DE1957637C3 - Echounterdrücker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Unterdrückung eines Echos gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch.

Eine derartige Einrichtung ist aus der BE-PS 7 05 967 bekannt. Diese Einrichtung arbeitet derart, daß das Echo aufgrund eines von der Empfangsseite zur Sendeseite über eine Gabel gelangenden Lecksignals durch ein Netzwerk unterdrückt wird, das die gleichen Übertragungseigenschaften wie der Leckweg besitzt, wodurch aus dem Empfangssignal die gleiche Signalwellenform wie die des Lecksignals zusammengesetzt wird und das zusammengesetzte Signal von dem Signal der Sendeseite abgezogen und so die Lecksignalkomponente beseitigt wird.

Da die Übertragungseigenschaften des Leckweges in den meisten Fällen als linear angesehen werden können, können sie durch ein sogenanntes Querfilter dargestellt werden, bei dem jedes Abgriffsausgangssignal der Abgriffe aufweisenden Verzögerungsleitung mittels Recheneinrichtungen mit einem geeigneten Koeffizienten (im folgenden als »Abgriffverstärkung« bezeichnet) multipliziert und die Summe der Multiplikationsergebnisse als Ausgangssignal abgegeben wird. Die Einstellung der Abgriffverstärkungen geschieht bei dem bekannten Echounterdrücker gleichzeitig und kontinuierlich. Daher ist eine sehr große Rechenkapazität und folglich ein großer Aufwand an Recheneinrichtungen erforderlich.

Aus der GB-PS 11 08 415 und der BE-PS 7 05 968 sind Echounterdrücker bekannt, bei denen ein Netzwerk vorgesehen ist, das die gleichen Übertragungsei.genschaften wie der Leckweg besitzt, und ein beliebiger Prüf- oder Testimpuls an der Empfangsseite der Gabel eingegeben wird, die sich ergebende Filterkurve ermittelt wird, die sich an der Sendeseite durch den Leckweg zeigt und die ermittelten Werte des festgestellten Signals direkt als die Abgriffverstärkungen des Querfilters eingestellt werden. Bei dieser Anordnung können jedoch die Abgriffverstärkungen kaum automatisch geändert werden, wenn sich die Übertragungseigenschaften des Leckweges z. B. infolge eines Nebenstellenanschlusses an der Teilnehmerseite ändern, nachdem die Abgriffverstärkungen einmal eingestellt sind. Dadurch wird es schwierig, die gewünschte Echobeseitigungswirkung aufrechtzuerhalten. Außerdem bedingt die Anwendung von Prüfimpulsen der zur Echounterdrückung einen höheren Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eanen Echounterdrücker der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Einstellung der Abgriffverstärkungeii mit einfachen Mitteln und mit niedrigem Aufwand möglich ist

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst

Es wird also zunächst mit Hilfe der Steuerschaltung festgestellt, ob von der Teiinehmerseite her, die an die Gabel über die Zwei-Draht-Leitung angeschlossen ist, ein Sprachsignal ankommt oder nicht Ist dies nicht der Fall, so werden die Abgriffverstärkungen des Querfilters berechnet und zwar aus dem Signa! auf der Empfangsseite und dem Lecksignal auf der Sendeseite. Dies erfolgt in besonders einfacher Weise schrittweise nacheinander im Realzeitbetrieb in dem Teiler. Die berechneten Abgriffverstärkungen werden dann in den Abgriffverstärkungsregistern gespeichert und der Berechnung des zusammengesetzten Signals zugrundegelegt, das von dem gesendeten Signal abgezogen wird, um das Vorhandensein des Lecksignals auszugleichen. Damit werden die Übertragungseigenschaften des Querfilters denen des Leckweges angeglichen. Auf diese Weise erfolgt automatisch, nämlich stets dann, wenn kein Sprechsignal von dem Teilnehmer vorliegt, jeweils eine Anpassung der Übertragungseigenschaften an eventuelle Veränderungen der Übertragungseigenschaften des Leckweges, ohne daß dazu besondere Impulse eingesetzt werden müssen. Bei der Erfindung werden die einzelnen Abgriffverstärkungen nacheinander berechnet und durch Einlesen in die Abgriffverstärkungsregister eingestellt. Durch diese zeitlich aufeinanderfolgende - und nicht gleichzeitige - Berechnung wird gegenüber den bekannten Einrichtungen eine erhebliche Einsparung der Rechenkapazität erzielt. Bei N Abgriffen kann die erforderliche Rechenkapazität um einen Faktor 1 /N sinken.

Anhand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Verzögerungsleitung,

Fig.2 ein Blockschaltbild eines Echounterdrückers und

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Berechnung und Einstellung der Abgriffverstärkungen

für einen Echounterdrücker nach F i g. 2.

Gemäß der Erfindung wird das folgende Prinzip verwendet, um die Abgriffverstärkungen des Querfilters durch Verwendung des Empfangssignals und des Lecksignals zu berechnen und einzustellen.

Wie F i g. 1 zeigt, wird ein Eingangssignal R(t) einem Querfilter, das aus einer Verzögerungsleitung 1 besteht, die /!-Abgriffe besitzt, zugeführt In diesem Fall läßt sich das Ausgangssignal R%), das man an einem Addierer 2 erhält, durch die folgende Gleichung ausdrucken:

R'(t₀) = Rd₀)X₀ + R(I-ItX₁ + ... + R

In dieser Gleichung ist

R(to) der Wert von R(t) des 0-ten Abgriffes zur Zeit ίο,

R(t-1) der Wert des ersten Abgriffes zur Zeit to,
i?(i_(„_i)) der Wert des (77— l)ten Abgriffs zur Zeit ίο,

10 Xa, X\... sind die Abgriffsverstärkungen.

Wenn das Abgriffintervall der Verzögerungsleitung als T Eingenommen wird, ist das Ausgangssignal R'(U) zur Zeit ii = ίο+ T:

R¹ (I₁) = R(h) X₀ + R(ίο) X₁+ ... +R(T₂._n)X„_:.

Durch erneute Bildung der obigen Beziehung zur Zeit ft bis t„-\ werden n-Gleichungen erhalten. Diese Gleichungen führen gleichzeitig ein lineares Simultan-

gleichungssystem mit η-Unbekannten (X₀, X\ X_n-1)

ein, wenn R(t) und R'(t) bekannt sind, von denen eindeutige Lösungen gefunden werden. Es ist daher theoretisch möglich, alle Werte der /7-Abgriffsverstärkungen X₀, X\,.. -, X_n-1 durch Lösung der Gleichungen unter Verwendung einer geeigneten Recheneinrichtung zu erhalten.

Ersetzt man R(t) durch das Signal der Empfangsseite einer Gabel und R'(t) durch das Lecksignal auf der Sendeseite, so ist die berechnete Lösung der Oiiertragungseigenschaften des Querfilters gleich der des Leckweges. Durch Subtraktion dieses Ausgangssignals von dem Signal auf der Sendeseite kann die Lecksignalkomponente vollkommen beseitigt werden.

Da die Zahl η der Gleichungen, die das zu berechnende Gleichungssystem bilden (s. oben), üblicherweise größer als hundert ist, benötigt man einen vergleichsweise großen und schnellen elektronischen Rechner zur gleichzeitigen Lösung eines solchen linearen Gleichungssystems.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Lösung des genannten Systems linearer und gleichzeitig gültiger Gleichungen nacheinander durch Multiplikation der Ausgangssignale an den Ausgängen der Verzögerungsleitung mit den Abgriffverstärkungen und die Addition der Produkte jeweils schrittweise bei Anfall dieser Signale im Realzeitbetrieb. Um dies durchführen zu können, ist es lediglich notwendig, noch zusätzlich einen Addierer und einen Teiler vorzusehen.

Das oben beschriebene lineare Simultangleichungssystem mit n-Unbekannten kann wie folgt ausgedrückt werden:

R(I₀)X₀ + R(L₁)X₁ + ... + RCi -„)*„_, = R'(t₀) R(I₁)X₀ + RU₀)X₁ + ... + R(t₂.„)X„-_l = R'{ti)

(<„-,) X₀ + RU„-₂)Xi

X_n-I = R'(t_n-i)

In diesem Gleichungssystem ist das Zeitintervall so bestimmt, daß es dem Abgriffintervall der Verzögerungsleitung gleich ist.

Wenn das Eingangssigna! Null ist, bevor f=f_i, d.h. R(ti) = 0 und /<0, wird die Matrix auf den linken Seiten der /7-ten Simultangleichung eine trigonometrische Matrix, wobei die Elemente der rechten oberen Hälfte Null sind. Wenn daher R(t) und R'(t) gegeben sind, können die Abgriffversi^rkungen AO, X\, ■ ■ ■ Xn-1 leicht durch aufeinanderfolgende Substitution bestimmt werden. Das bedeutet, daß der Wert von X_o = R'(to)/R(t)zur Zeit i= to aus der Beziehung in der ersten Zeiie in Gleichung (1) erhalten wird, und der Wert von X₁ durch Substitution des Wertes Xo in der zweiten Beziehung, die den Zustand zur Zeit i= fi darstellt. In der gleichen Weise können alle Werte zwischen X₂ und X_n-\ vor der Zeit in-1 bestimmt werden. Das bedeutet, daß die Beziehung der Gleichung (1) zur Zeit ί=ί, allgemein in der folgenden Form ausgedrückt werden kann:

(i - 1) + R (<₀) Xi = R' (t,)

in der

ι - 1

k = 0

Der Wert von X₁- wird daher aus der folgenden Gleichung berechnet:

X₁ =

R'Jt₁)- 2T(J- R {to)

(4)

Der Wert 2('^J~1) '^{st exa}kt der Wert des Ausgangssignals des Querfilters zur Zeit f=f/-i. Die /-te Abgriff verstärkung X; erhält man durch Subtraktion des ι ο Wertes £(/'—1) von dem gegebenen Ausgangssignal Ä YIf₁), das das gewünschte Querfilter-Ausgangssignal zur Zeit f=i, ist, und dann durch Division der sich ergebenden Differenzen durch den Wert R(to) des gegebenen Eingangssignals zur Zeit t=t₀. Für diese Operationen ist nur je ein Subtraktion»- und ein Divisionsgerät außer der Operationsfunktion des Querfilters erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel eines nach diesem Prinzip arbeitenden Echounterdrückers wird im folgenden anhand von Fig.2 beschrieben. Die Steuer- und Rechenschaltung 21 hat die Aufgabe, die Zeitspanne festzustellen, während der von der Teilnehmerseite her, d. h. links der Gabel H, kein Sprachsignal gesendet wird. Die Feststellung erfolgt durch Auswertung des Empfangssignals R(t) auf der Empfangsseite der Gabel und des Pegels des Lecksignals R'(t) auf der Sendeseite derselben. In der Steuer/Rechen-Schaltung 21 werden die Abgriffverstärkungen des Querfilters 22 berechnet und entsprechend dem Signal R(t)&n der Empfangsseite und dem Ausgangssignal oder Lecksignal R'(t) an der Sendeseite während der Zeit, in der kein Gespräch geführt wird, eingestellt Das Ausgangssignal des Querfilters 22 wird von dem Signal an der Sendeseite der Gabel mittels des Subtrahierers 23 abgezogen. Somit wird ein Signal, dessen Teil R'(t), der das Echo verursacht, und der wirksam beseitigt wurde, zu dem Sendeanschluß 25 geleitet, wenn das Sprechsignal von der Teilnehmerseite und das Lecksignal R'(t) an der Sendeseite vorhanden waren. Gemäß der Erfindung wird die Abgriffverstärkung stets berechnet und während der Zeit eingestellt, wenn kein Gespräch von dem Teilnehmer ausgeht Selbst wenn die Obertragur.gseigenschaften des Leckweges geändert werden, können somit die gewünschten Eigenschaften erhalten werden, indem der Änderung der Übertragungseigenschaften automatisch nachgegangen wird.

Eine Schaltung zur Berechnung und Einstellung der Abgriffverstärkungen in dem Echounterdrücker, der in F i g. 2 gezeigt ist, wird anhand der F i g. 3 beschrieben, die ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer solchen Schaltung zeigt

Die Abgriffausgangssignale der Verzögerungsleitung 31, die zehn Abgriffe besitzt, werden mit dem Inhalt der jeweiligen Abgriffverstärkungsregister 320 bis 329 mittels der Multiplizierschaltung 330 bis 339 multipli-

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55 ziert und die Produkte werden dann mittels des Addierers 34 addiert.

Vor dem Beginn der eigentlichen Operationen wird der Inhalt der Abgriffverstärkungsregister 320 bis 329 gelöscht und es wird die Zeit t= fo, bei der R(t!) Null, /<0 und R(to)¥=O ist, mittels der Steuerschaltung 30 bestimmt. Zu dieser Zeit wird ein Schalter sw geschlossen, um den Wert von R(to) in dem Register 37 zu speichern.

Während das Ausgangssignal des Addierers 34 zu dieser Zeit Null ist, wird der Quotient, der durch Teilung der in einem Subtrahierer 35 erhaltenen Differenz zwischen dem gegebenen Ausgangssignal R'(u) und dem Ausgangssignal S(t) des Addierers durch den Registerinhalt R(t₀) erhalten wird, gleich R'(t₀). Der Quotient stellt die Abgriffverstärkung AT₀ dar. Wenn der Wert von X₀ erhalten ist, wird ein Schalter sw₀ geschlossen, um den Wert von Xo in dem Abgriffverstärkungsregister 320 zu speichern. In der folgenden Zeit f=f, wird das Ausgangssignal des Addierers 34 R(U)Xo-Der Wert von R'(t\) minus R(t\)Xo wird durch R(k) geteilt und der Quotient ist ein gewünschter Wert von X] und wird in einem Abgriffverstärkungsregister 321 durch Schließen des Schalters Sw₁ gespeichert In gleicher Weise wird das Ausgangssignal des Addierers 34 zur Zeit t = t, gleich 2(/— l)in der Gleichung (3).

Der Wert wird von R'(t) abgezogen und die sich ergebende Differenz wird dann durch R(to) geteilt Der Quotient bzw. das Ausgangssignal des Teilers 36, das so erhalten wird, wird gleich dem Wert X„ der in Gleichung (4) gezeigt ist Durch Schließen des Schalters sw, zu dieser Zeit wird der Wert der entsprechenden Abgriffverstärkung X, in einem Abgriffverstärkungsregister i2(i) gespeichert Wenn die Werte von X₀ bis X<> in entsprechenden Abgriffverstärkungsregistern 320 bis 329 gespeichert sind, ist das Querfilter mit 10 Abgriffen, das eine Übertragungsfunktion besitzt die durch die gegebenen Eingangs- und Ausgangssignale R(t) und Ä'^bestimmt werden, vervollständigt

In der obigen Beschreibung wurde die Erfindung in Verbindung mit einem analogen Querfilter beschrieben.

Es können auch Umlaufspeicher anstelle einer Verzögerungsleitung mit Abgriffen und anstelle von Abgriffverstärkungsregistern verwendet werden, in denen digitale Signale als Eingangs- und Ausgangssignale verwendet werden und das Ausgangssignal einer Schnelldigital-Verzögerungsleitung zu der Eingangsseite zurückgekoppelt wird. Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Multiplikation eines jeden Speicher-Inhalts mit der Abgriffverstärkung im Zeit-Multiplex-Betrieb durchgeführt; es ist also nur eine Multiplizierschaltijng erforderlich und ein Schalter kann die Schalter swa. sw\ SWo ersetzen, wenn dieser im Zeitmultiplexbetrieb arbeitet, die gesamte Struktur wird hierdurch erheblich vereinfacht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Unterdrückung eines Echos, das bei einer Gabel, welche Empfangs- und Sendeseite einer Vier-Draht-Leitung mit einer zu einem Teilnehmer führenden Zwei-Draht-Leitung verbindet, als ein von der Empfangsseite über die Gabel zur Sendeseite gelangendes Lecksignal auftritt, mit einer mit der Empfangsseite der Vier-Draht-Leitung verbundenen mit einer Vielzahl von Abgriffen versehenen Verzögerungsleitung, einer Mehrzahl von Multiplizierschaltungen, in denen die Ausgangssignale der Verzögerungsleitung mit den jeweiligen Abgriffverstärkungen multipliziert werden, und einem Addierer, in dem die Ergebnisse der Multipliziervorgänge summiert werden, so daß aus dem Empfangssignal dieselbe Signalwellenform wie das Lecksignal zusammengesetzt wird, und mit einem Subtrahierer zum Subtrahieren des zusammengesetzten Signals von dem sendeseitigen Signal, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Empfangsseite über einen ersten Schalter (sw) gekoppeltes Register (37), ein Teiler (36) zum Teilen des Ausgangssignals des Subtrahierers (35) durch den Inhalt des Registers (37), eine Mehrzahl von Abgriffverstärkungsregistern (320,..., 329), die mit einem Ausgang des Teilers (36) über weitere Schalter (swo,..., SW9) verbunden sind, und eine Steuerschaltung (30) vorgesehen sind, die die Zeitspanne ermittelt, in der auf der Vier-Draht-Leitung kein Sprachsignal vom Teilnehmer vorliegt, und die ferner bei Beginn dieser Zeitspanne den ersten Schalter (sw) sowie nacheinander die

   weiteren Schalter (sw_a sw₉) schließt, so daß

   entsprechend nacheinander die jeweiligen Quotientensignale aus dem Teiler (36) ausgelesen und in den zugeordneten Abgriffverstärkungsregistern

   (320,..., 329) als Abgriffverstärkungen, mit denen die genannten Multipliziervorgänpe erfolgen, gespeichert werden (F i g. 3).