DK147564B - Ekkoundertrykkelseskobling - Google Patents

Description

147564

Den foreliggende opfindelse angår en ekkounder-trykkelseskobling ved duplexoverføring af signaler, som indenfor et valgt tidsrum følger ét af et begrænset antal mulige varianter af tidsforløb, omfattende en anordning til 5 frembringelse af et korrektionssignal og en kompensationskreds, som tilføres korrektionssignalet til undertrykkelse af den del af det modtagne signal, som skyldes eget udsendt signal.

I fig. 1-4 er vist den kendte teknik, lo For duplexoverføring på en transmissionskanal kan man opstille et generelt blokdiagram, som vist i fig. 1, hvor S betegner sender, M betegner modtager, og DK betegner ekkoundertrykkelseskobling (traditionelt en gaffeltransformator) . Forbindelsen mellem de to ekkoundertrykkelses-15 koblinger er en enkel transmissionskanal, f.eks. en totrådslinie.

Med en ideel ekkoundertrykkelseskobling ville man få et ækvivalentdiagram, som vist i fig. 2, hvor og H2 er liniens overføringsfunktion i de to retninger.

2o 1 praksis vil imidlertid en del af signalet fra S1 desuden overføres delvis gennem kobleren og delvis reflekteres via linien til med en overføringsfunktion Hg, og på samme måde fra over en overføringsfunktion til Mg, således som det fremgår af fig. 3.

25 De uønskede overføringsfunktioner Hg og er ge nerelt komplekse og ved mange anvendelser variable i tid.

Kendte metoder til at eliminere virkningen af Hg og H4 (ekkoundertrykkere) består i at syntetisere et korrektionssignal i form af en kopi af det signal, som leve-3o res af Hg henholdsvis H4,og trække, dette fra det indkommende signal, således som det fremgår af fig. 4.

Kredsen kan gøres adaptiv ved hjælp af tilbagekobling, dersom man antager, at udsendt og modtaget signal er ukorrelerede (statistisk uafhængige).

35 Kendte metoder til syntetisering af overførings funktionen Hg benytter sig af: -00 a) Foldningsintegral: y(t) = J h(D · x(t- T)df hvor h(T) er liniens impulskarakteristik 2 147564 η b) Transversalfilter: y(t)' = Σ*η · x(t-T) n=l hvor Λ er filtrets koefficienter, og hvor x(t) 11 Λ er henholdsvis ind- og udgangssignal til H^.

Begge metoder kan gøres adaptive ved gentagne må-5 linger af liniens impulskarakteristik og deraf følgende modifikationer af henholdsvis h(f) og «η· En stor ulempe ved begge metoder er, at de kræver kompliceret apparatur med store krav til regnekapacitet.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at lo tilvejebringe en ekkoundertrykkelseskobling, som ved enkle midler afhjælper de ovennævnte ulemper. Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at den indledningsvis angivne ekkoundertrykkelseskobling udformes som angivet i krav l's kendetegnende del.

15 Herved opnås en væsentlig forenklet realisering af ekkoundertrykkelseskobling en til brug ved duplexoverføring sammenlignet med kendt teknik. Dette opnås i første række ved, at regnekapacitet erstattes med lagringskapacitet. Opfindelsen giver følgende tekniske virkninger: den er i modsæt-2o ning til kendt teknik helt generel med hensyn til ikke- lineære effekter. Endvidere er løsningen specielt velegnet for VLSI-implementering, da den stiller mindre krav til regnehastighed og effektforbrug end alternative løsninger ved kendt teknik. Den kan også effektivt udnytte redundans i 25 de udsendte signalkoder til reduktion af kompleksitet.

Opfindelsen skal herefter -forklares nærmere ved hjælp af udførelseseksempler under henvisning til tegningen, hvor fig. 5 viser springkarakteristik for , 3o fig. 6 eksempler på bifasesignaler, fig. 7 opfindelsens princip, fig. 8 en enkel udførelsesform for koblingen ifølge opfindelsen, fig. 9 en modifikation af koblingen ifølge opfin-35 delsen i fig. 7, fig.lo en adaptiv version af ekkoundertrykkelses-koblingen ifølge opfindelsen, fig.11 en digital integrator i koblingen i fig. lo, 3 147564 fig. 12 en forenklet adaptiv version af koblingen i fig. lo, fig. 13 et eksempel på bifasesignalet, fig. 14 en modifikation af koblingen i fig. 8, 5 fig. 15 en modifikation af koblingen i fig. 12 og fig. 16 en analog udførelse af koblingen.

Det som gør Hg kompleks er, at udgangssignalet er uafhængigt af forløbet af indgangssignalet over en vis tid, se fig. 5.

lo Det vil i praksis være en endelig hukommelsestid X , som har betydning.

Dersom x(t) indenfor et tidsrum X har et endeligt antal mulige varianter af tidsforløb, kan man tabulere de tilsvarende varianter af værdien y og bruge beskrivelsen 15 af x(t)'s forløb til at vælge y-værdi.

Specielt bliver realiseringen enkel, hvis x(t) f.eks. er et digitalt bifasesignal, idet en rækkefølge af f.eks. tre perioder af et bifasesignal kun kan optræde på 3 2 =8 forskellige måder, se fig. 6.

2o Til praktiske linielængder kan T f.eks. være ca.

2-4 bifaseperioder lang. Det vil sige: antallet af forskel- 2 4 lige forhistorier er 2 - 2 =4-16 for et bestemt tids punkt på bifaseperioden. Antallet af tidspunkter på perioden, som det er nødvendigt at observere/syntetisere, kan 25 være fra 1-8 eller flere afhængigt af synkroniseringsforhold og øvrige systemspecifikationer. Antallet af forskellige værdier, y kan antage i aftastningstidspunkteme, bliver da: 4 - 128. Praktisk aktuelle tal er: 3 perioders forhistorie og 8 aftastninger pr. periode. Det vil sige ialt 3 3o 2 x 8 = 64 forskellige værdier for y.

Fig. 7 viser, hvordan man ifølge den foreliggende opfindelse kan indrette en kreds til at syntetisere det signal, som skal kompensere for virkningen af overføringsfunktioner , som altså skyldes refleksioner af eget ud-35 sendt signal og overhøring på grund af uideel udbalancering af linien. I figuren er HUK en hukommelsesenhed, og ADR er en detektor, som detekterer den aktuelle variant af tidsforløb ud fra egen sender og genererer den hukommel- 4 147564 sesadresse, hvor den tilsvarende værdi til den aktuelle variant af signalet udsendt fra ligger lagret.

Rækken af tilsvarende værdier, som over tiden kommer fra hukommelsesenheden, udgør korrektionssignalet, 5 der i kompehsationskredsen KK trækkes fra det modtagne signal.

Hukommelsen må indeholde information om den aktuelle transmissionskanal, således at det signal T, som kredsen leverer, er lig med det indkommende signal R, lo når S2 ikke sender. Differenssignalet S bliver da nul. Når S2 senere begynder at sende, vil kredsen fra det indkommende signal R trække den del T, som skyldes eget udsendt signal, og differensen S vil være den del, som skyldes det udsendte signal fra S2 via overføringsfunktionen H2· 15 Fig. 8 viser en udførelse, hvor hukommelsesenhe den HUK er en digital læsehukommelse, og hvor korrektionssignal t konverteres til analog form i en digital/analog omsætter D/A. Kompensationskredsen er en analog summationskreds Σ .

2o Som en forudsætning for en adaptiv version af ek ko undertrykkel s eskoblingen må det udsendte og modtagne signal være ukorreleret over en vis tid (statistisk uafhængige) , men de kan være synkrone eller asynkrone.

Dersom man observerer øjebliksværdien af det mod-25 tagne signal S ved M^, se fig. 7, for mange tilfælde af en bestemt sekvensrækkefølge af eget udsendt signal fra S·^ svarende til en bestemt hukommelsesadresse, vil middelværdien blive tilnærmet lig med nul som en følge af, at signalerne er ukorrelerede. En ændring af overføringsfunktionen 3o H3 vil imidlertid give en systematisk forskydning af middelværdien af det modtagne signal.

En registrering af denne forskydning og en tilsvarende modifikation af den tilhørende værdi vil bringe indholdet af hukommelsen i overensstemmelse med H3 igen.

35 I fig. 9 er vist et generelt diagram over en sådan adaptiv version af ekkoundertrykkelseskoblingen.

Fig. lo viser en udførelsesform med digital skri-ve/læsehukommelse og analog/digital omsætter og additions- 5 147564 ' enhed i tilbagekoblingen.

Midlingen af det modtagne signal sker ved, at A/D omsætteren, additionsenheden og hukommelsen for en bestemt adresse udgør en digital integrator, se fig. 11, som 5 er givet ved følgende ligning: y. = y. , + ΛΧ. (1) -*1-1 i

Tilvæksten Δγ = Ux^ (2) lo Ved numerisk integration får man: y = i Σ X · 4t (3) og 15 ΔΥ = -AjX (4) = skridtlængde T = Integratorens tidskonstant

Sammenholdes (2) og (4) fås: Λ= 2o 0. bestemmes af A/D-omsætterens omsætningskonstant og en eventuel omskalering ved tilkobling til additionsenheden og er bestemmende for integratorens indsvingningstid. Jo længere indsvingningstid, som kan tillades, desto nøjagtigere kan det syntetiserede signal T gøres.

25 Det har vist sig, at A/D-omsætteren i fig. lo, som er en forholdsvis stor og kompliceret kreds, kan undgås ved en kobling, som vist i fig. 12, hvor kompensationskredsen er en komparator K.

Kredsen i fig. lo bruger størrelse (med fortegn) 3o af afvigelsen til at modificere indholdet i hukommelsen.

Den forenklede adaptive kreds i fig. 12 bruger kun fortegnet af afvigelsen ved, at der adderes +1, eventuelt -1 til indholdet af hukommelsen.

Forskellen mellem de to kredse er hovedsagelig, 35 at den første trækker sig noget hurtigere ind ved påvirkning eller ved en stor og pludselig ændring af Hg. Begge kredsene vil imidlertid under normal drift være lige nøjag- 6 147564 tige.

En alternativ metode er som følger. En forøget nøjagtighed af det syntetiserede signal T kræver, at en længere del af bifasesignalets forhistorie tages i betragt-5 ning. Dette fører til en fordobling af hukommelsens størrelse for en forøgelse på en periode af bifasesignalets forhistorie. For relativt lange linier og høje bitfrekvenser, som ville kræve, at en relativt lang historie tages i betragtning, kan det for at spare hukommelsesplads være lo gunstigt med en noget anderledes indretning, som beskrevet nedenfor.

I stedet for at lade hukommelsen indeholde de færdige tal, som skal afgives til D/A-omsætteren, kan man i hukommelsen opbevare dele af de færdige tal, som skal 15 adderes med fortegn afhængigt af forhistorien af eget udsendt signal for at få den endelige udgangsværdi.

Tænker man sig bifasesignalet dannet af en række enkeltimpulser med en form som vist i fig. 13, kan øjebliksværdien af det syntetiserede signal siges at bestå af 2o bidrag fra en del af de nærmest forudgående enkeltimpulser, som bifasesignalet er sammensat af.

Hvis hukommelsen derfor indeholder tal for virkningen af en enkelt impuls for en række tidspunkter efter impulsens begyndelse (liniens impulskarakteristik), kan 25 øjebliksværdien genskabes ved at addere med fortegn indholdet i de hukommelsespladser, som svarer til hele bifa-seperioder i tid bag ud fra aftastningsøjeblikket. Fortegnene bestemmes af eget udsendt bifasesignal. Logisk 1-im-puls giver f.eks. +, og logisk O-impuls giver -. Der skal 3o altså adderes så mange tal som antallet af perioder af bifasesignalets forhistorie, som det anses nødvendigt at tage i betragtning.

For et system med f.eks. 7 perioders forhistorie og 8 aftastninger pr. periode kan hukommelsen ordnes i re-35 gistre således: 147566 7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 D0 D1 D2 °3 D4 D5 D6 D7 5 E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 hvor indeksen angiver tastningsnummer (0-7). De forskellige registre (A, B, C osv.) indeholder altså tal for virk-lo ningen af en logisk impuls (se fig. 13) i 1., 2., 3 osv.

periode, efter at impulsen blev udsendt. (Det antages, at talværdien af virkningen er ens for en logisk 1-impuls og en logisk 0-impuls). Fig. 14 viser, hvordan en sådan kreds kan indrettes. Her betegner ADR adressekoder og fortegnslo-15 gik, F.j fortegnsvælger, AKK akkumulatorregister og ADD^ additionsenhed.

Kredsen kan gøres adaptiv ved at opdatere registrene på baggrund af fortegnet af udgangssignalet S (se fig. 15).

2o For at spare regnetid kan det f.eks. være tilstræk keligt, at kun en af registerpladserne opdateres for hver tastning. I løbet af 56 tastningen vil alle pladserne da have fået en opdatering. Dette har i praksis ved en del anvendelser vist sig at være tilstrækkeligt ofte, selv om 25 kredsen i fig. 15 da vil trække sig langsommere ind end kredsen i fig. 12.

Fortegnslogikken bestemmer fortegnet på de aktuelle perioder af forhistorien og sætter fortegnet for det register, som er under behandling. Fortegnsvælgeren sætter 3o rigtigt fortegn på de tal, som kommer fra hukommelsen.

F2 i fig. 15 afgør, om der skal adderes eller sub-, traheres en 1-er til indholdet af et register under opdatering. Dette bestemmes af fortegnet for vedkommende register og fortegnet på afvigelsen S efter sædvanlige fortegns-35 regler (- og + er -, - og - er +, osv.).

8 147564

Det princip den omtalte 'kreds bygger på kan også tænkes anvendt på andre typer impulser, f.eks. sædvanlig binærkode, men man må da definere flere typer impulselementer (end de i fig. 13 viste) og tilsvarende registre 5 for virkningen af disse.

Det nødvendige antal hukommelsespladser i systemet vist i fig. 15 bliver N = n . m lo hvor n = antallet af aftastninger pr. periode af bifase-signalet, og m = antallet af perioder forhistorie. I det tidligere beskrevne system (fig. 12) fås tilsvarende: N = n . 2m 15 Dette system vil altså altid kræve flere hukommelsespladser, men dette opvejes af, at resten af udstyret bliver meget enklere og stiller meget mindre krav til hastighed og dermed effektforbrug. Dette virker igen på pakketæthed og til sidst pris.

2o Til mange praktiske anvendelser anses det for til strækkeligt at tage 3-4 perioder af forhistorien i betragtning, og kredsen i fig. lo vil da være at foretrække.

I fig. 16 er vist en adaptiv version af den analoge udførelse af ekkoundertrykkelseskoblingen. I dette 25 eksempel udgøres hver hukommelseslokalisation af en kondensator C og en afbryder B. Lagrede værdier er givet ved ladningerne på kondensatorerne. Koblingen er gjort adaptiv ved hjælp af tilbagekoblingen mellem summationskredsen og hukommelsen HUK, hvor der er indskudt en modstand R til 3o modifikation af de af dekoderen ADR udvalgte værdier.

Claims (8)

147564 Patentkrav.

1. Ekkoundertrykkelseskobling ved duplexoverfø-ring af signaler, som indenfor et valgt tidsrum følger ét af et begrænset antal mulige varianter af tidsforløb, om-5 fattende en anordning til frembringelse af et korrektions signal og en kompensationskreds (KK), som tilføres korrektionssignalet ' til undertrykkelse af den del af det modtagne signal, som skyldes eget udsendt signal, kendetegnet ved, at anordningen omfatter en hukommelsesenhed lo (HUK) med lagrede værdier af korrektionssignalet, som er tilordnet de forskellige indenfor det valgte tidsrum mulige varianter af tidsforløb, samt en dekoder (ADR) koblet mellem denne sender og hukommelsesenheden (HUK) til detektering af aktuelle udsendte signalvarianter, hvilken dekoder 15 (ADR) indbefatter midler til udvælgelse i hukommelsesenheden (HUK) af de til de aktuelle signalvarianter svarende værdier af korrektionssignalet, og at kompensationskredsen (KK) er koblet til hukommelsesenheden (HUK) til udnyttelse af de tilsvarende værdier som korrektionssignal. 2o 2. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der mellem hukommelsesenheden (HUK) og kompensationskredsen (KK) er indskudt en digi-tal/analog omsætter (D/A), idet hukommelsesenheden (HUK) er en digital læsehukommelse, og kompensationskredsen (KK) 25 er en analog summationskreds (E) (fig. 8).

3. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 1, hvor signalet udsendt fra egen sender betragtes som sammensat af et endeligt antal forskellige elementer, kendetegnet ved, at hukommelsesenheden (HUK) indeholder delværdi- 3o er af korrektionssignalet, som svarer til virkningen af de nævnte forskellige elementer, og at der mellem hukommelsesenheden (HUK) og kompensationskredsen (KK) er koblet en additionsenhed, hvorved korrektionssignalet frembringes ved addition af de af dekoderen (ADR) detekterede aktuelle 35 elementer udsendt fra egen sender i et valgt tidsrum.

4. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 3, kendetegnet ved, at additionsenheden er en akku- 147564 lo mulerende additionsenhed (ADDI og AKK), som er tilkoblet' hukommelsesenheden (HUK) gennem en fortegnsvælger (F^) styret af dekoderen (ADR) , og at der mellem additionsenheden (ADDl og AKK) og kompensationskredsen (KK) er indskudt 5 en digital/analog omsætter (D/A), idet hukommelsesenheden (HUK) er en digital læsehukommelse, og kompensationskredsen (KK) er en analog summationskreds (Γ) (fig- 14).

5. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 1, kendetegnet ved en tilbagekobling fra kompensa-lo tionskredsens (KK) udgang og til hukommelsesenhedens (HUK) dataindgang til modifikation af de ved dekoderen (ADR) udvalgte værdier af korrektionssignalet, som derved tilpasser sig ændringer i transmissionsforholdene over tiden, hvilken hukommelsesenhed er en skrive/læsehukommelse (fig. 9).

6. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 5, kendetegnet ved, at tilbagekoblingen omfatter en analog/digital omsætter (A/D), som i serie med en additionsenhed (ADD) og hukommelsesenheden (HUK) udgør en digital integrator for hver udvalgt værdi, idet hukommelsesenhe-2o dens (HUK) udgang dels er koblet til kompensationskredsen (KK) via en digital/analog omsætter (D/A) og dels er koblet til additionsenhedens (ADD) indgang, hvilken kompensationskreds (KK) er en analog summationskreds (£) (fig. 1o).

7. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 5, 25 kendetegnet ved, at tilbagekoblingen omfatter en additionsenhed (ADD) til addering af +1 eller -1 til udvalgt værdi, idet hukommelsesenheden (HUK) med sin udgang dels er koblet til kompensationskredsen (KK) via en digital/analog omsætter (D/a) og dels er koblet tilbage til ad-3o ditionsenhedens (ADD) indgang, hvilken kompensationskreds (KK) er en komparator (K) (fig. 12).

8. Ekkoundertrykkelseskobling ifølge krav 3 og 5, kendetegnet ved, at additionsenheden er en akkumulerende additionsenhed (ADDI og AKK), som er tilkoblet 35 hukommelsesenheden (HUK) gennem en fortegnsvælger (F^ styret af dekoderen (ADR), at der mellem additionsenheden (ADDl og AKK) og kompensationskredsen (KK) er indskudt en digital/analog omsætter (D/A), idet hukommelsesenheden (HUK)