JPS6166421A - 双方向適応音声周波数中継器 - Google Patents

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】 双方向適応音声周波数中継器に関する。

技術の背景 反射減衰量を最大限にする、換言するならば、反響信号
を最小限にするためのエコー相殺器を採用する適応音声
周波数中継器はスプリアス信号に弱い傾向を持つ。これ
らスプリアス信号には呼出し信号、発信パルス、落雷電
力線の接触、あるいは有効な調波含量を持つその他の“
大きな“振幅の信号が含まれる。

例えば、呼出し信号は必ずしも“純粋な”正弦波ではな
い。この呼出し信号の公称値は２　０　Ｈｚ倍信号あり
、調波発生器、方形波発生器、その他を含む各種の方法
によって生成さｎる。従って、呼出し信号は音声周波数
帯域、つま５　２　０　０　Ｈｚから３　２　０　０　
Ｈｚの間に入いる多数の大きな振幅調波を持つ。同様に
、７、５パルス／秒から１２．５パルス／秒の範囲の発
信パルスの電圧波形も調波含量に富む。

音声周波数中継器内に使用されるエコー相殺器は、通常
、中継器に接続された２線双方向設備に起因するエコー
経路特性と調和するインパルス応答特性を生成するため
の限定された数の“タップ”、つまり、振幅係数を持つ
。呼出し信号、発信パルス及び他の類似の信号には大き
な振幅の調波が存在するため、エコー相殺器が不当なイ
ンパルス応答特性に適応し、この結果、９通常“の音声
周波数信号、例えば、音声及びホワイト　ノイズに対し
て必ずしも所望の最大反射減衰量が得られなくなる場合
がある。

発明の構成 中継器に入いる″大きな“信号に起因する問題は、本発
明の一面によると、このような大きな信号の存在を検出
して、このような信号が存在するあいだエコー相殺器の
インパルス応答特性の更新を抑止することによって解決
される。

本発明の一例としての実施態様においては、中継器に入
いるこのような信号が所定のいき値以上である場合に抑
止信号を生成する検出器が、採用される。

発明の実施例 第１図は簡略ブロック図形式にて本発明を採用する自動
適応音声周波数中継器を示す。

第１図の中継器は２線伝送経路あるいは設備上を伝送さ
れる音声周波数信号を増強する目的を持つ。

従って、第１図には、この中継器をそれぞれ双方向２線
伝送設備Ａ及びＢに接続するために採用された結合変成
器１０１及び１０２が示される。変成器１０１は双方向
２線設備Ａを端子Ｔ及びＲ’ｚ介して中継器に接続する
ために採用さｎる。変成器１ｏ１は一次巻線１０３及び
二次巻線１０４を含む。巻線１０３は信号性情報を抽出
するためのいわゆる中点コンデンサ１０５を含む。コン
デンサ１０５を横断していわゆる〃バンド外れ“信号が
出現するが、これらには呼出しパルス、発信パルスその
他が含まれる。中点コンデンサ１０５を横断して検出器
１０６が接続されるが、これは本発明の一面によると、
設備ＡあるいはＢからこの中継器に入いる″大きな〃バ
ンド外ｎ信号を検出するために採用さｎる。中継器内で
の検出器１０６の接続には中継器の縦方向のバランスが
妨害されないようにすることが重要である。また、大き
な“バンド外れ〃信号がそれとして検出されることが重
要である。これは大きなエネルギーを持つ呼出し信号、
発信パルスその他の低周波数要素が音声周波数帯域内で
容易に検出されにくいためである。

変成器１０２も一次巻線１０７及び二次巻線１０８を含
む。巻線１０７も中点コンデンサ１０９を含む。変成器
１０２は双方向２線設備Ｂを端子Ｔ′及びＲ／＝、介し
て中継器に接続するために採用される。

設備Ａ及びＢからの信号性情報は誘導子１１２の巻線を
含む回路接続１１０及び１１１を介してこの中継器の回
りをバイパスされる。

従って、２線設備から入いりコンデンサ１０９を横断し
て出現する全ての呼出し信号、発信パルスその他も検出
器１０６に加えられる。

検出器１０６から出力さｎる所定のいき値以上の振幅を
持つ“大きな〃バンド外れ信号の存在を示す制御信号は
回路接続１１３を介してエコー相殺器１１４及び１１５
に加えられる。後に詳細に述べるごとく、このエコー相
殺器１１４及び１１５は検出器１０６からの制御信号に
応答して、′大きな“バンド外れ入り信号が存在するあ
いだエコー相殺器のインパルス応答特性の更新を抑止す
る。

“大きさ“は、いわゆる通常の音声周波数信号、例えば
、音声、トーン、多周波数トーン及び類似の信号のピー
ク振幅との対比にて決定される。このシステムにおいて
は、これら音声周波数信号のピーク振幅は典型的には最
大５ボルトまでの範囲内である。従って、この例におけ
る大きな信号に対するいき値は約２０ボルト　ビークに
設定されるが、これは本発明の範囲を限定するものでは
なく、別のシステムにおいては、この大きな信号に対す
るいき値は通常の音声周波数信号の振幅範囲によっては
これよりかなり低いピーク振幅に設定することもできる
。

巻線１０４の第１及び第２の端子はハイブリッド　ネッ
トワーク１１６に接続される。

ハイブリッド１１６は２線設備を４線設備に結付するた
めの当技術において周知の任意のハイブリッド構成であ
る。好ましくは、ハイブリッド　ネットワーク１１６は
電子タイプのものとする。ハイブリッド　ネットワーク
１２２はハイブリッド　ネットワーク１１６と同一であ
る。

ハイブリッド　ネットワーク１１６から出力さｎる入り
信号はプレエンファシス回路１１７に加えらｎる。プレ
エンファシス回路１１７はコンデンサＣ並びに抵抗体Ｒ
１及びＲ２から構成されるフィルタを含み、中継器入力
の下側周波数部分を整形するのに使用される。この低側
周波数、つまり、２００Ｈ２以下では、個々のエコー相
殺器内に音声周波数帯域、つまり、２００　Ｒ２から３
２００　Ｈ２内の反響信号を相殺するための所望のイン
パルス応答特性を生成するために必要とされるタップの
数を最小限にする目的で中継器の入力信号周波数特性を
整形することが重要となる。

プレエンファシス回路１２３はプレエンファシス１１７
と同一である。エコー信号はプレエンファシス回路１１
７及び１２３の両方を通過し、従って、伝送の各々の方
向で、このエコー　パス信号の有効ロールオフが２倍に
さｎることに注意すべきである。

プレエンファシス回路１１７からの出力はＣ０ＤＥＣ１
１８の符号器入力に加えられる。

Ｃ０ＤＥＣ１１８の符号器はアナログ入力信号を周知の
方法にて８ビツトμｍ原始ＰＣＭデジタル信号に変換す
る。Ｃ０ＤＥＣ１１８からのこの８ビツト　デジタル信
号はエコー相殺器１１４のＹ入力に加えられる。エコー
相殺器１１４からの出力Ｅは等止器１１９及び利得装置
１２０を介してエコー相殺器１１５のＸ入力及びＣ０Ｄ
ＥＣ１２１の復号器入力に加えられる。

Ｃ０ＤＥＣ１２１の復号器はエコー相殺器１１４からの
８ビットμ−原始ＰＣＭ出力を周知の方法にてアナログ
出力信号に変換する。Ｃ０ＤＥＣ１２１からのアナログ
出力はハイブリッドネットワーク１２２に加えられ、次
にここから、変成器１０２ｔ−介して双方向２線設備Ｂ
に加えられる。

エコー相殺器１１４は双方向２線設備Ｂから中継器に入
いる信号に起因して双方向２線設備Ａからの信号伝送に
起こるエコー信号、つまり、反響信号を相殺するのに使
用さｎる。

同様に、エコー相殺器１１５は双方向２線設備Ａから中
継器に入いる信号に起因して双方向２線設備Ｂからの信
号伝送に起こるエコー信号、つまり、反響信号を相殺す
るのに使用される。相殺器１１４及び１１５として使用
されるエコー相殺器の詳細が第２図に示されるが、これ
に関しては後に説明する。

双方向２線設備Ｂからのアナログ信号は変成器１０２、
ハイブリッド回路１２２及びプレエンファシス回路１２
３を介してＣ０ＤＥＣ１２１の復号器入力に供給される
。一方、Ｃ０ＤＥＣ１２１はこのアナログ入力信号音デ
ジタルμ−原始信号に変換するが、これはエコー相殺器
１１５のＸ入力に加えらＣる。エコー相殺器１１５から
の出力Ｅは、等止器１２４及び利得装置１２５を介して
エコー相殺器１１４のＸ入力及びＣ０ＤＥＣ１１８の復
号器入力に加えられる。Ｃ０ＤＥＣ１１８はエコー相殺
器１１５からの８ビットμｍ原始出力Ｅｉ周知の方法に
てアナログ信号に変換する。Ｃ０ＤＥＣ１１８からのア
ナログ信号はハイブリッド１１６及び変成器１０１ｔ−
介して双方向２線設備Ａに加えられる。

この例においては、等止器１１９及び１２４はそれぞれ
当技術において周知のタイプの第８位有限インパルス応
答フィルタを含む。

第２図は簡略ブロック図の形式にてエコー相殺器１１４
及び１１５に使用することが好ましいエコー相殺器の詳
細を示す。エコー相殺器１１４．１１５は概むね会衆国
特許第３、４９９．９９９号及び３．５００．０００号
に開示されるエコー相殺器と類似のものである。

Ｉ　ＥＥＥスペクトラム（ＩＥＥＥＳｐｅｃｔｒｕｍ　
）、ページ３４−３７．１９８０年１０月号に掲載の論
文［ベル社製エコー　キラー　チップ（９ｅｌｌ’ｓ　
Ｅｃｈｏ−Ｋｉｌｌｅｒ　Ｃｈｉｐ　）　Ｊについても
参照すること。この実施態様においては、エコー相殺器
１１４．１１５は検出器１０６（第１図）からの出力に
応答して、２線設ＱＡあるいはＢのいずれかの上に大き
な入力信号が検出されると、エコー信号推定値を生成す
る適応フィルタの更新を抑止する。こｎは、エコー相殺
器適応フィルタが、大きな入力信号の大きな振幅の周波
数成分に応答して通常のレベルの音声周波数入力信号、
例えば、音声及びホワイト　ノイズには好ましくないイ
ンパルス応答に適応することを抑止する。

簡単に説明すると、相殺器１１４．１１５は調整可能信
号プロセッサ、つまり、出縁路内の信号変動を自動的に
追跡するという点において自己適応的である閉ループ　
エラー制御システムを持つ適応フィルタを含む。より具
体的には、相殺器１１４．１１５はエコー推定器２０１
を含むが、エコー推定器２０１はエコーの線形近似値、
つまり、エコー推定値ヲ什成するための適応横フィルタ
構成？含む。

この目的を達成するため遠方端入り信号Ｘ（８）は、通
常、遠方端話相手から第１の伝送経路、つまり、リード
２０２を通じて、エコー相殺器１１４．１１５の第１の
入力に加えられ、そしてここからエコー推定器２０１の
入力に加えられる。遠方端信号Ｘ（（イ）は、例えば、
デジタル的に標本さ扛た音声信号であり、ここで、Ｋは
標本間隔を指定する整数である。

しかし、例えば、ハイブリッド　ネットワーり１２２（
第１図）内のインピーダンス　ミスマツチに起因して、
ハイブリッド入力信号の一部がエコーとして遠方端信号
源に反響する。このエコーはハイブリッド　ネットワー
ク１２２あるいは１１６の出力からそれぞれ相殺器１１
５あるいは１１４のＹ入力に加えらｎｌそしてここから
結合ネットワーク２１０の第１の入力に加えらｎる。結
合ネットワーク２１０の第２の入力はエコー推定器２０
１によって生成されたエコーの推定値である。

このエコー推定値はエコー推定器２０１の出力からリー
ド２１１を介して結合ネットワーク２１０の第２の入力
に加えられる。結合ネットワーク２１０はエコー推定値
と好ましくないエコーを含むエコー相殺器へのＹ入力と
の間の代数差に対応するエラー信号Ｅ（Ｋ）ｆｆｉ生成
する。エラー信号ＦＪ（６）はＣ０ＤＥＣ１２１，１１
８（第１図）、及び推定器２０１内の調節ネットワーク
２１６−０から２１６−Ｎに加えられる。

推定器２０１はタップの所で適当なナイキスト間隔に対
応する所定の遅延全実現するための遅延装置２１５−１
から２１５−Ｎから構成されるいわゆるタップ遅延回線
を含む。従って、入り遠方端信号Ｘ（Ｋ−１）の遅延複
製Ｘ（Ｋ−１＞からＸ　（Ｋ−Ｎ）が対応するタップの
所で生成される。各々のタップ位置の所の信号、つまり
、Ｘ（Ｋ−１）からＸ（Ｋ−Ｎ）並びにＸ（８）は、エ
ラー信号Ｅ（Ｋ）に応答して調整さｎる。よシ具体的に
は、信号Ｘ（６）からＸ　（Ｋ−Ｎ）はそｎぞれ調整ネ
ットワーク２１６−０から２１６−Ｎの対応する１つを
介してＥ（６）に応答して個々に重み付けされる。調整
ネットワーク２１６−０から２１６−Ｎはそれぞれ掛は
算器２１７及び２１８、並びに帰還回路２１９を含む。

帰還回路２１９はタップの重みを当業者にとって周知で
あり前述の参考文献に説明の方法に従って所定の値に調
節する。帰還回路２１９は中継器に大きな振幅の信号が
入っているとき、本発明の一面に従って、検出器１０６
からの制御信号に応答してタップの重みの更新を制御的
に抑止するためのスイッチ２３０によって象徴される装
置を含む。つまり、各々の調整ネットワーク２１６内の
スイッチ２３０が開路されると、重み付けされた複製の
値の変更は行われない。従って、検出器１０６からエラ
ー相殺器に真の制御信号が加えらｎると、調節ネットワ
ーク２１６の全てが抑止さｎ１重み付けさｎた複製の全
て′ｒｉ値の変更は抑止される。調節ネットワーク２１
６−０から２１６−ＮからのＸ（８）の重み付けさ汎た
複製は加算ネットワーク２２０を介して加算さｎ１相殺
されるべきエコーの近似であるエコー推定値信号を生成
する。このエコー推定値はり一１’２１　Ｉｔ介して納
会ネットワーク２１０の第２の入力に加えらｎる。

本実施態様においては、エコー相殺器１１４及び１１５
内のタップの数（ト）は２４である。

第３図は、本発明の一面に従って、２線設備ＡあるいＨ
２線設備Ｂのいず扛かがら中継器に入力される“大きな
“バンド外れ信号の存在を検出するために採用される検
出器１０６の詳細を示す。検出器１０６は双方向タイプ
の光学アイソレータを含む。コンデンサ１０５あるいは
コンデンサ１０９（第１図）のいすルかを横断して出現
する信号はコンデンサ３０２を介して抵抗体３０３及び
３０４から構成される分圧器に結合される。抵抗体３０
３及び３０４の値は光学アイソレータ３０１の発光ダイ
オードを起動するための所定の電圧いき値を確立するよ
うに選択される。前述したごとく、本発明の範囲を限定
するものとして解釈さ扛るべきではないが、この例にお
いては、このいき値は約２０ボルト　ビークである。従
って、２０ボルトあるいはそれ以上のピーク振幅を持つ
信号がコンデンサ１０５あるいはコンデンサ１０９（第
１図）のいずｎか全横断して出現すると、光学アイソレ
ータ３０１の光電トランジスタがオンにさｎ１重位−Ｖ
が回路経路１１３（第１図）を介してエコー相殺器１１
４及び１１５の両方に加えられる。この電位−■は論理
１１つまり、真の論理信号を表わす。検出器１０６は振
幅検出器であるため、所定のいき値を越えるのに十分な
振幅金持つ大きな信号は明らかに″通常“の音声周波数
信号ではなく、これは制御信号を生成させ、エコー相殺
器のインパルス応答特性の更新を抑止させる結果となる
。

本発明は簡略ブロック図形式にて説明されたが、この好
ましい実施態様はＣ０ＤＥＣ，等止器、利得装置及びエ
コー相殺器の機能が得らｎるようにデジタル信号プロセ
ッサを適当にプログラミングすることによって実現され
る。

このデジタル信号プロセッサ装置の一例はニル　システ
ム　テクニカル　ジャーナル（ＴｈｅＢｅｌｌ　Ｓｙｓ
ｔｅｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　）、ｙ
ｏｌ。

６０、ム７、パート２．１９８１年９月発行に掲載の幾
つかの論文において説明されている。

このようなデジタル信号プロセッサの１つを採用する既
存の周知の中継器は、テレホンエンジニア　アンド　マ
ネジメント（Ｔｅｌｅｐｈ。

−ｎｅ　ＦＥｎｇｉｎｅｅｒ　＆　Ｍａｎａｇｅｍｅｎ
ｔ　）、１９８３年８月１日発行、ページ３９−４６に
掲載の論文「デジタル信号によるハイブリッド平衡パズ
ルの解決（１）ｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　５ｏｌｖ
ｅｓ　）（ｙｂｒｉｄＢａｌａｎｃｅ　ｐｕｚｚｌｅ　
）　Ｊにおいて全般的な説明がなされている。

【図面の簡単な説明】

第１図は簡略ブロック図の形式にて本発明の実施態様を
含む適応音声帯域中継器を示す図； 第２図は簡略図にて第１図の中継器に使用されるエコー
相殺器の詳細を示す図；そして第３図は第１図に採用さ
扛る検出器の詳細を示す図である。 主要符号の説明 １０６・・・検出器 １１４．１１５・・・エコー相殺器 １１６．１２２・・・ハイブリッドネットワーク１１７
．１２３・・・プレエンファシス回路２０１・・・エコ
ー推定器 ２１０・・・結合ネットワーク ２１６・・・調整ネットワーク 頁の続き 明　者　　ニドウィン　コイ　イ　　アメリカ合衆国　
２７２８２ングル　　　　　　　　　スタウン、ラグス
プール明　者　　ジョイ　アレン　ジョ　　アメリカ合
衆国　２７４１０−ンズ　　　　　　　　　スポロ−、
チェサピークノース　カロライナ、ジェーム ロード　７０３ ノース　カロライナ、グリーン ドライヴ　１７０３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　伝送ネットワークを少なくとも第１の双方向伝送設
   備に接続するために採用された 少なくとも第１の手段を含む信号伝送ネッ トワークにおいて、 該第１の双方向伝送設備に起因して該伝 送ネットワーク内に発生するエコー信号を 相殺するための少なくとも第１のエコー相 殺手段、及び 該第１の双方向伝送設備から該伝送ネッ トワークに入いる信号に応答して、大きな 入り信号の検出及び制御信号を生成するこ とによつて該伝送ネットワークに入いる大 きな入り信号が検出されている間該少なく とも第１のエコー相殺手段のインパルス応 答特性の調節を抑止するための手段を含み、該エコー相
   殺手段が入力信号の供給を受 けエラー信号に応答してインパルス応答特 性を調整することによつて相殺すべきエコ ー信号の推定値を生成するために採用され た信号プロセッサ手段、該制御信号に応答 して該インパルス応答特性の調整を抑止す るための手段及び該エコー信号推定値を出 信号と代数的に結合することによつて該エ ラー信号を生成するための手段を含むこと を特徴とする信号伝送ネットワーク。 ２　特許請求の範囲第１項に記載の信号伝送ネットワー
   クにおいて、 該検出手段が振幅検出手段から構成され ることを特徴とする信号伝送ネットワーク。 ３　特許請求の範囲第２項に記載の信号伝送ネットワー
   クにおいて、 該振幅検出手段が所定のいき値以上の振 幅を持つ入り信号の検出を行うための手段 を含むことを特徴とする信号伝送ネットワ ーク。 ４　特許請求の範囲第３項に記載の信号伝送ネットワー
   クにおいて、 該振幅検出器手段が光学アイソレータを 含むことを特徴とする信号伝送ネットワー ク。 ５　特許請求の範囲第１項に記載の信号伝送ネットワー
   クにおいて、 該第１の手段が中点コンデンサを含む一 次巻線を持つ変成器を含み、該一次巻線が 該第１の双方向伝送設備に接続され、該検 出手段が回路の関係において該中点コンデ ンサを横断して接続されることを特徴とす る信号伝送ネットワーク。 ６　特許請求の範囲第５項に記載の信号伝送ネットワー
   クにおいて、 該検出手段が該中点コンデンサを横断し て出現する入り信号が所定のいき値以上の 場合に該制御信号を生成するための振幅検 出手段を含むことを特徴とする信号伝送ネ ットワーク。