DE3515832A1 - Hybrider echokompensator - Google Patents

Hybrider echokompensator

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DE3515832A1
DE3515832A1 DE19853515832 DE3515832A DE3515832A1 DE 3515832 A1 DE3515832 A1 DE 3515832A1 DE 19853515832 DE19853515832 DE 19853515832 DE 3515832 A DE3515832 A DE 3515832A DE 3515832 A1 DE3515832 A1 DE 3515832A1
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signal
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DE19853515832
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English (en)
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Hans Strømmen Hjørring
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/20Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers
    • H04B3/231Echo cancellers using readout of a memory to provide the echo replica

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

  • Hybrider Echokompensator
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Echokompensation bei Duplexübertragung, indem eine Anordnung zur Erzeugung eines Korrektursignales angewendet wird, und einen Kompensationskreis, der dem Korrektursignal zugeführt wird, um den Teil des Signales zu unterdrücken, der vom eigenen, gesendeten Signal stammt.
  • Ein Prinzipschema für eine solche Echokompensation zeigt Fig. 1. Dabei bezeichnen S den Sender, M den Empfänger, DK einen Richtkoppler (Gabelübertrager), KK einen Kompensationskreis für die Abgleichung des Echosignals und S2 einen Summenpunkt. Das Prinzip besteht in der Erzeugung eines Korrektursignales (-Echoestimate) in Form einer Kopie des empfangenen Echosignales, das vom Empfangssignal subtrahiert wird.
  • Der Schaltkreis kann durch Rückkopplung angepaßt werden, falls man annimmt, daß das gesendete Signal und das empfangene Signal nicht korreliert sind.
  • Es gibt drei bekannte Methoden zur Erzeugung des Echoestimates ES(t) 1. Faltintegral: ES (t) = h (ik) x(t- 5r)d r indem h ( rtp ) der Impulsrespons der Leitung ist 2. Transversalfilter: 3. Speicherkompensation Fig. 2 und 3 zeigen die Prinzipien für Methode 2 bzw. 3.
  • Mit der in Figur 2 dargestellten Lösung wird der Weg des Echos zwischen Sender und Empfänger mit einem Transversalfilter beschrieben. Die übertragungsfunktion des Transversalfilters muß der übertragungsfunktion des Echoweges entsprechen. Die Übertragungsfunktion des Transversalfilters wird mit der Anzahl verzögernder Elemente und den Koeffizienten aO bis an 1 beschrieben.
  • Da das Transversalfilter ein lineares Element ist, kann dieses Prinzip nur den Teil eines Echos ausgleichen, das von linearen Einwirkungen stammt. Nur Echos mit der Dauer von bis zu N*T können ausgeglichen werden.
  • Der Schaltkreis kann auch durch eine Rückkopplung vom Signal Yk und einem geeigneten Algorithmus angepaßt werden, um die Koeffizienten aO bis an 1 zu finden.
  • Mit der in Figur 3 gezeigten Lösung wird eine Abschätzung mittels eines Speichers für das Echo erzeugt. Die Menge der Speicherzellen wird von der Anzahl der Adresseneingänge bestimmt, die wiederum von der Menge der zeitverzögernden Elemente T bestimmt wird. Diese Lösung kann auch ein Echo mit der Dauer von bis zu N*T ausgleichen.
  • Ein Vorteil ist hierbei, daß die Übertragungsfunktion des Echoweges nicht linear sein muß.
  • Dieser Schaltkreis kann auch bei einer Rückkopplung vom Signal Yk angepaßt werden, sowie durch einen geeigneten Algorithmus, um den neuen Zustand der Speicherzellen zu bekommen.
  • Die Lösung mit dem Transversalfilter hat ihren Vorteil in einer schnellen Anpassung an Änderungen in den Übertragungsfunktionen des Echoweges, selbst bei großen Werten von N, weil die Koeffizienten aO bis an 1 parallel zueinander prozessiert werden können. Dies erfordert jedoch eine große Rechenkapazität.
  • Die Lösung mit Speicherkompensation stellt eine einfache Lösung dar, die in einem System leicht zu implementieren ist. Nachteilig ist, daß sie sich langsam einer Änderung in der Übertragungsfunktion des Echoweges anpaßt, und daß die Speichergröße als eine Funktion von 2N zunimmt. Praktische Lösungen können deshalb nur bei einem verhältnismäßig kleinen Wert von N realisiert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art die Schaltkreiskomplexität zu reduzieren, gleichzeitig mit der Beibe -haltung der echoausgleichenden und adaptablen Fähigkeit.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die Anordnung zur Erzeugung eines Korrektursignals (Echoestimates) ein Echoestimate mittels eines Summenpunktes erzeugt, der die Korrektionssignale einer willkürlichen Anzahl Speicherblöcke addiert, die den verschiedenen, innerhalb eines gewählten Zeitraumes möglichen Varianten eines Zeitverlaufs vom eigenen Sender zugeordnet sind, sowie Decoder enthält für jeden einzelnen Speicherblock, die zwischen diesem Sender und den Speicherblöcken gekoppelt sind, um aktuelle, gesendete Signalvarianten innerhalb des genannten Zeitraumes zu erkennen, wozu die Decoder Mittel umfassen für die Wahl in den Speicherblöcken der den aktuellen Signalvarianten zugeordneten Werten der Korrektionssignale, und daß das Echoestimate von dem empfangenen Signal in einem Summenpunkt subtrahiert wird, bevor es zum Empfänger gelangt.
  • Dabei wird also in vorteilhafter Weise eine Kombination der Transversalfilter- und Speicherkompensation in einer Hybridlösung vorgenommen.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Zunächst wird gezeigt, daß die beiden o.g. Methoden unter gewissen Voraussetzungen äquivalent sind. Man nimmt einfachheitshalber an, daß der Leitungscode binär ist mit den Werten 0 und 1. Die Multiplikatoren gemäß der Schaltung nach Figur 2 können da mit den Speicherzellen mit dem Inhalt 0, a0; O,al; 0,a2 . .0, a n-i erstattet werden.
  • Damit kommt man zur Ausführungsform nach Figur 4.
  • Indem die Signale Xk und Xk~1, Xk 2 und k-3 usw. an den zeitverzögernden Elementen T vereint werden, und diese Adresseneingänge für Gruppen von 4 Speicherzellen werden, erhält man eine äquivalente Lösung, wie sie in Figur 5 dargestellt ist. Der Inhalt der Speicherzellen kann mit Hilfe der Koeffizienten aO bis a N-1 beschrieben werden.
  • Im ersten Speicherblock mit Adresseneingang Xk und X wird der Inhalt in den Speicherzellen entsprechend der nachfolgend gezeigten Tabelle 1.
  • Tabelle 1 X 0 0 1 1 k-1 Xk 0101 0 a0 a1 a0 + a1 Entsprechend wird es für die übrigen Speicherblöcke.
  • Falls drei und drei Abzapfungen als Adressen für die Speicherzellen von 8 und 8 Zellen kombiniert werden, muß der Zelleninhalt im ersten Block so sein, wie er in der nachfolgenden Tabelle 2 beschrieben ist.
  • Tabelle 2 Xk-2 0 0 0 0 1 1 1 1 Xk-l O 0 1 1 0 0 1 1 Xk 0 1 0 1 0 1 0 1 0 a0 a1 a0 a2 a0 a1 a0 + + + + al a a2 al 2 2 1 a2 Entsprechendes gilt für die übrigen Blöcke.
  • Zellen mit dem Inhalt 0 brauchen in einer praktischen Lösung nicht realisiert zu werden.
  • Generell kann man so große Speicherblöcke, wie man wünscht, erstellen, indem man die Signale Xk bis Xk N+1 als Adresseneingänge benutzt. Die Figur 6 zeigt ein Beispiel hierfür, wo der Kompensatorblock kaskadengekoppelt ist. Jeder Block kann eine willkürliche Anzahl Elemente bearbeiten mit der Zeitverzögerung T. Wie man sieht, sind die Transversalfilterkompensation und die Speicherkompensation die Eckpunkte bei dieser Schaltungsanordnung. Mit ADR sind hierbei die Decoder, mit HUK die einzelnen Speicherblöcke bezeichnet, deren ausgangsseitig anliegenden Korrelationssignale KOR zum Summenpunkt S1 geführt sind.
  • Das System kann durch eine Rückkopplung des Signales Yk und einen geeigneten Algorithmus zum Ändern der Speicherzellen adaptiv gemacht werden. Wenn der Algorithmus dafür sorgt, daß die Speicherzellen, nach demselben Prinzip wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, justiert werden, wird der Respons zum System (Werte k ) derselbe sein, ohne Rücksicht auf die Konfiguration der Speicherzellen, solange die Abzapfung (N) konstant gehalten wird.
  • Indem ein anderer Algorithmus für die Änderungen der Speicherzellen gewählt wird, kann die Eigenschaft des Schaltkreises geändert werden.
  • Der Vorteil dieser Lösung besteht u.a. in einem kostengünstigen Aufbau, den man gegen die Responszeit für die Adaption und die Schaltkreis'komplexität abwägen kann.
  • Wenn z.B. N=16 und K:1 betragen, benötigt man 65 536 Speicherzellen, während man bei der Wahl von K=2 und gleichgroßen Blöcken 512 Zellen plus einen Addiererkreis erhält.
  • In den Fällen, wo der Leitungscode nicht binär ist, sondern ternär (die Werte 0, +1, -1 hat), muß diese Information in das System eingegeben werden. Dies kann dadurch geschehen, daß man den Sender als einen binären Code mit Transversalfilter betrachtet, um den ternären Code zu erzeugen. Man kann das Transversalfilter als einen Teil der Leitung betrachten. Indem die Anzapfungen des Transversalfilters in der Form von Adressenlinien zum Speicher geführt werden, behält man die Informationen über die Polarität des Leitungssignales. Dies ist in Figur 7 für einen PR4 Code gezeigt.
  • In Figur 7 ist auch eine Anordnung zur Änderung des Inhaltes in den Speicherblöcken gezeigt.
  • 4 Algorithmen können zur Änderung benutzt werden.
  • 1) In jedem Speicherblock wird die Zelle, worauf der Adressenzeiger zeigt, mit einem Wert entsprechend des Produktes von Yk und einer Konstante geändert.
  • 2) Mehr als eine Zelle wird in jedem Speicherblock mit dem Wert entsprechend des Produktes von Yk und einer Konstante, nach dem Prinzip in den Tabellen 1 und 2 beschrieben, geändert.
  • 3) Jede Zelle in jedem Speicherblock wird inkrementiert, sofern Yk positiv ist und dekrementiert, sofern negativ ist.
  • 4) Mehr als eine Zelle wird in jedem Speicherblock inkrementiert/dekrementiert, sofern Yk positiv/negativ ist nach dem in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen Prinzip.
  • Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der, unterschiedlich zur Ausführungsform nach Figur 7, zwischen den Decodern ADR1, ADR2 ...ADR K und den Speicherblöcken HUK1, HUK2...HUK K Logikeinheiten LOG1, LOG2...LOG K angeordnet sind, die jeweils bei Speicherung eines neuen Signalverlaufs in den Decodern ADR1, ADR2...ADR K für die Änderung von mehr als einer Speicherzelle in jedem Speicherblock sorgt zur Verkürzung der Anpassungszeit.
  • 5 Patentansprüche 8 Figuren - Leerseite -

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Echokompensator mit einem Richtkoppler für Duplexübertragung, welcher eine Anordnung zur Erzeugung eines Korrektursignals (Echoestimates) (ES) umfaßt, das vom empfangenen Signal (MS) subtrahiert wird, um den Teil des empfangenen Signals zu unterdrücken, der vom eigenen gesendeten Signal stammt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung eines Korrektursignals (Echoestimates) ein Echoestimate (EE) mittels eines Summenpunktes (51) erzeugt, der die Korrektionssignale (KOR1, KOR2...KOR K) einer willkürlichen Anzahl Speicherblöcke (HUK1, HUK2...HUK K) addiert, die den verschiedenen, innerhalb eines gewählten Zeitraumes möglichen Varianten eines Zeitverlaufs vom eigenen Sender (S) zugeordnet sind, sowie Decoder enthält für jeden einzelnen Speicherblock (ADR1, ADR2... ADR K), die zwischen diesem Sender und den Speicherblöcken gekoppelt sind, um aktuelle, gesendete Signalvarianten innerhalb des genannten Zeitraumes zu erkennen, wozu die Decoder (ADR1, ADR2... ADR K) Mittel umfassen für die Wahl in den Speicherblöcken (HUK1, HUK2 ... HUK K) der den aktuellen Signalvarianten zugeordneten Werten der Korrektionssignale (KOR1, KOR2....KOR K), und daß das Echoestimate (EE) von dem empfangenen Signal (MS) in einem Summenpunkt (S2) subtrahiert wird, bevor es zum Empfänger (M) gelangt (Fig. 6).
  2. 2. Echokompensator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung vom Signal an den Empfänger (M) durch eine Einheit (AOH) vorgesehen ist, die den Inhalt in den Speicherblöcken ändern kann, und die Algorithmen enthält für die Revision des Speichers (AOH) der Dateneingänge der Speicherblöcke (HUK1, HUK2...HUK K), für die Modifikation der von den Decodern (ADR1, ADR2...ADR K) ausgewählten Zellen in den Speicherblöcken, die sich dadurch Änderungen in den Übertragungsverhältnissen über der Zeit anpassen, für die die Speicherblöcke die Schreib-/ Lesespeicher sind (Fig. 7).
  3. 3. Echokompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Decodern (ADR1, ADR2...ADR K) und den Speicherblöcken (HUKl, HUK2... HUK K) Logikeinheiten (LOG1, LOG2...LOG K) angeordnet sind, die jeweils bei Speicherung eines neuen Signalverlaufs für die Änderung von mehr als einer Speicherzelle in jedem Speicherblock sorgt zur Verkürzung der Anpassungszeit (Fig. 8).
  4. 4. Echokompensator nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Algorithmus zur Modifizierung aktueller Speicherzellen darin besteht, daß der Inhalt der Speicherzellen, mit Werten gleich dem Produkt des Signales an den Empfänger (M) und einer Konstante, geändert wird.
  5. 5. Echokompensator nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Algorithmus zur Modifizierung der aktuellen Speicherzellen darin besteht, den Inhalt der Speicherzellen mit einer Konstante zu inkrementieren, sofern das Signal an den Empfänger (M) positiv ist, und den Inhalt der Speicherzellen mit einer Konstante zu dekrementieren, sofern das Signal an den Empfänger (M) negativ ist.
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