DE2852864A1

DE2852864A1 - Fernsprech-endgeraet mit einem mikrophon und einem lautsprecher

Info

Publication number: DE2852864A1
Application number: DE19782852864
Authority: DE
Inventors: Solange Bernard; Dominique Lajotte; Francois Michelon; Jacques Sourgens
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1979-06-21
Also published as: FR2412210B1; NL7812136A; IE47420B1; US4225754A; CA1118923A; LU80639A1; SE7812711L; IT1108275B; BE872351A; FR2412210A1; GB2011230B; IE782459L; JPS5489508A; GB2011230A; IT7869841A0; PL211751A1

Description

7. Dez, 1378

FERNS PRECH-ENDGERAT MIT EItJEM MIKROPHON UND EINEM LAUTSPRECHER

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernsprech-Endgerät mit einem Mikrophon am Eingang eines Sendekanals und einem Lautsprecher am Ausgang eines Empfangskanals. Solche Fernsprech-Endgeräte unterscheiden sich von üblichen Fern— Sprechgeräten dadurch, daß die Empfangssignale in einem Lautsprecher wiedergegeben werden, so daß der Teilnehmer keinen Hörer zu halten braucht. Ein Fernsprech-Endgerät mit Lautsprecher benötigt einen Verstärker für die Mikrophonströme im Sendekanal und einen Verstärker, mit dem die Empfangssignale auf die für den Lautsprecher benötigten Leistungen gebracht werden. Man verwendet ein Differential-Koppelglied, das den Sendekanal und den Empfangskanal mit der Teilnehmer-Übertragungsleitung verbindet und an sich jede Rückkopplung der Sendesignale auf den Empfangskanal verhindert. Da jedoch das Koppelglied nicht ideale Eigenschaften besitzt, läßt sich ein Echo von Sendesignalanteilen auf den Empfangskanal nicht verhindern.

Dieser elektrischen Kopplung vom Sende- auf den Empfangskanal gesellt sich die akustische Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon hinzu. Die vom Lautsprecher erzeugten Schallwellen gelangen unweigerlich entweder direkt oder nach Reflexion an Wänden in das Mikrophon dieses Endgeräts. Die Echoströme lösen Rückkopplungerschwingungen aus, die sich als Pfiff bemerkbar machen und die Verständigung stören oder gar unmöglich machen.

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Um diesen "Larsen"-Effekt zu bekämpfen, wurden verschiedene Vorschläge gemacht, die darauf hinauslaufen, den Sendekanal vom Empfangskanal während des Gespräches zu trennen, d.h* einen der Kanäle zu sperren, während der andere in Betrieb ist. Eines der bekanntesten Verfahren hierzu besteht darin, eine Dämpfung in den Sendekanal oder den Empfangskanal einzuführen, wenn der entfernte Gesprächsteilnehmer bzw. der nahe Gesprächs— teilnehmer spricht. Dieses Verfahren bewirkt eine Umschaltung des Verstärkungsgrads abhängig vom Signalpegel und bestimmt eine abwechselnde Betriebsweise, d.h. bezogen auf ein Endgerät entweder einen Sende- oder einen Empfangsbetrieb.

T7enn jedoch die Betriebsumschaltung sehr rasch erfolgt, dann wird die Sprache in einzelne Silben zerhackt j und kurze Störimpulse bewirken ungewollte Betriebsarten-Umschaltungen. Wenn, dagegen die Umschaltung der Betriebsarten langsam erfolgt, dann besteht die Gefahr, daß eine oder mehrere Silben zu Beginn einer Intervention ganz abgeschritten werden. In jedem Fall kann ein Teilnehmer solange nicht intervenieren, als der andere spricht, da der Empfangskanal dessen, der gerade spricht, inaktiviert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Teilnehmer-Endgerät anzugeben, bei dem diese Nachteile behoben werden, so daß ein normales Gespräche zwischen zwei Teilnehmern möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Fernsprech-Endgerät gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter A usführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

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nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugton THisführungsheispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Fernsprech-Endgerät nach der Erfindung.

Fig. 2 enthält ein detailliertes Blockschaltbild dieses selben Endgeräts und

Fig. 3 zeigt ein Detail des Endgeräts gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Fernsprech-Endgerät mit Lautsprecher gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Dieses Endgerät läßt sich in einen Sendekanal .1 und in einen Empfangskanal 2 einteilen, die über ein Differential-Koppelglied 3 an eine bilaterale Zweidraht-Übertragungsleitung 4 angeschlossen sind. Der Sendekanal besitzt ein Mikrophon 5 und einen Verstärker 6, dessen Ausgang zum Koppelglied 3 führt. Im Empfangskanal 2 befinden sich ein Lautsprecher 7 und ein Verstärker 8. Das Koppelglied 3 überträgt die vom Mikrophon stammenden Sendesignale auf die Zweidrahtleitung und die von der Zweidrahtleitung kommenden Empfangssignale an den Lautsprecher 7.

Um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den beiden Kanälen aufgrund der elektrischen Kopplung über das Koppelglied 3 und der akustischen Kopplung vom Lautsprecher zum Mikrophon zu reduzieren, sind zwei Transversalfilter 10 und 11 vorgesehen, deren Gewichtung- und Filterkoeffizienten regelbar sind und die je mit einem Subtraktionskreis 12 bzw. 13 zusammenwirken.

Das Transversalfilter 10 soll die Übertragungsfunktion des akustischen Echoweges synthetisieren. Sein Eingang wird mit

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denselben Signalen wie der Lautsprecher 7 versorgt. Diesem Transversalfilter ist der Subtraktionskreis 12 zugeordnet, der in den Sendekanal zwischen dem Mikrophon 5 und dem Verstärker eingefügt ist. Der Ausgang des Transversälfilters 10 liefert an den Subtraktionskreis 12 das synthetische Echosignal $

der akustischen Köppelschleife zwischen dem Mikrophon und dem Lautsprecher. Das zur Konvergenz der Gewichtungs- und Filterkoeffizienten benötigte Fehlersignal· wird am Ausgang des Subtrahierkreises 12 abgenommen.

Das Transversalfilter Ii soll die übertragungsfunktion des elektrischen Echoweges synthetisieren. Seinem Eingang werden die /susgangssignale des Verstärkers 6 zugeführt. Diesem Filter ist der Subtraktionskreis 13 zugeordnet, der im Empfangskanal zwischen dem Koppelg^ed 3 und dem Verstärker 8 eingefügt ist. Der Ausgang des Transversalfilters 11 liefert das synthetische Echosignal y der elektrischen Koppelschleife über das Diffe-

hinweg. Das Fehlersignal,mit dem die Konvergenz der Gewichtungs- und Filterkoeffizienten erreicht wird, stammt aus dem Subtraktionskreis 13. Wie für derartige Filter bekannt ist, konvergieren die Koeffizienten in Richtung auf die Werte der zu synthetisierenden Impulsantwort aufgrund der Korrelation zwischen dem Eingangssignal des Transversalfilters und dem ihm zugeführten Fehlersignal. Das Transversalfilter synthetisiert also das akustische Echosignal, das allein in Korrelation zum Eingangssignal steht, während das Transversalfilter 11 das elektrische Echosignal synthetisiert. Wenn man das synthetisierte Echosginal jedes der Transversalfilter vom tatsächlichen Echosignal abzieht, dann erreicht man eine Ab-

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Schwächung des Echosignals,durch die der "Larsen"-Effekt verhindert wird.

Um die Betriebsv/eise des erfindungsgemäßen Fernsprech-Endgeräts noch klarer werden zu lassen, sind in Fig. 1 die verschiedenen Signale vor und hinter jedem der Subtraktionskreise eingetragen, χ ist das Sende-Nutzsignal, das übertragen werden soll, y ist das durch elektrische Kopplung zwischen dem Sende- und dem Empfangskanal entstandene Signal, χ ist das Empfangs-Nutzsignal, von dem die akustische Kopplung ausgeht, während y das akustische Echosginal am Ausgang des a

Mikrophons ist.

Die Echosginale überlagern sich den NutzSignalen. Der Subtraktionskreis 12 verringert den Echoanteil zugunsten des Nutzanteils, so daß am Ausgang des Subtrahierkreises 12 noch

ein Signal χ + £ meßbar ist. I ist das akustische Restecho e ^{a a}

signal ( £ = y -$ ) . Entsprechend liefert der Subtraktionskreis a a a

13 ein zusammengesetztes Signal χ + £. , in dem & das elektrische

a e e

Restechosignal ist ( £ = y - φ ) .

6 6 6

Nun sei anhand von Fig. 2 im einzelnen der Aufbau des erfindungsgemäßen Geräts in einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, in der digitale Schaltkreise verwendet werden. Falls gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 auftreten, so betreffen diese gleiche Bauteile. In einem Bereich I¹ bzw. 2¹ des Sende- bzw. Empfangskanals liegen das Echosignal y bzw. y

a e

und das ausgesendete oder empfangene Nutzsignal χ bzw. χ ge-

e a

meinsam vor, während in einem Bereich 1" bzw. 2" nur noch das Nutzsignal und das Restecho vorhanden sind.

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Das vom Mikrophon gebildete Sendesignal wird in einem Bandpassfilter 15 des Dutrhlaßbereichs von 300 bis 3400 Hz gefiltert und in einem Vorverstärker 16 sowie in einem Verstärker

17 vor und hinter dem Filter 15 zur Regelung des Sendepegels verstärkt. Das Signal auf dem Sendekanal wird alle 125 Mikrosekunden (= eine Periode T) abgetastet. Hierzu ist der Ausgang des Verstärkers 17, oder auch des Bereichs I¹ des Sendekanals an einen Abtastschaltkreis 18 angeschlossen, der wiederum über einen Analog-Multiplexer 19 an einen Analog-Digital-Wandler angeschlossen ist. Die digitalisierten Abtastproben am Ausgang des Wandlers 20 entsprechend dem Nutz- und dem akustischen Echosignal sind mit X bzw. Y bezeichnet.

Θ el

Das am Ausgang des Koppelglieds 3 im Empfangskanal verfügbare Signal wird ebenfalls in einem Bandpassfilter 21 gleicher Durchlaßbandbreite gefiltert und dann in einem Verstärker 22 zur Einregelung des Empfangspegels verstärkt. Das Signal des Bereichs 2* des Empfangskanals wird ebenfalls alle 125 Mikrosekunden in einem Tastschaltkreis 23 abgetastet und dann über den Analog-Multiplexer 19 dem Wandler 20 zugeführt. Die digitalisierten Nutzsignale werden mit X und die digitalisierten elektrischen Echosignale mit Y bezeichnet.

Ein Steuerorgan 24 liefert im Zeitmultiplex verschiedene Taktsignale, insbesondere ein Taktsignal der Abtastperiode T, zwei Taktsignale zur Festlegung zweier Zyklen T und T

^e a

innerhalb jeder Periode T, steuert die beiden Abtastschaltkreise

18 und 23 gleichzeitig in jeder Periode T und steuert den Multiplex-Schaltkreis 19 zu Beginn jedes Zyklus T und T jeder

6 el

Periode T zur abwechselnden Übertragung einer Abtastprobe aus

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den ?.btar;tschaltkreisen ΙΠ und 23. Dieses Steuerorgan 24 liefert auch die für die Verarbeitung der Sende- und Empfangssignale benötigten Steuersignale, in der 7-usführungsform gemäß Fig. 2 sind die beiden digitalen Transversalfilter mit regelbaren Gewichtungs- und Filterkoeffizienten durch einen einzigen Filterschaltkreis verwirklicht, der ebenso das akustische Echosignal y im Bereich L¹ des Sendekanals wie das elektrische

el

Echosignal y im Bereich 2¹ des Empfangskanals synthetisiert. Nachfolgend wird der digitalisierte Signalanteil des akustischen bzw. elektrischen Restechos mit E bzw. E bezeichnet. T-Jenn das

Nutzsignal χ bzw. χ entfällt, dann sind die Größen X , Y , a e a a

E_a bzw. X_e# Y_e und E_Q Null.

Der gemeinsame Filterkreis besitzt ein erstes Verzögerungsglied 25, dem die digitalisierten Signalproben X -f E sowie X +E der zu behandelnden Sende- bzw. Empfangssignale zugeordnet sind. Der Filterkreis besitzt außerdem. e_Lη zweites Verzögerungsglied 30, das den ^üewichtungs- und Filterkoeffizienten zugeordnet ist und die Synthese der Impulsantwort des elektrischen Echowegs und des akustischen Echowegs in inverser Phase synthetisiert. Diese Koeffizienten sind allgemein mit C und C

e a

bezeichnet.

Die beiden Verzögerungsglieder 25 und 30 sind Scnieberegister mit N Zellen oder Stufen. Diese N Stufen sind in zwei Gruppen eingeteilt, die in dem Verzögerungsglied 25 mit 26 und 27 bezeichnet sind und im Verzögerungsglied 30 mit 31 und 32. Die erste Gruppe 26 bzw. 31 umfaßt η Stufen und ermöglicht die Behandlung von η Abtastproben X. + E. des Sendesignals (I^ i ^ n).

909825/0720 .·/.

Dabei wird ein elektrisches Echosignal erzeugt mit η Gewichtungs- und Filterkoeffizienten - C. für die S3'nthese von Proben der Impulsantwort des elektrischen Echowegs in inverser Phase.

Die zweite Gruppe 27 bzw. 32 umfaßt die restlichen m Stufen (n -i- ra = B) und ermöglicht die Behandlung von m Signalproben X. -HE. des EmpfangssignaIs (L^ j£ m) zur Erzeugung eines akustischen Echosignals mit m Gewichtungs- und Filterkoeffizienten -C. zur Synthese von Signalproben der Impuls-

1 a

antwort des akustischen Echoweges in inverser Phase.

Für das praktische Ausführungsbeispiel würde N = 128 gewählt mit η.= 46 und m = 82.

Die digitalisierten Sende- und Empfangssignale werden

vermischt mit ihren Echosignalen X - + Y- bzw. X + Y vom

e a a e

Wandler 20 an einen Eingang eines Subtraktionsakkumulators 34 geliefert. Dieser akkumulator besteht hier aus einem Speicherregister 35 und einem Summierglied 36, wobei der Ausgang des Speicherregisters an seinen Eingang über das Summierglied rückgeschleift ist. Dieser Akkumulator 34 entspricht dem Subtraktionsglied aus Fig. 1, das jedem der Transversalfilter zugeordnet ist und in jeder Periode T die Echosignale Y und Y durch die Restechosignale E und E ersetzt. Der Entladeausgang dieses Akkumulators 34 liefert die Signalproben X + E bzw. X + E , die an den Eingang der beiden Transversalfilter ange-

el G . - .

legt werden, über ein Verzögerungsglied 37 an den Ladeeingang des Verzögerungsglieds 25, so daß zu Beginn jedes Zyklus T bzw.

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T jeder Periode T der Inhalt dieses Verzögerungsgliedes 25

auf den neuesten Stand gebracht wird.

Das Verzögerungsglied 37 besitzt eine Verzögerung, die ein Vielfaches der Periode T beträgt, genauer gesagt mindestens gleich dem größeren der beiden Werte nT und mT. Im hier gewählten Beispiel wird für die Verzögerungszeit der Viert KT gewählt. Die Jmfgabe dieses Verzögerungsgliedes 37 ist es, die Eingangssignale der Filter um eine Zeit zu verzögern, die notwendig ist, außerhalb der durch die Pilter^ynthetisierten Impulsantwort des elektrischen und des akustischen Echoweges jeden Störeffekt aufgrund eines beispielsweise in der elektrischen Koppelschleife vorhandenen akustischen Restechosignals E im Eingangssignal des Filters und des möglichen Vorhandenseins einer Empfangssignalprobe X im Regelsignal für die Filterkoeffizienten zu blockieren. Die Signalproben E und X ,

a a

die in diesem Fall in dem die Impulsantwort des elektrischen

synthetisierenden Filter

Echoweges in inverser Phasefkorreliert sein können, sind gegeneinander zu ihrer Trennung verschoben. Gleiches kann gelten fir die Teile des Filterkreises, die die Impulsantwort des akustischen Echoweges in inverser Phase synthetisieren; die Signalproben E und X , die korreliert sein können und somit die Impulsantwort der entsprechenden Bereiche des Filterkreises s tören können, sind durch gegenseitige Verschiebung gegeneinander abgegrenzt. Die Verzögerung NT bewirkt also die Trennung von Signalproben, die nicht miteinander korreliert werden dürfen.

Das Verzögerungsglied 25 ist außerdem auf sich selbst zurückgeschleift, d.h. sein Ausgang ist mit einem Ringeingang verbunden, so daß aufgrund der Steuerung durch das Steuerorgan

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eine vollständige Rückschleifung der gespeicherten Signalproben während jeder Periode T erfolgt. Das Taktsignal für diese liückschleifung- besitzt eine Dauer von T/N.

Das Verzögerungsglied 30 ist über einen Korrekturkreis 33 auf sich selbst zurückgeschleift, der aus einem Addierer gebildet wird und die Korrektur der in dem Verzögerungsglied 30 gespeicherten Gewichtungs- und Filterkoeffizienten bewirkt. Der Ausgang dieses Verzögerungsgliedes 30 ist also an einen Eingang des Addierers 33 angeschlossen, dessen Ausgang wiederum an den Eingang des Verzögerungsgliedes 30 führt. Die Taktnignale T/H, di^ vom steuerorgan 24 geliefert werden, bewirken also eine Korrektur dieser Koeffizienten und ihr Umlaufen im Verzögerungsglied 30. Während einer Periode T erfolgt ein vollständiger Umlauf.

Das Verzögerungsglied 25 besitzt zwei im Grunde gleichwertige Eingänge für die Schleifenverbindung und das Laden, was die beiden verschiedenen Funktionen deutlich machen soll.

In den Verzögerungsgliedern 25 und 30 entsprechen den η vorletzten Signalproben X. + E. des 3ubtrahier-2\kkumulators 34, die im Teil 2.6 gespeichert sind, die η Koeffizienten -C.

im Teil 31, während den m vorletzten Signalproben X. +E. ,

D^a J^e

die im Teil 27 gespeichert sind, die m Koeffizienten -C. im Teil 32 entsprechen. Die letzte /abtastprobe X , . + E, _Ί» und die letzte Signalprobe X. . +E, . , die vom Subtraktioiisakkumulator 34 berechnet v/erden, sind provisorisch im Verzögerungsglied 37, wo sie um eine Zeitspanne NT verzögert werden.

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Im gemeinsamen FilLer^reis errechnet ein I-Iultiplizierkreis 40 aus den von den Ve.vzögerungsgliedern 25 und 30 gelieferten Gignalproben während jeder Periode T die Produkte -C. (X. I- E..) bzw. -C. (Zi.. -!-E. ). Diese Produkte gelangen an einen zweiten Eingang des Summierers 36, der in jeder Periode T die Summe mit den bereits in Speicherregister 35 enthaltenen Uerten bildet, d.h.

i=n

XfY !-T"¹ - C. (X. i- S. ) und a e ^-* ie ie ia

i=

e a *tf ja ja ja'

Diese beiden Summen bilden die neuen Signalproben auf der Sende- umd Enpfangsseite bestete nd aus dem Nutzsignal und

dem Restechosignal X, ,„« +E, _lO, sowie Zi, , _nS +· E, „, . ^v (n+2)e (nf2)a (mf2)a (m+2) e

Diese beiden Werte werden dem Verzögerungsglied 37 zugeführt, während gleichzeitig die vorher im Verzögerungsglied 37 gespeicherten I7erte der vorhergehenden Periode T zum Verzögerungsglied 25 geleitet werden.

Im Filterkreis erfolgt die Einregelung der Koeffizienten -C. oder -C. aufgrund einer Korrelation zwischen der Abtastprobe am Ausgang des Subtraktionsakkumulators 34 (Restechosignal E bzw. E , ggfs. begleitet von einer Signalprobe X bzw. X ) mit der dieses Echo erzeugenden Signalprobe. Hierzu besitzt der Filterkreis einen Multiplizierer 41, dessen Eingänge mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 25 sowie über einen Inverter 42 mit dem Ausgang eines Phasenkorrekturspeichers 43 verbunden sind. Dieser Speicher ist an den Entladeausgang des

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8ubtrahier-2\kkumulators 34 angeschlossen und wirkt als Verzögerungsglied, indem er die vom Subtraktionsakkumulator 34 erhaltenen Signa!proben um die Dauer eines Zyklus T oder T zeitlieh verschiebt. Dieser Speicher wird zu Beginn jedes der

beiden Zvklen T und T jeder Periode T aufgeladen. Dem Multie a

plxEierer ΛI werden nur die Vorseicheninformationen der von dem Verzögerungsglied 25 und dem Speicher 43 gelieferten Sigmlproben zugeführt. Der Multiplizierer kann somit als EXKLUSIV-ODER-Glied ausgeführt sein. Das Korrelationsprodukt der Vorzeichen ergibt die Änderungsrichtung für die Koeffizienten -C.

oder -C. ο Der Korrekturmodul der Koeffizienten -C. und -C. D a xe ja

ist eine Funktion der vom Subtrahierakkumulator 34 gelieferten Signalproben. In Fig. 2 ist aus Vereinfachungsgründen dieser Modul als J^\c J und sein Vorzeichen ist mit S ( ^C) angegeben, In Wirklichkeit handelt es sich jedoch abwechselnd um die Koeffizienten der beiden Transversalfilter. Der Korrekturmodul der Koeffizienten C. und C. kann

xe ja

direkt vom Wert der vom Speicher 43 gelieferten Äbtastprobe abhängen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. In einer Variante kann jedoch der Korrekturmodul auch durch den Modul der vom Speicher gelieferten Äbtastprobe nach starker Äbschwächung gebildet werden, was beispielsweise der Fall ist, wenn gleichzeitig die Signale χ und χ im Sende- und im Empfangskanal

e a

entdeckt werden.

Die Signalproben X +E sowie X +E , die vom Subtrak-

a e e a

tionsakkumulator 34 erarbeitet werden und das Verzögerungsglied . 37 durchlaufen haben, werden in die Bereiche 2" und 1." des

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Empfangs- bzw. Sendekanals wieder eingespeist. Hierzu ist der Ausgang des Verzögerungsglieds 37 mit dem Eingang eines Speicherregisters 45 verbunden, das zu Beginn jedes Zyklus T jeder Periode T aufgeladen wird und die Signalproben X -HE zugeführt erhält. Dieses Speicherregister ist an einen Digital— Analog-lTandler 46 angeschlossen, der dem Bereich ι." des Sendekanals das Analogsignal χ + £ zuführt. Dieses Signal wird

S ei

dann in einem Bandpassfilter 47 gefiltert (Durchlaßbereich 300 bis 3400 Hz), dann im Verstärker 6 verstärkt und schließlich dem Koppelglied 3 zugeführt«

Entsprechend v/erden die Signa !proben X +E in den Bereich 2" des Empfangskanals eingespeist, in dem ein Speicherregister 50 zu Beginn jedes Zyklus T jeder Periode T aus dem

Verzögerungsglied 37 gespeist wird. Diesem Register folgt ein Digital-Analog-Wandler 5L nach, der ein Analogsignal χ -f- £

el c!

in den Empfangskanalbereich 2" einspeist. Ein Bandpassfilter gleich dem Filter 47 und der Verstärker 8 sind noch vor dem Lautsprecher 7 im Empfangskanal eingefügt.

Durch kurze Querstriche wurden in Fig. 2 solche Leitungen bezeichnet, auf denen die Binärzeichen der Signalproben parallel übertragen werden_f während Verbindungen ohne solche Querstriche als eindrahtige Leitungen ausgeführt sind. Beispielsweise werden die Signalproben X , Ύ , X und Y am ausgang des Wandlers 20 in elf parallelen Bits und zusätzlich einem Vorzeichen geliefert. Die Signalproben am Ausgang des Subtraktionsakkumulators 34 liegen parallel mit elf Bits plus einem Vorzeichenbit am Verzögerungsglied 37 an, während die Rückführung vom Ausgang des Speichers 35 zum Addierkreis 36 in Serie

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erfolgt. Im Verzögerungsglied 25 liegen die eingespeicherten Werte in acht parallelen Bits plus einem Vorzeichenbit vor und die Rückschleifung erfolgt ebenfalls parallel. Im Verzögerungsglied 30 sind die Filterkoeffizienten mit neunzehn Bits plus einem Vorzeichenbit verschlüsselt gespeichert. Die zehn höherwertigen Bits und das Vorzeichenbit werden parallel dem Multiplizierkreis 40 zusammen mit den acht Bits plus Vorseichenbit der Signalproben am Ausgang des Verzögerungsgliedes 25 zugeführt. Am Ausgang des Multiplizierkreises 40 liegt das Produkt in ^üerie vor und zwar in achtzehn Bits plus einem Vorzeiaienbit. Die zwanzig Bits jedes Filterkoeffizienten werden parallel im Verzögerungsglied 32 verschoben. Im Addierkreis 33 werden also die zwanzig Bits jedes zu korrigierenden Filterkoeffizienten mit den neun' höherwertigen Bits des vom Speicher 43 kommenden Modulwerts und dem vom logischen Glied 41 gelieferten Vorzeichen additiv verknüpft, so daß der Verstärkungsgrad der Regelschleife begrenzt wird. Der Ausgang des Addierers 33 ist parallel und liefert die korrigierten Koeffizienten mit neunzehn Bits und einem Vorzeichenbit. Dieser Addierer 33 dient demnach als digitaler Integrator mit begrenztem Verstärkungsgrad.

Im Akkumulator 34 ist die Rückführung zum Addierer als Serienleitung ausgebildet. Die achtzehn Bits plus Vorzeichenbit, die vom Multiplizierer 40 stammen, werden mit den achtzehn Bits plus Vorzeichenbit der vorher gebildeten und im Speicherretjister 35 enthaltenen partiellen Summe in Serie additiv verknüpft, wobei nur die elf höherwertigen Bits der Summe am

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parallelen Ausgang des Speicherregisters 35 verfügbar sind. Von diesem Zahlenbeispiel geht auch Fig. 3 aus, in der die Gewichtung der Bits an den Ein- und /',usgängen der verschiedenen Elemente des Filterkreises und des Subtraktionsakkumulators nach Fig. 2 angegeben sind (Der Buchstabe G bedeutet das Vorzeichenbit) . ZiIs Bezug der Wichtung 2 wurde das geringstwertige Bit der vom Wandler 20 gelieferten Kodes verwendet, Aus Darstellungsgründen wurden die Steuerungen der verschiedenen Elemente in dieser Figur weggelassen.

Es sei nochmals zurückgekommen auf die oben erwähnte Variante betreffend die Bestimmung des Korrekturmoduls \Ac I , bei der das Vorhandensein einer Signalprobe hohen Werts am Ausgang des Speichers 43 entdeckt wird, beispielsweise mit Hilfe eines logischen Gliedes, das das Vorhandensein eines oder mehrerer der höherwertigen Bits dieser Abtastprobe ermittelt. Ein logischer Schaltkreis verknüpft die neun höherwertigen Bits des vom Speicher 43 gelieferten Moduls und bildet daraus eine beschränkte Anzahl von Bits, beispielsweise 1, 2 oder 3 Bits, die dann im Addierer 33 zu den niedrigstwertigen Bits der FiI-terkoeffizienten -C und -C hinzugezählt werden.

Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Endgeräts nach Fig. 2 wird anhand der in jeder Periode T (T = 125 Mikrosekunden) durchgeführten Verarbeitungsgänge erläutert.

Die Periode T wird in zwei Zyklen T und T eingeteilt,

e a

von denen ersterer für die Behandlung der Signale der elektrischen Rückkopplungsschleife und letztere der Behandlung der Signale der akustischen Rückkopplungsschleife dient. Der Zyklus T_e dauert

909825/0720 ^#/"

COPY

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45 Mikrosekunden für η = 46 und N = 128, %7ährend der Zyklus

T 80 Mikrosekunden beträgt,
a

Der Multiplexierkreis 19 wird zu Beginn jedes der Zyklen umgeschaltet, so daß während des Zyklus T der Wandler eins Signalprobe X +Y bildet, die dann am Ende des Zyklus dem

e a

Akkumulator 34 zugeführt wird, während der Wandler 20 im Zyklus

T eine Äbtastprobe X +Y bildet und am Ende des Zvklus d:m a a e

Akkumulator 34 zuführt.

Während des Zyklus T bildet der Akkumulator 34 die ^J e

Summe der empfangenen Signalproben X hY mit den sich entwickelnden Produkten (X. +E. )(-C. ), wobei i von 1 bis η anwächst. Diese Summe ist also

^Xa ^{+ Y}e ⁺ ΣΙ <^Xie ^{+ E}ia⁾ ^ie* j

da E. klein ist, erhält man
xa

^Xa ^{+ Y}e ⁺ (-V' ^d-^h- ^Xa ^{+ E}e

Diese Signalprobe wird dann dem Verzögerungsglied 37 sowie dem Speicher 43 am Ende des Zyklus T zugeführt, während die entsprechende Signalprobe nach einer Verzögerung um die Zeitspanne NT im Verzögerungsglied 37 dem Verzögerungsglied 25 und dem Register 50 zu Beginn des Zyklus T zugeführt wird. Das

Register 50 überträgt die Signalprobe X +E an den Wandler 51. Während des Zyklus T liefert der Speicher 43 dem Addierer 33 zur Korrektur der Filterkoeffizienten -C. den Modul der Signalprobe.X +E der am Ausgang des Akkumulators am Ende des Zyklus T der vorhergehenden Periode T verfügbar ist.

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Während des Zyklus T bildet der Akkumulator 34 die

et

Summe aus der am Beginn des Zyklus empfangenen Sigualprobe

X -hY und der erhaltenen auf summierten Vorprodukte. Diese e a ^

Summe lautet

^{X f Y}

^Xe ^{f Y}a ^!* SL (X. + E. ) -(-C. ) -.

j=_L J^a je' ja' '

Da E. klein ist, ergibt sich
Χ,, I- Y_ + ("Y₃). d.h. X_o -i- E .

ö el d So.

Diese Signalprobe wird am Ende des Zyklus T dem Ver-

zögerungsgjLied 37 sov/ie dem Speicher 43 zugeführt, während die vorher gespeicherte Abtastprobe, die um eine Zeitspanne NT verzögert worden ist, dem. Verzögerungsglied 25 und dem Register 45 zum gleichen Zeitpunkt zugeführt wird. Das Register 45 überträgt diese Signalprobe an den Digital-Analog-Wandler 46, indem das Sendesignal χ + ξ gebildet wird. Der Speicher 43 liefert dem Addierer 33 zur Korrektur der Filterkoeffizienten -C.

ja

während des Zyklus T den Modul der Signalprobe X -!-E , der am

a e a

Ende des Zyklus T der unmittelbar vorangegangenen Periode T

gebildet worden war.

Durch die Erfindung ergeben sich Restechosignale, die zu gering sind, als daß Rücklcopplungs schwingungen entstehen könnten, so daß die normale Konversation nicht gestört wird.

Es ist nochmals festzustellen, daß das Verzögerungsglied 37 in Fig. 2 zwei Verzögerungsleitungen entspricht, die je in einem Kanal zwischen dem Regeleingang eines der Filter und dem Signaleingang des anderen Filters in Fig. 1 eingefügt ist. Jede dieser Verzögerungsleitungen bewirkt also eine Ver-

zögerung des Eingangssxgnals des betrachteten Filters für eine Dauer, die mindestens gleich der Jvktivitätsdauer dieses Filters ist.

χ χ

909825/0720

, -54-.

Leerseite

Claims

I 7, Dsz. 1978 2852884

OOliPj\GI?IE IrTDUGTHlHLLE DES TELEC OMMUlTICiVT 10N3

CIT-3LCJYTSL 3.Δ. 12, rue de la Baume, 75OOB PARIS, Frankreich

FEr<I>ISPRECH-ENDGEPJ,T MIT EIITEM MIISOPHON UIiD ΞΙΚΞΜ LAUTSPRECHER

ΡΓ;Τ ΕΠΤΑΚ3 PEÜCHE

(l/- Fymsprech-Endgerät mit einem Mikrophon am Eingang eines Sendekanals und einem Lautsprecher am Ausgang eines Empfangskanals, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transversalfilter (LO, ^!1) in -jedem Kanal (1,2) vorgesehen ist, dessen Gewichtungskoeffizienten über einen P_vegeleingang einstellbar sind und das ausgangsseitig das Echosignal synthetisch nachbildet, das aus dem Filtereingangssignal durch Kopplung auf dem jeweils anderen Kanal entsteht, und daß- jedem Filter ein Subtraktionskreis (L.2,13) zugeordnet ist, der die Differenz zwischen dem tatsächlichen Signal auf dem jeweils anderen Kanal und dem vom Filter gebildeten synthetischen Signal bildet und diese Differenz an den Regeleingang dieses Transversalfilters liefert.

2 - Fernsprech-Endgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß eine bilaterale Übertragungsleitung (4) über ein Koppelglied (3) mit den beiden Kanälen verbunden ist und daß das dem Sendekanal zugeordnete Transversalfilter (11) mit denselben Signalen vom Sendekanal gespeist wird wie das Koppelglied, wobei dieses Filter die Übertragungsfunktion

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des el'.fx'--ri.ioh-3n Tlcho-jnq.-z-r, .τ--zischen don beiden ::?,n">lea nnchbilcle*:., T.^T:ihrend der -'.U'jcorrliia'io .Jubtrakcionskrei:; ( ^l )) die Differenz ^,v.'incncn dein vom Koppelglied (3) koramendsn ;Jignal und devi von 1 rfn.;vsr-nl£ilcor 'coramertden .-Jiynal bildet, and daß das Ί !:amv2r^alfü!:er (0) des Empfarigskanals (2) die gleichen -Jianali zugeführt erhält v;ie der Lautsprecher (7) und die übertraqn.ngsfunktion des akustischen Echov/egs zv/inchen dem Lautsprecher und dem Mikrophon nachbildet, während der zugeordnete Jubtraktionskreis ('.2) die Dif fe;:ens vA/iachen dem vom Mikrophon (5) kommenden Jicjnal und dem Äusgang^signal des Transversalfilters (10) bildet.

3 - iPernsprech-Endgerät nach ?snspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß ein Verzögerungsglied (37) in jedem Kanal zwischen dem .Ausgang des dem einen Transversalfilter zugeordneten jubtraktionsglieds und dem Signaleingang des anderen Transversalfilters angeordnet ist, das eine Verzögerung mindestens gleic!: der JJctivitätsdauer der synthetisierten Impulsantwort dieses Transversalfilters einführt.

4 - Fernsprech-Endgerät nach Anspruch 2, dadurch gelcennze ich net, daß die beiden Transversalfilter aus einem gemeinsamen digitalen Filterkreis mit zwei Verzögerungsgliedern (25,30) gebildet sind, von denen das erste (25) den digitalisierten und multiplexierten Signalproben der beiden Kanäle zugeordnet ist und am Signaleingang beider Filter liegt sowie im Ring geschaltet ist, während das zweite Verzögerungsglied (30) den Gewichtungs- und Filterkoeffizienten zugeordnet ist und über einen Koeffxzientenkorrekturkreis (33) im Ring ge-

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schaltet L-J¹'., wobei, dar Eingang dieses Korrekturkreises den Regeieingnng der beiden Filter bildet und die digitalisierten AusgangsSignaIe der beiden Subtraktionskreise (34) zugeführt erhält, und wobei ein Multipli^ierkreis (40) die Pmsgangswerte der beiden VerzÖgernngsglieder (25,30) miteinander verknüpft, die aufeinanderfolgenden MulLiplikationsergebnisse einem - .jununierc-r (16) zuführt un.d don Signal^visgang der beiden Filtei: bildet, unr" daß außerdem ein steuerorgan (24) im Zeitmultiplex don Filterkreis überwacht und in jeder r-.btastperiode T zwei aufeinanderfolgende -Zyklen (Te und Ta) definiert, in denen die "Synthese der Übertragungsfunktion des elektrischen Echos und die Synthese der Übertragungsfunktion des akustischen Echos erfolr-fc.."

5 - .Fernsprech -Endgerät nach 'mspruch 4,- dadurch g e k e η η κ e ic h η e t, daß jedes der Verzögerungsglieder r. Stufen aufweist, die in eine erste Gruppe von η Stufen (26,31) und eine zv?eite Gruppe von m Stufen (27,32) aufgeteilt ist, wobei.die ersten η Stufen des ersten Verzögerungsgliedes (25) die digitalen Werte der η Signalproben auf dem Sendekanal (1) speichern und η Stufen (31) des zv/eiten Verzögerungsgliedes (30) zugeordnet sind, die η Gewichtungs- und Filterkoeffizienten entsprechend η Abtastproben der Impulsantwort des elektrischen Echoweges speichern und dem Multiplizierkreis (40) zur Bildung ihrer η Produkte und für die Jiufsummierung von η Produkten zuführen, daß die m Stufen (27) des ersten Verzögerungsgliedes (25) die digitalen werte von m Signalproben des Empfangskanals (2)

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speichern und m Stufen (32) des zweiten Verzögerungsglieds (30) zugeordnet sind und m Gewichtungs- und Filterkoeffizienten speichert, die m Abtastproben der Impulsantwort des akustischen Echoweges bilden zur Erzeugung der m Produkte im Multiplizierkreis (40) und zur Aufsummierung der m Produkte.

6 - Fernsprech-Endgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturkreis (33) aus einem Addierkreis gebildet wird, der als Integrator mit begrenzter Schleifenvtrstärkung arbeitet.

7 - Fernsprech-Endgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Verzögerungsglied (30) die Gewichtungs- und Filterkoeffizienten gespeichert werden, die den Abtastproben der Impulsantworten des elektrischen und des akustischen Echoweges, je in invertierter Phase, entsprechen und daß die Subtraktionskreise durch einen Akkumulatorkreis (34) gebildet werden.

8 - Fernsprech-Endgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionskreise (34) aus einem Speicherregister (35) gebildet sind, dessen Eingang mit dem Ausgang über den Summierer (36) im Kreis verbunden ist, um einen einzigen Subtraktions-Akkumulator für die beiden Filter zu bilden.

9 - Fernsprech-Endgerät nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied (37)

und zwar am Ausgang des Subtraktionsakkumulators liegt, Tzwischen einem

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ersten Punkt der zum Korrekturkreis für die Regelung der Gewichtungs- und Filterkoeffizienten führt, und einem zweiten Punkt, " der an den Eingang des ersten Verzögerungsgliedes (25) führt, wobei das Verzögerungsglied (37) eine Verzögerung mindestens gleich der größeren der beiden Seitabschnitte nT und mT einführt.

10 - Fernsprech-Endgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (43) vorgesehen ist, der den ersten Punkt mit dem Korrekturkreis (33) verbindet und das am Ausgang des Subtraktions-Akkumulators (34) vorliegende Signal um einen Signalzyklus verschiebt.

11 - Fernsprech-Endgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da 13 ein Verzögerungsglied (37) in den Sende- (1) und Empfangskanal (2) zwischen dem Ausgang des Subtraktionskreises (34) eines der beiden Transversalfilter und den Signaleingang des anderen Transversalfilters eingefügt ist und das Signal des betrachteten Kanals, das an den Eingang des Transversalfilters gelangt, um eine Zeitdauer verzögert, die mindestens gleich der Aktivitätsdauer der von diesem Transversalfilter synthetisierten Impulsantwort ist.

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