DE2744600C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Echoauslöschvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (US-PS 37 21 777).

Bei Nachrichtenwegen über Trägersysteme wird ein Signal, das aufgrund einer Impedanzfehlanpassung an einem Gabelschaltungsübergang zurückgelaufen ist, aufgrund seiner verzögerten Ankunft bei der Signalquelle als Echo festgestellt. Das zurückgelaufene Signal, also das Echo, kann zeitlich variierende Übertragungsbeeinträchtigungen wie eine Frequenzversetzung oder Phasenjitter erfahren. Eine Frequenzversetzung in einem Echoweg kann bei bestimmten Arten von Frequenzmultiplex-Übertragungssystemen auftreten, bei denen nicht eine gemeinsame Trägerquelle sowohl für die Sender- als auch für die Empfängerendstelle an einem Ende eines Übertragungssystems verwendet wird und dieses System zwischen der Echosteuervorrichtung und dem Gabelschaltungsübergang angeordnet ist. Phasenjitter bezieht sich auf ungewollte Phasenänderungen zwischen aufeinanderfolgenden Teilen eines sich wiederholenden Signals bezüglich der Phase einer Dauerschwingung bei einer festgelegten Frequenz und kann ebenfalls aus einer Vielzahl von Wirkungen in verschiedenen Trägersystemen, die einen Teil des Echoweges ausmachen, resultieren. Ein typisches Trägersystem umfaßt zwei Einwegsignalwege, wobei Phasenunterschiede auch zwischen den Trägersignalen der beiden Wege aufgrund zeitlich variierender Signalausbreitungsverzögerungen auftreten können. Demgemäß muß ein vielseitiger und anpassungsfähiger Echoauslöscher zeitlich variierende Phasenbeeinträchtigungen im Kanal kompensieren, um eine angemessene Echoauslösung zu erzeugen.

Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die Geschwindigkeit des vom Echoauslöscher durchgeführten adaptiven Prozesses zu erhöhen, um eine Anpassung an zeitliche Veränderungen des Impulsgangs des Echoweges zusätzlich zu den immer vorhandenen, etwas zeitlich invarianten Eigenschaften des Impulsganges zu schaffen. Dies kann durch Erhöhen der inkrementalen Größe oder Verstärkung des Adaptionsprozesses getan werden; diese Lösung befindet sich jedoch nicht im Einklang mit einer Minimierung des Restechos, da die zum Anpassen an zeitliche Veränderungen erforderliche Arbeitsgeschwindigkeit zu Lasten eines präzisen Arbeitens geht. Ein präzises Arbeiten ist wesentlich für die Verfeinerung des Adaptionsprozesses, um eine genaue Kopie des Echosignals zu erzeugen und das Restecho minimal zu machen. Eine schnelle Konvergenz führt auch zu einer Verringerung der Stabilität der Echoauslöscher und zu einer Erhöhung einer unerwünschten Adaption, wie an Rauschen und Doppelsprechen, d. h., Intervalle, in denen von beiden Einwegsignalwegen gleichzeitig Signale übertragen werden.

Bei einer bekannten Echoauslöschvorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 37 21 777) dient die variable Phasenschieberschaltungsanordnung zum Berücksichtigen der Verzögerung des Echowegs. Um das Echosignal zu "kopieren", wird aus dem echoerzeugenden Eingangssignal und dem Echosignal die Kreuzkorrelationsfunktion gebildet. Durch Berechnen des Maximums dieser Funktion wird ein Wert erhalten, der der Verzögerung des Echowegs entspricht. Zwar können mit dieser bekannten Anordnung durch den "Echopfad" hervorgerufene Laufzeitverzögerungen berücksichtigt werden, jedoch ist es nicht möglich, zeitlich variierende Phasenverschiebungen und Frequenzversetzungen zu kompensieren, so daß keine optimale Echoauslöschung erfolgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die zeitlich variierende Phasenverschiebung in einer Weise zu kompensieren, die mit dem Arbeiten des Gradientenalgorithmus kompatibel ist, der adaptativ zum Synthetisieren einer Kopie eines Echosignals benutzt wird.

Weiterhin sollen auf vorteilhafte Weise die inhährenten Merkmale adaptiver Echoauslösch- und Phasenverschiebungsmethoden kombiniert werden, um einen hochflexiblen und stabilen adaptiven Echoauslöscher zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und im Anspruch 2 vorteilhaft ergänzt.

Mit der Erfindung werden die Probleme bekannter Echoauslöscher gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung umfaßt einen adaptiven Phasenschieber und einen adaptiven Echoauslöscher, die automatisch arbeiten, um selektive Teile einer Echowegübertragungsfunktion zu synthetisieren. Wenn die Synthese an die Übertragungsfunktion angepaßt ist, wird eine zeitlich variierende Phasenkomponente für eine zusammengesetzte Kopie des Echosignals erzeugt. Diese Anordnung erzeugt eine wirksame Echoauslöschung durch eine automatische Einstellung der zeitlich variierenden Phasenkomponente des Echosignals, während eine gleichzeitige Adaption verfügbar gemacht wird, um den mehr oder weniger zeitlich unveränderlichen Teil des Echosignals ohne Kompromiß für einen von beiden Prozessen zu synthetisieren.

Allgemeiner ausgedrückt nimmt die Erfindung die Form eines zum Echoweg parallelen Signalweges einer Anordnung an, die einen variablen Phasenschieber und einen adaptiven Echoauslöscher aufweist, die also in Reihenschaltung den Echoweg überbrücken, der ein synthetisches Echosignal erzeugt, das eine zeitlich veränderliche Phasenverschiebung aufweist. Der Parallelsignalweg erzeugt ein Ausgangssignal, das durch die serielle Signalverarbeitung von Phasenschieber und Echoauslöscher gebildet wird. Dieses Ausgangssignal, also das synthetische Echo, wird vom Echosignal subtrahiert, um ein Restecho zu erzeugen. Eine Steuervorrichtung spricht auf das Restecho und das resultierende Ausgangssignal an, um den Phasenschieber so anzupassen, daß er im Ausgangssignal des Parallelsignalweges eine zeitlich veränderliche Phasenverschiebung einführt. Diese Phasenverschiebung ist so angepaßt, daß sie der zeitlich veränderlichen Phasenverschiebung des Echosignals derart entspricht, daß das Restecho minimal wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäß aufgebauten Echoauslöschvorrichtung; und

Fig. 2 und 3 Ergebnisse mehrerer Tests, die durchgeführt worden sind, um die Leistungsfähigkeit aufzuzeigen, die bei Verwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien erreicht werden kann.

Wenn man in Fig. 1 zunächst den gestrichelt eingerahmten Block 100 ignoriert, ist grundsätzlich eine einzige Übertragungsanschlußstelle zum Verbinden einer einzigen Zweidrahtleitung 111 mit zwei Zweidrahtleitungen 112 und 113 mittels Trägersystemen 114 bzw. 116 und einer Gabelschaltung 117 dargestellt. Bei den Trägersystemen 114 und 116 kann es sich um irgendeine der zahlreichen verschiedenen verwendeten Formen handeln. Die Gabelschaltung 117 kann generell ein (nicht gezeigtes) Abstimmnetzwerk für Impedanzanpaßzwecke umfassen. In der Fernsprechnomenklatur bezeichnet man die zwei Zweidrahtleitungen 112 und 113 als Vierdrahtleitung. Die Zweidrahtleitung 111 wird gewöhnlich für Ortsschaltungen, beispielsweise für Fernsprechteilnehmerleitungen, verwendet, während letztere typischerweise in Ferngesprächsleitungen für Fernübertragung verwendet wird und die Form eines Trägersystems haben kann.

Im Idealfall gelangen alle von der Leitung 112 kommenden Signale lediglich zur Leitung 111, und von letzterer ankommende Signale gelangen über die Gabelschaltung 117 zur Leitung 113. Da jedoch in den wirklichen Übertragungsschaltungen, die mit der Gabelschaltung 117 verbunden sind, Impedanzfehlanpassungen nicht verhindert werden können, erscheint ein Teil der Signalenergie auf der Leitung 112 in der Schaltung 116 und wird beim Nichtvorhandensein irgendeiner Art von Echounterdrückung oder Echoauslöschung über die Leitung 112 zurückgeführt. Aufgrund der Übertragungsverzögerungen, welche die über die Schaltungen 112, 114, 117 und 113 in Fig. 1 geführten Signale erfahren, wird das Rückkehrsignal als Echo empfunden. Der vollständige Echosignalweg bezüglich der Anordnung 100 umfaßt die Trägersysteme 114 und 116 und den Leck- oder Streusignalweg der Gabelschaltung 117. Oft werden Synchronsysteme für die Trägersysteme 114 und 116 verwendet. Synchronsysteme benutzen bekannte Modulationsmethoden für eine wirksame Informationsübertragung, beispielsweise die Einseitenbandmodulation mit unterdrücktem Träger. Demgemäß wird die Echoauslöschanordnung 100, die später diskutiert werden wird, zum Eliminieren des Echosignals ohne irgendeine Unterbrechung des Signalweges zwischen der Schaltung 116 und der Leitung 113 verwendet. Bei den meisten Anwendungen ist die Anordnung 100 wahrscheinlich geographisch von der Gabelschaltung 117 entfernt angeordnet. Ferner wird typischerweise am anderen Ende der Übertragung zwischen den Leitungen 112 und 113 (was in Fig. 1 nicht gezeigt ist) eine andere Echoauslöschanordnung vorgesehen, um eine Echoauslöschung für von der Schaltung 113 stammende Signale zu bewirken, die unvermeidlich über die Schaltung 112 teilweise als Echo zurückkehren.

In Fig. 1 ist eine digital arbeitende Echoauslöschanordnung 100 gezeigt. Dementsprechend werden Analog/Digital-Wandler 118 und 119 und ein Digital/Analog-Wandler 121 benutzt, um die passenden Signalumsetzungen zwischen dem analogen und dem digitalen Teil der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung durchzuführen. An diesem Punkt wird nocheinmal betont, daß die Übertragungsanordnung in Fig. 1 eine Anzahl unterschiedlicher Formen haben kann. Wenn beispielsweise die Signale auf den Leitungen 112 und 113 Digitalsignale sind, ist die in Fig. 1 gezeigte Art von Wandlern nicht erforderlich. In diesem Fall würden die Umwandlungen von digital nach analog und umgekehrt ein integraler Teil der Leitungen 112 und 113 sein, und sie würden die beiden Einwegsignalwege abschließen, um eine Analogsignalschnittstelle für die Trägersysteme 114 und 116 und die Gabelschaltung 117 zu schaffen. Die Echoauslöschanordnung 100 kann auch dazu ausgelegt sein, direkt mit diesen Digitalsignalen zu arbeiten. Es sei jedoch betont, daß die Echoauslöschanordnung auf Wunsch vom Fachmann auch leicht für die Benutzung einer analogen Schaltungsanordnung konzipiert werden kann. In diesem letzteren Fall wären keine Signalumsetzungen erforderlich, wenn die wirklichen Übertragungssignale an den Verbindungsstellen aller Schaltungen, einschließlich der Trägersysteme 114 und 116, analog wären.

Die im Block 100 in Fig. 1 enthaltene Echoauslöschanordnung bildet einen paralellen Signalweg zum Signalweg des tatsächlichen Echos, um ein Ausgangssignal - synthetisches Echo - zu erzeugen, das eine Kopie des vom System 116 ausgehenden Echosignals darstellt. Der Parallelsignalweg umfaßt in Reihenschaltung einen variablen Phasenschieber 122 und einen adaptiven Echoauslöscher 123. Da vom Phasenschieber 122 und vom Echoauslöscher 123 eine lineare Signalverarbeitung vorgenommen wird, kann deren Benutzungsreihenfolge im parallelen Signalweg vom Fachmann nach Wunsch gegenüber der in Fig. 1 gezeigten leicht umgekehrt werden.

Der Echoauslöscher 123 ist allgemein gezeigt, da er irgendeiner von einer Anzahl verschiedener bekannter Echoauslöscher sein kann. Beispielsweise können herkömmliche Echoauslöscher verwendet werden, die typischerweise eine adaptive Steuerschleife umfassen, um das Duplikat des tatsächlichen Echos, das durch die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung in diesem synthetisiert worden ist, zu modifizieren. Obwohl durch Fig. 1 eine digitale Ausführungsform einer Echoauslöschschaltungsanordnung angegeben ist, kann wieder eine analoge Schaltungsanordnung verwendet werden, insbesondere, wenn man eine analoge Ausführungsform des Phasenschiebers 122 zu benutzen wünscht.

Der Phasenschieber 122 im Parallelsignalweg umfaßt einen Hilbert-Umformer 124, Multiplizierer 126 und 127 und einen Addierer 128. Die restlichen Teile der Schaltungsanordnung im Phasenschieber 122 bilden den Steuerweg einer adaptiven Steuerschleife. Die Eingangssignale der Steuerschleife sind die vom Echoauslöscher 123 erzeugte Kopie des Echosignals - synthetisches Echo - und das Restechosignal oder Fehlersignal, das vom Ausgang einer Subtrahierschaltung 129 geliefert wird.

Der Phasenschieber 122 erteilt dem Eingangssignal des Echoauslöschers 123 eine Variabelphasenkomponente. Deshalb vermag der Echoauslöscher 123 eine Kopie zu erzeugen, die eine zeitlich veränderte Komponente umfaßt, die derjenigen entspricht, die durch die Trägersysteme 114 und 116 einzeln oder in Kombination eingeführt worden ist. Die Kopie ist in diesem Fall auch das zusammengesetzte Ausgangssignal des Parallelsignalweges, der die serielle Signalverarbeitung von Phasenschieber 122 und Echoauslöscher 123 umfaßt. Am typischsten hat die zeitlich veränderliche Komponente die Form einer Frequenzversetzung, die als kontinuierliche Phasenverschiebung oder als Phasenschwankung des die Gabelschaltung 117 durchlaufenden Echosignals erscheint. Was das Impulsverhalten des Echosignalweges betrifft, erzeugt die Frequenzversetzung eine zeitliche Veränderung im Impulsverhalten entsprechend einer Phasenschwankung (phase roll).

Zur Erläuterung der Erfindung wird nun eine kurze mathematische Darstellung gegeben. Der Fall einer konstanten Phasenverschiebung des Eingangssignals r(t) um Radian kann das Phasenschieberausgangssignal ausgedrückt werden als

Dabei bedeutet s(t) das am Ausgang des Summierers 128 erscheinende Signal und (t) resultiert aus einer Filterung von r(t), die als Hilbert-Transformation bekannt ist. Die Hilbert-Transformation ist definiert in Signals and Noise in Communication Systems von H. E. Rowe, copyright 1965, D. Van Nostrand Company, Inc., Abschnitt 1.5, Seiten 13 bis 20. In einer Frequenzebenendarstellung von r(t) resultiert (t) aus einer Quadraturphasenverschiebung, d. h., einer 90°-Phasenverschiebung einer jeden spektralen Komponente von r(t). Somit wird eine Verwirklichung der Hilbert-Transformation durch ein Allphasenfilter erzeugt, dessen Ausgangssignal gegenüber seinem Eingangssignal um 90° verschoben ist, oder durch zwei verzögerungsentzerrte Filter, deren Ausgangssignale sich bezüglich ihrer Phase um 90° unterscheiden.

Bei der beispielsweisen Anwendung der vorliegenden Erfindung umfaßt der Echoweg eine Phasenverschiebung oder einen zeitlich veränderten Parameter ϕ. Wenn der Phasenschieber 112 eine geschätzte Phasenverschiebung von gleich ϕ erzeugt und der Echoauslöscher 123 adaptiert ist, erzeugt der Parallelsignalweg ein Ausgangssignal - synthetisches Echo -, welches das tatsächliche Echosignal vollständig auslöschen kann. Zur automatischen Adaption von , die mit dem automatischen Betrieb eines adaptiven Echoauslöschers kompatibel ist, erzeugt ein adaptiver Gradientenalgorithmus eine gleichlaufende Adaption des variablen Phasenschiebers 122 und des adaptiven Echoauslöschers 123. Dies versetzt den Echoauslöscher 123 in die Lage, eine Kopie des Gabelschaltungsimpulsganges zu synthetisieren und gleichzeitig das zeitlich veränderliche Phasenkomponentenmodell der durch die Trägersysteme eingeführten Phasenverschiebung zu synthetisieren. Somit bilden die Kaskadenschaltung aus Phasenschieber 122 und Echoauslöscher 123 die gesamte Echoweg-Übertragungsfunktion nach.

Die iterative Gleichung für die Parameter in einem adaptiven Gradientenalgorithmus hat allgemein die Form

b _{n + 1} = b _n - kg(f(e)) (2)

Dabei bedeuten: b den Parameter, der zeitlich diskret geändert wird, n die Abtastwertzahl, k eine "Verstärkungs"-Konstante und g die Gradientenfunktion von f (.), welche die im adaptiven Prozeß zu minimierende Funktion ist. Im allgemeinen würde b die einstellbaren Parameter des Auslöschers 123 und des Phasenschiebers 122 enthalten. Im spezielleren Fall der vorliegenden Erfindung wird eine Konzentrierung auf den Phasenschieber 122 vorgenommen (der Auslöscheraufbau plus der Steueralgorithmus sind dem Fachmann bekannt), und somit ist der zu b äquivalente Parameter, und e² ist die zu minimierende quadratische Echofunktion. Eine Berechnung des Ausdrucks für den mittleren oder gemittelten quadratischen Auslöscherausgangsfehler zum Zweck des Steuerns der adaptiven Schleifen einschließlich des adaptiven Echoauslöschers führt zu

In Gleichung (3) ist:

der Vektor der Auslöscherabgriffsgewichtungen im Echoauslöscher 123, d. h., c _i ist der Multipliziererkoeffizient eines Abgriffs i der Verzögerungsleitung des Echoauslöschers 123, N ist die Anzahl der Abgriffe im Echoauslöscher 123 und

ist der Vektorabtastwert von r(t) in der Verzögerungsleitung des Echoauslöschers 123. Die Vektortransponierung (vector transpose) von c ist mit c′ gekennzeichnet; ε _n ist das Ausgangssignal der Gabelschaltung 117 beim Nichtvorhandensein irgendeiner Phasenverschiebung; der Index n gibt die Abtastnummer an und < < kennzeichnet den Vorgang des statistischen Mittelns.

Der gewünschte Gradient ist . Da jedoch eine statistische Mittlung nicht praktisch ist, wird statt dessen , dessen Kurzzeitmittelwert, oder eine andere geeignete Funktion von verwendet. Die für den Zweck der Darstellung benutzte unbeeinflußte Schätzung von ist

wobei Gleichung (4) einfach durch Differenzieren von e in Gleichung (3) erzeugt worden ist. Der Ausdruck

in Gleichung (4) ist die Hilbert-Transformation des Ausgangssignals oder die durch den Echoauslöscher 123 synthetisierte Kopie des tatsächlichen Echos. Somit ist die adaptive aktualisierte Gleichung für

wobei der Ausdruck in den Klammern [ ] dadurch erzeugt worden ist, daß die Hilbert-Transformation des Auslöscherausgangssignals genommen worden ist.

Die vorausgegangene Diskussion hat sich auf eine statische Phasenverschiebung ϕ konzentriert. Jedoch kann eine zeitliche Veränderung von ϕ bis zur Grenze des Algorithmus verfolgt werden. Mit anderen Worten, wenn die Phase ϕ eine sich rasch ändernde Funktion der Zeit ist, dann wird β _n entsprechend groß, um das Nachfolgen zu erlauben. β _n ist die Schrittgröße des steuernden Algorithmus, welche die maximale Folgefrequenz bestimmt, mit der Phaseneinstellungen gemacht werden. Es besteht jedoch eine obere Grenze für β, die damit im Einklang steht, einen stabilen Algorithmus zu haben. Beim Vorhandensein einer Frequenzversetzung wird die Phasenschätzung kontinuierlich so lange berichtigt, wie das Signal r _n vorhanden ist. Wenn jedoch r _n auf Null geht oder auf einen sehr kleinen Wert, wie es der Fall ist, wenn die Sprache aufhört, muß die Phasenverfolgung, wie sie in Gleichung (5) gegeben ist, angehalten werden, selbst wenn die Quelle der Phasenänderung im Echoweg weiter wirkt. Selbst wenn die Sprache wieder beginnt, wäre daher eine neue Näherung oder Konvergenz erforderlich. Die bevorzugte Methode besteht darin, die Phasenvariable der Gleichung (5) statt dessen als Phaseninkrement Δ zu behandeln und Δ zu summieren, um zu erhalten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn bei dieser Konfiguration r _n Null ist, wird Δ nicht länger adaptiert, aber fährt mit dem Variieren und Nachfolgen entsprechend der letzten Schätzung der Frequenzversetzung fort. Diese Ausführungsform schafft auch ein Mittel, um die adaptive Phasennachführschleife während Doppelsprechens zu sperren, während ein Schätzwert der Frequenzversetzung noch aufrechterhalten wird.

Der Steuersignalverarbeitungsteil der adaptiven Anpaßschleife des Phasenschiebers 122 weist zwei Signaleingaben auf. Die erste ist das Signal, das durch die kombinierte Arbeitsweise von Phasenschieber 122 und Echoauslöscher 123 erzeugt worden ist also das synthetische Echo. Die andere Eingabe ist das Restecho, das vom Ausgang des Subtrahierers 129 stammt. Ersteres Signal wird im Hilbert-Umformer 131 um 90° phasenverschoben und im Multiplizierer 132 mit letzterem Eingangssignal (Restecho) multipliziert. Wie bereits erwähnt sind Hilbert-Umformer auf diesem Gebiet bekannt. Diese Umformer können unter Verwendung digitaler oder analoger Methoden verwirklicht werden. Das Ausgangssignal oder Produkt des Multiplizierers 132 wird einem Verstärker 133 zugeführt, dessen Verstärkung typischerweise viel kleiner als Eins ist.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 133 wird in einem ersten Akkumulator gespeichert, der einen Addierer 134 und eine Verzögerungsvorrichtung 136 aufweist. Ein zweiter Akkumulator empfängt das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 136. Der zweite Akkumulator umfaßt gleichermaßen einen Addierer 137, ein Verzögerungselement 138 und einen zuschaltbaren zusätzlichen Verstärker 139. Der erste Verstärker erzeugt einen Verstärkungsfaktor, der die Geschwindigkeit der Phasenkonvergenz und die Stabilität einer phasenadaptiven Schleife bestimmt, während der zweite Verstärker eine Verstärkung kleiner als Eins aufweist. Der einzige Zweck des Verstärkers 139 liegt darin, eine Gesamtstabilität sicherzustellen, die während bestimmter Arbeitsbedingungen erwünscht sein kann. Das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 138 ist ein Digitalsignal, das den Wert von anzeigt.

Dieses Signal wird trigonometrischen Wandlern 141 und 142 zugeführt, die als sin ϕ bzw. cos ϕ bezeichnet sind. Jeder Wandler kann als Tabelle entsprechend seiner jeweiligen trigonometrischen Funktion verwirklicht werden und die bekannte Form eines Festwertspeichers (ROM) aufweisen. Die Wandler 141 und 142 erzeugen Werte der trigonometrischen Funktionen entsprechend dem phasenanzeigenden Eingangssignal. Multiplizierer 126 und 127 verwenden diese Werte für das vom Wandler 118 erzeugte Signal, um eine Phasenverschiebung im Ausgangssignal des Addierers 128 zu erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, daß mit Ausnahme des Akkumulators der Verzögerungsvorrichtung 138, der zur Erzeugung eines wunschgemäßeren Verhaltens hinzugefügt ist, die Anordnung des Phasenschiebers 122 eine physikalische Verwirklichung der durch Gleichung (5) angegebenen mathematischen Operationen darstellt.

Die Arbeitsweise des Phasenschiebers 122 ist soweit für den größten Teil beschrieben worden, wenn die phasenadaptive Schleife geschlossen ist. Wenn Signale von der Leitung 111 übertragen und auf die Gabelschaltung 117 gegeben worden sind, befindet sich das Trägersystem 116 in seiner hauptsächlichen Rolle, die darin besteht, einen Signaldurchschleusungsweg zur Leitung 113 für ursprüngliche Übertragungssignale anstatt Echosignalen herzustellen. Während dieser Signalbedingungen ist das Ausgangssignal des Subtrahierers 129 ein Signal hohen Pegels, und beim Nichtvorhandensein eines Sperrdetektors 144 wirkt es sich auf die Arbeitsweise des Phasenschiebers 122 nachteilig aus. Genauer gesagt interpretiert die phasenadaptive Schleife fehlerhaft das Signal hohen Pegels als Fehler, und sie kann unter Verschlechterung des Verhaltens divergieren anstatt zu konvergieren, um eine optimale Echoauslöschung zu ergeben. Jedoch ist der Sperrdetektor 144 mit dem Eingang des Trägersystems 114 und dem Ausgang des Trägersystems 116 verbunden, um von der Zweidrahtleitung 111 stammende Signale beim Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Signalen von der Leitung 112 festzustellen, und er öffnet einen Schalter 125. Dies hindert die Phasensteuerschleife des Phasenschiebers 122 am Adaptieren. Die beiden Akkumulatoren speichern den Wert der Phasenverschiebung. Wenn der Verstärker 139 im Rückkopplungsweg der Verzögerungsvorrichtung 138 verwendet wird. Ist ein Schalter 146 zur Überbrückung des Verstärkers 139 erforderlich, so daß der Wert in der Verzögerungsvorrichtung 138 den vom Phasenschieber 122 auferlegten Phasenwinkel nicht verringert und damit beeinflußt. Wenn andererseits der Verstärker 139 im Akkumulator der Verzögerungsvorrichtung 138 nicht verwendet wird, ist der Schalter 146 nicht erforderlich, und die beiden Akkumulatoren 134, 136; 137, 138 des Phasenschiebers 122 haben dieselbe Konfiguration.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Ergebnisse mehrerer Tests, die durchgeführt wurden, um das vorteilhafte Verhalten zu ermitteln, das durch das erfindungsgemäße Konzept geschaffen wird.

Der Echoweg und die Echoauslöschanordnung wurden in jedem Fall simuliert. Die Übertragungscharakteristik des Übertragungsweges wurde jedoch so ausgewählt, daß sie einen ernsteren Fall darstellte als die meisten Echowege, denen man in der Praxis begegnet. Spezieller ausgedrückt wurde der Impulsgang des simulierten Echoweges so ausgewählt, daß er eine Impulsantwort langer Dauer aufwies. Für jeden Fall wurde die Echorücklaufverluststeigerung (ERLE) in Dezibel über einen Bereich von Frequenzversetzungen aufgezeichnet. In all den Tests wurde eine gemeinsame Schrittgröße verwendet. Für das Nachrichtensignal wurde ein weißes Rauschen mit einer Energie im Band von 0 Hz bis 4000 Hz in den Simulationen verwendet. Der Echoweg hatte Tiefpaßverhalten mit einer Grenzfrequenz von 3400 Hz. Die Abtastfrequenz des Digitalsignals war 8 kHz.

In Fig. 2 sind die Ergebnisse des Verhaltens für einen adaptiven Transversalfilter-Echoauslöscher mit einer 32 Abgriffe aufweisenden Verzögerungsleitung gezeigt. Der Auslöscher wurde ohne den vorliegenden variablen Phasenschieber und mit zwei verschiedenen Anordnungen des vorliegenden variablen Phasenschiebers getestet. Einer weist eine phasenadaptive Schleife erster Ordnung auf, die den zweiten Akkumulator 138, 137 nicht umfaßt, und der andere weist eine phasenadaptive Schleife zweiter Ordnung auf, die ein besseres Verhalten schafft. In Fig. 3 ist das Verhalten derselben Testkombinationen gezeigt, wobei der Echoauslöscher eine Verzögerungsleitung mit 64 Abgriffen aufweist.

Wie man aus den Fig. 2 und 3 ersehen kann, erhöht das Hinzufügen eines variablen Phasenschiebers die Leistungsmöglichkeit verschiedener Echoauslöschanordnungen unterschiedlicher Komplexität. Tatsächlich ermöglicht es der variable Phasenschieber mit einer phasenadaptiven Schleife zweiter Ordnung dem Echoauslöscher, dessen optimale Menge an Echoauslöschung durch den Bereich der Versetzungsfrequenzen hindurch, die zur Erzeugung der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ergebnisse benutzt worden sind, zu schaffen.

Obwohl die Echoauslöschanordnung zur Erzeugung der Phasenverschiebung und der Kopie des Echosignals mittels einer digitalen Anordnung erläutert worden ist, ist es für den Fachmann klar, daß äquivalente analoge Schaltungsmethoden ebenfalls vorteilhaft benutzt werden können. Selbst bei der digitalen Anordnung können die arithmetischen Funktionen der Signalverarbeitungsschaltungen zeitlich verschachtelt werden, um eine weitere Reduzierung bei der Realisierung der Anordnung zu schaffen und dadurch die hochschnellen Möglichkeiten einer digitalen Anordnung, wie beispielsweise digitaler Multiplizierer, auszunutzen. Mit anderen Worten, ein Zeitmultiplexbetrieb digitaler Multiplizierer zwischen der Signalverarbeitung des variablen Phasenschiebers und der Signalverarbeitung im Echolöscher führt zu weiteren Schaltungseinsparungen. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die relativ niedrige Wortfolgefrequenz, die für kodierte Sprache erforderlich ist, im Vergleich zu sehr schnellen Fähigkeit ohne weiteres verfügbarer integrierter Schaltungen. Ein oder mehrere der erläuterten Echoauslöschanordnungen, einschließlich des variablen Phasenschiebers 122 und des Echoauslöschers 123, können ebenfalls im Zeitmultiplex betrieben werden, um einer Vielzahl von Übertragungskanälen zu dienen und damit Systemeinsparungen zu erzielen.

Claims (3)

1. Echoauslöschvorrichtung, die an eine Vierdrahtleitung (112, 113) einer Gabelschaltung (117) angeschlossen ist, die ihrerseits über eine Gabelschaltung (117) mit einer Zweidrahtleitung (111) verbunden ist, um die sich zeitlich ändernden Komponenten von Echosignalen auszulöschen, mit

• - einem adaptiven Echoauslöscher (123) mit zwei Eingängen und einem Ausgang zum Beseitigen unerwünschter, von der Gabelschaltung (117) erzeugter Signale (Echosignale),
• - wobei die Vierdrahtkreise einen Empfangsweg (112) und einen Sendeweg (113) aufweisen, und mit
• - einem Subtrahierer (129), der in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Echoauslöschers (123) und des von der Gabelschaltung (117) abgehenden Signals ein Restechosignal erzeugt und dieses an den zweiten Eingang des Echoauslöschers (123) legt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Restechosignal und das - mittels eines Phasenschiebers (131) - um 90° phasenverschobenes Signal des synthetischen Echos miteinander multipliziert (mittels 132) und das Produkt-Signal über zwei in Serie geschaltete Akkumulatoren (134, 136; 137, 138, 139) einem Cosinus-Wandler 142 und einem Sinus-Wandler 141 zugeführt ist, wobei einerseits das Ausgangssignal des Cosinus-Wandlers mit dem Signal auf der Empfangsleitung (112) multipliziert und wobei andererseits das Ausgangssignal des Sinus-Wandlers 141 mit dem - um 90° (mittels 124) verschobenen - Signal auf der Empfangsleitung (112) multipliziert wird und das beide Produktsignale addiert das Eingangssignal am ersten Eingang des Echoauslöschers (123) bilden, derart, daß, das Signal des synthetischen Echos einer sich zeitlich ändernden Phasenverschiebung unterzogen wird, welche der Phasenverschiebungskomponente des Echosignals entspricht.

2. Echoauslöschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrdetektor (144) vorgesehen ist, der bei Auftreten von ursprünglichen Signalen auf dem Echoweg (z. B. Sprechen eines nahen Teilnehmers) einerseits den Restechosignalweg auftrennt, und andererseits veranlaßt, daß der zweite Akkumulator (137, 138, 139) den gespeicherten Inhalt bewahrt.