DE2457876A1

DE2457876A1 - Echounterdruecker fuer ein endgeraet einer elektrischen vierdrahtleitung

Info

Publication number: DE2457876A1
Application number: DE19742457876
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Durand; Etienne Penicaud
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-12-06
Publication date: 1975-06-12
Also published as: SE7415394L; US3985979A; JPS5092014A; IT1030881B; SE407319B; GB1477413A; DE2457876C3; NL7416090A; JPS5433086B2; DE2457876B2

Description

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER PATENTASSESSOR

SOSPI GmbH

8OGO München 8O
Zeppelinstr. 63

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS CIT-ALCATEL 12, rue de la Baume, 75008 PARIS (Frankreich)

ECHOUNTERDRUCKER FÜR EIN ENDGERAT EINER ELEKTRISCHEN VIERDRAHTLEITUNG

Die Erfindung betrifft einen Echounterdrücker und seine Verwendung in Fernsprech-Übertragungssystemen, die im Sprechfrequenzkanal wahrnehmbare Schleifenverzögerungen aufweisen.

In Fernraeldesystemen werden üblicherweise Ortsnetz-Zweidrahtleitungen in einem Endgerät über eine Differentialschaltung oder eine beliebige andere Trennschaltung an Vierdrahtleitungen angeschlossen. Beim Vierdrahtsystem gibt es für jede Übertragungsrichtung einen getrennten Kanal, während die Zweidrahtleitungen des Ortsnetzes einen einzigen Kanal zwischen dem Vermittlungsamt und dem Fernsprechteilnehmer für beide

609824/0699

Übertragungsrichtungen besitzen. Da die Dxfferentialschaltung niemals ideal ist, wird ein Teil des übertragenen Signals zur Sendestelle zurückgeschickt und macht sich als Echo bemerkbar, wenn die Schleifenverzögerung nicht vernachlässigbar gering ist.

Diese Verzögerung kann auf die Entfernung zwischen den beiden miteinander verbundenen Fernsprechteilnehmern beruhen, jedoch auch auf dem Vorhandensein einer konzentrierten Verzögerungsleitung, die in modernen Vermittlungsämtern dazu dient, das Sprechsignal in Hinsicht auf eine Informationskompression und damit auf eine bessere Ausnutzung der Leitungen zu behandeln.

Es ist bekannt, in einem solchen Fall in jedem Endgerät der Vierdrahtleitung einen Echounterdrücker vorzusehen, der den Besetztzustand der beiden Kanäle beobachtet und in die Sendeleitung eine Sperre einschaltet, wenn der näher gelegene Teilnehmer nicht spricht, bzw. in die Empfangsleitung einen Dämpfer, wenn der näher gelegene Teilnehmer spricht. Bestimmte Echounterdrücker sehen den Fall vor, daß der nähere Fernsprechteilnehmer in das Gespräch eingreifen kann, während der entferntere Teilnehmer spricht, und es sind ebenfalls Echounterdrücker bekannt, die besonders an digitale PCM-Netze angepaßt sind, in denen die Gesprächssignalwellen in Abtastproben zerlegt werden, deren Amplituden digital kodiert werden.

Bekannte Echounterdrücker enthalten daher im allgemeinen;

a) im Sendekanal eine Sperre und einen Sprachdetektor,

b) im Empfangskanal einen Dämpfer und einen weiteren Sprachdetektor und

509824/0699

c) eine Steuervorrichtung für die Sperre und den Dämpfer, welche die aus den beiden Detektoren stammenden .. Signal vergleicht.

Die Erfindung will die Kompliziertheit und die Kosten eines solchen Unterdrückers verringern und insbesondere ermöglichen, daß er in eine Informations-Kompressionsvorrichtung integriert werden kann, die bereits einen sehr vervollkommneten Sprachdetektor und eine Verzögerungsleitung im Sendekanal benötigt .

In einem Echounterdrücker für ein Endgerät einer Vierdrahtfernsprechleitung mit einem Sendekanal, in den eine steuerbare Sperre eingeschaltet ist, und einem Empfangskanal, in den ein steuerbarer Dämpfer eingeschaltet ist, wobei die Steuerung der Sperre und des Dämpfers in einer Steuerlogik in Abhängigkeit von hinter dem Dämpfer und vor der Sperre beobachteten Signalen erhalten wird, ist däe Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtung des Signals auf dem Sendekanal in einem Sprachdetektor geschieht, der zwei Betriebsweisen hat, von denen bei der ersten ein Sprachanweseriheitssignal ausgehend von Amplituden und Vorzeichenänderungen im Sendekanal und bei der zweiten ein Sprachanwesenheitssignal ausgehend von einem Vergleich zwischen der Amplitude auf dem Sendekanal und der Amplitude auf dem Empfangskanal geliefert wird, wobei die zweite Betriebsweise dann auftritt, wenn der Empfangskanal aktiviert ist.

In einem solchen Echounterdrücker erfolgt die Beobachtung des Signals auf dem Empfangskanal vorzugsweise in einem einfachen Pestschwellendetektor.

509824/0699

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Sprachdetektor bei seiner zweiten Betriebsweise durch einen Spitzenwertdetektor des Telefonsignals auf dem Erapfangskanal gespeist.

Im Rahmen der Erfindung tritt die zweite Betriebsweise des Sprachdetektors der Sendeleitung entweder nur dann auf, wenn die Sendeleitung passiv ist, oder bei einem beliebigen Zustand des Sendekanals.

Wie später noch gezeigt wird, ist die Erfindung insbesondere für ein PCM-Telefonsystem geeignet. In diesem Fall werden alle Bestandteile des Echounterdrückers in Digitaltechnik hergestellt.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der einzigen beiliegenden Figur näher besehrieben, die eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Echounterdrückers zeigt.

Es wird im folgenden lediglich ein Endgerät betrachtet. Es ist klar, daß am anderen Ende der Leitung ein entsprechendes Gerät erforderlich ist. Ein Teilnehmer A, der als naher Teilnehmer betrachtet wird, ist mit einer Differentialschaltung 1 über eine doppelt gerichtete Zweidrahtleitung verbunden. Diese Weichenschaltung verbindet die Zweidrahtleitung mit der Vierdrahtleitung des Endgeräts, von der zwei Drähte dem Sendekanal 2 und die beiden anderen dem Empfangskanal 3 zugehören. Im Sendekanal liegen eine Verzögerungsleitung 4 und eine Sperre 5. Dieser Kanal speist gleichzeitig auch einen Sprachdetektor 6,

503824/0699

der integrierender Bestandteil eines Konzentrators sein kann, mit dem die Sendeleitung anderen !Teilnehmern zugeteilt xv'ird, wenn der Teilnehmer Ά nicht spricht.

Wie später im einzelnen gezeigt, weist dieser Detektor zwei Betriebsweisen auf, von denen eine erste im Rahmen eines Konzentrators üblicherweise Verwendung findet, und eine zweite, einfachere, eine Detektorschwelle in Abhängigkeit vom Zustand der Signale auf dem Empfangskanal bildet. Zu diesem Zweck ist er an einen Spitzenwertdetektor 7 angeschlossen, der den Empfangskanal überwacht.

In den Empfangskanal wird ein Dämpfer 8 mit konstanter Dämpfung, beispielsweise 6 dB, eingeschaltet, wenn der Teilnehmer A spricht. Der Empfangskanal speist in Stromflußrichtung dieses Dämpfers einen Festschwellendetektor 9, der an eine Steuerlogik 10 ein Binärsignal liefert, wenn die Amplitude auf dem Empfangskanal diese Schwelle überschreitet. Diese Steuerlogik vergleicht das vom Detektor 9 kommende Signal mit einem vom Sprachdetektor 6 stammenden Binärsignal und leitet davon die Signale ab, mit denen die Sperre 5 oder der Dämpfer -B aktiviert werden oder die Betriebsweise des Sprachdetektors 6 geändert wird.

Dieser Sprachdetektor stellt eins der wesentlichen Bestandteile eines Konzentratorsystems dar, das die Ruhezeiten der Schaltkreise ausnutzt. Seine Rolle besteht darin, das Sprachsignal von den sprachfreien Zeiten und vom Rauschen zu unterscheiden, um so zu wissen, ob ein Telefonkreis aktiviert

509824/0699

BAD ORIGINAL

ist oder nicht. Bei der normalen Betriebsweise (erste Betriebsweise) stellt er das Sprechen fest, indem er Kriterien zur Amplitude und Nulldurchgänge feststellt. Ein solcher Detektor ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 2 252.816 beschrieben. .Die Steuerlogik empfängt also ein Binärsignal, das das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Sprechen angibt und dabei evtl. eine bestimmte Haltezeit nach dem Verschwinden des Sprechens berücksichtigt.

Bei der zweiten Betriebsweise verwendet dieser Sprachdetektor lediglich Kriterien zur Amplitude, jedoch im Gegensatz /,um zuvor beschriebenen Fall, wo ein ziemlich niedriger und fester Schwellenwert für die Amplitude angesetzt wird, der gerade ausreicht , um einen niedrigen Sprachpegel vom Rauschen zu unterscheiden, wird hier ein Schwellenwert benutzt, der vom Pegel des Empfangskanals abhängt. Dieser Pegel wird im Spitzenwert-Detektor 7 erarbeitet.

Die Verzögerungsleitung 4 kann eine Verzögerung von etwa 20 Millisekunden aufweisen und gleicht die Verzögerung aus, die auf das Feststellen des Sprechens vor dessen sicherem Erkennen verwendet wird. Diese Verzögerungsleitung kann auch dazu notwendig sein, die Übertragung des Rufsignals im Konzentratorsystem zu ermöglichen.

Der Amplitudendetektor 9 mit festem Schwellenwert verwendet als einziges Kriterium die Amplitude auf dem Empfangskanal. Sobald der Spitzenwertpegel höher ist als ein bestimmter festgelegter Wert, liefert dieser Detektor sofort ein Akti-

503824/Ü699

vierungssignal. Dieser Wert kann -31 dBmo betragen. Der Detektor besitzt eine Haltezeit von 50 Millisekunden.

Der Spitzenwertdetektor 7 erstellt einen Kode, der von der Amplitude auf dem Empfangskanal abhängt. Dieser Kode spielt die Rolle eines Schwellenwerts für den Sprachdetektor 6, wenn dessen Betriebsweise die Berücksichtigung des Empfangspegels erfordert. In einer bevorzugten Ausführung weist der Spitzenwertdetektor eine derartige Haltezeit auf, daß er einer Amplitudenverringerung erst dann folgt, wenn diese während einer bestimmten Zeit bestätigt wird, die 50 Millisekunden betragen kann; es ist dann vorteilhaft, den Spitzenwertdetektor 7 jedesmal dann wieder auf einen neuen Anfangswert einzustellen, wenn die Steuerlogik den Dämpfer 8 wirksam werden läßt; in diesem in der Figur nicht dargestellten Fall ist der Spitzenwertdetektor zusätzlich an den Logikschaltkreis angeschlossen, der die Signale zur neuen Einstellung des Anfangswertes liefert.

Bei der Sperre 5 kann es sich um ein binäres Gatter handeln, das unter der Steuerung eines von der Steuerlogik 10 kommenden Signals die aus der Verzögerungsleitung 4 kommenden Signale durchläßt bzw. sperrt.

Die Steuerlogik 10 empfängt Binärsignale vom Sprachdetektor 6 und vom Amplitudendetektor 9 und steuert die Arbeitsweise des Sprachdetektors 6, der Sperre 5 und des Dämpfers 8. Diese Logik wird nachfolgend bei der Beschreibung ihrer Arbeitsweise näher erläutert.

5 0 9 8 2 4 / Ü B 9 9

In einem ersten Anwendungsbeispiel der Erfindung arbeitet die Logik 10 derart, daß man für den Fchounterdrücker die folgenden vier Zustände unterscheiden kann : 1. Ruhe : Die beiden Teilnehmer sprechen nicht, der Sprachdetektor 6 xind der Amplitudendetektor 9 signalieren das Nichtvorhandensein von Sprachsignalen. Die Sperre 5 und der Dämpfer 3 sind aus dem Schaltkreis genommen und der Sprachdetektor befindet sich in seiner "normalen" Betriebsweise. 2 . Nur der entfernte Teilnehmer spricht : In diesem Fall ist der Dämpfer 8 aus dem Schaltkreis genommen, die Sperre 5 ist eingeschaltet, der Amplitudendetektor 9 signalisiert Vorhandensein und der Sprachdetektor 6 Abwesenheit von Sprachsignalen. Die Steuerlogik versetzt den Sprachdetektor 6 in seine zweite Betriebsweise, in der sein Schwellenwert vom aus dem Spitzenwertdetektor 7 stammenden Kode abhängt. Wenn der entfernte Teilnehmer nicht mehr spricht, so stellt die Steuerlogik den Ruhezustand wieder her.

3. Intervention : Wenn dagegen der nahe Teilnehmer in die Unterhaltung eingreift, während der entfernte Teilnehmer spricht, muß er schon sehr laut sprechen, um den durch den Detektor 7 angegebenen Schwellenwert zu überschreiten. In diesem Fall wird die Sperre 5 aus dem Schaltkreis genommen, und der Dämpfer 8 wird trotz des Vorhandenseins von Sprachsignalen aus dem Empfangskanal in den Schaltkreis genommen. Man sieht also, daß die Intervention nur nach dem zweiten Zustand bewirkt werden kann, d.h. wenn allein der entfernte Teilnehmer spricht. Das Eingreifen führt notwendigerweise zum folgenden Zustand.

50982A/Ü699

4. Es spricht der nahe Teilnehmer : In diesem Fall arbeitet der Sprachdetektor 6 normal und liefert ein Aktivierungssignal. Die Sperre ist aus dem Schaltkreis genommen und der Dämpfer unabhängig vom Zustand des Empfangskanals eingeschaltet, das aus dem Amplitudendetektor 9 stammende Signal hat also keinerlei Einfluß.

Mit einem solchen Echounterdrücker erreicht man eine sehr wirksame Echounterdrückung auf rauscharmen Telefonleitungen. Wenn es sich iedoch um einen sehr verrauschten Sendekanal handelt (Schaltgeräusche, Übersprechen ...), kann es sein, daß der Sprachdetektor dieses Kanals unter dem Einfluß des Rauschens aktiviert wird. Wenn der Empfangskanal ebenfalls aktiviert ist, kann das Echo der Signale dieses Kanals die Aktivierung des Detektors auf der Sendeleitung verlängern und so das Einschalten der Sperre verhindern; damit wird das Echo in diesem Fall, nicht unterdrückt.

Das zweite Anwendungsbeispiel der Erfindung ermöglicht eine wirksame Echounterdrückung selbst auf sehr verrauschten TeIe fonleitungen.

In bezug auf das erste beschriebene Beispiel ist lediglich die Steuerlogik 10 anders aufgebaut. Sie empfängt hier auch die Binärsignale des Sprachdetektors 6 und des Amplitudendetektors 9, um die Arbeitsweise des Detektors 6, der Sperre 5 und des Dämpfers 8 zu steuern; jedoch werden diese Steuerungen so ausgeführt, daß man bei dem entsprechenden Echounterdrücker einen der vier folgenden Zustände unterscheiden kann :

9824/0699

a) Ruhe : Die beiden Teilnehmer sprechen nicht, der Sprachdetektor 6 und der Detektor 9 zeigen Abwesenheit von Sprechen an. Die Sperre 5 und der Dämpfer 8 sind aus dem Schaltkreis genommen und der Sprachdetektor befindet sich in seiner "normalen" Betriebsweise.

b) Nur der entfernte Teilnehmer spricht : In diesem Fall ist der Dämpfer 8 aus dem Schaltkreis genommen, die Sperre 5 ist eingeschaltet, der Amplitudendetektor 9 zeigt Anwesenheit und der Sprachdetektor 6 Abwesenheit von SprachSignalen an. Die Steuerlogik versetzt den Sprachdetektor in seine zweite Betriebsweise, in der sein Schwellenwert vom aus dem Spitzenwertdetektor 7 stammenden Kode abhängt.

c) Nur der nahe Teilnehmer spricht : In diesem Fall arbeitet der Sprachdetektor normal, d.h. in seiner ersten Betriebsweise, und liefert ein Aktivierungssignal, während der Amplitudendetektor 9 Passivität angibt. Die Sperre 5 ist aus dem Schaltkreis genommen, der Dämpfer 8 eingeschaltet. Wenn der Sendekanal passiv wird, hält die Steuerlogik evtl. den Dämpfer 8 während einer bestimmten Zeit TM im Schaltkreis, deren Wert bis zu einer Sekunde gehen kann und je nach Art der Übertragung bestimmt wird; anschließend stellt die Logik den Ruhezustand wieder her.

d) Doppeltes Sprechen : Beide Teilnehmer sprechen, der Sprachdetektor 6 und der Amplitudendetektor 9 liefern jeweils ein Signal. Die Sperre 5 ist aus dem Schaltkreis genommen, der Dämpfer 8 liegt im Schaltkreis trotz des Vorhandenseins von Sprechen auf dem Sendekanal. Der Detektor 6 arbeitet gemäß seiner •weiten Betriebsweise. Wenn dann der Sendekanal seine Aktivität einstellt und der Empfangskanal aktiviert bleibt, wird der Dämpfer, evtl. nach der Haltezeit TM, ausgeschaltet, die Sperre

509324/0699

wird in dem Sendekanal eingeschaltet und man erhält wieder den Zustand b). Wenn der entfernte Teilnehmer als erster aufhört zu sprechen, stellt die Steuerlogik den Zustand c) wieder her.

Wenn der Sprachdetektor 6 unter dem Einfluß des Rauschens aktiviert ist, während der Empfangskanal aktiv ist, ist es nicht mehr möglich, daß das Echo der Signale dieses Kanals die Aktivität dieses Detektors verlängern kann, da dieser in seiner zweiten Betriebsweise arbeitet, bei der der Schwellenwert für das Peststellen der Sprachsignale von den Signalen auf dem Empfangskanal abhängt.

Die Erfindung wurde in der Praxis in einem PCM-System eingesetzt. In einem solchen System wird ein Dämpfer durch eine Umkodierung hergestellt. Eine Verzögerungsleitung wird als Schieberegister ausgeführt, und ein Sprachdetektor ist ein kleiner besonderer Rechner, der die digitalen Werte verarbeitet und sammelt. Eine besonders vorteilhafte Anwendung besteht darin, den oben beschriebenen digitalen Echounterdrücker mit einer Konzentratorvorrichtung zu kombinieren, die die Ruhezeiten der Schaltkreise ausnutzt. Man kann diesem erfindungsgemäßen Echounterdrücker auch einen Neutralisator zuordnen, mit dem jegliches Arbeiten des Echounterdrückers verhindert werden kann, wenn man simultan Daten in beiden Richtungen, beispielsweise bei der Verbindung zwischen Datenquellen und einem Rechner, überträgt.

509824/0699

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsweise beschränkt* Insbesondere kann man die Analogtechnik verwenden oder den Echounterdrücker mit anderen Einrichtungen zur Verarbeitung von Signalen auf einem Telefonkanal verbinden.

509824/06 9 9

Claims

PATENTANSPRÜCHE

:'l -ί Echounterdrücker für ein Endgerät einer Vierdrahtfernsprechleitung mit einem Sendekanal, in den eine steuerbare Sperre eingeschaltet ist, und einem Empfangskanal, in den ein steuerbarer Dämpfer eingeschaltet ist, wobei die Steuerung der Sperre und des Dämpfers in einer Steuerlogik in Abhängigkeit von hinter dem Dämpfer und vor der Sperre beobachteten Signalen erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtung des Signals auf dem Sendekanal (2) in einem Sprachdetektor (6) geschieht, der zwei Betriebsweisen hat, von denen bei der ersten ein Sprachanwesenheitssignal ausgehend von Amplituden und Vorzeichenänderungen im Sendekanal und bei der zweiten ein Sprachanwesenheitssignal ausgehend von einem Vergleich zwischen der Amplitude auf dem Sendekanal und der Amplitude auf dem Empfangskanal (3) geliefert wird, wobei die zweite Betriebsweise dann auftritt, wenn der Empfangskanal aktiviert ist.

2 - Echounterdrücker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betriebsweise nur dann auftritt, wenn der Sendekanal nicht aktiv ist.

3 - Echounterdrücker gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtung der Amplitude des Signals auf dem Empfangskanal (3) in einem Festschwellendetektor (9) geschieht.

B09824/0699

4 - Echounterdrücker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ·. ■ der Sprachdetektor (5) in der zweiten Betriebsweise durch einen Spitzenwertdetektor (7) des Fernsprechsignals auf dem Empfangskanal (3) gespeist wird.

5 - Echounterdrücker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Informationen auf den beiden Kanälen- (2, 3) in Form von binären Impulsen vorliegen, die die Kodierungen für Amplitudenabtastproben des Fernsprechsignals darstellen, alle Bauteile des Echounterdrückers in Digitaltechnik hergestellt sind.

χ χ

50982 A/Üb 99