DE2259242C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen digitalen adaptiven Echokompensator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher adaptiver Echokompensator ist aus der DE-OS 20 63 183 bekannt. Er enthält Schieberegister, die dazu verwendet werden, das Impulsansprechverhalten eines Echopfades digital zu speichern. Hierbei werden die Inhalte der Register in Abhängigkeit von festgestellten Änderungen beim Impulsansprechverhalten des Echopfades positiv oder negativ inkrementiert, und zwar in Abhängigkeit von der Messung des Restechosignales, welches nach der Subtraktion des nachgebildeten Echosignals vom realen Echosignal erhalten wird.

Die steigende oder fallende Inkrementierung erfolgt jeweils mit konstanter Geschwindigkeit, so daß diese in diskreten Schritten mit jeweils dem gleichen Amplitudenwert erfolgt.

Das Empfangssignal wird von der Empfangsleitung einem Analog-Digital-Wandler zugeführt, dessen Ausgang einen Echosimulator sowie eine Steuerschaltung beeinflußt. Die Echosignalaufbereitung und Analyse wird mit Hilfe einer entsprechenden Schaltung ausgeführt, wobei Kennliniendaten für einen Inkrementalspeicher berechnet werden. Diese Daten werden einer Addierschaltung zugeführt, welche mit einem Speicherregister für Impulsansprechkoeffizienten in Verbindung steht.

Der bekannte digitale adaptive Echokompensator ist aufwendig und weist den Nachteil auf, daß er nur mit konstanten Korrekturwerten arbeitet, so daß die inkrementalen Schritte mit konstanter Geschwindigkeit ausgeführt werden, d. h., die Korrekturwerte stets den gleichen Wert aufweisen. Bei starken Echofehlern ergibt sich der Nachteil, daß die für die Echofehlerbeseitigung benötigte Zeit entsprechend lang ist.

In bezug auf das Auftreten von Echosignalen ist folgendes auszuführen: Bekanntlich weisen Hybrid- bzw. Gabelschaltungen, welche Zweidrahtleitungen mit Vierdrahtleitungen verbinden, keine echofreie Kopplung zwischen den Empfangsleitungen und den Sendeleitungen der Vierdrahtverbindung auf. Ein Teil des Signales, insbesondere das Tonsignal auf der Empfangsleitung, wird auf die Sendeleitung übertragen und erscheint dort als Echosignal. Wenn nun solche Vierdraht-Verbindungen zur Nachrichtenübertragung über weite Entfernungen benutzt werden (Unterseekabel oder Satellitenübertragung) sind solche Echosignale besonders störend.

Daher wurden zur Beseitigung solcher Echosignale Dämpfungsschaltungen als Echounterdrücker entwickelt, um auftretende Echosignale entsprechend zu dämpfen. Dies geschah durch Unterbrechung der Sendeleitung. Die Gefahr bestand hier darin, daß insbesondere beim Doppelsprechen das Gespräch auf der Sendeleitung abgeschnitten wurde.

Beim einwandfreien Arbeiten eines Doppelsprechdetektors wird jedoch das Echo während des Doppelsprechens nicht verhindert, sondern mit dem Sprechen des jeweils nahen Teilnehmers übertragen.

Als weitere Möglichkeit zur Minimierung der Echosignale wurden die eingangs genannten Echokompensatoren entwickelt. Ein solcher Echokompensator unterbricht nicht die Sendeleitung, sondern erzeugt ein nachgebildetes Echosignal (t) vom realen Echosignal y(t). Beide Echosignale werden voneinander abgezogen. Das resultierende Differenzsignal ist das sog. Restechosignal e(t). Auf der Sendeleitung verbleibt demnach ein Signal, welches während des Doppelsprechens gleich der Summe aus dem Sendesignal S(t) und dem Restechosignal e(t) ist. Hierbei ist S(t) das örtliche Tonsignal. Das Restechosignal e(t) entsteht dadurch, daß das reale Echosignal y(t) nicht genau gleich dem nachgebildeten Echosignal (t) ist.

Die Grundlage für die Arbeitsweise eines Echokompensators besteht darin, daß der Echoweg als ein Filter angesehen werden kann, welches der folgenden Bedingung genügt:

wobei

f(t) das dem Echoweg zugeführte Signal, k ( τ ) der Impulsansprechkoeffizient des Echoweges und y(t) das Echosignal selbst ist.

Ein X-Speicherregister speichert digital dargestellte Abtastwerte des empfangenen Signals X(t), und zwar während einer Periode T. Ein H-Speicherregister speichert digital aufbereitete Impulsansprechkoeffizienten des Echoweges. Beide Speicher arbeiten derart, daß der jeweils vorhergehende Abtastwert im X-Speicherregister während jeder Abtastperiode durch einen neuen Abtastwert des Empfangssignals X(t) ersetzt wird. Mit Hilfe dieser beiden Speicherregister wird deren Inhalt einer digitalen Faltung unterzogen, wobei deren Inhalte bei jedem Abtastwert miteinander multipliziert werden und wobei die Produktergebnisse addiert werden. Somit erhält man das nachgebildete Echosignal (t). Die Impulsansprechkoeffizienten des Echoweges werden im H-Speicherregister unter Verwendung der Impulsabfragetechnik gespeichert.

Nach der Herstellung der Verbindung zwischen dem Anrufer und dem Angerufenen wird vor dem Beginn des Gespräches ein künstlicher Such- oder Abfrageimpuls der Empfangsleitung zugeführt. Dieser Such- oder Abfrageimpuls durchläuft den Echoweg. Das resultierende Signal auf der Sendeleitung ist dann die Impulsantwort und beinhaltet den Impuls-Ansprechkoeffizienten des Echoweges. Der Impulsansprechkoeffizient wird während der Periode T abgetastet, digital dargestellt und anschließend im H-Speicherregister abgespeichert.

Die vorerwähnte Suchimpuls- und Abfragetechnik ist aus zahlreichen Gründen nicht zufriedenstellend: Das Impulsansprechverhalten des Echoweges ist vielfach nicht konstant.

Es ist daher denkbar, daß Echokompensatoren das Impulsansprechverhalten bzw. die Impulsansprechkoeffizienten kontinuierlich berechnen, um auf diese Weise den mittleren quadratischen Fehler zwischen dem realen Echosignal y(t) und dem nachgebildeten Echosignal (t) auf ein Minimum zu bringen. Dies bedeutet, daß mit der Reduzierung des Fehlers auf einen minimalen Fehler eine Annäherung oder Konvergenz zwischen dem realen Echosignal y(t) und dem nachgebildeten Echosignal (t) gegeben ist. Die Zeit bis zum Vorliegen der Konvergenz sowie die Amplitude des Restechosignals e(t) sind wichtige Faktoren für jeden Echokompensator.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen digitalen adaptiven Echokompensator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, welcher ein schnelleres Ansprechverhalten bis zum Erreichen der Konvergenz zwischen dem realen Echosignal und dem nachgebildeten Echosignal aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise die Zeit bis zum Erreichen der Konvergenz, d. h. bis zum Erreichen des minimalen Restechosignales, dargestellt durch die Differenz zwischen dem realen Echosignal und dem nachgebildeten Echosignal, mit Hilfe der Schaffung von variablen Korrekturwerten für die geschätzten Koeffizienten verringert. Die Konvergenzgeschwindigkeit wird bis zum Erreichen der Konvergenz vergrößert. Dies bedeutet, daß große Echosignale und damit große Restechosignale entsprechend große zunehmende oder abnehmende Teilbeträge (inkrementale Beträge) hervorrufen als dies bei entsprechend kleineren Restechosignalen der Fall ist. Die Erzeugung von variablen Korrekturwerten für die geschätzten Koeffizienten, deren Größe proportional zum Restechosignal ist, gewährleistet die Stabilität des Konvergenzvorganges. Dieser hängt ab vom Verhältnis des kleinsten Korrekturwertes zu den Impulsansprechkoeffizienten.

In vorteilhafter Weise enthält der digitale adaptive Echokompensator eine Vielzahl von Vergleichs- oder Schwellwertstufen, durch die in Abhängigkeit von der Größe und dem Vorzeichen des Restechosignals Restfehlerausgangssignale erzeugt werden, die neben dem Vorzeichen die Anzahl der Schwellwertstufen kennzeichnen, deren Schwellwerte vom Restechosignal erreicht sind. Desweiteren ist der Addierer in vorteilhafter Weise mehrstufig ausgebildet. Somit werden die jeweiligen Koeffizienten des Koeffizientenspeichers jeweils inkrementell durch entsprechende Korrekturwerte erhöht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert, wobei zum Verständnis der Ausführungsbeispiele von einem bekannten Echokompensator ausgegangen wird, wie er in den Fig. 1 und 2 dagestellt ist. Von den Fig. 1 und 2 zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Echokompensators, während Fig. 2 die Schaltung eines Schwellwertdetektors des adaptiven Regelkreises des Echokompensators nach Fig. 1 darstellt. Es zeigt des weiteren:

Fig. 3 eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Modifizierung des Schwellwertdetektors nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Tabelle mit Codes einer Steuerlogik für verschiedene Restechosignale;

Fig. 5 eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Modifizierung des Addierers nach Fig. 1 zur Schaffung von zwei Teilbetragspegeln; und

Fig. 6 eine weitere Schaltung einer erfindungsgemäßen Modifizierung des Addierers nach Fig. 1 mit drei Teilbetragspegeln.

Fig. 1 zeigt eine Vierdrahtleitung, die aus einer Empfangsleitung 10 und einer Sendeleitung 12 besteht, wobei beide Leitungen über eine Hybrid- oder Gabelschaltung 16 mit einer Zweidrahtleitung 14 verbunden sind. Der Echoweg ist definiert als der Weg von der Empfangsausgangsseite über die Gabelschaltung 16 zur Sendeeingangsseite des Echokompensators. Zwei Hauptkomponenten des Echokompensators sind ein digitales Querfilter 18 sowie ein adaptiver Regelkreis 20.

Das digitale Querfilter 18 besteht aus einem Analog/Digital-Wandler 32, der das ankommende Empfangssignal X(t) mit der Nyquist-Rate abtastet und jeden Abtastwert in ein digitales m-Bitwort umsetzt, aus einem X-Speicherregister 24, welches N Abtastwerte X, X₁ bis X _N speichert und während jeder Abtastperiode einmal umläuft, aus einem H-Speicherregister 26 das N digitale Worte h₁ bis h _N speichert, welche das Impulsansprechverhalten durch Impulsansprechkoeffizienten des Echoweges darstellen, aus einem Multiplizierer 28 zum Multiplizieren der Werte X _i und h _i und aus einer Addierschaltung 30 zum Addieren der Multiplizierer-Ausgangssignale während der Abtastperiode. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 30 ist eine Nachbildung (t) des realen Echosignales y(t).

Das H-Speicherregister 26 befindet sich anfänglich bei h _i =0, wobei i=1, 2, 3, . . ., N ist. Die digitale Konvergenz oder Annäherung, d. h. das minimale Restechosignal, wird durch den adaptiven Regelkreis 20 hervorgerufen, welcher einen Abtast- und Haltekreis 44 zum Abtasten des Echosignals y(t) aufweist, das auf der Sendeleitung 12 vorhanden ist. Der adaptive Regelkreis 20 enthält außerdem: einen Differenzverstärker 42 zur Aufnahme des Echosignals y(t) und des nachgebildeten Echosignales (t) sowie zur Abgabe des Restechosignals e(t), eine Δ 2-Schwellwertschaltung 40, die die Aufgabe hat festzustellen, ob | e(t) | über einer minimalen Amplitude Δ 2 liegt und um ein Ausgangssignal abzugeben, welches das Vorzeichen von e(t) aufweist, wenn e(t) den Schwellwert übersteigt, des weiteren eine Δ 1-Schwellwertschaltung 36 zur Feststellung der Überschreitung des Schwellwertes | Δ₁ | durch | X₁ | und zur Lieferung einer Anzeige des Vorzeichens von X _i dann, wenn der Schwellwert überschritten ist, des weiteren einen Vorzeichenproduktdetektor 38 zur Lieferung eines Ausgangssignals, welches das Vorzeichenprodukt des Abtastwertes X _i und des Restechosignals e(t) anzeigt, sowie schließlich einen Addierer 34 zum Addieren oder Subtrahieren eines Korrekturwertes oder Teilbetrages Δ h _i zum Impulsansprechkoeffizienten h _i zur Bildung eines neuen Impulsansprechkoeffizienten h _i *=h _i ±Δ h _i .

Um nun das Ansprechen des adaptiven Regelkreises 20 auf das Summensignal S(t)+e(t) zu verhindern, welches bei gleichzeitigem Auftreten von S(t) und von X(t) auftritt, kann ein üblicher Detektor 22 für Doppelsprechen verwendet werden. Dieser Detektor 22 wird zum Öffnen des adaptiven Regelkreises 20 mit Hilfe eines Schalters 46 verwendet. Wenn nun der adaptive Regelkreis 20 geöffnet wird, wird das nachgebildete Echosignal (t) fortlaufend von dem Summensignal S(t)+y(t) subtrahiert, während der Inhalt des H-Schieberegisters 26 nicht verändert wird.

Beim bekannten Echokompensator nach Fig. 1 ist der Korrekturwert Δ h _i ein konstanter Wert der unabhängig ist von den Änderungen des Restechosignals | e(t) |. Um nun die Konvergenzrate zu vergrößern, d. h. die Geschwindigkeit bis zur Erreichnung des minimalen Restechosignals, wird der bekannte Echokompensator derart modifiziert, daß der Korrekturwert Δ h _i in Abhängigkeit von den sich ändernden Restechowerten | e(t) | variiert wird.

Fig. 2 zeigt nun zur näheren Erläuterung des Δ 2-Schwellwertdetektors 40 einen Teil des Echokompensators nach Fig. 1. Das Restechosignal e(t) wird in einem Verstärker 43 verstärkt und mit einem vorgewählten Schwellwert ±Δ 2 verglichen, um festzustellen, ob | e(t) |Δ 2 ist. Ist dies der Fall, so ändert sich eines der Ausgangssignale des Δ 2-Schwellwertdetektors 40 von einem logischen "0"-Pegel auf einen logischen "1"-Pegel. Das jeweilige Ansteigen des einen oder anderen Ausgangssignales hängt davon ab, ob das Restechosignal positiv ist gegenüber dem Schwellwert Δ 2 oder negativ gegenüber dem Schwellwert -Δ 2. Das Ausgangssignal des Δ 2-Schwellwertdetektors 40 ermöglicht im Zusammenwirken mit dem Vorzeichen der einzelnen Stufen des X-Speicherregisters 24, welches am Ausgang des Δ 1-Schwellwertdetektors 36 erfaßt wird, eine Zunahme der N-Stufen des H-Speicherregisters 26, um einen konstanten Korrekturwert Δ h _i entsprechend dem Vorzeichenprodukt jedes der Abtastwerte X₁ . . . X _N und des Restechosignales e(t). Wenn das Restechosignal e(t) kleiner ist als der Schwellwert Δ 2, wird für die gespeicherten Abtastwerte im H-Speicherregister 26 keine Korrektur durchgeführt.

Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform von Fig. 3 wird der Δ 2-Schwellwertdetektor 40 so modifiziert, daß an seinem Ausgang verschiedene Schwellwertsteuersignale Δ 2a . . . Δ 2n und -Δ 2a . . . -Δ 2n in Abhängigkeit von verschiedenen Werten des Restechosignals e(t) anliegen. Der Addierer 34 ist so modifiziert, daß er variable Korrekturwerte Δ h _a . . . Δ h _n beim Ansprechen auf die Steuersignale vom Δ 2-Schwellwertdetektor 40 erzeugen kann. So ist abhängig vom Wert des Restechosignals e(t) der neue Impulsansprechkoeffizient

h _i * = (h _i ± Δ h _a ) ⊕ (h _i ± Δ h _b ) ⊕ . . . ⊕ (h _i ± Δ h _n )

Das Symbol ⊕ stellt eine logische "EXKLUSIV-ODER"-Operation dar.

Gemäß Fig. 3, welche die Modifikation des Δ 2-Schwellwertdetektors 40 darstellt, entsprecht der minimale oder kleinste Schwellwert | Δ 2a | dem minimalen Amplitudenpegel | Δ 2 | im bekannten Detektor nach Fig. 2, während die Vergleichs- oder Schwellwertstufen 50 a und 50-a Stufen 47 bzw. 45 entsprechen. Zusätzliche Vergleichs- oder Schwellwertstufen 50 b . . . 50 n und 50-b . . . 50-n, welche wie die Vergleichsstufen 50 a und 50-a Differenzverstärker sind, sorgen für die zusätzlichen Schwellwertsteuersignale. Da der minimale Schwellwert ±Δ 2a unverändert ist, sind in der Regelkreislogik keine Änderungen zur Bestimmung der Vorzeichen-Korrektur erforderlich. Es ist nur ein Signal notwendig, welches anzeigt, daß jeder folgende Schwellwertpegel Δ 2b . . . Δ 2n überschritten worden ist, da das Vorzeichen des Restechosignals sich aus den Ausgangssignalen der Vergleichsstufen 50 a und 50-a ergibt. So ist jeweils eine einzige Steuerleitung Cb . . . Cn, welche jeweils ein einziges Schwellwertsteuersignal c _b . . . c _n aufweist, mit jedem von zwei korrespondieren Vergleichsstufen 50 b und 50-b, 50 c und 50-c . . . 50 n und 50-n verbunden. Diese Steuerleitungen sind mit dem Addierer 34 verbunden, wo der Korrekturwert Δ h _a . . . Δ h _n bestimmt wird, welcher zu den Impulsansprechkoeffizienten h _i hinzuaddiert wird bzw. von diesem abgezogen wird.

Fig. 4 zeigt den Code der Steuerlogik in Abhängigkeit von den verschiedenen Restechosignalen e(t) als Schwellwertpegel Δ 2a . . . Δ 2n. Wie im einzelnen im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert wird, nimmt der Addierer 34 diese Codesignale auf und verwendet sie zum Auszählen der Größe des entsprechenden Korrekturwertes oder Inkremental-Zuwachses.

Fig. 5 zeigt einen entsprechend modifizierten Addierer 34. Der konventionelle Addierer des Echokompensators nach Fig. 1 nimmt ein codiertes Wort mit z. B. 11 Bits auf, welches jeden Impulsansprechkoeffizienten h _i vom H-Speicherregister 26 darstellt. Ein Zuwachsbefehlssignal wird unter der Steuerung des Ausgangssignals des Δ 2-Schwellwertdetektors 40 dem B-Eingang der Addierstufe 2⁰ zugeführt, während die A-Eingänge der Addierstufen 2⁰ . . . 2¹⁰ das Codewort für den Impulsansprechkoeffizienten h _i mit 11 Bits erhalten. Die B-Eingänge der Zählstufen 2¹ . . . 2¹⁰ sind zusammengeschaltet und erhalten den Addier- oder Subtrahierbefehl von dem Vorzeichenproduktdetektor 38 auf der Leitung für den Addier- oder Subtrahierbefehl. Der logische Pegel "1" an den B-Eingängen der Addierstufen 2¹ . . . 2¹⁰ erteilt den Befehl für einen Subtrahiervorgang, wonach eine 2-Komplement-Addition durchgeführt wird.

Der Aufbau des Addierers gemäß Fig. 5 veranschaulicht dessen Modifizierung. Hierbei wurden der Einfachheit halber übliche und nicht modifizierte Teile des Addierers weggelassen.

Die Schaltung von Fig. 5 schafft Korrekturwerte von entweder einem Teil in 2¹¹ oder vier Teilen in 2¹¹ und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Steuersignal c _b auf einen logischen Pegelwert "1" angehoben wurde oder nicht. Unter der Annahme, daß der Verstärkungskoeffizient bzw. Impulsansprechkoeffizient h _i =1 ist, nehmen die mit dem H-Speicherregister 26 verbundenen 11 Bit-Leitungen das Codewort 10 000 000 000 auf. Das Eingangssignal c _b des Δ 2-Schwellwertdetektors 40 ist normalerweise auf dem logischen Pegelwert "0". Der logische Pegelwert "0" des Vorzeichenproduktdetektors 38 beinhaltet einen Addierbefehl und erscheint auf der Leitung zum Addierer 34 als Addier- oder Subtrahierbefehl. Der B-Eingang der Addierstufe 2⁰ ist mit dem Δ 2-Schwellwertdetektor 40 verbunden und befindet sich auf dem logischen Pegelwert "1" dann, wenn das Restechosignal | e(t) |Δ 2a ist. Insbesondere kann der B-Eingang der Addierstufe 2⁰ mit den Leitungen Ca+ und Ca- verbunden sein. Wenn angenommen wird, daß das Restechosignal e(t) der Beziehung Δ 2a | e(t) | Δ 2b genügt und daß der Vorzeichenproduktdetektor 38 die Notwendigkeit eines Addiervorganges anzeigt, bleibt die Steuerleitung Cb auf dem logischen Pegelwert "0" ebenso wie die Leitung für den Addier-Subtrahierbefehl, während der B-Eingang der Zählstufe 2⁰ den logischen Pegelwert "1" annimmt. Paare von NAND-Gattern 1₀, 4₀ sowie 1₁, 4₁ sind in einer ODER-Konfiguration derartig miteinander verbunden, daß ein logisches Ausgangssignal "0" von einem der Gatter eines Paares das logische Ausgangssignal "1" vom anderen Gatter außer Kraft setzt bzw. überdeckt.

Somit kann an den Ausgängen der betreffenden Gatter 1₀ und 1₁ kein logischer Pegelwert "1" erscheinen. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel erscheint der logische Pegelwert "1" am Eingang des Gatters 3₀, welcher als logischer Pegelwert "1" am Ausgang des Gatters 4₀ auftritt. Der logische Pegelwert "1" an den A- und B-Eingängen der Zählstufe 2⁰ erzeugt einen "1"-Übertragungspegel zur Addierstufe 2¹.

In der Zählstufe 2¹ erscheint der logische Pegelwert "0" am Eingang des Gatters 3₁ sowie als logischer Pegelwert "0" am Ausgang des Gatters 4₁. Dieser logische Pegelwert "0" übersteuert den logischen Pegelwert "1" vom Gatter 1₁, um dem A-Eingang der Zählstufe 2¹ den logischen Pegelwert "0" zuzuführen. Der B-Eingang, welcher mit der Leitung für den Addier- oder Subtrahierbefehl verbunden ist, ist auf den logischen Pegelwert "0" gesetzt. Es erscheint so der logische Pegelwert "1" am Ausgang der Zählstufe 2¹.

Um eine Aufhebung der Genauigkeit des Impulsansprechkoeffizienten h _i zu verhindern, müssen die 2⁰ und 2¹ Bits des H-Speicherregisters 26 gattermäßig um die Addierstufen 2⁰ und 2¹ gesteuert werden, wenn die Steuerleitung Cb einen logischen Pegelwert "1" aufweist. Wenn nun die Steuerleitung Cb sich auf dem logischen Pegelwert "1" befindet, werden die Gatter 5₀ und 5₁ über die Gatter 2₀ und 2₁ gesperrt, um einen konstanten logischen Pegelwert "1" abzugeben, um so die Gatter 7₀ und 7₁ freizugeben. Außerdem ermöglicht der logische Pegelwert "1" auf der Steuerleitung Cb, daß die Gatter 6₀ und 6₁ die 2⁰ und 2¹-Bits vom H-Speicherregister 26 durchlassen. Wenn die Steuerleitung Cb sich auf dem logischen Pegelwert "0" befindet, sind die Gatter 6₀ und 6₁ gesperrt, während die Gatter 5₀ und 5₁ aktiviert sind. Dies ermöglicht Operationen mit den 2⁰- und 2¹-Bits, um einen Korrekturwert oder Zuwachswert um einen Teil in 2¹¹ in Abhängigkeit von Δ 2a | e(t) Δ 2b zu erzeugen. Die Gatter 7₀ und 7₁ invertieren die Signale zurück in ihre richtige Phase. So erhält man den logischen Pegelwert "0" am Ausgang der Addierstufe 2⁰ als logischen Pegelwert "0" am Ausgang des Gatters 7₀ während der logische Pegelwert "0" am Ausgang der Addierstufe 2¹ als logischer Pegelwert "1" am Ausgang des Gatters 7₁ auftritt. Das Eingangscodewort ist nur um einen Teil in 2¹¹ inkrementell erhöht. Eine ähnliche Analyse zeigt, daß der logische Pegelwert "1" auf der Leitung für den Addier- oder Subtrahierbefehl eine 2-Komplement-Addition, d. h. eine Subtraktion, von einem Teil in 2¹¹, bewirkt.

Ein Zuwachs von vier Teilen in 2¹¹ zu h _i wird dann bewirkt, wenn die Steuerleitung Cb auf einen logischen Pegelwert "1" angehoben wird. Das Anheben des Pegels der Steuerleitung Cb sperrt, wie bereits oben angedeutet, die Gatter 5₀ und 5₁ und schafft einen Signalweg für die 2⁰ und 2¹ Bits des Impulsansprechkoeffizienten h _i durch Freigeben der Gatter 6₀ und 6₁. Außerdem verhindert das Anheben des Pegels der Steuerleitung Cb, daß die Gatter 4₀ und 4₁ an ihrem Ausgang einen konstanten logischen Pegelwert "1" aufweisen, während die Gatter 1₀ und 1₁ auf ein Signal der Leitung für den Addier- oder Subtrahierbefehl ansprechen können. Wenn nun vom Vorzeichenproduktdetektor 38 ein Addiersignal in Form eines logischen Pegelwertes "0" geliefert wird, führen die Gatter 1₀ und 1₁ den A-Eingängen der Addierstufen 2⁰ und 2¹ den logischen Pegelwert "1" zu. Dies hat zur Folge, daß das B-Eingangssignal der Addierstufe 2⁰ zur Addierstufe 2² weiterläuft und der Impulsansprechkoeffizient h _i um vier Zählungen vergrößert wird. Wenn nun die Leitung für den Addier- oder Subtrahierbefehl den logischen Pegelwert "1" aufweist, befinden sich die Ausgänge der Gatter 1₀ und 1₁ auf dem logischen Pegelwert "0" und übersteuern die Ausgangssignale der Gatter 4₀ und 4₁ und prägen den A-Eingängen der Addierstufen 2⁰ und 2¹ den logischen Pegelwert "0" auf. Die 2-Komplement-Addition bewirkt nun, daß der Impulsansprechkoeffizient h _i um vier Zählungen verringert wird.

Es wird nun als Beispiel angenommen, daß das Wort des H-Speicherregisters am Eingang des Addierers 26 das digitale Wort 10 110 000 000 ist, welches der Zahl 13 entspricht, und daß eine Subtraktion durchgeführt werden soll. Das Endergebnis sollte 13-4=9 oder 10 010 000 000 sein. Der logische Pegelwert "1" erscheint auf der Leitung für den Addier- oder Subtrahierbefehl. Der B-Eingang der Zählstufe 2⁰ wird auf den logischen Pegelwert "1" angehoben, was anzeigt, daß eine Korrektur durchzuführen ist. Außerdem wird die Steuerleitung Cb vom Δ 2-Schwellwertdetektor 40 auf den logischen Pegelwert "1" angehoben. Dies zeigt den Pegel bzw. die Größe der durchzuführenden Korrektur an. Da auf der Steuerleitung Cb der logische Pegelwert "1" vorhanden ist, sind die Gatter 5₀ und 5₁ gesperrt, während die Gatter 6₀ und 6₁ den Wert der 2⁰- und 2¹-Bits durchlassen können. Da außerdem beide Eingänge der Gatter 1₀ und 1₁ den logischen Pegelwert "1" aufweisen, haben die Ausgänge dieser Gatter den logischen Pegelwert "0". Das Signal Cb wird durch das Gatter 2₀ invertiert und sperrt somit das Gatter 4₀ mit der Folgewirkung, daß ein konstanter Ausgangspegelwert mit logisch "1" erzeugt wird. Da die Gatter 1₀ und 4₀ in der ODER-Konfiguration geschaltet sind, übersteuert der logische Pegelwert "0" am Ausgang des Gatters 1₀ den logischen Pegelwert "1" des Gatters 4₀ mit der Folgewirkung, daß am A-Eingang der Addierstufe 2⁰ der logische Pegelwert "0" vorhanden ist. In ähnlicher Weise erscheint am A-Eingang der Addierstufe 2¹ der logische Pegelwert "0". Somit weisen die Eingänge der Addierstufen die folgenden logischen Pegelwerte auf:

Da die Gatter 5₀ und 5₁ gesperrt sind, sind auch die Ausgänge der Addierstufen 2⁰ und 2¹ gesperrt, während die Gatter 7₀ und 7₁ die logischen Pegelwerte "1", "0" der 2⁰- bzw. 2¹-Bits jeweils durchlassen. Das endgültige Resultat der Subtraktion ist das logische Wort 10 010 000 000, was der Zahl 9 entspricht und das erwartete Resultat ist.

Die vorerwähnte Schaltung, welche aus den Gattern 1 bis 7 und ihren entsprechenden Verbindungsleitungen besteht, wird zu den entsprechenden Stufen hinzugefügt, welche Bits mit geringerer Wertigkeit als der größte gewünschte Korrekturwert oder Zuwachs Δ h empfangen. Da im vorliegenden Beispiel der größte Korrekturwert Δ h=4=2² ist, wurden nur die Addierstufen 2⁰ und 2¹ modifiziert.

Fig. 6 zeigt einen weiteren modifizierten Addierer, welcher Korrekturwerte oder Zuwachswerte Δ h von 1, 2, 4 und 8 liefern kann. Die zugefügten Gatter 1 bis 7 sind nur mit den Addierstufen 2⁰, 2¹ und 2² verbunden, da der größte Korrekturwert oder Zuwachswert Δ h 2³=8 ist. Die Wirkungsweise dieses modifizierten Addierers erfordert Eingangssignale von den Steuersignalleitungen Cc und Cd des Δ 2-Schwellwertdetektors 40, und zwar zusätzlich zum Eingangssignal von der Steuerleitung Cb und dem Zuwachs- bzw. Korrekturwert-Steuereingangssignal, welches einen Fehler | e(t) | Δ 2a verkörpert. Die Arbeitsweise dieser Schaltung von Fig. 6 ist die gleiche wie die der Fig. 5.

Weitere Korrekturwerte oder Zusatzwerte Δ h können geschaffen werden durch Verdopplung der beschriebenen Logik zusammen mit den weiteren Addierstufen.

Claims (9)

1. Digitaler adaptiver Echokompensator

• - mit einem Querfilter (18) zum näherungsweisen Nachbilden eines Echosignals (y(t)) im Wege einer digitalen Faltung von aufgenommenen Abtastwerten (X _i ) eines Empfangssignals (X(t)) mit geschätzten Koeffizienten (h _i ), welche durch Korrelieren von Abtastwerten eines Fehler- oder Restechosignals (e(t)) und des Empfangssignals (X(t)) erzeugt werden,
• - wobei die Abtastwerte (X _i ) des Empfangssignals (X(t)) und die Koeffizienten (h _i ) jeweils in einem Speicher (24 bzw. 26) abgespeichert sind,
• - mit einer Subtrahiereinrichtung (42) zum Subtrahieren des nachgebildeten Echosignals ((t)) vom realen Echosignal (y(t)).
• - mit einem auf das Restechosignal (e(t)) ansprechenden adaptiven Regelkreis (20) zum Ändern der geschätzten Impuls-Ansprechkoeffizienten (h _i ),
• - wobei der Regelkreis (20) einen Vorzeichen-Produktdetektor (38) zur Bestimmung des Vorzeichens des jeweils geänderten geschätzten Impuls-Ansprechkoeffizienten (h _i ), wenigstens einen Schwellwert-Detektor (40) und einen Addierer (34) aufweist, wobei der Vorzeichen-Produkt­ detektor (38) ein Ausgangssignal erzeugt, welches gleich dem Produkt der Vorzeichen des Restechosignals (e(t)) und des Abtastwertes (X _i ) des Empfangssignals ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Schwellwertdetektor (40) mehrstufig ausgebildet ist und eine Vielzahl von Vergleichs- oder Schwellwertstufen (50 a bis 50 n und 50-a bis 50-n) aufweist, durch die in Abhängigkeit von der Größe und dem Vorzeichen des Restechosignals (e(t)) Restfehler-Ausgangssignale (C _a+, C _a-, C _b bis C _n ) erzeugt werden, welche neben dem Vorzeichen (+, -) die Anzahl der Schwellwertstufen (50 a bis 50 n; 50-a bis 50-n) kennzeichnen, deren Schwellwerte vom Restechosignal (e(t)) erreicht sind und
• - daß der Addierer (34) als mehrstufiger Addierer eine Vielzahl von Addierstufen (2⁰ bis 2¹⁰) aufweist, die einerseits mit entsprechenden Schwellwertstufen (50 b bis 50 n; 50-b bis 50-n) zum Erhalt der Restfehler- Ausgangssignale (C _b bis C _n ) und andererseits mit dem Ausgang des Vorzeichen-Produktdetektors (38) verbunden sind, um den jeweiligen Koeffizienten (h _i ) des Speichers (26) jeweils inkrementell durch entsprechende Korrekturwerte ( Δ ha bis Δ hn) zu erhöhen, deren Vorzeichen gleich dem des entsprechenden Vorzeichen-Produktausgangssignals ist und deren Größe bestimmt ist durch die Anzahl der Schwellwertpegel, die vom Restechosignal (e(t)) zumindest erreicht sind (Fig. 3, 5, 6).

2. Echokompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufen (50) in Paaren gruppiert sind und die Vergleichsstufen jedes Paares jeweils ein positives und ein negatives Schwellwertsignal gleicher Höhe erhalten, wobei das Paar von Vergleichsstufen, welches die Schwellwertsignale ( Δ 2 a, -Δ 2 a) der kleinsten Höhe aufweist, mit dem Vorzeichen-Produktdetektor (38) gekoppelt ist.

3. Echokompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierer (34) neben den Addierstufen (2⁰ bis 2¹⁰) NAND-Stufen (1₀, 2,₀, 3,₀; 1₁, 2₁, 3₁) aufweist, die mit ausgewählten Addierstufen (2⁰, 2¹) verbunden sind, daß eine erste Gruppe (3₀, 3₁) der NAND-Stufen zur Aufnahme eines bitbezeichnenden Signals entsprechend einem Bit des digital codierten Impuls-Ansprechkoeffizienten (H _i ) und eine zweite Gruppe (1₀, 1₁; 2₀, 2₁) der NAND-Stufen zum Aufnehmen eines Signals vom Vorzeichen-Produktdetektor (38) sowie wenigstens eines Restfehlerausgangssignals (C _b ) vom Schwellwertdetektor (40) entsprechend einem erfaßten Restechosignal (e(t)) vorgesehen sind, das gleich oder größer als ein zweites Schwellwertsignal ( Δ 2 b, -Δ 2 b) ist, welches wiederum größer als das kleinste Schwellwertsignal ( Δ 2 a, -Δ 2 a) ist (Fig. 5).

4. Echokompensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Addierstufen (2⁰, 2¹) diejenigen Addierstufen mit der zugehörigen ersten und zweiten Gruppe der NAND-Stufen sind, welche die bitbezeichnenden Signale der Impuls-Ansprechkoeffizienten mit Bits einer Wertigkeit empfangen, die geringer ist als der jeweils größte der inkrementellen Korrekturwerte ( Δ h _b ).

5. Echokompensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte Addierstufe (2⁰) für ein bitbezeichnendes Signal mit dem geringstwertigen Bit in dem Impuls-Ansprechkoeffizienten (h _i ) einen Eingang (B) zum Empfang eines Zuwachsbefehlssignals des Schwellwertdetektors (40) aufweist, und daß die Addierstufe (2⁰) auf das Ausgangssignal der Schwellwertstufe (50 a, 50-a) anspricht, die ein Restfehlersignal (e(t)) gleich oder größer dem kleinsten Schwellwertsignal ( Δ 2 a, -Δ 2 a) erhält.

6. Echokompensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß außer der ersten und zweiten Gruppe der NAND- Stufen (3₀, 3₁; 1₀, 1₁; 2₀, 2₁) eine dritte Gruppe von NAND-Stufen (4₀, 4₁) vorgesehen ist, durch die das bitbezeichnende Signal (h _i ) für den Durchlaß zu den ausgewählten Zählstufen (2⁰, 2¹) gesperrt werden kann.

7. Echokompensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Gruppe von NAND-Stufen (5₀, 5₁; 7₀, 7₁) vorgesehen ist, um die Ausgangssignale der ausgewählten Addierstufen (2⁰, 2¹) zu sperren.

8. Echokompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der NAND- Stufen (1₀, 1₁, 1₂) der zweiten Gruppe, die das Vorzeichen-Produktsignal und das Restfehler-Ausgangssignal (C _b , C _c , C _d ) der Schwellwertstufen (50 _b , 50 _c , 50 _d ) aufnehmen, und die Ausgänge der NAND-Stufen (4₀, 4₁, 4₂) der dritten Gruppe, die ein bitbezeichnendes Signal (h _i ) und ein Restfehler-Ausgangssignal (C _b , C _c , C _d ) aufnehmen, gemeinsam mit dem zugeordneten Eingang (A) der ausgewählten Addierstufen (2⁰, 2¹, 2²) verbunden sind, und daß jede der Addierstufen (2⁰ bis 2¹⁰) einen zweiten Eingang (B) aufweist, welcher mit Ausnahme des der Addierstufe (2⁰) für das geringstwertige bitbezeichnende Signal- mit den Eingängen der NAND-Stufen (1₀, 1₁, 1₂) der zweiten Gruppe verbunden ist, die das Vorzeichen-Produktsignal empfangen (Fig. 6).