NO309835B1

NO309835B1 - Ekkodempning i sambandsnett

Info

Publication number: NO309835B1
Application number: NO19941904A
Authority: NO
Inventors: Gilbert C Sih
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2001-04-02
Also published as: EP0615674A1; HK1015215A1; ES2398091T3; FI942443A; BG98780A; RU2109408C1; BG61985B1; ATE209837T1; CA2123002C; EP1152547A3; IL107100A; HU9401313D0; EP1119172A3; JPH07505037A; DE69331223T2; FI942443A0; WO1994008418A1; JP2002033683A; SK60694A3; JP3447735B2

Description

Denne oppfinnelse gjelder generelt sambandssystemer og nærmere bestemt en ny og forbedret fremgangsmåte og et tilsvarende apparat for kansellering eller dempning av ekkovirkninger i telefonsystemer .

Enhver aktuell landbasert telefon er oppkoblet mot en telefonsentral via en totrådsledning (kalt abonnentledningen eller -sløyfen) og som tillater signaloverføring i begge retninger. For lengre samtaler (f.eks. over 50 km) må de to sambandsretninger skilles i fysisk separerte ledninger, hvilket fører til en firetråds ledning. Den krets som danner en mellomstasjon mellom den totråds og den firetråds linjen kalles hybridkrets og kan sies å være et grensesnitt. En typisk f jerntelefonkrets kan beskrives som totråds i abonnentsløyfen og frem til den lokale hybridkrets, og deretter firetråds over langdistansenettet frem til den fjerntliggende hybridkrets, hvoretter forbindelsen igjen går over til å være totråds frem til telefonen i den andre enden.

Selv om bruken av hybridkretser letter sambandet over lange strekninger, kan impedansmistilpasning mot hybriden føre til refleksjoner eller ekkovirkninger. Således blir talen fra en taler A reflektert i en viss utstrekning fra den fjerntliggende hybridkrets (hybridkretsen nærmest taleren B) i telefonnettet og tilbake mot taleren A, hvilket forårsaker at vedkommende hører et forstyrrende ekko av sin egen stemme. Derfor brukes spesielle kretser som søker å redusere eller kansellere ekkovirkningene i landbaserte telefonnett, nemlig slike ekkoer som skyldes impedansmistilpasning ved hybridkretsene. Ekkokretsene plasseres typisk i telefonsentralen sammen med dennes hybridkrets. Den ekkokrets som i nettet ligger nærmest taler A eller B, brukes således til å redusere ekkoet som skyldes hybriden i motsatt ende av sambands-strekningen.

Ekkokretser i landbaserte telefonsystemer eller -nett er typisk digitale kretser for å egne seg for digital signalover-føring. Siden de analoge, opprinnelige talesignaler må omvandles til digital form i et slikt nett, brukes typisk en koder/dekoder (codec) i telefonsentralen, og de analoge signaler fra telefonen A (taleren A) til den nærmeste telefonsentral, sentralen A, føres via hybridkretsen A og omvandles til digital form av koderen/dekoderen A. De digitale signaler videresendes til telefonsentralen B hvor de føres til koderen/dekoderen B for omvandling til analog form, og i denne form videreføres signalene via hybridkretsen B til telefonen B (lytteren B). I hybridkretsen B frembringes eventuelt et ekko av talerens A signal og dette ekko kodes av koderen/dekoderen B og sendes tilbake til telefonsentralen A. I denne telefonsentral A fjerner eller undertrykker en ekkokrets retursignalet i form av ekkoet.

I et konvensjonelt analog celleoppbygget telefonnett brukes også ekkokretser som typisk plasseres i basisstasjonen. Disse ekkokretser arbeider på tilsvarende måte som de i et landbasert system, nemlig for å fjerne uønskede ekkovirkninger.

I et digitalt celleoppbygget telefonsystem eller -nett settes et samband mellom en mobilstasjon og en landbasert telefon opp ved at mobilstasjontalerens tale digitaliseres ved hjelp av en koder/dekoder og deretter komprimeres i en talekoder (vocoder) som modellerer talen til et sett parametere. Den talekodede tale kodes og sendes digitalt via radiobølger. Basisstasjonens mottaker dekoder signalet og fører det via en firetråds ledning til talekoderens dekodekrets hvor et digitalt talesignal syntetiseres fra de overførte taleparametere. Den syntesefrembrakte tale føres til telefonnettet via en standardisert overgang (et Tl-grensesnitt) i form av en tidsmultipleksbehandlet gruppe på 24 talekanaler. Et eller annet sted i nettverket, vanligvis i en sentral som tilsvarer et knutepunkt i nettet, omvandles signalet tilbake til analog form og føres via hybridkretsen til abonnentsløyfen. I denne krets omvandles signalet til totrådssignalering for bestemmelse til den landbaserte abonnenttelefon.

For referanseformål vil her taleren i en mobilstasjon i et samband i det celleoppbyggete nett mellom mobilstasjonen og en landbasert telefon være taleren i den fjerntliggende ende, mens taleren i den landbaserte telefon vil være sambandets nære eller hosliggende taler. På samme måte som i det landbaserte system reflekteres talesignalene fra fjerntaleren i den fjerntliggende hybridkrets i telefonnettet tilbake til samme, og som følge av dette vil vedkommende i sin mobilstasjon høre et forstyrrende ekko av sin egen stemme.

Konvensjonelle ekkokretser for nettbruk bruker typisk den teknikk som kalles adaptiv digital filtrering. Normalt anvendte filtre i henhold til denne teknikk, kan imidlertid ikke nøyaktig gi et sant bilde av kanalen, hvorved det vil være tilbake en viss ekkorest. En symmetrisk begrensende ekkoundertrykker brukes derfor for å søke og fjerne den siste ekkorest, idet denne omdanner signalet til en ulineær funksjon slik at syntetisert støy kan brukes for å erstatte signalavsnitt som først ble brakt til null av den sentralt begrensende ekkoundertrykker for å hindre at kanalen kommer til å virke død.

Selv om den her nevnte idé for ekkokansellering vil være tilfredsstillende for analoge signaler, vil denne type restekkopro-sessering forårsake problemer innenfor digital telefoni. Som nevnt tidligere brukes talekodere i digitale systemer for å komprimere talen før denne oversendes. Siden talekodere er spesielt følsomme overfor ulineære effekter vil en symmetrisk begrensning redusere talekvaliteten merkbart. Videre gir støyinnsettingsteknikken en hørbar variasjon i forhold til den normale støykarakteristikk i kanalen.

Av denne grunn er det et mål med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret ekkokrets for å utføre ekkodempning i sambandsnett, nemlig en krets som er i stand til å undertrykke refleksjoner i form av ekko over et stort dynamisk område, i den hensikt å gi bedre talekvalitet.

Det er et annet mål med oppfinnelsen å frembringe en ekkokrets som særlig er egnet for ekkodempning i forbindelse med sammenkoblingen mellom et digitalt og et analogt sambandsnett.

Endelig er det et mål med oppfinnelsen å skaffe tilveie en ekkokrets som gir bedre ekkodempning enn det som har vært tilgjengelig når det gjelder samband hvor det tales samtidig i forbindelsens begge ender.

Disse mål er nådd med ekkokretsen ifølge patentkravene. Oppfinnelsen gjelder altså en ny og forbedret ekkokrets for et sambandsnett hvor det skjer digital telef onioverf øring. Det brukes en ekkokrets som innebærer at pulsresponsen i den ukjente ekkokanal fastlegges, hvoretter det gis et sant bilde av dette ekko ved hjelp av adaptiv filterteknikk, og til sist trekkes det sanne ekkobilde fra det signal som er på vei mot forbindelsens fjerneste ende og dennes taler, for å kansellere det ekko som denne taler ellers ville kunne høre.

Ifølge oppfinnelsen brukes to adaptive filtre, idet hvert filters trinnstørrelse innstilles spesielt for optimalisering av filteret for sitt spesifikke formål. Det ene filter er et ekko-kanselleringsfilter og utfører selve ekkokanselleringen, dette filter er optimalisert for stor ekkodempning og kan kalles et ERLE-f ilter (echo return loss enhancement). Det andre av disse adaptive filtre er et statusfilter og benyttes for statusbestemmelse og dette filter optimaliseres for rask tilpasning til den momentane situasjon (adaptering).

Oppfinnelsen skiller seg markert fra konvensjonelle tilsvarende fremgangsmåter og apparater for ekkodempning ved behand-lingen av samtidig tale i begge ender av en forbindelse (dobbelttale), idet konvensjonelle ekkokretser ikke kan registrere slik dobbelttale før det adaptive filter som gjennomsøker ekkokanalen allerede er noe endret, hvilket fører til bruk av en ulineær symmetrisk begrenser som en nødvendighet for å fjerne restekkoet.

Oppfinnelsen inkorporerer også en varierbar adapterings-terskel. Den nye teknikk dette er sørger for at filtertilpasningen holdes på en bestemt verdi umiddelbart etter den første registrering av dobbelttale, hvorved den estimerte ekkokanal opprettholdes nøy-aktig. Derved er det ikke behov for noen symmetrisk begrensning for å fjerne restekkoet. Som et ytterligere trekk inkorporerer oppfinnelsen en forbedret fremgangsmåte for taledeteksjon hvor talen nøyaktig blir registrert selv i omgivelser med et høyt nivå på bakgrunnsstøyen. Den foreliggende oppfinnelse bruker også en ny teknikk som automatisk kompenserer for konstantforsinkelser i ekkokanalen og tillater rask innledende tilpasning.

I samsvar med denne oppfinnelse "signalerer" en ekkokrets og dennes tilsvarende fremgangsmåte for ekkokansellering i en returkanal, et ekkoreflektert mottatt kanalsignal som er kombinert i en ekkokanal med et innkommende returkanalsignal. Ekkokretsen har et første filter som frembringer første filterkoeffisienter, et første ekkoestimatsignal med disse første filterkoef fisienter og oppdaterer disse i respons på et første filterkontrollsignal. En første summer trekker det første ekkoestimatsignal fra et kombinert returkanal- og mottatt ekkokanal signal for å frembringe et første ekkorestsignal. Et andre filter frembringer andre filterkoef fisienter, et andre ekkoestimatsignal med disse koeffisienter og oppdaterer disse koeffisienter i respons på et andre filterkontrollsignal. En andre summer trekker det andre ekkoestimatsignal fra det kombinerte signal for å frembringe et andre ekkorestsignal og påtrykker dette i returkanalen. En styreenhet bestemmer ut fra det mottatte kanalsignal, det kombinerte signal, det første ekkorestsignal og det andre ekkorestsignal, én av flere kontrolltilstander hvorav en første indikerer et mottatt kanalsignal over et første forhåndsbestemt energinivå, hvorved styreenheten i den første kontrolltilstand frembringer det første kontrollsignal og det andre kontrollsignal når minst ett av et første energiforhold mellom det første ekkorestsignal og det kombinerte signal, og et andre energiforhold mellom det andre ekkorestsignal og det kombinerte signal overskrider et forhåndsbestemt nivå.

Oppfinnelsens enkelte ytterligere trekk og fordeler vil fremgå bedre av den detalj beskrivelse som nå følger og som bør studeres sammen med de tilhørende tegninger hvor samme henvisnings-tegn angir tilsvarende elementer i flere figurer, og hvor: fig. 1 viser et blokkskjema over en typisk arkitektur for et digitalt celleoppbygget telefonsystem og dets forbindelse med et landbasert tilsvarende system,

fig. 2 viser et blokkskjema av en konvensjonell ekkokrets,

fig. 3 viser skjematisk to områder av en ekkokanals pulsrespons,

fig. 4 viser et blokkskjema av et transversalt adaptivt filter,

fig. 5 viser et blokkdiagram over oppfinnelsens ekkokrets,

fig. 6 viser et blokkskjema over ytterligere detaljer i styreenheten vist på fig. 5,

fig. 7 viser et flytdiagram for prosessering av data tatt ved sampling for ekkokansellering,

fig. 8 viser et flytdiagram av de trinn som inngår i parameterinnstillingstrinnet på fig. 7, mens

fig. 9 viser et flytdiagram av de trinn som inngår i beregningstrinnet for periodisk funksjon i henhold til fig. 7,

fig. 10 viser et diagram over en sirkulær samplingsbuffer og tappeposisjonene for et initialfilter,

fig. 11 viser et diagram over tappebufferen og kopieringen av initialfiltertappene til et statusfilter og ekkokansellerings-

filteret,

fig. 12 viser et skjema over tappebufferen og den maksimale forskyvning av filtertappeposisjonene for statusfilteret og ekkokanselleringsfilteret i forhold til samplene,

fig. 13 viser et tilstandsdiagram over de enkelte tilstander hos ekkokretsen, og

fig. 14 viser et flytdiagram over de trinn som inngår i tilstandstrinnet i diagrammet vist på fig. 7.

I et celleoppbygget sambandssystem eller -nett, så som et telefonnett og som har forbindelse med et landbasert tilsvarende telefonnett, utfører en nettekkokrets i basisstasjonen kansellering eller i det minste dempning av ekkoer som kommer i retur til mobilstasjonen. Fig. 1 illustrerer et typisk nett for digitalt telefon-samband og sammenkoblet med et landbasert telefonnett. Systemopp-byggingsarkitekturen angis med følgende hovedelementer: en mobilstasjon 10, en basisstasjon 30, en MTSO 40, nemlig en mobiltelefon-svitsjestasjon, en sentral 50 og et telefonapparat, i det følgende kalt telefon 60. Det er klart at en annen oppbygging også kan brukes i tilsvarende nett hvor det kanskje bare er en innbyrdes omflytting av de enkelte operative elementer. Det er også klart at ekkokretsen for undertrykking av ref leks jonssignaler, i den form som angis av oppfinnelsen, også kan brukes til erstatning av konvensjonelle ekkokretser i helt konvensjonelle systemer eller nett.

Mobil stasjonen 10 omfatter blant andre ikke viste elementer et telefonrør 12 med en mikrofon 13 og en telefonhøyttaler 14, en koder/dekoder 16, en talekoder 18, en sender/mottaker 20 og en antenne 22. Mobilstasjonens brukertale mottas av mikrofonen 13 og kobles til koder/dekoder 16 og omvandles til digital form. Det således digitaliserte talesignal komprimeres i talekoderen 18 og moduleres deretter og overføres digitalt via radiosignaler fra sender/mottakerens 20 sender via antennen 22.

Sender/mottakeren 20 kan f.eks. bruke digital modula-sjonsteknikk så som tidsdelt multippelaksess (TDMA) eller spek-tralfordeling så som frekvenssprang (FH), eller kodedelt multippelaksess (CDMA). Et eksempel på CDMA-modulasjon og slik sender-teknikk er beskrevet i vårt US-pant nr. 5 103 459 med tittel "System og fremgangsmåte for å frembringe signalbølgeformer i et celleoppbygget telefonnett av kategori CDMA", og innholdet i dette patent-skrift tas her med som referansemateriale. I et slikt CDMA-system er talekoderen 18 fortrinnsvis av typen med varierbar takt, så som beskrevet i vår USSN 07/713 661 med tittel "Vokoder med variabel takt", og også dette patentskrifts innhold tas her med som refe-ranse .

Basisstasjonen 30 omfatter blant andre elementer som ikke er vist, en antenne 32, et sender/mottakersystem 34 og en MTSO-mellomkrets 36 for grensesnittdannelse mellom stasjonen og mobil-telefonsvitsjestasjonen 40. Sender/mottakersystemet 34 demodulerer og dekoder de mottatte signaler fra mobilstasjonen 10 og andre mobilstasjoner (ikke vist) og viderefører signalene til mellomkretsen 36 for overføring til svitsjestasjonen 40. Signalene kan overføres fra basisstasjonen 40 til svitsj estasj onen på forskjellig måte så som via mikrobølger, fiberoptikk eller en leddforbindelse med ledninger.

Svitsjestasjonen 40 omfatter blant andre ikke viste elementer, en basisstasjonmellomkrets 42, flere talekodervelgerkort 44A-44N og en mellomkrets 48 mot det offentlige telefonsvitsjenett PSTN. Signalet fra basisstasjonen 30 mottas i mellomkretsen 42 og videreføres til ett av velgerkortene 44A-44N, f .eks. talekoder-velgerkortet 44A.

Hvert av disse kort omfatter sin tilhørende talekoder 45A-45N og en ekkokrets 46A-46N. Talekoderens dekoderkrets (ikke vist) i hver av talekoderne 45A-45N syntetiserer et digitalt talesignal fra de overførte taleparametre fra mobilstasjonene. Resultatet, i form av sampler, videreføres til de tilhørende ekkokretser 46A-46N og deretter videre til mellomkretsen 48 mot telefonsvitsjenettet. I dette eksempel føres signalene gjennom talekoderen 45A og ekkokretsen 46A. De syntetiserte talesampler for hver samtale føres gjennom mellomkretsen 48 til telefonnettet, typisk via den standardiserte Tl-overgang, dvs. en tidsmultipleks-organisert gruppe med 24 talekanaler, til en sentral 50.

Sentralen 50 har blant andre ikke viste elementer en MTSO-mellomkrets 52, en koder/dekoder 54 og en hybridkrets 56. Det digitale signal som mottas i sentralen 50 via mellomkretsen 52, kobles til koderen/dekoderen 54 hvor det skjer en omvandling tilbake til analog form og videreføring til hybridkretsen 56. I denne omvandles det analoge firetrådssignal til et totrådssignal for overføring

over totrådsparet mot den landbaserte abonnenttelefon 60.

Den analoge slgnalutgang fra koderen/dekoderen 54 reflekteres altså fra hybridkretsen 56 pga. eventuelle mistil-pasninger. Denne signalrefleksjon antar form av et ekkosignal som føres tilbake mot mobil stasjonen 10. Refleksjons- eller ekkoveien ved hybridkretsen 56 er indikert med den stiplede pillinje 58 på fig. 1.

I motsatt retning føres det totråds analoge talesignal fra telefonen 60 til sentralen 50 og omdannes til et firetrådssignal i hybridkretsen 56. Signalet summeres der med ekkosignalet i retning mobilstasj onen 10, og det kombinerte tale- og ekkosignal omvandles til digital form i koderen/dekoderen 54 og føres til mobiltelefon-svitsjestasjonen 40 via mellomkretsen 52.

I stasjonen 40 mottas signalet av svitsjenettmellomkretsen 48 og føres til ekkokretsen 46A hvor ekkoet fjernes før signalet kodes av talekoderen 45A. Det talekodede signal videreføres via basisstasjonens mellomkrets 42 til basisstasjonen 30 og eventuelt andre tilknyttede basisstasjoner for sending til mobilstasjonen 10. Signalet som sendes fra basisstasjonens mellomkrets 42, mottas i basisstasjonen 30 ved hjelp av MTSO-mellomkretsen 36 og videre-føres til sender/mottakersystemet 34 for koding og modulasjon før sending via antennen 32.

Det utsendte signal mottas i antennen 22 tilhørende mobilstasjonen 10 og føres til sender/mottakeren 20 for demodulering og dekoding. Signalet føres deretter til talekoderen 18 hvor de syntetiserte talesampler frembringes, idet disse går til koderen/ dekoderen 16 for digital til analog omvandling og med det analoge signal til slutt videreført til høyttaleren 14.

For fullt å forstå ekkokretsen ifølge oppfinnelsen er det nyttig først å undersøke en konvensjonell ekkokanselleringskrets og dennes mangler når den arbeider i et digitalt celleoppbygget nett. Et blokkdiagram av en tradisjonell slik ekkokrets for et nett (NEC) er angitt med henvisningstallet 100 på fig. 2.

Figuren viser at talesignalet fra mobilstasjonen, her angitt som fjerntalen x(n), kommer inn øverst til venstre i diagrammet, mens talen fra landsiden, nærtalen v(n), kommer inn nederst til høyre. Refleksjonen av fjerntalen x(n) som følge av hybridkretsen, kan simuleres ved å la ref leks jonssignalet passere en ukjent ekkokanal 102 for å frembringe et ekkosignal y(n), som på sin side summeres i en summer 104 med nærtalesignalet v(n). Selv om summeren 104 ikke er noe element som er innbefattet i selve ekkokretsen, vil den fysiske virkning av en slik summer tilsvare det som skjer i praksis i systemet, som en bivirkning. For å fjerne lavfrekvent bakgrunnsstøy høypassfiltreres summen av ekkosignalet y(n) og nærtalesignalet v(n) i et filter 106 slik at det frembringes et filtrert signal r(n). Signalet r(n) er først som den ene inngang til summeren 108 og til en detektorkrets 110 for nærtalen.

Den andre inngang av summeren 108 (subtraksjonsinngangen) er koblet til utgangen av et adaptivt transversal f ilter 112. Dette filter mottar f jerntalesignalet x(n) og en tilbakeføring av restekkosignalet e(n) som er resultatet ved subtraksjonen i summeren 108. For å kansellere ekkoet sporer filteret 112 kontinuerlig pulsresponsen i ekkooverføringsveien og trekker et simulert ekko y(n) fra utgangen av filteret 106 i summeren 108. Det adaptive filter 112 mottar også et styresignal fra detektorkretsen 110 for å "fryse" filteradapsjonsprosessen når nærtale registreres.

Restekkosignalet e(n) føres også til kretsen 102 og en symmetrisk begrenserkrets 114 i form av en ekkodemper. Utgangen fra ekkodemperkretsen 114 utgjør det kansellerte ekkosignal når ekkokanselleringen er i drift.

Ekkooverføringsveiens pulsrespons kan dekomponeres i to deler, nemlig en konstant f orsinkelsesdel og en ekkospredningsdel, slik som vist på diagrammet på fig. 3. Den første konstantforsink-elsesdel har en respons som ligger nær null og forårsakes av den totale omløpsf orsinkelse for fjerntalen for refleksjon fra hybridkretsen og retur til ekkokretsen. Ekkospredningsdelen har signi-fikant pulsrespons, nemlig den ekkorespons som forårsakes av den direkte refleksjon fra hybridkretsen.

Hvis det ekkokanalestimat som frembringes av det adaptive filter nøyaktig er et sant bilde av den virkelige ekkokanal, har man fullstendig undertrykking eller kansellering av ekkoet. Imidlertid kan filteret normalt ikke helt nøyaktig gjengi et sant bilde av kanalen, hvorved det vil være igjen et restekko. Ekkodemperkretsen 114 eliminerer også denne rest ved å la signalet passere en ulineær funksjon som setter alle de signaldeler som faller under en terskel A lik null og fører øvrige signalsegmenter, dvs. de som ligger over terskelen A, uforandret videre. Syntesefrembrakt støy kan brukes for å erstatte signalavsnitt som i denne krets ble satt til null i den symmetriske begrenserprosess for å hindre at kanalen lider kunstig eller "død" ved at den normale bakgrunns-støy er fjernet.

Som nevnt tidligere er denne løsning noe lunde tilfredsstillende for analoge signaler, men restekkoprosesseringen gir et problem i digital telefoni hvor talekodere brukes for å komprimere talen før sending. Siden talekodere er særlig følsomme for ulineære virkninger, vil den symmetriske begrensning gi en betydelig degradering i talekvaliteten og dessuten vil støyerstatningen forårsake en hørbar endring fra den naturlige støy som forventes i kanelen.

Fig. 4 illustrerer i ytterligere detalj hvordan oppbygg-ingen av det adaptive filter 112 vist på fig 2, er, idet symbolene er som følger:

N : filterets orden,

x(n) : fjernsignalet (eller samplingsverdien av

dette) ved tidspunktet n,

hk(n) : den k-te filtertapping ved tidspunktet n, r(n) : ekkosamplet ved tidspunktet n,

y(n) : det estimerte ekko ved tidspunktet n og e(n) : restekkoet ved tidspunktet n.

Det adaptive filter 112 omfatter flere tappede forsink-elseselementer 1201-120N.1, flere multiplikatorer 1200-122N_1, en summer 124 og en koef f isientgenerator 126. Et innkommende f jern-signalsampel x(n) føres til både forsinkelseselementet 120x og multiplikator 1220. Når de neste sampler kommer til filteret 112, forskyves de tidligere ankomne via forsinkelseselementene 1202-120N.1, hvor de også føres ut til sin respektive multiplikator 1221-122H.1.

Koef fis i ent gener a toren 126 mottar restekkosignalet e(n) fra summeren 108 (fig. 2) og frembringer et sett koeffisienter h0(n)-hN.1(n). Disse filterkoef f isientverdier føres til sine respektive multiplikatorer 1220-122„_1. Den resulterende utgang fra hver av multiplikatorene går til summeren 124 for summering for å frembringe det estimerte ekkosignal y(n). Dette estimerte signal videreføres til summeren 108 (fig. 2) hvor det trekkes fra ekkosignalet r(n) for å frembringe restekkosignalet e(n). I den tradisjonelle ekkokrets vist på fig. 2, føres en styrekommando til generatoren 126 for å frembringe koeffisientoppdatering når det ikke registreres noen nærtale av kretsen 110. Når imidlertid dobbelttale eller nærendtale blir registrert av denne krets, sørger styrekommandoen for opphør av oppdateringen av filterkoeffisientene.

Den algoritme som brukes i koeffisientgeneratoren 126 for tilpasning av filtertappekoeffisientene for å spore ekkoover-føringsveiresponsen er den normaliserte tilpasningsalgoritme for minste midlere kvaderatsum (NLMS). Innfører man for denne algoritme vektorene: kan det indre vektorprodukt mellom h(n) og x(n) defineres som:

Tilpasningsalgoritmen fastslås som:

hvor: h(n) er tappekoeffisientvektoren,

x(n) er referansesignalinngangsvektoren, e(n) er restekkosignalet,

u er trinnstørrelsen, og

E„(n) er et energiestimat som beregnes som kvadratsummen av de N sist frembrakte sampler, hvor:

Hoved fordelene med denne algoritme (4) er at den krever mindre beregningsarbeid enn andre adaptive algoritmer og dens stabilitetsegenskaper er godt forstått. Konvergens kan garanteres ved passende valg av trinnstørrelse (0 < u < 2) med u = 1 for den raskeste konvergens. Mindre trinnstørrelser gir en større kansel-leringsgrad i statisk tilstand på bekostning av konvergenshastig-heten.

Det skal bemerkes at nærtalesignalet v(n) ikke er innbefattet i restekkosignalet e(n) siden det adaptive filter 112 frakobles av detektorkretsen 110 når slik nærtale registreres.

I tillegg til å tilveiebringe et aktiveringssignal til filteret 112 kan også kretsen 110 frembringe verdien E^n) til filteret i inngangskommandosignalet. Videre vil verdien u typisk være fastlagt i generatoren 126 eller det dannes en fast verdi fra kretsen 110 i styrekommandosignalet på inngangen.

Det vanskeligste konstruksjonsproblem ved ekkokansellering er deteksjonen og håndteringen av dobbelttale, dvs. når det tales samtidig i begge ender av forbindelsesstrekningen. I motsetning til taleaktivert samband (VOX) som bare tillater simpleksforbind-else, kan en ekkokrets opprettholde duplekssamband og må likevel fortsette å redusere fjerntaleekkoet mens nærtaleren er aktiv. For å hindre at filterkoeffisientene blir endret av nærtalen, må filtertappepunktene fastlegges og holdes konstante for å hindre divergens fra overføringskarakteristikken i den aktuelle ekkokanal.

Det vises på ny til fig. 2 hvor det fremgår at detektorkretsen 110 for nærtalen kan bruke energimål på størrelsene x(n), r(n) og e(n) for å bestemme når nærtale finner sted. En klassisk dobbelttaledeteksjonsmetode sammenligner det korttidige energimid-delspektrum for signalene x(n) og r(n) ved å bruke kunnskapene om at ekkooverføringsveiens tap via hybriden er omkring 6 dB. Hvis hybridtapet blir mindre enn 6 dB har man altså situasjonen at det foreligger nærtale. Imidlertid har eksperimenter vist at denne måte ikke er følsom nok. Det store dynamiske omfang i nærtalen v(n) gjør at måten rett som det er kan miste deteksjon, hvorved filterkoeffisientene kan bli endret.

En annen populær dobbelttaledeteksjonsmåte undersøker det korttidige ekkoreturtap i form av en heving slik som nevnt innledningsvis (ERLE), idet denne heving angis i dB og kan uttrykkes som: hvor oy2 angir varianten av y(n), mens ae<2> angir varianten av e(n). Disse variantstørrelser tilnærmes ved å bruke korttidsmidling av energien:

ERLE-metoden angir den energimengde som tas ut fra ekkoet etter at dette er ført gjennom ekkokretsen. Denne dobbelttaledeteksjonsmåte sammenligner de korttidige energiestimater for r(n) og e(n) og registrerer situasjonen som en dobbelttalesituasjon hvis det korttidige ERLE-uttrykk faller under en forhåndsbestemt terskel så som 6 dB. Selv om denne måte gir bedre følsomhet innfører den en viss forsinkelse før detekteringen av starten av nærtalen, hvilket forårsaker at ekkokanalestimatet blir noe endret før adap-teringen "fryses". Denne nedgradering krever bruk av ytterligere teknikk for å fjerne restekkoet og det er derfor ønskelig å finne en forbedret måte å opprettholde ekkokanalestimatet på ved dobbelttale, og det er nettopp det den foreliggende oppfinnelse gjør.

Ved å bruke en av disse energisammenligningsmetoder for å registrere dobbelttalen, kan store støynivåer i bakgrunnen, særlig i omgivelsene rundt et celleanr ops sted, skape vanskeligheter for den presise registrering av når det tales i begge ender av forbind-elses strekningen. Det er derfor ønskelig å bruke en forbedret måte for å registrere dobbelttale ved høye nivåer av bakgrunnsstøy, slik oppfinnelsen foreskriver.

Det vises nå til fig. 5 som illustrerer et blokkdiagram av en utførelse av oppfinnelsens ekkokrets (NEC) 140 for et sambandsnett. Kretsen 140 er konstruert for digital signalprosessering og kan f.eks. være av type TMS 320C3X fra Texas Instrument, USA. Imidlertid kan også andre digitale signalprosessorer programmeres for å arbeide i henhold til det som fremgår av denne beskrivelse. Alternativt kan andre utførelsesformer av ekkokretsen 140 bygges opp av diskrete prosessorer eller være anordnet i anvendelsesspesi-

fikk integrert form (ASIC).

Det fremgår at den bestemte utførelse av ekkokretsen 140 i prinsippet er en statuskrets som har bestemte funksjoner for hver av de enkelte driftstilstander. Disse er: taushet, tale i f jernenden av en sambandsstrekning, nærtale, dobbel ttale og etter lyd ("hangover"). Ytterligere detaljer for virkemåten av ekkokretsen 140 er beskrevet senere.

På fig. 5 så vel som fig. 2, indikeres det at talesignalet fra mobilstasjonen, angitt som fjerntalen eller f jerntalesignalet x(n), skilles fra talen fra landsiden, nærtalen eller nærtalesignalet v(n). Refleksjonen av x(n) fra hybridkretsen kan simuleres ved å la signalet x(n) passere en ukjent ekkokanal 142 for å frembringe ekkosignalet y(n) som summeres i summeren 144 med nærtalesignalet v(n). Selv om summeren 144 ikke er et innbefattet element i selve ekkokretsen, vil den fysiske virkning av en slik krets være reell og arte seg som en bivirkning. For å fjerne lavfrekvent bakgrunnsstøy høypassfiltreres summen av ekkosignalet y(n) og nærtalesignalet v(n) i filteret 146 for å frembringe et resultant-signal r(n) som på sin side føres til den ene inngang av hver av de etterfølgende summere 148 og 150 og en styreenhet 152.

Den innkommende fjerntale x(n) lagres i en buffer 154 for videreføring til et sett transversale, adaptive filtre (et initialf ilter 156, et tilstandsf ilter 158 og et ekkokansellerings-filter 160) og styreenheten 152. I eksemplet har initialfilteret 156 448 filterkoef fisienter eller tapper, mens tilstandsf ilteret 158 og ekkokanselleringsfilteret 160 hvert har 256 tapper.

Under oppstartingen av ekkokretsen 140 føres talesamplene x(n) til initialf ilteret 156 for innledende ekkokansellering og ekkoforsinkelsesinnstilling under overvåking fra styreenheten 152, og under denne første driftsfase er de to øvrige filtre 158 og 160 frakoblet av styreenheten 152. Det innledende utgangssignal for ekkokansellering, signalet y^n) fra initialfilteret 156, er ført gjennom en filteromkobler 162 til summeren 148 hvor signalet y^n) trekkes fra signalet r(n) for å frembringe en første esti-meringsverdi av restekkosignalet e(n). Filteromkobleren 162, velger under styring av styreenheten 152, mellom utgangen fra initialfilteret 156 og ekkokanselleringsf ilteret 160 for videreføring til summeren 148.

Som nevnt tidligere kan innstillingsprosedyren for ekko-forsinkelsen utføres under den første innledende periode for driften av ekkokretsen 140 ved at f iltertappekoef f isientene eller initial-filterets 156 tapper presenteres for styreenheten 152 for å bestemme de tapper som angir størst verdi. Denne prosess brukes for å skille konstant f or sinkelsesområdet fra ekkofordelingsområdet i signalfor-løpet.

Ved avslutning av f orsinkelsesinnstillingsprosessen kopieres 256 tapper fra initialfilteret 156 over til tappene i tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsf ilteret 160, som beskrevet senere i nærmere detalj. Resultatet av prosessen sikrer at adaptiv filtrering finner sted for samplene x(n) som sammenfaller med signalets r(n) ekkofordelingsområde. Etter denne startfase aktiveres tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsfilteret 160 og bruker innledningsvis de tapper som ble bestemt av filteret 156. All den senere tilpasning baseres på frembrakte tapper.

Under den normale drift av kretsen 140 føres signalet y^n) ut fra tilstandsf ilteret 158 til den ene inngang av summeren 150 hvor signalet trekkes fra signalet r(n). Den resulterende utgang fra summeren 150 er signalet ex(n) som videreføres til styreenheten 152. Utgangen fra ekkokanselleringsf ilteret 160, ekkosimuleringssig-nalet y(n), ledes gjennom filteromkobleren 162 til den ene inngang av summeren 148 hvor det trekkes fra signalet r(n). Det resulterende restekkosignal e(n) fra summeren 148 føres tilbake som en inngang til styreenheten 152. Restekkosignalet e(n) fra summeren 148 kan videreføres direkte som en utgang fra ekkokretsen 140 eller via ytterligere prosesselementer. Som beskrevet senere gir styreenheten 152 også kommando over tilpasningen av tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsfilteret 160.

I henhold til oppfinnelsen kan en støyanalyse/syntese være anordnet for utgangen fra kretsen 140. Et slikt fortrinn kan opprettholdes ved hjelp av en utgangsomkobler 164, en støyanalysator 166 og en støysyntetisator 168. Utgangsomkobleren 164 og støyanalys-atoren 166 mottar begge utgangssignalet e(n) fra summeren 148, og analysatoren utfører analyse av, under styring av styreenheten 152, signalet e(n) og frembringer en analyseutgang til syntetisatoren 168 som på sin side frembringer et syntetisert støysignal s(n) basert på de analyserte karakteristika for signalet e(n). Utgangen av syntetisatoren føres deretter til utgangsomkobleren 164 som på sin side er under kommando av styreenheten 152. Utgangen fra utgangsomkobleren føres som en utgang fra ekkokretsen 140, enten direkte som signalet e(n) fra summeren 148 eller som det syntetiserte støysignal s(n) fra syntetisatoren.

Mesteparten av typiske telefonsamtaler utføres i simpleks-form ved at bare den ene taler er aktiv av gangen, mens den andre lytter. Når bare fjerntaleren taler, bruker ekkokretsen 140 det spesielle fortrinn med støyanalyse og syntese til å fullstendig undertrykke ekkoet ved å erstatte restekkosignalet e(n) med et syntesefrembrakt støysignal s(n). For å hindre fjerntaleren (som altså i dette tilfellet bare er lytter) fra å registrere endring i signalkarakteristikken, syntetiseres støyen, slik at den tilpasses effekten og de spektrale karakteristika av den aktuelle bakgrunns-støy under den siste tause periode, ved hjelp av lineær prediktiv kodeteknikk (LPC). Denne måte å syntesef rembringe støy på og som skal beskrives nærmere noe senere i beskrivelsen, eliminerer på en effektiv måte enkelttale som en konstruksjonsbetraktning slik at man kan tillate optimalisering av ekkokretsen 140 for dobbelttale. Ytterligere detaljer av trekket med støyanalyse/syntese beskrives senere.

Som nok et trekk ifølge oppfinnelsen kan man også ha et forsterkningstrinn slik det er vist i utførelsen på fig. 5. Et slikt forsterkertrinn innbefatter et forsterkningselement 170 med variabel forsterkning ved inngangen av f jerntalesignalet x(n) inn til ekkokretsen 140. F jerntalesignalet x(n) er ført gjennom dette forsterkningselement i form av et forsterkertrinn 170, til en buffer 154 og den ukjente ekkokanal 142. Styreenheten 152 gir kombinasjon med det variable forsterkningstrinn 170 en automatisk forsterkningsregulering for å begrense signalet som ellers ville ha virket ulineært i den ukjente ekkokanal 140. Styreenheten 152 og forsterknings-trinnet 170 tjener også til å redusere konvergenstiden for filteradapsjonsprosessen. Også dette vil bli beskrevet i nærmere detalj litt senere.

Som illustrert i eksemplet bruker man to uavhengige adaptive filtre, nemlig filtrene 158 og 160, for å spore eller søke gjennom den ukjente ekkokanal. Mens filteret 160 utfører den aktuelle ekkokansellering, brukes filteret 158 av styreenheten 152 for å bestemme hvilken tilstand av flere mulige ekkokretsen 140 bør arbeide i. Av denne grunn er filtrene 158 og 160 henholdsvis angitt som tilstandsf ilter og ekkokanselleringsf ilter, og fordelen med å ha to slike filtre er at ekkokanselleringsfilterets 160 filterkoeffisienter, hvilke angir den ukjente ekkokanal 142, kan opprettholdes mer effektivt uten risiko for degradering fra nærtalen. Ved å opprettholde ekkokanalkarakteristika på denne måte kan konstruksjonen av oppfinnelsens aktuelle ekkokrets gjøre det unødvendig med symmetrisk begrensning.

Den kontroll/syrealgoritme som utøyes av styreenheten 152 for overvåking av begge filteres 158 og 160 virkning, optimaliseres for å bibeholde de estimerte ekkokanalkarakteristika for dobbelttalen. Enheten 152 slår av og på tilpasningen av filtrene 158 og 160 ved riktig tidspunkt, innstiller trinnstørrelsene for begge filtre og regulerer forsterkningen i enheten 170 for x(n) for å tillate rask initialtilpasning.

Fig. 6 viser blokkskjematisk ytterligere detaljer av styreenheten 152 på fig. 5. Enheten omfatter en kombinert enhet 180 for tilstand og prosessregulering, en energiberegningsenhet 182, en enhet for differensiell energistørrelse, en enhet for variabel tilpasningsterskel, nemlig enheten 186, en enhet 188 for automatisk forsterkningsregulering og en enhet 190 for konstantfor-sinkelsesberegning.

Tilstandsenheten 180 utfører en total tilstandsfunksjon som illustrert på fig. 14, og forskjellige komplette prosesskon-troller/reguleringer så som illustrert på fig. 7. Enheten 180 har kommando over initialfilteret 156 og forsinkelsesberegningsenheten 190 under starten av ekkokretsen 140. Tilstandsenheten 180 gir styring av tilstandsf ilteret 150 og ekkokanselleringsf ilteret 160 med hensyn til både initialbetingelsene, tilpasningskontrollen og trinnreguleringen. Den regulerer også analysatoren 166 og omkoblerne 162 og 164. Videre klarerer den terskelenheten 186 for tilpasningsstyring av ekkokanselleringsf ilteret 160 og mottar signalene e(n) fra summeren 148 og el(n) fra summeren 150 for videreføring til ekkokanselleringsfilteret 160 hhv. tilstandsfilteret 158. I alternativet kan signalene el(n) og e(n) være direkte tilordnet tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsfilteret 160.

Energiberegningsenheten 182 mottar sampleverdier for x(n) fra bufferen 154 av sirkulær type, r(n) fra HPF 146, e(n) fra summeren 148 og el(n) fra summeren 150 og utfører forskjellige verdi-beregninger (beskrevet i mer detalj lenger nede) for energistør-relsesenheten 184 og tilstandsenheten 180. Enheten 184 bruker energiverdiene som kom frem fra energiberegningen 182, til sammen-ligning med terskelnivåer for å bestemme om nær- og/el.\er f jerntale er til stede. Resultatet av denne beregning overføres til tilstandsenheten 180.

Energiberegningsenheten 182 beregner et energiestimat ved hvert trinn for filtrene 158 og 160 og disse estimater beregnes som kvadratsummen av de sist ankomne sampler. De to energimål som fremkommer, Ex(n) og E„(n) for signalet x(n) ved tidspunktet n, beregnes hhv. over 128 og 256 sampler og uttrykkes i følgende to formler:

Tilsvarende beregner energiberegningsenheten 182 energiestimatene Er(n), Ee(n) og Eel(n) ved tidspunktet n for signalene r(n), e(n) hhv. el(n) ifølge følgende formler:

Energiberegningsenheten 182 beregner endelig hybridkretstapet ved tidspunktet n, nemlig H^n), ifølge følgende ligning:

Ekkoreturtapets forbedring (ERLE) i ekkokanselleringsf ilteret 160 beregnes av enheten 182 etter følgende ligning: med tilsvarende verdi for tilstandsfilteret 158 (ERLE1) også beregnet av samme enhet 182 i henhold til ligningen:

For å unngå ulineariteter i ekkosignalet forårsaket av ekkokanalen, er det ønskelig å begrense den mottatte verdi avx(n)-samplet til en verdi mindre enn den forhåndsbestemte terskel nær maksimum. Enheten 188 for automatisk forsterkningsregulering i kombinasjon med trinnet 170 oppnår dette resultat. Enheten 188 som mottar x(n) fra bufferen, gir et forsterkningsreguleringssignal til trinnet 170 for å begrense samplingsverdiene når de er uhen-siktsmessig store.

Forsinkelsesenheten 190 beregner, under kommando av tilstandsenheten 180 i startfasen av ekkokretsen 140, konstantforsinkelse (flat delay) fra initialfilteret og tilfører tilstandsf ilteret 158 og 160 informasjon som er korrigert i bufferen for å ta hensyn til samtalens periode med konstant forsinkelse.

I det eksempel på en ekkokrets som er vist ifølge oppfinnelsen, brukes en treaspekts tilnærmelse for å løse problemene som har med dobbelttale og dennes deteksjon og håndtering å gjøre. I henhold til oppfinnelsen brukes (1) to uavhengige tilpasnings-filtere med forskjellig trinnstørrelse; (2) en variabel terskel for å koble om filtertilpasningen av og på; og (3) en algoritme for differensiell energi for derved å registrere talen.

Ekkokretsen 140 bruker to uavhengige adaptive filtre av typen NLMS og i motsetning til andre tof ilterløsninger kobler ikke kretsen 140 frem og tilbake ved å bruke filtrene 158 og 160 for ekkokanselleringen eller utveksler tappeinf ormas jon mellom disse to filtre i den stasjonære tilstand. Begge disse tidligere kjente teknikker forårsaker transienter som fører til uønskede "bop"-lyder i utgangen av ekkokretsen. I henhold til oppfinnelsen utfører ekkokanselleringsf ilteret 160 alltid den aktuelle ekkokansellering, mens tilstandsfilteret 158 brukes av overvåkingsalgoritmen som ligger i tilstandsenheten 180 for å skille mellom forskjellige kanselleringst Ustander. Denne nye dobbelt f iltertilnærmelse tillater bruken av en konservativ tilpasningsstrategi for ekkokanselleringsfilteret 160. Hvis overvåkingsalgoritmen er "usikker" på hvilken tilstand ekkokretsen bør arbeide i, slår algoritmen av tilpasningen for ekkokanselleringsf ilteret 160, mens tilstandsfilteret 158 fortsetter å utføre tilpasning. Tilstandsenheten 180 bruker de statist-iske data som tilveiebringes fra tilstandsfilteret 158 for hjelp i tilstandsbestemmelsen. Trinnstørrelsene av de adaptive filtre innstilles slik at ekkokanselleringsfilteret 160 oppnår en høy verdi ERLE i stasjonær tilstand, mens tilstandsfilteret 158 gir en rask respons for enhver endring i ekkokanalresponsen. Ved å tillate at de to filtre 158 og 160 samtidig tilpasses på den måte som er nevnt ovenfor, forbedres den totale ytelse av ekkokretsen.

Tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsfilteret 160 sammen med initialf ilteret 156 er konstruert slik det ble beskrevet i forbindelse med fig. 4. Tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsfilteret 160 inneholder hvert 256 tapper for å kunne ta opp et 32 ms tidsintervall med ekkofordeling ved en samplingstakt på 8 kHz. Det skal forstås at et større eller mindre antall tapper enn dette kan brukes for filtrene 158 og 160 i avhengighet av varigheten av ekkospredningen og samplingstakten. Samplingsbufferen 154 inneholder 512 fjerntalesampler for å kunne ta hensyn til en 64 ms tidsperiode for både konstantforsinkelsesområdet og ekkospredningsområdet for en samtale over en så lang strekning som f .eks. tvers over USA. For å kunne håndtere de forskjellige verdier av konstant forsinkelse man måtte møte ved bestemte samtaler pr. telefon, bestemmer oppfinnelsens ekkokrets automatisk den konstante forsinkelse og foretar omskifting eller forskyvning mellom de enkelte filtertapper for hele tiden å holde antall tapper som arbeider i ekkospredningsområdet, maksimalt. Ekkokretsen ifølge oppfinnelsen håndterer derfor ekkoresponser som kan spenne fra 0 til 32 ms uten forskyvning, opp til 32-64 ms med maksimal for-sinkelsesforskyvning. Det forstås ut fra den analoge forståelse fra kjent teknikk innenfor digitale signalprosessorer og prosess-teknikken som er knyttet til disse, at initialfilteret 156 kan brukes for å forme filtrene 158 og 160, idet "kompletteringen" av det først prosesserende initialfilter 156 kan "brytes" opp i de to filtre 158 og 160 med uavhengige koeffisientgeneratorer. Nærmere detaljer om disse innledende trekk gjennomgås senere i beskrivelsen.

For å bibeholde filterkoef f isientene hos ekkokanselleringsfilteret 160 ved starten av dobbelttale, bruker oppfinnelsens ekkokrets 140 en variabel tilpasningsterskel (VT) for å slå av og på tilpasningen av ekkokanselleringsf ilteret 160, og terskelen (VT) beregnes av den spesielle terskelenhet 186 og overføres til tilstandsenheten 180. Overvåkingsalgoritmen tillater at ekkokanselleringsf ilteret 160 utfører adaptering eller tilpasning hvis et av filtrene 158 eller 160 har en ERLE-verdi større enn terskelen VT. Det vises nå igjen til fig. 4 hvor det fremgår at overvåkings-inngangen til generatoren 126 danner et signal som omfatter et klareringssignal fra styreenheten 152 for å tillate koeffisient-vektorgeneratoren 126 å oppdatere filterkoeffisientene for filtertilpasningen. I det tilfellet hvor ERLE-verdien av begge filtre er mindre enn terskelen VT, frigir tilstandsenheten 108 koef f isient-vektorgeneratoren 126 fra å videreføre oppdaterte koeffisienter og i dette tilfellet fører generatoren 126 ut de allerede eksister-ende koeffisienter inntil tilpasningen på ny tillates iverksatt. Styreinngangen gir også andre parametere til koeffisientvektor-generatoren 126 så som verdiene u, Exx(n) og e(n) i ligning (4).

I henhold til fig. 6 beregnes ERLE-verdien for tilstandsfilteret 158 i energiberegningsenheten 182 i henhold til ligning (6) ved å bruke verdiene for r(n) og el(n). Tilsvarende utføres beregningen i enheten 182 for ekkokanselleringsfilteret 160 med verdiene for r(n) og e(n). I terskelenheten 186 initialiseres terskel VT av tilstandsenheten 180 til en innledende minste terskel som i eksemplet er 6 dB. Terskelprosesseringen i enheten 106 for variabel tilpasningsterskel kan beskrives med følgende programutsnitt i programmeringsspråket C:

Når ERLE-verdien stiger over (VT + 6 dB), øker også tilpasningsterskelen, men vil ligge 6 dB på undersiden av den maksimale ERLE-verdi. Denne margin på 6 dB ligger til grunn for variabiliteten av ERLE-prinsippet. Tilstandsenheten 180 tillater at ekkokanselleringsf ilteret 160 kan fortsette å utføre tilpasning hvis ERLE-verdien for ett av filtrene 158 eller 160 ligger innenfor 6 dB av den siste maksimale ERLE-verdi. Hvis ERLE-verdien faller 3 dB under den minste terskel, tilbakestilles tilpasningsterskelen til denne minste verdi. Fordelen med denne løsning er at tilpasningen hos ekkokanselleringsfilteret 160 umiddelbart stanses og holdes korrekt ved starten av dobbelttale. Anta f.eks. at fjerntaleren er den eneste som i øyeblikket taler i sambandet og at den siste maksimale ERLE-verdi er ved 34 dB. Når nærtaleren så begynner å tale vil ERLE-verdien falle og filtertilpasningen stanses når verdien når 28 dB. Klassiske nærtaledetektorer vil ikke opprettholde tilpasningen før ERLE-verdien faller under omkring 6 dB, hvilket tillater at ekkokanalestimatet vil ha fått tid til å endre seg noe. Ved å opprettholde ekkokanalkarakteristikken bedre oppnår man med oppfinnelsen å få større ekkodempning under dobbelttale samtidig med at man unngår den talekvalitetsdegradering som er knyttet til symmetriske begrensere brukt i tradisjonelle ekko-undertrykkingskretser.

I det eksempel som er vist for oppfinnelsen foretrekkes det at ERLE-verdien for begge filtre 158 og 160 faller under VT før tilpasningen av filteret 160 fastholdes. Denne karakteristikk av styre/overvåkingsalgoritmen hjelper til å skille starten av dobbelttale fra den normale variabilitet for de aktuelle ERLE-målinger, siden ERLE-verdien for begge filtre vil falle umiddelbart ved starten av dobbelttale.

Et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen er at når filtrene 158 og 160 når konvergens, vil verdien av den minste terskel for VT økes fra den opprinnelige innstilling, men etter hvert som minsteterskelen øker vil det være behov for en større ERLE-verdi før ekkokanselleringsfilteret 160 er tilpasset.

For å hindre høye bakgrunnsstøynivåer fra å forstyrre tilstandsbestemmelsen bruker oppfinnelsens ekkokrets en di f ferens-ialenergialgoritme for signalene x(n) og e(n). Denne algoritme ligger innprogrammert i enheten 184 for differensiell energi og tilstandsenheten 180, beskrevet i ytterligere detalj her, og algoritmen utfører overvåking av bakgrunnsstøynivået og sammenligner dette med signalenergien for å bestemme om taleren uttrykker tale. Enheten 184 i utførelseseksemplet beregner tre terskler T1(B1), T2(& i) °9 T3(Bi)» som er funksjoner av bakgrunnsstøynivået B1. Hvis signalets x(n) signalenergi overskrider samtlige tre terskler, fastlegges det at vedkommende taler. Hvis imidlertid signalenergien overstiger de to første terskler, men ikke den siste, T3, antas det at vedkommende sannsynligvis uttaler en lite tonal lyd, så som "sp" i ordet "spise". Hvis signalenergien er mindre enn samtlige tre terskler, fastslås det at det ikke tales i det hele tatt fra den aktuelle ende av forbindelsesstrekningen.

Et typisk flytdiagram for samplingsdataprosesseringen i ekkokretsen ifølge oppfinnelsen er vist nederst på fig. 7. Algoritmen som står under overvåking og styring av tilstandsenheten 180, starter først (blokk 200) og kommer frem til sampler for x(n) og v(n) i den neste blokk, blokk 202, ifølge den såkalte u-lov. Samplene omvandles til sine lineære verdier i blokk 204. Samplingen v(n) videreføres gjennom høypassfilteret (HPF) for å komme frem til samplingsverdien r(n) (blokk 206). Høypassfilteret, nemlig filteret 146 på fig. 5 og som eliminerer resterende likestrømskompo-nenter og lavfrekvent støy, er et digitalt filter som er bygget opp ved hjelp av kjent digitalfilterteknikk. Filteret er særlig utformet som et tredje ordens elliptisk filter hvis stoppbåndkarak-teristikk 120 Hz utenfor passbåndet har minst 37 dB dempning og hvis passbånd har en grense f r ek vens på 250 Hz og maksimal ampli-tudevariasjon (rippel) på 0,7 dB. Høypassf ilteret er typisk utført som en kaskadekobling mellom et første ordens og et andre ordens direkte realisert filter hvis koeffisienter er angitt i tabell I på neste side:

Deretter oppdateres energigjennomsnittsverdiene Ex(n) og E„(n) for signalsamplingen x(n) i blokk 208. Den første av disse verdier oppdateres for signalsamplingen r(n) samtidig med beregningen av energitapet Hx(n) for hybridkretsen, blokk 210.

Utgangen fra det adaptive filter 158 (fig. 5), nemlig verdien yl(n) beregnes i blokk 212 for å komme frem til restekkoet el(n) i blokk 214. Verdien ERLE1 og energigjennomsnittet Eel for filteret 158 oppdateres så i blokk 216. Samtidig beregnes utgangen fra det adaptive filter 160 (fig. 5) i form av verdien y(n) i blokk 218 med etterfølgende bestemmelse av restekkoet e(n) i blokk 220. ERLE-verdien og energigjennomsnittet Ee for filteret 160 oppdateres deretter i blokk 222. Det er klart at enkelte av de trinn som er angitt i blokkene 208-222 kan utføres i forskjellige andre rekke-følger, bestemt av de verdier som trengs for hvert trinn. Videre kan enkelte trinn utføres parallelt, så som trinnene 212-216 og 218-222, og derfor vil rekkefølgen som her er satt opp og som er indikert på fig. 7, være et eksempel på hvordan trinnene kan foregå.

Ved avslutningen av de tidligere trinn utføres en para-meterinnstilling i blokk 224 og denne innstilling er beskrevet nærmere i forbindelse med fig. 8. Ved fullførelse av parameterinnstillingstrinnet utføres egentlig en periodisk funksjonsprøve i blokk 226, og dette er beskrevet nærmere i forbindelse med fig. 9. Ved avslutningen av den periodiske funksjonsprøve utføres et tilstandsoperativtrinn i blokk 222, og dette trinn er beskrevet nærmere i forbindelse med fig. 14. Ved fullførelse av tilstands-operativtrinnet gjentas prosessen med tilbakeføring til punkt A i flytdiagrammet.

Flytdiagrammet vist på fig. 8, illustrerer i ytterligere detalj parameterinnstillingstrinnet i blokk 224 på fig. 7, idet dette trinn utfører en oppdatering av filtertrinnstørrelsen og de variable terskelparametere under ekkokanselleringsoperasjonen.

Både tilstandsfilteret 158 og ekkokanselleringsf ilteret 160 (fig. 5) initialiseres av tilstandsenheten 180 ved operasjons-starten ved å påtrykke en trinnstørrelse på 1 (ul = u2 = 1) til styreinngangen på filterkoef f isientgeneratoren, idet denne initi-alisering av filtrene ved dette nivå tillater en rask innledende konvergens. Når man kommer frem til parameterinnstillingstrinnet brukes en justeringsalgoritme for initialparametre, nemlig ved at det bestemmes om styreelementinnstillingsverdien på u2 for ekkokanselleringsf ilteret er større enn en fast verdi på 0,5 (blokk 250) eller ikke. Hvis så er tilfelle fastslås om ERLE-verdien er større enn 14 dB i blokk 252, men hvis den ikke er det, så som ved starten av konvergensforløpet i kanalen, settes en teller (S-teller) til null i blokk 254 og parameterinnstillingstrinnet avsluttes for denne samplingsverdi med den subrutine som startes i punkt C.

Hvis ERLE-verdien bestemmes til å være større enn 14 dB inkrementeres telleren i blokk 256, og det fastslås om S-tellerens verdi er inkrementert til en tellerverdi på 400 i blokk 258. Hvis tellerverdien er mindre enn 400, kompletteres parameterinnstillingstrinnet for denne samplingsverdi med den subrutine som startes i punkt C.

Skulle imidlertid bestemmelsen i blokk 258 føre til at S-tellerverdien finnes å være lik tellerverdien på 400, hvilket tilsvarer at ERLE-verdien er større enn 14 dB for 50 ms (påfølg-ende), forskyves trinnstørrelsen (ul) for tilstandsfilteret til 0,7 og trinnstørrelsen (u2) for ekkokanselleringsf ilteret til 0,4 i blokk 260. Også i denne blokk settes S-telleren tilbake til null. Parameterinnstillingstrinnet kompletteres deretter for denne samplingsverdi med den subrutine som startes i punkt C.

Hvis i blokk 250 styreelementsettverdien på u2 for ekkokanselleringsf ilteret bestemmes å være lavere enn en fast verdi på 0,5, oppkalles en mellomalgoritme hvor det fastslås om verdien for u2 er større enn 0,2 i blokk 262, og hvis dette er tilfellet bestemmes om ERLE-verdien er større enn 20 dB i blokk 264. Hvis den ikke er det settes tellerverdien til null i blokk 266 og parameterinnstillingstrinnet avsluttes på samme måte som nevnt

ovenfor ved starten i punkt C.

Skulle ERLE-verdien bestemmes til å være større enn 20 dB, inkrementeres imidlertid telleren i blokk 268 og deretter bestemmes om inkrementeringen har ført til en tellerverdi på 400 i blokk 270. Hvis ikke kompletteres parameterinnstillingstrinnet i subrutinen ved punkt C.

Skulle imidlertid fastleggelsen i blokk 270 føre til at tellerverdien er lik verdien 400, hvilket tilsvarer en ERLE-verdi større enn 20 dB for 50 ms, forskyves verdien ul til 0,4 og verdien u2 til 0,1 i blokk 272. Videre økes i blokk 272 den minste terskel fra den innledende minsteverdi på 6 dB og opp til 12 dB og deretter avsluttes trinnet som før i subrutinen som starter ved C.

Det skal bemerkes at "girskifting" i filtrene til mindre trinnstørrelser tillater at man kan bruke større ERLE-verdier. I den foretrukne utførelse opprettholdes imidlertid ulikheten u2

< pl slik at ekkokanselleringsf ilteret får en stabil høystatus-ERLE-verdi og tilstandsfiltret får rask respons overfor endringer i ekkokanalresponsen.

Etter at ekkokanselleringsfilterverdien på u2 er satt lik 0,1, brukes den variable tilpasningsalgoritme for terskelen til å opprettholde ekkokanselleringsresponsen nærmere. Algoritmen knyttet til terskelenheten 186 trekkes inn til aktivering i blokken 262 når u2 finnes å være mindre enn 0,2. Hvis ERLE-verdien fastslås å være 6 dB større enn den variable terskel VT, idet denne opprin-nelig er satt til den første minsteterskel på 6 dB i blokk 274, modifiseres VT i blokk 276 til den største av hhv. den tidligere verdi av VT eller ERLE-verdien minus 6 dB. Når først VT er fastlagt avsluttes parameterinnstillingstrinnet på samme måte som nevnt ovenfor i subrutinen som startes i punkt C.

Hvis det i blokk 274 imidlertid fastslås at ERLE-verdien ikke er større enn VT pluss 6 dB, undersøkes det om den er mindre enn minsteterskelen minus 3 dB i blokk 278. I denne blokk er verdien av minsteterskelen MT 12 dB, som bestemt i mellomalgoritmen. Hvis ERLE-verdien imidlertid er større enn minsteterskelen minus 3 dB, kompletteres parameterinnstillingstrinnet som før i punkt C, men hvis ERLE-verdien ikke er større enn minsteterskelen minus 3 dB, settes VT til verdien av MT som er 12 dB i blokk 280, og deretter avsluttes trinnet med subrutinen i punkt C.

Det skal bemerkes at ved å øke minsteterskelen blir prosessen mer selektiv med hensyn til tilpasningen av ekkokanselleringsfilteret, idet en større ERLE-verdi trengs fra filtrene. Bruken av en større minsteterskel fører til at det trengs en større ERLE-verdi for å komme inn i "hangover-tilstanden" fra dobbelttalesitu-asjonen, slik det fremgår av en senere del av denne beskrivelse ved gjennomgåelse av fig. 14.

For å bevirke en rask overgang til den stabile tilstand, selv i nærvær av en stor bakgrunnsstøy i sambandets nærende, starter oppfinnelsens ekkokrets med å innstille inngangsforsterkningen for x(n) til +3 dB (IG = 3 dB) under tale fra fjernenden. Som vist på fig. 5, gir tilstandsenheten 108 styring over trinnet 170 med variabel forsterkning. Denne innledende forsterkning på 3 dB øker størrelsen av det ekko som mottas ved r(n) i forhold til nærende-støyen (signal/støyforholdet økes med 3 dB), hvilket tillater raskere innledende konvergens. Når minsteterskelen når 12 dB (blokk 272 på fig. 7) tilbakestilles tilstandsenheten 180 IG til sin nominelle verdi på 0 dB i trinn på 1,5 dB hvert 100 ms. Eksperimenter har vist at endringer på 1,5 dB faktisk ikke kan oppfattes av lytterne og en slik forsterkningsregulering vil også normalt fases ut innenfor de første 500 ms av fjerntalen.

En andre forsterkningsinnstilling utføres i trinnet 170 under styring av enheten 188 for å unngå amplitudebegrensning av signalet, u-lovsamplene av x(n) som ekkokretsen mottar fra talekoderen, ligger typisk mellom verdiene -8 031 og +8 031. Når samplene x(n) sendes mot hybridkretsen og ligger nær den maksimale positive eller negative grenseverdi, blir de sampler som returneres fra hybridkretsen ulineært relatert til referansesignalet x(n) og for å løse dette problem bruker oppfinnelsens ekkokrets automatisk forsterkningsregulering ved hjelp av enheten 188 for styring av trinnet 170 å dempe inngangssamplene med 1,5 dB (IG = -1,5 dB) så snart samplingsabsoluttverdien er større enn en forhåndsbestemt verdi nær maksimum, f.eks. verdien 7 900. IG tilbakestilles til 0 dB så snart ekkokretsen går inn i taus tilstand. Denne forsterkningsregulering er ikke hørbar i nærenden og vil vanligvis ikke komme i bildet ved en typisk samtale, imidlertid forbedrer den ekkokretsens drift ganske mye når fjerntaleren roper.

Ifølge fig. 7 fremgår det at den periodiske funksjonsberegning utføres etter at parameterinnstillingstrinnet er avsluttet. Fig. 9 illustrerer de tre beregninger som utføres periodisk i dette funksjonsberegningstrinn: (1) differensialenergistørrelsene for signalene x(n) og e(n), (2) autokorrelasjon og den såkalte Durbin-rekursjon for støyanalyse og (3) tappeforskyvningsalgoritmen for å ta hensyn til forskjellige ekkoforsinkelser.

Fig. 9 viser at det periodiske funksjonsberegningstrinn starter i et funksjonsvalgtrinn, blokk 300, hvor det bestemmes ut fra tilstanden i tilstandsenheten og en teller (F-telleren) hvilke beregninger som må utføres. Uavhengig av tilstanden beregnes det for hvert 128. sampel differensialenergistørrelsene for signalene x(n) og e(n) i enheten 184 (fig. 6).

Størrelsen av differensialenergien i signalet x angitt med DEM(x), brukes for å bestemme om det tales i fjernenden. Stør-relsen fremkommer i den foretrukne utførelse som et helt tall i området [0,3] og finnes ved å sammenligne energien Ex av signalet x(n) fra beregningen i enheten 182 (fig. 6) med tre beregnede terskelverdier som hver er en funksjon av et estimat av energien i bakgrunnsstøynivået XBt (blokk 302).

I dette trinn beregnes bakgrunnsstøyestimatet hvert 128. sampel og den neste oppdaterte verdi XB1+1 beregnes på følgende måte:

De tre terskelverdier beregnes som en funksjon av XBi som følger:

Energien Ex av f jernsignalet sammenlignes på ny med disse tre terskler. Hvis energien finnes å være større enn samtlige tre terskler, nemlig hvis DEM(x) = 3, indikeres det at tale er til stede i fjernenden. Hvis Ex er større enn de to første terskler, men ikke større enn den tredje, nemlig når den angitte verdi er lik 2, indikeres det at det nok forekommer talelyder, men at disse ikke egentlig er i form av tale. Hvis Ex er større enn den første terskel, men mindre enn de to neste, betyr dette at DEM(x) = 1 og endelig hvis Ex er mindre enn samtlige tre terskler, nemlig når DEM(x) = 0, indikeres det at det ikke er noen tale i det hele tatt. Verdien av DEM(x) fremkommer fra differensialenergistørrelses-enheten 184 og føres til tilstandsenheten 180.

Tilsvarende beregnes den dif ferensielle energi størrelse for signalet e, DEM(e), for å bestemme om nærtaleren egentlig taler eller ikke. Denne verdi frembringes i den foretrukne utførelse også i området [0,3] som et heltall og fastslås ved å sammenligne energien Ee i signalet e(n) fra energiberegningen i enheten 182 (fig. 6) med de følgende tre beregnede terskler (blokk 304): hvor bakgrunnsstøyestimatet for signalet e(n) også oppdateres hvert 128. sampel som:

Hvis Ee er større enn samtlige tre terskler [DEM(e) = 3], indikeres det at det foreligger nærtale, hvis derimot energien ligger over de to første terskler, men ikke over den tredje terskel [DEM(e) = 2] , indikeres det at en slags tale forekommer i nærenden, men ikke er uttrykt fullstendig. Hvis Ee er større enn den første terskel, men mindre enn de to øvrige, gjelder det at DEM(e) = 1 og hvis Ee er mindre enn samtlige tre terskler, er DEM(e) = 0, hvilket innebærer at det ikke er tale i det hele tatt i nærenden. Verdien av DEM(e) tilveiebringes også fra enheten 184 og overføres til tilstandsenheten 180.

Når verdiene DEM(x) og DEM(e) beregnes, oppdateres verdiene XB± og EBi i ligningene (17) og (24) i blokk 306 i diagrammet. Det skal bemerkes at begge disse siste verdier initialiseres til en verdi på 160 000.

Ved å bruke forskjellig differensielle energimålinger som sporer bakgrunnsstøynivået, kan man få til en presis bestemmelse av om noen taler i den ene eller den andre ende av en forbindelse, også ved et høyt bakgrunnsstøynivå. Dette hjelper tilstandsenheten 180, vist på fig. 6, til med for å gjøre korrekt tilstandsbedøm-melse.

Som nevnt tidligere utføres en støyanalyse i det periodiske funksjonsberegningstrinn. Når funksjonsvalget utføres i blokk 300 og det fastslås at tilstandsenheten angir tilstanden "0" for det aktuelle sampel, bestemmes det om de siste 256 sampler, innbefattet det aktuelle, alle hadde samme nullstatus (blokk 398). Hvis dette er tilfellet brukes en lineær prediktiv koding (LPC) som ofte er benyttet for talekoding, for å beregne de spektrale karakteristika for støyen. Hvis imidlertid samtlige sampler ikke hadde tilstanden "0", hopper man over denne koding.

Fremgangsmåten med LPC modellerer hver sampel som frembrakt av en lineær kombinasjon av foregående sampler pluss en eksitering. Når ingen av forbindelsespartene i sambandet taler, føres feilsignalet e(n) gjennom et prediksjonsfeilfilter (støyanalyseele-ment 166 vist på fig. 5) for å fjerne eventuelle korttidsredun-danser. Overføringsfunksjonen for dette filter er gitt av:

hvor den såkalte prediktors orden i eksemplet er 5 (P = 5).

LPC-koeffisientene, air beregnes fra en blokk på 128 sampler ved hjelp av autokorrelasjon i blokken 310 i diagrammet og med Durbin's rekusjon i blokk 312, slik som det er gjennomgått i litteraturen: Digital Processing of Speech Signals by Rabiner & Schafer, idet dette litteratursted angir en velkjent og effektiv beregningsmetode. De første 6 autokorrelasjonskoeffisienter R(0)-R(5) beregnes av formelen

LPC-koeffisientene kan deretter utledes direkte fra autokorrelasjonsverdiene ved Durbins rekusjonsalgoritme som settes opp på denne måte: (7) Den endelige løsning for LPC-koef f isientene er gitt ved

Når så LPC-koef f isientene er fremskaffet, kan syntetiserte støysamplere dannes med samme spektrale karakteristikk ved å føre uveid (hvit) støy gjennom støysyntesefilteret (støysynteseelementet 168 vist på fig. 5), idet samplene dannes i henhold til formelen:

som akkurat er det inverse uttrykk av uttrykket for filteret brukt for støyanalysen.

Man forstår at utførelseseksemplet ved hjelp av LPC-teknikk gir en utmerket metode for modellering eller simulering av støyen. Man kan imidlertid også bruke annen teknikk for dette eller man kan helt sløyfe støymodelleringstrinnet.

En ytterligere gren av beregningstrinnet for periodisk funksjon er en tappeforskyvningsalgoritme som brukes for å endre ekkoforsinkelsene, idet denne beregning utføres sammen med den innledende samplingsprosessering for et anrop eller en oppsatt samtale, fortrinnsvis hvert 256. sampel, såfremt ERLE-verdien er større enn 10 dB (blokk 314). Hvis denne verdi altså er større enn 10 dB, indikeres det at man har en viss kansellering til stede og da beregnes den største tapping, dvs. den filterkoef f isient som har den største verdi i initialfilteret (filter 156 på fig. 5) (blokk 316) i enheten 190 vist på fig. 6. En forskyvning av tappene iverksettes da for å prosessere et større antall sampler fra ekkospredningsområdet og tilsvarende færre fra konstantforsinkelsesområdet (blokk 318). Forskyvningen av tappinger er en bestemt plassering av et større antall sampler fra ekkospredningsområdet fra bufferen og til tilstandsfilteret og ekkokanselleringsfilteret enn det som normalt ville være situasjonen. En omberegning av energigjennomsnittene for disse sampler utføres deretter i blokk 320. Når tappeforskyvningsalgoritmen er avsluttet eller en av de andre to beregninger innenfor den periodiske funksjonsberegning er komplettert, blir F-telleren inkrementert i blokk 322 og subrutinen startet.

Med hensyn til ekkoforsinkelsesinnstillingen har også konstantforsinkningen av ekkosignalet et stort omfang siden avstanden mellom ekkokretsen ved basisstasjonen og hybridkretsen i telefonnettet kan variere ganske mye fra samtale til samtale. Man kan raskt anslå dette omfang i forsinkelse ved å betrakte forholdene i USA, nemlig ved at hele USA-kontinentet er omkring 4 500 km tvers over, idet man går ut fra at de elektriske signaler går med omkring 2/3 av lyshastigheten. Total strekning frem og tilbake blir derfor ca. 9 000 km og den maksimale konstante forsinkelse mellom en talepuls i nærenden og et returnert ekko, det vi her har kalt den maksimale konstantforsinkelse, vil derfor omtrent være:

Oppfinnelsens ekkokrets tar hensyn til den konstantforsinkelse man får for de enkelte samtaler slik at flere tappinger kommer til å virke i ekkospredningsområdet i stedet for å "sløses bort" i konstant f orsinkelsesområdet. I en konvensjonell ekkokrets uten noen tappeforskyvningsmekanisme ville man imidlertid for en konstant forsinkelse på 16 ms ha situasjonen at de første 128 tappinger i ekkokretsen ville ligge nær null, siden de 128 siste sampler i filterforsinkelseslinjen ikke korreleres med ekkosamplingen som kommer inn til ekkokretsen. Det aktuelle ekkosignal ville derfor bare kanselleres ved hjelp av de gjenstående 128 tappinger. I kontrast til dette vil ekkokretsen ifølge oppfinnelsen automatisk bestemme at den konstante forsinkelse er 16 ms og forskyve tappingene slik at disse gjelder de eldre sampler. Denne strategi bruker flere tapper i ekkospredningsområdet som nevnt tidligere, hvilket naturligvis fører til bedre kanselleringsvirkning.

Oppfinnelsens ekkokrets lagrer 512 sampler av fjerntalen x(n) i en såkalt sirkulær buffer (bufferen 154 vist på fig. 5), hvilket tilsvarer en forsinkelse på 64 ms. Når ekkokretsen starter opp, tilpasser den innledningsvis i initialfilteret 156 vist på fig. 5, 448 filtertappinger for de 448 siste sampler, slik det fremgår av fig. 10.

Etter at det er oppnådd innledende konvergens med tappingene i denne stilling, bestemmer algoritmen den konstante forsinkelse som fastlegges av enheten 190 ved å finne den største tappeverdi og dennes tilhørende posisjon i tappebufferen hos initialfilteret 156. Tappenummeret angis med Tmax og tilsvarer konstantforsinkelsen, siden nummeret angir den tid (i 8 kHz sampler) det tar for et fjerntalesampel og bringes ut av ekkokretsen, reflekteres i hybridkretsen og vende tilbake til inngangen av ekkokretsen. I stedet for å forskyve tappingene med størrelsen Tmax, gir algoritmen en sikkerhetsmargin på 32 sampler i tilfellet ekkokanalresponsen endrer seg noe. Således blir den aktuelle tappefor-skyvningsverdi gitt av formelen:

Når tappeforskyvningen Tshift er bestemt, kopieres initial-filterets tappinger med start fra Tshift, til både tilstandsfilteret og ekkokanselleringsfilteret ved hjelp av beregningsenheten 190 som indikert på fig. 11. En forskyvning med størrelsen Tshift i den sirkulære buffer brukes slik at den nulte filtertapping for både overvåkingsf ilteret og ekkokanselleringsf ilteret vil flukte med det sampel som ankom Tshift plasser før det sist ankomne sampel. Fig. 12 illustrerer den maksimale forskyvning for å tillate ekko-dekning på 64 ms. Etter at tappingene er forskjøvet for å arbeide med eldre sampler, modifiseres energimålingene Ez(n) og Eu(n) for å måle kvadratsummen av disse eldre sampler.

Som beskrevet her for illustrative formål, er det benyttet tre adaptive filtre, men det er klart at i de forskjellige andre anvendelser, særlig i forbindelse med digitale signalprosessorer, kan initialf ilteret også tjene som tilstandsf ilter og ekkokanselleringsf ilter ved å bruke samme fysiske lager.

Ved aktivering av det periodiske funksjonsberegningstrinn ved punkt D (fig. 7 og 9), utføres en tilstandsovervåkingsalgoritme av tilstandsenheten 180 (fig. 6). Denne algoritme kan settes opp som en modell som en tilstandsenhet med fem tilstander, slik som vist på fig. 13. Algoritmen som er lagt inn i tilstandsenheten 180, kan føre til en tilstandsendring for hvert nytt sampel.

Tilstanden 0 (blokk 330) angir den tause tilstand hvor ingen av forbindelsens tilknyttede abonnenter taler. Hverken tilstandsfilteret eller ekkokanselleringsf ilteret utfører tilpasning i denne tilstand for å hindre divergens fra ekkokanalen. Hvis ekkokretsen holdes i tilstand 0 over 256 påfølgende samplingsinter-valler, aktiverer overvåkingsalgoritmen støyanalyserutinen indikert på fig. 9, for å kode bakgrunnsstøyens frekvenskarakteristikk ved hjelp av LPC-analyse.

Hvis fjerntaleren er den eneste som taler, går nettets ekkokrets inn i tilstand 1 (blokk 332) hvor tilstandsfilteret alltid utfører tilpasning. Ekkokanselleringsf ilteret utfører tilpasning hvis ERLE-verdien i ett av filtrene ligger over tilpasningsterskelen VT. Støysynteserutinen frembringer støy (ved hjelp av de LPC-koef fisienter som fremkom under det siste tause intervall) for å erstatte eventuelle restekkosignaler. Faktisk har ekkokretsen uendelig ERLE-verdi i tilstand 1, siden intet restekko vil føres tilbake til mobilstasjonen uansett hvor sterk fjerntalen x(n) er.

Hvis nærtaleren er den eneste som taler, går nettets ekkokrets inn i tilstand 2 (blokk 334), hvor tilstandsenheten låser tilpasningen hos begge filtre og bringer ut signalet e(n). Opphører talen i nærenden, går ekkokretsen over til tilstand 4 ( "hangover" med verdi 50 ms i utførelseseksemplet) før overgang til tilstand 0 (taushet). Dette sperre- eller beskyttelsesintervall gir anledning til at nærtaleren kan ha kortere pauser under tale. Hvis imidlertid fjerntaleren starter en talesekvens, går ekkokretsen over til tilstand 3 (dobbelttale).

I tilstand 3 (blokk 336) som altså er dobbelttaletilstanden, låses tilpasningen i ekkokanselleringsfilteret og signalet e(n) føres ut. Er hybridkretstapet større enn 3 dB, tillater overvåkingsalgoritmen at tilstandsfilteret utfører tilpasning for å følge opp en mulig endring i ekkokanalpuls-responsen. Anta f.eks. at begge filtre har konvergert og at fjerntaleren er den eneste som taler. Anta videre at ekkokanalen endres brått, idet en slik situasjon kan forekomme hvis f.eks. noen tar opp en bitelefon slik at mobilstasjontaleren fra da av taler til to personer på landtelefonsiden samtidig. I dette tilfellet vil ERLE-verdien for begge filtre falle plutselig og nettets ekkokrets ville føres tilbake til dobbelttaletilstanden ved å ta feil av ekkosignalet og anta at dette var nærtale. Selv om begge filtre normalt ville være låst ved dobbelttale tillates de ikke å utføre tilpasning og ekkokretsen vil forbli i denne tilstand inntil samtalen avsluttes. Imidlertid bruker ekkokretsen hybridkretstapet for å bestemme om tilstandsfilteret tillates å utføre tilpasning. Når tilstandsfilteret tilpasser, vil dets ERLE-verdi stige når den nye ekkokanal faller inn og ekkokretsen vil derfor gå ut av tilstand 3. Som vist i tilstandsdiagrammet er den eneste måte å gå ut av tilstand 3 (dobbelttale) på, å gå via tilstand 4 ("hangover" eller etterbeskyttelse) og denne tilstand kan bare oppnås hvis hybridkretstapet er større enn 3 dB og ERLE-verdien for enten tilstandsfilteret eller ekkokanselleringsf ilteret ligger over minsteterskelen MT.

Tilstand 4 (blokk 338) er en etterbeskyttelsestilstand som gir anledning til pauser i nærtalen. Hvis fjerntaleren er i ferd med å tale og nærtale ikke registeret i løpet av 100 ms slik det er angitt i eksemplet, går ekkokretsen over fra tilstand 4 til tilstand 1 (fjerntale alene). Hvis imidlertid fjerntaleren ikke taler og nærtale ikke registreres i løpet av 50 ms i eksemplet, går ekkokretsen over fra tilstand 4 til tilstand 0 (taushet). Hvis nærtale registreres, fører overvåkingsalgoritmen ekkokretsen tilbake til enten tilstand 2 (nærtale) eller tilstand 3 (dobbelttale).

Et detaljert flytdiagram for ekkokretsens overvakingsalgo-ritme for tilstandene er vist på fig. 14. Figuren viser at algoritmen utøves for hvert sampel med en forhåndsbestemmelse med hensyn til om den aktuelle tilstand er tilstand 1 (f jerntale), blokk 340. Hvis den aktuelle tilstand bestemmes å være tilstand 1 og verdien av H<1> for hybridkretstapet bestemmes å være mindre enn 3 dB (blokk 342), tillater overvåkingselementet en utgang av verdien e(n), blokk 344. Denne situasjon indikerer forholdene hvor fjerntale var til stede for det foregående sampel, men hvor dobbelttale foreligger for det aktuelle sampel. Hvis tilsvarende den aktuelle tilstand bestemmes å være enten tilstand 1, 2 eller 3 (hhv. blokk 340, 346 eller 348) tillates verdien e(n) å føres ut (blokk 344) med utgangsregulering tilveiebrakt av tilstandsenheten og en bestemmelse utføres derfor vedrørende om den neste tilstand ekkokretsen er i for prosessering av det neste sampel, idet den neste tilstandsbestemmelse starter i punkt E i den viste algoritme.

Vender vi tilbake til blokk 340 og antar at den aktuelle tilstand bestemmes å være tilstand 1 (f jerntale), mens hybridkretstapet er større enn 3 dB (blokk 342) tillates tilstandsfilteret å utføre tilpasning (blokk 350). Verdiene for ERLE og ERLE1 kontrolleres mot VT og hvis én av disse verdiene er større enn VT (blokk 352 og 354), tillates ekkokanselleringsf ilteret å utføre tilpasning (blokk 356). Skulle imidlertid verdiene for ERLE og ERLE1 i begge blokker 352 og 354 ikke være større enn VT, utføres ingen tilpasning av ekkokanselleringsfilteret. I begge tilfeller frembringes et syntetisert støysampel i blokk 352 av syntesestøyele-mentet og under styring/overvåking av det element som bruker LPC-koef f isientene fremskaffet under det siste tause intervall. Det syntetiserte støysampel s(n) føres i blokk 360 ut og med utgangskon-troll tilveiebrakt av kontroll/overvåkingselementet, og en bestemmelse utføres vedrørende den neste tilstand som nettets ekkokrets er i for prosessering av det neste sampel, idet den neste tilstands bestemmelse starter i punkt E.

I punkt E går programutførelsen inn i en subrutine for den neste tilstand. Hvis verdien av DEM(x) ikke er større eller lik heltallverdien 2 (blokk 362), kontrolleres om DEM(e) er mindre eller lik 1 i blokk 364. Hvis dette ikke er tilfellet går tilstandsenheten over til en neste tilstand, tilstand 2 (nærtale) i blokk 366. Skulle imidlertid DEM(e) være mindre eller lik 1, vil enheten overføre til en neste tilstand 0 (taushet) i blokk 368. Enten en overgang utføres til tilstand 2 eller 0, fortsetter rutinen frem til punkt F i overvåkingsalgoritmen for å bestemme den nødvendige beskyttelsestid etter taleopphør (det som er kalt "hangover").

Ved start av den neste tilstandssubrutine fra og med punkt

E bestemmes verdien av DEM(e) hvis DEM(x) er større eller lik 2 (blokk 362) og faktisk lik 3 (blokk 370), hvis ikke bestemmes den neste tilstand å være 1 (fjerntale) (blokk 372) og rutinen fortsetter til punkt F i algoritmen for den aktuelle beskyttelsesinter-vallbestemmelse. Hvis i blokk 370 verdien av DEM(e) bestemmes å være lik 3, kontrolleres for å bestemme om én av verdiene HX/ ERLE eller ERLE1 er mindre enn 3 dB, i hhv. blokk 374, 376 og 378. Hvis én av disse verdier er mindre enn 3 dB, bestemmes den neste tilstand å være tilstand 3 (dobbelttale), blokk 380. Hvis hver verdi er større eller lik 3 dB i blokkene 374, 376 og 378, bestemmes den neste tilstand å være tilstand 1 (f jerntale), blokk 372. Fra blokk 380 og 372 skrider rutinen frem som før til punkt F i algoritmen for bestemmelse av beskyttelsesintervallet etter taleopphør.

Ser vi på ny på blokk 346, hvor en inngang til denne blokk utføres hvis den aktuelle tilstand bestemmes ikke å være tilstand 1 (f jerntale) i blokk 340, utføres bestemmelsen hvis den aktuelle tilstand er tilstand 2 (nærtale). Hvis den aktuelle tilstand er tilstand 2, føres verdien e(n) ut (blokk 382). En bestemmelse utføres med hensyn til neste tilstand ved første å bestemme om DEM(x) er lik 3 (blokk 384) og hvis dette er tilfellet settes neste tilstand til å være tilstand 3 (dobbelttale), blokk 386. Hvis imidlertid DEM(x) ikke er lik 3, utføres en bestemmelse hvis DEM(e) er større eller lik 2 (blokk 388).

Hvis DEM(e) i blokk 388 bestemmes å være større eller lik 2, settes den neste tilstand slik at den fortsetter å tilsvare den aktuelle tilstand, nemlig tilstand 2 (nærtale), blokk 390. Hvis DEM(e) i blokk 388 bestemmes ikke å være større eller lik 2, fastslås om DEM(x) er mindre eller lik 1 i blokk 392, men hvis dette ikke er tilfellet settes neste tilstand til tilstand 3 i blokk 386. Er imidlertid DEM(x) mindre eller lik 1 i blokk 392, bestemmes den neste tilstand å være tilstand 4 i blokk 394, og i tillegg bestemmes i denne blokk at en intern teller, H-telleren som imidlertid ikke er vist, settes til en tellerverdi på 400 i overvåkingselementet. Fra blokkene 386, 390 og 394 fortsetter rutinen til punkt F i algoritmen for bestemmelse av sperreintervall etter taleopphør.

Fra blokk 346 fremgår det at hvis bestemmelsesresultåtet er slik at den aktuelle tilstand ikke er tilstand 2 (nærtale), fastslås det om tilstanden er tilstand 3 (dobbelttale) i blokk 348. Hvis den aktuelle tilstand er tilstand 3, føres verdien av e(n) ut i blokk 396. En bestemmelse utføres om den reste tilstand ved først å fastslå om DEM(x) er lik 3 i blokk 398 og hvis ikke fortsetter rutinen til blokk 388 for å bestemme tilstanden slik som angitt ovenfor. Hvis DEM(x) imidlertid er lik 3, fastslås det om hybridkretstapet Hx er større enn 3 dB i blokk 400, men hvis dette ikke er tilfellet, settes den neste tilstand til tilstand 3 (dobbelttale) i blokk 386. Er imidlertid tapet større enn 3 dB, tillates tilstandsfilteret å utføre tilpasning i blokk 402.

Når dette tillates for tilstandsfilteret, bestemmes det om ERLE-verdien er større enn MT, blokk 404, og hvis ikke, bestemmes det om ERLEl-verdien er større enn MT i blokk 406. Hvis den ene av disse verdier er større enn MT, settes neste tilstand til å være tilstand 4 i blokk 408. Hvis imidlertid ERLEl-verdien ikke er større enn MT, settes neste tilstand til å være tilstand 3 (dobbelttale) i blokk 386. Hvis den neste tilstand er satt til å være tilstand 4 i blokk 408, settes H-telleren til 800. Fra blokkene 386 og 408 fortsetter rutinen til punkt F i algoritmen som tidligere.

Denne rutinen sikrer at det settes opp en forsinkelse mellom overgangen fra nærtaletilstand eller dobbelttaletilstand og til fjerntaletilstand eller taushet. Når rutinen har kommet til punkt F, fastslås det om den aktuelle tilstand er tilstand 4 i blokk 410, men hvis dette ikke er tilfellet, forlates algo-ritmerutinen og starter opp igjen i punkt A på fig. 7.

Hvis det i blokk 410 blir fastslått at den aktuelle tilstand er tilstand 4 bestemmes om den neste tilstand er satt til en tilstandsverdi mindre enn 2, såsom tilstand 1 (fjerntale) eller tilstand 0 (taushet), 1 blokk 412. Hvis det i blokk 412 fastslås at tilstanden ikke er 0 eller 1 utøves tilstandsenhetens kontrollalgoritme i form av en subrutine og med tilbakevending til punkt A på fig. 7. Hvis den neste tilstand imidlertid bestemmes å være tilstand 0 eller 1 dekrementeres H-telleren i blokk 414 med bestemmelse av om tellingen er lik 0 (blokk 416). Hvis så er tilfelle utøves subrutinen i tilstandsenhetens kontrollalgoritme og med tilbakevending til punkt A på fig. 6. Hvis imidlertid H-telleren ikke er lik 0 vil den neste tilstand settes til tilstand 4 i blokk 418, hvoretter subrutinen utøves med tilbakevending til punkt A på fig. 7.

Det er klart at mange av de parametere som er gjennomgått her som typiske for et utførelseseksempel, også kan endres eller modifiseres innenfor oppfinnelsens ramme. F.eks. kan den innførte forsinkelse som sikrer en overgangspause etter opphør av tale (hangoverperloden), endres og dette gjelder også andre parametere, så som terskelverdiene, antall terskelnivåer eller filtertrinn-størrelser.

Den beskrivelse som nå avsluttes, er lagt opp for å la fagkyndige i denne eller tilsvarende teknikk kunne bruke oppfinnelsen. De enkelte eventuelle modifikasjoner vil derfor i mange tilfeller være innlysende og hovedprinsippene kan også brukes sammen med andre utførelser uten egentlig oppfinnerisk tankevirksomhet. Følgelig er oppfinnelsen ikke ansett å være begrenset til bare de eksempler som er trukket frem her, men den skal tolkes videst mulig i samsvar med de prinsipper og nye trekk som er lagt frem, og oppfinnelsen vil i så måte nærmere defineres i de etterfølgende patentkrav.

Claims

1. Ekkokrets for kansellering av et mottatt ekkoreflektert kanalsignal i et retursignal, idet det mottatte ekkoreflekterte kanalsignal er kombinert i en ekkokanal med et innkommende returkanalsignal, karakterisert ved: første filterkretser for å frembringe første filterkoef fisienter, å frembringe et første ekkoestimatsignal med de første filterkoeffisienter og oppdatere de første filterkoef fisienter i respons på en første filterkontrollsignal, første summeringskretser for subtraksjon av det første ekkoestimatsignal fra et kombinert retur- og et mottatt ekkokanal signal for å frembringe et første restekkosignal, andre filterkretser for å frembringe andre filterkoeffisienter, frembringe et andre ekkoestimatsignal med de andre filterkoeffisienter og oppdatere de andre filterkoeffisienter i respons på et andre filterkontrollsignal, andre summeringskretser for subtraksjon av det andre ekkoestimatsignal fra det kombinerte signal for å frembringe et andre ekkorestsignal og påtrykk av dette til returkanalen, og en styreenhet for, på basis av det mottatte kanalsignal, det kombinerte signal og det første og det andre ekkorestsignal, å fastlegge én av flere kontrolltilstander hvorav en første kontrolltilstand indikerer et mottatt kanalsignal over et første forhåndsbestemt energinivå, idet det første filterkontrollsignal frembringes når styreenheten er i den første kontrolltilstand, mens det andre filterkontrollsignal frembringes når minst ett av et første energiforhold mellom det første ekkorestsignal og det kombinerte signal, og et andre energiforhold mellom det andre ekkorestsignal og det kombinerte signal overskrider et forhåndsbestemt nivå.

2. Ekkokrets ifølge krav 1, karakterisert ved at styreenheten i den første kontrolltilstand fastlegger det første forhåndsbestemte energif orholdsnivå ved å bestemme om det andre energiforhold er større enn en svim av en første terskelverdi og en første forhåndsbestemt fast verdi, og hvis dette er tilfellet, regulering av det første forhåndsbestemte energiforholdsnivå til den største av den første terskelverdi og en forskjell mellom det andre energiforhold og den første forhåndsbestemte faste verdi, og hvis det andre energiforhold er mindre enn summen av den første terskelverdi og den første forhåndsbestemte faste verdi, regulering av det første forhåndsbestemte energiforholdsnivå til en andre forhåndsbestemt fast verdi når det andre energiforhold er mindre enn for-skjellen mellom den andre forhåndsbestemte faste verdi og en tredje forhåndsbestemt fast verdi.

3. Ekkokrets ifølge krav 1, karakterisert ved at styreenheten videre fastlegger en andre kontrolltilstand for indikasjon på om det innkommende returkanalsignal er over et andre forhåndsbestemt energinivå, og når styreenheten er i denne andre kontrolltilstand, sperring av både det første og andre filterkontrollsignal .

4. Ekkokrets ifølge krav 1, karakterisert ved at styreenheten videre fastlegger en andre kontrolltilstand for indikasjon på om det mottatte kanalsignal er over det første forhåndsbestemte energinivå og om det innkommende retursignal er over et andre forhåndsbestemt energinivå, og når styreenheten er i den andre kontrolltilstand, frembringelse av det første filterkontrollsignal.

5. Ekkokrets ifølge krav 4, karakterisert ved at styreenheten, når den er i den andre kontrolltilstand frembringer det første filterkontrollsignal når forholdet mellom det mottatte kanalsignals energi og det kombinerte signals energi er større enn et tredje forhåndsbestemt energiforholdsnivå.

6. Ekkokrets ifølge krav 1, karakterisert ved utgangskretser for frembringelse av et støysignal, påtrykk av støysignalet til erstatning av det andre restekkosignal til returkanalen i respons på et støyseleksjonssignal, og at styreenheten i den første kontrollstiIling videre frembringer støyseleksjons-signalet.

7. Ekkokrets ifølge krav 6, karakterisert ved at styreenheten i den første kontrolltilstand frembringer støyseleksjonssignalet når forholdet mellom det mottatte kanalsignals energi og det kombinerte signals energi er større enn et tredje forhåndsbestemt energiforholdsnivå.

8. Ekkokrets ifølge krav 7, karakterisert ved at styreenheten videre fastlegger en andre kontrolltilstand for indikasjon på om både det mottatte kanalsignal og det innkommende returkanalsignal er under hhv. andre og tredje forhåndsbestemte energi-nivåer, og når styreenheten er i den andre kontrolltilstand, sperring av frembringelsen av det første og det andre filterkontrollsignal, mens utgangskretsene omfatter: støyanalysekretser for, når styreenheten er i den andre kontrolltilstand, utførelse av lineær prediktiv kodeanalyse av det andre restekkosignal og frembringelse av en analyseutgang, støysyntesekretser for å motta analyseutgangen og ut-føre syntese av støysignalet, representativt for det andre restekkosignal, og omkoplingskretser for å tilveiebringe en utgang av det andre restekkosignal til returkanalen og i respons på støy-seleks jonssignalet for å tilveiebringe støysignalet til retur kanal en til erstatning av det andre restekkosignal.