SE419924B - Anordning for instellning av ett adaptivt digitalt balansfilter ingaende i en abonnentenhet - Google Patents

Description

eaa4s4s-1 10 15 20 för dessa (sett från hybridkretsen) till de olika abonnentledningarna kan ha stor spridning.

Det är tidigare känt (se exempelvis USA-patentet 3,982,080) att auto- matiskt inställa värdet hos balansimpedansen hos en hybridkrets i be- roende av impedansvärdet hos en viss linje bland ett antal tillgängliga, för att därigenom uppnå optimal impedansanpassning mellan hybridkrets och linje.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning för inställning av balansimpedansen i en abonnentenhet av ovan angivet slag i det fall att balansimpedansen består av ett digitalt filter, vars frekvenskarakteristik pâ i och för sig känt sätt kan varieras ge- nom variation av de parametrar som tillförs filtret. Den föreslagna anordningen kan därvid anordnas i en central punkt, exempelvis i omedel- bar anslutning till telefonväxelns kopplingssteg, så att den kan ut- nyttjas av flera abonnenter var för sig.

Uppfinningen är därvid kännetecknad så som det framgår av kännetecknande delen av patentkravet 1.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade rit- ningar i vilka figur 1 visar ett blockschema över anordningen enligt uppfinningen ansluten till en abonnentenhet; Figur 2 visar utseendet av ett digitalt filter ingående som balans- filter i abonnentenheten enligt figur 1; Figur 3 visar ett blockschema över en mätenhet och en minnesenhet in- gående i urvalsenheten enligt figur 1. 10 15 20 25 30 8004848-1 FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Blockschemat enligt figur 1 visar en abonnentenhet I, en kopplingsenhet II ingående i en telefonväxel samt en urvalsenhet III. Abonnentenheten I är av känt utförande och innehåller en gaffelkoppling G, vars ingång utgörs av en tvåtrâdig dubbelriktad förbindelse från en abonnentapparat ansluten till enheten I. Gaffelkopplingen G är av känt utförande och har till uppgift att uppdela signalerna över den tvåtrådiga förbindelsen i två enkelriktade signalvägar, men innehåller ej den i kända kopp- lingar ingående balansimpedansen. Ena signalvägen innehåller en analog- digitalomvandlare AD och ett digitalt filter F4 och den andra signal- vägen innehåller en digitalanalogomvandlare DA och ett digitalt filter F3. Gaffelkopplingens ledningsingång är betecknad p. De båda signal- vägarna är förbunda via ett balansfilter B vilket motsvarar balansim- pedansen i kända gaffelkopplingar samt en summatorkrets So. Den sålunda bildade slingan G, AD, F4, So, B, F3 och DA utgör den egentliga hybrid- kretsen ingående i abonnentenheten I. Om dämpningen i enheterna F3, DA, G och till abonnenten över linjen är A1 och dämpningen från abonnenten över linjen och i enheterna G, AD och F4 är A2 gäller för dämpningen A3 i slingan att A3-A1-A2 > 0. Signaler, som från omvandlaren DA i den andra signalvägen dels passerar gaffelkopplingen G och när den första signalvågen dels matas ut pâ linjen och reflekteras tillbaks, skall utbalanseras av signalerna från balansfiltret B i summatorkretsen So.

Omvandlaren AD omvandlar på känt sätt inkommande analoga talsignaler från gaffelkopplingen G till PCM-kodade signaler, dvs i digitala sig- naler i form av binära pulser. Omvandlaren DA mottar sådana pulser och omvandlar dessa till analoga signaler, vilka efter att ha passerat kopplingen G sändes tillbaks till abonnenten.

I föreliggande utförande av abonnentkrets är ett antal filter F1, F2, F3 och F4 anordnade för bandbegränsning av signalerna i de båda signal- vägarna till föreskrivet frekvensband (exempelvis 0-4 kHz motsvarande ett talband) och utgörs av digitala filterlänkar av känt slag. Analog- digitalomvandlingen och digital-analogomvandlingen sker lämpligen med högre samplingsfrekvens (exempelvis 512 kHz) än den som användes i den efterföljande väljaren. Filtrens uppgift är därvid, förutom bandbegräns- ningen, att anpassa sampelfrekvenseñ i omvandlarna AD och DA till den 8904848-1 10 15 20 25 30 lägre sampelfrekvensen (8 kHz) i väljaren. Filterfunktionen har därvid uppdelats så att filtren F1 och F3 är anslutna i ena grenen för utgående signaler från abonnentenheten och filtren F2 och F4 för inkommande sig- naler.

Balansfiltret B är av digital typ och med sin ingång anslutet mellan filtren F1 och F3 och med sin utgång via en styrbar omkopplare K1 an- sluten till ena ingângen av en summatorkrets So. Andra ingången av summatorkretsen So är ansluten till utgången av filtret F4 och dess ut- gång är ansluten till ingången av filtret F2. Filtren F1 och F2 utgörs av två i huvudsak lika filter av rekursiv typ medan filtren F3 och F4 är transversalfilter av i huvudsak samma utseende. För att komprimera utgående signaler från filtret F2 och expandera inkommande signaler till filtret F1 är en digital kompressorenhet CP1 och en expanderenhet EX1 anslutna till respektive filter F2, F1.

De signaler som utmatas från kompressorenheten CP1 respektive inmatas till expanderenheten EX1 och vilka uppträder över terminalerna Xa, Xb utgör de talsignaler som i PCM-kodad binär form genomkopplas i den efterföljande växeln. Blocket II symboliserar en omkopplingsanordning i växeln- för att vidarebefordra de från abonnentenheten I erhållna och från urvalsenheten III mottagna signalerna.0mkopplaren K2 ingår före- trädesvis i telefonväxelns befintliga väljarnät såsom gemensamt kopplings- element för exempelvis tonsignalerna till växeln, varvid kopplingsele- mentet är i frånslaget läge vid uppkopplat samtal. Alternativt kan om- kopplaren,sâsom för överskådlighetens skull visats i figur 1, utgöras av en från övriga kopplingsenheter i växeln separat enhet, vilken akti- veras frân växelns centralprocessor endast då urvalsenheten III skall arbeta och vidarebefordrar då signalerna från abonnentenheten I till urvalsenheten III. Då omkopplaren K2 är i slutet läge och således ur- valsenheten III är ansluten, är omkopplaren K1 styrd så att den är bru- ten för bortkoppling av balansfiltret E. Omvänt gäller att då urvals- enheten III är bortkopplad (omkopplaren K2 bruten), så är balansfiltret B inkopplat (uppkopplat samtal).

Enligt uppfinningen är således en urvalsenhet III anordnad i växeln vilken vid avlyft tillstånd hos en abonnent inkopplas till den mot 8004848-1 abonnenten hörande abonnentenheten- I. Urvalsenheten är enligt uppfin- ningstanken så anordnad att den kan betjänafleraabonnentenheter an- slutna till den gemensamma växeln. Föröverskådlighetens skull har emel- lertid endast en omkopplare K2 och en abonnentenhet I visats i figur 1, 5 men det är underförstått att flera abonnentenheter via ytterligare om- kopplare i växelns kopplingssteg II kan anordnas för anslutning till ur- valsenheten III. Härför erfordras endast att omkopplaren K2 frân växelns processorenhet styres så att då abonnentenheten I enligt figur 1 ej år aktiverad, omkopplaren K2 är bruten, medan motsvarande omkopplare hörande 10 till en aktiverad enhet I (ej visad i figur 1) slutes.

Enheten III innehåller en testsignalgenerator TS, vilken sänder ut en testsignal i digital form, exempelvis en lâgfrekvent sinussignal kodad i överensstämmelse med omvandlingen av talsignalerna i abonnentenheten I. En digital kompressorenhet CP2 av samma slag som kompressorenheten 15 CP1 år inkopplad mellan testsignalgeneratorns TS utgång och ingången ' till omkopplaren K2. Till testsignalgeneratorns utgång är vidare an- slutet ett digitalt filter H1 så dimensionerat att det för testsignalens frekvens efterliknar filtret F1 ingående i abonnentenheten I. Närmare bestämt gäller om överföringsfunktionerna för filtren F1 och H1 är 20 r1tf> = A1 och H1(f) = C1(f) ' ej01 (f) att A1(fo) = C1(fo) och o1(fo) = @1(fo) där fo = testsignalens frekvens. 25 Utgângen av filtret H1 är ansluten till en filterbank. Denna innehåller N st digitala filter B1-BN av inbördes samma struktur men med olika karakteristik svarande mot karakteristiken hos den överföringsfunktion som från terminalerna b, b' hos balansfiltret B "ses" ut mot den tvâ- trâdiga linjen. Antalet N är ej nödvändigtvis lika med antalet abonnent- 30 linjer, utan ett filter Bj kan svara mot flera linjer. Till utgången 8694848-1 10 15 20 25 30 av varje filter B1-Bn är ena ingången av ett antal summatorkretsar S1-SN anslutna. Andra ingången av dessa summatorkretsar S1-SN är via ett digitalt filter H2 och en expanderkrets EX2 anslutna till omkopp- laren K2. Filtret H2 är sä dimensionerat att det efterliknar den inver- sa överföringsfunktionen hos filtret F2 vid testsignalfrekvensen, dvs om överföringsfunktionen för filtren F2 och H2 är F (f) = Azw ' ejizm respektive Ham = c2 ' (902 (f) 2 så gäller att A2(fo) = 1/C2(fo) och o2(fo) = - Gzlfo), där fo = testsignalens frekvens.

Expanderkretsen EX1 bildar med kompressorenheten CP1 (liksom enheterna CP1 och EX1) en kompanderenhet på känt sätt för att minska kvantise- ringsdistorsionen vid PCM-kodningen i abonnentenheten I.

Utgângarna hos summatorkretsarna S1-SN är anslutna till en mätkrets M.

Denna mäter energin hos utsignalerna y1 - yN frân summatorkretsarna S1-SN genom att bilda det kvadratiska medelvärdet av var och en av signalerna x1 - testsignalperiod 1/fo, och är ansluten till adressingângen av ett xN under ett lämpligt tidsintervall, exempelvis en koefficientminne KM. Detta minne utgörs av exempelvis ett ROM i vil- ket koefficienterna för vart och ett av filtren B1-BN är lagrade (be- skrivas närmare nedan). Den signal yk av de till enheten M inkomna och uppmätta signalerna y1 - yN, som har det minsta kvadratiska medel- värdet (dvs minst energi) ger en adressignal från mätkretsen M till koefficientminnet KM. Detta är anslutet till styringângen av balans- filtret BF i abonnentenheten för utmatning av utvald koefficientupp- sättning till detta filter.

Före beskrivningen av urvalsenhetens funktion skall figur 2 närmare beskrivas, vilken visar ett utföringsexempel pâ balansfiltret B. In- gângen b till detta är anstuten till ett antal fördröjningslänkar DL1-DLM. Ingângarna hos varje fördröjningslänk, liksom utgången hos den sista länken DLM är anslutna till ett antal styrbara digitala multiplikatorer mo - mn och multiplikatorernas utgångar är anslutna 10 15 20 25 30 8004848-1 till en summator S. Vardera fördröjningslänken DL1-DLM har en för- dröjning bestämd av samplingshastigheten hos inkommande signaler till filtret 8 exempelvis 16 kHz om de från växeln kommande signalernas samplingshastighet multiplicerats med en faktor 2 i filtret F1. Mul- tiplikatorernas styringângar är anslutna till de N utgängerna av koefficientminnet KM i urvalsenheten III. Filtret B utgörs således av ett adaptivt transversalfilter, vilket frân en minnesenhet KM erhåller styrsignaler för att ge en uppsättning koefficienter varigenom önskad filterkarakteristik hos filtret B erhålles. Bestämning av den koeffici- entuppsättning som erfordras för att filtret B för en viss abonnent- linje skall ge bäst balansering utförs av urvalsenheten III.

Dä abonnentens apparat befinner sig i avlyft (off-hook) tillstånd ut- sänds till växeln.en signal sådan att urvalsenheten III inkopplas till abonnentenheten I via omkopplaren K2. Samtidigt styrs omkopplaren K1 så att denna är bruten. Testsignalgeneratorn TS utsänder en samplad sinusformig testsignal, exempelvis kopplingstonen i samplad form, vilken komprimeras i enheten CP2 och expanderas i enheten EX1 enligt en föreskriven kompanderlag. För testsignalens frekvens gäller att dämpningen och fasvridningen är samma i filtren F1 och H1. De i punk- terna b och ö uppträdande signalerna är således i huvudsak lika. Signa- len i punkt b fortsätter över filtret F3, omvandlaren DA, gaffelkopp- lingen G, abonnnetlinjen och reflekteras tillbaks i abonnentapparaten över linjen. Kopplingen G, omvandlaren AD och filtret F4 till punkten c.

Signalvägen frân punkten b genom nämnda enheter och linjen fram till punkten c är således ekvivalent med ett filter F vars överförings- funkfion m) = |=1 ' ej W" skall efzeruknas av balansfilrrexs överföringsfunktion B(f) med omvänt tecken. Om signalen över ingången till balansfiltret B och filtret F3 betecknas x(t) med frekvensfunk- tionen X(f) och utsignalen frân summatorn So betecknas y(t) med frekvensfunktionen Y(f) gäller att Ym = xmfiwf) + a där Flf) och Blf) är överföringsfunktionerna för det ekvivalenta filtret F respektive balansfiltret B.

Dä omkopplaren K1 är bruten, dvs omkopplaren K2 är sluten, är ur »39164848-1 10 15 20 25 30 signalsynpunkt punkterna b, c likvärdiga med punkterna ö, o. Signalen i punkten b ärsâledes approximativt lika med x(t) och signalen i punkten 2 är approximativt lika med y(t). Vart och ett av de filter B1-BN, som utgör filterbanken i urvalsenheten III har dimensionerats så att de så nära som möjligt efterliknar det ekvivalenta filtret F enligt ovan för ett visst antal linjer. Således motsvarar varje filter Bk (k = 1, ..., N) och varje summator Sk (k = 1, ..., N) i urvalsen- heten III balansfiltret B respektive summatorn So. För att utbalanse- ring av signalerna skall ske i summatorn So (då omkopplaren K1 är sluten och K2 öppen) gäller att signalen Y(f) = X(f) [}(f) + B(fZ skall vara så liten som möjligt, dvs faktorn E(f) + B(f3 skall vara så liten som möjligt, vilket innebär anpassning av balansfiltret till linjeimpedansen. Signalen yk(t) kan därför tas som mätt pâ hur nära överföringsfunktionen hos ett av filtren B1-BN efterliknas överförings- funktionen hos det ekvivalenta filtret F med omvänt tecken.

I urvalsenheten III bestäms följaktligen minsta värdet pâ [š(f) + B(f¶ genom att bestämma värdet pâ k Ck = 1, ... , N) hos den signal Yk(t) som har minst energi. Energin hos signalen Y (t) frân summatorn S kan tecknas somflykual 2. a: = f|vk| 2 af = f|x| 2 |r + ekmlzdf dvs faktorn |F(f) + Bk(f)| 2 är minst då j17k(tfl2dt är minst. Mäten- heten M bildar därför ett kvadratiskt medelvärde av samtliga utsignaler från summatorkretsarna S1-SN och en signal över dess utgång ; utsändes till koefficientminnet KM som anger ordningstalet k hos det filter BK, för vilken fås den lägsta energin hos signalen yk(t) över utgången hos tillhörande summator SK. Utsignalen från enheten M utgörs av en binår adressinformation till koefficientminnet KM, vilken i detta minne ut- pekar den koefficientuppsättning Ck" som hör till filtret Bk. Till- hörande koefficienter utmatas därefter från minnet KM exempelvis i parallellform till multiplikatorkretsarna mo - mm i balansfiltret B.

Filtrerna B1-BN realiseras lämpligen som digitala tranversalfilter av samma utseende som balansfiltret enligt figur 2 med den skillnaden att de digitala multiplikatorerna i filtren B1-BN ej är variabla utan har fasta multiplikatorvärden, beräknade gneom mätning av linjeimpedans- värdena för de abonnentlinjer, som är anslutna till växeln. 10 15 20 25 30 8004848-1 I figur 3 visas närmare utseendet av mätenheten M jämte det efterföl- jande koefficientminnet KM. Mätenheten innehåller N st multiplikatorer MU1-MUN, vilkas ingångar bildar de N ingångarna hos enheten M. Varje multiplikator bildar kvadraten av en inkommande signal yi och ger ett värde 2; = yš över utgången. Till varje multiplikatorutgång är en 1 ackumulatorkrets ACC1-ACCN ansluten för summering av de kvadrerade sampelvärdena för varje signal Zi, exempelvis under en tid svarande mot perioden hos den sinusformade testsignalen från generatorn TS.

En komparatorkrets JF jämför de så bildade värdena ui = šzttk) = š§yš(tk) ; (i = 1, ..., N) och ger en adressignal i biöâg form över keo . . . H _ sin utgång som anger ordningsnumret ¿_hos den signal vars varde ar minst.

Koefficientminnet KM utgörs av exempelvis ett adresserbart ROM-minne i vilket koefficienterna tik (i = 1, ..., N, k = 1, ..., M ) är lagrade för de N filterna 81-BN. Adressering från mätenheten M medför att de utpekade koefficienterna i parallellform överförs till multiplikatorer- na mo-mn ingående i balansfiltret B på det sätt som ovan beskrivits.

Anordningen enligt uppfinningen kan givetvis modifieras inom ramen för uppfinningstanken. Exempelvis kan testsignalgeneratorn utsända en sig- nal som innehåller två frekvenser, en i det lägre och en i det högre området av talbandet. Detta är lämpligt i det fall pupiniserade led- ningar förekommer. överföringsfunktionerna för filtren F1, H1 och F2,H2 skall i så fall uppfylla ovan givna samband för båda dessa frek- VEFISGP.

Lämplig samplingshastighet i filtret B bestäms av filtren F1, F3 i ena signalvägen och filtren F2-F4 i den andra. Som exempel har ovan antagits att samplingshastigheten i omvandlarna DA och AD är 512 kHz och att filtren F3, F4 anpassar samplingsfrekvensen till 16 kHz i filtret B.

Alternativt kan filtret B arbeta på en högre hastighet och i extrem- fallet direkt anslutas till ingången avomvandlaren DA respektive ut- gången av omvandlaren AD (via summatorn So), eller på en lägre hastig- het genom anslutning till ingången av filtret F1 respektive utgången F2, varvid samplingshastigheten blir 8 kHz. 8004848-1 10 Parallellkopplingen av filtren 81-BN i filterbanken är fördelaktig, eftersom eventuella störsignaler från abonnenten då inverkar lika på samtliga filtersignaler vid summeringen i summatorerna S1-SN.

Slutligen är det ej nödvändigt att som kriterium pâ bäst anpassning 5 av filtret B till linjeimpedansen välja den utsignal från summatorerna S1-SN som har minst energi. Det är även möjligt att bilda absolut- beloppet av signalen y(t) och använda det minsta värdet av detta be- lopp som kriterium.

Claims (2)

10 15 20 25 30 8004848-1 11 P A T E N T K R A V 1 Anordning för inställning av ett adaptivt digitalt balansfilter ingående i var och en av ett antal till en telefonväxel gemensamt an- slutna abonnentenheter i beroende av en till en abonnentenhet ansluten linjes impedans, där varje abonnentenhet förutom balansfiltret (B) innehåller en två-fyrtrådsövergång (G) mellan inkommande tvåtrådiga linje och de båda fyrtrâdiga grenarna, en omkopplare (K1) för inkopp- ling och frânkoppling av balansfiltret mellan nämnda grenar, filteren- heter (F1, F2, F3, F4) och omvandlarenheter (AD, DA) i var och en av grenarna, k ä n n e t e c k n a d av en omkopplingsenhet (II) ansluten till de båda fyrtrâdiga grenarna för inkoppling av en urvalsenhet (III) till en av nämnda abonnentenheter (I) samtidigt som balansfiltret (B) frånkopplas nämnda grenar, varvid urvalsenheten omfattar a) en testsignalgenerator (TS) för att utsända en periodisk test- signal i digital form innehållande åtminstone en tonfrekvens (fo) över en slinga omfattande ena fyrtrådsgrenen, abonnentlinjen och den andra fyrtrâdsgrenen, b) en filterbank innehållande N i parallell anslutna digitala filter (B1-BN) för att motta en signal svarande mot testsignalen vid ingången till balansfiltret, varvid överföringsfunktionen hos varje filter i banken svarar mot överföringsfunktionen hos det ekvivalenta filter (F), som bildas av linjeimpedansen hos var och en av åtminstone N st linjer, vilka anslutas till enheten (I) och hos den del av nämnda slinga som är ansluten till balansfiltret (B), c)1 ett antal N summatorkretsar (S1-SN), för summering av den genom nämnda slinga genomlöpta testsignalen med samma testsignal filtrerad i nämnda filter i filterbanken, d) en mätenhet (M) för att bilda ett kriterium ur de från nämnda summatorkretsar (S1-SN) erhållna signalerna (y1 - yN) med avseende på det (Bk) av nämnda filter (B1-BN),vars överföringsfunktion bäst efter- liknar överföringsfunktionen hos nämnda ekvivalenta filter, e) en minnesenhet (KM), vilken lagrar ett antal filterparametrar leoa4s4s-1 35 10 12 (cij) svarande mot parametrarna hos vart och ett av filtren i filter- banken och vilken i beroende av den från mätkretsen (M) erhållna signalen (e) till balansfiltret (B) avger signaler svarande mot para- metrarna hos det filter i banken, vars utsignal efter summering i nämn- da summatorkretsar (S1-SN) och i mätkretsen uppfyller nämnda kriterium.

2 Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att mätenheten (M) bildar nämnda kriterium genom att mäta energin hos de från summatorkretsarna (S1-SN) erhållna signalerna (y1 - yN), var- vid ordningstalet (k) för det filter i filterbanken, som ger den sig- nal (yk) vars energi är minst bestämmas för att utpeka tillhörande parametrar (cij) i minnesenheten (KM); 3 Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att mätenheten (M) innehåller ett antal N multiplikatorer (MU1-MUN) för att bilda kvadraten av de från summatorkretsarna (S1-SN) avgivna sig- nalerna (y1-yN), ett antal N ackumulatorkretsar (ACC1-ACCN) för sum- mering av de frân multiplikatorkretsarna erhållna signalerna (21-zN) under en tid svarande mot ett antal perioder hos den periodiska test- signalen, en komparatorkrets (JF) för att jämföra utsignalerna (u1-uN) från ackumülatorkretsarna och för att ge en adressignal till mínnesen- heten (KM), vilken utpekar den parameteruppsättning (cij) i minnesen- heten som uppfyller nämnda kriterium. 7 4 Anordning enligt patentkraven 1- 3, k ä n n e t e c k n a d av att vartdera filtret i filterbanken utgörs av ett digitalt trans- versalfilter innehâllnade M fördröjningslänkar (DL1-DLM), varvid filt- rets ingång jämte utgången hos var och en av fördröjningslänkarna år anslutna till styrbara digitala multiplikatorer (mo-mM), vilka över sina styringângar mottar nämnda signaler frân minnesenheten (KM) och vilkas utgångar är anslutna till en summator (S), vars utgång bildar filtrets utgång.