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Hybrider Echokompensator
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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.
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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.
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Der Schaltkreis kann durch Rückkopplung angepaßt werden, falls man
annimmt, daß das gesendete Signal und das empfangene Signal nicht korreliert sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Vorteil ist hierbei, daß die Übertragungsfunktion des Echoweges
nicht linear sein muß.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dabei wird also in vorteilhafter Weise eine Kombination der Transversalfilter-
und Speicherkompensation in einer Hybridlösung vorgenommen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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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.
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Damit kommt man zur Ausführungsform nach Figur 4.
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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.
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Im ersten Speicherblock mit Adresseneingang Xk und X wird der Inhalt
in den Speicherzellen entsprechend der nachfolgend gezeigten Tabelle 1.
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Tabelle 1 X 0 0 1 1 k-1 Xk 0101 0 a0 a1 a0 + a1 Entsprechend wird
es für die übrigen Speicherblöcke.
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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.
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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.
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Zellen mit dem Inhalt 0 brauchen in einer praktischen Lösung nicht
realisiert zu werden.
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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.
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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.
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Indem ein anderer Algorithmus für die Änderungen der Speicherzellen
gewählt wird, kann die Eigenschaft des Schaltkreises geändert werden.
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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.
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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.
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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.
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In Figur 7 ist auch eine Anordnung zur Änderung des Inhaltes in den
Speicherblöcken gezeigt.
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4 Algorithmen können zur Änderung benutzt werden.
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1) In jedem Speicherblock wird die Zelle, worauf der Adressenzeiger
zeigt, mit einem Wert entsprechend des Produktes von Yk und einer Konstante geändert.
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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.
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3) Jede Zelle in jedem Speicherblock wird inkrementiert, sofern Yk
positiv ist und dekrementiert, sofern negativ ist.
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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.
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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.
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5 Patentansprüche 8 Figuren
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