DE69427693T2

DE69427693T2 - Verfahren und einrichtung zur echokompensation mit mehreren kaskadierten adaptiven filtern

Info

Publication number: DE69427693T2
Application number: DE69427693T
Authority: DE
Inventors: Mikael Andr
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2014-05-03
Also published as: AU677335B2; FI955465A0; SE9301666L; AU6809894A; NO310008B1; EP0698317A1; BR9406402A; US5428605A; CN1038889C; WO1994027378A1; NO954557D0; ES2160123T3; CN1123072A; SE9301666D0; DK0698317T3; SE501248C2; EP0698317B1; FI955465A; DE69427693D1; NO954557L

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Echokompensation mit Hilfe von einer Anzahl von in Kaskade geschalteten adaptiven Filtern, die jeweils ein individuelles Ausgangssignal zur Kompensation eines jeweiligen Teils eines Echosignals erzeugen, welches auf einer Leitung auftritt, die in einer Vierdrahtschleife enthalten ist.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Echokompensatoren haben seit kurzem eine größere Wichtigkeit mit der Einführung der Digitalmobiltelefonie erhalten. Digitale Mobiltelefone verursachen eine lange Verzögerung, die bewirkt, daß irgendein Echo, das erzeugt werden kann, höchst störend ist. Die Zeit, die ein Echokompensator benötigt, um sich selbst zum Kompensieren eines Echos einzustellen, wird als Konvergenzzeit bezeichnet. Die Konvergenzzeit eines Echokompensators ist ein wichtiger Parameter für die subjektive Sprachqualität und wird manchmal als die wichtigste Messung der Qualität eines Echokompensators betrachtet. Ein Echokompensator, der wenigstens in der Mehrzahl von Fällen schnell konvergiert, zum Beispiel für den Fall von lokalen Anrufen, würde unter sämtlichen Umständen ein Vorteil sein.
Wahrscheinlich ist der für Echokompensatoren am häufigsten verwendete adaptive Algorithmus der Algorithmus der normalisierten kleinsten Fehlerquadrate NLMS (Normalized Least Mean Square Algorithmus). Normalerweise wird ein langes FIR-Filter verwendet, um so praktisch sämtliche auftretende Impulsantworten abzudecken. Eine typische Filterlänge ist 512 Abgriffe, die eine gesamte mögliche Impulsantwort von 64 ms bereitstellt. Das Filterausgangssignal wird von dem Signal, das ein Echo enthält, in einer bekannten Weise subtrahiert, wonach das so gebildete Differenzsignal verwendet wird, um das Filter zu aktualisieren. Wenn das NLMS-Verfahren angewendet wird, konvergiert das Filter in ungefähr 300 ms.
In der Mehrzahl von Fällen ist in der Praxis jedoch nur ein Teil der Filterkoeffizienten von Null beabstandet, wenn das Filter konvergiert hat. Dies trifft insbesondere auf lokale Anrufe zu, da praktisch die gesamte Impulsantwort des Echopfads dann in den ersten 10-30 Abgriffen liegen wird. In den meisten Fällen geht der Impulsantwort eine lange Verzögerung, eine sogenannte flache Verzögerung, voraus. Gleitende Fenster stellen ein Verfahren dar, welches vorgeschlagen wurde, um eine Komplexität zu reduzieren und eine Konvergenzzeit herabzusetzen. Dieses Verfahren basiert auf dem Versuch, die Größe einer flachen Verzögerung abzuschätzen und danach das Filter zu plazieren, wo die Impulsantwort des Echopfads liegt, mit Hilfe einer variablen Verzögerung. Die Vorteile dieses Verfahrens sind, daß ein relativ kurzes Filter, welches auch schnell konvergieren kann, ausreichen wird. Die Nachteile sind, daß die Verzögerung nicht leicht abgeschätzt werden kann und, daß es nicht möglich ist, Mehrfachechos zu kompensieren, d. h. mehrere Echos mit Verzögerungen von zueinander unterschiedlichen Werten.
Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 31, No. 10, März 1989, beschreibt auf den Seiten 157-158 einen Mehrfach- Echokompensator. Dieser Echokompensator umfaßt eine Anzahl von relativ kurzen Filtern, die in einer Kaskade verschaltet sind. Jedes derartige Filter erzeugt ein Ausgangssignal, das von dem Signal subtrahiert wird, das ein Echo enthält, in solcher Weise, daß das Echo sukzessive mit jedem Filter verringert wird, in Abhängigkeit von der Impulsantwort. Somit wird eine Anzahl von Differenzsignalen gebildet, die jeweils verwendet werden, um das Filter zu aktualisieren, in dem es gebildet ist. Jedoch ist die Fähigkeit des Echokompensators zum Kompensieren bzw. Auslöschen der Echos begrenzt, weil die Filter nicht immer in zufriedenstellender Weise konvergieren. Dies liegt daran, daß ein Filter in der in Kaskade verschalteten Filterkette manchmal von dem Echo gestört wird, welches von diesem Filter nicht kompensiert werden kann, aber welches anstelle davon von einem oder mehreren Filtern beseitigt werden soll, die weiter weg in der Filterkette liegen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und einen Echokompensator bereitzustellen, mit denen eine Echokompensation mit Hilfe einer Anzahl von in Kaskade geschalteten Filtern erzielt wird. Die Filter sollen schnell konvergieren können, wenigstens für den Fall von Echopfaden, die relativ kurze Impulsantworten aufweisen, und sollen auch eine effektive Echokompensation für verschiedene auftretende Filterantworten bereitstellen, zum Beispiel für Filterantworten von zueinander unterschiedlichen Längen und Filterantworten, die durch Mehrfachechos verursacht werden. Gemäß bekannter Prinzipien kann eine schnelle Konvergenz durch ein stabiles und sicheres Konvergenzverhalten ersetzt werden. Wenn die Erfindung in der Praxis umgesetzt wird, ist es demzufolge auch möglich, ein stabiles und sicheres Konvergenzverhalten zu erhalten, welches gleichzeitig relativ schnell ist.
Die voranstehend erwähnte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für jedes Filter eine spezielle Qualitätsmessung berechnet wird, um so festzustellen, welche Filter für eine Echokompensation in diesem Zeitmoment benötigt werden, wobei ausschließlich die Ausgangssignale von derartigen Filtern aktiviert oder gekoppelt werden, um so aktiv verwendet zu werden, um das betreffende Echo zu verringern. Somit wird ein Echo reduziertes Signal gebildet, welches gleich zu der Differenz zwischen dem ursprünglichen, das Echo enthaltenden Signal und der Summe der Ausgangssignale von denjenigen Filtern, die aktiv für eine Echokompensation in diesem Zeitmoment verwendet werden, ist. Sämtliche Filter werden mit dem Echo reduzierten Signal aktualisiert, wohingegen diejenigen Filter, die zu dieser Zeit nicht aktiv verwendet werden, mit Signalen aktualisiert werden, die gleich zu der Differenz zwischen dem Echo reduzierten Signal und dem Ausgangssignal von jeweiligen Filtern sind.
Die charakteristischen Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ansprüchen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen herkömmlichen Echokompensator zum Kompensieren von Echos in einer Vierdrahtschleife;
Fig. 2 einen bekannten Echokompensator, der eine Anzahl von in Kaskade geschalteten Filtern umfaßt;
Fig. 3 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Echokompensators; und
Fig. 4 eine Einrichtung zum Bereitstellen von Steuersignalen für einen eine Anzahl von Schaltern, die in dem erfindungsgemäßen Echokompensator enthalten sind.

BEVORZUGTE VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Echokompensator zum Kompensieren bzw. Auslöschen von Echos in einer Vierdrahtschleife. Die Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen zwei Leitungen, die in einer Vierdrahtschleife enthalten sind. Das Echo tritt in einem Echopfad auf, der mit einem Block 13 bezeichnet ist. Ein digitales adaptives Filter 14 empfängt auf seinem Ausgang ein Signal x, welches auch an den Echopfad 13 angelegt wird. Eine Echoabschätzung y wird in dem Filter gebildet und in der Subtraktionseinrichtung 15 von einem Echo enthaltenden Signal d auf der Leitung 12 subtrahiert, wodurch ein Differenzsignale gebildet wird. Das Filter stellt sich selbst in einer bekannten Weise ein, d. h. die Filterkoeffizienten werden gemäß irgendeinem geeigneten adaptiven Algorithmus mit Hilfe des Differenzsignals e aktualisiert.
Fig. 2 zeigt einen bekannten Echokompensator, der eine Anzahl von in Kaskade geschalteten Filtern umfaßt. Der Echokompensator sollte mit dem Echokompensator übereinstimmen, der in dem voranstehend erwähnten IBM Technical Disclosure Bulletin beschrieben ist. Wie für den Fall des in Fig. 1 dargestellten Echokompensators erscheint ein Signal x auf einer oberen Leitung 11 und ein Echoenthaltendes Signal d erscheint auf einer unteren Leitung 12, wobei der Echopfad durch einen Block 13 wie in dem früheren Fall dargestellt wird. Die Filter wetten mit 21-23 bezeichnet und ihre Ausgangssignale y1-y3 werden von dem Echoenthaltenden Signal in Subtraktionseinrichtungen 24 bzw. 26 subtrahiert, wodurch das Echo sukzessive mit jedem Filter in Abhängigkeit von der Impulsantwort des Echopfads verringert wird. Dadurch wird eine Anzahl von Differenzsignalen e1-e3 gebildet, die verwendet werden, um ihre jeweiligen Filter zu aktualisieren. Die Differenzsignale erhalten die folgenden Werte: e1 = d-y1, e2 = d-y1-y2, usw.
Wie voranstehend erwähnt können die Filter jedoch nicht immer in zufriedenstellender Weise konvergieren, weil sie manchmal von Echos gestört werden, die tatsächlich von einem der anderen Filter ausgelöscht werden sollten.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Echokompensators. Diejenigen Einrichtungen, die eine Entsprechung in den Fig. 1 und 2 finden, sind in der gleichen Weise wie die Einrichtung bezeichnet worden. Der dargestellte Echokompensator umfaßt eine Anzahl von in Kaskade geschalteten Filtern 31&sub1;-31N, die die Ausgangssignale Y&sub1;-YN erzeugen. Die Filter werden vorzugsweise mit der oberen Leitung verbunden sein, d. h. mit der Leitung 11, grundlegend in der gleichen Weise wie die Filter in Fig. 1, obwohl sich ersehen läßt, daß sie in irgendeiner anderen Weise verbunden sind. Dies wird durch die Tatsache erläutert, daß die Filter in Fig. 2 mit der Leitung 11 über Verzögerungen von zueinander unterschiedlichen Längen verbunden sein sollten.
Jedes der Filterausgangssignale wird an einen jeweiligen steuerbaren Schalter 32&sub1;-32N angelegt. Für jeden der Schalter ist eine Subtraktionseinrichtung 33&sub1;-33N vorgesehen, deren negativer Eingang mit ihrem jeweiligen Schalter verbunden ist, und deren positiver Eingang mit einer Leitung 34 verbunden ist. Das Ausgangssignal von einem Filter, dessen Schalter sich in einer rechtsseitigen Schaltposition befindet, siehe zum Beispiel der Schalter 32&sub2;, wird nicht aktiv vewendet, um das Echo zu verringern, sondern dient lediglich dazu, ein Filteraktualisierungs-Fehlersignal zu erzeugen. Die Fehlersignale für Filter, deren zugehöriger Schalter in seiner rechtzeitigen Schaltposition ist, werden in der Subtraktionseinrichtung 33 als die Differenz zwischen dem Signal auf der Leitung 34 und dem Filterausgangssignal gebildet. In dem dargestellten Fall trifft dies auf die Fehlersignale e&sub2; und eN zu. In einer anfänglichen Stufe eines Konvergenzprozesses, zum Beispiel zu Beginn eines neuen Telefonanrufs, belegen sämtliche Schalter ihre rechte Schaltposition. Die folgenden Fehlersignale werden dadurch erhalten: e&sub1; = d-y&sub1;, e&sub2; = d-y&sub2;, usw., weil das Echoenthaltende Signal d auf der Leitung 12 ebenfalls auf der Leitung 34 in der anfänglichen Stufe auftritt. Das Signal auf dieser Leitung wird mit etot bezeichnet, wegen Gründe, die nachstehend ersichtlich werden.
In der anfänglichen Stufe, d. h. bevor ein Filter zur aktiven Verwendung zum Kompensieren eines Echos freigeschaltet wird, stellen sich die Filter jeweils in einer Anstrengung zum Kompensieren des Gesamtechos ein. Diesbezüglich konvergiert jedes der Filter zu einem bestimmten Grad, weil ein Filter, irgendein Filter, in der Filterkaskade allgemein durch irgendeinen Teil des Gesamtechos gestört wird, das tatsächlich von einem oder mehreren der anderen Filter ausgelöscht werden sollte.
Eine spezielle Qualitätsmessung wird kontinuierlich für jedes Filter berechnet, um so feststellen zu können, welche Filter eine nützliche Funktion ausführen. Wiederum werden die Qualitätsmessungen oder Werte verwendet, um Schaltsteuersignale s&sub1;-sN zu bilden. Eine Beschreibung, wie die Qualitätsmessungen und die Steuersignale gebildet werden, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 mit näheren Einzelheiten beschrieben. Wenn die Qualitätsmessung eines Filters einen spezifischen Wert übersteigt, sollte das betreffende Filter zur aktiven Verwendung für eine Echokömpensation eingekoppelt oder freigeschaltet werden, d. h. für eine Echoreduktion aktiviert werden, was in dem dargestellten Fall bedeutet, daß der Schalter auf seine linksseitige Schaltposition eingestellt werden sollte. Wenn die Qualitätsmessung dann unter einen zweiten unteren Wert fällt, kann das Filter optional deaktiviert werden, d. h. der Schalter kann optional auf seine rechtzeitige Schaltposition eingestellt werden. Es ist jedoch auch vorstellbar, dem freigeschalteten Filter zu ermöglichen, während dem Rest eines vor sich gehenden Anrufs freigeschaltet zu bleiben.
Die Ausgangssignale von diesen Filtern, die zu dieser Zeit freigeschaltet sind, um das Echo zu reduzieren, werden in einer Anzahl von Additionseinrichtungen 35&sub1;-35N-1 addiert. Das sich ergebende Summationssignal wird von dem Echoenthaltenden Signal d in einer Subtraktionseinrichtung 36 subtrahiert, wobei ein hinsichtlich des Echos reduziertes Signal etot auf der Leitung 34 auftreten wird. In dem dargestellten Beispiel werden die Filter 31&sub1; und 31N-1 freigeschaltet, um so das Echo zu reduzieren, das in dem Signal d auftritt. Die Summe der Ausgangssignale der freigeschalteten Filter ist in diesem Fall y&sub1;+yn-1, was bedeutet, daß das im Echo reduzierte Signal etot gleich zu: d-(y&sub1;+yN-1) wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausgangssignale der freigeschalteten Filter jedoch anstelle davon von dem Signal d in einer Anzahl von in Reihe geschalteten Substraktionseinrichtungen zwischen den Leitungen 12 und 34 subtrahiert werden können.
Weil die Ausgangssignale der freigeschalteten Filter nicht auf den Eingängen der Subtraktionseinrichtungen 33 erscheinen, werden sämtliche freigeschalteten Filter genauso große Fehlersignale ermitteln, die mit dem im Echo reduzierten Signal etot auf der Leitung 34 übereinstimmen. Dies trifft auf die Filter 31&sub1; und 31N-1 in dem dargestellten Fall zu. Das Fehlersignal für jedes der nichtfreigeschalteten Filter 31&sub2; und 31N ist gleich zu dem Signal etot, welches von dem Filterausgangssignal verringert wird. In dem dargestellten Beispiel wird folgendes erhalten:
e&sub1; = eN-1 = etot = d-(y&sub1;+YN-1)
e&sub2; = etot-Y&sub2; = d-(y&sub1;+y&sub2;+yN-1)
eN = etot-yN = d-(y&sub1;+yN-1 + yN)
Wenn ein Filter freigeschaltet wird, wird somit sein Ausgangssignal auch verwendet, um die übrigen Filter zu aktualisieren. Die Tatsache, daß sämtliche freigeschalteten.
Filter genauso große Fehlersignale empfangen, etot, kann bewirkt werden, daß sämtliche Fehlersignale dieser Filter auf Null oder in die Nähe von Null heruntergehen, wodurch eine effektive Echokompensation bereitgestellt wird. Keines der Filter wird von irgendeinem Teil des Gesamtechos gestört, welches von anderen Filtern kompensiert werden soll.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Anordnung zum Bilden von Steuersignalen für einen der Schalter 32, der in Fig. 3 gezeigt ist. Somit wird eine derartige Anordnung für jedes Filter benötigt, das in dem Echokompensator gemäß Fig. 3 enthalten ist. Das im Echo reduzierte Signal etot, das Filterausgangssignal yn und das Filterfehlersignal en werden auf die in Fig. 4 dargestellte Anordnung angewendet. Die absolute Größe von einigen der Signale wird in den Absolutgrößen-Bildungseinrichtungen 41&sub1; - 41&sub3; gebildet. Jedes der Signal wird in seiner jeweiligen Tiefpaßfiltereinrichtung 42&sub1;-42&sub3; gefiltert. Die Signale, die aus den Signalen etot und yn abgeleitet werden, werden in einem Multiplizierer 43 zusammen multipliziert, wodurch das Signal etot *yn gebildet wird. Das Signal, das aus dem Signal en abgeleitet wird, wird in einer Quadriereinrichtung 44 quadriert, um dadurch das Signal en *en zu bilden. Das Signal von dem Multiplizierer 43 wird durch das Signal von der Quadriereinrichtung 44 in einer Teilungseinrichtung 45 geteilt. Die voranstehend erwähnte Qualitätsmessung wird dadurch gebildet, wobei diese Messung mit qn bezeichnet wird. Wenn die Absolutgrößen- Bildungen ignoriert werden, wird die Qualitätsmessung den Wert qn = (etot/en)*(yn/en) erhalten.
Die Qualitätsmessung qn wird an einen Eingang des Vergleichers 46&sub1; und an einen Eingang eines Vergleichers 46&sub2; angelegt. Die Qualitätsmessung wird in dem Vergleicher 46&sub1; mit einem Schwellwert tr&sub1; zum Freischalten des betreffenden Filters verglichen, während das Qualitätsmaß im Vergleicher 46&sub2; mit einem niedrigeren Schwellwert tr&sub2; zum Abschalten des Filters verglichen wird. Die Ausgangssignale der Vergleicher werden an eine Logikeinrichtung 47 angelegt, die ein Steuersignal sn erzeugt und das Signal an das Filter liefert. Zum Beispiel wird eine logische Eins erzeugt, wenn das Filter freigeschaltet werden soll, und eine logische Null wird erzeugt, wenn das Filter abgeschaltet werden soll.
Wie voranstehend erwähnt ist es jedoch nicht erforderlich, ein freigeschaltetes Filter während eines vor sich gehenden Anrufs abzuschalten. Die Vergleicher 46 und die Logikeinrichtung 47 können deshalb entsprechend modifiziert werden, was unter anderem bedeutet, daß der Vergleicher 46&sub2; weggelassen werden kann.
Die Qualitätsmessung des Filters, die das größte Echo auslöschen kann, wird das erste Filter sein, um den Schwellwert tr&sub1; zu übersteigen. Dies liegt daran, daß das fragliche Filter, z. B. das Filter 311, ein relativ großes Ausgangssignal y&sub1; und ein relativ kleines Fehlersignal e&sub1; = d-y&sub1; aufweisen wird. Als Folge einer Freischaltung oder Einkoppelung des ersten Filters werden die Fehlersignale für die übrigen Filter um den Wert des Ausgangssignals y&sub1; des freigeschalteten Filters abnehmen, da dieses Ausgangssignal von dem Echo enthaltenden Signal d in der Subtraktionseinrichtung 36 subtrahiert wird. Die Qualitätsmessungen der übrigen Filter werden damit zunehmen. Dementsprechend nehmen die Fehlersignale von denjenigen Filtern, die nicht freigeschaltet sind, natürlich auch für jedes neue Filter, welches nach dem ersten freigeschalteten Filter freigeschaltet wird, ab, wodurch die Qualitätsmessung der nichtfreigeschalteten Filter sukzessive zunehmen wird. Somit kann man sagen, daß das kleinere Echo zu Anfang von den größeren Echos versteckt wird. Filter, die eine nützliche Funktion mit irgendeiner Konsequenz nichtausführen können, d. h. Filter, die nur relativ kleine Empfangsechos auslöschen können, empfangen jedoch Ausgangssignale, die so klein sind, daß ihre Qualitätsmessungen niemals den Filtereinschalt- Schwellwert tr&sub1; übersteigen werden. Derartige Filter werden deshalb niemals freigeschaltet.
Wenn ein Filter freigeschaltet wird, nimmt dessen Qualitätsmessung geringfügig ab, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das Signal etot auf der Leitung 34 durch das Filterausgangssignal reduziert wird. Jedoch kann eine Abschaltung eines Filters als Folge einer verringerten Qualitätsmessung durch eine geeignete Dimensionierung des Filtereinschalt-Schwellwerts tr&sub1; und des Filterabschalt- Schwellwerts tr&sub2; verhindert werden.
Jedoch kann das Qualitätsmaß auch in einer anderen Weise als zu der voranstehend vorgeschlagenen berechnet werden. Vorstellbare Verfahren diesbezüglich sind diejenigen, bei denen nur das Ausgangssignal des Filters, z. B. y&sub1;, durch das Filterfehlersignal, z. B. e&sub1;, geteilt wird oder bei denen ausschließlich die Koeffizientenwerte des Filters untersucht werden. Das letztere kann zum Beispiel durch Bilden der Summe der Absolutgrößen der Koeffizientenwerte oder der Quadrate der Koeffizientenwerte bewirkt werden. Natürlich können auch geeignete Proportionalitätskonstanten eingefügt werden, wenn die Qualitätsmessungen berechnet werden. Es ist auch vorstellbar, die Qualitätsmessungen für freigeschaltete Filter in einer anderen Weise zu berechnen als zu der Berechnung der Qualitätsmessungen für nicht freigeschaltete Filter. Unabhängig von der Vorgehensweise, mit der die Qualitätsmessung berechnet wird, wird die Qualitätsmessung jedoch immer die Wichtigkeit des fraglichen Filters für gegenwärtige Echokompensation offenbaren, d. h. sie bildet ein Maß für die nützliche Funktion, die das Filter ausführen kann oder vielleicht bei der Echokompensation bereits ausgeführt hat.
Da nur diejenigen Filter, die eine nützliche Funktion bei der Kompensation von Echos ausführen, zum Verringern des Echos freigeschaltet werden, wird ein schnelles Konvergenzverhalten, wenigstens in den meisten Fällen, erhalten. Jedoch wird eine Echokompensation immer effektiv sein, da sämtliche freigeschalteten Filter identische Fehlersignale empfangen. Demzufolge wird das Konvergenzverhalten eines individuellen Filters nicht von dem Echo beeinflußt, das tatsächlich von einem anderen Filter kompensiert werden sollte. Dies bedeutet, daß sämtliche Fehlersignale klein sein werden. Ferner wird in der Praxis eine ausreichende Anzahl von Filtern immer freigeschaltet, was bedeutet, daß auch Echos, die lange Impulsantworten aufweisen, kompensiert werden können. Natürlich wird die Anzahl von Filtern, die freigeschaltet werden, von dem betreffenden Echo abhängen. Es kann erwähnt werden, daß dann, wenn sämtliche Filter freigeschaltet werden, dies der Verwendung eines einzelnen langen Filters entspricht. Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich, ist ein derartiges Filter in anderen als exzeptionellen Umständen nicht erforderlich, da die Konvergenzzeit im allgemeinen unnötig lang sein würde.
Es kann zweckdienlich sein, 8 oder 16 in Kaskade geschaltete Filter zu verwenden. Wenn die maximale Anzahl von Filterabgriffen 512 sein soll, wird es dann erforderlich sein, daß jedes Filter 64 oder 32 Abgriffe aufweist.
Wie in der voranstehenden Beschreibung erwähnt kann ein schnelles Konvergenzverhalten durch ein stabiles und sicheres Konvergenzverhalten ersetzt werden und demzufolge ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, ein stabiles und sicheres Konvergenzverhalten zu erhalten, welches gleichzeitig wenigstens relativ schnell ist.
Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebene und dargestellte beispielhafte Ausführungsform davon beschränkt, da Modifikationen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche durchgeführt werden können. Zusätzlich zu den voranstehend erwähnten Modifikationen ist es zum Beispiel vorstellbar, eine einzelne Anordnung gemäß Fig. 4 gemeinsam mit sämtlichen Filtern zu verwenden. Diese Anordnung könnte dann gemäß einem Zeitmultiplexprinzip verwendet werden und Steuersignale für jeweils einen Schalter bilden. Wenn Filter, die bereits freigeschaltet worden sind, während eines vor sich gehenden Anrufs konstant freigeschaltet bleiben sollen, ist es natürlich nicht erforderlich, neue Qualitätsmessungen für diejenigen Filter zu berechnen, die bereits freigeschaltet sind.
Natürlich kann es in der Praxis zweckdienlich sein, zu ermöglichen, daß die voranstehend beschriebenen Funktionen in einem digitalen Signalprozessor anstelle in der getrennten Einrichtung, die in den Figuren dargestellt ist, ausgeführt werden. Eine derartige digitale Signalverarbeitung ist per se im Zusammenhang mit einer adaptiven Echokompensation normal.

Verfahren und Einrichtung zur Echokompensation mit mehreren kaskadierten adaptiven Filtern

ZUSAMMENFASSUNG

Die Erfindung betrifft die Echokompensation mit Hilfe einer Anzahl von in Kaskade geschalteten adaptiven Filtern (31&sub1;- 31N), wobei jedes Filter ein Ausgangssignal zum Auslöschen seines jeweiligen Teils eines Echosignals, das auf einer Leitung (12, 34) auftritt, das in einer Vierdrahtschleife enthalten ist, bildet. Die Filter werden vorzugsweise schnell konvergieren können, wenigstens für relativ kurze Impulsantworten, und werden eine effektive Echokompensation für verschiedene Arten von Impulsantworten bereitstellen können. Diejenigen Filter, die für die Echokompensation zu diesem Zeitmoment benötigt werden, werden durch Berechnen einer speziellen Qualitätsmessung für jedes Filter festgestellt. Es wird ein im Echo reduziertes Signal (etat) gebildet, welches gleich zu der Differenz zwischen dem ursprünglichen, ein Echo enthaltenden Signal, und der Summe der Ausgangssignale von denjenigen Filtern, die für eine Echokompensation benötigt werden, ist. Diese Filter werden mit dem im Echo reduzierten Signal (etat) aktualisiert, wohingegen der Rest der Filter mit Signalen aktualisiert werden, die als die Differenz zwischen dem im Echo reduzierten Signal und dem Ausgangssignal von jeweiligen Filtern (z. B. y&sub2;) gebildet werden.
(Fig. 3)

Claims

1. Verfahren für eine Echokompensation mit einem Echokompensator, der eine Anzahl von in Kaskade geschalteten adaptiven Filtern (31&sub1;-31N) umfaßt, die jeweils ein individuelles Ausgangssignal (y&sub1;-yN) zum Auslöschen eines jeweiligen Teils eines Fehlersignals, das auf einer Leitung (12, 34) auftritt, die in einer Vierdrahtschleife enthalten ist, bilden, wobei die Filter mit Hilfe von Aktualisierungssignalen (e&sub1;-eN) aktualisiert werden, die in einer anfänglichen Stufe eines Konvergenzprozesses durch Subtrahieren der Filterausgangssignale von ein und dem gleichen Echoenthaltenden Signal (d), das das Echosignal enthält und das auf der Leitung auftritt, gebildet werden, gekennzeichnet durch ein Berechnen, für jedes Filter, einer Qualitätsmessung (qn), die eine Messung darüber bildet, eine wie große nützliche Funktion für die betreffende Echokompensation das Filter ausführen kann oder bereits ausführt; Verwenden des im Ansprechen auf die Qualitätsmessungen gewählten Filter aktiv für eine Echokompensation in einer solchen Weise, dass auf der Leitung (34) ein im Echo reduziertes Signal (etot) gebildet wird, welches gleich zu der Differenz zwischen dem Echo enthaltenden Signal (d) und der Summe von Ausgangssignalen (y1, yN-1) von sämtlichen dieser Filter, die für eine Echokompensation in diesem Moment aktiv verwendet werden, ist; und Verwenden des im Echo reduzierten Signals (etot) als ein Aktualisierungssignal für sämtliche diejenigen Filter (31&sub1;, 31N-1), die für eine Echokompensation in diesem Moment aktiv verwendet werden, und durch Bilden der Aktualisierungssignale für übrige Filter (31&sub2;, 31N) durch Subtrahieren des Ausgangssignals (y&sub2;, yN) von jeweiligen Filtern von dem im Echo reduzierten Signal.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessung (qn) eine Funktion des Filterausgangssignals (z. B. y&sub1;) und des Filterfehlersignals (z. B. e&sub1;) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessung (qn) auch eine Funktion des im Echo reduzierten Signals (etot) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessung (qn) eine Funktion der Filterkoeffizientenwerte ist.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch ein Vergleichen der Qualitätsmessung (qn) von jedem der Filter mit einem vorgegebenen Wert (tr&sub1;); und durch ein aktives Verwenden der Filter (31&sub1;, 31N-1), deren Qualitätsmessungen diesen Wert (tr&sub1;) übersteigen, für eine Echokompensation.

6. Echokompensator, umfassend eine Vielzahl von in Kaskade geschalteten adaptiven Filtern (31&sub1;-31N), die jeweils auf ihrem Ausgang ein jeweiliges Ausgangssignal (y&sub1;-yN) zum Auslöschen eines jeweiligen Teils eines Echosignals, welches auf einer Leitung (12, 34) auftritt, die in einer Vierdrahtschleife enthalten ist, bilden, wobei die Filter mit Hilfe von Aktualisierungssignalen (e&sub1;-eN) aktualisiert werden, die in einer anfänglichen Stufe eines Konvergenzprozesses durch Subtrahieren der Ausgangssignale des Filters von ein und dem gleichen Echo enthaltenden Signal (d), das das Echosignal enthält und das auf der gleichen Leitung auftritt, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Echokompensator eine Einrichtung (41-45) umfaßt, um für jedes der Filter eine Qualitätsmessung (qn) zu berechnen, die eine Messung der nützlichen Funktion bildet, die das Filter für die gegenwärtige Echokompensation ausführen kann oder bereits ausführt; daß jedes der Filter eine Schalteinrichtung (32&sub1;-32N) umfaßt, die zum Verbinden des Filterausgangs mit einem jeweiligen ersten oder einem spezifischen zweiten Punkt gemäß der Qualitätsmessung dient; daß der Echokompensator ferner Einrichtungen (35&sub1;-35N-1, 36) umfaßt, die zum Bilden eines Echo reduzierten Signals (etot) dienen, das gleich zu der Differenz zwischen dem Echo-enthaltenden Signal (d) und der Summe der Ausgangssignale (z. B. y&sub1;, yN-1) von all den Filtern ist, deren Ausgänge mit dem ersten Punkt verbunden sind; und daß der Echokompensator Filtereinrichtungen (33&sub1;-33N) umfaßt, die zum Bilden eines Aktualisierungssignals dienen, welches gleich zu dem im Echo reduzierten Signal (etat) ist, wenn der Ausgang des Filters mit dem ersten Punkt verbunden ist und das ansonsten gleich zu der Differenz zwischen dem im Echo reduzierten Signal und dem Filterausgangssignal (z. B. y&sub2;) ist.

7. Echokompensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierungssignal-Bildungseinrichtung eine Subtraktionseinrichtung (z. B. 33&sub1;) bildet, die einen positiven Eingang aufweist, der mit der Leitung (34) verbunden ist, auf der das im Echo reduzierte Signal (etat) auftritt, und die einen negativen Eingang aufweist, der mit dem zweiten Punkt verbunden ist.

8. Echokompensator nach einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessungs- Berechnungseinrichtung (41-45) in solcher Weise konstruiert ist, daß die Qualitätsmessung eines Funktion des Filterausgangssignals (z. B. y&sub1;) und des Filterfehlersignals (z. B. e&sub1;) ist.

9. Echokompensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessungs-Berechnungseinrichtung (41-45) in solcher Weise konstruiert ist, daß die Qualitätsmessung auch eine Funktion des im Fehler reduzierten Signals ist.

10. Echokompensator nach einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessungs- Berechnungseinrichtung (41-45) in solcher Weise konstruiert ist, daß die Qualitätsmessung eine Funktion der Koeffizientenwerte des Filters ist.

11. Echokompensator nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung (46&sub1;-46&sub2;, 47) umfaßt, an die die Qualitätsmessung (qn) der Filter angelegt wird, wobei die Einrichtung konstruiert ist, um Steuersignale (s&sub1;-sN) an die Schalteinrichtungen (32&sub1;- 32N) anzulegen, und eine Schwellwert- Erfassungseinrichtung (46&sub1; - 46&sub2;) und eine Logikeinrichtung (47) umfaßt, die so konstruiert sind, daß jedes der Steuersignale einen ersten Steuerwert annehmen wird, wenn die Filterqualitätsmessung einen vorgegebenen Wert (tr&sub1;) übersteigt; und daß jede der Schalteinrichtungen in solcher Weise konstruiert ist, daß der Ausgang des Filters, das zu der Schalteinrichtung gehört, mit dem ersten Punkt verbunden wird, wenn das Steuersignal den ersten Steuerwert annimmt.