DE2624560B2

DE2624560B2 - Echo-Unterdrückungssystem für Zeitmultiplex-Telefonieschaltkreise

Info

Publication number: DE2624560B2
Application number: DE2624560A
Authority: DE
Inventors: Seishi Kitayama; Akira Sato; Jonzo Ohmiya Saitama Tamura
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1978-04-06
Also published as: US4064378A; DE2624560A1; DE2624560C3; JPS51144111A

Description

Die Erfindung betrifft ein Echo-Unterdrückungssystem für Zeitmultiplex-Telefonieschaltkreise, in denen eine Impulsantwort eines Echopfades von Signalen an den jeweiligen Enden des Übertragungsweges erhalten werden und der Empfangspfad mit dem Echopfad verbunden ist, um ein Echopfadmodell zu erzeugen, wobei ein Pseudoechosignal in dem Echopfadmodell erzeugt und vom Echosignal des Echopfades abgezogen wird, um damit das Echosignal zu unterdrücken.

Bei Schaltungen für Fernsprechverbindungen über große Entfernungen wird üblicherweise ein Zweileitungssystem und ein Vierleitungssystem miteinander vermischt, und es werden Hybridspulen verwendet, die die Verbindung zwischen diesen beiden Systemarten herstellen. Es ist jedoch praktisch unmöglich, mit diesen Hybridspulen eine ideale Impedanzanpassung zu erzielen.

Es treten deshalb Reflektionen an diesen Hybridspulen auf, was zu Echoerscheinungen in den Telefonleitungen führt, woraus sich bei Telefonverbindungen über große Entfernungen Schwierigkeiten ergeben.

Man hat dem Auftreten von Echoerscheinungen bisher auf wei verschiedene Weisen zu begegnen versucht. Im einen Fall wird im Vierdrahtsystem in einem Übertragungspfad und einem Empfangspfad eine Verluststrecke eingebaut in Übereinstimmung mit den Signalpegeln an den jeweiligen Enden des Übertragungspfades und des Empfangspfades, um damit Echoerscheinungen zu unterdrücken. Im anderen Fall wird, nachdem eine Impulsantwort eines echobehafteten Pfades von Signalen erhalten wird, an den jeweiligen Enden des Übertragungspfades und des Empfangspfades, ein Pseudoechosignal erzeugt, das dann vom Echosignal substrahiert wird. Im ersten Fall muß die Sprechverbindung unterbrochen werden, so daß am Anfang des Sprechsignals eine Unterdrückung oder Dämpfung auftritt, was zu Beeinträchtigungen des Gespräches führt. Im Gegensatz dazu treten derartige Mängel im zweiten Fall nicht auf, so daß er in dieser Hinsicht besser ist Der zweite Lösungsweg hat jedoch den wesentlichen Nachteil, daß ein Echopfadmodell ermittelt und aufgebaut werden muß, innerhalb einer

ίο sehr kurzen Zeitspanne, nachdem die Verbindung hergestellt ist, und daß außerdem dieses Echopfadmodell in Abhängigkeit von Schwankungen der Übertragungsstreckeneigenschaften gleichzeitig modifiziert werden muß, wobei dieses Echopfadmodell in der Zeit, in der beide Teilnehmer sprechen, gestört ist. Um mit dieser Störung des Echopfadmodells beim Doppelsprechen fertig zu werden, wurde bereits mit einem anpaßbaren Echopfadinodell und einem halbstabilen Echopfadmodell gearbeitet, deren jeweiliger Vorrang

danach entschieden wird, wie der Vergleich zwischen den Pegeln der verbleibenden Echosignale in den zwei Modellen ausfällt, so daß jeweils das bessere der beiden Modelle dem anderen vorgezogen wird. Diese Lösung erfordert jedoch zwei Echopfadmodelle von etwa gleichem Speicherumfang (d. h. die annähernd gleiche Anzahl von Registern), und insbesondere für eine Multiplexschaltung müssen für jeden Kanal zwei Modelle bereitstehen, was aus wirtschaftlichen Gründen überaus nachteilig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Echo-Unterdrückungssystem wesentlich zu vereinfachen ohne dabei seine Zuverlässigkeit und Wirksamkeit zu vermindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird so verfahren, daß anpaßbare Echopfadmodelle für jeden Kanal der Multiplexschaltungen vorgesehen sind, die Impulsantwortsignale innerhalb einer Belegzeit einer Impulsantwort in den Multiplexschaltkreisen speichern, und ein anpaßfähiges Echopfadmodell zur Verwendung für alle Multiplexschaltkreise gemeinsam vorgesehen ist, um Informationen in einer abgeflachten Verzögerungszeit der Impulsantwort, Impulsantwortsignale innerhalb der Belegzeit der Impulsantwort und Informationen innerhalb einer konstanten bestimmten Zeitspanne nach der Impulsantwort zu speichern, und daß das anpaßbare Echopfadmodell für alle Multiplexschaltkreise aktiviert wird, wenn der Pegel eines Restechosignals höher als ein bestimmter Grenzwert ist, während das anpaßbare Echopfadmodell jedes einzelnen Kanals aktiviert wird,

so wenn der Pegel des Restechosignals kleiner als der bestimmte Grenzwert ist.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm der Gesamtanordnung und

F i g. 2 ein die hauptsächlichen Teile des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels darstellenden Blockdiagramm.

Anhand der F i g. 1 soll das Grundprinzip der Erfindung dargelegt werden. Mit 110 sind Echopfadmodelle bezeichnet, die jeweils einem bestimmten Kanal von Multiplex-Fernsprechschaltkreisen zugeordnet sind. Den Echopfadmodellen 110 ist ein Modifizierer 100 zugeordnet. In gleicher Weise gehört ein Modifizierer 200 einem Echopfadmodell 210 für eine Zeitmultiplexschaltung 210 zu. Ein Pegeldetektor 500 ist beispielsweise mit einigen Komparatoren ausgestattet, die feststel-

len können, ob der Pegel eines verbliebenen Echosignals einen bestimmten Grenzwert überschreitet, und der dann aufgrund des Feststellergebnisses die Schalterkreise 300, 600, 900 und 220 entsprechend steuert. Ein Verzögerungskreis 700 mit Abgriffen (z. El ein Schieberegister, wenn ein Digitalsignal verarbeitet werden soll) dient zum allmählichen Verzögern eines Signals χ des Teilnehmers am entfernten Ende, um eine Vielzahl von Signalketten X zu erhalten. Ein Pulsintegrator 400 dient zum pulsweisen Integrieren der Signalketten A"und der Inhalte eines Modells (entweder 110 oder 210), also der Impulsantworten H, um ein Pseudoechosignal y zu bekommen. Ein Subtrahierer 800 (und Addierer für den Fall, daß das Signal y ein negatives Vorzeichen hat) zum Subtrahieren eines Echosignals y vom Echopfad und eines Pseudoechosignals y vom Pulsintegrator 400 gibt als Ausgang ein Restechosignal eab, wenn zwischen den Signalen y und y ein Unterschied besteht. Die Kapazitäten (die Anzahl der Register) der beiden Echopfadmodelle 210 und 110 unterscheiden sich voneinander. Das Modell 210 hat eine ausreichende Kapazität, um eine abgeflachte Verzögerungszeit t\ einer Impulsantwort zu speichern, eine Belegdauer t₂ einer Impulsantwort und eine bestimmte konstante Zeit tz nach dem Ende einer Impulsantwort, während die Modelle 110 eine kleinere Kapazität haben, die ausreicht, während der Belegdauer f₂ einer Impulsantwort die Impulsantwortsignale zu speichern.

Der Modifizierer 100 ist so ausgebildet, daß seine Konvergenzzeit durch Vermindern des Einheitssprunges des Modifiziervorgangs gedehnt ist. Der Modifizierer 200 ist so ausgebildet, daß seine Konvergenzzeit verkürzt ist durch Verändern der Einheitszeit des Modifiziervorgangs abhängig vom Auftreten oder Nichtauftreten der Periodizität des Signals χ vom entfernten Teilnehmer und abhängig vom Pegelschwankungsbereich des Signals x. Da außerdem die Konvergenzzeit des Modifizierens 100 lang gewählt wird, wird das Modell beim zweiseitigen Sprechen praktisch nicht gestört.

Wenn nun eine Verbindung durchgeschaltet ist und das Signal Af vom entfernten Teilnehmer an der Klemme 10 ankommt, wird das Signal χ auf eine Klemme 20 und einen Echopfad mit Hybridspule (in der Zeichnung nicht dargestellt) gegeben, und anschließend kommt ein Echosignal y auf eine Klemme 30. Außerdem wird, wie noch im einzelnen erläutert wird, ein Pseudoechosignal y erzeugt, und durch Subtrahieren des Pseudoechosignals y vom Echosignal χ wird ein Restechosignal e erzeugt, das dann einer Klemme 40 abgegeben wird. Das Echosignal e wird dann dem Pegeldetektor 500 zugeleitet, und sein Pegel wird mit einem Pegelgrenzwert e,h (z. B. — 20 dBm) verglichen. Ergibt sich bei diesem Vergleich, daß |e|>e,ft, dann werden die Schalterkreise 220,300, 600 und 900 vom Detektor 500 so gesteuert, daß der Modifizierer 200 und das Echopfadmodell 210 ausgewählt werden. Ist dagegen das Vergleichsergebnis |e) < ei*, so werden die Schalterkreise auf ihren normalen Stand zurückgestellt, womit der Modifizierer 100 und die Echopfadmodelle 110 ausgewählt sind. Der Inhalt des Echopfadmodells 210 ist auf seinen Anfangszustand gebracht. Wenn die Sprechschaltkreise an die Klemmen 10, 20, 30 und 40 angeschlossen sind und das Eingangssignal χ der Klemme 10 zugeführt wird, dann wird das Signal e als gebildete Differenz aus den Werten y und γ groß, da das Signal S für die Anfangsbedingung klein ist. Es stellt sich also die Bedingung |e|>e,/, :'..>, und der Pegeldetektor 500 steuert die Schalterkreise 220, 300, 600 und 900, so daß das Modell 210 angewählt wird. In dem Augenblick, da eine Verbindung hergestellt wird, werden das verbleibende Echosignal e und die Signalketten X dem Modifizierer 200 zugeleitet, so da ß ein Modifizierfaktor AH daraus erhalten wird. Damit geht der Inhalt des Zeitmultiplex-Echopfadmodells 210 auf den Wert H, abgewandelt um AH, und wird dem Pulsintegrator 400 zugeführt, wo eine stufenförmige Puläintegration mit den Signalketten X durchgeführt wird, um das Pseudoechosignal y zu erzeugen. Das Signal y wird dem Subtrahierer 800 zugeleitet und vom Echosignal y des Echopfades subtrahiert, wodurch ein Restechosignal e=y—y erhalten wird. Dieses Signal e kommt auf den Modifizierer 200, womit der Modifizierfaktor AH gesteuert wird. Derselbe Konvergiervorgang wird stets wiederholt, und in dem Augenblick, wo | e| < e_rn wird, schaltet der Pegeldetektor 500 die Schalter 300,600 und 900 auf die Echopfadmodelle 110 und gleichzeitig den Schalterkreis 220 so, daß der Inhalt (Information der abgeflachten Verzögerungszeit h eines Impulsantwortsignals und einer Belegzeit f₂ für eine Impulsantwort) vom Modell 210 auf die Modelle 110 übertragen wird. Dann werden die stufenweisen Impulsintegrationen mit Impulsantworten //von den Modellen 110 und mit den Signalen X durchgeführt, wobei dann durch ständige Wiederholungen dieser Vorgänge das Restechosignal e gegen Null geht. Wenn die Bedingung |e| > e,_h aufgrund etwa einer plötzlichen Änderung des Zustands in der Gesprächsverbindung erneut auftritt, dann werden die Schalter vom Pegeldetektor 500 wieder in ihren Ausgangszustand zurückgeschaltet.

Wenn das Modell 210 seinen Inhalt abgibt, ist dieser sofort für die Aufnahme des nächsten Signals gelöscht.

Ein in der Zeichnung der F i g. 1 mit gestrichelten Linien umschlossener Bereich 1000 entspricht einem Bereich 1000a, der in der F i g. 2 in gleicher Weise gestrichelt eingerahmt ist und wird nur im Augenblick des Zustandekommens der Verbindung oder bei plötzlichen Veränderungen im Zustand der Gesprächsverbindung benötigt, während er danach überflüssig ist. Der entsprechende Teil in der Fi g. 2, der mit gestrichelten Linien umschlossen ist, wird auf die Multiplexkreise geschaltet und somit auch allgemein für die Multiplexkreise benützt.

In der F i g. 2 ist mit den Ziffern 801,802,..., 823 und 824 je ein Subtrahierer für bestimmte Multiplexkanäle

ch 1, ch 2 ch 23 und ch 24 bezeichnet. Logikeinheiten

.1001, 1002, .... 1023 und 1024 enthalten einen Verzögerungsschaltkreis, einen Pulsstufenintegrator, ein Modell mit einer kleinen Kapazität (die nur Signale innerhalb einer Belegzeit einer Impulsantwort speichern kann), und einen Modell-modifizierer mit einer langen Konvergenzzeit. Der mit 1000a bezeichnete und mit gestrichelten Linien umschlossene Schaltungsteil zeigt die Multiplexausführung des Teils 1000 in der Fig. 1.

Wie bereits beschrieben, enthält die Einrichtung nach der Erfindung ein anpaßbares Echopfadmodell für jeden Kanal zum Speichern von Impulsantwortsignalen innerhalb einer Belegzeit einer Impulsantwort für jeden Kanal in Multiplex-Telefonverbindungsschaltungen für große Entfernungen und zur Verwendung in Multiplexschaltungen allgemein ein anpaßbares Echopfadmodell

(>5 zum Speichern (a) einer Information innerhalb einer abgeflachten Verzögerungszeit der Impulsantwort, (b) von Impulsantwortsignalen innerhalb der Belegzeit der Impulsantwort und (c) einer Information innerhalb einer

bestimmten konstanten Zeit nach der Impulsantwort.

Das anpaßbare Echopfadmodell für allgemeine Nutzung wird aktiviert, wenn der Pegel eines Restechosignals e höher als ein bestimmter Wert ist, und das anpaßbare Echopfadmodell für jeden einzelnen Kanal 5 wird aktiviert, wenn der Wert des Restechosignals e diesen vorgegebenen Wert unterschreitet. Nur ein einziges aligemein gültiges Modell reicht für 24 Kanäle aus und ist deshalb für den Einsatz von Multiplex-Schaltkreisen wirtschaftlich. Da das Modell für jeden einzelnen Kanal nur für einen kleinen Bereich eines Restechosignals e zuständig ist, kann die Genauigkeit hinsichtlich Signal-Zu-Rauschverhältnis erhöht werden Da außerdem die Konvergierzeit lang eingestellt wird tritt im Modell für jeden einzelnen Kanal praktisch nie eine Störung aufgrund äußerer Störungen odei Rauschens bei beidseitigen Gesprächen ein. Da zuderr noch das Echopfadmodell den augenblicklichen Änderungen der Schaltkreisbedingungen angepaßt werden kann, wird die gesamte Schaltungsanordnung einfachei als die herkömmliche, und die Kapazität eines Modells für einen einzelnen Kanal braucht etwa nur ein Drittel der herkömmlichen zu sein, was zu einem sehr wirtschaftlichen Ergebnis führt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Echo-Unterdrückungssystem für Multiplex-Telefonieschaltkreise, in denen eine Impulsantwort eines Echopfades von Signalen an den jeweiligen Enden des Übertragungsweges erhalten werden und der Empfangspfad mit dem Echopfad verbunden ist, um ein Echopfadmodell zu erzeugen, wobei ein Pseudoechosignal in dem Echopfadmodell erzeugt und vom Echosignal des Echopfades abgezogen wird, um damit das Echosignal zu unterdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß anpaßbare Echopfadmodelle (110) für jeden Kanal der Multiplexschaltungen vorgesehen sind, die Impulsantwortsignale innerhalb einer Belegzeit einer Impulsantwort in den Multiplexschaltkreisen zu speichern, und ein anpaßfähiges Echopfadmodell (210) zur Verwendung für alle Multiplexschaltkreise gemeinsam vorgesehen ist, um Information in einer abgeflachten Verzögerungszeit der Impulsantwort, Impulsantwortsignale innerhalb der Belegzeit der Impulsantwort und Informationen innerhalb einer konstanten bestimmten Zeitspanne nach der Impulsantwort zu speichern, und daß das anpaßbare Echopfadmodell (210) für alle Multiplexschaltkreise aktiviert wird, wenn der Pegel eines Restechosignals höher als ein bestimmter Grenzwert ist, während das anpaßbare Echopfadmodell (110) jedes einzelnen Kanals aktiviert wird, wenn der Pegel des Restechosignals kleiner als der bestimmte Grenzwert ist.