EP0667065A1 - Schaltbare dämpfungsvorrichtung - Google Patents

Schaltbare dämpfungsvorrichtung

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Publication number
EP0667065A1
EP0667065A1 EP93921819A EP93921819A EP0667065A1 EP 0667065 A1 EP0667065 A1 EP 0667065A1 EP 93921819 A EP93921819 A EP 93921819A EP 93921819 A EP93921819 A EP 93921819A EP 0667065 A1 EP0667065 A1 EP 0667065A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
esi
damping device
signal
switch
damping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP93921819A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Burkhard Telges
Gonzalo Lucioni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0667065A1 publication Critical patent/EP0667065A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/20—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other

Definitions

  • the invention relates to a switchable damping device for digital signals and its use in a telephone system.
  • damping devices for digital signals therefore change the damping stroke between an initial damping value and a final damping value continuously in steps of a fixed duration by a predetermined damping difference value when the damping device is switched on or off, so that a linear, step-shaped course of the damping and thus the amplitude of the damped or undamped signal arises.
  • a multiplication means is usually used as the actuator of a damping device for digital signals, which multiplies the respective signal values by a predetermined factor — for example, 1.0 — in damping-free operation and that applies a damping value to the signal values by the factor being correspondingly smaller .
  • a predetermined factor for example, 1.0 — in damping-free operation and that applies a damping value to the signal values by the factor being correspondingly smaller .
  • the object of the present invention is to provide a damping device for digital signals, which can switch the same damping stroke in a shorter switching time without interference than conventional devices. This object is achieved by the subject matter of patent claim 1.
  • Favorable embodiments are the subject of subclaims 2 to 11.
  • the invention makes use of the knowledge that the cause of the cracking perceived by the human ear when the abrupt change in noise level is too strong is an expansion of the signal spectrum caused by this rapid change.
  • a digital filter consequently ensures when switching the damping device that the signal power caused by the switching process and distributed over a wide spectrum is limited. This filtering does not act directly on the damped or undamped signal, but rather on the switch-on or switch-off pulse of the damping device.
  • the attenuator In some applications it is not necessary for the attenuator to be switched on and off at the same speed. If an attenuation device according to the invention is used in telephone devices as an echo attenuation device, it may even be desired that the attenuation device be switched off slowly in order to possibly avoid subsequent echo gnale still to be proven with a decreasing damping. It is therefore advisable here to switch the damping device on quickly and, if necessary, to switch it off slowly.
  • an attenuation device When using an attenuation device according to the invention as an echo attenuation device in telephone systems, it may also be advisable to switch off the attenuator only after a dead time has elapsed when a switch-on pulse is omitted or when a switch-off pulse occurs.
  • the duration of this dead time is advantageously determined by the usual expected running times in telephone systems.
  • a switchable attenuation device When using a switchable attenuation device according to the invention in telephone systems - for example in cordless telephones - as a so-called echo attenuation device, it is recommended to dampen a digital signal on a signal line if a signal with a certain level is detected on another signal line. Since the individual signal value levels can be small even when a signal is present, an average value is advantageously determined from the level of several signal values and then evaluated by comparison with a threshold value specific to the signal used. If the determined mean value exceeds the corresponding threshold value, it can be assumed that the signal line carries a signal.
  • This reference level is to be selected so that a signal below this reference level is, as expected, only an interference or echo signal.
  • Attenuation devices can also be used to prevent signal feedback in hands-free telephones.
  • a so-called level balance is provided as a comparison means.
  • This level scale compares the level of the signal to be transmitted with the level of the received signal. Usually the weaker of the two signals is suppressed.
  • the level scales can be used as input variables, the signal levels at the inputs and the
  • Detect and compare signal levels at the outputs of the two damping devices can also compare the signal level at the input of one damping device with the signal level at the output of the other damping device.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of an embodiment of an inventive one
  • FIG. 3 shows a further possibility of using damping devices according to the invention.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a switchable attenuation device ESI according to the invention, which is used as an echo attenuation device on a 4/2 wire interface for digital signals in a telephone device.
  • the damping device ESI shown here consists of two essential components, namely a multiplier MULT which is used as an adjusting means and which multiplies a signal present on a digital signal line SL2 by a damping value At and thereby dampens this signal, and a control means CM in the form of a digital filter DF , which provides a variable damping value component AI 1 by filtering a switch-on pulse X and adds this with an offset damping value component A0 to the damping value At.
  • a multiplier MULT which is used as an adjusting means and which multiplies a signal present on a digital signal line SL2 by a damping value At and thereby dampens this signal
  • a control means CM in the form of a digital filter DF , which provides
  • the damping device ESI shown consists of a detector circuit DET which is useful for the application shown and which provides a device ABS for forming the respective absolute value of the signal on the digital signal line SL1. contains signal values Lsin.
  • the device ABS for forming an absolute value is followed by a device MW1 for averaging, which consists of several successive output signals
  • is compared with a threshold value Vsub.
  • FIG. 1 shows an addition point in which the value
  • This subtraction or comparison device is followed by a device VZ which, depending on the previous comparison result, outputs a switch-on or switch-off signal X with a positive or negative sign.
  • a detector means MW2 is shown, which controls a switching device SW as a function of the undamped signal level present on the signal line SL2. This additional detector means can be provided in order to prevent the damping device from being unable to be switched on in the case of a received signal on the signal line SL2 which is recognized as being present by comparison with a threshold value.
  • the digital filter DF shown in FIG. 1 contains a low-pass filter that determines the nth value T n by adding the previous value T n delayed by a timing element T with the difference K, weighted by the factor K, between the input value X and this value T n _] _ provides.
  • the dead time is set by the constant K, so that the switched-on damping device is also present after a switch-on signal X has disappeared
  • the ESI remains switched on for a certain dead time Ts.
  • the value T n is multiplied by a filter coefficient B1 and the result is added to a further filter coefficient B0.
  • the resulting signal s is integrated upwards or downwards depending on the sign of the input value X up to a limit value AI or -AI.
  • the signal s is added at an addition point to the signal s - ⁇ of the previous cycle delayed by a timing element T, and the resulting signal s n is compared in a limit value comparison device GW with the limit values AI or -AI.
  • the output value AI 'of the device GW is used with a delay via the delay element T to form the value ⁇ n _ ⁇ .
  • the AI 'value increases when the switch is on
  • Attenuator the lower limit value -AI and when the attenuator is switched off the upper limit value AI.
  • the damping device is switched off, the addition of the current value s to the respective value s n _ ⁇ makes the value AI 'from -AI larger by a certain proportion with each cycle, the magnitude of the increase per cycle being determined by the coefficients B1 and B0 is adjustable.
  • the value AI ' is recorded.
  • the addition of the value AI 1 with the value A0 leads to the time-variable damping value At, which is multiplied in the multiplication device MULT by a signal present on line SL2.
  • the digital filter DF shown determines the value T n according to the equation:
  • the device GW outputs the corresponding limit value AI or -AI as the output value AI '. Otherwise applies
  • AI ' s n .
  • FIG. 1 shows the attenuation device ESI as an echo attenuation device in a hybrid circuit, for example in a digital cordless telephone.
  • an analog signal source MIK is connected to a signal line SL1 via a first analog / digital converter AD1.
  • the signal line SL1 is connected via a digital analog converter DA1 to a line via which the signal coming from the signal source MIK is derived to a telephone subscriber (not shown). From this subscriber, a signal comes to the fork circuit shown via the same line.
  • FIG. 2 shows the signal curve of the signal value X and the signal value At (FIG. 1) as a function of the curve of the Mean value sinl of the amount of the signal Lsin provided on line SL1, plotted over time t.
  • FIG. 2a shows the course of the value Lsinl as a function of the threshold value Vsub.
  • FIG. 2b shows the course of the value X with the same time base, it being clear that X has the value -1 as long as the value ILsinl is smaller than the threshold value Vsub and that X assumes the value +1 if
  • FIG. 2c shows the course of the damping value At in a logarithmic representation.
  • the damping device is switched off. If X> 0, the value At changes logarithmically and after the time Tr reaches the maximum attenuation value, which corresponds to -12 dB in the selected example. When the maximum damping value is reached, At remains at a constant value while the switch-on pulse X is still present. If the switch-on pulse X is omitted or a switch-off pulse -1 is provided as the value of X, the echo attenuation device ESI shown in the exemplary embodiment of FIG. 1 remains switched on and the value At remains constant for a dead time Ts Delay time Ts can be set using the coefficient K.
  • a value between 50 ms and 100 ms, preferably 70 ms can be set on the basis of the runtimes to be expected.
  • the attenuator can also be switched off immediately after the switch-off pulse occurs.
  • T n (X - T n _] _) * K + T n _ ⁇ , which for the previously mentioned
  • the time between the damping 0 dB and -12 dB should be less than 15 ms
  • the time from the occurrence of the switch-off pulse to a damping value of -9 dB should be greater than 70 ms
  • the total switch-off time from the occurrence of a switch-off pulse to the complete deactivation of the damping should be between 100 ms and 250 ms.
  • the digital filter DF shown in the exemplary embodiment in FIG. 1 is dependent on five coefficients, with the aid of which the gain, the settling time, the decay time, the holding time and the damping factor of the corresponding damping device ESI can be set.
  • the coefficients AI and A0 are used for the damping setting.
  • the slope of the low-pass filter is set with the coefficients B0 and B1 and the holding time and the different course of the switch-on and switch-off characteristics are influenced with the factor K.
  • the digital filter DF of the exemplary embodiment from FIG 1 is a very simple way of realizing the complicated damping curve shown in FIG. 2c.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a telephone device that can be used as a so-called hands-free telephone.
  • the signal supplied to the loudspeaker must be attenuated when the microphone is activated and the signal provided by the microphone MIK dampened when the loudspeaker LS is activated become.
  • FIG. 3 shows an analog signal source MIK, which forms an analog electrical signal from a sound signal and outputs it to a digital signal line SL1 via a first analog-digital converter AD1.
  • the actuator of a damping device ESI is provided in this digital signal line SL1 between a first measuring point MP1 and a second measuring point MP1 '.
  • the output of this actuator ESI is transmitted via a first digital-to-analog converter DA1 to a line to a further call participant, not shown.
  • a signal coming from the further subscriber and the echo signal of the signal provided by the digital analog converter DA1 are transmitted to a second signal line SL2 via a second analog digital converter AD2.
  • the actuator of a further damping device ES2 is provided in this second signal line SL2 between a first measuring point MP2 'and a second measuring point MP2.
  • the output of the actuator of this damping device ES2 is via a second
  • a level balance PW is provided, which compares the signal levels on the two signal lines SLl and SL2 with each other and switches on the damping device ESI (or ES2) which dampens the signal line SLl (or SL2) that carries the weaker signal.
  • the mean value of the amounts of several successive signal values per line SL1 and SL2 can be used by the level balance PW.
  • the level balance PW can operate on the principle of the 4-point interrogation, that is to say take the signal level into account both before and after each damping device, but a 2-point interrogation is also possible.
  • the two damping devices ESI and ES2 have to be activated in anti-parallel, i.e. that one damping device should be switched off when the other damping device is switched on.

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Abstract

Es wird eine schaltbare Dämpfungsvorrichtung (ES1, ES2) zum wahlweisen Bedämpfen digitaler Signale beschrieben, mit einem Stellmittel (MULT) zum Bewerten der Signalwerte mit einem den momentanen Dämpfungswert bestimmenden Dämpfungsfaktor (At) und mit einem Steuermittel (CM) zum stufenweisen Steuern der Dämpfungswertänderung innerhalb einer vorgegebenen Einschalt- bzw. Ausschaltzeit, das Steuermittel (CM) enthält erfindungsgemäß mindestens ein digitales Filter (DF), das durch Filterung eines Einschalt- bzw. Ausschaltimpulses (X) die Dämpfungswertänderung (A1') steuert. Außerdem wird die Verwendung solcher Dämpfungsvorrichtungen als Echodämpfungsvorrichtung in Schnurlostelefonen und Telefonen mit Freisprecheinrichtung betrieben.

Description

Schaltbare Dämpfungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine schaltbare Dämpfungsvorrich¬ tung für digitale Signale sowie deren Verwendung in einem Fernsprechsystem.
Beim Einschalten bzw. Ausschalten einer schaltbaren Dämp¬ fungsvorrichtung entstehen Störsignale, die beim Bed mpfen bzw. Entdämpfen von Signalen im hörbaren Frequenzband vom menschlichen Gehör als unangenehmes Knacken empfunden werden können. Bekannte Dämpfungsvorrichtungen für digita- le Signale verändern daher beim Einschalten bzw. Ausschal¬ ten der Dämpfungsvorrichtung den Dämpfungshub zwischen einem Dämpfungsanfangswert und einem Dämpfungsendwert kontinuierlich in Schritten fester Zeitdauer jeweils um einen vorgegebenen Dämpfungsdifferenzwert, so daß ein linearer, treppenförmiger Verlauf der Dämpfung und somit der Amplitude des be- bzw. entdämpften Signales entsteht. Als Stellglied einer Dämpfungsvorrichtung für digitale Signale wird üblicherweise ein Multiplikationsmittel ver¬ wendet, das bei dämpfungsfreiem Betrieb die jeweiligen Signalwerte mit einem vorgegebenen Faktor - z.B. 1,0 - multipliziert und das die Signalwerte mit einem Dämpfungs- wert beaufschlagt, indem der Faktor entsprechend kleiner ist. Soll beispielsweise, wie in dem europäischen Standard DECT (für den englischsprachigen Ausdruck Digital European Cordless Telephone) für die Echodämpfung gefordert, ein Dämpfungswert von 0 bzw. -12 dB eingestellt werden, so kann das durch die Multiplikation mit 1 bzw. 0,25 erfol¬ gen. Bei bekannten Dämpfungsvorrichtungen wird zum Ein¬ bzw. Ausschalten der Dämpfung innerhalb einer vorgegebenen Gesamtzeit mit dem Inkrementieren bzw. Dekrementieren eines Timers der Dämpfungsfaktor jeweils um einen vorgege¬ benen Wert erhöht bzw. verringert.
Wird eine solche Dämpfungsvorrichtung zur Bedämpfung von Sprachsignalen verwendet, die vom menschlichen Gehör auf¬ genommen werden, so treten selbst bei linear stufenweiser Steuerung des Dämpfungsverlaufes Probleme auf. Ist die Dämpfungswertänderung nämlich beim Dämpfen oder Entdämpfen pro Dämpfungswertänderungsstufe größer als ein vom mensch¬ lichen Gehör tolerierter Wert oder folgen aufgrund einer zu geringen Schrittweite aufeinanderfolgender Dämpfungs- werte zwei üblicherweise nicht störende Dämpfungsänderun¬ gen zu schnell aufeinander, so entstehen Geräusche, die das menschliche Ohr als Knacken empfindet. Folgen jedoch die Dämpfungswertänderungen bei εtufenweiser Dämpfung bzw. Entdämpfung in zu großen Zeitintervallen aufeinander und/oder ist die Dämpfungsänderung pro Schritt zu gering, so ist eine entsprechende Dämpfungsvorrichtung für viele Echtzeitanwendungen, wie z.B. in Fernsprechsystemen, in ihrem Schaltverhalten zu langsam.
Dadurch ist bei bekannten Dämpfungsvorrichtungen die stö¬ rungsfrei realisierbare Einschalt- bzw. Ausschaltzeit der Dämpfung in Abhängigkeit von dem zu schaltenden Dämpfungs- hub stark eingeschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Dämpfungsvorrichtung für digitale Signale, die den gleichen Dämpfungshub in kürzerer Schaltzeit störungsfrei schalten kann als herkömmliche Vorrichtungen. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patent¬ anspruches 1. Günstige Ausgestaltungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen 2 bis 11.
Die Verwendung solcher Vorrichtungen in Fernsprechsystemen ist Gegenstand der Ansprüche 12 bis 15.
Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß die Ursache für das vom menschlichen Gehör wahrgenommene Knacken bei zu starker abrupter Geräuschpegeländerung eine durch diese schnelle Änderung hervorgerufene Ausdehnung des Signalspektrums ist. Erfindungsgemäß sorgt folglich ein digitales Filter beim Schalten der Dämpfungsvorrich¬ tung dafür, daß die durch den Schaltvorgang verursachte, über ein breites Spektrum verteilte Signalleistung be¬ grenzt wird. Diese Filterung wirkt hierbei nicht unmittel¬ bar auf das gedämpfte bzw. entdämpfte Signal, sondern auf den Einschalt- bzw. Ausschaltimpuls der Dämpfungsvorrich¬ tung.
Wesentlich ist hierbei, daß das Spektrum des durch den Einschaltimpuls gelieferten Störsignales nach oben hin begrenzt wird. Daher ist eine digitale Filterung des Ein¬ schaltimpulses durch ein Filter mit Tiefpaßcharakter e p- fehlenswert. Gegebenenfalls kann jedoch auch ein Filter mit Bandpaßcharakter vorgesehen werden.
In manchen Anwendungsfällen ist es nicht erforderlich, daß das Einschalten und das Ausschalten des Dämpfungsgliedes gleich schnell vorgenommen werden. Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung in Fernsprechein¬ richtungen als Echodämpfungsvorrichtung kann es sogar gewollt sein, daß das Ausschalten der Dämpfungsvorrichtung langsam vorgenommen wird, um evtl. nachfolgende Echosi- gnale noch mit einer wenn auch geringer werdenden Dämpfung zu belegen. Daher ist es hier empfehlenswert, die Dämp¬ fungsvorrichtung bedarfsweise schnell einzuschalten und langsam auszuschalten.
Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvor¬ richtung als Echodämpfungsvorrichtung in Fernsprechsyste¬ men kann es außerdem empfehlenswert sein, bei Wegfall eines Einschaltimpulses bzw. beim Auftreten eines Aus- schaltimpulses ein Ausschalten des Dämpfungsgliedes erst nach Ablauf einer Totzeit zu bewirken. Die Dauer dieser Totzeit wird hierbei günstigerweise durch die üblichen zu erwartenden Laufzeiten in Fernsprechsystemen bestimmt.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen schaltbaren Dämp¬ fungsvorrichtung in Fernsprechsystemen - beispielsweise in Schnurlostelefonen - als sogenannte Echodämpfungsvorrich¬ tung ist es empfehlenswert, ein Digitalsignal auf einer Signalleitung zu bed mpfen, wenn auf einer anderen Signal- leitung ein Signal mit einem bestimmten Pegel detektiert wird. Da auch bei Vorliegen eines Signales die einzelnen Signalwertpegel klein sein können, wird hierbei günstiger¬ weise ein Mittelwert aus dem Pegelbetrag mehrerer Signal¬ werte ermittelt und dann durch Vergleichen mit einem für das verwendete Signal spezifischen Schwellwert bewertet. Übersteigt der ermittelte Betragsmittelwert den entspre¬ chenden Schwellwert, so ist davon auszugehen, daß die Signalleitung ein Signal führt.
Damit bei einem solchen Anwendungsfall bei einem hohen
Störgeräuschpegel auf der Sendeseite einer Fernsprechein¬ richtung die Empfangsseite nicht zwangsläufig bedämpft wird (wodurch ein Telefonieren unmöglich würde) , kann es empfehlenswert sein, die Echodämpfungsvorrichtung zum Bed mpfen eines Empfangssignales nur dann einzuschalten, wenn das ankommende, unbedämpfte Emfangsεignal unterhalb eines Referenzpegels liegt. Dieser Referenzpegel ist hierbei so zu wählen, daß ein unter diesem Referenzpegel liegendes Signal erwartungsgemäß nur ein Stör- bzw. Echo¬ signal ist.
Erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtungen können auch zum Verhindern einer Signalrückkopplung bei Freisprechtelefo- nen eingesetzt werden. Hierbei ist es erforderlich, sowohl das zu sendende Signal in Abhängigkeit von einem Empfangs- signal, als auch das empfangene Signal in Abhängigkeit von einem zu sendenden Signal zu bedampfen. Um hierbei festzu¬ stellen, welche Dämpfungsvorrichtung eingeschaltet wird, wird als Vergleichsmittel eine sogenannte Pegelwaage vor¬ gesehen. Diese Pegelwaage vergleicht den Pegel des zu sendenden Signales mit dem Pegel des Empfangssignales. Üblicherweise wird hierbei das schwächere der beiden Signale unterdrückt. Die Pegelwaage kann hierbei als Ein- gangsgrößen die Signalpegel an den Eingängen und die
Signalpegel an den Ausgängen der beiden Dämpfungsvorrich¬ tungen erfassen und vergleichen. Sie kann jedoch auch den Signalpegel an dem Eingang einer Dämpfungsvorrichtung mit dem Signalpegel an dem Ausgang der anderen Dämpfungsvor- richtung vergleichen.
Bei der Verwendung erfindungsgemäßer Dämpfungsvorrichtun¬ gen in einem Freisprechtelefon sollte immer nur eine der Dämpfungsvorrichtungen eingeschaltet sein. Hierbei kann entweder vorgesehen sein, daß eine Dämpfungsvorrichtung erst eingeschaltet werden kann, wenn die andere bereits ausgeschaltet ist oder daß eine Dämpfungsvorrichtung zwangsweise ausgeschaltet wird, sobald die andere einge¬ schaltet wird. i. Nachstehend wird die Erfindung anhand der Ausführungsbei- spiele der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 als Prinzipschaltbild eine Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen
Dämpfungsvorrichtung sowie deren Verwendung in einem Fernsprechsy¬ stem; Figuren 2a, 2b und 2c Signalverläufe beim Einschalten bzw. Ausschalten der in Figur 1 gezeigten Dämpfungsvorrichtung; und Figur 3 eine weitere Verwendungsmöglich¬ keit erfindungsgemäßer Dämpfungs- vorrichtungen.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsge¬ mäßen schaltbaren Dämpfungsvorrichtung ESI, die als Echo¬ dämpfungsvorriehtung an einer 4/2-Drahtschnittstelle für digitale Signale in einer Fernsprecheinrichtung verwendet wird. Die gezeigte Dämpfungsvorrichtung ESI besteht hier¬ bei aus zwei wesentlichen Bestandteilen, nämlich einem als Stellmittel eingesetzten Multiplizierer MULT, der ein auf einer digitalen Signalleitung SL2 anliegendes Signal mit einem Dämpfungswert At multipliziert und dadurch dieses Signal bedämpft sowie ein Steuermittel CM in Form eines digitalen Filters DF, das durch Filterung eines Einschalt- impulseε X einen variablen Dämpfungswertanteil AI1 bereit¬ stellt und diesen mit einem Offset-Dämpfungswertanteil A0 zu dem Dämpfungswert At addiert. Außerdem besteht die dargestellte Dämpfungsvorrichtung ESI aus einer für den gezeigten Anwendungsfall sinnvollen Detektorschaltung DET, die eine Vorrichtung ABS zum Bilden des jeweiligen Abso¬ lutwertes des auf der Digitalsignalleitung SL1 bereitste- henden Signalwerteε Lsin enthält. Der Vorrichtung ABS zur Bildung eineε Absolutwertes ist eine Vorrichtung MW1 zur Mittelwertbildung nachgeschaltet, die aus mehreren aufein¬ anderfolgenden AusgangsSignalen |Lsin| der Vorrichtung ABS jeweils einen Mittelwert | sin| bildet. Dieser Signalbe¬ tragsmittelwert | sin| wird mit einem Schwellwert Vsub verglichen. In Figur 1 ist hierzu ein Additionspunkt dar¬ gestellt, in dem von dem Wert | sin| der Wert Vsub subtra¬ hiert wird. Dieser Subtraktions- bzw. Vergleichsvorrich- tung ist eine Vorrichtung VZ nachgeschaltet, die in Abhän¬ gigkeit von dem vorangegangenen Vergleichsergebnis ein Einschalt- bzw. Ausschaltsignal X mit positivem bzw. nega¬ tivem Vorzeichen ausgibt. Darüber hinaus ist zusätzlich ein Detektormittel MW2 gezeigt, das in Abhängigkeit von dem ungedämpften, auf der Signalleitung SL2 anstehenden Signalpegel eine Schaltvorrichtung SW steuert. Dieses zusätzliche Detektormittel kann vorgesehen werden, um zu verhindern, daß die Dämpfungsvorrichtung bei einem durch Vergleichen mit einem Schwellwert als vorliegend erkannten Empfangssignal auf der Signalleitung SL2 nicht eingeschal¬ tet werden kann.
Das in Figur 1 gezeigte digitale Filter DF enthält ein Tiefpaßfilter, das den n-ten Wert Tn durch Addition des über ein Zeitglied T verzögerten vorausgehenden Wert Tn_ι mit der mit dem Faktor K gewichteten Differenz zwischen dem Eingangswert X und diesem Wert Tn_]_ bereitstellt. Durch die Konstante K wird in diesem Falle eine Totzeit eingestellt, so daß auch nach dem Wegfallen eines Ein- schaltsignales X die eingeschaltete Dämpfungsvorrichtung
ESI für eine gewisse Totzeit Ts eingeschaltet bleibt. Der Wert Tn wird mit einem Filterkoeffizienten Bl multipli¬ ziert und das Ergebnis wird zu einem weiteren Filterkoef¬ fizienten B0 addiert. Das sich dadurch ergebende Signal s wird in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Eingangswertes X bis zu einem Grenzwert AI bzw. -AI aufwärts bzw. abwärts integriert. Hierzu wird das Signal s in einem Additions¬ punkt zu dem über ein Zeitglied T verzögerten Signal s -± des vorangegangenen Taktes addiert und das sich daraus ergebende Signal sn wird in einer Grenzwertvergleichsvor¬ richtung GW mit den Grenzwerten AI bzw. -AI verglichen. Der Ausgangswert AI' der Vorrichtung GW wird über das Verzögerungsglied T verzögert zur Bildung des Wertes εn_^ verwendet. Der Wert AI' nimmt bei voll eingeschaltetem
Dämpfungsglied den unteren Grenzwert -AI ein und bei aus¬ geschaltetem Dämpfungsglied den oberen Grenzwert AI. Beim Ausschalten der Dämpfungsvorichtung wird durch die Addition des jeweils aktuellen Wertes s mit dem jeweiligen Wert sn_ι der Wert AI' von -AI ausgehend mit jedem Takt um einen bestimmten Anteil größer, wobei die Größe des Zuwachses pro Takt durch die Koeffizienten Bl und B0 ein¬ stellbar ist. Bei Erreichen des oberen Grenzwertes AI wird der Wert AI' festgehalten. Die Addition des Wertes AI1 mit dem Wert A0 führt zu dem zeitveränderlichen Dämpfungswert At, der in der Multiplikationsvorrichtung MULT mit einem auf der Leitung SL2 anstehenden Signal multipliziert wird. Soll die dargestellte Dämpfungsvorrichtung eine Dämpfung von 0 dB bzw. -12 dB bewirken, müssen die Koeffizienten A0 und AI so gewählt werden, daß ihre Summe 1,0 ergibt und ihre Differenz 0,25. Diese Forderung wird erfüllt durch einen Wert von A0 = 0,625 und einen Wert von AI = 0,375.
Das dargestellte digitale Filter DF ermittelt den Wert Tn nach der Gleichung:
Der Wert s wird daraufhin nach der Gleichung s = Tn * Bl + B0 ermittelt. Der Wert sn ermittelt sich nach der Gleichung sn = s + sn_ι.
Wenn sn < -AI oder sn > AI gilt, so gibt die Vorrichtung GW den entεprechenden Grenz- wert AI bzw. -AI als Ausgangswert AI' aus. Sonst gilt
AI' = sn.
In Figur 1 ist die Dämpfungsvorrichtung ESI als Echodämp¬ fungsvorrichtung in einer Gabelschaltung, beispielsweise in einem digitalen Schnurlostelefon, dargestellt. Hierbei ist eine analoge Signalquelle MIK über einen ersten Analog/Digitalumsetzer AD1 an eine Signalleitung SL1 ge¬ schaltet. Die Signalleitung SLl ist über einen Digitalana¬ logwandler DAl an eine Leitung geschaltet, über die das von der Signalquelle MIK kommende Signal zu einem nicht dargestellten Fernsprechteilnehmer abgeleitet wird. Von diesem Fernsprechteilnehmer kommt über die gleiche Leitung ein Signal zu der dargestellten Gabelschaltung. Außerdem entstehen an dem nicht explizit dargestellten Leitungssy- stem der Fernsprechanlage Reflexionen, die zu einem Echo¬ signal des von der Signalquelle MIK abgegebenen Signales führen, das dann mit den von dem nicht dargestellten Fern¬ sprechteilnehmer kommenden Signal über einen zweiten Ana¬ logdigitalwandler AD2 an eine zweite Signalleitung SL2 geleitet wird. Auf die Signalleitung SL2 wirkt das Stell¬ glied MULT der Echodämpfungsvorrichtung ESI. Der Ausgang dieses Stellgliedes, der das ggf. gedämpfte Ausgangssignal des Analogdigitalwandlers AD2 bereitstellt, ist über einen zweiten Digitalanalogwandler DA2 an eine analoge Wiederga- beeinrichtung, beispielsweise einen Lautsprecher LS ge¬ führt.
Figur 2 zeigt den Signalverlauf des Signalwertes X und des Signalwertes At (Figur 1) in Abhängigkeit vom Verlauf des Mittelwertes | sinl des Betrages des auf der Leitung SL1 bereitgestellten Signales Lsin, aufgetragen über die Zeit t. Figur 2a zeigt den Verlauf des Wertes |Lsinl in Abhän¬ gigkeit von dem Schwellwert Vsub. Figur 2b zeigt mit der gleichen Zeitbasis den Verlauf des Wertes X, wobei zu erkennen ist, daß X den Wert -1 hat, solange der Wert ILsinl kleiner ist als der Schwellwert Vsub und daß X den Wert +1 einnimmt, wenn |Lsinl größer ist als Vsub. Figur 2c zeigt den Verlauf des Dämpfungswertes At in logarithmi- scher Darstellung. Solange kein Einschaltimpuls X am Ein¬ gang des digitalen Filters DF ansteht, ist die Dämpfungs¬ vorrichtung ausgeschaltet. Wenn X > 0 wird, ändert sich der Wert At logarithmisch und erreicht nach der Zeit Tr den maximalen Dämpfungswert, der im gewählten Beispiel -12 dB entspricht. Wenn der maximale Dämpfungswert er¬ reicht ist, bleibt At bei weiterhin anstehendem Einschalt¬ impuls X auf einem konstanten Wert. Wenn der Einschaltim¬ puls X wegfällt bzw. ein Ausschaltimpuls -1 als Wert von X bereitgestellt wird, bleibt die in dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 gezeigte Echodämpfungsvorrichtung ESI weiter¬ hin eingeschaltet und der Wert At bleibt weiterhin kon¬ stant für eine Totzeit Ts. Diese Verzögerungszeit Ts kann durch den Koeffizienten K eingestellt werden. In Fern¬ sprechsystemen ist hierbei beispielsweise aufgrund der zu erwartenden Laufzeiten ein Wert zwischen 50 ms und 100 ms, vorzugsweise 70 ms einstellbar. Selbstverständlich kann jedoch bei Verwendung einer entsprechend anderen Filter¬ struktur daε Dä pfungεglied auch unmittelbar nach Auftre¬ ten des Ausschaltimpulses abgeschaltet werden.
Der oben erwähnte Zusammenhang
Tn = (X - Tn_]_) * K + Tn_ι, der für die zuvor erwähnte
Verzögerungszeit Ts verantwortlich ist, sorgt im dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiel auch dafür, daß die Dämpfungsvorrichtung ESI eine von der Einschaltcharakteristik unterschiedliche Ausschaltcharakteristik aufweist. Wie in Figur 2c zu er- kennen ist, geht die Dämpfung nach Ablauf der Verzöge¬ rungszeit Ts logarithmisch verlaufend erheblich langsamer vom Einschaltzustand in den Ausεchaltzustand zurück als sie zuvor vom Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geführt worden ist. Nach Auftreten des Ausschaltimpulses X = -1 vergeht insgesamt eine Zeit Th, bis die Dämpfungs¬ vorrichtung ESI ausgeschaltet ist.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrich¬ tung als Echodämpfungsvorrichtung in einem digitalen schnurlosen Telefon nach der europäischen Norm DECT sollte die Zeit zwischen der Dämpfung 0 dB und -12 dB kleiner als 15 ms sein, die Zeit vom Auftreten des Ausschaltimpulses bis zu einem Dämpfungswert von -9 dB sollte größer als 70 ms sein und die Gesamtausschaltzeit vom Auftreten eines Ausschaltimpulses bis zum vollständigen Abschalten der Dämpfung sollte zwischen 100 ms und 250 ms liegen.
Das in dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 gezeigte digi¬ tale Filter DF ist von fünf Koeffizienten abhängig, mit deren Hilfe die Verstärkung, die Einschwingzeit, die Aus- εchwingzeit, die Haltezeit und der Dämpfungsfaktor der entsprechenden Dämpfungsvorrichtung ESI einstellbar sind. Hierbei dienen die Koeffizienten AI und A0 der Dämpfungs¬ einstellung. Mit den Koeffizienten B0 und Bl wird die Steilheit des Tiefpaßes eingestellt und mit dem Faktor K wird die Haltezeit sowie der unterschiedliche Verlauf der Ein- und Ausschaltcharakteristik beeinflußt. Somit bietet das digitale Filter DF des Ausführungεbeispieles von Figur 1 eine sehr einfache Möglichkeit zur Realisierung des in Figur 2c dargestellten komplizierten Dämpfungsverlaufes.
Figur 3 ist eine Prinzipdarstellung einer Fernsprechein- richtung, die als sogenanntes Freisprechtelefon verwendbar ist. Um bei einem solchen Freisprechtelefon eine Rückkopp¬ lung von den vom Lautsprecher SL bereitgestellten Signalen zu dem Mikrophon MIK zu verhindern, muß bei Aktivierung des Mikrophons das dem Lautsprecher zugeführte Signal bed mpft werden und bei Aktivierung des Lautsprechers LS das von dem Mikrophon MIK bereitgestellte Signal bedämpft werden. Figur 3 zeigt eine analoge Signalquelle MIK, die aus einem Schallεignal ein analoges elektrisches Signal bildet und dieses über einen ersten Analogdigitalwandler AD1 an eine digitale Signalleitung SL1 abgibt. In dieser digitalen Signalleitung SL1 ist zwischen einem ersten Meßpunkt MP1 und einem zweiten Meßpunkt MP1' das Stell¬ glied einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung ESI vorgesehen. Der Ausgang dieses Stellgliedes ESI wird über einen ersten Digitalanalogwandler DAl an eine Leitung zu einem nicht dargestellten weiteren Gesprächsteilnehmer übertragen. Ein von dem weiteren Teilnehmer kommendes Signal sowie das Echosignal des von dem Digitalanalogwand¬ ler DAl bereitgestellten Signales werden über einen zwei- ten Analogdigitalwandler AD2 zu einer zweiten Signallei¬ tung SL2 übertragen. In dieser zweiten Signalleitung SL2 ist zwischen einem ersten Meßpunkt MP2 ' und einem zweiten Meßpunkt MP2 das Stellglied einer weiteren Dämpfungsvor¬ richtung ES2 vorgesehen. Der Ausgang des Stellgliedes dieser Dämpfungsvorrichtung ES2 wird über einen zweiten
Digitalanalogwandler DA2 zu einem elektroakustischen Koppler, beiεpielsweise einem Lautsprecher LS übertragen. Um zu bewerten, welche der Dämpfungsvorrichtungen ESI und ES2 ein- bzw. ausgeschaltet werden soll, ist eine Pegel- waage PW vorgesehen, die die Signalpegel auf den beiden Signalleitungen SLl und SL2 miteinander vergleicht und diejenige Dämpfungsvorrichtung ESI (bzw. ES2) einschaltet, die die Signalleitung SLl (bzw. SL2) bedämpft, die das schwächere Signal führt. Als Kriterium für die Bewertung der Signalpegel auf den Leitungen SLl und SL2 kann durch die Pegelwaage PW jeweils der Mittelwert der Beträge meh¬ rerer aufeinanderfolgender Signalwerte pro Leitung SLl bzw. SL2 herangezogen werden. Die Pegelwaage PW kann hier- bei nach dem Prinzip der 4-Punktabfrage arbeiten, also den Signalpegel sowohl vor als auch nach jeder Dämpfungsvor¬ richtung berücksichtigen, es ist jedoch auch eine 2-Punk¬ tabfrage möglich. Bei einer 2-Punktabfrage empfiehlt es sich, entweder das Signal am Meßpunkt MP1 auf Leitung SLl mit dem Signal am Meßpunkt MP2 auf Leitung SL2 zu verglei¬ chen oder das Signal am Meßpunkt MP1' mit dem Signal am Meßpunkt MP2 ' .
Bei einer Vorrichtung nach Figur 3 müssen die beiden Dämp- fungsvorrichtungen ESI und ES2 antiparallel angesteuert werden, d.h., daß eine Dämpfungsvorrichtung ausgeschaltet sein soll, wenn die andere Dämpfungsvorrichtung einge¬ schaltet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltbare Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) zum wähl- weisen Bedampfen digitaler Signale, mit einem Stellmittel (MULT) zum Bewerten der Signalwerte mit einem den momenta¬ nen Dämpfungswert bestimmenden Dämpfungsfaktor (At) und mit einem Steuermittel (CM) zum εtufenweisen Steuern der Dämpfungswertänderung innerhalb einer vorgegebenen Ein¬ schalt- bzw. Ausschaltzeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (CM) mindestens ein digitales Filter (DF) enthält, das durch Filterung eines Einschalt- bzw. Aus- schaltimpulseε (X) die Dämpfungswertänderung (AI1) steu¬ ert.
2. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (DF) Tief- paßcharakter hat.
3. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (DF) Band¬ paßcharakter hat.
4. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (DF) zum Filtern des Einschaltimpulεes Tiefpaßcharakter hat und das Filter zum Filtern des Ausschaltimpulses ebenfalls Tief¬ paßcharakter hat.
5. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach Anspruch 4, da- durch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit der Dämpfungs¬ vorrichtung (ESI, ES2) kürzer ist als die Ausschaltzeit.
6. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämp- fungsvorrichtung (ESI, ES2) zum Bedampfen eines Digitalsi¬ gnales auf einer Übertragungsleitung eingeschaltet wird, wenn ein Detektormittel (DET) ein Signal auf einer anderen Übertragungsleitung erfaßt, daß dieses Detektormittel (DET) eine Mittelwertbildung des Absolutbetrages mehrerer auf dieser anderen Übertragungsleitung aufeinanderfolgen¬ der Signalwerte (Lsin) durchführt und diesen Mittelwert (|Lsinl) mit einem Schwellwert (Vsub) vergleicht und daß dieses Detektormittel (DET) einen Einschaltimpuls ausgibt, wenn der Schwellwert (Vsub) überεchritten iεt.
7. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach Anspruch 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Detektormittel (DET) den Einschaltimpuls solange ausgibt, wie der Schwellwert (Vsub) überschritten ist.
8. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach einem der Ansprü¬ che 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs¬ vorrichtung (ESI, ES2) solange eingeschaltet ist, wie der Schwellwert (Vsub) überschritten ist.
9. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach einem der Ansprü¬ che 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer¬ mittel zur Dämpfungswertänderung, nachdem das Detektormit- tel (DET) keinen Einschaltimpuls mehr ausgibt, nach Ablauf einer Totzeit (Ts) zum Ausschalten der Detektorvorrichtung durch digitale Filterung eines Ausschaltimpulses die Dämp¬ fungswertänderung steuer .
10. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fallende Flanke eines Einschaltimpulses als Ausεchaltim- puls vorgesehen ist.
11. Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Detektor¬ mittel zum Erfassen und Bewerten des zu bed mpfenden digi¬ talen Signaleε, wobei dieεeε Detektormittel ein Einschal- ten der Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) verhindert, wenn das zu bedämpfende Signal größer ist als ein vorgegebener Schwellwert.
12. Verwendung einer Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Fernsprechsy¬ stem, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) zur Bed mpfung eines digitalen Signales auf einer Signalleitung (SLl) vorgesehen ist und in Abhängig¬ keit von dem Vorhandensein eines Signales auf einer ande- ren Signalleitung (SL2) ein- bzw. ausgeεchaltet wird.
13. Verwendung einer Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Signalleitung (SLl, SL2) für digitale Signale vorgeεehen sind, daß je eine Dämpfungsvorrichtung (ESI,
ES2) für jede Signalleitung (SLl, SL2) vorgesehen ist und daß ein Vergleichsmittel (PW) zum Vergleichen der auf beiden Signalleitungen (SLl, SL2) vorhandenen Signalpegel vorgesehen ist, das ein Einschalten der Dämpfungεvorrich- tung (ESI, ES2) zum Bed mpfen deε schwächeren Signales veranlaßt.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) nur eingeschaltet werden kann, wenn die andere Dämpfungsvorrichtung (ES2, ESI) ausgeschaltet ist.
15. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten einer Dämpfungsvorrichtung (ESI, ES2) mit dem Ausschalten der jeweils anderen Dämpfungsvorrich¬ tung (ES2, ESI) über das Vergleichεmittel (PW) gekoppelt ist.
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