NL8102225A - Inrichting voor het compenseren van echosignalen. - Google Patents

Description

ί * ' PEN 10040 1 ::.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Inrichting voor het compenseren van echosignalen.

A. Achtergrond van de uitvinding.

A(1) Gebied van de. uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het compenseren van echosignalen bij datatransmissie over een tweedraadstrans-S irdssieweg bevattende middelen voor het verschaffen van een synthetisch echosignaal in responsie op de naar de tweedraads transmissieweg overgedragen datasignalen en een digitaal stuursignaal, een verschilvorraer veer het vormen van het verschil tussen het van de teeedraadstransmissie-veg ontvangen datasignaal en het synthetische echos ignaal, voor het 10 verschaffen van een residusignaal, en een stuursignaaigenerator bevattende een analoog-naar-digitaal cmzettingsinrichting voor het omzetten van het residusignaal in een digitaal residusignaal.

Dergelijke echcccmpensatoren kunnen toepassing vinden in transraissieapparatuur van dataschakelnetwerken.

15 A(2) Beschrijving van de stand van de techniek.

Ben echocompensator van het onder A(1) genoemde type is bekend uit de hierna onder D. Referenties genoemde referentie 1. De bemonster-frequentie van deze echocompensator, welke op digitale wijze wordt gerealiseerd, bedraagt een aantal malen (M) de symboolfrequentie (1/T Hz) van 20 de datasignalen. Ben dergelijke echocompensator wordt een interpolerende echocompensatcr genoemd.

B. Samenvatting van de uitvinding·.

De uitvinding beoogt een echocompensator te verschaffen waarbij aan de analoog-naar-digitaal omzettingsinrichting van de stuursignaal-25 generator minder hoge eisen voor wat betreft de werkingssneiheid gesteld worden, waardoor met een goedkopere uitvoering kan worden volstaan.

Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat de stuursignaaigenerator een interpolator bevat voor het verschaffen van een digitaal stuursignaal net een bemonsterfrequentie welke een factor L 30 groter is dan de bemonsterfrequentie van het digitale residusignaal, in responsie op het digitale residusignaal waarvan de bemonsterfrequentie by'IS Hz bedraagt, waarbij T de duur van een datasyrobool in sec. en M en L gehele getallen voorstellen welke relatief priem zijn met L groter dan 8102225 «r · PHN 10040 2 één.

Een bemonsterpericde van de analoog-naar-digitaal omzettings inrichting bedraagt in dit geval LT/M sec. hetgeen een factor 1 groter is dan bij de stand van de techniek, zodat een L-maal langzamere omzettings-5 inrichting kan warden toegepast.

C. Korte beschrijving van de figuren.

Figuur 1 toont het blokschema van een echocompensator volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont het principe schema van een bekende instelbare 10 interpolerende s ignaalbewerkings inrichting met de interpolator volgens de uitvinding, voor toepassing in de echocompensator volgens figuur 1.

D. Referenties.

1. "Digital Echo Cancellation for Baseband Data Transmission", W.A.M. Verhoeckx et al. IEEE Transactions on Acoustics, Speech and 15 Signal Processing, Vol. ASSP-27, No. 6, December 1979, pp 768-81.

2. "A transmission module for the digital subscriber loop", B.O. Justness, Conference Records of "Communication 80", Birmingham, 1980, pp 73-6.

E. Beschrijving van het ultvoerinqsvcorbeeld.

20 In figuur 1 is blokschematisch de westzijde van een data overdrachtssysteem weergegeven. De westzijde van het systeem bevat een êénrichtingszendpad 1, een éénrichtingsontvangpad 2, alsmede een twee-richtingspad 3, Deze verschillende paden zijn met behulp van een hybride koppelnetwerk 4 op elkaar aangesloten en op dit koppelnetwerk is tevens 25 een balanceernetwerk 5 aangesloten om de impedantie van. dit koppelnetwerk aan te passen aan die van het tweerichtingspad 3.

In het weergegeven overdrachtssysteem is het zendpad 1 voorzien van een laagdoorlaatfitler 6. Op de ingang van dit zendpad is een databron 7 aangesloten die datasymbolen a(k) levert. De grootheid k stelt 30 hierin het rangnummer van het datasyrobool voor. Deze datasymbolen treden op met een frequentie 1/T Hz, waarin T de duur van een datasymbool in sec. voorstelt. Daartoe wordt aan deze databron een kloksignaal tcegevoerd via een kloksignaalingang 8. De impulsherhalingsfrequentie' van dit kloksignaal is eveneens 1/T Hz.

35 Het éénrichtingsontvangpad 2 is in het weergegeven uit veer ings voor beeld voorzien van een laagdoorlaatfilter 9 en van een puls-regenerator 10. Aan de uitgang van het laagdoorlaatfilter'9 treedt een signaal s(t) op dat een gefilterde analoge versie voorstelt van een data- 8102225 EHN 10040 3 ♦ » signaal bestaande uit de datasyrnbolen b(k), die afkcmstig zijn van de aan de oostzijde van het systeem gelegen databron, en die via het twee-richtingspad 3 zijn overgedragen naar het koppelnetwerk 4, dat deze datasyrnbolen toevoert aan het éésnrichtingsontvangpad 2. Deze datasyrnbolen 5 treden eveneens op met een frequentie van 1/T Hz. De pulsregenerator 10 wordt daarom bestuurd door een kloksignaal waarvan de iirpulsherhalings-frequentie gelijk is aan 1/T Hz. Aan de uitgang van de pulsregenerator 10 warden de met de frequentie van 1/T Hz optredende datasyrnbolen b(k) verkregen.

10 De oostzijde van het systeem is op soortgelijke wijze uitge voerd als de westzijde. De databron van de oostzijde wordt naar wordt aangenomen bestuurd door een onafhankelijke bron van kloksignalen of door een meesterklok.

Het kloksignaal dat wordt toegevoerd aan de pulsregenerator 10 15 van de oost- of westzijde wordt opgewekt door een klok-extractiecircuit 11, dat gekoppeld is met het ontvangpad 2 en dat op conventionele wijze dit kloksignaal afleidt uit de signalen die in het ontvangpad 2 optreden.

Wordt dit kloksignaal aan de westzijde tevens toegevoerd aan de klok-signaalingang 3 van de databron 7, dan heet het weergegeven overdracht-20 systeem "homochroon”. vvc-rdt echter het kloksignaal, dat aan de kloksig-naalingang 8 van de databron 7 van de westzijde wordt toegeveerd, opgewekt door een afzonderlijke kloksignaalgenerator, dan heet het overdrachts-systeem "plesiochrccn".

Omdat in de praktijk de impedantie van het tweerichtings-25 pad 3 niet precies bekend is, vormt het balanceernetwerk 5 geen perfecte afsluiting van het koppelnetwerk 4. Dit leidt tot een di rekte lek van zend-paö 1 naar ontvangpad 2 via het koppelnetwerk 4 en tot signaalreflekties. Verder leiden impedantiediscontinuïteiten in het tweerichtingspad 3 eveneens tot signaalreflekties. Beide effecten hebben tot gevolg dat 30 echo's van het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 6, in het ontvangpad 2 verschijnen. Die echosignalen die optreden aan de uitgang van het laagdoorlaatfilter 9, zullen met e(t) worden aangeduid.

Teneinde de storende invloed van deze echosignalen zoveel mogelijk te elimineren, is het overdrachtssysteem dat in figuur 1 is - 35 weergegeven voorzien van een echocompensator 12 die is voorzien van een instelbare sianaalbewerkingsirncihting 13, waarvan de datasignaalingang 13-(1) verbonden is met het éênrichtingszendpad 1. Deze instelbare sig-naalbewerkingsinrichting 13 kan op conventionele wijze zijn opgebouwö 8102225 η .

FHN 10040 4 als interpolerend of als hiet-interpolerend digitaal filter roet instelbare filtercoëfficienten, bij voorkeur als niet-recursief digitaalfilter (referentie 1) of als geheugen roet een adressering door de uitgezonden data en instelbare inhouden van de geheugenplaatsen (referentie 2).

5 In het hierna volgende zal. worden verondersteld dat de instel bare signaalbewerkingsinrichting 13 is uitgevoerd als niet-recursief interpolerend digitaal filter roet een interpolatie factor M waarbij M een geheel getal is groter dan één.

Deze instelbare signaalbewerkingsinrichting 13 levert op de 10 discrete tijdstippen tg + it* een synthetisch echosignaal ê(i). in digitale vorm aan de uitgang 13-(2). Hierbij is 1/y de in de instelbare sig-naalbewerkingsinrichting 13 toegepaste bemonsterfrequentie, stelt i een getal van de verzameling 0, + 1, + 2, .-----... voor en is t een referen- 0 tietijdstip. Het synthetisch echosignaal ê(i) wordt door een digitaal-15 analoogorazetter 14 omgezet in een tijdcontinu en amplitude-discreet signaal e(t) dat op zijn temt door een analoog laagdoorlaatfilter 15 wordt cmgezet in een analoog signaal*e(t). Dit analoge synthetische echosignaal "e (t) wordt tcegevoerd aan een verschilvorrter 16 en afgetrokken van de signalen in het ontvangpad 2. Aan de uitgang van de verschilvonner 20 16 verschijnt nu een residusignaal r(t) = s(t) + e(t) - e(t) dat een restechosignaal e(t) -'e(t) bevat. Dit residusignaal wordt toegevoerd aan de pulsregenerator 10.

Voor het instellen van de instelbare signaalbewerkingsinrichting 13 is daarop een instelinrichting 17 aangesloten, waarvan de stuursignaal-25 ingang 17-(1) een stuursignaal r (i) in digitale vorm krijgt tcegevoerd. · Het stuursignaal r (i) is afkomstig van een overeenkomstig de uitvinding uitgevoerde stuursignaalgenerator 18, die verbonden is roet de uitgang van de verschilvorroer 16 en de uitgang van een frequentievermenigvuldiger 23. Met behulp van de frequentievermenigvuldiger 23 worden bemonster-30 pulsen roet een beroonsterf requentie 1/Z* afgeleid van de klokimpulsen die aan de kloksignaalingang 8 van de databron 7 worden toegevoerd. Deze vermenigvuldiger 23 heeft een vermenigvuldigingsfactor M, zodat de be-monsterpulsen optreden roet een frequentie 1/f· = M/T Hz.

De stuursignaalgenerator 18 is voorzien van een analoog-naar-35 digitaal omzettingsinrichting 24, bevattende een bemonster- en houd-inrichting 20 en een analoog-digitaalomzetter 21, en een interpolator 22. De bemonster- en houdinrichting 20 zet het residusignaal r(t) om in een tijdcontinu en amplitude-discreet residusignaal r(t). De bemonster- 81 0 2 2 2 5 PHR 10040 5 en houd inrichting 20 wordt bestuurd door bemonsterpulsen, die met behulp van een frequentiedeler 19 worden afgeleid van de bemonsterpulsen aan de uitgang van frequentievermenigvuldiger 23. De frequentiedeler 19 heeft een deelf actor L, zodat de bemonsterpulsen aan de uitgang van frequentie-5 deler 19 optreden met een frequentie 1/L = M/LT Hz.

Verondersteld wordt dat L een geheel getal groter dan één is. Het signaal r(t) aan de uitgang van de bemonster- en houdinrichting 20 wordt op discrete tijdstippen t + jLTin een analoog-digitaalomzetter 21 ongezet in getallen r (j) in basis-2-ccde. Hierbij stelt j een getal 10 van de verzameling 0, + 1/+2, .......voor. De getallen f (j) worden toegevoerd aan de interpolator 22 die zodanig is ingericht dat tussen twee opeenvolgende getallen f (j), (L-1) getallen met de waarde nul worden ingevoegd. De interpolator 22 wordt bestuurd door de bemonsterpulsen afkomstig van de frequentievermenigvuldiger 23 en levert een digitaaluitgangs-15 signaal f (i) met een bemonsterfrequentie M/T Hz dat als stuursignaal aan de instelinrichting 17 wordt toegeveerd.

De instelbare signaalbewarkingsinrichting 13 die in dit voorbeeld is uitgevoerd als een instelbaar niet-recurs ief interpolerend digitaal filter kan, zoals in referentie 1 is aangetcond, worden cpgevat 20 als M instelbare niet-interpolerende signaalbewerkingsinrichtingen 13-1, 13-2, .....13-M die afwisselend in cyclische volgorde elk een bewerking op het ingangssignaal a(k) uitvoeren. Ook de instelinrichting 17 kan daarbij opgevat worden als M niet-interpolerende instelinrichtingen 17-1, 17-2, ...... 17-M die afwisselend in cyclische volgorde een 25 nieuwe instelling voor de instelbare signaalbewerkingsinrichtingen 13-1, 13-2, ......13-M bepalen. Dit is schematisch weergegeven in figuur 2.

Tevens is in deze figuur de interpolator 22 weergegven. Evenals de interpolator 22 wordt de instelbare signaalbewerkingsinrichting 13 en de instelinrichting 17 bestuurd door de bemonsterpulsen afkomstig van de 30 frequentievermenigvuldiger 23 welke aan de respectievelijke kloksignaal-ingangen 22-1, 17-(2) en 13-(3) tcegevoerd worden,

Als de deelfactor L = 1 gekozen wordt zal elk van de M niet-

interpolerende signaalbewerkingsinrichtingen 13-1, 13-2, .....13-M

in cyclische volgorde door het digitale signaal f(j) worden ingesteld.

35 De signaalbewerkingsinrichting 13 zal. dan fungeren als een instelbaar interpolerend filter met een interpolatiefactor M. Dit geval correspondeert met de stand van de techniek, waarbij de frequentiedeler 19 en de interpolator 22 ontbreken. In het geval dat L groter is dan één en 8102225

-V

PHN 10040 6 deelbaar is op M zullen doordat tussen twee opeenvolgende getallen f (j), (L-1) -getallen met de waarde nul worden ingevoegd, alleen de. niet-interpolerende signaalbewerkingsinrichting 13-1, 13-(L+1), 13-(2L+1), ....... 13-M in cyclische volgorde door het digitale sig- 5 naai f (j) worden ingesteld. De combinatie van de interpolator 22 en de instelbare signaalbewerkingsinrichting 13 zal dan niet fungeren als een instelbare interpolerend filter met een interpolatiefactor M maar met een interpolatiefactor van slechts M/L.

De deelf actor L wordt daarom gelijk gekozen aan een geheel getal, 10 dat groter is dan één. en dat relatief priem is ten opzichte van de interpolatiefactor M. Bij deze keuze van de deelfactor L fungeert de combinatie van de interpolator 22 en de instelbare signaalbewerkingsinrichting 13 als een instelbaar interpolerend digitaalfilter met een interpolatiefactor M. Dit wordt verduidelijkt in het illustratieve voorbeeld waarbij 15 M = 4 en L = 3.

In de eerste beschouwde cyclus van T sec. zullen bijvoorbeeld de instelbare niet-interpolerende signaalbewerkingsinrichtingen 13-1 en 13-4 door het digitale signaal f(j) worden ingesteld. In de tweede cyclus de instelbare signaalbewerkingsinrichting 13-3 en in de derde .

20 cyclus de instelbare signaalbewerkingsinrichting 13-2. Na L cycli van T sec. zijn alle M niet-interpolerende signaalbewerkingsinrichtingen 13-1, 13-2, —..... 13-M éénmaal ingesteld. De insteltijd voor één signaalbewerkingsinrichting bedraagt LT/M sec.

Daar de bemonster- en houdinrichting 20 wordt bestuurd door 25 bemonsterpulsen met een frequentie van M/LT Hz is de beschikbare tijd voor het omzetten van een signaalmonster f(t) in een getal f(j) in basis-2-ccde gelijk aan LT/M sec. De analoog-digitaalomzetter 21 kan dan een factor L langzamer werken vergeleken met de stand van de techniek waarbij voor iedere omzetting slechts T/M sec. ter beschikking staat.

30 In gevallen dat kan worden volstaan net de toepassing van een niet-interpolerende signaalbewerkingsinrichting 13 (M = 1j , kan de uitvinding cok worden toegepast. Ook in. dit geval kan, wanneer L groter wordt gekozen dan één, worden volstaan met een digitaal-analoogomzetter 21 die een factor L langzamer kan werken.

35 De uitvinding is niet beperkt tot de uitvoering van signaalbe werkingsinrichting 13 volgens referentie 1. Voor de signaalbewerkingsinrichting 13 kan ook de uitvoering volgens referentie 2 worden gekozen.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van een willekeurig toegankelijk geheugen 8102225 PHN 10040 7 vvelke op ieder bemonster tijdstip een synthetisch echos ignaal levert, ter compensatie van de echosignalen vvelke in het ontvangpad 2 optreden. Deze bemonstertijdstippen kunnen met de pericde T of T/M, met M groter dan één optreden.

5 10 15 20 25 30 35 8102225

Claims (1)

1. Inrichting voor het compenseren van echosignalen bij datatrans missie over een tweedraadstransmiss ieweg bevattende middelen voor het verschaffen van een synthetisch echosignaal in responsie op de naar de tweedraadstransmiss ieweg overgedragen datasignalen en een digitaal stuur-5 signaal, een verschilvormer voor het vormen van het verschil tussen het van de tweedraads transmiss ieweg ontvangen datasignaal en het synthetisch echosignaal, voor het verschaffen van een residusignaal, en een stuur-signaalgenerator bevattende een analoog-naar-digitaal omzettingsinrichting voor het omzetten van-het residusignaal in een digitaal residusignaal, 10 met het kenmerk, dat de stuursignaalgenerator een interpolator bevat voor het verschaffen van een digitaal stuursignaal met een bemonsterfrequentie welke een factor L groter is dan de bemonsterfrequentie van het digitale residusignaal, in responsie op het digitale residusignaal waarvan de bemonsterfrequentie M/LT Hz bedraagt, waarbij T de duur van een datasymbool 15 in sec. en M en L gehele getallen voorstellen welke relatief priem zijn met L groter dan één. 20 25 30 81 0 2 2 2 5 35