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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Echokompensator
und inbesonders einen Echokompensator, der eine Funktion zur
Kompensation eines Abtasttaktsignaljitters aufweist.
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In einem Echokompensator müssen die Abtasttaktsignale zur
Abtastung eines Echosignals stabil sein. Wenn ein sogenannter
Abtasttaktsignaljitter, d.h., nichtgleichmäßige
Abtasttaktintervalle, oder ein kompletter Phasenausrastzustand der
Abtasttaktsignale auftritt, dann wird das
Echokompensationsvermögen eines Echokompensators extrem verschlechtert.
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Echokompensatoren, die einen Taktsignaljitter
berücksichtigen, sind in der EP-A-0 300 427, die am 25. Januar 1989,
d.h. nach dem Anmeldedatum der vorliegenden Erfindung
veröffentlicht wurde, und der EP-A-0 192 359 offenbart.
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Im ersteren Fall kann das Echo nicht vollständig
kompensiert werden, wenn der Taktsignaljitter durch eine
fehlende Synchronisation der Taktsignale im D/A-Wandler auf
der Sendeseite mit den Abtasttaktsignalen im A/D-Wandler auf
der Empfangsseite verursacht ist. Im letzteren Falle sind
auch Kompensationskoeffizienten vorgesehen, die mit ihren
jeweiligen Primärkoeffizienten eine Kombination bilden, oder
diese ersetzen, wenn eine Zeitverschiebung auftritt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen
Echokompensator zu schaffen, der die herkömmlichen Nachteile
ausschalten kann, und der eine Funktion zur Kompensation
einer durch den Abtasttaktsignaljitter in dem abgetasteten
Echosignal verursachten Veränderung aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung entsprechend, wird diese
Aufgabe durch einen Echokompensator mit den Merkmalen des
Anspruchs gelöst.
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Die Erfindung wird im Detail in Verbindung mit den
beiligenden Zeichnungen beschrieben von denen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild ist, das eine Anordnung einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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Fig. 2 eine Signalformdarstellung zur Erläuterung der
Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist;
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Fig. 3(A) bis 3(K) Darstellungen zur Erläuterung der
Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung sind; und
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Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise
der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird im Anschluß im Detail mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Nach Fig. 1 wird ein von einem Eingangsanschluß T
geliefertes digitales Sendesignal in einen D/A-Wandler 700
und in Filter 1 und 2 eingegeben. Der D/A-Wandler 700 wandelt
das eingegebene Signal in ein analoges Impulssignal um und
gibt das analoge Impulssignal an eine Hybridschaltung 600
aus. Die Hybridschaltung 600 führt eine 2-Draht/4-Draht-
Wandlung durch, und sendet das analoge Sendesignal auf einen
2-Draht-Übertragungspfad 20. Ein über den
2-Draht-Übertragungspfad 20 aufgenommens Empfangssignal wird von der
Hybridschaltung 600 über die Leitung 30 an einen Abtaster 500
geliefert. Das über die Leitung 30 in den Abtaster 500
eingespeiste Empfangssignal enthält ein, über einen
sogenannten Echopfad, der den D/A-Wandler 700, die
Hybrid-Schaltung 600 und den Abtaster 500 einschließt, empfangenes
Sendesignal als ein Echosignal.
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Der Abtaster 500 tastet das in ihn eingespeiste Signal
mit Hilfe eines von einem (nicht gezeigten)
Zeitsignalsignalgenerator gelieferten Abtasttaktsignals SCLK ab. Ein
von dem Filter 2 ausgegebenes Echokompensationssignal RS2
wird durch einen Addierer 300 von dem Ausgangssignal des
Abtasters 500 subtrahiert. Das Ausgangssignal des Addierers
300 wird über das Filter 3 in einen Addierer 400 eingespeist.
Ein von dem Filter 1 ausgegebenes Echokompensationssignal RS1
wird durch den Addierer 400 von dem Ausgangssignal des
Addieres 300 subtrahiert. Das auf diese Weise erhaltene
Signal wird von einem Ausgangsanschluß R als das
Ausgangssignal ausgegeben.
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Im Filter 1 wird das Sendesignal in Verzögerungselementen
110 und 120 gehalten. Die Ausgangssignale von den
Verzögerungselementen 110 und 120 werden jeweils über die
Multiplizierer 112 und 122 mit in Koeffizientenregistern 111
und 121 gehaltenen Koeffizienten mulitpliziert. Die
Ausgangssignale der Multiplizierer 112 und 122 werden über
einen Addierer 130 miteinander addiert. Die Summe wird als
das Echokompensationssignal RS 1 an den Addierer 400
ausgegeben. Das Filter 1 wird immer synchron mit dem
Abtasttaktsignal SCLK des Abtasters 500 betrieben.
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Im Filter 2 wird das Sendesignal in Verzögerungselementen
210 und 220 gehalten. Die Ausgangssignale der
Verzögerungselemente 210 und 220 werden jeweils über die
Multiplizierer 212 und 222 mit in Koeffizientenregistern 211
und 221 gehaltenen Koeffizienten multipliziert. Die
Ausgangssignale der Multiplizierer 212 und 222 werden in den
entsprechenden einen Eingangsanschluß der UND-Gatter 213 bzw.
223 eingegeben. Der andere Eingang beider UND-Gatter 213 und
223 empfängt ein Steuersignal C2, das von einer (später zu
beschreibenden) Steuerschaltung 4 geliefert wird. Die
Ausgangssignale der UND-Gatter 213 bzw. 223 werden über einen
Addierer 230 miteinander addiert, und die Summe wird als das
Echokompensationssignal RS2 an den Addierer 300 ausgegeben.
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Die Steuerschaltung 4 empfängt das Abtasttaktsignal SCLK
und detektiert dessen Zustand. Die Steuerschaltung 4 gibt das
Steuersignal C2 entsprechend dem detektierten Zustand des
Abtasttaktsignals SCLK an die UND-Gatter 213 und 223 des
Filters 2 aus.
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Die Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten
Gesamtschaltung wird im Anschluß beschrieben.
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Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Beschreibung
so durchgeführt, daß für eine Übertragungsfunktion H(Z) des
Filters 3 gilt H(Z) = 1, und zum Schluß wird ein Fall für
H(Z) ≠ 1 beschrieben.
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Ein Verfahren zur Erzeugung des Echokompensationssignals
RS1, d.h., die Betriebsweise des Filters 1 wird zuerst
beschrieben. Das Filter 1 erzeugt ein Echokompensationssignal
für einen Abtastwert, der bei gleichen Abtasttaktintervallen
erhalten wird, und enthält ein Transversalfilter mit 2
Abgriffen.
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In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 6 eine
Einheitsimpulssignalform (die im Anschluß als Echoantwort bezeichnet
wird) des Echopfads. Ein Abtastintervall des
Abtasttaktsignals SCLK ist durch T angegegeben. Die Bezugssymbole t&sub1;
und t&sub2; bezeichnen Abtastzeitpunkte des Abtasttaktsignals
SCLK. Abtastwerte der Echoantwort 6 zu den Zeitpunkten t&sub1; und
t&sub2; sind dementsprechend die Werte R&sub1; und R&sub2;. Inbesonders sind
R&sub1; und R&sub2; Echokomponenten, die von dem Ausgangssignal des
Abtasters 500 zu kompensieren sind, wenn sich das
Abtasttaktsignal SCLK im stabilen Zustand befindet, d.h.,
wenn es zu gleichen Intervallen abgetastet wird.
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Die Koeffizientenregister 111 und 112 des Filters 1
halten die Werte R&sub1; und R&sub2;, so daß ein Signal, das einem
Abtastwert eines Echosignals entspricht, durch eine
Faltungsoperation mit dem Sendesignal und den in den
Koeffizientenregistern gespeicherten Koeffizienten erzeugt
werden kann. Inbesonders veranlaßt das Filter 1 die
Multiplizierer 112 und 122 dazu, das in den
Verzögerungselementen 110 und 120 gehaltene Sendesignal mit den jeweils
in den Koeffizientenregistern 111 und 121 gehaltenen
Koeffizienten zu multiplizieren und veranlaßt den Addierer
130 dazu, die Ausgangssignale der Multiplizierer 112 und 122
zu addieren und somit das Echokompensationssignal RS1 zu
erzeugen. Diese Operation wird immer synchron mit dem
Abtasttaktsignal SCLK des Abtasters 500 durchgeführt.
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Ein Verfahren zur Erzeugung des Echokompensationssignals
RS2, d.h., die Betriebsweise des Filters 2 wird im Anschluß
beschrieben. Das Filter 2 erzeugt das Echokompensationsignal
RS2 entprechend einer Abweichung eines Abtastwertes, der
erhalten wird, wenn ein Empfangszeitpunkt, d.h., wenn die
Abtasttaktsignale SCLK um gleiche Zeitintervalle herum
jitteren, d.h., wenn ein Abtasttaktsignaljittern auftritt und
dessen Betriebszustand abhängig von der Beziehung zwischen
den Empfangs- und Sendezeitpunkten schwankt. Diese
Ausführungsform stellt in der Form eines Beispiels einen Fall
dar, bei dem die Sende- und Empfangszeitpunkte identisch
sind. Andere Fälle können durch eine Änderung der
Betriebszeitpunkte des Filters 2 erledigt werden.
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Fig. 3 (A) zeigt einen Sendezeitablauf, und Fig. 3(I)
zeigt einen Empfangszeitablauf, d.h., die Abtastzeitpunkte.
In Fig. 3(A) zeigen die Pfeile 1001 bis 1015 Sendezeitpunkte
an, und von diesen Pfeilen stellen die durchgezogenen Pfeile
1001 bis 1005 einen Fall gleicher Zeitabstände dar, während
die gestrichelten Pfeile 1013 bis 1015 die Fälle darstellen,
bei denen die Sendezeitpunkte von den gleichabständigen
Zeitintervallen abweichen. In Fig. 3(I) zeigen die Pfeile
3001 bis 3015 Empfangs-(Abtast)-Zeitpunkte an. Die
durchgezogenen Pfeile 3001 bis 3005 stellen einen Fall von
Empfangszeitpunkten bei gleichen Zeitabstände dar, während
die gestrichelten Pfeile 3013 bis 3015 einen Fall darstellen,
bei dem die Empfangszeitpunkte von den gleichen
Zeitintervallen abweichen.
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Fig. 3(B) bis 3(H) stellen Echoantworten dar, wenn das
Sendesignal zu allen Sendezeitpunkten 1001 bis 1015 gleich
"1" ist, da alle Sendedaten "1" sind, stimmen die
Echoantworten 2001 bis 2015 mit der in Fig. 2 gezeigten
Signalform 6 überein. Ein aktuelles Echosignal erhält man
durch die Überlagerung dieser in den Fig. 3(B) bis 3(H)
gezeigten Echoantworten. Zu beachten ist, daß die
Markierungen " " und "x" Abtastwerte zu den entsprechenden
Zeitpunkten darstellen. Fig. 3(J) zeigt einen Echoabtastwert
S&sub1;, in dem die Echoantworten enthalten sind, wenn die
Empfangszeitpunkte bei gleichen Zeitintervallen liegen, und
Fig. 3(K) zeigt einen Echoabtastwert S&sub2;, in dem die
Echoantworten enthalten sind, wenn ein Abtastjitter auftritt.
Wie anhand der in Fig. 3(J) bzw. 3(K) gezeigten
Echoabtastwerte S2 und S&sub2; zu verstehen ist, erscheint der Einfluß
der Abweichung des Empfangszeitpunkts von den gleichen
Zeitintervallen für eine Weile unmittelbar nach dem
Auftreten der Abweichung und verschwindet danach dann, wenn
die Sende- und Empfangszeitpunkte identisch sind.
Insbesonders bei dem abweichenden Sendezeitpunkt 1013 (oder
bei dem Empfangszeitpunkt 3013) weicht der Echoabtastwert S&sub2;
von dem Echoabtastwert S&sub1; ab, d.h., R&sub1; + R&sub2;weicht beim
stabilen Sendezeitpunkt 1003 (oder beim Empfangszeitpunkt
3003) um den Betrag ΔR&sub1; + ΔR&sub2; ab. Beim nächsten
Sendezeitpunkt 1014 ist ein Unterschied zwischen den Echoabtastwerten
S&sub1; und S&sub2; gleich ΔR&sub2;. Zum nächsten Zeitpunkt 1015 sind die
Echoabtastwerte S&sub1; und S&sub2; untereinander gleich, d.h., sie
sind R&sub1; + R&sub2;, und der Einfluß der Abweichung aufgrund des
Abtastzeitpunkts ist ausgeschaltet.
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Das Filter 2 erzeugt das Echokompensationssignal RS2
unter der Steuerung durch die Steuerschaltung 4 entsprechend
einer Differenz zwischen den Echoabtastwerten S&sub1; und S&sub2;. Das
Filter 2 weist wie das Filter 1 ein Transversalfilter mit 2
Abgriffen auf. Die Koeffizientenregister 212 und 222 halten
die Abweichungen ΔR&sub1; und ΔR&sub2; der Abtastwerte der jeweiligen
Echoantworten.
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Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das die Erzeugungsprozeduren
des Echokompensationssignals RS2 durch die Steuerung 4
darstellt. Wenn nach Fig. 4 in den Schritten 41 und 42
festgestellt wird, daß das Abtasttaktsignal SCLK jittert,
dann werden die Abgriffe beider Koeffizientenregister 212 und
222 freigegeben. Zum nächsten Abtastzeitpunkt (Schritt 44)
wird nur der Abgriff des Koeffizientenregisters 222 freigeben
(Schritt 45). Bei dem dritten und den nachfolgenden
Abtastzeitpunkten werden die Abgriffe der Koeffizientenregister 212
und 222 in Schritt 46 gesperrt.
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Die obige Beschreibung trifft für den Fall der
Übertragungsfunktion H(Z) = 1 zu.
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Der Fall der Übertragungsfunktion H(Z) ≠ 1 wird im
Anschluß erläutert. Das Filter 3 ist ein Filter zur
Entfernung des Auslaufteils der Echoantwort 6 (Fig. 2), und
hat einen Verringerungseffekt bezgl. der Anzahl der Abgriffe
eines Filters für die Erzeugung eines
Echokompensationssignals. Demzufolge wird die Kompensation des Echosignals wie
in dem in Fig. 1 gezeigten Filter normalerweise am
Ausgangssignal des Filters 3 durchgeführt. Es ensteht jedoch,
aufgrund des Einflusses des Zeitpunktjitters, unmittelbar
nach dem Auftreten des Jitters eine Transientenantwort des
Filters 3. Wenn der Einfluß der Zeitpunktjitter im
Ausgangssignal des Filters 3 kompensiert werden soll, können
die Koeffizientenwerte eines Transversalfilters zur Erzeugung
eines Echokompensationssignals nicht eindeutig bestimmt
werden. Wenn jedoch, wie in dem Filter 2 dieser
Ausführungsform, der Einfluß in einer Stufe vor dem Filter 3
entfernt wird, dann kann er durch dieselbe Operation, wie im
dem Falle H(Z) = 1 entfernt werden.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird, wie oben
beschrieben, ein an gleichen Abtastzeitintervallen erhaltenes
Echosignal in einer Stufe nach dem Filter 3 kompensiert, um
die Basis für eine Echoantwort zu reduzieren, und die
Abweichung eines Echosignals, die man erhält, wenn ein
Abtastzeitpunkt von den gleichen Zeitabständen abweicht, wird
in einer Stufe vor den Filter 3 kompensiert. Demzufolge kann
in einer Echokompensation, die das Filter 3 enthält, der
Einfluß des Jitters der Abtastzeitpunkte ausgeschaltet
werden.