1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf Telefontechnologie und
genauer gesagt auf ein störungssicheres Betriebsverfahren zur
Aufrechterhaltung einer Schleifenstabilität zwischen einem
Übertragungsweg und einem Empfangsweg eines Freisprechtelefons,
um aus einem Voll-Duplex in einen Halb-Duplex-Modus
umzuschalten, wenn eine Schleifeninstabilität detektiert wird.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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Herkömmliche Freisprechtelefone funktionieren in einem
Halb-Duplex-Modus, der es jeweils nur einer Person erlaubt, zu
sprechen. Wenn ein Sprecher (nahes Ende) in ein Halb-Duplex-
System spricht, werden die von dem anderen Sprecher (fernes
Ende) erhaltenen Signale geblockt, bis die Sprache am nahen
Ende entweder beendet ist oder durch ein stärkeres Signal
unterbrochen wird. Während ein Sprecher spricht, werden die
Signale oft abgeblockt, falls jemand am anderen Ende leichte
Geräusche macht und das Mikrofon aktiviert. In anderen Fällen ist
es notwendig, dass ein Sprecher in das Freisprechtelefon
schreit, um am anderen Ende gehört zu werden. Es ist allgemein
sehr schwierig, soweit nicht gar unmöglich, in einem Halb-
Duplex-System gegenwärtige Sprecher zu unterbrechen, während
sie sprechen. All diese Bedingungen sind in einer
Telekonferenz-Situation sehr unangenehm.
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Das akustische Raumecho ist bislang eines der
schwierigsten Probleme bei Freisprech-Telefonanlagen-Systemen. Akustische
Echos treten auf, wenn die über die Telefonleitung gesandte
Sprache des fernen Endes aus dem Lautsprecher am nahen Ende
austritt, in ein nahegelegenes Mikrofon zurückgekoppelt wird
und dann zum Ursprungsort zurückgelangt. Sprecher am fernen
Ende können, nachdem sie gerade gesprochen haben, hören, dass
ihre eigenen Stimmen schwach zurückkommen. Ein Verfahren zum
Eliminieren dieser irritierenden akustischen Echos besteht
darin, einen Echo-Unterdrücker zu verwenden, um das Mikrofon
abzuschalten, während das andere Ende spricht. Dies führt dazu,
dass bei herkömmlichen Freisprechtelefonen der Halb-Duplex-
Betrieb gegenwärtig implementiert ist. Zum Voll-Duplex-Betrieb
sind fortgeschrittenere Unterdrücker für akustisches Echo
erhältlich, um das Zusammenwirken bei Telefonkonferenzen zu
verbessern. Unterdrücker für akustisches Echo verwenden
adaptive Filterverfahren, um die Impulsantwort des Konferenzraums zu
modulieren, um die Echos von dem Sprechsignal wieder
herzustellen. Die geschätzten Echos werden dann von den ausgehenden
Mikrofonsignalen subtrahiert, um zu vermeiden, dass diese Echos
zum fernen Ende zurückgelangen. Ein Beispiel dieser Art von
Echo-Unterdrückern ist in der US 4,629,829 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der gegenwärtigen Erfindung wird ein Verfahren
offenbart, um die Schleifenstabilität zwischen einem
Übertragungsweg und einem Empfangsweg eines Freisprechtelefons
einzuhalten, um allmählich von einem Voll-Duplex-Modus in einen
Halb-Duplex-Modus umzuschalten, wenn eine Schleifeninstabilität
detektiert wird. Die ausfallsichere Vorrichtung besteht aus
steuerbaren Abschwächern, die in dem Übertragungsweg und dem
Empfangsweg vorgesehen sind, um die Schleifenverstärkung zu
steuern, indem der Signalfluss entlang des Weges begrenzt wird,
wenn eine Instabilität detektiert wird.
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Das ausfallsichere Betriebsverfahren berechnet
Verstärkungswerte von Gesamtecho-Rückführverlust des Leitungsecho-
Unterdrückers und von dem Echo-Rückführverlust des
Unterdrückers des akustischen Echos, und bestimmt den Betriebszustand.
Bei einer bevorzugten Ausführung gibt es sechs mögliche
Betriebszustände. Nachdem der geeignete Betriebszustand
ausgewählt ist, werden bestimmte Betriebsparameter unter Verwendung
der gemessenen Signalpegel an unterschiedlichen
Schaltungspunkten in Abhängigkeit von der Leistung der Echo-Unterdrücker
ausgewertet. Diese Betriebsparameter werden dann verwendet, um
eine Wertetabelle anzusprechen, die das Freisprechtelefon in
einen definierten Betriebszustand einstellt (Empfangen, Senden,
schneller Leerlauf oder langsamer Leerlauf), in dem das
Verhalten der beiden Abschwächer in der Schaltung eingestellt wird.
Das ausfallsichere Verfahren aktualisiert die Abschwächer
ungefähr jede Millisekunde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Fig. 1 (a) und (b) sind Blockdiagramme, die die
Hauptkomponenten eines Freisprechtelefons gemäß der gegenwärtigen
Erfindung darstellen und
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Fig. 2 illustriert einen Flowchart zur Implementierung des
ausfallsicheren Betriebsverfahrens, um die
Übertragungsschlei
fenstabilität und die Empfangsschleifenstabilität in dem
Freisprechtelefon gemäß der Fig. 1(a) und (b) aufrechtzuerhalten.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Bezug nehmend auf die Fig. 1(a) und (b) ist ein
Freisprechtelefon 10 dargestellt, das zwei Ausgangssignalwege
aufweist, wozu ein Lautsprechersignal 45 und ein Mikrofonsignal 14
gehören. Diese in den Fig. 1(a) und (b) des Freisprechtelefons
10 gezeigten Funktionen sind weitgehend digital implementiert
unter Verwendung von herkömmlicher digitaler
Signalverarbeitungshardware. Bei der bevorzugten Ausführung wird ein
digitaler Signalprozessor DSP16A (kommerziell erhältlich von AT&T)
zusammen mit einem herkömmlichen Speicher und mit Hardware-
Logikkomponenten verwendet. Das Lautsprechersignal 45 kommt von
dem fernen Ende über die Telefonleitung 44, pflanzt sich zu und
über den Lautsprecher 71 am nahen Ende fort und wird von den
Hörern am nahen Ende gehört. Sprache, die von dem nahen Ende
ausgeht, wird vom Mikrofon 12 detektiert und zu dem fernen Ende
über Telefonleitungen 44 übertragen. Das von dem nahen Ende
ausgehende Mikrofonsignal 14 kann ferner ein Echo aufweisen,
das von dem fernen Ende über den Lautsprecher 71 kommt. Der
Hauptzweck des digitalen Verarbeitens dieser Lautsprecher- und
Telefonsignale 45, 14 besteht darin, die Echos im
Mikrofonsignal 14 zu entfernen, so dass Zuhörer am fernen Ende nur ihre
Sprecher am nahen Ende hören, ohne dass ihre eigenen Stimmen
nach einer verschleiften Verzögerung der Telefonübertragung
zurückkommen. Die Signalverarbeitung entfernt ferner die Echos
und die Nebentöne im Lautsprechersignal 45, so dass am nahen
Ende nur die Sprache des fernen Endes gehört werden kann.
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Analoge Signale, die von den Sprechern am nahen Ende
erzeugt werden, werden vom Mikrofon 12 aufgenommen,
tiefpassgefiltert und bei 8 Kilohertz von dem A/D-Wandler 16 zu
ganzzahligen 16-Bits digitalisiert. Bei der bevorzugten Ausführung
können das Tiefpassfilter und der A/D-Wandler unter Verwendung
eines Modells 7025 Kodex, das kommerziell von AT&T erhältlich
ist, implementiert sein. Das digitale Signal wird dann durch
ein Hochpass-Vorverstärkungsfilter 18 von herkömmlicher Bauart
verarbeitet, um die Hochfrequenz-Komponenten zu verstärken, um
die Leistung der Echo-Unterdrücker zu verbessern. Das
verarbeitete Signal 20 wird dann mit dem akustischen Echo-
Unterdrückersignal 28 (AEC) im Summierer 22 kombiniert, um ein
Summierer-Output 24 zu erzeugen. Der akustische
Echounterdrücker 26 (AEC) nimmt den Abschwächer-Output 59 als
Referenzsignal und stellt ein simuliertes Echosignal bereit, das, wenn es
von dem verarbeiteten Signal 20 subtrahiert wird, die
Lautsprechersignalkomponente 45 von dem verarbeiteten Signal 20 im
Summierer 22 entfernt. Der Summierer-Output 24 wird in den AEC
26 zurückgekoppelt, um dem AEC26 ein Rückkopplungssignal zu
liefern, an dem die Wirksamkeit der Unterdrücker gemessen
werden kann. Akustische Echo-Unterdrücker sind in der
Telefontechnik bekannt und spezielle Details der bevorzugten Ausführung
werden in den oben erwähnten, damit zusammenhängenden
Anmeldungen identifiziert. Zusätzliche Informationen über akustische
Echo-Unterdrücker kann aus "Acoustic Echo Cancellation with the
WE DSP16A Digital Signal Processor" von S. M. Kuo und H. Zhao in
der AT&T-Gebrauchsanweisung gefunden werden..
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Nach der Echounterdrückung im Summierer 22 wird der
Summierer-Output 24 in einem digitalen Übertragungsabschwächer 30
verarbeitet, der die Gesamtverstärkung des Sendeweges vom
Mikrofon 12 zur Telefonleitung 44 steuert. Das Verfahren des
Bestimmen des Abschwächungspegels am Übertragungsabschwächer 30
und am komplementären Empfänger-Abschwächer 57 gehört zum
fehlersicheren Mechanismus der gegenwärtigen Erfindung und wird
nachfolgend anhand von Fig. 2 detaillierter beschrieben.
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Das Abschwächer-Output-Signal 32 wird als nächstes vom
Geräusch-Ausfüller 34 verarbeitet, der die Veränderungen im
Hintergrund-Geräuschpegel in einer noch nachfolgend
beschriebenen Weise kompensiert, die mit dem dynamischen Betrieb des
Übertragungs-Abschwächers 30 zusammenhängt. Der Übertragungs-
Abschwächer 30 und der Empfangs-Abschwächer 57 führen geeignete
Werte der Abschwächung in den Lautsprechersignalweg und den
Mikrofonsignalweg ein, während das Freisprechtelefon 10 in
einem von sechs Zuständen arbeitet, die in Tabelle II
nachfolgend dargestellt und beschrieben sind.
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Die Abschwächer 30 und 57 stellen die
Systemschleifenstabilität sicher, wenn die adaptiven Filter des AEC26 und des
Leitungsecho-Unterdrückers 40 nicht vollständig konvergieren
und verbessern die Leistung beider Echo-Unterdrücker 26, 40,
wenn das Freisprechtelefon 10 im normalen Betrieb ist. Wenn
sich der Abschwächer 30 einstellt, um den
Signalübertragungswert zu reduzieren und um die Schleifenstabilität aufrecht zu
erhalten, wird der Pegel des Hintergrundgeräusches gleichfalls
proportional reduziert. Somit können die Benutzer am fernen
Ende die Veränderungen des Hintergrundgeräusches hören. Es ist
nicht nur ärgerlich, sondern es gibt einem auch das Empfinden,
in einem Halb-Duplex-Betriebsmodus zu sein, obwohl das
Freisprechtelefon 10 im Voll-Duplex-Betrieb arbeitet. Der Geräusch-
Einfüller 34 arbeitet, um die Übertragungssignale am nahen Ende
mit einem angemessenen Anteil von Geräuschenergie zu versehen,
um dieses Artefakt zu mildern. Es werden herkömmliche Verfahren
verwendet, um weißes Pseudo-Zufallsrauschen zu erzeugen und zu
addieren, vgl. "WE DSP16 and DSP16A Application Software
Library Reference Manual" von AT&T, Oktober 1989.
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Das Lautsprechersignal 45 von den Telefonleitungen 44 wird
tiefpassgefiltert und bei 8 Kilohertz vom A/D-Wandler 47
digitalisiert. Das digitalisierte Lautsprechersignal 51 wird mit
dem Leitungsecho-Unterdrückersignal 49 (LEC) im Summierer 53
kombiniert, um den Summierer-Output 55 zu erzeugen. Wie der
AEC26 verwendet der LEC40 ein adaptives Filter, um die
Impulsantwort der Nebentöne zu modellieren, die über das Mikrofon 12
von den Signalen am nahen Ende kommen. Die Replik der Nebentöne
wird dann von den Lautsprechersignalen 51 eliminiert, um zu
verhindern, dass die Sprecher am nahen Ende hören, dass ihre
eigenen Stimmen zurückkommen. Ähnlich zu dem adaptiven Filter
im AEC26 wird ein herkömmlicher normalisierter Algorithmus nach
der Methode der kleinsten Quadrate verwendet. Der Summierer-
Output 55 wird zu dem LEC40 zurückgeführt, um die Wirksamkeit
der Echo-Unterdrücker zu messen.
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Nachfolgend auf die Echo-Unterdrückung auf der
Empfangsseite verbindet der Summierer-Output 55 zum Empfangsabschwächer
57, der in einer derjenigen des Übertragunsabschwächers 30
ähnlichen Weise funktioniert, und wirkt als ein Kontrollpunkt
zur Aufrechterhaltung einer stabilen
Gesamtsystem-Schleifenverstärkung. Der Abschwächer-Output 59 wird dann vom Filter 63
verarbeitet, um spektrale Veränderungen zu kompensieren, die
von dem Lautsprecher 71 erzeugt werden. Das Output-Signal des
Filters 63 wird selektiv zu dem Signal 64 zurückgeführt, um,
wie unten beschrieben, die Stabilität zu verbessern. Die
Umwandlung von einem digitalen Signal am Ausgang des Filters 63
in ein analoges Signal erfolgt bei 65, und das analoge Signal
wird für den Zuhörer am nahen Ende durch den Lautsprecher 71
übertragen.
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Nunmehr Bezug nehmend auf Fig. 2 ist ein Flowchart
dargestellt, der die Vorgangsschritte illustriert, durch die der
ausfallsichere Mechanismus der gegenwärtigen Erfindung auf das
Freisprechtelefon 10 einwirkt, um die Schleifenstabilität zu
überwachen und um eine verlässliche Betriebsweise
sicherzustellen. Der ausfallsichere Mechanismus der gegenwärtigen Erfindung
ist ein Protokoll, gemäß dem die Abschwächer 30 und 57
innerhalb eines von vier Betriebsmodi gesteuert werden: Übertragen,
Empfangen, schneller Leerlauf und langsamer Leerlauf. Das durch
den Flowchart gemäß Fig. 2 zusammengefasste Verfahren ist das
Verfahren, durch das der geeignete ausfallsichere Betriebsmodus
ausgewählt wird und die Abschwächer wirkungsvoll gesteuert
werden.
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Der erste Modus oder Übertragunsmodus ist dadurch
charakterisiert, dass der Übertragungsabschwächer 30 vollständig
ausgesteuert ist (keine Abschwächung) und das der
Empfangsabschwächer 57 auf einen minimalen Wert gesetzt ist. Dieser
minimale Wert des Empfangsabschwächers 57, der bei der
bevorzugten Ausführung verwendet wird, ist eine Variable des
Betriebszustands (rcv_min in Tabelle II). Der minimale Wert des
Empfangsabschwächers variiert von -6 dB beim besten Zustand bis
zu -40 dB beim schlechtesten Zustand, während das
Freisprechtelefon 10 im Halb-Duplex arbeitet. Dieser Übertragungsmodus
tritt beim Vorhandensein eines Sprechers am nahen Ende auf,
wenn das ferne Ende ruhig ist.
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In entsprechender Weise ist der zweite Modus oder
Empfangsmodus durch den minimalen Wert des
Übertragungsabschwächers gekennzeichnet und dadurch, dass die Verstärkung des
Empfangsabschwächers 57 Null ist. In diesem Modus spricht der
Sprecher am fernen Ende und das nahe Ende ist ruhig.
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Ein dritter Betriebsmodus wird als "schneller Leerlauf"
bezeichnet und tritt auf, wenn sowohl das nahe Ende als auch
das ferne Ende gleichzeitig sprechen und wenn die Parameter AB,
AC, LB und LC eine gegensätzliche Information bereitstellen.
Der Übergang vom schnellen Leerlauf in einen der anderen
Betriebsmodi (Übertragen, Empfangen oder langsamer Leerlauf) ist
dazu ausgebildet, sehr schnell aufzutreten. Der vierte
Betriebsmodus ist "langsamer Leerlauf". Der langsame Leerlauf ist
allgemein der Modus, der verwendet wird, wenn sowohl das ferne
Ende als auch das nahe Ende ruhig sind. Der Übergang vom
langsamen Leerlaufmodus in einen der drei anderen Modi erfolgt
ungefähr 50 mal langsamer als vom schnellen Leerlauf.
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Das ausfallsichere Betriebsverfahren startet in Fig. 2 bei
70. Nach dem Start werden der LEC Total Echo Return Loss (ERL),
der AEC Echo Return Loss Enhancement (ERLE) und der LEC Echo
Return Loss Enhancement (ERLE) bei 72, 73 bzw. 74 berechnet.
Der LEC Total ERL ist als das Verhältnis der
Rückkopplungsenergie zu der Signalenergie des abgeschwächten Signal 38
definiert, während die Rückkopplungsenergie als die
Mikrofonsignalenergie definiert ist, die als eine Komponente des Signals 55
um die Schleife herum gespeist wird. Das AEC ERLE wird
be
stimmt, indem die Energie des Echos im Summierer-Output 24
durch die Energie des verarbeiteten Signals 20 dividiert wird.
Das LEC ERLE wird bestimmt, indem die Energie des Echos im
Summierer-Output durch die Energie im digitalisierten
Lautsprechersignal 51 dividiert wird.
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Nach der Berechnung von LEC ERLE und AEC ERLE wird die
Bestimmung 76 durchgeführt, ob das Rückführungssignal oder das
Vorwärtsführungssignal verwendet wird. Das
Vorwärtsführungssignal und das Rückführungssignal wird bestimmt, um die Variablen
AB, AC, LB und LC zu bestimmen, die nachfolgend im Detail
beschrieben werden. Die Unterscheidung zwischen dem
Vorwärtsführungssignal und dem Rückführungssignal liegt in den Orten
innerhalb des Freisprechtelefons, an denen die bei der variablen
Bestimmung verwendeten Signalwerte gemessen werden. Sowohl das
LEC ERLE als auch das AEC ERLE werden mit empirisch
abgeleiteten Schwellwerten verglichen und falls sowohl das LEC ERLE als
auch AEC ERLE unterhalb dieser Schwellwerte liegen, wird das
sich in dem System ausbreitende Echo als ausreichend niedrig
bestimmt, um ein Rückführsignal zu verwenden, um die Stabilität
einzuhalten. Falls ein übermäßiger Echosignalwert vorhanden
ist, wird ein vorwärts gerichtetes Signal verwendet, während
die adaptiven Filter in AEC26 und LEC40 zur Unterdrückung des
unerwünschten Echos arbeiten. Die LEC ERLE und AEC ERLE-
Grenzwerte verändern sich mit zahlreichen Faktoren und sind bei
der bevorzugten Ausführung -3 dB bzw. -6 dB.
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Nachfolgend auf die Bestimmung im Schritt 76 werden vier
Parameter (AB, AC, LB und LC) in den Schritten 78 und 80
ausgewertet. Falls die Verwendung des vorwärts gerichteten Signals
bei 76 bestimmt wird, dann wird die Variablenauswertung bei 78
gewählt. Falls die Verwendung eines Rückführsignals bei 76
bestimmt wird, erfolgt die Auswertung der Parameter im Schritt
80. Die wichtige Unterscheidung zwischen den Schritten 78 und
80 ist der Ort innerhalb des Freisprechtelefons, an dem die
verwendeten Signalwerte in der Variablenbestimmung gemessen
werden. Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, tritt der
übergang des Freisprechtelefons 10 in jeden der ausfallsicheren
Betriebsmodi (d. h. Empfangen, Übertragen, schneller Leerlauf,
langsamer Leerlauf) als Reaktion auf einen Satz von
Signalwerten auf, wenn ein vorwärts gerichtetes Signal verwendet wird
und bei einer bestimmten Folge von Signalwerten auf, falls das
Freisprechtelefon 10 ein Rückführsignal verwendet.
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Die Auswertung von AB, AC, LB und LC erfolgt im Schritt
78, wenn das Freisprechtelefon 10 bei 76 bestimmt, ein vorwärts
gerichtetes Signal zu verwenden. Die Definition für jeden
dieser Parameter ist wie folgt:
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AB ist ein binäres Flag, das auf "1" "gesetzt" wird, wenn
der Signalwert des verarbeiteten Signals 20 den
Hintergrundgeräuschpegel um einen bestimmten Wert überschreitet, wobei das
verarbeitete Signal 20 das Signal nach der Vorverstärkung
repräsentiert. Dieser Vergleich von Signalwert zu Rauschpegel kann
durch einen einzigen Vergleich in dem gesamten Frequenzspektrum
gemacht werden oder kann durch eine Folge von Vergleichen über
diskrete Frequenzbänder gemacht werden, die das gesamte
Spektrum umfassen. Bei der bevorzugten Ausführung wird der Vergleich
über drei diskrete Frequenzbänder gemacht, die als Frequenz-
Unterbänder bezeichnet werden, indem das Signal zunächst durch
eine Filterbank geleitet wird. Bei der bevorzugten Ausführung
besteht die Filterbank aus drei Filtern: einem Tiefpassfilter
mit einem Durchlassband von 0 bis 800 Hz, einem Bandpassfilter
mit einem Durchlassband von 800 Hz bis 2 400 Hz und einem
Hochpassfilter mit einem Durchlassband von 2 400 Hz bis 4 000 Hz.
Falls der Vergleich über mehr als eines der Frequenz-
Unterbänder gemacht wird, dann wird das binäre Flag AB auf "1"
"gesetzt", falls ein Frequenz-Unterband anzeigt, dass der
Signalwert den Hintergrundrauschwert um den vorbestimmten
Grenzwert überschreitet. Bei der bevorzugten Ausführung wird ein
Wert von 9 dB verwendet, so dass das Mikrofonsignal 14 nur dann
als vorhanden deklariert wird, falls es den
Hintergrundrauschpegel deutlich überschreitet.
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AC ist ein binäres Flag, das auf "1" gesetzt wird, falls
die folgende Gleichung beim Vergleich der Signalwerte des
verarbeiteten Signals 20 und des Abschwächer-Outputs 59 wahr ist:
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level_20·th_ac + bias_ac > level_59
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wobei th_ac ein Skalierfaktor ist, um die beiden Signalwerte
zum geeigneten Vergleich einzustellen und um die
Empfindlichkeit des akustischen Vergleichers AC zu bestimmen. Der Ausdruck
th_ac ist auch eine Variable von AEC ERLE. Die Empfindlichkeit
des Parameters AC kann verändert werden, indem der Wert von
th_ac gemäß der Leistung des AEC variiert wird. Ein
Vorspannungswert bias_ac wird verwendet, um das Rauschen in den
Signalwertschätzungen des verarbeiteten Signals 20 und des
Abschwächer-Outputs 59 kompensieren. Dieser Signalwertvergleich
kann in einem einzigen Vergleich über das gesamte
Frequenzspektrum gemacht werden, oder durch eine Folge von Vergleichen
über diskrete Frequenzbänder, die als Unterbänder bezeichnet
werden, die das gesamte Frequenzspektrum umfassen. Bei der
bevorzugten Ausführung wird der Vergleich über drei diskrete
Frequenz-Unterbänder gemacht, indem jedes Signal zunächst durch
eine Filterbank geleitet wird. Bei der bevorzugten Ausführung
umfasst die Filterbank drei Filter, ein Tiefpassfilter mit
einem Durchlassband von 0 bis 800 Hz, ein Bandpassfilter mit
einem Durchlassband von 800 Hz bis 2 400 Hz, und ein
Hochpassfilter mit einem Durchlassband von 2 400 bis 4 000 Hz. Falls
der Vergleich über mehr als ein Frequenz-Unterband gemacht
wird, dann wird das binäre Flag AC auf "1" gesetzt, falls
irgendein Frequenz-Unterband anzeigt, dass die
Vergleichsgleichung wahr ist, wobei th_ac in unterschiedlichen Unterbändern
gemäß dem ERLE variieren kann, das in dem speziellen Unterband
berechnet wird.
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LB ist ein Flag ähnlich demjenigen von AB, das auf "1"
gesetzt wird, wenn der Signalwert des digitalisierten
Lautsprechersignals 51 den Pegel des Hintergrundrauschens um einen
vorbestimmten Betrag überschreitet, wobei das digitalisierte
Lautsprechersignal 51 vor dem Echo unterdrückt wird; und
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LC ist ein Flag ähnlich dem von AC, das auf "1" gesetzt
wird, wenn der Signalwert des digitalisierten
Lautsprechersignals 51 den Signalwert des abgeschwächten Signals 38 um einen
geeigneten Grenzwert in einem ähnlichen Vergleich wie bei AC
überschreitet.
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Falls ein Rückführsignal bei 76 bestimmt wird, erfolgt die
Auswertung der vier Parameter im Schritt 80. Die Definition
dieser vier Parameter ist wie folgt:
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AB ist ein binäres Flag, das auf "1" gesetzt wird, wenn
der Signalwert des Summierer-Outputs 24 den Wert des
Hintergrundrauschens um einen bestimmten Wert überschreitet, wobei
der Summierer-Output 24 ein Abschwächer-Signal vor der
Übertragung darstellt. Wie für den vorwärts gerichteten Fall
erläutert, kann dieser Vergleich zwischen Signalpegel und
Rauschpegel durch einen einzigen Vergleich über das gesamte
Frequenzspektrum gemacht werden oder kann durch eine Folge von
Vergleichen über diskrete Unterfrequenzbänder gemacht werden, die das
gesamte Spektrum umfassen. Bei der bevorzugten Ausführung wird
der Vergleich über drei diskrete Frequenz-Unterbänder gemacht,
indem zunächst das Signal durch eine Filterbank geleitet wird.
Bei der bevorzugten Ausführung weist die Filterbank drei Filter
auf: einen Tiefpassfilter mit einem Durchlassband von 0 bis
800 Hz, einen Bandpassfilter mit einem Durchlassband von 800 Hz
bis 2 400 Hz und einen Hochpassfilter mit einem Durchlassband
von 2 400 Hz bis 4 000 Hz. Falls der Vergleich über mehr als
ein Frequenzband gemacht wird, dann wird das binäre AB-Flag auf
"1" "gesetzt", falls irgendein Frequenz-Unterband anzeigt, dass
der Signalpegel den Pegel des Hintergrundrauschens um den
vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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AC ist ein binäres Flag, das auf "1" gesetzt wird, wenn
der Signalpegel des Summierer-Outputs 24 den Signalpegel des
AEC-Signals 28 um einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
ähnlich wie in dem Fall, bei dem ein vorwärts gerichtetes
Signal verwendet wird, wobei das AEC-Signal 28 ein Filtersignal
nach der Anpassung darstellt. Wie für den Fall mit dem vorwärts
gerichteten Signal erläutert, kann dieser Signalpegelvergleich
in einem einzigen Vergleich über das gesamte Frequenzspektrum
gemacht werden, oder er kann mittels einer Folge von
Verglei
chen über diskrete Frequenz-Unterbänder gemacht werden, die das
gesamte Spektrum umfassen. Bei der bevorzugten Ausführung wird
der Vergleich über drei diskrete Frequenzbänder gemacht, indem
zunächst jedes Signal durch eine Filterbank geleitet wird. Bei
der bevorzugten Ausführung weist die Filterbank drei Filter
auf: einen Tiefpassfilter mit einem Durchlassband von 0 bis 800 Hz,
einen Bandpassfilter mit einem Durchlassband von 800 Hz bis
2 400 Hz und einen Hochpassfilter mit einem Durchlassband von 2 400 Hz
bis 4 000 Hz. Falls der Vergleich über mehr als eines
der Frequenzbänder gemacht wird, dann wird das binäre Flag AC
auf "1" gesetzt, falls irgendeines der Frequenz-Unterbänder
anzeigt, dass die Vergleichsgleichung wahr ist.
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LB ist ein Flag ähnlich dem von AB, das auf "1" gesetzt
wird, wenn der Signalpegel des Summierer-Outputs 55 den Pegel
des Hintergrundrauschens um einen bestimmten Wert
überschreitet, wobei der Summierer-Output 55 ein Abschwächersignal vor
dem Empfänger repräsentiert; und
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LC ist ein Flag ähnlich dem von AC, das auf "1" gesetzt
wird, wenn der Signalpegel des Summierer-Outputs 55 den Pegel
des LEC-Signals 49 um einen vorbestimmten Grenzwert
überschreitet, wobei das LEC-Signal 49 ein Filtersignal nach der
Anpassung repräsentiert.
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Wenn die vier Parameter ausgewertet sind, kann der
Betriebsmodus unter Verwendung der folgenden Auswertetafel
(Tabelle I) im Schritt 82 bestimmt werden:
TABELLE I
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Nachdem der Betriebsmodus bei 82 bestimmt ist, werden die
Abschwächerwerte der Abschwächer 30 und 57 aufgefrischt, um
Werte des gegenwärtigen Modus zu reflektieren. Bei dem in
Tabelle I dargestellten Übertragungsmodus sollte der
Übertragungs-abschwächer 30 vollständig ausgesteuert sein, während der
Empfängerabschwächer 57 auf einen minimalen Wert gesetzt wird
(volle Abschwächung), um den Signalempfang zu begrenzen. Der
minimale Wert ist eine Variable des Zustandes, wie dieser im
Schritt 75, wie nachfolgend beschrieben, bestimmt wird. Die
Abschwächungen sowohl für den Übertragerabschwächer 30 als auch
den Empfängerabschwächer 57 werden in dem Empfangsmodus
umge
kehrt eingestellt - der Übertragungsabschwächer 30 wird auf
einen minmalen Wert gesetzt, während der Empfangsabschwächer
vollständig aufgesteuert wird (minimale Abschwächung). Der
Übergang zu dem Übertragungsmodus oder Sendemodus ist
allmählich, um ein hörbares Klicken in dem Kommunikationssignal des
Freisprechtelefon 10 zu vermeiden, das auftreten würde, falls
ein sofortiges Schalten auftreten würde. Der schnelle
Leerlaufmodus und der langsame Leerlaufmodus von Tabelle I ist durch
die Geschwindigkeit charakterisiert, mit der die
Abschwächungswerte der Abschwächer 30 und 57 sich mit Veränderungen von AEC
ERLE und LEC Total ERL verändern. Wie der Name andeutet, ist im
schnellen Leerlaufmodus die Geschwindigkeit der Veränderung der
Abschwächer deutlich größer als die Geschwindigkeit während des
langsamen Leerlaufmodus. Der Unterschied zwischen den
Änderungsgeschwindigkeiten zwischen diesen beiden Moden ist
ungefähr 50.
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Die Auswahl des Zustands im Schritt 75 ist auch eine
Komponente beim Auffrischen 84 der Abschwächer 30 und 57. Die
Werte für LEC Total ERL und AEC ERLE werden auf die
Wertetabelle von Tabelle II angewandt. Dann wird ein geeigneter Zustand
aus den möglichen sechs Zuständen ausgewählt, um die minimalen
Werte für den Übertragungs-Abschwächer und den
Empfangsabschwächer zu bestimmen (xmit_min und rcv_min), sowie die Größe der
Abschwächung in den Leerlaufmodi (atten_idle).
TABELLE II
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Das ausfallsichere Verfahren endet im Schritt 86 und kehrt
zum Start 70 jede Millisekunde zurück (oder jede achte Probe
von abgetasteten Daten).