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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Kompensation
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von Ubersprech- u./o. Echosignalen In Fernmeldesystemen können bei
der Übertragung von Signalen lineare Signalstörungen entstehen, zu deren Beseitigung
Kompensationsschaltungen eingesetzt werden können. Solche Störungen können beispielsweise
in Fernmeldesystemen, in denen zur Überführung von Zweidrahtleitungen in vierdrähtige
Leitungsabschnitte und umgekehrt Gabel schaltungen (Brückenschaltungen) vorgesehen
sind, dadurch hervorgerufen werden, daß eine solche Gabelschaltung eine exakte Nachbildung
der Eingangsimpedanz der Zweidrahtleitung enthalten müßte, um eine vollständige
Entkopplung des von der Gabel schaltung abgehenden (Empfangs-)Zweigs des Vierdrahtleitungsabschnittes
von den bei der Gabelschaltung ankommenden (Sende-)Zweig des Vierdrahtleitungsabschnitts
zu erzielen, wozu die Leitungsnachbildung im Einzelfall durch exakten Abgleich an
die jeweilige Zweidrahtleitung angepaßt sein muß; mit einer in der Praxis vielfach
angewendeten Kompromißnachbildung, mit der man unterschiedlichen Leitungsimpedanzen
Rechnung zu tragen sucht, vermag die Gabelschaltung, die dann eine von der jeweiligen
Leitungsimpedanz abhängige endliche Sperrdämpfung aufweist, die Sende- und Empfangssignale
nur begrenzt voneinander zu entkoppeln. Auf der anderen Seite können auch bei optimalem
Abgleich der Gabel schaltung
Echos des eigenen Sendesignals, die
durch auf der Zweidrahtleitung vorhandene Reflexionsstellen hervorgerufen werden,
nicht ohne weiteres unterdrückt werden. Außer den im vorstehenden erwähnten Störsignalen
können schließlich auch im Übertragungskanal hervorgerufene lineare Signalverzerrungen
auszugleichen sein, was mit Hilfe eines adaptiven Entzerrers geschehen kann.
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Zur Elininierung oder zumindest Verringerung von Übersprech- u./o.
Echosignalen ist es (z.B. aus AGARD Conf.
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Proc.No.103 (1972)u12-1...12-16, aus FREQUENZ 29(1974)5, 118...122
und 155...161, 122, oder aus Der Fermelde-Ingenieur 31(1977)12, 1...25, 21) bekannt,
zwischen dem bei einer Gabelschaltung ankommenden Vierdrahtleitungszweig und dem
von der Gabelschaltung abgehenden Vierdrahtleitungszweig eine adaptive Ubersprech-
u./o. Echokompensationsschaltung mit einem variablen, nichtrekursiven Transversalfilter
und einem das Kompensationssignal in den abgehenden Vi erdrahtleitungszweig einkoppelnden
Verknüpfungsglied vorzusehen, in der die Filterkoeffizienten in einer Regelschaltung
nach Maßgabe des nach der Kompensation im abgehenden Vierdrahtleitungszweig auftretenden
Restsignals eingestellt werden, so daß dieses Restsignal minimiert wird.
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Eine solche Einstellung des adaptiven Filters, die unabhängig vom
Zustand einer im abgehenden Vierdrahtleitungszweig nachfolgenden, vor einem Entscheider
in der Regel einen adaptiven Entzerrer aufweisenden Empfangsschaltung ist und bei
der als Regelkriterium das kompensierte Empfangssignal, d.h. das Empfangsschaltungs-Eingangssignal
(oder auch nur dessen Vorzeichen) dient, ermöglicht an sich ein sicheres Einlaufen
der Kompensationsschaltung in den Status der höchsten erreichbaren Kompensationsgenauigkeit;
da indessen dem Kompensationsfehlersignal (Restsignal) das von der Zweidrahtleitung
herkommende Nutzsignal überlagert ist, ist, um das Einlaufen mit der gewünschten
Genauigkeit zu
gewährleisten, die Verstellgröße für dieOilt1toetff1
zienten sehr klein zu wählen, was eine relativ lange Einlaufzeit und eine große
Koeffizientenwortlänge zur Folge hat.
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Des weiteren ist es zur Eliminierung oder zumindest Verringerung von
Übersprech- u./o. Echosignalen (aus The Bell System Technical Journal 58(1979)2,
491...500, 493) bekannt, in einer solchen Kompensationsschaltung mit einem nichtrekursiven
digitalen Filter mit variablen Koeffizienten den Entscheidungsfehler des in der
Empfangsschaltung enthaltenen Entscheiders, d.h. die Differenz zwischen dem (kompensierten)
Eingangssignal und dem Ausgangssignal des im abgehenden Vierdrahtleitungszweig liegenden
Entscheiders, als Regelkriterium für die Einstellung der Filterkoeffizienten und
zugleich zur Einstellung eines entscheidungsruckgekoppelten adaptiven Entzerrers
heranzuziehen.
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Hierbei wird bei gegebener Synchronisation, so daß keine Fehlentscheidungen
zustandejcommen, lediglich das Kompensationsfehlersignal (Restsignal) als Regelkriterium
wirksam, was ein schnelles Einlaufen der Kompensationsschaltung bei relativ kleiner
Koeffizientenwortlänge zur Folge hat; bei Fehlen der Synchronisation kommt es dagegen
zu Fehlentscheidungen, die ihrerseits lange Einstellzeiten sowie Stabilitätsprobleme
nach sich ziehen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer adaptiven
Ubersprech- u./o. Echokompensation mittels eines variablen Filters und eines das
Kompensationssignal in den abgehenden Vierdrahtleitungszweig einkoppelnden Verknüpfungsglieds
ein sowohl sicheres als auch schnelles Einlaufen der Kompensationsschaltung in einen
Zustand hoher Kompensationsgenauigkeit auch ohne besondere Synchronisationsvoraussetzungen,
d.h. auch aus undefinirin Anfangszuständen heraus, zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Ubersprech-
u./o. Echosignalen in einem Digital-Fernmeldesystem mit einer zwischen einem insbesondere
bei einer zwischen einer V.erdrahtleitung und einer Zweidrahtleitung liegenden Gabelschaltung
ankommenden Vierdrahtleitungszweig (Sendezweig) und einem insbesondere von der Gabelschaltung
abgehenden Vierdrahtleitungszweig (Empfangszweig) vorgesehenen adaptiven Übersprech-
u./o. Echokompensationsschaltung mit einem variablen Filter und einem das Kompensationsglied
in den abgehenden Vierdrahtleitungszweig einkoppelnden Verknüpfungsglied; dieses
Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationssignal
in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem nach der Ubersprech- u./o. Echokompensation
im Anschluß an eine adaptive Signal entzerrung gebildeten Entscheiderausgangssignal
und dem Entscheidereingangssignal gebildet wird, indem die Filterkoeffizienten bei
größerer Differenz zwischen Entscheidereingangssignal und Entscheiderausgangssignal
nach Maßgabe des kompensierten Empfangssignals und bei kleinerer Differenz zwischen
Entscheidereingangssignal und Entscheiderausgangssignal nach Maßgabe dieser Differenz
eingestellt werden.
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Die Erfindung, die mit einer relativ großen Verstellgröße bei der
Koeffizienteneinstellung nach Maßgabe des kompensierten Empfangssignals zunächst
relativ schnell eine Grobkompensation bewirkt und damit dann eine den Entscheidungsfehler
von Nutzsignalverzerrungseinflüssen befreiende adaptive Signalentzerrung ermöglicht,
bringt den Vorteil mit sich, insgesamt mit einer größeren Verstellgröße für die
Filterkoeffizienten arbeiten zu können, so daß die Einlaufzeit der Kompensationsschaltung
und die Koeffizientenwortlänge relativ kurz sind, zugleich aber auch aus undefinierten
Anfangszuständen heraus ein sicheres Einlaufen der Kompensationsschaltung in den
Status der höchsten erreichbaren Kompensationsgenauigkeit und damit
eine
sehr exakte Störsignalkompensation zu gewährleisten.
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Vor der eigentlichen Ubersprech- u./o. Echokompensation kann in Ausgestaltung
der Erfindung zunächst eine Kompromißentzerrung des Empfangssignals stattfinden,
durch die in Verbindung mit einer entsprechenden Taktregelung durch Vorschwingungen
der Kanalimpulsantwort bedingte Verzerrungen wesentlich verringert werden, so daß
auf einen speziellen Vorschwingerentzerrer verzichtet werden kann.
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Nach der eigentlichen Ubersprech- u./o. Echokompensation kann in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung zunächst eine geregelte Verstärkung stattfinden; dabei
kann die Verstellgröße für die Filterkoeffizienten ibhängigkeit von der jeweiligen
Verstärkung gebildet werden, indem bei größerer Verstärkung die Verstellgröße kleiner
und bei kleinerer Verstärkung die Verstellgröße größer gemacht wird, was zu einer
Beschleunigung der Grobkompensation beiträgt.
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Weitere Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachstehenden
näheren Erläuterung einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung
ersichtlich.
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In der Zeichnung ist schematisch in einem zum Verständnis der Erfindung
erforderlichen Umfange ein Digital-Fernmeldesystem mit einer zwischen einem Vierdrahtleitungs
abschnitt VL und einem Zweidrahtleitungsabschnitt ZL liegenden Gabelschaltung G
dargestellt, in dem zwischen dem bei der Gabelschaltung G ankommenden Vierdrahtleitungs-Sendezweig
VS und dem von der Gabel schaltung G abgehenden Vierdrahtleitungs-Empfangszweig
VE eine Ubersprech- u./o.Echo-Kompensationsschaltung K mit einem variablen Filter
KF und einem das von diesem gebildete Kompensationssignal in den abgehenden Vierdrahtleitungszweig
VE einkoppelnden, in der Zeichnung als Differenzverstärker dargestellten Verknüpfungsglied
KG vorgesehen ist. Das variable Filter KF kann vorzugsweise ein nichtrekursives
digitales Transversalfilter sein, wie dies z.B. aus AGARD Conf. Proc. No.103, 1972,
12-1...12-16, und FREQUENZ. 29 (1974) 5, 118...122 und 155...161 bekannt ist und
hier daher nicht in weiteren Einzelheiten dargestellt zu werden braucht.
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Der Vierdrahtleitungsabschnitt VL weist in seinem bei der Gabelschaltung
G ankommenden (Sende-)Zweig VS eine Digitalsignal-Sendeschaltung DS zum Aussenden
von Sendesignalimpulsen s vorgegebener Form bzw. mit einem vorgegebenen Schwerpunkt
ihres Frequenzspektrums auf; in der Zeichnung ist dazu angedeutet, daß die einen
Leitungscodierer LC und ein Tiefpaßfilter aufweisende Sendeschaltung DS ihr zugeführte
Binärsignalimpulse b in AMI-Signalimpulse s umsetzen möge.
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In seinem von der Gabelschaltung G abgehenden Empfangszweig VE weist
der Vierdrahtleitungsabschnitt VL eine Digitalsignal-Empfangsschaltung auf, in der
die Empfangssignalimpulse zunächst eine Filterschaltung
und einen
Kompromißentzerrer KE durchlaufen mögen, um dann zum Verknüpfungsglied KG zu gelangen,
an dessen Ausgang ek das kompensierte Empfangssignal auftritt; mit dem Ausgang ek
der Kompensationsschaltung K ist - gemäß der Zeichnung über einen Regelverstärker
V -ein mit einem Schmitt-Trigger zu realisierender Amplitudenentscheider E verbunden.
Dem Amplitudenentscheider E kann, ohne daß dies in der Zeichnung näher dargestellt
ist, ein Empfangssignalwandler nachfolgen, der ihm zugeführte Signalimpulse beispielsweise
in entsprechende Binärsignale umsetzen möge, wobei bei Zugrundelegung der in der
Zeichnung angedeuteten Signalformen ein solcher Empfangssignalwandler im Prinzip
mit einer Gleichrichterschaltung realisiert sein kann.
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Die Sendesignalimpulse s gelangen vom Sendezweig VS des Vierdrahtleitungsabschnittes
VL über die Gabelschaltung G zu der beispielsweise durch eine Teilnehmeranschlußleitung
gebildeten Zweidrahtleitung ZL, über die sie zu der in der Zeichnung nicht näher
dargestellten Gegenstelle des Digital-Fernmeldesystems, beispielsweise also zu einer
Teilnehmerstelle bzw.
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zu einer Vermittlungsstelle, übertragen werden; in umgekehrter Übertragungsrichtung
gelangen von der Gegenstelle herrührende, über die Zweidrahtleitung ZL übertragene
Signalimpulse über die Gabelschaltung G als Empfangssignalimpulse zum Empfangszweig
VE des VierdrahtleitungsabschnittsAL, Weist die Zweidrahtleitung ZL Reflexionsstellen
auf, wie sie durch Stellen sprunghafter Änderungen von Leitungsparametern gegeben
sein können, so gelangen außer den eigentlichen Empfangssignalimpulsen, die übrigens
von ihrer Übertragung her auch mit Verzerrungen behaftet sein können, auch Echos
der Sendesignalimpulse s zum Empfangs zweig VE
des Vierdrahtleitungsabschnittes
VL, und außerdem können bei begrenzter Gabelsperrdämpfung auch Direktanteile der
Sendesignalimpulse s in den Empfangszweig VE gelangen. Im Empfangszweig VE tritt
dann jeweils ein Empfangssignalgemisch aus den eigentlichen (mehr oder weniger verzerrten)
Empfangssignalimpulsen und einem aus Echo- u./o. Übersprechsignalen zusammengesetzten
Störsignal auf. Dieses letztere Störsignal ist mit Hilfe der nach Maßgabe des Sendesignals
ein entsprechendes Kompensationssignal bildenden Kompensationsschaltung K zu kompensieren,
wozu in der Kompensationsschaltung K die Filterkoeffizienten des variablen Filters
KF entsprechend einzustellen sind.
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Zur Einstellung der Filterkoeffizienten ist in der in der Zeichnung
dargestellten Schaltungsanordnung zunächst eine vom Ausgang ek der Ubersprech- u./o.
Echo-Kompensationsschaltung K zum Regelsignaleingang des variablen Filters KF führende
Regelsignalverbindung vorgesehen, die es gestattet, die Filterkoeffizienten nach
Maßgabe des am Kompensatorausgang ek auftretenden kompensierten Empfangssignals
(Restsignal) so einzustellen, daß das Restsignal minimiert wird. Eine solche Einstellung
der Filterkoeffizienten ist ebenfalls aus AGARD Conf.
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Proc. No. 103, 1972, 12-1...12-16und FREQUENZ 29 (1974) 5, 118...122
und 155...161 prinzipiell bekannt und braucht hier daher nicht mehr näher erläutert
zu werden. Bemerkt sei lediglich, daß, wie dies auch in derZeichnung angedeutet
ist, in die vom Ausgang ek der Kompensationsschaltung K zum Regelsignaleingang des
variablen Filters KF führende Regelsignalverbindung ein lediglich das Signalvorzeichen
übertragendes Glied Se eingefügt sein
kann, so daß dann die Koeffizienteneinstellung
nach Maßgabe des Vorzeichens des kompensierten Empfangssignals vor sich geht.
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Die vom Ausgang ek der Kompensationsschaltung K zum Regelsignaleingang
des variablen Filters KF führende Regelsignalverbindung verläuft in der in der Zeichnung
dargestellten Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung über den einen Eingang ul
einer Umschalteinrichtung U.
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Zu dem anderen Eingang u2 der Umschalteinrichtung U führt ein Differenzglied
DG, und zwar ggf. ebenfalls über ein lediglich das jeweilige Signalvorzeichen übertragendes
Glied Sr, wie dies auch in der Zeichnung angedeutet ist. Dieses Differenzglied DG
ist Teil einer Regelschaltung R, in der das Differenzglied DG eingangsseitig mit
dem Eingang und mit dem Ausgang des im abgehenden Vierdrahtleitungszweig VE hinter
dem Verknüpfungsglied KG der Kompensationsschaltung K liegenden EntscheidersEverbunden
ist; der Entscheiderausgang ist dabei über einen ebenfalls vom Differenzglied DG
gesteuerten adaptiven Entzerrer AE zu einem dem Entscheidereingang vorgeschalteten,
das Entzerrerausgangssignal in den abgehenden Vierdrahtleitungszweig VE einkoppelnden
Verkntipfungsglied EG rückgeführt, wobei zwischen dem Regelsignalausgang r der Regelsignalschaltung
R und dem Steuereingang des adaptiven Entzerrers AE wiederum ein lediglich das Signalvorzeichen
übertragendes Glied rS eingefügt sein kann. Über ein Grenzsignalglied (Schmitt-Trigger)
SG ist der durch den Ausgang des Differenzgliedes DG gebildete Regelsignalausgang
r der Regelsignalschaltung R mit dem Steuereingang der Umschalteeinrichtung U verbunden,
wobei, wie dies auch in der Zeichnung
angedeutet ist, zwischen
dem Regelsignalausgang r der Regelsignalschaltung R und den Schmitt-Trigger SG eine
den jeweiligen Signalmittelwert bildende Mittelungsschaltung M eingefügt sein kann.
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Die Festlegung eines entsprechenden Schwellwertes für den Schmitt-Trigger
SG bewirkt nun, daß im variablen Filter KF das über das Verknüpfungsglied KG dem
Empfangszweig VE zugeführ-be Kompensationssignal in Abhängigkeit von der - ggf.
gemittelten - Differenz zwischen dem nach der Ubersprech- u./o. Echo-Kompensation
im Zuge der Amplitudenentscheidung gebildeten Entscheiderausgangssignal und dem
Entscheidereingangssignal gebildet wird: Bei gröBerer - ggf.
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gemittelter - Differ.enz zwischen Entscheidereingangssignal und Entscheiderausgangssignal
werden die Filterkoeffizienten nach Maßgabe des kompensierten Empfangssignals bzw.
nach Maßgabe seines Vorzeichens eingestellt; die hierdurch relativ schnell erreichbare
Grobkompensation ermöglicht es dann dem adaptiven Entzerrer AEXdas dem Restsignal
überlagerte Nutzsignal von Verzerrungen soweit zu befreien, daß das Entscheidungsfehlersignal
praktisch nur noch das Restsignal beinhaltet. Bei der damit kleineren - ggf.
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gemittelten - Differenz zwischen Entscheidereingangssignal und Entscheiderausgangssignal
werden die.Filterkoeffizienten dann nach Maßgabe dieser Differenz bzw. ihres Vorzeichens
eingestellt, womit ein sowohl schnelles als auch sicheres Einlaufen der Kompensationsschaltung
erreicht wird. Dabei kann, wie dies in der Zeichnung noch angedeutet ist, die Verstellgröße
für die Filterkoeffizienten auch von der jeweiligen Verstärkung des Regelverstärkers
V abhängig sein, indem bei größerer Verstärkung die Verstellgröße
für
das variable Filter KF kleiner und bei kleinerer Verstärkung die Verstellgröße größer
gemacht wird.
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