TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL
FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft die Nahechokompensation
in Duplex-Telekommunikationssystemen
und insbesondere die Nahechokompensation in Tonsignalisierungssystemen,
insbesondere Doppelton-Mehrfrequenz-(DTMF) Signalisierungssystemen,
die mit dem öffentlichen
Fernsprechwählnetz
(PSTN, hierin auch als "Telefonleitungen" bezeichnet) in Verbindung
stehen.The invention relates to near choke compensation
in duplex telecommunication systems
and especially near echo compensation in sound signaling systems,
in particular double-tone multi-frequency (DTMF) signaling systems,
the one with the public
Switched Telephone Network
(PSTN, also referred to herein as "telephone lines")
stand.
HINTERGRUND
DER ERFINDUNGBACKGROUND
THE INVENTION
In elektronischen Signalisierungssystemen,
die über
das PSTN kommunizieren, können
Echos von gesendeten Signalen (z. B. gedämpfte Reste von gesendeter
Stimme oder gesendeten Tonsignalen) zusammen mit empfangenen Signalen
auftreten. Dies liegt hauptsächlich
an Umwandlungen zwischen 4-Drahtund 2-Draht-Schaltungen.In electronic signaling systems,
the above
can communicate with the PSTN
Echoes of transmitted signals (e.g. attenuated remnants of transmitted
Voice or transmitted audio signals) together with received signals
occur. This is mainly
on conversions between 4-wire and 2-wire circuits.
Die Verbindungen mit dem PSTN sind
2-Draht-Schaltungen, in denen gesendete und empfangene Signale gleichzeitig über ein
einzelnes Paar von Drähten
(z. B. die Telefonleitungen) übertragen
werden. Die gesendeten und empfangenen Signale werden aufeinander überlagert
(d. h. additiv), so dass ein zusammengesetztes Duplexsignal auf
den zwei Drähten
erscheint, was gleichzeitiges Senden und Empfangen ermöglicht. Um
empfangene Signale von gesendeten Signalen zu trennen, wird eine
4-Draht-2-Draht-Umwandlungsschaltung verwendet. Diese Umwandlungsschaltung
wird üblicherweise "Gabelschaltung" genannt und arbeitet durch
Subtrahieren des gesendeten Signals vom zusammengesetzten (gesendeten
und empfangenen) Signal, so dass nur das empfangene Signal verbleibt.The connections with the PSTN are
2-wire circuits in which transmitted and received signals simultaneously over one
single pair of wires
(e.g. the telephone lines)
become. The transmitted and received signals are superimposed on one another
(i.e. additive) so that a composite duplex signal is on
the two wires
appears, which enables simultaneous sending and receiving. Around
Separating received signals from transmitted signals becomes a
4-wire to 2-wire conversion circuit used. This conversion circuit
is commonly called "hybrid" and works through
Subtract the sent signal from the composite (sent
and received) signal, so that only the received signal remains.
Gabelschaltungen sind jedoch nicht
perfekt und eine gewisse Menge eines gesendeten Signals dringt gewöhnlich in
das empfangene Signal durch. Für
eine Nur-Sprach-Telefonanlage stellt dies kein großes Problem
dar. Eine gewisse Nahrückkopplung
(oder Echo) der eigenen Sprache von jemandem (häufig als "Rückhören" bezeichnet) wird
tatsächlich
in Telefonhörern
als sehr erwünscht
betrachtet und ist in theoretisch allen Telefonen speziell konstruiert.
Für eine
Kommunikationsanlage (z. B. Faxgeräte, Modems, Sprachausgabesysteme
usw.) sind jedoch solche Reflexionen nicht erwünscht und es ist wesentlich,
so viel des gesendeten Signals wie möglich im empfangenen Signal
zu unterdrücken.However, hybrid circuits are not
perfect and a certain amount of a transmitted signal usually penetrates into
through the received signal. For
a voice-only telephone system poses no major problem
A certain amount of food feedback
(or echo) someone's own language (often referred to as "listening back")
indeed
in telephone receivers
as very welcome
considered and is specially constructed in theory in all phones.
For one
Communication system (e.g. fax machines, modems, voice output systems
etc.) such reflections are undesirable and it is essential
as much of the transmitted signal as possible in the received signal
to suppress.
1 ist
ein Diagramm einer einfachen Gabelschaltung 100 eines Telefons
(von Telefonsystemen). Die Gabelschaltung 100 besteht aus
zwei Transformatoren 110 und 120. Der Transformator 110 weist
zwei identische Primärwicklungen 112 und 114 und
eine einzelne Sekundärwicklung 116 auf.
Die Sekundärwicklung 116 steht
mit dem 2-Draht-PSTN in Verbindung. Der Transformator 120 weist
eine Primärwicklung 122 auf,
die mit der Primärwicklung 112 des
Transformators 110 in einer 2-Draht-Sendeschaltung 130 in
Reihe geschaltet ist. Der Transformator 120 weist auch
eine Sekundärwicklung 124 auf,
die mit der Primärwicklung 114 des Transformators 110 in
einer 2-Draht-Empfangsschaltung 132 in Reihe geschaltet
ist. Ein beliebiges Sendesignal in der Sendeschaltung 130 gelangt
durch die Primärwicklung 112 des
Transformators 110 und durch die Primärwicklung 122 des
Transformators 120. Das durch die Primärwicklung 112 gelangende
Sendesignal verursacht, dass die 2-Draht-PSTN-Schaltung mit einem ähnlichen Sendesignal beaufschlagt
wird. Dieses Sendesignal erscheint auch in einem zusammengesetzten
empfangenen Signal an der Wicklung 114 in der 2-Draht-Empfangsschaltung.
Die Sekundärwicklung 124 des
Transformators 120 ist derart verbunden, dass ein induziertes
Signal darin (durch das Sendesignal verursacht, das durch die Primärwicklung 122 gelangt) dem
Sendesignal in der 2-Draht-Empfangsschaltung 132 "entgegenwirkt" (oder dieses kompensiert),
so dass das meiste des gesendeten Signals von der 2-Draht-Sendeschaltung 130 aus
der 2-Draht-Empfangsschaltung 132 beseitigt
wird. Die Gabelschaltung von 1 ist
für Gabelschaltungen
im Allgemeinen lediglich repräsentativ.
Andere Gabelschaltungen wurden verwendet und sind Fachleuten gut
bekannt. 1 is a diagram of a simple hybrid circuit 100 a telephone (from telephone systems). The hybrid 100 consists of two transformers 110 and 120 , The transformer 110 has two identical primary windings 112 and 114 and a single secondary winding 116 on. The secondary winding 116 is connected to the 2-wire PSTN. The transformer 120 has a primary winding 122 on that with the primary winding 112 of the transformer 110 in a 2-wire transmission circuit 130 is connected in series. The transformer 120 also has a secondary winding 124 on that with the primary winding 114 of the transformer 110 in a 2-wire receiving circuit 132 is connected in series. Any transmission signal in the transmission circuit 130 passes through the primary winding 112 of the transformer 110 and through the primary winding 122 of the transformer 120 , That through the primary winding 112 transmitted signal causes the 2-wire PSTN circuit to be subjected to a similar transmission signal. This transmission signal also appears in a composite received signal on the winding 114 in the 2-wire receiving circuit. The secondary winding 124 of the transformer 120 is connected such that an induced signal therein (caused by the transmit signal caused by the primary winding 122 the transmission signal in the 2-wire reception circuit 132 "counteracts" (or compensates for) so that most of the transmitted signal from the 2-wire transmission circuit 130 from the 2-wire receiving circuit 132 is eliminated. The hybrid from 1 is generally only representative of hybrid circuits. Other hybrid circuits have been used and are well known to those skilled in the art.
Echokompensationssysteme sind Fachleuten
gut bekannt und umfassen eine breite Vielfalt von Verfahren zum
Kompensieren von einzelnen oder mehreren Echos mit veränderlicher
Intensität
und Verzögerung. Eine
der am besten bekannten Anwendungen solcher Verfahren ist die Verwendung
der Echokompensation, um hörbare
Fernechos im Stimmfernsprechwesen zu beseitigen. Eine weitere gut
bekannte Anwendung der Echokompensation ist die Beseitigung von
sowohl Nah- als auch Fernechos in Datenmodems. Diese Verfahren erfordern
im Allgemeinen sehr raffinierte adaptive digitale Echokompensationsalgorithmen,
die äußerst rechenintensiv
sein können.Echo cancellation systems are experts
well known and encompass a wide variety of methods for
Compensate for single or multiple echoes with variable
intensity
and delay. A
the best known application of such methods is their use
echo cancellation to audible
Eliminate distance echoes in voice telephony. Another good one
known application of echo cancellation is the elimination of
both near and far echoes in data modems. These procedures require
generally very sophisticated adaptive digital echo cancellation algorithms,
which are extremely computationally intensive
could be.
In Tonsignalisierungssystemen, insbesondere
DTMF(Doppelton-Mehrfrequenz, auch als "Tastwahl" bekannt) Signalisierungssystemen, wie
z. B. Sprachnachricht- und Sprachausgabesystemen, ist es sehr erwünscht, dass
die Tonsignalerfassung zur gleichen Zeit durchgeführt wird,
wie eine andere Information (gewöhnlich
eine Sprachnachricht) gesendet wird, so dass das Tonsignal (z. B.
ein Tastwahl-Tastendruck)
verwendet werden kann, um die gesendete Information zu unterbrechen.
Das heißt,
es wird erwartet, dass das Tonsignalisierungssystem in einem Duplexbetrieb
arbeitet. Dies steht ganz im Gegensatz zum typischen PSTN, bei dem
DTMF-Signalisierung (Wahl) ohne Störung von irgendeiner anderen
signifikanten Signalquelle in einer Halbduplexbetriebsart stattfindet.In sound signaling systems, in particular DTMF (double-tone multifrequency, also known as "key selection"). As voice message and voice response systems, it is very desirable that the audio signal detection be performed at the same time that other information (usually a voice message) is being sent so that the audio signal (e.g., a keystroke keystroke) can be used to pause the information being sent. That is, the tone signaling system is expected to operate in a duplex mode. This is very different from the typical PSTN, in which DTMF signaling (choice) takes place in a half-duplex mode without interference from any other significant signal source.
Viele Verfahren zum Erfassen von
Sinuskurven im Allgemeinen und DTMF-Signalen insbesondere sind bekannt.
Ein solches Verfahren verwendet eine diskrete Fouriertransformation,
die als Goertzel-Algorithmus bekannt ist, um die Anwesenheit von
sinusförmigen
Signalen zu erfassen. Der Goertzel-Algorithmus kann wiederholt angewendet
werden, um jede der DTMF-Frequenzen zu erfassen.Many methods of capturing
Sinusoids in general and DTMF signals in particular are known.
Such a method uses a discrete Fourier transform,
which is known as the Goertzel algorithm to detect the presence of
sinusoidal
Capture signals. The Goertzel algorithm can be used repeatedly
to capture each of the DTMF frequencies.
In Duplex-Tonsignalisierungssystemen
ist eine Hauptquelle für
eine Schwierigkeit beim Erfassen von DTMF-Signalen ein Nahecho (dem
eine relativ kurze Verzögerungszeit
zugeordnet ist). Die Tonsignalisierungsquelle (z. B. ein DTMF-Telefon)
befindet sich am fernen Ende des PSTN und irgendwelche Tonsignale, die
von diesem stammen, müssen
durch alle Dämpfungsquellen
in dem Netzwerk hindurchtreten. Irgendwelche Fernechos von Signalen,
die vom nahen Ende des Netzwerks gesendet werden, müssen auch
durch dieselben Dämpfungen
hindurchtreten. Folglich ist der effektive "Rausch"-Abstand eines Tonsignals zum Fernecho
relativ gut und ist kein signifikanter Beitrag zu Tonerfassungsfehlern.
Relativ größere Nahechos
wirken sich jedoch wahrscheinlich nachteilig auf die Tonsignalerfassung
aus und mit diesen kann man nur durch ein Echokompensationsschema
wirksam zurechtkommen.In duplex sound signaling systems
is a major source for
a difficulty in acquiring DTMF signals a near echo (the
a relatively short delay time
assigned). The sound signaling source (e.g. a DTMF telephone)
is at the far end of the PSTN and any sound signals that
must come from this
through all sources of damping
step through the network. Any remote echoes of signals,
that are sent from the near end of the network must also
through the same damping
pass. Hence, the effective "noise" distance of an audio signal is to the far echo
relatively good and is not a significant contributor to toner detection errors.
Relatively larger near echoes
however, they are likely to adversely affect the sound signal detection
and with these you can only by an echo cancellation scheme
cope effectively.
Im Allgemeinen versuchen Echokompensationsschemen,
die Echos eines gesendeten Signals durch Korrelieren eines zusammengesetzten
Signals (das das gesendete Signal und dessen Echos umfasst) mit dem
gesendeten Signal zu charakterisieren, um die Art und Verzögerung der
Echos festzustellen. Die Echos (oder eine Teilmenge der Echos) werden
dann durch Erzeugen von "kopierten" (virtuellen) Echos
und durch Kompensieren (z. B. Subtrahieren) derselben von dem zusammengesetzten
Signal aus dem zusammengesetzten Signal beseitigt. Solche Echokompensationsschemen
versuchen, sowohl Nah- als auch Fernechos des gesendeten Signals
zu beseitigen.Generally, echo cancellation schemes try
the echoes of a transmitted signal by correlating a composite
Signal (which includes the transmitted signal and its echoes) with the
characterize transmitted signal to determine the type and delay of the
Detect echoes. The echoes (or a subset of the echoes) are
then by creating "copied" (virtual) echoes
and by compensating (e.g. subtracting) them from the composite
Signal removed from the composite signal. Such echo cancellation schemes
try both near and far echoes of the transmitted signal
to eliminate.
In Sprachausgabesystemen, die Spracherkennung
beinhalten, ist es wahrscheinlich, dass "Befehls"-Worte (die bei Erkennung einer Handlung
unterliegen) in der abgehenden Nachricht vom Sprachausgabesystem
auftreten. Wenn Nahechos dieser Befehlsworte mit großer Amplitude
nicht kompensiert (d. h. echokompensiert) werden, dann erkennt sie
die Spracherkennungsvorrichtung und handelt auf diese hin, als ob
sie empfangene Signale (anstatt Echos von gesendeten Signalen) wären, was
unerwünschte
(und typischerweise fehlerhafte) Ergebnisse verursacht.In speech systems, speech recognition
include, it is likely that "command" words (those upon detection of an act
subject) in the outgoing message from the speech system
occur. If near echoes of these command words with large amplitude
are not compensated (i.e. echo-compensated), then it recognizes
the speech recognition device and acts on it as if
they received signals (instead of echoes from transmitted signals) would be what
undesirable
(and typically incorrect) results.
Das Dokument DE2640551 offenbart
einen Echokompensator, bei dem sowohl die abgehenden als auch die
eingehenden Signale durch entsprechende Sätze von Bandpassfiltern gefiltert
werden und der Pegel in jedem Teilband mit einem Koeffizienten multipliziert
wird, der vom entsprechenden Teilband des eingehenden Signals abgeleitet
wird.Document DE2640551 discloses
an echo canceller in which both the outgoing and the
incoming signals filtered by appropriate sets of bandpass filters
and the level in each sub-band is multiplied by a coefficient
is derived from the corresponding subband of the incoming signal
becomes.
Eine weitere Methode für die Nahechokompensation
ist in "Fast Echo
Cancellation in a Voice-Processing System" von Vijay R. Raman und Mark R. Cromack,
IEEE Veröffentlichungsnummer
0-7803-0532-9/92, September 1992, auf den Seiten IV–513 bis
IV–516
beschrieben. 2 ist ein
Blockdiagramm des darin beschriebenen adaptiven Echokompensationssystems 200.Another method for near echo cancellation is in "Fast Echo Cancellation in a Voice Processing System" by Vijay R. Raman and Mark R. Cromack, IEEE publication number 0-7803-0532-9 / 92, September 1992, on pages IV- 513 to IV-516. 2 Figure 3 is a block diagram of the adaptive echo cancellation system described therein 200 ,
In 2 besteht
das adaptive Echokompensationssystem 200 aus einem Echokompensator 210,
einem Sprachdecodierer (Sender) 290 und zwei oder mehr
Empfängern
(zwei sind dargestellt) 270 und 280. Der Empfänger 270 ist
ein DTMF-Decodierer
und der Empfänger 280 ist
eine Spracherkennungsvorrichtung. Es wird angenommen, dass eine
Empfangsleitung 212 und eine Sendeleitung 214 von
einer Systemgabelschaltung kommen. Die Empfangsleitung 212 überträgt ein Empfangssignal,
das Reste (Echos) eines gesendeten Signals aufweist, das über die
Sendeleitung 214 ausgesandt wird. (Vergleiche mit den Empfangs-
und Sendeschaltungen 132 bzw. 130 in der Gabelschaltung 100, 1.)In 2 there is the adaptive echo cancellation system 200 from an echo canceller 210 , a speech decoder (transmitter) 290 and two or more receivers (two are shown) 270 and 280 , The recipient 270 is a DTMF decoder and the receiver 280 is a speech recognition device. It is believed that a receive line 212 and a transmission line 214 come from a system fork circuit. The receiving line 212 transmits a received signal that has residues (echoes) of a transmitted signal that is transmitted over the transmission line 214 is sent out. (Compare with the receive and transmit circuits 132 respectively. 130 in the hybrid 100 . 1 .)
Der Echokompensator 210 umfasst
zwei separate Filter, d. h. ein Adapterfilter und ein Kompensatorfilter.
Das Adapterfilter umfasst eine adaptive Steuerfunktion 220,
ein Anpassungs-/Fenster-Modul 230 und eine Differenzfunktion
(z. B. Addierer) 250. Das Kompensatorfilter umfasst ein
Kompensationsmodul 240 und eine Differenzfunktion (z. B.
Addierer) 260. Das Adapterfilter (220, 230, 250)
sieht im Wesentlichen eine Systemidentifikationsfunktion vor, da
es nicht in Echtzeit an alle Abtastwerte von Empfangs- und Sendedaten
anpasst. Die Anpassung verarbeitet nur gepufferte Datenblöcke von
zeitlich ausgerichteten Sendeund Empfangsdaten. Die Vollendung der
Anpassung für
einen Datenblock wird zeitlich über
eine Anzahl von abgelaufenen Datenblöcken verteilt.The echo canceller 210 comprises two separate filters, ie an adapter filter and a compensator filter. The adapter filter includes an adaptive control function 220 , an adjustment / window module 230 and a difference function (e.g. adder) 250 , The compensator filter comprises a compensation module 240 and a difference function (e.g. adder) 260 , The adapter filter ( 220 . 230 . 250 ) essentially provides a system identification function since it does not adapt to all samples of received and transmitted data in real time. The adaptation only processes buffered data blocks of time-based send and receive data. The completion of the adjustment for a data block is spread over a number of expired data blocks.
Die Anpassungssteuerfunktion 220 und
das Anpassungs-/Fenster-Modul 230 bilden ein adaptives
Filter, das die geeignete Verzögerung
und die Koeffizienten, die für
die Kompensation verwendet werden sollen, durch Überwachen der Sende- und der
Empfangsleitung 214 bzw. 212 und Erzeugen von
Filterkoeffizienten festlegt, die, wenn sie auf das Sendesignal
auf der Sendeleitung 214 angewendet werden, ein Ausgangssignal des
adaptiven Filters erzeugen, das dem Sendesignalecho im Empfangssignal
auf der Empfangsleitung 212 genau entspricht. Dieses Ausgangssignal
des adaptiven Filters wird dann vom empfangenen Signal über die Differenzfunktion 250 subtrahiert.
Die Differenz wird dann durch das Anpassungs-/Fenster-Modul 230 überwacht,
welches die Filterkoeffizienten auf ein minimales Differenzsignal
abstimmt. Dem Adapterfilter (220, 230, 250)
stehen mehr Koeffizienten und Koeffizienten mit höherer Auflösung zur
Verfügung
als dem Kompensationsfilter (240, 260). Das Anpassungs-/Fenster-Modul 230 umfasst
eine Selektionsfunktion, die eine Teilmenge der verfügbaren Filterkoeffizienten
und Verzögerungskonstanten
auf der Basis eines Energiekonzentrationsverfahrens auswählt. Unter
Verwendung dieses Verfahrens wird ein kleiner Satz von Koeffizienten
und Verzögerungskonstanten
so ausgewählt,
dass er die größte Wirkung
auf die höchsten
Energiekomponenten des gefilterten Signals hat. Die Filterkoeffizienten
und Verzögerungskonstanten,
die sich nur auf energiearme Signalkomponenten auswirken, werden
verworfen. Dies erzeugt effektiv ein Filter, das nur die höchsten Energiekomponenten
(d. h. die Reflexionen mit der größten Amplitude) in dem gefilterten
Signal "selektiert" oder selektiv auf
diese abzielt. Die "selektierten" Filterkoeffizienten
und Verzögerungswerte
werden dann zum Kompensationsmodul weitergeleitet, das sie verwendet,
um ein Echokompensationssignal zu erzeugen. Das Echokompensationssignal
wird in der Differenzfunktion 260 in der Weise einer offenen
Schleife vom empfangenen Signal subtrahiert.The adjustment control function 220 and the adjustment / window module 230 form an adaptive filter that determines the appropriate delay and coefficients to be used for compensation by monitoring the transmit and receive lines 214 respectively. 212 and generating filter coefficients that, when applied to the transmit signal on the transmit line 214 are used to generate an output signal of the adaptive filter that echoes the transmit signal in the receive signal on the receive line 212 corresponds exactly. This output signal of the adaptive filter is then from the received signal via the difference function 250 subtracted. The difference is then through the adjustment / window module 230 monitors which matches the filter coefficients to a minimal difference signal. The adapter filter ( 220 . 230 . 250 ) there are more coefficients and coefficients with higher resolution available than the Kompensati onsfilter ( 240 . 260 ). The adjustment / window module 230 includes a selection function that selects a subset of the available filter coefficients and delay constants based on an energy concentration process. Using this method, a small set of coefficients and delay constants are selected to have the greatest effect on the highest energy components of the filtered signal. The filter coefficients and delay constants, which only affect low-energy signal components, are discarded. This effectively creates a filter that "selects" or selectively targets only the highest energy components (ie, the reflections with the greatest amplitude) in the filtered signal. The "selected" filter coefficients and delay values are then passed to the compensation module, which uses them to generate an echo cancellation signal. The echo cancellation signal is in the difference function 260 subtracted in an open loop manner from the received signal.
In dem vorstehend mit Bezug auf 2 gezeigten und beschriebenen
Echokompensationsschema wird die Anpassung nur offline in einer
Nicht-Echtzeit-Weise an Puffern durchgeführt, die eine minimale Leistungsanforderung erfüllen. Ein
solches Schema hat mehrere Nachteile. Erstens kann die Anpassung
nur offline durchgeführt
werden und erfordert vollständig
separate Filter zur Anpassung und Kompensation. Wenn dies in einem
DSP (Digitalsignalprozessor) implementiert wird, würde dies
bedeuten, dass ein separater Programmspeicher und Koeffizientenspeicher
für jedes
der zwei Filter erforderlich sind. Da die Anpassung und Kompensation
nicht parallel stattfinden, muss eine "Leitungserfassungs"-Phase vorhanden sein, während der
der Prozess der Anpassung stattfindet. Während dieser Phase kann keine
Kommunikation und folglich keine Erfassung eines DTMF- oder anderen
Tonsignals stattfinden.In the above with reference to 2 shown and described echo cancellation scheme, the adjustment is only performed offline in a non-real-time manner on buffers that meet a minimum performance requirement. Such a scheme has several disadvantages. First, the adjustment can only be done offline and requires completely separate filters for adjustment and compensation. If implemented in a DSP (digital signal processor), this would mean that separate program memory and coefficient memory are required for each of the two filters. Since the adaptation and compensation do not take place in parallel, there must be a "line detection" phase during which the adaptation process takes place. During this phase, no communication and consequently no detection of a DTMF or other tone signal can take place.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, wobei
die Kompensation kontinuierlich aktiv ist.It is a task of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, wherein
compensation is continuously active.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, das
keine separate Erfassungsphase erfordert.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, the
no separate acquisition phase required.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, bei
dem die Anpassung, Kompensation und Tonerfassung simultan stattfinden
können.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation in
which the adjustment, compensation and toner acquisition take place simultaneously
can.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, das
keine separaten und unterschiedlichen Anpassungs-, Kompensations-
und Tonerfassungsfilter erfordert.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, the
no separate and different adjustment, compensation
and tone detection filter required.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein kostengünstiges
Verfahren zur Nahechoabschwächung
bereitzustellen.It is another object of the present
Invention, an inexpensive
Near echo attenuation method
provide.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, das
schnell konvergiert.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, the
converges quickly.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, das
in einer nicht-adaptiven Weise verwendet werden kann.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, the
can be used in a non-adaptive manner.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, das
gegen Phasen- und Verzögerungsänderungen
unempfindlich ist.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, the
against phase and delay changes
is insensitive.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung in einem Tonsignalisierungssystem,
das über
das öffentliche
Fernsprechwählnetz
(PSTN) verwendet wird und in einer Duplexbetriebsart arbeitetet,
durch die Verwendung von Tonsignalisierungsfiltern, die nur kleine
Mengen an Speicher (Code und Variablen) und Verarbeitungsleistung
verbrauchen, bereitzustellen.It is another object of the present
Invention, a method for near-echo attenuation in a sound signaling system,
the above
the public
Switched Telephone Network
(PSTN) is used and works in a duplex mode,
through the use of sound signaling filters that are only small
Amounts of memory (code and variables) and processing power
consume, provide.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung in irgendeinem Tonsignalisierungsempfänger, das
auf einer beliebigen Struktur von Bandpassfilterung, gefolgt von
einer Integration, basiert, bereitzustellen.It is another object of the present
Invention, a method for near echo attenuation in any sound signaling receiver, the
on any structure of bandpass filtering, followed by
an integration based.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Nahechoabschwächung bereitzustellen, das
die Leistung von Sprach-Fax-Systemen verbessert.It is another object of the present
Invention to provide a method for near echo attenuation, the
improves the performance of voice fax systems.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung
wird ein echoabgeschwächtes
Empfangssignal (Rx) erhalten durch Filtern und Quadrieren eines
Sendesignals (Tx), Filtern und Quadrieren eines entfernten Signals
(R), das auch ein Echo (ES) des Sendesignals enthält, und
Subtrahieren einer gefilterten und hinsichtlich Verstärkungskoeffizienten
eingestellten Version des Sendesignals vom zusammengesetzten entfernten
Signal (R + ES).According to one aspect of the invention
becomes an echo attenuated
Receive signal (Rx) obtained by filtering and squaring one
Transmitted signal (Tx), filtering and squaring a distant signal
(R), which also contains an echo (ES) of the transmission signal, and
Subtract a filtered and in terms of gain coefficients
set version of the broadcast signal from the composite remote
Signal (R + ES).
Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung wird die Bandenergie der gesendeten und empfangenen Signale
durch einen dualen Filtersatz (d. h. einen Satz für das empfangene
(entfernte) Signal und einen Satz für das gesendete Signal) gemessen.
Wenn die Sätze
identisch sind, spart die Verwendung von einem Satz (zweimal) den
Speicher für
die anderen Satzkoeffizienten. Der Empfangssatz umfasst die Tonsignalisierungsdetektor-Filter.
Die Echointerferenz wird durch Subtrahieren des skalierten Maßes der
gesendeten Energien von den empfangenen verringert.According to another aspect of
Invention is the band energy of the transmitted and received signals
by a dual filter set (i.e. a set for the received
(distant) signal and a sentence for the transmitted signal).
If the sentences
are identical, the use of one sentence (twice) saves the
Memory for
the other sentence coefficients. The receive set includes the tone signaling detector filters.
The echo interference is subtracted from the scaled measure of the
transmitted energies decreased from those received.
Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung kann eine feste Verzögerungsleitung
verwendet werden, um die analogen und digitalen Verzögerungen
(Codec) zu kompensieren, die in dem System-Leitungs-Schnittstellenmodul
vorhanden sind. Diese Verzögerungsleitung
ist jedoch nicht obligatorisch, da das Verfahren der vorliegenden
Erfindung gegen Verzögerungsänderungen
unempfindlich ist. Die Skalierungsfaktoren können durch einen adaptiven
Algorithmus (z. B. LMS, RLS usw.) festgelegt werden oder können in
einer nicht-adaptiven Weise vordefiniert werden.According to a further aspect of the invention, a fixed delay line can be used, to compensate for the analog and digital delays (codec) that are present in the system line interface module. However, this delay line is not mandatory since the method of the present invention is insensitive to delay changes. The scaling factors can be determined by an adaptive algorithm (e.g. LMS, RLS, etc.) or can be predefined in a non-adaptive manner.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung kann ein Mehrton-Decodiersystem unter
Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
implementiert werden. Eine Vielzahl von Tondetektoren, die das Echoabschwächungsverfahren
der vorliegenden Erfindung verwenden, ist mit einem Empfangssignal
und einem Sendesignal von einer Systemgabelschaltung parallel geschaltet.
Jeder Tondetektor erfasst einen sinusförmigen Ton mit einer anderen
Frequenz. Eine Tonlogikfunktion untersucht das Ausgangssignal der
Tondetektoren, um die Anwesenheit oder Abwesenheit von Tönen im empfangenen Signal
bei den Tondetektorfrequenzen (interessierenden Frequenzen) festzustellen,
und reagiert auf spezielle vordefinierte Kombinationen von Tönen.According to yet another aspect
The present invention can utilize a multi-tone decoding system
Use of the method according to the invention
be implemented. A variety of tone detectors that use the echo cancellation method
use of the present invention is with a receive signal
and a transmission signal from a system fork circuit connected in parallel.
Each tone detector detects a sinusoidal tone with a different one
Frequency. A sound logic function examines the output signal of the
Tone detectors to determine the presence or absence of tones in the received signal
at the tone detector frequencies (frequencies of interest),
and reacts to special predefined combinations of tones.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden angesichts der folgenden Beschreibung
derselben ersichtlich.Other tasks, features and advantages
of the present invention will become apparent in view of the following description
the same can be seen.
Die Erfindung ist beispielsweise
im Zusammenhang mit Anrufbeantwortern, die mit dem Telefonnetz verbunden
sind, anwendbar. Solche Geräte
können
häufig
vom Benutzer von einem entfernten Telefon aus durch DTMF-Signalisierung
(d. h. durch Drücken
von Tasten auf dem Tastenfeld des entfernten Telefons) gesteuert
werden, welche häufig
während
der Wiedergabe der abgehenden Nachricht stattfinden muss. Dies ist beispielhaft
für Fälle, in
denen Echos während
der Wiedergabe von abgehenden Nachrichten (wie z. B. gespeicherten
Grüßen und
anderen Sprachnachrichten) aufgrund der Existenz von Nahechos (z.
B. in der Systemgabelschaltung) auftreten können. Diese Echos sind die
Hauptursache für
eine schlechte DTMF-Erfassung (z. B. im Telefonanrufbeantworter)
in Gegenwart von abgehender Sprache.The invention is for example
in connection with answering machines connected to the telephone network
are applicable. Such devices
can
frequently
by the user from a remote phone through DTMF signaling
(i.e. by pressing
controlled by buttons on the keypad of the remote phone)
which are common
while
playback of the outgoing message must take place. This is an example
for cases in
which echoes during
playback of outgoing messages (such as saved
Greetings and
other voice messages) due to the existence of near echoes (e.g.
B. in the system fork circuit) can occur. These echoes are the ones
Main cause of
poor DTMF recording (e.g. in the telephone answering machine)
in the presence of outgoing language.
Die Tonerfassungsqualität kann unter
Verwendung von zwei Kriterien bewertet werden: wie genau eingehende
DTMF-Töne
(Signale) unterschieden werden und wie gut DTMF-Signale mit Echos
(wie z. B. jene in einer Nachricht eines Anrufbeantworters in einer
Wiedergabebetriebsart) ignoriert werden. Die vorliegende Erfindung
dämpft
Echos im DTMF-Band effizient und wirksam, wobei somit die Qualität der DTMF-Erfassung verbessert
wird. Da überdies
ein separater und unterschiedlicher (von der Echokompensation) Satz
von Filtern nicht für
die Tonerfassung erforderlich ist, wird die integrierte Funktionalität der Echoabschwächung und
Tonerfassung, die mit einem einzelnen Satz von Filtern gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
werden können,
leicht und wirtschaftlich in Systeme wie z. B. Telefonanrufbeantworter
integriert.The tone detection quality can be below
Using two criteria are assessed: how exactly incoming
DTMF tones
(Signals) are distinguished and how good DTMF signals with echoes
(such as those in an answering machine message in a
Playback mode) are ignored. The present invention
damps
Echoes in the DTMF band are efficient and effective, thus improving the quality of the DTMF detection
becomes. Since moreover
a separate and different (from echo cancellation) sentence
of filters not for
the tone detection is required, the built-in functionality of echo cancellation and
Tone detection using a single set of filters according to the present
Invention carried out
can be
light and economical in systems such as B. Answering machine
integrated.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGENSUMMARY
THE DRAWINGS
Nachstehend wird auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen
dargestellt sind. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit diesen
bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben wird, sollte es selbstverständlich sein, dass es nicht
beabsichtigt ist, den Gedanken und Schutzbereich der Erfindung auf
diese speziellen Ausführungsbeispiele
zu begrenzen.The following are preferred embodiments
the invention reference, examples of which in the accompanying drawings
are shown. Although the invention is related to these
preferred embodiments
it should be understood that it is not
is intended to cover the spirit and scope of the invention
these special embodiments
to limit.
1 ist
ein schematisches Diagramm einer typischen Gabelschaltung des Standes
der Technik zum Umwandeln zwischen 2-Draht- und 4-Draht-Schaltungen. 1 Figure 3 is a schematic diagram of a typical prior art hybrid circuit for converting between 2-wire and 4-wire circuits.
2 ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens des Standes der Technik zur Nahechokompensation. 2 FIG. 10 is a block diagram of a prior art method for near choke compensation.
3A ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Nahechoabschwächung mit
nicht-adaptiver Kompensationsverstärkung gemäß der Erfindung. 3A 10 is a block diagram of a method for near-echo attenuation with non-adaptive compensation gain according to the invention.
3B ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Nahechoabschwächung mit
adaptiver Kompensationsverstärkung
gemäß der Erfindung. 3B FIG. 10 is a block diagram of a method for near echo attenuation with adaptive compensation gain according to the invention.
4 ist
ein Blockdiagramm eines BPS-Filters und Integrators gemäß der Erfindung. 4 is a block diagram of a BPS filter and integrator according to the invention.
5 ist
ein Blockdiagramm eines Systems zum Implementieren des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Digitalsignalprozessors. 5 Figure 3 is a block diagram of a system for implementing the method of the present invention using a digital signal processor.
6 ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Implementieren einer Doppelton-Mehrfrequenz- (DTMF)
Decodierung unter Verwendung des Echoabschwächungsverfahrens der Erfindung. 6 FIG. 10 is a block diagram of a method for implementing dual-tone multi-frequency (DTMF) decoding using the echo attenuation method of the invention.
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED
DESCRIPTION OF THE INVENTION
3A ist
ein Blockdiagramm eines Systems 300A mit einer festen Kompensatorverstärkung zum
Abschwächen
von Nahechos und Erfassen von Tonsignalen. Das System 300A verwendet
ein BPS-Filter- und Integrationsschema mit doppeltem Satz, wobei
ein Filtersatz zum Verarbeiten von empfangenen (eingehenden) Signalen
verwendet wird, während
der andere zum Verarbeiten von gesendeten (abgehenden) Signalen verwendet
wird, oder die Ausgangssignale der zwei Filtersätze werden kombiniert, um Nahechos
der gesendeten Signale zu beseitigen. 3A is a block diagram of a system 300A with a fixed compensator gain for attenuation of near echoes and detection of sound signals. The system 300A uses a dual set BPS filtering and integration scheme, one set of filters for processing received (incoming) signals while the other set is used for processing sent (outgoing) signals, or the outputs of the two sets of filters are combined to Eliminate near echoes of the transmitted signals.
Das System 300A umfasst
eine herkömmliche
Systemgabelschaltung und Leitungsschnittstelle 320 (vergleiche 1), die separate Leitungen
für empfangene
und gesendete Daten vorsieht. Der Leitungsschnittstellenteil der
Systemgabelschaltung und Leitungsschnittstelle 320 ist
ein Codec (Codierer/Decodierer), der analoge Telefonsignale zur
Digitalverarbeitung durch das System 300A zu/von der digitalen
Form umwandelt.The system 300A includes a conventional system fork circuit and line interface 320 (see 1 ), which provides separate lines for received and sent data. The line interface part of the system fork circuit and line interface 320 is a codec (encoder / decoder), the analog phone signals for digital processing by the system 300A to / from digital form.
Ein gesendetes Signal tx(t) auf einer
Leitung 302 wird über
das PSTN (Telefonleitung) über
die Systemgabelschaltung und Leitungsschnittstelle 320 ausgesandt.
Eingehende (entfernte) Signale r(t) werden von der Telefonleitung
durch die Systemgabelschaltung und Leitungsschnittstelle 320 empfangen.
Das von der Systemgabelschaltung und Leitungsschnittstelle empfangene
gesamte Signal, das auf der Leitung 304 vorliegt, ist eine
Kombination des entfernten Signals r(t) und einer Nahechokomponente
ES(t) des gesendeten Signals 302. Die Echokomponente E(t)
liegt an einer unvollkommenen Kompensation aller Echokomponenten des
gesendeten Signals (auf der Leitung 302) in der Systemgabelschaltung
und Leitungsschnittstelle 320. Die allgemeine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung besteht darin, die Störung des Entscheidungsprozesses
der nachfolgenden Tonerfassungsschaltung (nicht dargestellt) durch
das Echosignal zu verringern.A sent signal tx (t) on a line 302 is via the PSTN (telephone line) via the system fork circuit and line interface 320 sent. Incoming (removed) signals r (t) are from the telephone line through the system fork circuit and line interface 320 receive. The total signal received by the system fork circuit and line interface that is on the line 304 is a combination of the distant signal r (t) and a near-echo component ES (t) of the transmitted signal 302 , The echo component E (t) is due to imperfect compensation of all echo components of the transmitted signal (on the line 302 ) in the system fork circuit and line interface 320 , The general object of the present invention is to reduce the interference of the decision process of the subsequent tone detection circuit (not shown) by the echo signal.
Zusätzlich dazu, dass es über die
Systemgabelschaltung und Leitungsschnittstelle 320 gesendet
wird, wird das Sendesignal auf der Leitung 302 zu einem
BPS-Filter- und Integrationsblock 330 geliefert. Ein Ausgangssignal
Tx auf der Leitung 306 vom BPS-Filter- und Integrationsblock 330 wird
durch einen Betragsquadrat-Funktionsblock 350 geleitet,
der das Quadrat des Absolutwerts des Ausgangssignals 306 des
BPS-Filter- und Integrationsblocks 330 berechnet und das
Signal |Tx|2 auf der Leitung 310 ausgibt.
In der gesamten Beschreibung der Erfindung sind "Funktionsblöcke" Elemente, die in der Hardware oder
in der Software implementiert werden können.In addition to that, it is through the system fork circuit and line interface 320 is sent, the transmission signal on the line 302 to a BPS filter and integration block 330 delivered. An output signal Tx on the line 306 from the BPS filter and integration block 330 is represented by an amount square function block 350 passed the square of the absolute value of the output signal 306 of the BPS filter and integration block 330 calculated and the signal | Tx | 2 on the line 310 outputs. Throughout the description of the invention, "functional blocks" are elements that can be implemented in hardware or in software.
Das zusammengesetzte entfernte Signal
r(t) + ES(t) auf der Leitung 304 wird zu einem anderen BPS-Filter-
und Integrationsblock 340 geliefert. Ein Ausgangssignal
R + ES auf einer Leitung 308 vom BPS-Filter- und Integrationsblock 340 wird
durch eine Betragsquadratfunktion 360 geleitet, die das
Quadrat des Absolutwerts des Ausgangssignals R + ES des BPS-Filter-
und Integrationsblocks 340 berechnet und ein Signal |R
+ ES|2 auf einer Leitung 309 ausgibt.The composite remote signal r (t) + ES (t) on the line 304 becomes another BPS filter and integration block 340 delivered. An output signal R + ES on a line 308 from the BPS filter and integration block 340 is by an amount square function 360 passed the square of the absolute value of the output signal R + ES of the BPS filter and integration block 340 calculated and a signal | R + ES | 2 on one line 309 outputs.
Der BPS-Filter- und Integrationsblock 330 und
der Quadrierer 350 bilden einen ersten Filtersatz zum Verarbeiten
des Sendesignals (Tx). Der BPS-Filter- und Integrationsblock 340 und
der Quadrierer 360 bilden einen zweiten Filtersatz, der
das zusammengesetzte empfangene Signal (R + ES) verarbeitet. Die
Funktion und Operation der BPS-Filter- und Integrationsblöcke (330, 340)
wird nachstehend mit Bezug auf 4 genauer
beschrieben. Im Allgemeinen werden die Ausgangssignale des ersten
und des zweiten Filtersatzes verarbeitet, um den Echoterm (ES) aus
dem zusammengesetzten entfernten Signal (R + ES) zu beseitigen,
so dass nachfolgenden Decodierern und dergleichen (nicht dargestellt)
ein "reines" empfangenes Signal
(R) übergeben
wird.The BPS filter and integration block 330 and the squarer 350 form a first filter set for processing the transmission signal (Tx). The BPS filter and integration block 340 and the squarer 360 form a second filter set that processes the composite received signal (R + ES). The function and operation of the BPS filter and integration blocks ( 330 . 340 ) is referred to below with reference to 4 described in more detail. Generally, the output signals of the first and second filter sets are processed to remove the echo term (ES) from the composite remote signal (R + ES) so that subsequent decoders and the like (not shown) receive a "pure" signal (R ) is handed over.
Das Ausgangssignal |Tx|2 der
Betragsquadratfunktion 350 wird mit einem Kompensatorverstärkungskoeffizienten "C" multipliziert, der auf der Eingangsleitung 312 in
eine Multipliziererfunktion 380 eingeprägt wird. Das Multiplikationsergebnis
ist ein Signal auf der Leitung 314, das in einer Summierfunktion 390 vom Ausgangssignal
auf der Leitung 309 der Betragsquadratfunktion 360 subtrahiert
wird, um ein echoabgeschwächtes
empfangenes Signal (Rx) auf einer Leitung 316 zu erzeugen.
Wiederum können
die "Funktionen", auf die hierin
Bezug genommen wird, entweder in der Hardware oder in der Software
implementiert werden.The output signal | Tx | 2 of the amount square function 350 is multiplied by a compensator gain coefficient "C" on the input line 312 into a multiplier function 380 is impressed. The multiplication result is a signal on the line 314 that in a summing function 390 from the output signal on the line 309 the amount square function 360 is subtracted to an echo-attenuated received signal (Rx) on a line 316 to create. Again, the "functions" referred to herein can be implemented in either hardware or software.
Die Bandenergie der gesendeten und
empfangenen Signale 302 und 304 wird durch die
zwei Filtersätze
(d. h. die Funktionsblöcke 330 und 350 für das Sendesignal 302 und
die Funktionsblöcke 340 und 360 für das Empfangen)
gemessen. Die zwei Filtersätze
können
einander identisch gemacht werden, so dass ein einzelner Filtersatz
im Multiplexbetrieb betrieben werden kann, um die Funktion sowohl
des Sendefiltersatzes als auch des Empfangsfiltersatzes zu erfüllen. Dies
würde die
Menge an Speicher sparen, die ansonsten für separate Sätze von
Filterkoeffizienten für
zwei diskrete Filtersätze
erforderlich wäre.The band energy of the transmitted and received signals 302 and 304 is determined by the two filter sets (ie the function blocks 330 and 350 for the transmission signal 302 and the function blocks 340 and 360 measured for receiving). The two filter sets can be made identical to each other so that a single filter set can be multiplexed to perform the function of both the transmit filter set and the receive filter set. This would save the amount of memory that would otherwise be required for separate sets of filter coefficients for two discrete filter sets.
Die Filtersätze verhalten sich wie Bandpassfilter,
die nur ein schmales Band von Frequenzen um eine interessierende
Frequenz (z. B. einen Signalisierungston) durchlassen. Der Empfangsfiltersatz
wirkt als Signaltondetektor. Ein ausreichender Ausgangspegel am
echokompensierten Empfangsausgangssignal Rx auf der Leitung 316 zeigt
einen "Treffer" bei der ausgewählten Frequenz
an. Vorzugsweise ist ein Filtersatz für jede zu decodierende Tonfrequenz
vorgesehen. Andere Implementierungen sind möglich, wobei jedoch einer oder mehrere
(z. B. beide) der Filtersätze
im Multiplexbetrieb betrieben werden. Durch Betreiben im Multiplexbetrieb kann
ein einzelner Filtersatz verwendet werden, um mehr als einen Ton
abzutasten.The filter sets behave like bandpass filters, which only pass a narrow band of frequencies around a frequency of interest (e.g. a signaling tone). The receive filter set acts as a beep detector. A sufficient output level on the echo-compensated receive output signal Rx on the line 316 indicates a "hit" at the selected frequency. A filter set is preferably provided for each tone frequency to be decoded. Other implementations are possible, but one or more (e.g., both) of the filter sets are operated in multiplex mode. By operating in multiplex mode, a single filter set can be used to sample more than one tone.
Eine feste Verzögerungsleitung kann verwendet
werden, um die analogen und digitalen Verzögerungen (Codec) zu kompensieren,
die in dem Systemgabelschaltungs- und Leitungsschnittstellenmodul 320 vorliegen.
Eine solche Verzögerungsleitung
ist jedoch nicht obligatorisch, da das schmale Frequenzenergieband, auf
das die Filter reagieren, dieses Verfahren gegen Verzögerungsänderungen
relativ unempfindlich macht. Für
das System von 3A werden
die Kompensatorverstärkungsfaktoren
(ein Kompensationsverstärkungsfaktor
pro interessierender Frequenz) gewählt, um das Ausmaß an Sendesignaldurchtritt
auf der Basis der bekannten Systemeigenschaften zu minimieren.A fixed delay line can be used to compensate for the analog and digital delays (codec) found in the system fork circuit and line interface module 320 available. However, such a delay line is not mandatory since the narrow frequency energy band to which the filters respond makes this method relatively insensitive to changes in delay. For the system from 3A the compensator gain factors (one compensation gain factor per frequency of interest) are chosen to minimize the amount of transmit signal passage based on the known system properties.
Alternativ kann ein adaptives Verfahren
verwendet werden, um dynamisch eingestellte Kompensatorverstärkungskoeffizienten
zu berechnen. Ein solches Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in 3B dargestellt.Alternatively, an adaptive method can be used to calculate dynamically adjusted compensator gain coefficients. Such an embodiment of the invention is in 3B shown.
3B ist
ein Blockdiagramm eines Systems 300B zur Nahechoabschwächung mit
adaptiver Kompensatorverstärkung
gemäß der Erfindung.
Es ist zu dem System 300 von 3A in
jeglicher Hinsicht identisch, außer dass ein Koeffizientenanpassungsblock 370 das
echokompensierte Empfangsausgangssignal (Rx) auf der Leitung 316 und
das Ausgangssignal 310 der Betragsquadratfunktion 350 überwacht
und einen adaptiven Kompensatorkoeffizienten C', der auf einer Leitung 312A an
den Multiplizierer 380 übergeben
wird, dynamisch "abstimmt", um das Ausmaß an Sendesignaldurchtritt
(Nebensprechen) in dem auf die Leitung 316 ausgegebenen
echokompensierten empfangenen Signal zu minimieren. 3B is a block diagram of a system 300B for near echo attenuation with adaptive compensator gain according to the invention. It's about the system 300 of 3A identical in all respects, except that a coefficient adjustment block 370 the echo-compensated receive output signal (Rx) on the line 316 and the output signal 310 the amount square function 350 monitors and an adaptive compensator coefficient C 'on a line 312A to the multiplier 380 is passed, dynamically "tunes" to the amount of transmit signal passage (crosstalk) in the line 316 to minimize output echo-compensated received signal.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird die Anpassung des Kompensatorverstärkungskoeffizienten (C') auf der Leitung 312A gemäß der folgenden
Formel durchgeführt: Cm+1 = Cm + μRX|Tx|2
μ = μ0/(|Rx|2 + |Tx|2) In one embodiment of the invention, the adjustment of the compensator gain coefficient (C ') on the line 312A carried out according to the following formula: C m + 1 = Cm + μRX | Tx | 2 μ = μ 0 / (| Rx | 2 + | Tx | 2 )
In der vorstehend dargelegten Gleichung
wird die Variable "m" als Blocknummer
zum Verfolgen der Iteration verwendet.In the equation set out above
the variable "m" becomes the block number
used to track the iteration.
Auf der Basis dieser Lehren ist es
für Fachleute
selbstverständlich,
dass es viele verschiedene Zielsuchalgorithmen gibt, die verwendet
werden können,
um die Kompensatorverstärkungskoeffizienten
zu berechnen. Es liegt innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung, einen beliebigen geeigneten Anpassungsalgorithmus
zu verwenden.It is based on these teachings
for professionals
Of course,
that there are many different targeting algorithms that are used
can be
around the compensator gain coefficients
to calculate. It is within the spirit and scope of protection
of the present invention, any suitable fitting algorithm
to use.
4 ist
ein Blockdiagramm eines BPS-(Bandpass) Filters und Integrators 400 (siehe 330 und 340 in 3A und 3B) gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Filter 400 ist um eine Rückkopplungsschleife
aufgebaut, die eine Einheitsverzögerung 420,
einen Koeffizientengewinnungsblock 430 und eine Summierfunktion 440 umfasst.
Ein Ausgangssignal 404 von der Summierfunktion 440 wird
im Verzögerungsblock 420 um
eine Einheit "D" verzögert. Das
verzögerte
Ausgangssignal 408 vom Verzögerungsblock 420 wird
mit einem Koeffizienten Pk im Koeffizientengewinnungsblock 430 multipliziert.
Der Wert des Koeffizienten Pk ist gegeben
durch: Pk = r·ej2π(f/fs) wobei
r eine Konstante (z. B. 0,95) ist, "f" die
erforderliche Frequenz (interessierende Frequenz) ist und "fs" die Abtastrate ist. 4 Figure 3 is a block diagram of a BPS (bandpass) filter and integrator 400 (please refer 330 and 340 in 3A and 3B ) according to an embodiment of the present invention. The filter 400 is built around a feedback loop which is a unit delay 420 , a coefficient extraction block 430 and a summing function 440 includes. An output signal 404 from the summing function 440 is in the delay block 420 delayed by one unit "D". The delayed output signal 408 from the delay block 420 with a coefficient P k in the coefficient extraction block 430 multiplied. The value of the coefficient P k is given by: P k = r · e j2π (f / fs) where r is a constant (e.g. 0.95), "f" is the required frequency (frequency of interest) and "fs" is the sampling rate.
Das Ausgangssignal des Koeffizientengewinnungsblocks 430 wird
zu einem Eingangssignal 402 (siehe 302 und 304 in 3A und 3B) in der Summierfunktion 440 addiert,
um das Summierfunktions-Ausgangssignal 404 zu erzeugen.
Ein Ausgangssignal aus dem BPS-Filter und Integrator 400 wird
auf einer Leitung 406 einmal für alle N Abtastwerte eingeprägt. (Dies
ist durch einen "Schalter" dargestellt, der
geschlossen wird, wenn "n" = "N").The output of the coefficient extraction block 430 becomes an input signal 402 (please refer 302 and 304 in 3A and 3B ) in the summing function 440 added to the summing function output signal 404 to create. An output signal from the BPS filter and integrator 400 is on a line 406 stamped once for all N samples. (This is represented by a "switch" that closes when "n" = "N").
Mathematische
Beschreibungmathematical
description
Es werden die folgenden Definitionen
gegeben:
Echosignal = ES
Entferntes Signal = R
Echoemulation
= EE = C*|Tx|2
Wobei ES, R und Tx komplexe
Zahlen sind.The following definitions are given:
Echo signal = ES
Distant signal = R
Echoemulation = EE = C * | Tx | 2
Where ES, R and Tx are complex numbers.
Das Echosignal ES ist eine komplexe
Zahl, die vom BPS-Filter
und Integrator 400 ausgegeben wird, welcher den Nahechoteil
des Sendesignals (Tx 302, das auch eine komplexe Zahl ist),
welches durch die Gabelschaltung (320) hindurchläuft, und
das entfernte Signal (R, das auch eine komplexe Zahl ist) darstellt,
so dass das empfangene Signal (z. B. das zusammengesetzte entfernte
Signal auf der Leitung 304) R + ES ist. Das Tx-Signal (302)
ist, wenn es bandpassgefiltert, integriert und quadriert wird, gleich
dem Betrag des Sendesignals im interessierenden Frequenzband |Tx|2. Die Multiplikation mit der Kompensationsverstärkung (C oder
C' in Abhängigkeit
von der Kompensatorart) ergibt EE. Ebenso ergibt das Leiten des
entfernten Signals mit dem Nahecho durch den Filter/Integration/Quadrier-Satz
|Rx + ES|2.The echo signal ES is a complex number generated by the BPS filter and integrator 400 is output, which the near-choke part of the transmission signal (Tx 302 , which is also a complex number) 320 ) passes through and represents the distant signal (R, which is also a complex number) such that the received signal (e.g., the composite distant signal on the line 304 ) R + ES is. The Tx signal ( 302 ), if it is bandpass filtered, integrated and squared, is equal to the amount of the transmission signal in the frequency band of interest | Tx | 2nd The multiplication by the compensation gain (C or C 'depending on the type of compensator) gives EE. Likewise, passing the distant signal with the near echo through the filter / integration / squaring set results in | Rx + ES | 2nd
Nach dem Quadrieren der Absolutwerte
und der Subtraktion des Rests wird der Rx-Signalwert für die anschließende Schwellenbildung
durch die Detektorentscheidungslogik in der folgenden Weise erhalten:After squaring the absolute values
and subtracting the remainder becomes the Rx signal value for subsequent thresholding
obtained by the detector decision logic in the following manner:
Man nehme an, dass der Koeffizient
C (EE = C*|Tx|2) seinen optimalen Wert erreicht
hat: |EE|2 ≈ |ES|2 und der Rx-Term wird reduziert zu: wobei XT der Nebensprechterm
ist. Der empfangene Fehler ist gegeben durch: Fehler
= |Rx|2 – |R|2 Assume that the coefficient C (EE = C * | Tx | 2 ) has reached its optimal value: | EE | 2 ≈ | ES | 2 and the Rx term is reduced to: where XT is the crosstalk term. The error received is given by: Error = | Rx | 2 - | R | 2
Der Echoabschwächer ändert den Fehlerterm von |ES|2 + XT zu nur XT. Da der allgemeine Fall
falsche Tonsignal-"Treffer" (falsche Alarme)
sind, während
|R| ≪ |ES|
im interessierenden Band (d. h. XT ≪ 1), erzeugt der Echoabschwächer einen
sehr kleinen Fehler und ist in praktischen Systemen insbesondere
bei der Verringerung der Rate von falschen Alarmen sehr wirksam.The echo attenuator changes the error term of | ES | 2 + XT to XT only. Since the general case is false tone "hits" (false alarms) while | R | ≪ | ES | in the band of interest (ie XT ≪ 1), the echo attenuator produces a very small error and is very effective in practical systems, particularly in reducing the false alarm rate.
5 ist
ein Blockdiagramm eines Systems 500 zum Implementieren
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Digitalsignalprozessors
(DSP), wobei ein DSP 520 Signale über das PSTN über eine Systemgabelschaltung
und Leitungsschnittstelle 510 ganz in derselben Weise wie
vorstehend mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben sendet und
empfängt.
Die Algorithmus-Hardwarestruktur, die in 3B dargestellt ist, wird im DSP 520 durch
Speichern eines Programms in einem Programmspeicher 530,
das die Komponentenfunktionen des Algorithmus darstellt, implementiert.
Der Koeffizienten- und variable Speicher 540 wird verwendet,
um abstimmbare Koeffizienten zu speichern und einen Speicher (Geschichte)
für die
Filter vorzusehen. Die Verfahren zum Implementieren irgendeiner
beschreibbaren Filterfunktion sind Fachleuten gut bekannt und müssen daher
hierin nicht weiter ausgeführt
werden. 5 is a block diagram of a system 500 for implementing the present invention using a digital signal processor (DSP), wherein a DSP 520 Signals via the PSTN via a system fork circuit and line interface 510 in much the same way as with reference to 3A and 3B described sends and receives. The algorithm hardware structure used in 3B is shown in the DSP 520 by storing a program in a program memory 530 , which represents the component functions of the algorithm. The coefficient and variable memory 540 is used to store tunable coefficients and to provide memory (history) for the filters. The methods for implementing any writable filter function are well known to those skilled in the art and therefore need not be further elaborated herein.
6 zeigt
ein Mehrton-Decodiersystem 600, das das Verfahren der vorliegenden
Erfindung verwendet, um eine Vielzahl von Tönen an einem empfangenen Signal
auf einer Leitung 620 bei Anwesenheit von Echos eines gesendeten
Signals auf einer Leitung 610 zu erfassen. Das Mehrton-Decodiersystem 600 umfasst
eine Vielzahl von Tondetektoren 680A, 680B, ... 680N der
vorstehend mit Bezug auf 3A und 3B gezeigten und beschriebenen
Art und eine DTMF-Logik 670.
Jeder Tondetektor 680A, 680B, ... 680N erfasst
einen sinusförmigen
Ton mit einer anderen, speziellen Frequenz, wobei er ein entsprechendes
Erfassungsausgangssignal auf einer jeweiligen Ausgangsleitung 660A, 660B,
... 660N erzeugt. Die DTMF-Logik 670 stellt die Anwesenheit
oder Abwesenheit von Tönen
(z. B. Kombinationen von speziellen Tönen) durch Vergleichen von Signalamplituden
an den Tonerfassungs-Ausgangssignalen 660A, 660B .... 660N mit
Schwellenwerten, oberhalb derer angenommen wird, dass ein Ton vorliegt,
fest. Die DTMF-Logik 670 reagiert
auf Kombinationen von Tönen,
die an den Tonerfassungs-Ausgangssignalen 660A, 660B,
... 660N vorliegen, wobei solche Kombinationen gemäß einem
vordefinierten (z. B. herkömmlichen)
Satz von Tonkombinationen, für
die eine spezielle Bedeutung (d. h. Paare von Tönen sind speziellen Tasten
auf einem Telefontastenfeld zugeordnet) festgelegt ist, interpretiert
werden. 6 shows a multi-tone decoding system 600 The method of the present invention uses a variety of tones on a received signal on a line 620 in the presence of echoes of a transmitted signal on a line 610 capture. The multi-tone decoding system 600 includes a variety of sound detectors 680A . 680B , ... 680N the above with reference to 3A and 3B shown and described type and a DTMF logic 670 , Any sound detector 680A . 680B , ... 680N detects a sinusoidal tone with a different, special frequency, whereby it has a corresponding detection output signal on a respective output line 660A . 660B , ... 660N generated. The DTMF logic 670 represents the presence or absence of tones (e.g. combinations of special tones) by comparing signal amplitudes on the tone detection output signals 660A . 660B .... 660N with threshold values above which it is assumed that a tone is present. The DTMF logic 670 responds to combinations of tones on the tone detection output signals 660A . 660B , ... 660N are present, such combinations being interpreted according to a predefined (e.g. conventional) set of tone combinations for which a special meaning (ie pairs of tones are assigned to specific keys on a telephone keypad) is defined.
Jeder Tondetektor 680A, 680B,
... 680N ist zum Empfangen des Sendesignals auf der Leitung 610 und des
Empfangssignals auf der Leitung 620 angeschlossen. Das
Sendesignal in jedem Tondetektor 680A, 680B, ... 680N steht
mit einem jeweiligen Sendefilter und Quadrierer 602A, 602B,
... 602N (vergleiche 330 in Kombination mit 350, 3A und 3B) in Verbindung, und das Empfangssignal
in jedem Tondetektor 680A, 680B, .. . 680N steht
mit einem jeweiligen Empfangsfilter und Quadrierer 604A, 604B,
... 604N (vergleiche 340 in Kombination mit 360, 3A und 3B) in Verbindung. Wie vorstehend mit
Bezug auf die 3A und 3B beschrieben, umfasst jeder
Tondetektor 680A, 680B, ... 680N einen
jeweiligen Multiplizierer 630A, 630B, ... 630N (vergleiche 380, 3A und 3B), der ein Ausgangssignal aus dem jeweiligen
Sendefilter 602A, 602B, ... 602N mit einem
jeweiligen Kompensationskoeffizienten C1, C2, ... CN auf der Leitung 650A, 650B,
... 650N (vergleiche C von 3A oder C' von 3B) multipliziert, um ein
Ergebnis zu erzeugen, das von einem Ausgangssignal des jeweiligen
Empfangsfilters 604A, 604B, ... 604N in
einem jeweiligen Summierblock 640A, 640B, ... 640N (vergleiche 390, 3A und 3B) subtrahiert wird, um jeweilige Tonerfassungs-Ausgangssignale
auf den Leitungen 660A, 660B, ... 660N zu
erzeugen.Any sound detector 680A . 680B , ... 680N is for receiving the transmission signal on the line 610 and the received signal on the line 620 connected. The transmit signal in each tone detector 680A . 680B , ... 680N stands with a respective transmission filter and square 602A . 602B , ... 602N (see 330 in combination with 350 . 3A and 3B ) in connection, and the received signal in each sound detector 680A . 680B , ... 680N stands with a respective receive filter and square 604A . 604B , ... 604N (see 340 in combination with 360 . 3A and 3B ) in connection. As above with reference to the 3A and 3B described includes each sound detector 680A . 680B , ... 680N a respective multiplier 630A . 630B , ... 630N (see 380 . 3A and 3B ), which is an output signal from the respective transmission filter 602A . 602B , ... 602N with a respective compensation coefficient C1, C2, ... CN on the line 650A . 650B , ... 650N (compare C of 3A or C ' of 3B ) multiplied to produce a result from an output signal of the respective reception filter 604A . 604B , ... 604N in a respective summation block 640A . 640B , ... 640N (see 390 . 3A and 3B ) is subtracted to respective sound detection output signals on the lines 660A . 660B , ... 660N to create.
Vorzugsweise ist jedes Sendefilter 602A, 602B,
... 602N (F1, F2, ... FN) zu seinem jeweiligen Empfangsfilter 604A, 604B,
... 604N (F1, F2, ... FN) identisch, so dass die Funktionen
(F) sowohl der Sende- als auch Empfangsfilter in derselben Filterimplementierung
durchgeführt
werden können, d.
h. jedes Empfangsfilter 604A, 604B, ... 604N und
jedes entsprechende Sendefilter 602A, 602B, ... 602N können eine
einzelne entsprechende physikalische Filterimplementierung gemeinsam
nutzen. Jedes Filter kann jedoch separat in einer parallelen Konfiguration
implementiert werden.Each transmission filter is preferably 602A . 602B , ... 602N (F1, F2, ... FN) to its respective receive filter 604A . 604B , ... 604N (F1, F2, ... FN) are identical, so that the functions (F) of both the send and receive filters can also be implemented in the same filter implementation, ie each receive filter 604A . 604B , ... 604N and each corresponding transmission filter 602A . 602B , ... 602N can share a single corresponding physical filter implementation. However, each filter can be implemented separately in a parallel configuration.
Es ist für Fachleute leicht zu erkennen,
dass eine solche gemeinsame Nutzung von Filterausführungsbeispielen
sowohl in der digitalen Hardware als auch in der Software (z. B.
in einem Digitalsignalprozessor) durch Umschalten oder Multiplexieren
eines kleinen Satzes von gespeicherten Werten für das Filter leicht durchgeführt werden
kann. Da die Empfangs- und Sendefilter vorzugsweise identisch sind,
ist kein Koeffizientenumschalten erforderlich.It's easy for professionals to see
that such sharing of filter design examples
both in the digital hardware and in the software (e.g.
in a digital signal processor) by switching or multiplexing
a small set of stored values for the filter can be easily performed
can. Since the receive and send filters are preferably identical,
no coefficient switching is required.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen
und in der vorangehenden Beschreibung im einzelnen dargestellt und
beschrieben wurde, soll dasselbe als im Charakter erläuternd und
nicht einschränkend
betrachtet werden – wobei
es selbstverständlich
ist, dass nur bevorzugte Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben wurden und dass die vorliegende Erfindung
durch die folgenden Ansprüche
definiert ist.Although the invention in the drawings
and detailed in the foregoing description and
the same is intended to be illustrative in character and
not restrictive
be considered - whereby
it goes without saying
is that only preferred embodiments
have been shown and described and that the present invention
by the following claims
is defined.
