DE3120639C2

DE3120639C2 - Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos

Info

Publication number: DE3120639C2
Application number: DE19813120639
Authority: DE
Inventors: Volker Dr.-Ing. Hespelt; Reinhard Dr.-Ing. 7150 Backnang Till
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-05-23
Filing date: 1981-05-23
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE3120639A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos bei der Duplex-Datenübertragung über Zweidrahtverbindungen, wobei das Kompensationssignal vom empfangenen Signal abgezogen, das verbleibende Restsignal zusammen mit den Sendedaten zur Einstellung der Koeffizienten des Echolöschers verwendet wird, und wobei das Kompensationssignal in einem hohen Takt gebildet wird. Bisher bekannte interpolierende Echolöscher erfordern einen hohen Aufwand. Es bestand daher die Aufgabe, diesen Aufwand zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Echolöscher in einem niedrigen Takt Kompensationswerte abgibt, die erforderlichen Zwischenwerte mit Hilfe eines Interpolators gebildet werden, und daß der Einfluß des Interpolators bei der Einstellung der Echolöscher-Koeffizienten berücksichtigt wird.

Description

20

-L-- · -L wobei* =-2?->1
T a T η

und m, η = 1, 2, 3,...

Kompensationswerte S'ec abgibt und die erforderlichen Zwischenwerte im Abstand 7" mit Hilfe eines nachgeschalteten 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 I₀T" verzögerten Wert S'έ_ε(.U-I₀)T") der Ausgangsfolge des Echolöschers abgibt und zur Bestimmung der Korrekturwerte für die Echolöscher-Koeffizienten das Restechosignal mit den um I₀T" verzögerten Abtastwerten der Datenfolge a "017"') verknüpft wird, dabei sind λ, I₀ = 1,2,3,... ganze Zahlen und S¹^(U-I₀)T") =/(7"').

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator als Transversalfilter

ausgebildet ist und im Takt — arbeitet oder in ei-

40

nem ganzzahligen Vielfachen des Takts — arbeitet, wobei anschließend die gewünschten Zwischenwerte im Abstand — 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 Restechosignal mit den im Interpolator abgespeicherten Abtastwerten S'_EC(iT') "erknüpft 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 I₀T" in einem Schieberegister mit N'/_;c Speicherplätzen abgelegt werden, wobei ,V^- die Anzahl der Speicherplätze des Echolöschers ist, und daß zur Bestimmung der Korrekturwerte für die Echolöscher-Koeffizienten das Restechosignal mit den in dem Schieberegister abgelegten Abtastwertea α"«λ-1₀) T") verknüpft wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speicherplätze im Schieberegister des Echolöschers um /₀ Plätze vergrößert wird und daß dadurch die Abtastwerte a "((A-Z₀) T") unmittelbar diesem erweiterten Schieberegister entnommen werden.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos bei Duplex-Datenübertragung über Zweidrahtverbindungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist bekannt ([1] = JEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-27, Nr. 6, Dez. 1979, S. 768-781, insbes. S. 769, Fig. 2).

Sollen über eine Zweidraht-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 (Fig. 1).

Sollen m (m ganz) Echolöschsignale innerhalb der Dauer T eines Symboltakts erzeugt werden; wobei der Symboltakt = Sendedatentakt der Sendedaten a(l₀T) ist, der durch die minimale notwendige Abtastfrequenz

-ψ nach dem Abtasttheorem festgelegt ist; so ist hierzu ein sogenannter interpolierender Echolöscher vorzusehen, wie er z. B. in [1] und [2] = JEEE Transactions on Communications, Vol. COM-25, Nr. 7, Juli 1977, S. 654-666 beschrieben ist.

F i g. 2a zeigt eine Anordnung Itir eine derartige Echolöschung im Basisband, wie dies in [1] vorgeschlagen wird.

Fig. 2b zeigt entsprechend eine Echolöschung im ÄP-Bereich, die in [2] erläutert wird. Ein Nachteil der interpolierenden Echolöscher ist der /η-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 Zweidraht-Verbindungen zu finden, die es gestattet, m Echolöschsignale innerhalb der Dauer T eines Symboltakts zu erzeugen, jedoch 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 abgegebene Sampling-Rate um einen Faktor

— (β > 1;/M, «= 1,2, 3,...) η

erhöht. Derartige Interpolationsfilter sind aus der Literatur bekannt [3] = Skriptum des Lehrstuhls für Nachrichtentechnik Universität Erlanfen-Nürnberg Nr. 13 »Digitale Signalverarbeitung Π« v. Hans Wilhelm Schußler, 1978, S. 7-13. Die Sampling-Rate im Echolöscher und somit auch der erforderliche Aufwand an Rechenoperationen und Speicherplätzen wird dadurch um einen Faktor α reduziert.

Dasselbe gilt auch für die Berechnung der Verstellgrößen für die Koeffizienten des Echolöschers (A rf-Prozessoren in Fig. 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 $ls der Echolöscher, so daß sich insgesamt mit der gefundenen Anordnung eine wesentliche Reduktion des Aufwandes ergibt.

Fig. 3a zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung für eine Echolöschung im Basisband.

Fig. 3b gilt für die Echolöschung im ßP-Bereich.

Fig. 4 zeigt eine Erläuterung der in den Figuren verwendeten Schalter.

In den Figuren bedeutet

SF

EF

EC

IF

Sendefilter

Empfangsfilter

Echolöscher

Entzerrer

Impulsformer

Unterstrichene Größen sind Vektoren, z. B.:

β'1/Π

α'Kl-D Π

a'W-(Nie-

In den Figuren sowie in der weiteren Beschreibung wird nur der Fall betrachtet, in dem der Faktor α eine ganze natürliche Zahl ist. Die in der Erfindung vorgeschlagene Anordnung ist auch für nicht ganze Werte von α brauchbar. In diesem Fall ist die Taktfrequenz des

Interpolators nicht -^r sondern z. B.

T"

zu wählen. Am Ausgang des Interpolators werden die abgegebenen Abtastwerte nur im Abstand 7" mr Echolöschung verwendet, wöbet

1
T"

ist.

ubnCiicFwciSc wciucii Echülüschci als Transversalfilter realisiert und die Nachstellung der Koeffizienten c„ erfolgt gemäß

cT = el" -ß -Ac_v, wobei ν = 0, 1, 2 N_EC-\

undjö = 1, 2, 3, ... eine ganze Zahl ist.

Wird für die iterative Nachstellung das Gradientenverfahren zugrundegelegt, so ist

Ac=WWnMt

0, 1,2,...,N_EC-l

10

15

20

25

30 zu wählen, wobei MQF der mittlere quadratische Fehler ist.

Wenn - wie in Fig. 2a, 2b - kein Interpolationsfilter nachgeschaltet ist, erfolgt die Berechnung der Korrekturgrößen für die Nachstellung der Echolöscher-Koeffizienten bei Echolöschung im Basisband im [A ^"-Prozessor wie in [1] angegeben, bei Echolöschung im BP- Bereich im [A Coprozessor nach [2]. In beiden Prozessoren wird im zeitlichen Abstand

7" = —
m

das Fehlersignal e'(iT') mit den im Echolöscher abgespeicherten Abtastwerten

e'((/-v)r)(v-0,l,2,3,...A&:-D

des Datensignals verknüpft und daraus die Größe für die Verstellung der Echolöscher-Koeffizienten abgeleitet Im [A cJ^-Prozessor wird dabei zusätzlich noch der Einfluß der Modulation berücksichtigt. Die benötigten Abtastwerte a'QT¹) ergeben sich aus den Abtastwerten a(kT) des Datensignals, indem zu den Zeitpunkten

i = AT= fc-m7"(Jt = 0,±l,...)

die Abtastwerte des Datensignals verwendet werden und in den Zwischenzeitpunkten der Wert Null:

35 fl'OT')

α \ —.

sonst.

Wird dem Echolöscher ein Interpolationsfilter nachgeschaltet, so muß dessen Einfluß bei der Nachstellung der Echolöscher-Koeffizienten berücksichtigt werden. Dies ist in den Fig. 3a, 3b dadurch angedeutet, daß in den A rf-Prozsssoren die Verarbeitung in einem Takt

■ψτ erfolgt, der um den Faktor α gegenüber dem Takt -ψτ reduziert ist

50

'-L = I. JLY
j„ _{a T})

Außerdem wird das Fehlersignal mit gegenüber den Fig. 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 S_EC(iT') an; sie entsteht durch Abtastung der vom Echolöscher abgegebenen Datenfolge S'_EC(XT") im Abstand 7"; dabei gut:

T"= — = α- 7". η

Die Folge S_EC wird folgendermaßen gebildet:

_fürK=L2 _a-

d. h. in den Zeitpunkten t = XT" stimmen die Abtastwerte beider Folgen überein, in den Zeitpunkten

/ = XT" + kT',

in denen kein Wert der Folge S'i_c definiert ist, wird fur die Folge S'_EC 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 7" geeignete Interpolationswerte berechnet.

In den A rf-Prozessoren der Fig. 3a, 3b wird der Fehler e', der zur Bildung eines neuen Korrekturwertes verwendet wird, im Abstand T" übernommen, jedoch nur is in denjenigen Zeitpunkten

in denen das Interpolationsfilter keinen interpolierten Zwischenwert, sondern einen verzögerten Wert

SkcüT" + K₀T') = S£_c«X-lo) T")

der Ausgangsfolge des Echolöschers abgibt. Die Wirkung des Interpolationsfilters entspricht für diese Zeitpunkte der eines reinen Laufzeitgliedes mit einer Verzögerung von z. B. I₀ ■ T". 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 e'(XT" + K₀T') wird jetzt lediglich mit den um I₀T" verzögerten Abtastwerten

abgibt, das Fehlersignal e'(X T" + κ- 7") mit den im Interpolator abgespeicherten Abtastwerten S^ (/T') verknüpft und daraus die Größe für die Verstellung der Interpolator-Koefiizienten abgeleitet. Im [A g]^e/>-Prozessor wird zusätzlich der Einfluß der Modulation berücksichtigt.

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a"WL-lo-v)T"), (v = 0,...,Nk'c -D

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 N'^ Speicherplätzen abgespeichert werden. Dabei ist Nk'_c die Anzahl der Koeffizienten des Echolöschers. Der Verzögerungsbaustein und das Schieberegister können entfallen, wenn das im Echolöscher selbst vorhandene Schieberegister um I₀ Speicherplätze erweitert wird. Dann sind die benötigten, verzögerten Abtastwerte a"((X - I₀) T") unmittelbar dem verlängerten Echolöscher-Schieberegister zu entnehmen; siehe F i g. 3a, 3b, 5a, 5b, die Vektorgrößen sind als breite Pfeile dargestellt!

Die Kompensation des Echosignals kann noch verbessert werden, wenn die Koeffizienten g des Interpolators adaptiv eingestellt werden (Fig. 5a, 5b). Die Berechnung der Korrekturgrößen Ag 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 [A g]^ßB-Prozessor wie in [1] angegeben (Fig. 5a), bei der Echolöschung im BP-Bereich erfolgt die Nachstellung im [A g]^s;>-Prozessor entsprechend [2] (Fig. 5b). Um eine Verkopplung der Einstellung der Koeffizienten des Interpolators mit der Einstellung der Koeffizienten des Echolöschers zu vermeiden, wird im [Jg]^fie-Prozessor bzw. im [A g]^ß/>-Prozessor nur in denjenigen Zeitpunkten t = X T" + κ · Τ',(κ4 K₀), in denen der Interpolator einen interpolierten Zwischenwert Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Anordnung zur adaptiven Löschung von Sprecherechos bei Duplex-Datenübertragung über s Zweidrahtverbindungen, wobei der Echolöscher direkt aus den Sendedaten a(kT) ein Kompensationssignal bildet, wobei das Kompensationssignal vom empfangenen Signal abgezogen wird und das verbleibende Restechosignal e'QT¹) zusammen mit den Sendedaten a(kT) zur Einstellung der Koeffizienten des Echolöschers verwendet wird, und wobei das Kompensationssignal in einem hohen

Takt — gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Echolöscher in einem niedrigen Takt 1
T"