DE2608575C2 - Schaltungsanordnung für digitale Sprachsignalübertragung mit digitaler Echounterdrückung - Google Patents
Schaltungsanordnung für digitale Sprachsignalübertragung mit digitaler EchounterdrückungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für digitale Sprachsignalübertragung mit digitaler
Echounterdrückung, wobei eine Sprachaktivitätskompression 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
Sprachinterpolationsvirfahren (TASI) bei digitaler Sprachübertragung mit Sprachaktivitätskompression.
Sprachaktivitätskompression ist dabei ein Verfahren, das bei der selektiven Zuordnung und Abschaltung von
echten Übertragungskanälen mit und von virtuellen Fernsprechkanälen benutzt wird, so daß 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.
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
außerordentlich aufwendig sein und ist auch aus Gründen, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung
noch im einzelnen ergeben, in der 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 Nachrichten-Übertragungssystem ist in der DE-OS 25 59 006 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 delta-moduliertes
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.
Die Codierschaltungen und Decodierschaltungen für die Delta-Modulation, wie sie in der obengenannten
Patentanmeldung und im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 16, Nr. 11, auf den Seiten 3702 bis 3705,
3709 bis 3710, offenbart sind, benutzen eine digitale Integration mit adaptiven Schrittargumenten, um bei
der digitalen 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 Aktivitätsanzeige 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 t>5 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 DE-OS 23 32 884 offenbarten
Verfahren entsprechen. Die hier veiwendeten logischen
Schaltungen können dabei eindeutig über eine Sendeaktivität, die nur auf ein Echo im sendenden Kanal
zurückzuführen ist und gleichzeitiger Sende- und 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 Sprachaktivitätskompressionsübertragung 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 Deutsche Patentanmeldung der Anmelderin DE-OS 26 07 387
hingewiesen.) Nur auf Echosignale zurückgehende Aktivität wird bei nicht blockweise übertragenen
Signalen ohne Sprachaktivitätskompression dadurch unterdrückt, daß sendeseitig ein Leerlaufsignal eingefügt
wird.
Eine in beiden Verkehrsrichtungen 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 gleichzeitig hören und sprechen kann, wird
durch die herabgesetzte Verstärkung die Qualität der Anlage nicht beeinträchtigt.
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 werden, während dann Datensignale,
die durch die Echokopplung nicht beeinflußt werden, über die durch Sprachaktivitätskompression
zugeordneten Kanäle ohne Echounterdri'ickung 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 Sprachaktivitätskompression für die Kanalzuteilung und weisen auch keine
Echounterdrückung auf.
Aufgabe der Erfindung ist es also, in Fernsprechverbindungen über Zeitrnultiplexkanäle mit digitaler
Nachrichtenübertragung über gemeinsam ausgenutzte Übertragungskanäle, bei denen eine jeweilige Zuordnung
der Übertragungskanäle durch Sprachaktivitätskompression gesteuert ist, eine gute Echounterdrükkung
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.
Vorzugsweise wird man dabei so vorgehen, daß man sämtliche Schaltungen für die Steuerung der Sprachaktivitätskompression,
Sprachaktivitätsfeststellung, Echounterdrückung und Beseitigung als modulare
κι 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 entnehmen.
In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 schtmatisch die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein digitales Fernsprech- und Nachrichtenübertragungssystem,
wie es beispielsweise in der obengenannten DE-OS 25 59 006 der Anmelderin offenbart ist,
Fig. 2 —7 rein schematisch verschiedene äquivalente
Fernsprechkreise, wie sie zwischen über virtuelle Kanäle angeschlossene Teilnehmeranschlußleitungen
zu verschiedenen Zeitpunkten im Zeitmultiplexkontinu-
3» um für die verschiedenen, beim Auftreten von Echos
und bei wechselnder Sprachaktivität auftretenden Betriebszuständen in den einzelnen angeschlossenen
Kanälen arbeiten und
F i g. 8 schematisch logische Schaltkreise für die
ü 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 DE-OS
25 59 006 der Anmelderin beschrieben ist, beschränkt ist, wird es doch vorzugsweise im Zusammenhang mit
einem derartigen System beschrieben, um damit die Leistungsfähigkeit und vielseitige 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 Wählvermittlungsschaltung vorgenommen,
wie sie in F i g. 1 mit 1 bezeichnet ist. Diese Schaltung ist in der Lage, virtuelle Verbindungen zwischen Ortsleitungen,
Fernübertragungsleitungen 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
>ind Fernverbindungskanäle, die beispielsweise über
b5 Satelliten oder digital betriebene Fernverbindungsleitungen
laufen, eine Aktivitätskompression durchführen. Dabei werden gemeinsam benutzte Gruppen von
Zeitmultiplexkanälen auf größere Gruppen von virtuel-
len Kanälen durch jeweilige Zuordnung bzw. Abschaltung
aufgeteilt oder zugeordnet, wobei über diese Kanäle digitale Fernsprech- und Datensignale übertragen
werden.
Wie in F i g. 1 angedeutet, kann das System sowohl r>
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-Modulations- ι« decodierer 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 ιί
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 Abtastwerte von Fernsprechsignalen werden in delta-modulierte codier- 2r>
te digitale Signale umgewandelt und in einem Eingabespeicher 15 zwischengespeichert und anschließend
unter Blockbildung nach dem Zeitmultiplexverfahren in der Wählvermittlungsschaltung 1 durchgeschaltet.
Von anderen Stationen aufgenommenen Fern- in
Sprechsignale werden über die Wählvermittlungsschaltung 1 in delta-modulierter Form in den Ausgabespeicher
17 für digitale Integration und Decodierung in ein Analogsignal eingegeben und anschließend bei 5 den
Ausgangsleitungen bzw. Ausgangsanschlüssen zugelei- s> let. 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 Sprach-Übertragung
und digitale Signalgabe verbunden werden, sowie mit Datenübertragungsanlagen für Senden und
Empfang. Im vorliegenden Fall interessiert vor allen Dingen die Vollduplex-Fernsprech-Verbindungsleitung
si 1 und rt 1 (s für Senden und r für Empfangen). In
F i g. 1 ist ein solches Leitungspaar über eine Gabelschaltung 19 an einer Nebenstellenanlage angeschlossen
und intern mit der fl-ten Abtastposition einer Abtastvorrichtung 3a/5a verbunden, die für die eingangs- bzw.
ausgangsseitige Abtastung der einzelnen Leitungen benutzt wird. Solche Leitungspaare sind über die
otdLiv/11 11111 auucidi
tigen Leitungspaaren verbunden.
Die adaptiven Delta-Modulationscodierer und -Decodierer sind in der obengenannten DE-OS 25 59 006 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 ein Delta-Modulations-Bitsignal in einer korn- ω
primierten digitalen integralen Darstellung erzeugt, die der Lautstärke des auf der entsprechenden Anschlußleitung
ankommenden analogen Fernsprechsignals entspricht Diese delta-modulierten Abtastwerte werden
für eine blockweise Übertragung zunächst zwischengespeichert
und werden anschließend über die Wählvermittlungsschaltung 1 weitervermittelt, während die
integralen Darstellungen für weitere Abtastverfahren 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 Kunäle des Systems aufgenommen worden sind und überträgt diese
zur Umwandlung von aufeinanderfolgenden integralen Darstellungen in expandierte Abtastwerte 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 DE-OS 25 59 006 und den genannten Aufsätzen im IBM
Technical Disclosure Bulletin im einzelnen angegeben. Eine ähnliche Codier- und Decodierschaltung ist in der
DE-OS 23 32 884 beschrieben.
Anschließend soll die Sprachaktivitätskompression und die Signalgabe in bezug auf ihre Ausdehnung für die
vorliegende Erfindung beschrieben werden. Sprachaktivitätsdetektoren 21 in F i g. 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 Verbindungsleilung unterhalb
oder oberhalb des Schwellwertes liegt (0 für unterhalb oder gleich, und 1 für oberhalb). Die eine Aktivität (1)
oder eine fehlende Aktivität (0) bezeichnenden Signale werden durch eine Funktionssteuerlogik 23 verarbeitet,
die für jede Fernsprech-Abtastposition 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 verbanden sind, 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 Sprachaktivitätskompression arbeitenden 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 druchgeschalteten 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 n-ten Abtastposition
angeschlossenen Übertragungskanal eine Echounterdrückung erforderlich ist.Es sei darauf hingewiesen, daß
nicht alle Fernsprech-Fernleitungsverbindungen 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 0 wird. Das Signal vs(n) = 0 wird jedoch durch die Sprachaktivitätskompressionssteuerung
so behandelt, als ob eingangsseitig in der n-ten Abtastposition tatsächlich keine Aktivität
vorhanden wäre, obgleich das entsprechende Signal vad(n) nicht 0 sein kann. Somit wird also eine
Echoaktivität eines unter Sprachaktivitätskompression 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 Funktionssteuerlogik
23 ein Steuerparameter Qn) erzeugt, der die empfangsseitige Verstärkung um 6 db herabsetzt Dies
wird 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 6db 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 rtln auf die Leitung si In über die
Gabelschaltung 19 mindestens eine endliche Dämpfung (K) auftritt, 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 0 zu machen.
Andererseits tritt bei gleichzeitiger, in beiden Richtungen verlaufender ursprünglicher Fernsprechaktivität
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 werden von einer Sprachaktivitätskompressionsmaske
begleitet, die über einen gesonderten Kanal übertragen wird und empfangsseitig die Expansion
auf die angeschlossenen Kanäle steuert. Die aufgenommenen Maskensignale, die hier mit vr(m)
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 Sprachaktivitätskompression zugeordnete Kanäle nach der Position m der
Empfangsstation 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) = 0 stellt dagegen die Blockierung
oder Sperrung des durch Sprachaktivitätskompression zugeordneten virtuellen Kanals dar und zeigt damit an,
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 VjOn,) = 1 ist,
wird ein sogenanntes Leerlaufsignal oder Dämpfungssignal LS 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 binaren impulsfolge, die im wesentlichen einen 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 Schrittgröße bei oder unterhalb des Schwellwerts für eine Aktivität liegt Der Grund für dieses Einfügen
eines Dämpfungssignals oder Leerlaufsignals besteht darin, zwischen der Sende- und der Empfangsserte einer
augenblicklich aufgetrennten Verbindung eine Übereinstimmung in den Schrittgrößen des Decodierers bzw.
Codierers herzustellen, während gleichzeitig empfangsseitig an dem Femsprecher die Wirkung einer toten
Leitung vermieden wird. Die Einfügung eines solchen Dämpfangssignals ist ausführlich in der DE-OS
26 07 387 der Anmelderin beschrieben. Im vorliegenden Fall ist nur ihre Anwendung in Verbindung mit der
Sprachaktivitätskompressionverarbeitung und Sperrung eines Übertragungskanals von Interesse.
Die Einfügung eines Leerlaufsignals LS wird auch -j
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 Fernsprech- ι ο
übertragung auf den Kontakt aa geschaltet. Für Eingangssignale, die einer Echosteuerung unterliegen
(E(n)=\) 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 Kauschsignal kleiner Amplitude darstellende Dämpfungssignal LS entsprechend der
eingangsseitigen Abtastposition P(n) in den Eingabespeicher 15 eingegeben, so daß in bezug auf diese :<i
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 Schwell- :>
wertes 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 jo Interesse.
Der Funktionssteuerlogik 23 weist eine weitere Ausgangsleitung 31 auf, über die die Schrittgröße des
Codierers wieder auf den dem Schwellwert entsprechenden Wert zurückgestellt wird, wenn bisher durch r>
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 F i g. 2 bis 7, so sind dort verschiedene äquivalente Verbindungen zwischen Teilnehmern
bzw. Teilnehmeranschlußleitungen, mit und ohne Echounterdrückung sowie mit und ohne Herabset- J>
zung 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 Verbindungsleitungen oder eine Satellitenübertragung mn eingeschaltet sind.
Fig.2 zeigt eine Fernsprech-Fernverbindung zwischen zwei Fernsprechteilnehmern mit den Handappa raten 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 Wählvermittlungsschal-
tung 41 sowie empfangsseitig über Wählvermittlungsschaltung 43 und Decodierer 44 geleitet wird, die
empfangsseitig mh 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 π entsprechen, sowie die Wählvennittlungsschal-
tung 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 41 sowie Zwischendecodierer
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)^\ bei 44. Das Steuersignal E für
die Echounterdrückung ist vorhanden (e(n)=e(m)=\), da jedoch die eingangsseitige Aktivität nicht ausschließlich
auf Echo zurückzuführen ist (vad(n)=\, 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
Sprachaktivilätskompression aufgenommene Signal (vr(m)-\) zeigt die durchgehende Verbindung des
Kanals 45 in bezug auf die ausgangsseitige Abtastposition man.
F i g. 3 und 4 zeigen die entsprechende Anordnung bei blockiertem Kanal, bedingt durch vs(m)=Q für die in
F i g. 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)—\\ die anzeigen,
daß, wie in Fig.4, das Eingangssignal nur auf ein Echo
zurückzuführen ist.
F i g. 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 n-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 n-ten Position im Codierer 40 und Decodierer 47 an. Diese Einstellung kann in
bezug auf echogesteuerte Kanäle mit oder ohne Sprachaktivitäts-Kompressionssteuerung eingesetzt
werden.
In den Fi g. 6 und 7 ist eingangs- und ausgangsseitig
die Einfügung oder der Ersatz eines Signals durch ein Dämpfungssignal oder Leerlaufsignal LSgezeigt. F i g. 6
zeigt dabei, wie dieses Signal ausgangsseitig am empfangsseitigen Ende eingefügt wird, wenn V(n) = 1,
e(n) = 1 und vr(n) = 0 ist d. h., wenn wegen Echo oder
fehlender Aktivität in einem Kanal mit Zuteilung des Kanals durch Sprachakiiviiäisk.onipressioii die Übertragung
gesperrt wird. F i g. 7 zeigt die Einfügung eines Leerlaufsignals LS auf der Eingangsseite, wenn
V(n)=0, E(n)=\ und efa>=l 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 Wahrheitstabefle zusammengefaßt wobei Eintragungen »X« den Zustand
»unentschieden« anzeigt
Wahrheitstabelle für SAK/Echosteuerung der n'ten Leistungsposition für die Abtastung bei Codierer und
Decodierer
Ein) | vad(n) | ein) | Vl(Il) | >,·(») | A(ii) | BUi) | C(n) | Bemerkung | |
V(Ii) | O | X | O | O | O | aa | ba | (-6db) | 1,3 |
O | O | X | O | 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 | Nein | ||||||||
ba
bb
ba
bb
ba
ba
Nein
Nein
Nein
Ja
Ja
Nein
2,3
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
1 1 1 1 1 1 aa
Bemerkungen:
1. Für Fernsprechverbindungen ohne Sprachaktivitätskompression (viii) = 0) ist die angeschlossene zugehörige Decodiererstufe
ständig mit dem Ausgabespeicher gekoppelt (d. h. B = ba, unabhängig von anderen Parametern) und die Aktivitätssignale
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 Zählerslandes in der «'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) al). Der Steuerparameter C für die Verringerung
der Verstärkung um -6db 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) ■ vnd(n) ■ (E(n) ■ cdi) + E(n)) bestimmt. Dadurch wirU der virtuelle Kanal
gesperrt und das empfangsseitig aufgenommene Sprachaktivitätskompressionssignal vr(n) - 0 bewirkt, daß empfangsseitig
ein Leerlaufsignal eingefügt wird.
3. Ohne Echosteuerung (E = 0) wird sendeseitig kein Lcerlaufsignal eingefügt (.4 = aa für alle Zustände von e) und die 6db-Dämpfungseinstellung
wird nicht benutzt (C = Nein).
4. Mit Echosteuerung (E - 1) hängt die Einführung eines Leerlaufsignals am Eingang (A = ab) und die Einfügungeines Leerlaufsignals
am Ausgang (B = bb) von dem mit der Sprachaktivitätskompression zusammenhängenden Parametern ab. Eine
eingangsseitige Einfügung eines Leerlaufsignals hängt von dem logischen Produkt aus VUi), E(n) und e (n) ab. Eine ausgangsseitige
Einfügung eiiü.; Leerlaufsignals hängt vom logischen Produkt von V in) 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) (vcrgl. Fig. 8) auftritt. Die Rückführung der Verstärkung auf ihren Normalwert (6db Zunahme! wird
dann durchgeführt, wenn die folgende Änderung der Aktivität durch die Operation D (Fig. 1 bis 8) stattfindet.
Die logischen Schaltungen für die Echosteuerung, die Einfügung eines Leerlaufsignals und die empfangsseitige
Verstärkungsherabsetzung sind in F i g. 8 schematisch gezeigt, die im wesentlichen die der vorhergehenden
Tabelle und den Bemerkungen zugeordneten logischen Schaltungen zeigen.
Systemverbindungen und Betriebsbedingungen, bei denen die soeben beschriebenen Parameter angewandt
erben wie
Sprachaktivitätskompression (V(n) = \) wird für
eine virtuelle Fernsprechvermittlung über gemeinsame benutzte Zeitmultiplexkanäle zwischen Stationen mit Sprachaktivitätskompressionsschaltungen benutzt Digitale Daten werden über solche
Kanäle unter Steuerung anderer nicht dargestellter Steuerparanieter mit Aktivitätskompression übertragen, die für die Dauer der Verbindung
(unabhängig von Aktivität) vorhanden sind und gegenüber Fernsprechverkehr, falls solcher ebenfalls eine Leitung für die Übertragung zu erhalten
wünscht, Vorrang haben.
4i (2) Echosteuerung (E(n) = \) wird ausschließlich für
Fernverbindungen über große Entfernungen für echte und virtuelle Kanäle eingesetzt, die einer
störenden Echoeinkopplung ausgesetzt sind. Digitale Datenverbindungen benötigen keine Echo-
•>o steuerung. Die Einfügung von Leerlaufsignalen
wird für nichtsperrende Verbindungen ^V=O)
eingesetzt. Die ausgangsseitige Einfügung von i^ggT-ioTjfejrrriojgri wird uu!*·. verwende* wenn durch
Sprachaktivitätskompression ausgewählte Verbin-
5ϊ düngen blockiert werden (V = 1, vr = 0).
(3) Die Echo-Verstärkungsregelung wird eingesetzt, wenn E = 1 und der eingangsseitige Aktivitätszustand
sich geändert hat (e/vad). Die Herabsetzung
der Verstärkung um -6db durch C wird dann
durchgeführt, wenn eingangsseitig ein Obergang
von einer nur durch Echo hervorgerufenen Inaktivität auf eine orginale Aktivität stattfindet
Eine entsprechende Erhöhung der Verstärkung (+6db) durch D wird bei einem Obergang in
umgekehrter Richtung (siehe F i g. 8) durchgeführt
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. 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 Echounterdrükkungslogik (24) mit einem Sprachaktivitätssignal
(vad(n)) bzw. einem Echosignal (e(n)) in dem Sinne
ansteuerbar ist, daß bei fehlender Sprachaktivität (vad(n) = 0) oder bei Feststellung eines Echosignals
(φι) =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)bz-w. e(n))
ein diesen Betriebszustand anzeigendes Steuersigna! (vs(n)) ableitbar ist, das bei der Durchschaltung der
angeschlossenen Leitungen der Aktivitätskompression dient.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Funktionssteuerlogik
(23) bei gleichzeitiger Aktivität im Sende- und im Empfangskanal ein die Verstärkung im Empfangskanal
reduzierendes Steuersignal (Qn)) ableitbar ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionssteuerlogik (23)
ebenso durch ein aufgenommenes Aktivitätssignal (vr(n)) ansteuerbar ist, und daß damit für die
entsprechende Anschlußleitung dem Decodierer (13) ein dämpfungsbehaftetes Signal (LS) zuführbar ist,
so daß in der entsprechenden angeschlossenen Leitung ein hörbares Rauschen geringer Amplitude
erzeugt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/560,423 US4005276A (en) | 1975-03-20 | 1975-03-20 | Digital voice signaling with digital echo detection and voice activity compression used to cancel echo |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2608575A1 DE2608575A1 (de) | 1976-09-30 |
DE2608575C2 true DE2608575C2 (de) | 1982-05-27 |
Family
ID=24237762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2608575A Expired DE2608575C2 (de) | 1975-03-20 | 1976-03-02 | Schaltungsanordnung für digitale Sprachsignalübertragung mit digitaler Echounterdrückung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JPS51114011A (de) |
CA (1) | CA1066824A (de) |
DE (1) | DE2608575C2 (de) |
FR (1) | FR2305071A1 (de) |
GB (1) | GB1530634A (de) |
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FR1520546A (fr) * | 1966-05-05 | 1968-04-12 | Sits Soc It Telecom Siemens | Système de transmission de signaux téléphoniques à allocation dans le temps |
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-
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- 1975-12-29 GB GB52964/75A patent/GB1530634A/en not_active Expired
-
1976
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- 1976-03-02 CA CA247,256A patent/CA1066824A/en not_active Expired
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---|---|
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FR2305071A1 (fr) | 1976-10-15 |
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