DE4135790A1 - Verfahren und anordnung zur echokompensation - Google Patents

Description

In dem Sonderheft "telcom report, Special, Multiplex- und Lei­ tungseinrichtungen", 10 (1987) März, Seiten 82 bis 87, ist ein Echokompensator in weltweiten Nachrichtenverbindungen beschrie­ ben. Dieser enthält, wie beiliegende Fig. 1 zeigt, ein steuer­ bares Digitalfilter AFI, einen Subtrahierer S1, eine Steuerung SPU sowie einen Restechobegrenzer NLP und ist auf der Vierdraht­ seite eines durch eine Gabel G gebildeten Zweidraht/Vierdraht- Übergangs angeordnet. Die Zweidrahtleitung führt zu einem nahen und die Vierdrahtleitung zu einem fernen Teilnehmer.

Vom Empfangswegsignal x(t) des fernen Teilnehmers gelangt über die Gabel G ein Echosignal a(t) auf den Sendewegeingang SWE. Zu diesem addiert sich ein Signalanteil z(t) vom nahen Teil­ nehmer. Das steuerbare Digitalfilter AFI stellt eine Nachbil­ dung des Echoweges dar und erzeugt, während es vom Empfangs­ wegsignal x(t) durchlaufen wird, ein künstliches Echosignal y(t). In dem Subtrahierer S1 wird dieses von den Signalteilen am Sendewegeingang SWE abgezogen. Eine Regelschaltung verstellt das steuerbare Digitalfilter AFI solange, bis das Signal am Ausgang des Subtrahierers S1 weitgehend frei von Echo ist.

Der Restechobegrenzer NLP beseitigt das verbleibende Restecho, indem er nur solche Signale zum Sendewegausgang SWA gelangen läßt, die eine bestimmte Schwelle überschreiten. Diese wird von der Steuerung SPU immer so gelegt, daß sie gerade noch über dem Pegel des zu erwartenden Restechos bleibt. Der Rest­ echobegrenzer NLP wird jedoch nur dann wirksam, wenn der ferne Teilnehmer spricht, auf keinen Fall aber während eines Doppel­ sprechens. Seine Wirkung ist mit der eines Schalters vergleich­ bar, der den Sendewegausgang SWA auftrennt, solange der ferne Teilnehmer allein spricht, und diesen sofort schließt, wenn der nahe Teilnehmer spricht oder der ferne Teilnehmer schweigt.

Für die Steuerung des Restechobegrenzers NLP und für die Bemes­ sung der Regelgeschwindigkeit des steuerbaren Digitalfilters AFI wird die Echodämpfung A_ECHO und die Kompensatordämpfung A_CANC benötigt. Üblicherweise wird hierfür der Sendewegeingangs­ pegel bzw. der Sendewegausgangspegel mit dem Empfangswegpegel in Beziehung gebracht.

A_ECHO = Empfangswegpegel - Sendewegeingangspegel
A_CANC - Empfangswegpegel - Sendewegausgangspegel - A_ECHO
= Sendewegeingangspegel - Sendewegausgangspegel.

Neue Anwendungsgebiete wie Mobilfunk verlangen einen Echo­ kompensatoreinsatz in Verbindung mit immer größeren Endecho- Laufzeiten T_e. Dabei ist, wie Fig. 2 zeigt, das Echosignal a(t) zum Empfangswegsignal x(t) deutlich zeitlich versetzt. Dies führt besonders bei dem charakteristischen schwankenden Pegelverlauf eines Sprachsignals dazu, daß häufig eine Pegel­ spitze P_max auf einem Weg mit einem Pegelminimum P_min auf einem anderen Weg in Beziehung gebracht wird. Dadurch ergeben sich bei den für die interne Steuerung des Echokompensators notwendigen Dämpfungsmessungen verfälschte Werte.

Dieser Fehler wurde bisher dadurch umgangen, daß die erhalte­ nen Meßwerte über nachgeschaltete Siebglieder mit extrem großer Zeitkonstante geführt wurden. Dies führte jedoch zu dem Nachteil, daß besonders der Restechobegrenzer NLP erst nach längerer Ein­ laufzeit optimal arbeitete.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu­ grunde, unverfälschte Dämpfungsmeßwerte zu erhalten.

Ein Echokompensator, in dem das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann, ist im Anspruch 2 angegeben. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen dieses Echokompensators enthalten die Ansprüche 3 und 4.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Es zeigt

Fig. 1 das bereits erläuterte bekannte Blockschaltbild eines Echokompensators,

Fig. 2 ein Empfangswegsignal und das zugehörige Echosignal,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Echokompensators mit erfindungsgemäß verzögertem Empfangswegsignal,

Fig. 4 ein bekanntes steuerbares Digitalfilter und eine Verzögerungseinrichtung und

Fig. 5 das Blockschaltbild des Echokompensators mit einer Steuerung, die die Erfindung betreffende Anordnungsteile enthält.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung nach Fig. 1, bei der jedoch der Steuerung SPU statt eines Empfangswegsignals x(t) ein im steuer­ baren Digitalfilter AFI abgeleitetes verzögertes Empfangsweg­ signal x_v(t) zugeführt wird.

Fig. 4 zeigt dieses steuerbare Digitalfilter AFI und eine Ver­ zögerungseinrichtung VE. Das steuerbare Digitalfilter AFI ent­ hält eine Laufzeitkette L mit Laufzeitgliedern T einer Lauf­ zeit τ, Bewertungselemente B₀ bis B_n mit Koeffizientenspeichern K₀ bis K_n, Multiplizierern M₀ bis M_n und Linearisierern LI₀ bis LI_n sowie einen Akkumulator A. Die Verzögerungseinrichtung VE enthält Multiplexer MX1 und MX2, einen Vergleicher V, einen Umschalter U, einen Speicher SP und D-Flipflops FFl und FF2.

Das Empfangswegsignal x(t) auf dem Empfangsweg EW durchläuft die Verzögerungsleitung L, wobei an den Abgriffen um n·τ (n = 0, 1, 2, 3, . . .) verzögerte Empfangswegsignale x₀(t) bis x (t) von den Bewertungselementen B₀ bis B₁ hinsichtlich Am­ plitude und Vorzeichen beeinflußt und schließlich im Akkumu­ lator K zu dem künstlichen Echosignal y(t) zusammengefaßt wer­ den. Jedes Bewertungselement B₀ bis B_n mit Koeffizientenspei­ cher K₀ bis K_n, Multiplizierer M₀ bis M_n und Linearisierer LI₀ bis LI_n kann man sich vereinfacht als einstellbares Dämpfungs­ glied mit der zusätzlichen Möglichkeit der Umpolung vorstellen.

Es sei angenommen, daß das Echosignal a(t) gegenüber dem Em­ pfangswegsignal x(t) um 6 dB gedämpft ist und eine Laufzeit von 3·τ ohne Phasendrehung aufweist. In diesem Fall wäre der künstliche Echoweg dann richtig geschaltet, wenn nur das Bewer­ tungsglied B₃ auf den Wert + 0,5 und alle anderen auf den Wert 0 eingestellt sind. Da in der Praxis die verschiedenen Frequenz­ anteile des Analogsignals im Echoweg unterschiedlichen Lauf­ zeiten und unterschiedlichen Dämpfungen unterliegen, werden gleichzeitig mehrere Bewertungselemente auf einen Wert ungleich Null eingestellt. Die Koeffizientenspeicher K₀ bis K_n werden hauptsächlich in den Zeiten eingestellt, in denen nur der ferne Teilnehmer spricht.

Innerhalb von 125 µs werden sequentiell alle n Koeffizienten - das entspricht einer Taktrate von n×8 kHz am Takteingang TA2 - in den Koeffizientenspeichern K₀ bis K_n über den Multiplexer MX1 dem Vergleicher V zugeführt, indem sie mit dem im Speicher SP als bislang größten gespeicherten Koeffizienten verglichen werden. Übertrifft der Wert des neuen Koeffizienten den ge­ speicherten, dann wird der neue über den Umschalter U in den Speicher SP aufgenommen. In diesem Fall wird auch der vom syn­ chron mitlaufenden Multiplexer MX2 aus einem Abgriff der Lauf­ zeitkette L abgenommene entsprechend verzögerte Abtastwert des Empfangswegssignals x(t) im D-Flipflop FFl festgehalten und am Ende der Vergleichsprozedur mit einem 8-kHz-Takt am Takteingang TAl in das D-Flipflop FF2 übernommen. Darauf wird der Speicher SP wieder gelöscht.

Fig. 5 zeigt den Echokompensator nach Fig. 3 mit einer Steue­ rung SPU, die einen Steuerteil für den Restechobegrenzer NLP de­ tailliert zeigt. Die Steuerung SPU enthält Subtrahierer S2 bis S5, Tiefpässe TP1 bis TP4 und einen Komparator K; weiter einen Linearisierer L1 und Logarithmierer LG1 und LG2.

Durch Subtraktion des verzögerten Empfangswegpegels vom Sende­ wegeingangspegel im Subtrahierer S2 wird die Echodämpfung A_ECHO gewonnen. Durch Subtraktion des Sendewegpegels am Aus­ gang LGA1 des Logarithmierers LG1 vom verzögerten Empfangs­ wegpegel im Subtrahierer S3 werden weiter die Dämpfungen A_ECHO +A_CANC ermittelt. Durch Subtraktion der Echodämpfung A_ECHO von der Summe aus Echodämpfung A_ECHO und Kompensatordämpfung A_CANC ergibt sich letztere. Durch Subtraktion der Kompensator­ dämpfung A_CANC vom künstlichen Echopegel P ergibt sich schließ­ lich eine Restechobegrenzer-Schwelle CCS. Der Komparator K ver­ gleicht das Sendewegsignal am Ausgang LGA1 des ersten Logarith­ mierers LG1 mit der Restechobegrenzer-Schwelle CCS. Sobald letztere vom Sprachpegel des nahen Teilnehmers überschritten wird, schaltet sich der Restechobegrenzer NLP mit einer Nach­ wirkzeit von einigen ms unwirksam. Dadurch wird sichergestellt, daß auch gelegentliche leisere Sprachanteile ungehindert an den Sendewegausgang SWA gelangen können.

Claims (4)

1. Verfahren zur Echokompensation im Sendeweg (SW) eines Zweidraht/Vierdrahtübergangs in einer Telefonverbindung, bei dem vom Echosignal a(t) eines fernen Teilnehmers und vom Signalanteil z(t) eines nahen Teilnehmer ein künstliches Echo­ signal y(t) abgezogen wird,
bei dem eine Echodämpfung (A_ECHO) im Endechoweg durch Subtrak­ tion des Sendewegeingangspegels vom Empfangswegpegel ermittelt wird,
bei dem die Summe aus Echodämpfung (A_ECHO) und Kompensatordäm­ pfung (A_CANC) durch Subtraktion des Sendewegsausgangspegels vom Empfangswegpegel ermittelt wird,
bei dem die Kompensatordämpfung (A_CANC) durch Subtraktion der Echodämpfung (A_ECHO) von der Summe aus Echodämpfung (A_ECHO) und Kompensatordämpfung (A_CANC) ermittelt wird,
bei dem eine Restechobegrenzer-Schwelle (CCS) durch Subtraktion der Kompensatordämpfung (A_CANC) vom künstlichen Echopegel (P_y) ermittelt wird,
bei dem der Sendewegausgangspegel mit der Restechobegrenzer- Schwelle (CCS) verglichen wird und
bei dem mit dem Vergleichsergebnis ein Restechobegrenzer (NLP) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangswegsignal x(t) für diese Ermittlungen derart verzögert wird, daß es zeitgleich mit seinem sendeseitigen Echosignal a(t) auftritt.

2. Echokompensator
mit einem Linearisierer (LI), dessen Eingang mit einem Sendewegeingang (SWE) verbunden ist,
mit einem ersten Subtrahierer (S1), dessen Minuend-Eingang mit dem Ausgang des Linearisierers (LI) verbunden ist,
mit einem steuerbaren Digitalfilter (AFI), das eine Laufzeit­ kette (L), Bewertungselemente (B₀-B_n) und einen Akkumulator (A) enthält, dessen Eingang mit einem Empfangsweg (EW), dessen Aus­ gang mit dem Subtrahend-Eingang eines ersten Subtrahierers (S1) und dessen Steuereingang mit dem Ausgang des ersten Subtrahierers (S1) verbunden ist,
mit einem ersten Logarithmierer (LG1), dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Subtrahierers (S1) verbunden ist,
mit einem Restechobegrenzer (NLP), dessen Eingang mit dem Aus­ gang (LGAl) des ersten Logarithmierers (LG1) und dessen Aus­ gang mit einem Sendewegausgang (SWA) verbunden ist, und
mit einer Steuerschaltung (SPU), deren erster Eingang mit dem Sendewegeingang (SWE), deren zweiter Eingang mit dem Ausgang (LGAl) des ersten Logarithmierers (LG1)
und dessen Ausgang mit einem Steuereingang des Restechobegrenzer (NLP) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem dritten Eingang der Steuerschaltung (SPU) und dem Empfangsweg (EW) eine Verzögerungseinrichtung vor­ gesehen ist.

3. Echokompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verzögerungseinrichtung Laufzeitglieder (T) der Laufzeitkette (L) des steuerbaren Digitalfilters (AFI) vorge­ sehen sind.

4. Echokompensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungseinrichtung
ein erster Multiplexer (MX1), dessen Eingänge jeweils mit dem Ausgang eines Koeffizientenspeichers (K₀-K_n) des steuerbaren Digitalfilters (AFI) verbunden sind,
ein Vergleicher (V), dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Multiplexers (MX1) verbunden ist,
ein Umschalter (U), dessen erster Eingang mit dem zweiten Ein­ gang des Vergleichers (V), dessen zweiter Eingang mit dem Aus­ einen ersten Tiefpaß (TP1) mit dem Sendewegeingang (SWE) und dessen Minuend-Eingang über einen zweiter Tiefpaß (TP2) mit dem Q-Ausgang des zweiten D-Flipflops (FF2) verbunden ist, ein dritter Subtrahierer (S3), dessen Subtrahend-Eingang über einen dritten Tiefpaß (TP3) mit dem Ausgang (LGA1) des ersten Logarithmierers (LG1) und dessen Minuend-Eingang mit dem Mi­ nuend-Eingang des zweiten Subtrahierers (S2) verbunden ist, ein vierter Subtrahierer (S4), dessen Minuend-Eingang mit dem Ausgang des dritten Subtrahierers (S3) und dessen Subtrahend- Eingang mit dem Ausgang des zweiten Subtrahierers (S2) verbun­ den ist,
ein fünfter Subtrahierer (S5), dessen Minuend-Eingang über einen vierten Tiefpaß (TP4) und einen zweiten Logarithmierer (LG2) mit dem Ausgang des steuerbaren Digitalfilters (AFI) und dessen Subtrahend-Eingang mit dem Ausgang des vierten Subtra­ hierers (S4) verbunden ist, und
ein Komparator (K) vorgesehen sind, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des fünften Subtrahierers (S5), dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang (LGA1) des ersten Logarithmierers (LG1) und dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Restechobegrenzers (NLP) verbunden ist.