JPH01276932A - エコーキャンセラ - Google Patents

エコーキャンセラ

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JPH01276932A
JPH01276932A JP10573188A JP10573188A JPH01276932A JP H01276932 A JPH01276932 A JP H01276932A JP 10573188 A JP10573188 A JP 10573188A JP 10573188 A JP10573188 A JP 10573188A JP H01276932 A JPH01276932 A JP H01276932A
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JP
Japan
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circuit
echo
phase error
far
end echo
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Pending
Application number
JP10573188A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Tanaka
良紀 田中
Shigeyuki Umigami
重之 海上
Masayoshi Inoue
井上 雅善
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to DE68916073T priority patent/DE68916073T2/de
Priority to EP89104848A priority patent/EP0333227B1/en
Priority to ES89104848T priority patent/ES2056986T3/es
Priority to AT89104848T priority patent/ATE107444T1/de
Publication of JPH01276932A publication Critical patent/JPH01276932A/ja
Priority to US08/201,336 priority patent/US5528687A/en
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第4図〜第7図) 発明が解決しようとする課題点 課題を解決する手段(第1図) 作用 実施例(第2図) 変形例(第3図) 発明の効果 〔概要〕 2線式全二重データモデム等に用いられる周波数オフセ
ント補正回路を備えたエコーキャンセラに関し。
遠端エコーのレベル変動に依存しない安定した遠端エコ
ーの周波数オフセット補正を可能とすることを目的とし
疑似エコー発生回路と周波数オフセフ)補正回路とを具
備して周波数オフセット補正後の疑似エコーを用いて受
信信号中のエコーを抑圧するエコーキャンセラにおいて
1周波数オフセット補正回路が、受信信号中のエコーの
大きさを検出するエコーレベル検出回路と、エコーレベ
ル検出回路で検出されたエコーレベルによりエコーと疑
似エコーとの間の位相誤差を正規化する正規化回路とを
備え、正規化回路により正規化された後の位相誤差に基
づき周波数オフセットを推定するように構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えば2線式全二重データモデム等に用いられ
るエコーキャンセラに関し、特に周波数オフセット補正
回路を備えたエコーキャンセラに関する。 。
〔従来の技術〕
2線式回線を用いた全二重通信システムの構成例が第4
図に示される1図中、自データモデム40は変調回路4
1.ハイブリッド回路42.平衡回路43゜復調回路4
4等を含み構成され、2線加入者線50を介して白側交
換局60に収容される。交換局60にはハイブリッド回
路62.平衡回路63が備えられ、ハイブリッド回路6
2によめ4線式搬送回線70を介して相手交換局80に
接続される。相手交換局80はハイブリッド回路82.
平衡回路83を備え、2線式加入者線51を介して相手
データモデム90を収容する。
データモデム90は変調回路91.ハイブリッド回路9
2、ハイブリッド回路93.復調回路94等を含み構成
されている。
かかる通信システムにおいては、データモデム内および
交換局内での2線−4線変換のためにハイブリッド回路
42.62,82.92が用いられているが。
これらハイブリッド回路に接続された加入者線50゜5
1と平衡回路43,63.83.93のインピーダンス
が不平衡であると送信信号の漏れ込みによるエコーが発
生し、この結果、自モデムから送出した送信信号がエコ
ーとなって自モデムに戻9てきて正常な通信を妨害する
このエコーには発生する位置により、モデム40から送
出した送信信号がモデム40内のハイブリッド回路42
で受信系に漏れ込むことにより発生する近端エコーと、
遠端の相手側交換局80まで到達した送信信号がそこの
ハイブリッド回路82で反対側回線に漏れ込むことによ
り発生する遠端エコーとがあり、モデム40において符
号誤りのない全二重通信を行うためにはこれら遠端およ
び近端エコーをともに十分に抑圧する必要がある。
近端および遠端エコーのインパルス応答の一例が第5図
に示される0図において横軸は送信信号の送出からエコ
ー発生までの遅延量を、縦軸はエコーの振幅レベルを示
す0図示の如く、近端エコーは比較的レベルが大きく遅
延量は小さい、一方。
遠端エコーは搬送回線70を経由してくるため遅延量が
長く1例えばlホップの衛星回線の場合、約□ Q Q
 m5ecの遅延量を持ち、そのレベルは小さい、また
遠端エコーは周波数オフセットを持つ場合もある。
かかるエコーを抑圧する手段としてエコーキャンセラが
知られている。エコーキャンセラは反響してくるエコー
と同じもの(疑似エコー)を推定し、これを受信信号か
ら差し引くことによりエコーを抑圧する回路である。か
かるエコーキャンセラを備えた全二重モデムの従来の構
成例が第6図に示される。
第6図において、送信データはスクランブラl。
信号点発生回路2を介して変調回路3で変調された後、
D/A変換回路4.ハイブリッド回路5を介して2線式
加入者線50に送出される。また加入者線50から受信
した受信信号はA/D変換回路6゜減算回路12.17
を介して復調回路7に入力されて復調され、その後、自
動等化回路8.符号判定回路19.デスクランブラ9を
介して受信データとされる。
エコーキャンセラ部は近端エコー用の近端エコーキャン
セラ10と遠端エコー用の遠端エコーキャンセラ14と
から構成されており、遠端エコーキャンセラ14にはそ
の前段に遠端エコーの伝送遅延を補償するためのバルク
デイレイ回路13.後段に周波数オフセットを補正する
ための周波数オフセット補正回路15’が置かれる。
この近端エコーキャンセラlOは送信信号に基づいて近
端エコーと同じ信号を発生し、これに変調回路3と同じ
変調を変調回路11で施して減算回路12で受信信号か
ら差し引くことにより受信信号中の近端エコーをキャン
セルするものである。また遠端エコーキャンセラ14は
、送信信号をバルクデイレイ回路13で遠端エコーの遅
延量だけ遅延させた後、この送信信号に基づき遠端エコ
ーと同じ信号を発生し、この信号に周波数オフセット補
正回路15で周波数オフセットを行った後に変調回路3
と同じ変調を施して減算回路17で受信信号から差し引
くことによって受信信号中の遠端エコーをキャンセルし
ている。これら近端エコーキャンセラ10および遠端エ
コーキャンセラ14のタップ係数は減算回路17の出力
の誤差信号eに基づき適応制御される。
周波数オフセット補正回路15′は交換局における周波
数分割多重(FDM)のための変調周波数とfi調局周
波数偏差により生じる周波数オフセットを補正するもの
であり、相手交換局を介する遠端エコーの場合のみ必要
となる。
従来の周波数オフセット補正回路15’の構成例が第7
図に示される0図示の如く、遠端エコーキャンセラ14
からの出力信号9nを位相回転量$。
回転させて疑似遠端エコー信号9ntを発生する位相シ
フト回路153.疑似遠端エコー信号9n′と誤差信号
enとの位相誤差$eを抽出する位相誤差抽出回路15
1 、位相誤差$eに基づきオフセント周波数を推定し
て位相誤差−〇が0となるような位相回転量φ□を出力
するオフセント周波数推定回路152を含み構成される
この周波数オフセット補正回Wl115’ は遠端エコ
ーキャンセラ14の出力信号9nに対し周波数オフセッ
トの補正をかけた後の疑似遠端エコー9n′と受信信号
ynまたは受信信号ynから疑似遠端エコー9n′を差
し引いた後の誤差信号enとを用いて位相誤差φeを抽
出し、この位相誤差$eより推定オフセット周波数の補
正を行って次のサンプル9n、1の補正値とするもので
あり、上記の動作を毎サンプル繰り返すことによって適
応的に周波数オフセットの補正を行うものである。
すなわち、遠端エコーキャンセラ14の出力信号9nは
位相シフト回路153でオフセット周波数推定回路15
2からの位相回転量φ□だけ位相回転がかけられて疑似
遠端エコー信号9 nIが作られる。
周波数オフセットを持った遠端エコーyn′を含む受信
信号rnから疑似遠端エコー91′を減算回路17で差
し引(ことにより遠端エコーyn′がキャンセルされる
位相誤差抽出回路151は疑似遠端エコー9n′と誤差
信号enとから実際の遠端エコーyn’と疑似遠端エコ
−9n′間の位相誤差$eを抽出し。
オフセット周波数推定回路152は位相誤差φeに基づ
き正しいオフセット周波数の推定を行い9次のサンプル
9nや1に対する位相回転量$n、1を決定する。
〔発明が解決しようとする課題〕
受信信号rn中の遠端エコーyn′の大きさは。
モデムが接続される回線毎に異なった値となる。
これは各回線毎にその伝送損失が異なるなどのためであ
る。
一方1周波数オフセット補正回路15′における位相誤
差抽出回路151で抽出される位相誤差φeの大きさは
、受信信号r□中の遠端エコー3’11’の大きさに依
存(遠端エコーパワーあるいは遠端エコー振幅に比例)
しており、したがってオフセット周波数推定回路152
での推定オフセット値も遠端エコーyn′のレベルによ
って影響を受ける。
この結果1周波数オフセット補正回路15′の特性は接
続回線により、すなわち受信信号中の遠端エコーyn’
の大きさにより影響を受け1例えば遠端エコーy0、′
のレベルが小さい場合は正しい周波数オフセットの補正
ができな(なったり、あるいは追従速度が遅くなったり
するなどの問題が生じる。
したがって本発明の目的は、遠端エコーのレベル変動に
依存しない安定した遠端エコーの周波数オフセント補正
を可能とすることにある。
〔課題を解決する手段〕
第1図は本発明に係る原理ブロック図である。
本発明に係るエコーキャンセラは、送信信号の疑似エコ
ーを発生する疑似エコー発生回路101.および周波数
オフセット補正回路102を具備する。
周波数オフセット補正回路102は、受信信号中のエコ
ーと疑似エコー発生回路101の疑似エコーとの位相誤
差を検出する位相M差検出回路105.この位相誤差に
基づき推定された周波数オフセットにより該疑似エコー
を周波数オフセット補正する補正回路106.受信信号
中のエコーの大きさを検出するエコーレベル検出回路1
03 、エコーレベル検出回路103で検出されたエコ
ーレベルにより位相誤差を正規化する正規化回路104
等を備えており。
周波数オフセット補正回路102によってオフセット補
正された後の疑似エコーを用いて受信信号中のエコーが
抑圧される。
〔作用〕
位相誤差検出回路105で検出される位相誤差は受信信
号中のエコーレベルが変動するとその大きさが変わり、
この変動のため正常なオフセット周波数の推定が妨げら
れる。そこでエコーレベル検出回路103で検出したエ
コーレベルを用いて、正規化回路104で位相誤差を正
規化し、正規化後の位相誤差に基づいてオフセット周波
数の推定を行うようにする。このようにして推定したオ
フセット周波数により疑似エコーを周波数オフセット補
正した後に、この疑似エコーを用いて受信信号中のエコ
ーをキャンセルする。
〔実施例〕
以下9図面を参照して本発明の詳細な説明する。第2図
は本発明の一実施例としてのエコーキャンセラを示すブ
ロック図である。図中、送信系回路は、スクランブラ】
、信号点発生回路2.波形整形フィルタ18.変調回路
3.D/A変換回路4およびハイブリッド回路5等を含
み構成されており、受信系回路はハイブリッド回路5.
A/D変換回路6.減算回路12.1?、復調回路7.
自動等化回路89判定回路19およびデスクランブラ9
等を含み構成されている。
送信系回路における信号点発生回路2から出力iす・孔
る複素送信シンボルanは変調回路2oを介して近端エ
コーキャンセラlOに入力されると共に。
遠端エコーの遅延を補正するバルクデイレイ回路13を
介して遠端エコーキャンセラ14に入力される。
近端エコーキャンセラ10の出方信号は減算回路12に
入力されて受信信号から差し引かれ、それにより受信信
号中の近端エコーがキャンセルされる。
一方、遠端エコーキャンセラ14の出力信号9nは周波
数オフセット補正回路15を介して減算回路17に入力
されて受信信号から差し引かれ、それにより受信信号r
n中の遠端エコーyn’がキャンセルされる。なお変調
回路2oは変調回路3と同一の変調を人力信号に対して
行う回路である。
近端エコーキャンセラ10.遠端エコーキャンセラ14
および周波数オフセット補正回路15は減算回路17か
ら出力される誤差信号enによって適応的に制御される
ように構成されている。
周波数オフセット補正回路15は、前述した位相誤差抽
出回路151 、オフセット周波数推定回路152、位
相シフト回路153の他に、受信信号rn中の遠端エコ
ーffn’の信号電力Y2を測定する遠端エコーパワー
測定回路154 と、この遠端エコーパワー測定回路1
54で測定された遠端エコーパワーY2を用いて位相誤
差抽出回路151からの位相裟1ヲ;−φeを正規化す
る正規化回路155を備えており、オフセット周波数推
定回路152はこの正規化回路155で正規化された位
相誤差?e′を用いてオフセット周波数の推定を行うよ
うに構成される。
この実施例装置の動作が以下に説明される。
エコーキャンセラは近端エコーキャンセラlOと遠端エ
コーキャンセラ14の二つから構成されておす、各エコ
ーキャンセラ10.14には、ベースバンドの複素送信
シンボルan=xn+jynを、変調回路20によりキ
ャリヤ周波数ωCで回転させた複素シンボルan′が入
力される。すなわち。
an ’ =an−exp(−ja+c −nT) −
(1)但し、ωCはキャリヤ周波数、1/Tは変調速度
である。なお、遠端エコーキャンセラ14には。
前もって測定した遠端エコーFn’の遅延分だけバルク
デイレイ回路13で遅延させた信号が入力される。
遠端エコーキャンセラ14は、入力データベクトル系列
AnTを。
An” =(2hB ’ 12hn−1’ 、 ayl
−2’ −−−−+   an−P/+1  )   
        ・・・−(2)とし、タップ係数ベク
トルHn丁を。
un” =(GnQ+  G   、An2−−−+ 
 G   )n 、l        n、めI とすると1次の(4)式で計算される出力ベクトルg1
を出力する。なおここでNはタップ数である。
9n=An丁・Hn  (=9n + J 9n”)こ
の遠端エコーキャンセラ14の出力信号9nは次に周波
数オフセット補正回路15に入力され、この周波数オフ
セット補正回路15の位相シフト回路153によりオフ
セント周波数推定回路152の位相回転量φ、だけ回転
され、その虚部をとることにより疑似遠端エコー9n′
が作られる。すなわち。
9n’ = 1m (tnexp(jin))”9n 
 5inJ’n + 9n ”  cosφn−・(5
) なお、遠端エコーキャンセラ14のタップ係数ベクトル
tin”は、誤差信号en en=rn−9n’         −−−(6)に
基づいて適応制御される。ここでrnは近端エコーをキ
ャンセルした後の受信信号である。
一方9位相誤差抽出回路151は疑似遠端エコー9n′
と受信信号rnとを入力とし、これらの積を求めること
によって遠端エコー1n’の位相誤差$□、すなわち実
際の遠端エコー1m’ と疑似遠端エコー? n′ と
の位相のずれを抽出する。すなわち。
$6=9n’rn =9n’(Yn’  +ξn) =(9n  sin#n +9n*cosφn)X(y
ncosφn−3’n”sinφn+ξn)・−・・(
7) ここでξ□は受信信号中に含まれる雑音、残留近端工:
1−1遠端データ信号等の遠端エコー以外の信号成分等
である。
上式(7)では、実際の遠端エコーyn’は。
)’n’ =1n  Cogφn)’n”stnφで表
されている。ここでynは周波数オフセットを持たない
エコー径路の出力+7n”は)Inのヒルベルト変換、
φ。=ω(1−nT、ω0はオフセット角周波数である
。すなわち、実際の遠端エコ’−Y n ’ は周波数
オフセントを持たないエコー径路の出力ynをオフセッ
ト周波数ω0でSSB変調したものであるとされている
ここでエコーキャンセラによるエコー径路の伝達特性の
推定がうまく行われているものとすると。
Fn =9n l  )’n ” 、9n ”という近
似が成り立つため、(7)式は次のように近似できる。
ie#y2 cosφn5in#n −yn 2  cost、  sinφi+yn)In
”(Cosφ、  costn −sinφn5inφ
n)+(7n  5inJFn + yn”  cos
tn)  ξ□−・(8) ここで1位相誤差$eの期待値E(#e)は。
ynyn*が無相関な信号となることから次にように求
まる。
E C$e ) #Y2sin(Jn−φn)+Y−R
=yz(#n−φn)+Y−R 但し、Y2=E (y2)=E (yn2)R2=E(
ξ2〕 である。
この(9)式かられかるように位相誤差φeは疑似遠端
エコー9nt と実際の遠端エコーyn′との間の位相
誤差($□−φn)に比例すると共に、遠端エコーパワ
ーY2にも比例している。このため遠端エコーのレベル
が小さい場合には位相誤差$eが小さくなってしまうた
め1周波数オフセントの推定がうまく行われない可能性
がある。
そこで、予め遠端エコーパワー測定回路154で受信信
号rn中から遠端エコーパワーY2を測定しでおき1位
相誤差抽出回路151からの位相誤差$eをこの遠端エ
コーパワーY2で割って正規化することにより、遠端エ
コーレベルに依存しない位相誤差$e′が得られる。オ
フセット周波数推定回路152はこの位相誤差$e′を
もとに遠端エコーのオフセット周波数の推定を行い9次
のエコーキャンセラの出力サンプル9n、1に対する位
相回転量$n+、の決定を行う。
なお、遠端エコーパワー測定回路154による遠端エコ
ーパワーY2の測定はデータ通信に先立って行われるト
レーニング期間中に行われてその測定値が、続く通信期
間中、保持され続けるものである。これに対し1位相誤
差抽出回路151 、オフセット周波数推定回路152
9位相シフト回路153等で行われるオフセット補正は
通信が行われている間、毎サンプル毎に行われるもので
ある。
本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可(2)で
ある、上述の実施例では位相誤差抽出回路からの位相誤
差$eを正規化するために遠端エコーのパワーY2を用
いたが、これに限らず、遠端エコーの振幅Yを用いて位
相誤差$eを正規化することも可能である。
すなわち第3図はかかる遠端エコー振幅Yを用いて位相
誤差を正規化する場合の実施例を示すブロック図であり
、遠端エコーキャンセラ14と周波数オフセット補正回
路15”部分が示されている。
この実施例では位相シフト回路は、遠端エコーキャンセ
ラ14の出力信号3Fn=9n+j9n”の9n+?n
”とオフセント周波数推定回路157からの回転位相5
inJ’yz  cost。とをそれぞれ乗算する乗算
回路1531.1532 、および、これら乗算回路1
531.1532の出力を加算する加算回路1533で
構成される。また位相誤差抽出回路は1乗算回路153
1.1532の出力信号がそれぞれ入力される符号関数
回路1511.1512と、符号関数回路1511.1
512の各出力信号に受信信号rnを乗じる乗算回路1
513、1514と9乗算回路1513.1514の各
出力信号を加算する加算回路1515で構成される。ま
た遠端エコー振幅測定回路156は受信信号rn中の遠
端エコーYn’の振幅IYIを測定する回路であり。
正規化回路155は位相誤差$eを遠端エコー振幅Yで
割って正規化する回路である。
この第3図実施例の動作を以下に説明する。この実施例
では9位相誤差$eは次式(lO)により求められる。
すなわち。
φB =(s1gn (9n  5ill。)+sig
n (9、”  cosin))rn−(sign (
9n  sin#n ) +sign (9n ”  
cosin )×(yncosφn3’n”sinφn
)=sign (9n  sin#n ) Yn  c
osin−n−5i  (9n”  cosin)7n
”sinφn+sign (9n ”  cosin)
yncosφnsign (9n  5infn ) 
Yn ”  sinφ、−・(10) ここで。
sign (A 5ino) A= l A lsig
n (sinθ〕sign (A  cosθ)  A
 = l A lsign (cosθ〕である。また
y−9,y”〜9本と近似すると。
in # I )’ n f sign (sir$n
 )  cosφ、−l yn” lsign (co
sin)  sinφn+3ign (y n”  c
osJn ) X ’/ n  cosin−n−−5
i [Yn  sin#n ] yn ”  sinφ
n(11)式の右辺の第3項と第4項は無相関な信号と
なるため9位相誤差φeの期待値E(Je)は次のよう
になる。
EC$e ) #Ysin(#n−φn)#Y($□−
φ、 )    −(12)但し、  Y=E (l 
)’n  l) =E (1)’n”  l)この(1
2)式かられかるように、 (10)式により求めた位
相誤差$eは遠端エコーの平均振幅に比例する。よって
遠端エコー振幅測定回路156で平均振幅を測定し、そ
の振幅Yで位相誤差$eを割れば、正規化された位相誤
差$e′を得ることができ、この位相誤差φe′に基づ
きオフセット周波数推定回路157でオフセント周波数
を推定する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、遠端エコーのレベル変動に依存しない
安定した遠端エコーの周波数オフセット補正が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る原理ブロック図。 第2図は本発明の一実施例としてのエコーキャンセラを
示すブロック図。 第3図は本発明のエコーキャンセラの他の実施例を示す
ブロック図。 第4図は2線式全二重通信システムを示すブロック図、
  ゛ 第5図はエコーのインパルス応答を示す波形図。 第6図は従来形のエコーキャンセラを備えたデータモデ
ムの構成例を示すブロック図、および。 第7図は従来の周波数オフセット補正回路の構成例を示
すブロック図である。 図において。 1−・−スクランブラ  2−信号点発生回路3、11
.16.41.91−−・変調回路4−D / A変換
回路 5 、42.62.82.92・・・ハイブリッド回路
43、63.83.93−・・平衡回路6・・−A/D
変換回路 ?、 44.94・−・・復調回路8・−自
動等化回路  9−・デスクランブラ10、−近端エコ
ーキャンセラ 12、17.223 、105 、106・−・減算回
路13・−・・バルクデイレイ回路 14、・・−遠端エコーキャンセラ 15、15’ 、 15″−・−周波数オフセット補正
回路151−一・−位相誤差抽出回路 152.157−・−オフセット周波数推定回路153
−・−位相シフト回路 154−m−遠端エコーパワー測定回路156−一一遠
端エコー振幅測定回路 本腿明し’Cカゝかう盾、理図 第1図 211JL或鋭二を濃化システム 第4°図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 送信信号の疑似エコーを発生する疑似エコー発生回路(
    101)と、 受信信号中のエコーと該疑似エコー発生回路(101)
    の疑似エコーとの位相誤差を検出してこの位相誤差に基
    づき推定されたオフセット周波数により該疑似エコーを
    周波数オフセット補正する周波数オフセット補正回路(
    102)とを具備し、該周波数オフセット補正回路)1
    02)によってオフセット補正された後の疑似エコーを
    用いて受信信号中のエコーを抑圧するエコーキャンセラ
    において、 該周波数オフセット補正回路(102)は、受信信号中
    のエコーの大きさを検出するエコーレベル検出回路(1
    03)と、 該エコーレベル検出回路(103)で検出されたエコー
    レベルにより該位相誤差を正規化する正規化回路(10
    4)とを備え、 該正規化回路(104)により正規化された後の位相誤
    差に基づき該オフセット周波数を推定するように構成さ
    れたエコーキャンセラ。
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