußleitungen und Verbindungsleitungen bei 3 zugeführt, während empfangsseitig die Übertragungskanäle des Systems bei 5 mit den entsprechenden Anschlußleitungen oder Verbindungsleitungen verbunden sind.

Eine derartige Endstelle kann sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig für bestimmte Fernverbindungen und Fernverbindungskanäle, die beispielsweise über Satelliten oder digital betriebene Fernverbindungsleitungen laufen, eine Aktivitätskompression durchführen. Dabei werden gemeinsam benutzte Gruppen von Zeitmultiplexkanälen auf größere Gruppen von virtuellen Kanälen durch jeweilige Zuordnung bzw. Abschaltung aufgeteilt oder zugeordnet, wobei über diese Kanäle digitale Fernsprech- und Datensignale übertragen werden.

Wie in Fig. 1 angedeutet, kann das System sowohl Datensignale, die über den Datenkanal 7 eingekoppelt und über den Datenkanal 9 ausgekoppelt sowie digitale Fernsprechsignale verarbeiten, die sendeseitig einem adaptiven Delta-Modulationscodierer 11 zugeleitet und empfangsseitig in einem adaptiven Delta-Modulationsdecodierer 13 decodiert werden. Diese Sende- und Empfangseinrichtungen 7, 11 (9, 13) werden von den bei 3 und 5 angeschlossenen Eingangs- bzw. Ausgangsleitungen gemeinsam benutzt. Die Wählvermittlungsschaltung 1 vermittelt außerdem noch Ortsgespräche und Ferngespräche nach anderen Stationen und deren entsprechenden Eingangs- und Ausgangsleitungen· Einige dieser Leitungen arbeiten mit Sprachaktivitätskompression, andere nicht. Einige dieser Leitungen arbeiten mit Echounterdrückung gemäß der Erfindung und andere nicht.

Die angeschlossenen Anschlußleitungen bzw. Teilnehmerleitungen werden fortlaufend auf ihren Betriebszustand abgetastet. Die so ermittelten Äbtastwerte von Fernsprechsignalen werden in

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delta-modulierte codierte digitale Signale umgewandelt und in einem Eingabespeicher 15 zwischengespeichert und anschließend unter Blockbildung nach dem Zeitmultiplexverfahren in der Wählvermittlung sschaltung 1 durchgeschaltet. Von anderen Stationen aufgenommenen Fernsprechsignale werden über die Wählvermittlungsschaltung 1 in delta-modulierter Form in den Ausgabespeicher für digitale Integration und Decodierung in ein Analogsignal eingegeben und anschließend bei 5 den Ausgangsleitungen bzw. Ausgangsanschlüssen zugeleitet. Die Schaltungen 11 und 13 sind im vorliegenden Fall adaptive Delta-Modulationscodierer und -Decodierer, Die Anschlüsse können extern mit Fernsprechanschlußleitungen über Fernleitungen, Verbindungsleitungen, öffentliche und private Vermittlungsanlagen, für Sprachübertragung und digitale Signalgabe verbunden werden, sowie mit Datenübertragungsanlagen für Senden und Empfang, Im vorliegenden Fall interessiert vor allen Dingen die Vollduplex-Fernsprech-Verbindungsleitung st1 und rt1 (s für Senden und r für Empfangen). In Fig. 1 ist ein solches Leitungspaar über eine Gabelschaltung 19 an einer Nebenstellenanlage angeschlossen und intern mit der nten Abtastposition einer Abtastvorrichtung 3a/5a verbunden, die für die eingangs- bzw, ausgangsseitige Abtastung der einzelnen Leitungen benutzt wird. Solche Leitungspaare sind über die dargestellte Station mit anderen Stationen mit gleichartigen Leitungspaaren verbunden.

Die adaptiven Delta-Modulationscodierer und -Decodierer sind in der obengenannten Deutschen Patentanmeldung P 25 59 006.1 der Anmelderin und in dem obengenannten Technical Disclosure Bulletin Aufsätzen von Appel sowie von Appel und Abramson im einzelnen angegeben In der Codierschaltung 11 wird also für jeden Abtastwert einer Leitung einer Delta-Modulations-Bitsignal in einer komprimierten digitalen integralen Darstellung erzeugt, die der Lautstärke des auf der entsprechenden Anschlußleitungen ankommenden analogen Fernsprechsignals entspricht. Diese delta-modulierten Abtastwerte werden für eine blockweise Übertragung zunächst zwischengespeichert und werden anschließend

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über die Wählvermittlungsschaltung 1 weitervermittelt, während die integralen Darstellungen für weitere Äbtastverfahren gespeichert gehalten werden.

In gleicher Weise arbeitet der Decodierer 13 mit dem Ausgabespeicher 17 zusammen und liefert expandierte digitale Integration von delta-modulierten Fernsprechsignalen, die über die angeschlossenen Kanäle des Systems aufgenommen worden sind und überträgt diese zur Umwandlung von aufeinanderfolgenden integralen Darstellungen in expandierte Äbtastwerte eines Analogsignals, die anschließend in den entsprechenden Abtastintervallen nach den angeschlossenen Fernsprech-Anschlußleitungen 5 übertragen werden.

Ferner sei dabei unterstellt, daß bei Kompression und Expansion über Integrationsverfahren beim Codieren und Decodieren unterschiedliche digitale Integranden, d.h. verschieden große Schrittargumente benutzt werden, die der jeweiligen Lautstärke des expandierten Analogsignals auf der entsprechenden Leitung zugeordnet sind. Diese Arbeitsweise ist in der bereits erwähnten Deutschen Patentanmeldung P 25 59 006,1 und den genannten Aufsätzen im IBM Technical Disclosure Bulletin im einzelnen angegeben« Eine ähnliche Codier- und Decodierschaltung ist in der Deutschen Patentanmeldung P 23 32 884,9 beschrieben.

Anschließend soll die Sprachaktivitätskompression und die Signalgabe in bezug auf ihre Ausdehnung für die vorliegende Erfindung beschrieben werden, Sprachaktivitätsdetektoren 21 in Fig. 1 überwachen digital die Aktivitätspegel der ankommenden Fernsprechsignale, wie sie von der Codierschaltung 11 aufgenommen werden (beispielsweise durch schrittweise überprüfung) und bestimmen den Zeitpunkt, zu dem die Amplitude des Sprachsignals einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet (z.B. einen vorbestimmten Schrittwert). Binäre Signale vad(n) zeigen an, ob die Signalaktivität der angeschlossenen Verbindungsleitung unterhalb oder oberhalb des Schwellwertes liegt (0 für

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unterhalb oder gleich, und 1 für oberhalb). Die eine Aktivität (1) oder eine fehlende Aktivität (0) bezeichnenden Signale werden durch eine Funktionsselektorschaltung 23 verarbeitet, die für jede Fernsprech-Äbtastposition P(n) entsprechende Signale vs (n) logisch erzeugt. Diese Signale werden zusammen mit den entsprechenden delta-modulierten Code-Abtastwerten im Eingabespeicher 15 zwischengespeichert. Die Signale vs (n) werden in Verbindung mit der Wähl-Vermittlungsschaltung 1 zur Sprachaktivitätskompression und die entsprechende Zuteilung von Kanälen für die übertragung nach fernen Anschlußleitungen (über digitale Fernverbindungsleitungen und/oder Satelliten) nach Stationen benutzt, die entsprechende Empfangsschaltungen für eine umgekehrte Verarbeitung von Sprachaktivitätskompression enthalten. Für Fernsprechverbindungen, die mit fernen Stationen verbunden sind_f die keine Sprachaktivitätskompression verarbeiten können, werden die Signale vs(n) nicht benutzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Signale vs (n) außerdem zur Steuerung der Echounterdrückung in bezug auf mit Sprach· aktivitätskompressionarbeitenden virtuellen Fernverbindungen eingesetzt, wobei der Ausdruck "virtuelle Verbindung" in diesem Zusammenhang in der Weise benutzt wird, daß es sich bei diesen Fernverbindungen um gemeinsam ausgenutzte Kanäle handelt, die wohl eine gewisse virtuelle Kontinuität einer durchgeschalteten Verbindung darstellen, die jedoch durch die Sprachaktivitätskompression zeitweise aus ihrer Zuordnung herausgenommen und damit unterbrochen werden können. Eine Echounterdrückung 24 leitet aus jeder durchgeschalteten und abgetasteten Duplexfernsprechverbindung ein das Echo betreffendes binäres Steuersignal e(n) ab. Mit diesem Signal wird die Funktions-Steuerlogik 23 als weiteres Argument bei der Bestimmung von vs(n) und bei der weiteren Ableitung von weiteren Steuerparametern A(n) und C(n) benutzt. Ein Signal e(n) =1 zeigt dabei an, daß bei dem in der rften Abtastposition angeschlossenen Übertragungskanal eine Echounterdrückung erforderlich ist. Es sei darauf hingewiesen, daß nicht alle Fernsprech-Fernlei-'

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tungsverbindungen eine Echounterdrückung benötigen, beispielsweise können kürzere Leitungen und solche, die über mehrere Zwischenverstärker geführt sind, eine solche Steuerung nicht benötigen.

Die Echounterdrückung 24 kann dabei in der Weise arbeiten, daß entweder die in dem Codierer 11 bzw. Decodierer 13 benutzten Integrationsschritte miteinander verglichen werden, wobei man dabei die Regel benutzt, daß für e(n) =0 die sendeseitige Schrittgröße die empfangsseitige Schrittgröße übertrifft und daß dies für e(n) = 1 umgekehrt ist). Das Ziel einer derartigen Arbeitsweise besteht darin, vorzugsweise mit digitalen Schaltmitteln festzustellen, wenn eine Zweirichtungs-Signalaktivität im Sendekanal und Empfangskanal einer im Vollduplex arbeitenden Fernsprechverbindung auf ursprüngliche Aktivität hinweist oder wenn es sich nur um ein Echo im Sendekanal handelt. Eine unabhängig erzeugte ursprüngliche Aktivität wird nicht unterdrückt, während Sendeaktivität, die nur auf Echobildung zurückgeht, unterdrückt wird.

Wenn es sich nur um Echo handelt, dann nimmt die Funktion e(n) den Wert 1 an und bewirkt, daß das entsprechende Signal vs(n) zu O wird. Das Signal vs (n) = O wird jedoch durch die Sprachakt ivität skompr ess ions steuerung so behandelt, als ob eingangsseitig in der nten Abtastposition tatsächlich keine Aktivität vorhanden wäre, obgleich das entsprechende Signal vad(n) nicht 0 sein kann. Somit wird also eine Echoaktivität eines unter Sprachaktivitatskompressxon betriebenen Kanals wirksam unterdrückt, da die durch die Sprachaktivitätskompression bewirkte Zuordnung eines gemeinsam ausgenutzten virtuellen Übertragungskanals aufgehoben wird.

Wenn es aber in zwei Richtungen eine unabhängig entstandene Aktivität gibt, dann wird in der logischen Schaltung des Funktionsselektors 23 ein Steuerparameter C(n) erzeugt, der die empfangsseitige Verstärkung um 6db herabsetzt. Dies wird

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dadurch erreicht, daß der Faktor 2 vom Zählerstand der Schrittgröße des Decodierers abgezogen wird. Während somit in Senderichtung die Kontinuität durch die Sprachaktivitätskompressionssteuerung aufrechterhalten wird, wird empfangsseitig die Verstärkung herabgesetzt, so daß jede mögliche Störung durch ein Echo in bezug auf das Eingangssignal des Codierers um 6 db herabgesetzt wird. Wenn die Sendeaktivität nur auf ein Echo zurückzuführen ist (e(n) = 1, vad(n) = X), dann wird empfangsseitig die Verstärkung nicht herabgesetzt und die Senderichtung wird gesperrt.

Die Echounterdrückung 24 arbeitet unter der logischen Voraussetzung, daß bei einer Echokopplung von der Leitung rt1n auf die Leitung st1n über die Gabelschaltung 19 mindestens eine endliche Dämpfung (K) auftritt_f so daß die Echoaktivität der eingangsseitigen Trennstelle notwendigerweise kleiner ist als die empfangsseitige Aktivität, die über den Decodierer an der zugeordneten ausgangsseitigen Schnittstelle auftritt. Dies heißt jedoch nicht, daß die sendeseitig nur auf ein Echo zurückzuführende Aktivität unterhalb des Schwellwertes liegt (z.B, vad(n) könnte 1 sein). Daher sind also zusätzliche Steuersignale e(n) erforderlich, um für eine Echounterdrückung das Signal vs(n) zu O zu machen.

Andererseits tritt bei gleichzeitiger, in beiden Richtungen verlaufender ursprünglicher Fernsprechaktität eine Eingangssignalamplitude auf, die mindestens gleich oder meist größer ist, als die entsprechende AusgangsSignalamplitude, wobei auch der Schwellwert der Sprachaktivitätsfeststellung überschritten wird. Für diesen Fall wird demnach vad(n) = 1 und e(n) =0 und damit vs(n) = 1, so daß in bezug auf die ferne Station über die Sprachaktivitätskompression eine Kontinuität aufrechterhalten werden kann. Die dabei benutzte Herabsetzung der empfangsseitigen Verstärkung verbessert die Übertragungsqualität.

Mit Sprachaktivitätskompression übertragene Fernsprechsignale

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werden von einer Sprachaktivitätskompressionsmaske begleitet, die über einen gesonderten Kanal übertragen wird und empfangsseitig die Expansion auf die angeschlossenen Kanäle steuert. Die aufgenommmenen Maskensignale, die hier mit vr (πι) bezeichnet sind, werden nach dem Ausgabespeicher 17 geleitet, um dort gemeinsam mit den zugehörigen delta-modulierten Fernsprechsignalen verarbeitet zu werden. Die Bedingung vr(m) = 1 stellt eine ungehinderte übertragung über durch Sprachaktivitätskom- ; pression zugeordnete Kanäle nach der Position m der Empfangs-. station zugeordneten Abtastposition dar. Nebenbei bemerkt stellt \ dies auch die übertragung einer ursprünglichen Aktivität (kein Echo) von der fernen Sendestation dar. Dieses Signal wird dazu ; benutzt, um den bei 25 schematisch als ein Kontakt dargestellten

'Parameter B(n) zu steuern, der damit den Ausgabespeicher 17 mit dem Decodierer 13 verbindet (Kontakt B in Stellung ba) für eine normale digitale Integration und Decodierung,

Das Signal vr(m) = O stellt dagegen die Blockierung oder Sperrung des durch Sprachaktivitätskompression zugeordneten virtuellen Kanals dar und zeigt damit an_f daß der am fernen Ende der virtuellen Verbindung angeschlossene Fernsprechapparat entweder gerade nicht aktiv ist oder nur ein auf ein Echo zurückzuführendes Signal liefert. Wenn vr(m) =0 und V(m) =1 ist, wird ein sogenanntes Leerlaufsignal oder Dämpfungssignal an den Decodierer 13 abgegeben (B in Position bb), wodurch die Schrittgröße des Decodierers bis unterhalb des Schwellwertes abgesenkt wird, so daß ein hörbares Rauschen geringer Amplitude erzeugt wird. Das Signal LS, das als Leerlaufsignal oder Dämpfungssignal bezeichnet wird, besteht aus einer binären Impulsfolge, die iim wesentlichen einem Pseudozufallscharakter hat, jedoch logisch so eingeschränkt ist, daß nie mehr als eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Bits den gleichen Wert haben dürfen. Diese Beschränkung ist dem Aktivitätsschwellwert zugeordnet und begrenzt die Schrittgröße der entsprechenden Integration im Decodierer so weit, daß diese ι Schrittgröße bei oder unterhalb des Schwellwerts für eine j

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Aktivität liegt. Der Grund für dieses Einfügen eines Dämpfungssignals oder Leerlaufsignals besteht darin, zwischen der Sende- und der Empfangsseite einer augenblicklich aufgetrennten Verbindung eine Übereinstimmung in den Schrittgrößen des Decodierer s bzw. Codierers herzustellen, während gleichzeitig empfangsseitig an dem Fernsprecher die Wirkung einer toten Leitung vermieden wird. Die Einfügung eines solchen Dämpfungssignals ist ausführlich in der US-Patentanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der Anmelderin RA 973 001) beschrieben. Im vorliegenden Fall ist nur ihre Anwendung in Verbindung mit der

ΐ Sprachaktivitätskompressionverarbeitung und Sperrung eines Übertragungskanals von Interesse.

Die Einfügung eines Leerlaufsignals wird auch sendeseitig am Eingabespeicher 15 zur Unterdrückung eines Echos in bezug auf nicht gemeinsam genutzte (keiner Sprachaktivitätskompression unterzogene) Kanäle durchgeführt« Die durch den Schalter A dargestellte Steuerung ist normalerweise für eine Fernsprechübertragung auf den Kontakt aa geschaltet. Für Eingangssignale, die einer Echosteuerung unterliegen (E(n) = 1) und nicht über eine Sprachaktivitätskompression verarbeitet werden (V(n) = 0) wird ein durch e(n) = 1 angezeigtes Echo effektiv dadurch unterdrückt, daß der Schalter A in die Position ab gelegt wird. Dadurch wird das ein Rauschsignal kleiner Amplitude darstellen- \ de Dämpfungssignal entsprechend der eingangsseitigen Abtastposition P(n) in den Eingabespeicher 15 eingegeben, so daß in bezug auf diese Position das entsprechende Pseudorauschen : übertragen wird. Wegen der zwischen dem Eingabespeicher 15 und : dem Codierer 11 bestehenden Rückkopplung wird dadurch auch die Schrittgröße des Codierers für die entsprechende Position bei oder unterhalb des Schwellwertes gehalten. Diese sendeseitige Echounterdrückung ist ebenfalls in der obengenannten Patentanmeldung näher beschrieben. Nur ihre selektive Anwendung in Kombination mit Sprachaktivitätskompression ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Interesse.

Der Funktionssteuerlogik 23 weist eine weitere Ausgangsleitung RA 973 003

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auf, über die die Schrittgröße des Codierers wieder auf den dem Schwellwert entsprechenden Wert zurückgestellt wird, wenn bisher durch Wirkung der Sprachaktivitätskompression gesperrte Verbindungen freigegeben werden. Dadurch wird eine Übereinstimmung der Integrationspegel zwischen dem Sendecodierer und dem fernen Decodierer hergestellt, so daß unnatürliche Schwankungen der Empfangslautstärke vermieden werden.

Betrachtet man nunmehr die Fign. 2 bis 7, so sind dort verschiedene äquivalente Verbindungen zwischen Teilnehmern bzw. Teilnehmeranschlußleitungen, mit und ohne Echounterdrückung sowie mit und ohne Herabsetzung der empfangsseitigen Verstärkung gezeigt. Dabei soll in jedem Fall die Verbindung sendeseitig voll aufrechterhalten sein. Es spielt dabei keine Rolle, ob es sich dabei um Ortsverbindungen, Fernverbindungen über mehrere Zwischenverstärker oder Fernleitungsverbindungen handelt oder ob eine oder mehrere digitale Verbindungsfernleitungen oder eine Satellitenübertragung mit eingeschaltet sind.

Fig. 2 zeigt eine Fernsprech-Fernverbindung zwischen zwei Fernsprechteilnehmern mit den Handapparaten des Sprechers 37 und des Hörers 39 mit Sprachaktivitätskompression einzelne Kanalabschnitte, wobei die ursprüngliche eingangsseitige Sprachaktivität sendeseitig über dem Teilnehmer zugeordnete Schaltungen, d.h. Codierer 40 und Wählvermittlungsschaltung 41 sowie empfangsseitig über Wählvermittlungsschaltung 43 und Decodierer 44 geleitet wird, die empfangsseitig mit dem Handapparat 39 verbunden ist. Der in dem dazwischenliegenden übertragungsweg liegende, zugeordnete virtuelle Kanal 45 ist nicht blockiert. Die Verbindung vom Sprecher 37 zum Hörer 39 enthält Kanalabschnitte, die der Codierabtastposition η entsprechen, sowie die Wählvermittlungsschaltung 41, den übertragungsweg 45, die Wählvermittlungsschaltung 43 und die Decodiererposition m. Dies ist jedoch eine rein schematische Darstellung und zeigt dazwischenliegende Vermittlungen oder Zentralvermittlungen oder Nebenstellenanlagen zwischen dem Sprecher 37 und dem Codierer

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41 sowie Zwischenaecodierer 44 und Hörer 39 nicht auf, obgleich sie natürlich vorhanden sein können.

Die Steuersignale, die eine ungesperrte Übertragung von Signalen mit Sprachaktivitätskompression vom Sender zu Empfänger gestatten, sind V(n) = vs (n) = 1 bei 40 und V(m) = vr (m) = 1 bei 44. Das Steuersignal E für die Echounterdrückung ist vorhanden (e(n) = e(m) = 1), da jedoch die eingangsseitige Aktivität nicht ausschließlich auf Echo zurückzuführen ist (vad(n) = 1, e (n) =0), bleibt vs(n) im Entsperrzustand und entsperrt damit den virtuellen Kanal 45 aufgrund der logischen Bedingung für vs = V.vad« (Ee" + E)) . Das empfangsseitig für die Sprachaktivitätskompression aufgenommende Signal (vr(m) = 1) zeigt die durchgehende Verbindung des Kanals 45 in bezug auf die ausgangsseitige Abtastposition m an«

Fign. 3 und 4 zeigen die entsprechenden Anordnung bei blockiertem Kanal, bedingt durch vs(m) = 0 für die in Fig. 2 dargestellte Verbindung, Dies tritt entweder dann auf, wenn vad(n) = 0 (keine eingangsseitige Aktivität wie in Fig. 3) oder wenn die Echosteuerung entsprechende Signale erhält (e(n) = 1), die anzeigen, daß, wie in Fig. 4, das Eingangssignal nur auf ein Echo zurückzuführen ist.

Fig. 5 zeigt die Anwendung einer empfangsseitigen Herabsetzung der Verstärkung um 6 db, wodurch eine mögliche störende Beeinflussung durch Echowirkung während gleichzeitiger Eingabe- und Ausgabeaktivität verringert wird. Die Herabsetzung der Verstärkung wird dadurch erreicht, daß für die betroffene η'te Ausgangsposition der Faktor 2 vom Zählerstand für die Schrittgröße abgezogen wird. Die Steuerparameter (E = 1, e = 0, vad = 1) zeigen eine eingangsseitige und möglicherweise ausgangsseitige Aktivität der im Duplex paarweise betriebenen η'ten Position im Codierer 40 und Decodierer 47 an. Diese Einstellung kann in bezug auf echogesteuerte Kanäle mit oder ohne Sprachaktivitäts-Kompressionssteuerung eingesetzt werden.

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In den Fign. 6 und 7 ist eingangs- und ausgangsseitig die Einfügung oder der Ersatz eines Signals durch ein Dämpfungssignal oder Leerlaufsignal gezeigt. Fig. 6 zeigt dabei, wie dieses Signal ausgangsseitig am empfangsseitigen Ende eingefügt wird, wenn V(n) = 1, e(n) = 1 und vr(n) = O ist, d.h., wenn wegen Echo oder fehlender Aktivität in einem Kanal mit Zuteilung des Kanals durch Sprachaktivxtatskonipression die übertragung gesperrt wird. Fig. 7 zeigt die Einfügung eines Leerlaufsignals auf der Eingangsseite, wenn V(n) = O, E(n) = 1 und e(n) = 1 ist (d.h. wenn die eingangsseitige Aktivität in einem nicht blockierbaren Kanal ausschließlich auf Echoeinwirkung zurückzuführen ist). In beiden Fällen hat das so eingeführte Signal die zuvor erläuterte Wirkung, d.h. dieses Signal erzeugt künstlich ein hörbares Rauschen geringer Amplitude in dem zugeordneten Fernsprecher und unterbricht damit die Verbindung wirksam, ohne daß der ferne Teilnehmer den Eindruck einer toten Leitung bekommt.

Die soeben beschriebenen Steuer- und Aktivitätssignale sind in der folgenden Wahrheitstabelle zusammengefaßt, wobei Eintragungen^" den Zustand "unentschieden" anzeigt.

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Wahrheitstabelle für SÄK/Echosteuerung aer η'ten Leitungsposition für die Abtastung bei Codierer und Decodierer

	E(n)	vad (n)	e(n)	vr (n)	vs (n)	A(n)	B(n)	C(n)	Bemerkung
V(n)	O	X	O	O	O	aa	ba	(-6db)	1,3
O	O	X	Ü	O	O	aa	ba	Nein	1,3
O	1	X	1	O	O	ab	ba	Nein	1,4
O	1	1	O	X	O	aa	ba	Nein	1,4
O	O	O	X	O	O	aa	ba	Ja	2,3
1	O	O	X	1	O	aa	ba	Nein	2,3
1	O	1	X	O	1	aa	bb	Nein	2,3,4
1	O	1	X	1	1	aa	ba	Nein	2,3
1	1	O	O	O	O	aa	bb	Nein	2,4
1	1	O	1	1	O	aa	ba	Nein	2,4
1	1	1	O	O	1	aa	bb	Nein	2,4
1	1	1	O	1	1	aa	ba	Ja	2,4
1	1	1	1	1	1	aa	ba	Ja	2,4
1		Bemerkungen:						Nein

1. Für Fernsprechverbindungen ohne Sprachaktivitätskompression (v(n) = 0) ist die angeschlossene zugehörige Decodiererstufe ständig mit dem Ausgabespeicher gekoppelt (d.h. B = ba, unabhängig von anderen Parametern) und die Aktitivätssignale vs(n), vr(n) sind in jedem Fall 0. Das ein Echo anzeigende Signal e(n) ist eine logische Funktion der Echosteuerfunktion E(n) und der vergleichsweisen Größen oder Werte des Zählerstandes in der η"ten Position für Codierer und Decodierer. Die Quelle eines über eine Leitung ankommenden Eingangssignals für einen Zwischenspeicher (Ausgangssignal des Codierers, wenn A = aa oder LS, wenn A = ab) hängt von dem logischen Produkt (V).(E).(e) ab. Der Steuerparameter C für die Verringerung der Verstärkung um -6 db hängt von der Änderung in dem logischen Produkt aus E, e und vad ab.

2. In durch Sprachaktivitätskompression sperrbaren Fernsprechverbindungen (V(n) = 1) wird die eingangsseitige Echosteuerung durch den Zustand von vs(n) = V(n).vad(n). (E(n).e(n) + E(n)) bestimmt. Dadurch wird der virtuelle Kanal gesperrt und das empfangsseitig aufgenommene Sprachaktivitätskompressionssignal vr(ra) = 0 bewirkt, daß empfangsseitig ein Leerlaufsignal eingefügt wird.

3. Ohne Echosteuerung (E = O) wird sendeseitig kein Leerlaufsignal eingefügt (A = aa für alle Zustände von e) und die 6db-Dämpfungseinstellung wird nicht benutzt (C = Nein),

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4. Mit Echosteuerung (E = 1) hängt die Einführung eines Leerlaufsignals am Eingang (A = ab) und die Einfügung eines Leerlaufsignals am Ausgang (B = bb) von dem mit der Sprachaktivitätskompression zusammenhängenden Parametern ab. Eine eingangsseitige Einfügung eines Leerlaufsignals hängt von dem logischen Produkt aus V(n), E(n) und e(n) ab. Eine ausgangsseitige Einfügung eines Leerlaufsignals hängt vom logischen Produkt von V(n) und vr(n) ab. Empfangsseitige Herabsetzung der Verstärkung (C = Ja) hängt von dem logischen Produkt von E(n), e(n) und vad(n) ab, wenn eine Änderung der Eingangsaktivität e(n)/vad(n) (vergl. Fig. 8) auftritt. Die Rückführung der Verstärkung auf ihren Kormalwert (6db Zunahme) wird dann durchgeführt, wenn die folgende Änderung der Aktivität durch die Operation D (Fign. 1 bis 8 stattfindet.

: Die logischen Schaltungen für aie Echosteuerung, die Einfügung eines Leerlaufsignals und die empfangsseitige Verstärkungsherabsetzung sind in Fig. ö schematisch gezeigt_f die im wesentlichen die der vorhergehenden Tabelle und den Bemerkungen zugeordneten logischen Schaltungen zeigen,

Systemverbindungen und Betriebsbedingungen, bei denen die soeben beschriebenen Parameter angewandt werden, werden wie folgt zusammengefaßt:

(1) Sprachaktivitätskompression (V(n) =1) wird für eine

virtuelle Fernsprechvermittlung über gemeinsam benutzte Zeitmültiplexkanäle zwischen Stationen mit Sprachaktivitätskompressionsschaltungen benutzt. Digitale Daten werden über solche Kanäle unter Steuerung anderer nicht ' dargestellter Steuerparameter mit Aktivitätskompression j übertragen, die für die Dauer der Verbindung (unabhängig J von Aktivität) vorhanden sind und gegenüber Fernsprechverkehr, falls solcher ebenfalls eine Leitung für die j Übertragung zu erhalten wünscht, Vorrang haben, ι

(2) Echosteuerung (E(n) = 1) wird ausschließlich für Fernverbindungen Über große Entfernungen für echte und virtuelle Kanäle eingesetzt, die einer störenden Echoeinkopplung ausgesetzt sind. Digitale Datenverbindungen

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benötigen keine Echosteuerung. Die Einfügung von Leerlaufsignalen wird für nichtsperrende Verbindungen (V = O) eingesetzt. Die ausgangsseitige Einfügung von Leerlauf-Signalen wird dann verwendet, wenn durch Sprachaktivitatskompression ausgewählte Verbindungen blockiert werden (V = 1, vr = 0) .

3. Die Echo-Verstärkungsregelung wird eingesetzt, wenn E = 1 und der eingangsseitige Äktivitätszustand sich geändert hat ( e/vad). Die Herabsetzung der Verstärkung um -6db durch C wird dann durchgeführt, wenn eingangsseeitig ein übergang von einer nur durch Echo hervorgerufenen Inaktivität auf eine orgineHere Aktivität stattfindet. Eine entsprechende Erhöhung der Verstärkung (+6db) durch D wird bei einem übergang in umgekehrter Richtung (.siehe Fig. 8) durchgeführt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(Y) Schaltungsanordnung für eine digitale Sprachsignalübertragung mit Echounterdrückung, mit Sprachaktivitätskompression und -expansion und mit von der Sprachaktivität der angeschlossenen Leitungen abhängiger, selektiver Durchschaltung von Verbindungen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine FunktionsSteuerlogik

(23) vorgesehen ist, die sendeseitig sowohl durch einen Sprachaktivitätsdetektor (21) als auch durch eine Echounterdrückungslogik (24) mit einem Sprachaktivitätssignal (vad(n)) bzw. einem Echosignal (e(n)) in dem Sinne ansteuerbar ist, daß bei fehlender Sprachaktivittät (vad(n)=0) oder bei Feststellung eines Echosignals (e(n)=1) durch die Echounterdrückungslogik (24) die Durchschaltung der angeschlossenen Leitung sperrbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Funktionssteuerlogik (23) aus den den Betriebszustand der angeschlossenen Leitung anzeigenden Signalen (vad(n) bzw, e(n)) ein diesen Betriebszustand anzeigendes Steuersignal (vs(n)) ableitbar ist, das bei der Durchschaltung der angeschlossenen Leitungen ^! der Aktivitätskompression dient.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- ; net, daß über die Funktionssteuerlogik bei gleichzeitiger Aktivität im Sende- und im Empfangskanal ein die Verstärkung im Empfangskanal reduzierendes Steuersignal ableitbar ist.

RA 973 003

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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die FunktionsSteuerlogik (23) ebenso durch ein aufgenommenes Aktivitatssignal (vr(n)) ansteuerbar ist, und daß damit für die entsprechende Anschlußleitung dem Decodierer (13) ein dämpfungsbehaftetes Signal zuführbar ist, so daß in der entsprechenden angeschlossenen Leitung ein hörbares Rauschen geringer Amplitude erzeugt wird.

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