DE4202206C2 - Analog/digitaler Kompensator mit Pegelregelung für eine Gabelschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen analog/digitalen Kompensator mit Pegelregelung für eine Gabelschaltung nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Gabelschaltungen werden in der Übertragungstechnik einge­ setzt, um eine doppelt gerichtete Zweidrahtleitung mit ei­ ner Vierdrahtleitung zu verbinden, bei der eine Signalüber­ tragung über jeweils ein Leitungspaar in nur einer Über­ tragungsrichtung erfolgt. Dabei können Signalstörungen ent­ stehen, weil die Übertragungseigenschaften einer Gabel­ schaltung in der Praxis nicht so vollkommen sind, daß ein Übersprechen von einer Signalrichtung auf die andere oder das Entstehen von Echosignalen vollkommen ausgeschlossen werden kann. Die Übertragungseigenschaften einer Gabel­ schaltung sind umso besser, je präziser die Eigenschaften der Zweidrahtleitung durch ein sogenanntes Nachbild, wel­ ches mit der Gabelschaltung verbunden wird, rekonstruiert werden können. Wenn das Nachbild feste elektrische Größen aufweist, und an der Zweidrahtleitung Änderungen vorgenom­ men werden, ohne daß das Nachbild entsprechend angepaßt wird, so verschlechtern sich die Übertragungseigenschaften der Gabelschaltung.

Um diesem Effekt entgegen zu wirken, ist es bekannt, adap­ tive Filter einzusetzen, welche an den Sendezweig der Vier­ drahtleitung angeschlossen sind. Über derartige Filter wird ein Teil des Sendesignals auf die Empfangsseite übertragen und so mit dem Empfangssignal der Vierdrahtleitung ver­ knüpft, daß eine möglichst geringe Differenz entsteht. Ein derartiges Filter soll also bewirken, daß die durch die Ga­ belschaltung verursachten Fehler durch einen möglichst gleich großen Betrag (negativer Fehler) ausgeglichen wer­ den.

In der Europäischen Patentschrift 0 231 854 B1 wird ein Echo­ kompensator beschrieben, bei dem ein adaptives Transversalfil­ ter zur Anwendung kommt. Der Ausgang dieses adaptiven Transver­ salfilters ist mit einer digitalen Subtrahierschaltung verbun­ den. Diese digitale Subtrahierschaltung ist zwischen einem di­ gitalen Expander und einem digitalen Kompressor eingefügt. Wenn eine derartige Anordnung in eine analog betriebene Übertra­ gungsleitung eingesetzt werden soll, so sind entsprechende Ana­ log/digital-Wandler und Digital/analog-Wandler vorzusehen. Durch das Einbringen eines Zusatzsignals in den Kompensations­ weg soll eine Verstärkung außerhalb des Nutzbandes vermieden werden. Eine Pegelregelung, womit das Nutzsignal bei Bedarf verstärkt werden kann, ist bei diesem Echokompensator nicht vorgesehen.

In den "Patents Abstracts of Japan" Ausgabe E 321 vom 14.06.1985 (Vol.9/Nr. 140) wird ebenfalls ein Echokompensator beschrieben. In dem Vierdraht-Sendezweig ist ein Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor eingefügt. Zur Steuerung dieses variablen Verstärkers ist eine Verstärkersteuerung vorgesehen, welche analoge Ausgangsssignale an zwei weitere variable Ver­ stärker abgibt. Diese beiden zusätzlichen variablen Verstärker sind erforderlich, um den Echopfad und die Einstellung des va­ riablen Filters in Abhängigkeit vom eingestellten Verstärkungs­ faktor bei dem im Sendezweig liegenden variablen Verstärker zu beeinflussen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen analog/digitalen Kompensator mit Pegelregelung für eine analoge Gabelschaltung vorzustellen, bei dem ein digitales adaptives Filter zur Anwen­ dung kommt. Die Einstellsignale für das digitale adaptive, bzw. variable Filter sollen digital erzeugt werden, wobei das jeweilige Einstellsignal für dieses Filter unabhängig ist von dem für den analogen Pegelregler eingestellten Verstärkungsfak­ tor.

Für die Lösung dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vor­ gesehen, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß für die Reali­ sierung eines digitalen Filters und zur Erzeugung der Einstell­ größen digitale Signalprozessoren angewendet werden können, wo­ bei gleichzeitig die Einstellparameter für das digitale varia­ ble Filter und eine automatische Pegelregelung entstehen. Dabei sind keine zusätzlichen variablen Verstärker erforderlich.

Mit den im Unteranspruch angegebenen Weiterbildungen der Erfin­ dung werden größere Genauigkeiten bei der Kompensation der Feh­ lersignale erreicht.

Ein Ausbildungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand einer Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Gabelschaltung G dargestellt, welche in bekannter Weise eine Zweidrahtleitung ZL aufteilt in einen Vierdraht-Sendezweig VS und einen Vierdraht-Em­ pfangszweig VE. Eine wesentliche Rolle spielt dabei das so­ genannte Nachbild N, welches im Idealfall die gleichen elektrischen Werte hat wie die Impedanz der Zweidrahtlei­ tung ZL. An den Vierdraht-Empfangszweig VE ist ein automa­ tischer Pegelregler PR angeschlossen, dessen Ausgang mit einer Subtrahiereinrichtung SUB verbunden ist. Das Aus­ gangssignal AS dieses als Operationsverstärker ausgeführten Subtrahierers wird auf den Empfangszweig VE' der Vier­ drahtleitung VL geschickt. An den Vierdrahtsendezweig VS ist ein Analog/Digital-Wandler ADW 2 angeschlossen, dessen Ausgangssignal SD einem digitalen adaptiven Filter VF zuge­ führt wird. Das digitale adaptive Filter VF wird durch Ein­ stellsignale EF so beeinflußt, daß sein Ausgangssignal DF einem die Übertragungsfunktion der Gabelschaltung G nach bildenden Digitalwert entspricht.

Dieses digitale Ausgangssignal DF des adaptiven Filters VF wird über einen digitalen Multiplizierer DM, dessen Funk­ tion später noch erläutert wird, einem Digital/Analog-Wand­ ler DAW zugeführt, dessen Ausgang mit dem Subtraktionsein­ gang des Subtrahierers SUB verbunden ist. Somit wird das vom adaptiven Filter VF abgegebene Signal DF analog gewan­ delt ünd als Analogwert GEA dem Subtrahierer SUB angeboten. Dieses die Funktion der Gabelschaltung G repräsentierende Signal wird also von dem auf dem Vierdraht-Empfangszweig VE vorhandenen Signal subtrahiert, so daß ein um das Kompensa­ tionssignal verringertes Signal AS der Vierdrahtleitung VL angeboten wird.

An den Empfangszweig der Vierdrahtleitung VE' ist ein Ana­ log/Digital-Wandler ADW 1 angeschlossen, welcher das Aus­ gangssignal AS des Subtrahierers SUB in ein digitales Ausgangssignal ED umwandelt. Dieses digitale Ausgangssignal ED des Analog/Digital-Wandlers ADW 1 wird über einen Dividierer DD der Steuereinrichtung ST angebo­ ten. Diese Steuereinrichtung ST enthält eine Recheneinrich­ tung RE welche mit Hilfe eines bekannten Algorithmus, z. B. DLMS (delayed least mean square) ein Einstellsignal EF für das adaptive Filter VF erzeugt, wobei auch das digitale Ausgangssignal SD des am Sendezweig VS der Vierdrahtlei­ tung VL angeschlossenen Analog/Digital-Wandlers ADW 2 be­ rücksichtigt wird.

Auf diese Weise wird das vom adaptiven Filter VF erzeugte Kompensationssignal DF laufend korrigiert und optimal an die herrschenden Sende- und Empfangsbedingungen der Vier­ drahtleitung angepaßt.

In der Steuereinrichtung ST ist außerdem ein digitales Re­ gelglied RG vorgesehen. Damit wird ein digitales Einstell­ signal ER für den Pegelregler PR erzeugt. Dem Regelglied RG wird ein digitales Signal DR angeboten, welches durch Bil­ dung eines Quotienten aus dem digitalen Ausgangssignal ED des an den Empfangszweig VE' der Vierdrahtleitung VL ange­ schlossenen Analog/Digital-Wandlers ADW 1 und dem digitalen Ausgangssignal ER des Regelgliedes RG erzeugt wird. Das digitale Eingangssignal DR wird außerdem der Rechenein­ richtung RE angeboten und bei der Bildung des digitalen Einstellsignals EF für das adaptive Filter VF berücksich­ tigt. Durch den digitalen Dividierer DD wird an dieser Stelle erreicht, daß vom Pegelregler PR verursachte Pegel­ veränderungen im Empfangszweig VE, VE' der Vierdrahtleitung VL sich nicht nachteilig bei der Erzeugung der Einstellsignale EF für das adaptive Filter VF und ER für den automatischen Pegelregler PR auswirken.

An den Ausgang des adaptiven Filters VF ist ein digitaler Multiplizierer DM geschaltet, dessen Ausgang mit dem Ein­ gang des Digital/Analog-Wandlers DAW verbunden ist. In die­ sem digitalen Multiplizierer DM wird das Ausgangssignal DF des adaptiven Filters VF mit dem Ausgangssignal ER des in der Steuereinrichtung ST befindlichen Regelgliedes RG durch Multiplikation verknüpft. Damit wird erreicht, daß die Ein­ stellung des Pegels am Pegelregler PR bei der Subtraktion des Filtersignals DF berücksichtigt wird. Die Auswirkungen dieser Multiplikation auf das Einstellsignal EF für das adaptive Filter VF und auf das Einstellsignal ER für den Pegelregler PR werden durch den bereits erwähnten digitalen Dividierer DD wieder ausgeglichen.

In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird aufge­ zeigt, auf welche Weise bei einer analog betriebenen zwei­ drähtigen Verbindungsleitung mit einer durch eine Gabel­ schaltung G bewirkte Aufteilung in eine Vierdrahtleitung VL digitale Komponenten eingesetzt werden können, um eine op­ timale Kompensation von Übersprech- und/oder Echosignalen zu erreichen. Die Funktionen der digitalen Komponenten lassen sich vorteilhaft durch einen digitalen Signalprozessor re­ alisieren. Eine derartige Anordnung läßt sich mit entspre­ chenden Anpassungen und Änderungen auch bei einem digi­ talen Übertragungsverfahren (ISDN) einsetzen.

Claims (2)

1. Analog/digitaler Kompensator für eine Gabelschaltung, die eine Vierdraht-Zweidrahtumsetzung vornimmt, wobei eine Übertragung von Übersprech- und/oder Echosignalen vom Vierdraht-Sendezweig zum Vierdraht-Empfangszweig verringert wird, indem die Übertragungsfunktion der Gabelschaltung durch ein variables Filter nachgebildet wird, wobei die Gabelschaltung analog und das Filter digital ausgeführt ist, und das die Übertragungsfunktion der Gabelschaltung nachbildende Filter von einer digital arbeitenden Steuereinrichtung eingestellt wird, wobei ein analog arbeitender Subtrahierer vorgesehen ist, der das durch das Filter erzeugte Echosignal von dem das Echo erhaltenden Signal auf dem Vierdraht-Empfangszweig der Gabelschaltung subtrahiert, und das analoge Ausgangssignal des Subtrahierers über einen am Vierdraht-Empfangszweig angeschalteten Analog-Digital-Wandler einer Steuereinrichtung zugeführt wird, die daraus ein digitales Einstellsignal für das variable Filter erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gabelschaltung (G) und dem Subtrahierer (SUB) ein Pegelregler (PR) geschaltet ist, daß an den digitalen Ausgang des im Vierdraht-Empfangszweig (VE') befindlichen Analog-Digital-Wandlers (ADW1) ein digitaler Dividierer (DD) angeschaltet ist, und ein digitaler Multiplizierer (DM) vorgesehen ist, der an den Ausgang des digitalen variablen Filters (VF) angeschaltet ist, daß das von einem Regelglied (RG) erzeugte digitale Einstellsignal (ER) dem automatischen Pegelregler (PR), dem digitalen Dividierer (DD) und dem digitalen Multiplizierer (DM) zugeführt ist, und daß der digitale Dividierer (DD) ein gemeinsames Einstellsignal (DR) für dieses digitale Regelglied (RG) und eine in der Steuereinrichtung (ST) befindliche, die Einstellsignale (EF) für das variable Filter (VF) erzeugende Recheneinrichtung (RE) abgibt, welches von dem für den Pegelregler (PR) eingestellten Pegel unabhängig ist.

2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das in der Steuereinrichtung (ST) befindliche digitale Regel­ glied (RG) aus dem Ausgangssignal (ED) des am Vierdraht-Empfangs­ zweig (VE) angeschalteten Analog-Digital-Wandlers (ADW 1) das jeweilige Einstellsignal (ER) für den Pegelregler (PR) so bildet, daß der Pegel des Ausgangssignals (AS) des Subtrahierers (SUB) konstant bleibt,
und daß zur Berechnung der digitalen Einstellsignale (EF) für das variable Filter (VF) aus den Ausgangssignalen (SD) des am Vier­ draht-Empfangszweig (VE) angeschalteten Analog-Digital-Wandlers (ADW 1) und den Ausgangssignalen (SD) eines am Vierdraht-Sende­ zweig (VE) angeschalteten Analog-Digital-Wandlers (ADW 2) eine Recheneinrichtung (RE) verwendet wird,
die dazu einen bekannten Algorithmus, z. B. DLMS (delayed least mean square), benutzt, um durch Analog-Digital-Wandlung entste­ hende Verzögerungen auszugleichen.