JPS6266728A - エコ−除去装置 - Google Patents

エコ−除去装置

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JPS6266728A
JPS6266728A JP20449085A JP20449085A JPS6266728A JP S6266728 A JPS6266728 A JP S6266728A JP 20449085 A JP20449085 A JP 20449085A JP 20449085 A JP20449085 A JP 20449085A JP S6266728 A JPS6266728 A JP S6266728A
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JP
Japan
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signal
data
circuit
code
supplied
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JP20449085A
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English (en)
Inventor
Akihiko Sugiyama
昭彦 杉山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS6266728A publication Critical patent/JPS6266728A/ja
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、2線/4線変換回路におけるエコー除去装置
に関する。
〔従来の技術〕
ペア線を用いて2線双方向デイジタル伝送を実現する公
知の技術として、エコーキャンセラが知られている(ア
イイーイーイー・トランザクションズ・オン・アコース
ティクス・スピーチ・アンド・シグナル・プロセンング
(IEEE TRANSACTl[]!l5ON AC
[1lJSTIC3,SPεECHAND 5IGNA
L PROC巳5SING )27巻6号、1979年
、768〜781頁)。このエコーキャンセラは、エコ
ーのインパルス応答の長さ分のタップ係数を持つアダプ
ティブ・フィルタ(適応型フィルタ)を用いて送出デー
・り系列に対応したエコーレプリカ(疑似エコー)を生
成し、これによって2線/4線変換回路において送信回
路から受信回路に漏込むエコーを抑圧する。この場合、
アダプティブ・フィルタの各タップ係数は、エコ−と受
信信号が混在した混在信号からエコーレプリカを差引い
た差信号と、送出データとの相関をとることによって逐
次修正される。
第6図に基づいて従来のエコーキャンセラを説明する。
第6図は2線式伝送路4を介して接続される回路で、こ
の回路は、加入者ケーブルを前提とずねば、一方は局側
に、他方は加入者側に設置される。説明を簡単にするた
め、ベースバンド伝送を仮定し、また第6図に示す回路
は加入者側の回路であるとする。
第6図において、入力端子1にはデータ周期T〔秒〕の
2値データ系列が入力され、この2値データ系列は送信
部2及びアダプティブ・フィルタ8に供給される。送信
部2に供給された2値データ系列は伝送路符号に変換さ
れた後、ハイブリッド・トランス(HYB)3を介して
2線式伝送路4に送出される。このとき送信部2の送信
信号の一部はエコー成分としてハイブリッド・トランス
3の出力に現われ、減算器5に供給される。一方、2線
式伝送路4を通って相手側が送出した信号が入力され、
この信号はハイブリッド・トランス3を介して減算器5
に供給される。従って減算器5に入力される信号は、エ
コー成分と相手側からの受信信号とが混在した混在信号
となる。
アダプティブ・フィルタ8と減算器5は閉ループの回路
を形成し、この閉ループ回路は減算器5に入力される混
在信号からエコーを除去する作用を有する。これは、ア
ダプティブ・フィルタ8がエコーレプリカを生成し、こ
のエコーレプリカを減算器5に供給することによって実
現される。減算器5では、ハイブリッド・トランス3の
出力信号である混在信号からエコーレプリカを差引いた
差信号が得られる。この差信号は残留エコーと受信信号
から成り、また残留エコーはエコーからエコーレプリカ
を差引いたものである。こうして(尋られた差信号はア
ダプティブ・フィルタ8及び受信部6に供給される。ア
ダプティブ・フィルタ8はこの差信号によって前記タッ
プ係数の更新を行う。また受信部6では、クロックの抽
出及び受信信号の復調等を行い、識別されたデータが出
力端子7に出力される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
先ず、信号の符号形式としてMSK (ミニマム・シフ
ト・キーイング)符号を仮定する。第7図(a)はM 
S K符号の波形を示す。第7図(a)に示すようにM
SK符号では・1種類のパルス波形が用意される。すな
わち、“0”及び′1゛′のデータに対してそれぞれ極
性の反転した“O″モード゛1″モードの2種類のパル
ス波形を用意する。2種類のモード間の遷移は、第7図
(a)中において太い矢印によって示され、現時点のモ
ードは1シンボル前のモードによって決定される。
このMSK符号は、送出シンボル波形の境界において極
性が必ず反転するという性質を有している。
例えば、データ“0”、モード0”の状態である場合に
は、データ“0”、モード1″又はデータ゛1”、モー
ド゛1″のいずれかに遷移するか、データ゛″O”、モ
ード′0“′の状態を保つかのいずれかが選択される。
なお、MSK符号では、データ“1″については1シン
ボル内で正負のバランスがとれているが、データ” Q
”については1シンボル内で正負のバランスがとれてい
ない。
しかし、第7図(a)のモード遷移で明らかなように、
連続するデータ系列内でデータ“0″が偶数個存在すれ
ば正負のバランスがとれ、直流成分はほとんど無視でき
る。
上記MSK符号によれば、前記減算器5に供給されるエ
コーはデータ周期Tにおいて2つの線形独立な波形を含
むので、減算器5に供給するエコーレプリカも2種類の
線形独立な波形から生成する必要がある。そのためには
、前記アダプティブ・フィルタ8の係数を2種類用意し
てそれぞれの波形に対応させなければならず、この結果
係数メモリやその切換器等のハードウェアの増大を引起
こすという問題が生じる。
一方、MSK符号の波形をデータ周期の1/2の区間で
見ると、線形独立の波形は1種類になり、これによれば
従来技術をそのまま適用することができる。すなわち、
アダプティブ・フィルタ8をデータ周期の1/2周期で
動作させることによって、係数を1種類にすることがで
きる。そこで、次にかかる係数を1種類にすることので
きるアダプティブ・フィルタの動作を第8図で説明する
第8図に、第6図のアダプティブ・フィルタ8の一例を
示す。第8図の入力信号41は、第6図の入力端子1に
供給される2値データ系列に等しい。
入力信号41は遅延素子82.と乗算器83.と係数発
生器84oに加えられる。遅延素子82.に加えられた
入力信号41はT/2秒遅延されて、遅延素子822に
供給される。乗算器83.に加えられた入力信号41は
係数発生器84oから供給される係数と乗算されて、加
算器45に伝えられる。同様にして、遅延素子821(
i=L  2.  ・・・・・・、2N−1)に供給さ
れた信号はT/2秒遅延されて、遅延素子82、や1に
供給される。また、乗算器83.、に供給された信号は
係数発生器84.、から供給された係数と乗算されて、
加算器45に伝えられる。遅延素子82゜N−1の出力
は、乗算器83□、−3で係数発生器842.、からの
信号と乗算されて、加算器45に伝えられる。加算器4
5では、乗算器83o、 83.、 ・・・・・・、8
3□N−1の出力をすべて加算し、出力信号48とする
。係数発生器84o、 84.。
・・・・・、84□N−1は入力信号49を用いて各々
新1−い係数を発生し、乗算器83.、83.、 ・・
・・・・、 83211−1へ供給する。出力信号48
は第6図のアダプティブ・フィルタ8から減算器5に供
給されるエコーレプリカに、入力信号49は第6図の減
算器5からアダプティブ・フィルタ8に供給される差信
号に等しい。
一般に、所望の帯域内でエコーを消去するために、第6
図のアダプティブ・フ、イルク8はデータ周期Tの2R
倍(Rは正の整数)で動作し、これらR個の出力をT秒
の間で順に切換えて用いる。
Rを捕間定数(インタポレーション・ファクタ)という
。このときは、第8図のアダプティブ・フィルタをR組
用い、その出力信号48をR接点の切換スイッチで切換
える。入力信号49は、出力信号48に対応して切換え
る。また、入力信号41と遅延素子82.(i=1.2
.  ・・・・・・、2N−1)はR組のすべてに対し
て共用できる。
第8図から明らかなように、従来のエコー除去装置では
、伝送路符号としてMSK符号を用いた場合に、データ
周期の2倍のレートでアダプティブ・フィルタを動作さ
せなければならず、単位時間当たりの演算量が増加し、
大規模なハードウェアが必要になるという問題があった
本発明の目的は、ある基本波形及びこの基本波形の極性
を反転した波形を構成要素とし、1周期分の波形は構成
要素を任意の順序で2回繰り返して作られ、且つどの送
出シンボル波形の境界でも極性が反転する伝送路符号を
用いた場合に、従来よりも単位時間当りの演算量が少な
く、ハードウェア規模も小さい新規なエコー除去装置を
提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、2線/4線変換回路の4線側にて送信回路よ
り受信回路へ漏込むエコーを除去するエコー除去装置に
おいて、 否定排他的論理和回路と、送信データを入力して1デー
タ周期遅延させた後前記否定排他的論理和回路の一方の
入力に供給する第、1の遅延素子と、前記否定排他的論
理和回路の出力を1データ周期遅延させた後、前記否定
排他的論理和回路の他方の入力に供給する第2の遅延素
子と、前記送信データと前記否定排他的論理和回路の出
力を入力する排他的論理和回路とから成るデータ変換回
路と、このデータ変換回路の出力を入力しエコーレプリ
カを生成するアダプティブ・フィルタと、エコーと受信
信号から成る混在信号と1′1イ1記エコーレプリカと
の差を求めこの差信号を前記アダプティブ・フィルタに
帰還する減算器と、を備えた、−どを特徴としている。
〔作用〕
本発明においては、送出シンボル波形の中心からT秒離
れた点までを周期とする新たな入力信号を考え、この入
力信号によれば、データ周期Tの中心は必r新たな入力
信号の送出シンボル波形の境界となり、伝送路符号の性
質上必ず波形の極性が反転すことを利用する。この波形
の極性の組合せには、正から負又は負から正の2通りし
かなく、これろを”+1”と−1”に対応させれば、互
いに独立な波形は1種類だけになる。このように基本波
形は唯一なので、データ周期の中心で極性が正から負に
変わる波形は、負から正に変わる波形に−1をかければ
得られるし、その逆も成立する。この性質を利用すれば
、データ周期T秒毎に+1”又は’ −1”を割当てる
ことができ、これによってアダプティブ・フィルタの動
作レートをT秒にすることができる。
〔実施例〕
以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に係るエコー除去装置の構成を示すブロ
ック図である。図中、第6図で説明した構成要素と同一
のものには同一の符号を付している。このエコー除去装
置では、新しくデータ変換部9が入力端子1とアダプテ
ィブ・フィルタ8との間に接続され、その他の構成は第
6図に示したエコー除去装置と同じである。
第1図において、入力端子1には前記2値データ系列が
供給され、この2値データ系列は送信部2とデータ変換
部9に供給される。送信部2に供給された2値データ系
列は伝送路符号に変換された後、ハイブリッド・トラン
ス3を介して2線式伝送路4に送出される。このとき送
信部2の送信信号の一部はエコー成分としてハイブリッ
ド・トランス3を通って減算器5に与えられる。一方、
2線式伝送路4を通って相手側の回路が送出した信号が
入力され、この信号はハイブリッド・トランス3を介し
て減算器5に供給される。従って減算器5に入力する信
号は、エコーと相手側からの受信信号が混在した混在信
号となる。
また、アダプティブ・フィルタ8と減算器5が形成する
閉ループ回路は、減算器5に入力される混在信号の中か
らエコーを除去するように動作する。エコーの除去は、
アダプティブ・フィルタ8が、データ変換部9から供給
されるデータを用いてエコーレプリカを生成し、これを
減算器5に与えることによって実現される。
そこで、次にアダプティブ・フィルタ8にデータを供給
するデータ変換部9について詳述する。
先ず第2図に基づいてデータ変換部9におけるデータ変
換の状態を説明する。第2図において(a)、(b)は
、第1図のデータ変換部9の入力信号であるMSK符号
の波形例、(c)はデータ変換部9の出力波形例を表わ
している。
(a)〜(C)の波形の下部に示した数字は、その波形
に対応した2!ii!データ系列を示し5たもので、(
a)、(b)では左側の数字がMSK符号のデータ信号
、右側の数字がモード信号を表わす。第2図(a)はデ
ータ変換部9の入力信号であるMSK符号の波形を周期
T秒のCL K 1と共に示したものである。送出シン
ボル波形の境界はCLKlに一致する。第2図(b)は
第1図と同じMSK符号を周期T/2秒のCLK2と共
に示したものである。CLKlの周期はT秒であるが、
第2図(b)に示すように周期T/2秒のCLK2で見
れば、線形独立な波形は1種類だけとなる。これは、ア
ダプティブ・フィルタ8の動作レートをT/2秒にすれ
ば、従来のアダプティブ・フィルタで対応できることを
示している。ここで、CLK3を用いて、CLK 1に
おける隣接した2つのサンプルの中心から中心までのT
秒離れた間を新たな1周期と考えると、第2図(b)に
示すようにCLK3は送出シンボル波形の境界となり、
伝送路符号の性質から°必ず波形の極性が反転する。
この波形の極性の組合わせには、「正から負」又は「負
から正」の2通りしかなく、これらを第2図(C)に示
すようにそれぞれ“0”と“1”に対応させれば、互い
に独立な波形は1種類だけになる。ただし、0”はデー
タ周期Tの間+1を保持する波形を、“1”はデータ周
期Tの間−1を保持する波形を表わすとする。もちろん
、“0″と“1”をこの反対に定義してもかまわない。
このように、データ変換部9は線形独立な2つの波形か
らなる第2図(a)のMSK符号を、唯1つの線形独立
な波形しか持たない第2図(C)に示す波形に変換して
、出力する。このデータ変換部9の出力を用いることに
より、アダプティブ・フィルタ8の動作レートを下げる
ことができる。
上記の如きデータ変換を行うデータ変換部9は、例えば
第3図に示す回路で実現することができる。
第3図中の入力信号31は、第1図のデータ変換部9の
入力信号である送信データ系列に等しい。1データ周期
であるT秒の遅延時間を有する遅延素子32.33と否
定排他的論理和回路(以下XN0R)34によってMS
K符号化回路38が構成される。すなわち、第1の遅延
素子32は入力信号31を入力してT秒遅延させた後X
N0R34の一方の入力に供給し、第2の遅延素子33
はX N OR34の出力をT秒遅延させた後X N 
OR34の他方の入力に供給するように接続される。X
 N OR34の出力及び入力信号31は、排他的論理
和回路(以下X0R)35に供給される。X0R35に
入力されるXN0R34の出力信号はMSK符号のモー
ド信号であり、−万入力信号31はMSK符号のデータ
信号に等しい。
第7図に示したMSK符号の状態遷移図から明らかなよ
うに、MSK符号のモード信号は1シンボル前のデータ
信号とモード信号により決定される。すなわち、1シン
ボル前のデータ信号が“0”のときは、現在のモード信
号は1シンボル前のモード信号と反対の極性、1シンボ
ル前のデータ信号が′1″のときは、現在のモード信号
は1シンボル前のモード信号と同じ極性になる。従って
、遅延素子32の出力である1シンボル前のデータ信号
と遅延素子33の出力である1シンボル前のモード信号
の否定排他的論理和をとることにより、現在のモード信
号が得られる。こうして得られたMSK符号のデータ信
号とモード信号はX0R35に供給され、アダプティブ
・フィルタ8に供給される2値データ系列が作り出され
る。
第2図で説明したように、CLK3において隣接する2
サンプル点の中心でMSK符号の極性は必ず反転する。
すなわち、MSK符号の波形は、最初のT/2秒は+1
、次のT/2秒は−1の値を保持する波形か、最初のT
/2秒は−1、次のT/2秒は+1の値を保持する波形
のどちらかである。第7図の定義に従えば、前者、すな
わち正から負に反転する場合は、データ信号とモード信
号が共に“0”か共に“1”のときである。また、後者
、すなわち負から正に反転する場合は、データ信号とモ
ード信号が“0”と“1”、又は1″とO′″のときで
ある。ゆえに、X0R35においてデータ信号とモード
信号のXORをとれば、その出力信号は第2図(C)に
示した定義に従って、” o ”または“1″の2値デ
ータ系列となる。この2値デ一ク系列は、遅延素子36
で172秒遅延され、出力信号37となる。このT/2
秒の遅延は、第2図で説明したCLKlからCLK3へ
のT/2秒のシフトに相当する。出力信号37は、第1
図のデータ変換部9の出力信号に相当する。
なお上記おいて、XORをXNORで置き換えて、第2
図(C)と反対の定義をしても差し支えない。また、遅
延素子36を除去して、X0R35の出力を直接出力信
号37とし、アダプティブ・フィルタ8のタップ数をT
/2秒に対応して増加させてもよい。
以上説明した手続きにより、独立な波形を2つ持つ第2
図(a)に示すMSK符号は、唯1つの独立な波形しか
持たない第2図(C)に示す波形に変換される。得られ
たデータ変換部9の出力は、第1図のアダプティブ・フ
ィルタ8に供給される。
なお、第3図のデータ変換部9において、遅延素子32
.33とX N OR−34によって構成されるMSK
符号化回路38は省略することができる。このとき、デ
ータ変換部9の入力信号31は、送信部2の出力信号、
すなわちMSK符号のデータ信号とモード信号となり、
これらがX0R35へ供給される。
次にアダプティブ・フィルタ8の構成及びその作用につ
いて詳述する。
第4図はアダプティブ・フィルタ8の構成を示すブロッ
ク図である。第4図において、入力信号41、49は、
それぞれデータ変換器9から供給される2値データ系列
(+1又は−1の値をとる)と減算器5から出力される
差信号に対応している。
また出力信号48は、アダプティブ・フィルタ8の出力
信号に対応している。入力信号41として供給された2
値データ系列は、遅延素子423乗算器43o。
43、及び係数発生器44a、 44.に供給される。
T秒の遅延を与える遅延素子42.、42□、・・・・
・・、4h−!はこの順に接続されており、各々フリッ
プ・フロツプで実現することができる。ここで、Nは正
整数である。また、2値データ系列のデータ周期はT秒
である。遅延素子42i (i= 1.2.・・・・・
・、N=1)の出力はそれぞれ、乗算器432+、 4
321゜1及び係数発生器44゜i+442i+1に供
給される。乗算器43゜1゜43゜、。、ではそれぞれ
係数発生器44□i+ 442i+1の出力である各係
数と入力データが乗算された後、各乗算結果はそれぞれ
加算器45.、 452に入力され加算される。加算器
45.、45□の出力端子はスイッチ・16の入力接点
となる。スイッチ46は加算器45.、452゜の出力
をこの順に172秒毎に選択して出力信号48として出
力する。出力信号48はエコーレプリカであり、T/2
秒毎にエコーレプリカが発生される。一方、スイッチ4
6と同期して動作するスイッチ47はスイッチ46と人
出力が逆転している。すなわち、スイッチ47は入力信
号49をT/2秒毎に2個の接点に順番に分配する機能
を有する。スイッチ47の各接点出力は、同期して動作
するスイッチ46に対応した接点に接続される信号経路
に存在する係数発生器に供給されている。
以上においては補間定数が2の場合を説明したが、この
場合にも第8図で説明したように、上記構成を有する全
く同一のアダプティブ・フィルタをR組用い且つその出
力信号48をR個の接点の切換スイッチで切換えること
によって、2R倍の補間が達成される。この場合、入力
信号49は出力信号48に対応して切換える。また入力
信号41と遅延素子42..422.・・・・・・、 
42.、はR組のすべてに対して共用される。
第5図は係数発生器441(β−0,1,・・・・・・
N−1)の詳細ブロック図を示したものである。
第5図の入力信号51は、第4図における2値データ系
列又は遅延素子42.、422.・・・・・・、 42
N−、の出力信号に対応している。また、第5図の入力
信号52は、第4図におけるスイッチ47の接点出力に
対応している。さらに、第5図の出力信号53は、第4
図における係数発生器44tの出力に対応している。
第5図において、入力信号51及び52は乗算器55に
供給され、その乗算結果は加算器56の一方の入力にな
る。加算器56の出力はT秒の遅延素子57を介して帰
還されており、T秒毎に行なわれる係数の更新は、乗算
器55に供給されている入力信号51及び52の相関値
を1サンプル的の係数値に加えることにより実現される
。出力信号53が係数である。
上記の如くしてアダプティブ・フィルタ8により発生し
たエコーレプリカは減算器5に供給される。減算器5は
、前述した通り混在信号からエコーレプリカを差引いた
差信号を1尋、この差信号をアダプティブ・フィルタ8
及び受信部6に供給する。アダプティブ・フィルタ8は
差信号を用いて係数更新を行う。この場合、送信部2か
らハイブリッド・トランス3を通ってエコーを生じさせ
る信号波形とデータ変換部9からアダプティブ・フィル
タ8に供給される信号波形は異なっているので、アダプ
ティブ・フィルタ8は、減算器5に供給する信号波形が
ハイブリッド・トランス3をまわり込んでくるエコーの
信号波形を子分に近似するように、係数を適応的に制御
する。また受信部6では、クロックの抽出、受信信号の
復調などが行われ、これによって得られたデータは出力
端子7に生じる。
上記ではMSK符号を用いて実施例を説明したが、入力
信号としては例えば第7図(b)に示すような符号を用
いることができる。第7図(b)に示す符号は、MSK
符号の波形を構成する振幅+1又は−1の矩形パルスの
代わりに孤立正弦波の半分を採用したものである。この
ように、本発明は、MSK符号を構成する振幅+1又は
−1の矩形パルスに相当する1つの基本波形を構成要素
とし、この構成要素を任意の順序で2回繰返して1デー
タ周期分の波形を構成する伝送路符号について正しく適
用できる。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように本発明によれば、エコーレ
プリカを発生しこれを混在信号に減算することによって
エコーを除くようにした2線/4線変換回路のエコー除
去装置において、送出シンボル波形の境界で極性が反転
する符号を入力信号として用いるように構成したため、
回路構成が簡易となり、単位時間当りの演算量が少なく
なり、且つハードウェアの規模を小さくすることができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るエコー除去装置の構成を示すブロ
ック図、 第2図はデータ変換部におけるデータ変換を説明する図
、 第3図はデータ変換部の構成を示すブロック図、第4図
はアダプティブ・フィルタの構成を示すブロック図、 第5図は係数発生回路の構成を示すブロック図、第6図
は従来のエコー除去装置の構成を示すブロック図、 第7図は伝送路符号を説明する図9、 第8図は従来のエコー除去装置におけるアダプティブ・
フィルタの構成を示すブロック図である。 2 ・・・・・・・・・・・・ 送信部3 ・・・・・
・・・・・・・ ハイブリッド・トランス4 ・・・・
・・・・・・・・ 2線式伝送路5 ・・・・・・・・
・・・・ 減算器6 ・・・・・・・・・・・・ 受信
部8 ・・・・・・・・・・・・ アダプティブ・フィ
ルタ9 ・・・・・・・・・・・・ データ変換部32
、33.36  ・・・ 遅延素子34  ・・・・・
・・・・・・・ 否定排他的論理和回路35  ・・・
・・・・・・・・・ 排他的論理和回路代理人 弁理士
  岩 佐 義 幸 ←T→ ←T− 第2図 第3図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2線/4線変換回路の4線側にて送信回路より受
    信回路へ漏込むエコーを除去するエコー除去装置におい
    て、 否定排他的論理和回路と、送信データを入力して1デー
    タ周期遅延させた後前記否定排他的論理和回路の一方の
    入力に供給する第1の遅延素子と、前記否定排他的論理
    和回路の出力を1データ周期遅延させた後、前記否定排
    他的論理和回路の他方の入力に供給する第2の遅延素子
    と、前記送信データと前記否定排他的論理和回路の出力
    を入力する排他的論理和回路とから成るデータ変換回路
    と、このデータ変換回路の出力を入力しエコーレプリカ
    を生成するアダプティブ・フィルタと、エコーと受信信
    号から成る混在信号と前記エコーレプリカとの差を求め
    この差信号を前記アダプティブ・フィルタに帰還する減
    算器と、 を備えたことを特徴とするエコー除去装置。
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