DE3120639A1

DE3120639A1 - Anordnung zur adaptiven loeschung von sprecherechos

Info

Publication number: DE3120639A1
Application number: DE19813120639
Authority: DE
Inventors: Volker Dr.-Ing. Hespelt; Reinhard Dr.-Ing. 7150 Backnang Till
Original assignee: AEG Telefunken Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-05-23
Filing date: 1981-05-23
Publication date: 1983-05-26
Also published as: DE3120639C2

Description

Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos bei Duplex-Datenübertragung über Zweidrahtverbindungen.
Sollen über eine 2Dr-Verbindung gleichzeitig und in gleicher Frequenzlage in beiden Richtungen Daten übertragen werden, so wird diese übertragung durch Sprecherechos gestört oder gar verhindert. Die Kompensation dieser durch Reflexionen im Übertragungsweg entstandenen Sprecherechos ist durch eine adaptive Echolöscheinrichtung möglich (Figur 1).
Sollen m (m ganz) Echolöschsignale innerhalb der Dauer T eines Symboltakts erzeugt werden, so ist hierzu ein sogenannter interpolierender Echolöscher vorzusehen, wie er z.B. in [1] und [2] beschrieben ist.
Figur 2a zeigt eine Anordnung für eine derartige Echolöschung im Basisband, wie dies in [1] vorgeschlagen wird.
Figur 2b zeigt entsprechend eine Echolöschung im BP-Bereich, die in [2] erläutert wird. Ein Nachteil der interpolierenden Echolöscher ist der m-fache Aufwand an Rechenoperationen und Speicherplätzen für Abtastwerte und Koeffizienten, verglichen mit dem Aufwand, der für einen nicht interpolierenden Echolöscher erforderlich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Echolöschung bei Duplex-Datenübertragung über 2Dr-Verbindungen zu finden, die es gestattet, m Echolöschsignale innerhalb der Dauer T eines Symboltakts zu erzeugen, jedoh gleichzeitig den großen Aufwand zu reduzieren, der sich - wie oben beschrieben - bei alleiniger Verwendung eines interpolierenden Echolöschers ergeben würde.
Die Aufgabe wird gelöst wie im Anspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.
Das wesentliche an der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß dem Echolöscher ein Interpolationsfilter nachgeschaltet wird, das die am Ausgang des Echolöschers abgegem bene Sampling-Rate um einen Faktor a = n (a > 1; m, n = 1, 2, 3, ...) erhöht. Derartige Interpolationsfilter sind aus der Literatur bekannt [3]. Die Sampling-Rate im Echolöscher und somit auch der erforderliche Aufwand an Rechenoperationen und Speicherplätzen wird dadurch um einen Faktor a reduziert.
Dasselbe gilt auch für die Berechnung der Verstellgrößen für die Koeffizienten des Echolöschers (d-Prozessoren in Figur 3a, 3b) Dem steht eine gewisse Aufwandserhöhung infolge des zusätzlich erforderlichen Interpolationsfilters gegenüber.
Diese hängt von der Güte der Interpolation ab. Für eine ausreichend gute Interpolation ist jedoch der Interpolator wesentlich weniger aufwendig als der Echolöscher, so daß sich insgesamt mit der gefundenen Anordnung eine wesentliche Reduktion des Aufwandes ergibt.
Figur 3a zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung für eine Echolöschung im Basisband.
Figur 3b gilt für die Echolöschung im BP-Bereich.
Figur Lt zeigt eine Erläuterung der in den Figuren verwendeten Schalter.
In den Figuren bedeutet SF = Sendefilter EF = Empfangsfilter EC = Echolöscher E = Entzerrer IF = Impulsformer Unterstrichene Größen sind Vektoren, z.B.: In den Figuren sowie in der weiteren Beschreibung wird nur der Fall betrachtet, in dem der Faktor a eine ganze natürliche Zahl ist. Die in der Erfindung vorgeschlagene Anordnung ist auch für nicht ganze Werte von a brauchbar. In diesem Fall ist die Taktfrequenz des Interpolators nicht 1/T, sondern z.B. m # 1/T" zu wählen. Am Ausgang des Interpolators werden die abgegebenen Abtastwerte nur im Abstand T' zur Echolöschung verwendet, wobei 1/T' = 1/n (m . 1/T'') = α . 1/T" ist.
üblicherweise werden Echolöscher als Trans versal filter realisiert und die Nachstellung der Koeffizienten c, erfolgt gemäß c#neu = c#alt - α.#c# mit # = 0, 1, 2, ... , NEC-1.
Wird für die iterative Nachstellung das Gradientenverfahren zugrundegelegt, so ist mit v = 0, 1, 2, ..., NEC-1 zu wählen, wobei MQF der mittlere guadratische Fehler ist.
Wenn - wie in Figur 2a, 2b - kein Interpolationsfilter nachgeschaltet ist, erfolgt die Berechnung der Korrekturgrößen für die Nachstellung der Echolöscher-Koeffizienten bei Echolöschung im Basisband im [c]BBProzessor wie in [1] angegeben, bei Echolöschung im BP-Bereich im [Ac]BP-Prozessor nach 2) . In beiden Prozessoren wird im zeitlichen Abstand T' = T/m das Fehlersignal e'(iT') mit den im Echolöscher abgespeicherten Abtastwerten a'((i-v)T') (v= 0, 1, 2, 3, ...
NEC-1) des Datensignals verknüpft und daraus die Größe für die Verstellung der Echolöscher-Koeffizienten abgeleitet.
Im [#c]BP-Prozessor wird dabei zusätzlich noch der Einfluß der Modulation berücksichtigt. Die benötigten Abtastwerte a'(iT') ergeben sich aus den Abtastwerten a(kT) des Datensignals, indem zu den Zeitpunkten t - kT = k . mT' (k = 0, + 1, ...) die Abtastwerte des Datensignals verwendet werden und in den Zwischenzeitpunkten der Wert Null: für i = k . m; k = 0, + 1, + 2, sonst.
Wird dem Echolöscher ein Interpolationsfilter nachgeschaltet, so muß dessen Einfluß bei der Nachstellung der Echolöscher-Koeffizienten berücksichtigt werden. Dies ist in den Figuren 3a, 3b dadurch angedeutet, daß in den Ad-Prozesso- ren die Verarbeitung in einem Takt 1/T" erfolgt, der um den Faktor αgegenüber dem Takt 1/T' reduziert ist (1/T" = 1/α .1/T').
Außerdem wird das Fehlersignal mit gegenüber den Figuren 2a, 2b geänderten Abtastwerten der Datenfolge verknüpft.
Der Einfluß des Interpolationsfilters auf die Koeffizientennachstellung soll nun kurz beschrieben werden.
Am Eingang des Interpolationsfilters liegt die Datenfolge SEC(iT') an; sie entsteht durch Abtastung der vom Echolöscher abgegebenen Datenfolge SEC(XT") im Abstand T; dabei gilt: T" = T/n = α . T' Die Folge S'Ec wird folgendermaßen gebildet: für K = 0 für K = 1, 2, ..., α - 1; d.h. in den Zeitpunkten t = T1, stimmen die Abtastwerte beider Folgen überein, in den Zeitpunkten t = XT" + KT', in denen kein Wert der Folge SEC definiert ist, wird für die Folge SEc der Wert Null verwendet. Das Interpolationsfilter hat nun die Eigenschaft, nach einer gewissen Verzögerungszeit die von Null verschiedenen Werte seiner Eingangsfolge unverfälscht abzugeben. Zusätzlich werden in den Zwischenzeitpunkten im Abstand T' geeignete Interpolationswerte berechnet.
In den td-Prozessoren der Figuren 3a, 3b wird der Fehler e", der zur Bildung eines neuen Korrekturwertes verwendet wird, im Abstand T" übernommen, jedoch nur in denjenigen Zeitpunkten t = X T" + KoT' (Ko# 10, 1, ..., -1}), in denen das Interpolationsfilter keinen interpolierten Zwischenwert, sondern einen verzögerten Wert SEC(#T" +«0T') = SEC((#-lo)T") der Ausgangsfolge des Echolöschers abgibt.
Die Wirkung des Interpolationsfilters entspricht für diese Zeitpunkte der eines reinen Laufzeitgliedes. Der Einfluß des Interpolationsfilters auf die Nachstellung der Echolöscher-Koeffizienten läßt sich daher sehr einfach berücksichtigen. Die Bestimmung der Korrekturwerte erfolgt ebenso wie es oben für den Fall ohne Interpolationsfilter erläutert wurde. Der Fehler elt(ATt oT') wirc jetzt lediglich mit den um 1 loT" verzögerten Abtastwerten a"((A- 10 (9 = 0, ..., NËC - 1) des Datensignals verknüpft. Diese Verzögerung kann auf bekannte Weise mit Verzögerungsbausteinen realisiert werden und die verzögerten Werte können in einem dem Verzögerungsbaustein nachgeschalteten Schieberegister mit NEC Speicherplätzen abgespeichert werden. Dabei ist NEC die Anzahl der Koeffizienten des Echolöschers.
Der Verzögerungsbaustein und das Schieberegister können entr fallen, wenn das im Echolöscher selbst vorhandene Schieberegister um lo Speicherplätze erweitert wird. Dann sind die benötigten, verzögerten Abtastwerte a"((A-lo)T") unmittelbar dem verlängerten Echolöscher-Schieberegister zu entnehmen.
bie Kompensation des Echosignals kann noch verbessert werden, wenn die Koeffizienten g des Interpolators adaptiv eingestellt werden (Figuren 5a, 5b). Die Berechnung der Korrekturgrößen AS für die Nachstellung der Interpolator-Koeffizienten erfolgt mit-Verfahren, wie sie auch für die Nachstellung der Echolöscher-Koeffizienten verwendet werden. Bei der Echolöschung im Basisband erfolgt die Nachstellung der Interpolator-Koeffizienten im [q]BB-Prozessor wie in [1] angegeben (Figur 5a), bei der Echolöschung im BP-Bereich erfolgt die Nachstellung im BP [4ffi]BP-Prozessor entsprechend [2] (Figur 5b). Um eine Verkopplung der Einstellung der Koeffzienten des Interpolators mit der Einstellung der Koeffi- zienten des Echolöschers zu vermeiden, wird im [#g]BB-Pro-BP zessor bzw. im [4S]BP-Prozessor nur in denjenigen Zeitpunkten t = #T" + K.T', (# # #o), in denen der Interpolator einen interpolierten Zwischenwert abgibt, das Fehlersignal e'(XT" + t . T') mit den im Interpolator abgespeicherten Abtastwerten SEC (iT') verknüpft und daraus die Größe für die Verstellung der Interpolator-Koeffizienten abgeleitet.
Im BP -Prozessor wird zusätzlich der Einfluß der Modulation berücksichtigt.
Literatur: [1] Verhoeckx, Elzen, Snijders, Gerwen: 'Digital Echo Cancellation for Baseband Data Transmission" IEEE, Vol. ASSP.-27, No. 6, December 1979) 768 - 781 [2] S. B. Weinstein: 'A Passband Data-Driven Echo Canceller for Full-Duplex Transmission on Two-Wire Circuits" IEEE, Vol. COM.-25, No. 7, July 1977 [3] "Digitale Signalverarbeitung II" Skriptum des Lehrstuhls für Nachrichtentechnik Universität Erlangen-Nürnberg Herausgeber: H. W. Schüßler

Claims

Patentansprüche 1)Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos bei Duplex-Datenübertragung über Zweidrahtverbindungen, wobei der Echolöscher direkt aus den Sendedaten a(kT) ein Kompensationssignal bildet, wobei das Kompensationssignal vom empfangenen Signal abgezogen wird und das verbleibende Restsignal e'(iT') zusammen mit den Sendedaten a(kT) zur Einstellung der Koeffizienten des Echolöschers verwendet wird, und wobei das Kompensationssignal in einem hohen Takt 1/T' gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Echolöscher in einem niedrigen Takt 1/T" 1 1 1 m = T wobei a = m/n # 1 und m, n = 1, 2, 3, ...

Ksmpensationswerte 5,E1C abgibt und die erforderlichen lischenwerte im Abstand T' mit Hilfe eines Interpolators gebildet werden, daß der Einfluß des Interpolators bei der Einstellung der Echolöscher-Koeffizienten berücksichtigt wird, indem die Verstellung der Echolöscher-Koeffizienten nur zu den Zeitpunkten erfolgt, in denen der Interpolator keinen interpolierten Zwischenwert sondern einen um loT" verzögerten Wert SËc ((A-lo)T") der Ausgangsfolge des Echolöschers abgibt und zur Bestimmung der Korrekturwerte für die Echolöscher-Koeffizienten das Restsignal mit den um 1 loT" verzögerten Abtastwerten der Datenfolge a"(AT") verknüpft wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator als Trans versal filter ausgebildet ist und im Takt T1 arbeitet oder in einem ganzzahligen Vielfachen des Takts 1/T' arbeitet, wobei anschließend die gewünschten Zwischenwerte im Abstand 1/T' ausgeblendet werden.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator adaptiv eingestellt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator als Transversalfilter ausgebildet ist und die Koeffizienten des Interpolators adaptiv eingestellt werden, indem in denjenigen Zeitpunkten, in denen der Interpolator einen interpolierten ZwiSchenwert abgibt, das Restsignal mit den im Interpolator abgespeicherten Abtastwerten SEC(iT') verknüpft wird und daraus die Korrekturwerte für die Koeffizienten des Interpolators ermittelt werden.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator als CCD (charge-coupled-device)-Filter oder Digitalfilter realisiert wird.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten a"(XT"), die in den Echolöscher einlaufen, außerdem nach einer Verzögerung um 1oT" in einem Schieberegister mit N"EC Speicherplätzen abgelegt werden, wobei N"EC die Anzahl der Speicherplätze des Echolöschers ist, und daß zur Bestimmung der Korrekturwerte für die Echolöscher-Koeffizienten das Restsignal mit den in dem Schieberegister abgelegten Abtastwerten a"( -lo)T't) verknüpft wird.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speicherplätze im Schieberegister des Echolöschers um lo Plätze vergrößert wird, und daß dadurch die Abtastwerte a"((#-lo)T") unmittelbar diesem erweiterten Schieberegister entnommen werden können.