DE68916218T2

DE68916218T2 - Rechnergesteuerter anpassungsfähiger Lautfernsprecher.

Info

Publication number: DE68916218T2
Application number: DE68916218T
Authority: DE
Inventors: Richard Henry Erving; William Albert Ford; Robert Raymond Ii Miller
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2009-12-20
Also published as: HK43595A; AU4721689A; JPH02260856A; CA2004171A1; AU615820B2; JPH0544220B2; US5007046A; EP0376582B1; DE68916218D1; EP0376582A3; EP0376582A2; CA2004171C; ES2055796T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprachumschalteinrichtung und Verfahren zur Verarbeitung von Sprachsignalen.
Für viele Jahre sind analoge Freisprecheinrichtungen in erster Linie als freihändige Einrichtungen während eines Telefongesprächs benutzt worden. Diese bequeme Möglichkeit ist jedoch auf Kosten einiger Einschränkungen zur Verfügung gestellt worden. Solche Freisprecheinrichtungen benötigen üblicherweise eine sorgfältige und aufwendige Eichung, damit sie auf brauchbare Weise arbeiten. Außerdem sind die Freisprecheinrichtungen so ausgelegt, daß sie in einer akustischen Umgebung für den schlechtesten Fall arbeiten, so daß die in einer besseren akustischen Umgebung mögliche Erhöhung der Güte geopfert wird.
Die Arbeitsweise konventioneller analoger Freisprecheinrichtungen ist bekannt und beschrieben in einem Aufsatz von A. Busala "Fundamental Considerations in the Design of a Voice-Switched Speakerphone", Bell System Technical Journal, Band 39, Nr. 2, März 1960, Seiten 265-294. Analoge Freisprecheinrichtungen verwenden im allgemeinen ein Dämpfungsumschaltverfahren, bei dem die Energie der Sprachsignale in der Sende- und in der Empfangsrichtung abgetastet und eine Umschaltentscheidung auf der Grundlage dieser Information getroffen wird. Das Sprachsignal mit dem höchsten Energiepegel in einer ersten Richtung erhält einen freien Sprechweg und das Sprachsignal in der entgegengesetzten Richtung wird abgeschwächt, indem eine Dämpfung in seinen Sprechweg eingeschaltet wird. Wenn keine Sprachsignale sowohl in der Sende- als auch in der Empfangsrichtung vorhanden sind, geht die Freisprecheinrichtung in eine "Ruhe"-Betriebsart, in der der freie Sprechweg für Sprachsignale in der Empfangsrichtung bereitgestellt wird, so daß Sprache von einem entfernten Sprecher bevorzugt wird. Einige moderne analoge Freisprecheinrichtungen gehen, wenn Sprachsignale weder in der Sende- noch in der Empfangsrichtung vorhanden sind, in eine Leerlauf-Betriebsart, in der die Dämpfung in jeder Richtung auf einen mittleren Pegel eingestellt wird, so daß diejenige Richtung, in welcher Sprachsignale als erste erscheinen, schnell den freien Sprechweg erhalten kann.
Die meisten hochwertigen analogen Freisprecheinrichtungen besitzen außerdem eine Rauschschutzschaltung, um die Umschaltpegel entsprechend dem vorhandenen Hintergrundstörpegel einzustellen. Die Umschaltgeschwindigkeit ist durch eine für den schlechtesten Fall aus gelegte Zeitkonstante begrenzt, die sicherstellt, daß im Raum vorhandene Sprachenergie Zeit hat, abzuklingen. Diese Einschränkung ist notwendig, um eine sogenannte "Selbstumschaltung" zu verhindern, ein Zustand, in welchem Raumechos fehlerhaft als Nahende-Sprache festgestellt wird. Dabei wird nicht einem Raum mit guter Akustik Rechnung getragen, d. h. niedriger Echo- Rückkehrenergie und Echos kurzer Dauer.
Ein Nachteil bei analogen Freisprecheinrichtungen besteht darin, daß sie schwierig zu eichen sind oder Präzisions-Bezugsspannungen benötigen, um einen brauchbaren Betrieb sicherzustellen. Bei einigen Ausführungsformen arbeiten neu hergestellte analoge Freisprecheinrichtungen gut, im Verlaufe weniger Jahre nimmt jedoch ihre Güte so weit ab, daß sie unbrauchbar werden. Bei einem bekannten Beispiel beruhte ein kritischer Eichwert auf der Stabilität von zwei unterschiedlichen Stromversorgungen in der Freisprecheinrichtung. Im Verlauf der Zeit hat die eine oder andere Stromversorgung die Tendenz, so weit abzudriften, daß die Güte der Freisprecheinrichtung wesentlich verändert wird.
Zur Bereitstellung einer brauchbaren Umschaltung in einer analogen Freisprecheinrichtung wird die Stärke des Sende- und des Empfangssignals gemessen, um einer logischen Umschalteinheit in der Freisprecheinrichtung Informationen hinsichtlich des augenblicklichen Zustandes zur Verfügung zu stellen, in welchem die Freisprecheinrichtung sich befinden sollte. Diese Logikeinheit besteht üblicherweise aus Schaltungen, die die augenblicklichen Sprachpegel mit geeichten, durch die Bezugsspannungen bereitgestellten Schwellenwerten vergleichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs bestimmt den Zustand der Freisprecheinrichtungen. Demgemäß müssen diese Schwellenwerte genau gesteuert werden, um die Güte der Freisprecheinrichtung auf einem Optimum zu halten.
Die analoge Freisprecheinrichtung ist außerdem nicht in der Lage, sich an die Gabelschaltung anzupassen, der sie sich bei Anschaltung an eine Fernsprechleitung gegenüber sieht. Selbst ein digitales Telefon in einer Nebenstellenanlage (PBX), das keine Gabelschaltung verwendet, sieht sich einer unvorhersehbaren Gabelschaltung bei Gesprächen außerhalb der Nebenstellenanlage gegenüber. Wie bei anderen Parametern muß eine über die Gabelschaltung gemessene Dämpfung für den schlechtesten Fall angenommen werden. Diese Annahme macht ebenfalls die Einfügung einer größeren, geschalteten Dämpfung als nötig erforderlich, um sicherzustellen, daß das System stabil bleibt. In ähnlicher Weise ist ein hoher "Einbrech"- Schwellenwert erforderlich, um zu verhindern, daß eine schlechte Gabelschaltung genügend Sendesprache reflektiert, um die Freisprecheinrichtung fehlerhaft in den Empfangszustand umzuschalten.
Die oben beschriebenen Freisprecheinrichtungen ermöglichen zwar eine brauchbare, freihändige Zweiwegkommunikation für einen Benutzer, es ist aber wünschenswert, eine wirkungsvolle und kosteneffektive Freisprecheinrichtung ohne die Nachteile und Beschränkungen in Verbindung mit dem Betrieb der bekannten Einrichtungen zu schaffen.
Im US-Patent 4,571,461 wird eine Fernsprechkonferenzeinrichtung beschrieben, die einen Rauschgenerator enthält, um eine Dämpfung aufgrund der akustischen Kopplung zwischen einem Lautsprecher und einem Mikrofon sowie eine Nachhallzeit zu messen, die angibt, wie lange ein vom Lautsprecher verstärktes Empfangssignal Echos in einem Konferenzraum erzeugt. Der Rauschgenerator erzeugt ein Rauschsignal und eine Steuerschaltung benutzt dann dieses Signal, um die akustische Koppeldämpfung und die Nachhallzeit zu bestimmen und speichert dann dieses Signal in Form von Daten. Ein Pseudo-Echosignal wird zeitseriell mit einer Exponentialfunktion gedämpft und zu dem Empfangssignal addiert, indem das Signal bezüglich der gespeicherten Nachhallzeitdaten verarbeitet wird. Das addierte Signal steuert die Operation für einen Vergleich der Pegeldetektor-Ausgangssignale einer Sprachumschalteinrichtung, um die Differenz zwischen den Sende- und Empfangsumschaltpegeln zu minimieren. Die Dämpfungen auf den Übertragungswegen werden ebenfalls auf der Grundlage der Daten gewählt, die die akustische Koppeldämpfung und eine Nachhallzeit darstellen.
Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird eine Sprachumschalteinrichtung gemäß Patentanspruch 1 geschaffen.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Sprachsignalen gemäß Anspruch 9 geschaffen.
Eine adaptive Freisprecheinrichtung unter Steuerung beispielsweise eines Rechners mißt die Energie der ankommenden Sende- und Empfangssignale und erzeugt außerdem Informationen über die Signal- und Rausch- oder Störpegel für eine Selbsteichung und einen wirksamen Betrieb.
Um genau zu bestimmen, wann die Freisprecheinrichtung in jedem der drei Betriebszustände, nämlich dem Sende-, Empfangs- oder Freizustand sein sollte, eicht der Rechner seine Betriebsparameter neu, bevor er Schwellenwerte aktualisiert, die zur Bestimmung des jeweiligen Zustandes benutzt werden. Diese aktualisierten Schwellenwerte wirken Änderungen und einer Alterung von Bauteilen entgegen und werden gewonnen, indem ein vom Rechner erzeugtes Prüftonsignal über die Lautsprecherschaltung mit zwei unterschiedlichen Pegeln gegeben und die resultierende Antwort gemessen wird.
Bei dem Eichprozeß miß die Freisprecheinrichtung die akustischen Merkmale des Raumes, in dem sie arbeitet. Dies wird durch Aussenden eines Ton-Burst über ihren Lautsprecher und Messen der zurückgegebenen akustischen Antwort auf der Zeitebene mit ihrem Mikrofon erreicht. Aufgrund dieser Antwort und durch Verarbeitung mittels des Rechners erhält man die maximale Amplitude des zurückkehrenden Signals und die Dauer der Echos. Die Amplitude des zurückkehrenden Signals bestimmt, welcher Pegel der ausgesendeten Sprache erforderlich ist, um in die empfangene Sprache einzubrechen. Je größer das akustische Rückkehrsignal ist, um so höher muß der Schwellenwert sein, um einen Schutz gegen eine Selbstumschaltung zu erreichen. Die Dauer der Echos bestimmt, wie schnell in den Raum eingestrahlte Sprachenergie abklingt, wodurch wiederum gesteuert wird, wie schnell die Freisprecheinrichtung vom Empfangs- in den Sende-Zustand umschalten kann.
Um die immer vorhandene Verstärkung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon zu kompensieren, muß zur Aufrechterhaltung der Stabilität eine bestimmte Dämpfung an irgendeinen Schaltungspunkt der Freisprecheinrichtung eingefügt werden. Die Höhe dieser Dämpfung hängt von der Höhe des von der Gabelschaltung zurückkehrenden Signals, der Höhe des akustischen Rückkehrsignals und der Einstellung der Lautstärke ab. Die Freisprecheinrichtung stellt diese Bedingungen fest und fügt denjenigen Betrag der geschalteten Dämpfung ein, der zur Aufrechterhaltung der Stabilität erforderlich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der funktionellen Hauptkomponenten einer rechnergesteuerten, adaptiven Freisprecheinrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Teilschaltbild der Freisprecheinrichtung mit einer Eichschaltung, einem Verstärker für entfernt erzeugte Sprachsignale, ein Mikrofon und einen zugeordneten Verstärker mit Multiplexern;
Fig. 3 ein Teilschaltbild der Freisprecheinrichtung mit Stumm- Steuerungen und Hochpaßfiltern;
Fig. 4 das Schaltbild einer programmierbaren Dämpfungseinrichtung und eines Tiefpaßfilters, die im Sendeabschnitt verwendet werden;
Fig. 5 das Schaltbild einer programmierbaren Dämpfungseinrichtung und eines Tiefpaßfilters, die im Empfangsabschnitt benutzt werden;
Fig. 6 allgemein die Schaltung einer Freisprecheinrichtung und zwei Arten einer Kopplung, die ihre Arbeitsweise in der Hauptsache beeinflußt;
Fig. 7 ein Zustandsdiagramm mit den drei möglichen Zuständen der Freisprecheinrichtung nach Fig. 1;
Fig. 8 ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung gemäß Fig. 1 bei der Feststellung, ob sie in einem Freizustand bleiben oder sich aus dem Freizustand in den Sende- oder Empfangszustand begeben soll;
Fig. 9 ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung gemäß Fig. 1 bei der Feststellung, ob sie im Sendezustand bleiben oder sich aus dem Sendezustand in den Empfangs- oder den Freizustand begeben soll;
Fig. 10 ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung gemäß Fig. 1 bei der Feststellung, ob sie im Empfangszustand bleiben oder sich aus dem Empfangszustand in den Sendezustand oder den Freizustand begeben soll;
Fig. 11 beispielhafte Kurvenformen, die die Impuls- und zusammengesetzten Eigenschaften einer akustischen Umgebung darstellen, die durch die Freisprecheinrichtung gemäß Fig. 1 erzeugt werden;
Fig. 12 das Blockschaltbild der funktionellen Bauteile einer Freisprecheinrichtung zur Bereitstellung einer Echounterdrückungs- Dämpfungseinfügung;
Fig. 13 ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung gemäß Fig. 11 bei der Anwendung der Echounterdrückungs-Dämpfungseinfügung;
Fig. 14 Kurvenformen für die Anwendung der Echounterdrückungs- Dämpfungseinfügung.

Ins einzelne gehende Beschreibung

Fig. 1 zeigt ein funktionelles Blockschaltbild einer rechnergesteuerten adaptiven Freisprecheinrichtung 100 nach der Erfindung. Wie gezeigt, weist die Freisprecheinrichtung einen Sendeabschnitt 200, einen Empfangsabschnitt 300 und einen Rechner 110 auf. Als Rechner 110 kann ein im Handel verfügbarer Mikrocomputer der Firma Intel Corporation, Nr. 8051 in Verbindung mit der richtigen Programmierung benutzt werden. Ein Mikrofon 111 koppelt akustische Signale an die Freisprecheinrichtung an und ein Lautsprecher 112 empfängt akustische Ausgangssignale von der Freisprecheinrichtung.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise wird ein von einer Person, die in das Mikrofon 111 spricht, geliefertes akustisches oder Audiosignal im Sendeabschnitt 200 an einen Multiplexer 210 angekoppelt. Neben der Auswahl des Mikrofon-Sprachsignals als Eingangssignal kann der Multiplexer 210 außerdem Eichtöne als Eingangssignal wählen. Diese Eichtöne werden von einer Eichschaltung 113 bereitgestellt und in diesem Fall benutzt, um die Schaltungen im Sendeabschnitt 200 zu eichen.
An den Multiplexer 210 ist eine Stummsteuerung 211 angeschaltet, die den Sendeweg unter Ansprechen auf ein Steuersignal vom Rechner 110 stumm schaltet. An die Stummsteuerung 211 ist ein Hochpaßfilter 212 angeschaltet, um die Raumstörsignale und die niederfrequenten Hintergrundstörsignale im Sprachsignal zu entfernen. Der Ausgang des Hochpaßfilters 212 ist mit einem programmierbaren Dämpfungsglied 213 und einem Hüllkurvendetektor 214 verbunden. Unter Ansprechen auf ein Steuersignal vom Rechner 110 fügt das programmierbare Dämpfungsglied 213 eine Dämpfung in das Sprachsignal in Schritten von 3,5 dB bis zu insgesamt 16 Schritten mit einer Gesamtdämpfung von 56 dB ein. Dieses Signal vom programmierbaren Dämpfungsglied 213 wird an ein Tiefpaßfilter 215 gegeben, das eventuelle Spannungsspitzen beseitigt, die durch das im Dämpfungsglied 213 stattfindende Umschalten möglicherweise erzeugt worden sind. Das Filter bewirkt außerdem eine zusätzliche Signalformung, bevor das Signal durch die Freisprecheinrichtung über die Audioleitung 105 zu einer Gabelschaltung (nicht gezeigt) übertragen wird. Nach Durchlaufen des Hüllkurvendetektors 214 wird das Sprachsignal vom Filter 212 an einen logarithmischen Verstärker 216 gegeben, der den Dynamikbereich der Freisprecheinrichtung auf etwa 60 dB erhöht, um der Hüllkurve des Sprachsignals folgen zu können.
Der Empfangsabschnitt 300 enthält Sprachverarbeitungsschaltungen, die funktionell die gleichen sind wie im Sendeabschnitt 200. Ein über eine Eingansaudioleitung 102 von der Gabelschaltung empfangenes Sprachsignal wird im Empfangsabschnitt 300 an den Multiplexer 310 angekoppelt. Wie der Multiplexer 210 kann der Multiplexer 310 außerdem an seinem Eingang Eichtöne wählen, die von der Eichschaltung 113 zur Verfügung gestellt werden. An den Multiplexer 310 ist eine Stummsteuerung 311 angeschaltet, die den Empfangsweg unter Ansprechen auf ein Steuersignal vom Rechner 110 stumm schaltet. Ein an die Stummsteuerung 310 angeschlossenes Hochpaßfilter 312 entfernt die niederfrequenten Hintergrundstörungen aus dem Sprachsignal.
Das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 312 ist an einen Hüllkurvendetektor 314 und ein programmierbares Dämpfungsglied 313 angekoppelt. Der Hüllkurvendetektor 314 gewinnt die Signalhüllkurve aus dem Sprachsignal, das dann an einen logarithmischen Verstärker 316 gegeben wird. Dieser Verstärker erweitert den Dynamikbereich der Freisprecheinrichtung auf etwa 60 dB, um der Hüllkurve des empfangenen Sprachsignals folgen zu können. Das programmierbare Dämpfungsglied 313 fügt unter Ansprechen auf ein Steuersignal vom Rechner 110 eine Dämpfung in das Sprachsignal in Schritten von 3,5 dB mit insgesamt 16 Schritten und einer Gesamtdämpfung von 56 dB ein. Das Signal vom programmierbaren Dämpfungsglied 313 wird einem Tiefpaßfilter 315 zugeführt, das eventuelle Spannungsspitzen beseitigt, die gegebenenfalls durch das im Dämpfungsglied 313 stattfindende Umschalten erzeugt werden. Das Filter stellt außerdem eine zusätzliche Signalformung bereit, bevor das Signal über einen Verstärker 114 dem Lautsprecher 112 zugeführt wird.
Die Signale von den logarithmischen Verstärkern 216 und 316 werden durch einen Multiplexer 117, einem Analog-Digitalwandler 115 mit 8 Bits zugeführt. Der Wandler 115 versorgt den Rechner 110 alle 750 us mit Digitalinformationen über die Signalpegel.
Der Rechner 110 mißt die Energie der ankommenden Signale und erzeugt Informationen über die Signal- und Rauschpegel. Es werden sowohl ein Sendesignal-Mittelwert als auch ein Empfangssignal-Mittelwert erzeugt, in dem Abtastwerte jedes Signals entsprechend der folgenden Gleichung gemittelt werden.
wobei folgendes gilt:
Abtastrate = 1333 pro Sekunde
s t = neuer Abtastwert
t-1 = alter Mittelwert
t = neuer Mittelwert
Dieses Verfahren zur Mittelwertbildung hat die Tendenz, Spitzen im zugeführten Signal herauszuziehen. Da Sprache viele Spitzen statt eines konstanten Pegels hat, bevorzugt diese Mittelwertbildung die Feststellung von Sprache.
Es werden außerdem sowohl ein Sende-Stör- oder Rauschmittelwert und ein Empfangs-Stör- oder Rauschmittelwert erzeugt. Der Sende- Störmittelwert bestimmt den Störpegel in der Betriebsumgebung der Freisprecheinrichtung. Der Empfangs-Störmittelwert mißt den Störpegel auf der Leitung vom Teilnehmer am entfernten Ende. Der Sende- und der Empfangs- Störmittelwert werden beide dadurch erzeugt, daß der niedrigste Pegel gemessen wird, den der Wandler 115 sieht. Da das Hintergrundrauschen im allgemeinen konstant ist, liefern die niedrigsten Abtastwerte einen brauchbaren Schätzwert für den Stör- oder Rauschpegel. Der Sende- und der Empfangs-Rauschmittelwert werden unter Verwendung der folgenden Gleichung erzeugt:
wobei folgendes gilt:
Abtastrate = 1333 pro Sekunde
s t = neuer Abtastwert
t-1 = alter Mittelwert
t = neuer Mittelwert
Diese Gleichung bevorzugt in starkem Maße Minimalwerte für die Hüllkurve des angelegten Signals, bietet aber trotzdem die Möglichkeit, daß der sich ergebende Mittelwert ansteigt, wenn eine stärker gestörte Umgebung vorliegt.
Es werden zwei weitere Signalpegel erzeugt, um die Schleifenverstärkung zu verfolgen, die das Umschaltansprechen und die Pfeifgrenze der Freisprecheinrichtung beeinflussen. Diese Signalpegel sind der Sprachpegel, der nach der Abschwächung durch das Sendedämpfungsglied 213 vorhanden ist und der Sprachpegel, der nach der Abschwächung durch das Empfangsdämpfungsglied 313 auftritt. In der Freisprecheinrichtung sind diese beiden Pegel aufgrund der Tatsache bekannt, daß der Rechner 110 direkt die Dämpfung der Dämpfungsglieder 213 und 313 in diskreten Schritten von 3,5 dB mit einer Maximaldämpfung von 56 dB in jedem Dämpfungsglied steuert. Alle diese Pegel werden erzeugt, um den Rechner 110 mit genauen und aktualisierten Informationen darüber zu versehen, wie der augenblickliche Zustand der Freisprecheinrichtung sein sollte.
Wie bei allen Freisprecheinrichtungen muß auch die adaptive Freisprecheinrichtung Schwellenwerte benutzen, um ihren Zustand zu bestimmen. Anders als bei den analogen Vorläufern müssen jedoch diese Schwellenwerte nicht konstant sein. Der Rechner 110 hat die Möglichkeit, sich selbst neu zu eichen, um Änderungen und Alterungen der Schaltungen in der Freisprecheinrichtung entgegenzuwirken. Dies wird dadurch erreicht, daß ein erster und ein zweiter, vom Rechner erzeugter Prüfton über den Sendeweg und den Empfangsweg der Schaltungen gegeben und beide Antworten gemessen werden.
Die Prüftöne werden mit einem Pegel von 0 dB und -20 dB erzeugt. Die gemessene Differenz zwischen dem Ton mit dem Pegel 0 dB und dem Ton mit dem Pegel -20 dB, die die Schaltungen der Freisprecheinrichtung durchlaufen, wird als Grundlinie für die Einstellung der Schwellenwerte in der Freisprecheinrichtung benutzt. Als erstes wird beispielsweise der Ton mit dem Pegel 0 dB über den Multiplexer 210 an den Sendeweg angelegt und dann das Ansprechen durch den Rechner 110 gemessen. Danach wird der Ton mit -20 dB auf ähnliche Weise über den Multiplexer 210 an den Sendeweg gegeben und das Ansprechen durch den Rechner gemessen. Die Differenz zwischen den beiden Ansprechwerten wird vom Rechner als grundlegende Proportionalitätskonstante benutzt, die eine Differenz von 20 dB in den Sendewegschaltungen darstellt. Die gleiche Messung wird auf entsprechende Weise für die Empfangswegschaltungen durchgeführt, indem zwei Prüftöne über den Multiplexer 310 an den Empfangsweg angelegt werden. Dadurch wird ebenfalls eine Proportionalitätskonstante für diesen Weg gewonnen. Der für den Empfangsweg gemessene Wert kann sich von dem Wert für den Sendeweg aufgrund von Bauteilschwankungen unterscheiden. Der Rechner speichert einfach nur die jeweilige Zahl für den entsprechenden Wert mit einem zugeordneten Wert von -20 dB für jede Zahl. Nachdem der Rechner die Zahl festgestellt hat, die -20 dB für jeden Weg darstellt, kann er die erforderlichen dB-Schwellenwerte auf jedem Weg einstellen, die proportional zu der Zahl für diesen Weg bemessen sind. Wegen der relativen Skalierung sind die gemeinsamen Schwellenwerte, die für jeden Weg eingestellt werden, immer im wesentlichen gleich, obwohl die Werte der entsprechenden Bauteile für die Wege sich beträchtlich unterscheiden können.
Als Teil des Eichverfahrens mißt die Freisprecheinrichtung außerdem die Akustik des Raums, in dem sie betrieben wird. Unter Verwendung der Eichschaltung 113 erzeugt die Freisprecheinrichtung eine Folge von Ton- Bursts mit 8 ms über den interessierenden Tonfrequenzbereich und benutzt diese Ton-Bursts bei der Bestimmung des akustischen Ansprechens des Raumes auf der Zeitebene. Jeder Ton-Burst wird von der Eichschaltung 113 über den Empfangsabschnitt 300 und den Lautsprecher 112 ausgesendet. Das integrierte Ansprechen, das die Echos jedes Ton-Burst in dem Raum wiedergibt, wird vom Mikrofon 111 aufgenommen und über den Sendeabschnitt 200 an den Rechner 110 gegeben. Dort wird es als zusammengesetztes Ansprechmuster gespeichert, das in Fig. 11 gezeigt ist und später genauer beschrieben werden soll. Dieses Ansprechen ist durch zwei wichtige Faktoren gekennzeichnet: Die Maximalamplitude des zurückkehrenden Signals und die Dauer der Echos. Die Amplitude des zurückkehrenden Signals bestimmt, welcher Pegel für die Sprache auf dem Sendeweg erforderlich ist, um in empfangene Sprache einzubrechen. Je größer das zurückkehrende akustische Signal ist, um so höher muß der Schwellenwert sein, um einen Schutz gegen ein Selbstumschalten zu bewirken. Die Dauer der Echos bestimmt, wie schnell in den Raum eingestrahlte Sprachenergie abklingt. Dies bestimmt, wie schnell die Freisprecheinrichtung vom Empfangs- in den Sendezustand umschalten kann. Wenn die Raumakustik schlecht ist, stellt sich die Freisprecheinrichtung daher so ein, daß sie das Umschaltansprechen gleich dem eines typischen analogen Geräts wählt. Wenn jedoch die Raumakustik günstig ist, verkürzt sie die Umschaltzeit und erniedrigt die Einbrech- Schwellenwerte, so daß sich eine merkbare Qualitätsverbesserung ergibt.
Das Konzept der Selbsteichung wird auch auf die Schnittstelle der Freisprecheinrichtung mit einer Gabelschaltung angewendet. Während eines Gesprächs mißt der Rechner den Grad der Gabelschaltungs-Reflexion, die er siebt. Die Gabelschaltungs-Reflexion stellt ein Maß sowohl für die Gabelschaltung als auch die akustische Rückkehr vom fernen Ende dar. Ihr Mittelwert wird bestimmt unter Verwendung der folgenden Gleichung:
wobei folgendes gilt:
Abtastrate = 1333 pro Sekunde
t = Empfangssignal-Mittelwert
t = Sendesignal-Mittelwert
t-1 = alter Gabelschaltungs-Mittelwert
t = neuer Gabelschaltungs-Mittelwert
Diese Gleichung erzeugt den Gabelschaltungs-Mittelwert durch Subtrahieren eines Sendesignals von einem Empfangssignal und dann eine Mittelwertbildung dieser Signale so, daß die maximale Differenz zwischen ihnen begünstigt wird. Das Empfangssignal ist dasjenige Signal, welches der Freisprecheinrichtung durch die Gabelschaltung auf der Empfangsleitung zur Verfügung gestellt wird, und das Sendesignal ist dasjenige Signal, welches die Freisprecheinrichtung auf der Sendeleitung an die Gabelschaltung liefert. Durch Erzeugen eines Schätzwertes für den Gabelschaltungs- Mittelwert kann der Betrag der geschalteten Dämpfung, die in der Freisprecheinrichtung zur Aufrechterhaltung der Stabilität erforderlich ist, erhöht oder erniedrigt werden. Durch eine Erniedrigung des Betrages der geschalteten Dämpfung wird die Umschaltoperation der Freisprecheinrichtung transparenter und kann sich sogar rein digitalen Verbindungen für einen Voll-Duplexbetrieb nähern.
Der Schätzwert für den Gabelschaltungs-Mittelwert wird außerdem benutzt, um die Umschaltschwelle der Freisprecheinrichtung bei der Umschaltung vom Sendezustand in den Empfangszustand (Empfangs-Einbrechen) zu bestimmen. Da der Schätzwert des Gabelschaltungs-Mittelwertes benutzt wird, um einen erwarteten Pegel der empfangenen Sprache aufgrund einer Reflexion zu erzeugen, kann zusätzliche Empfangssprache aufgrund eines Sprechers am fernen Ende genau bestimmt und der Zustand der Freisprecheinrichtung entsprechend umgeschaltet werden.
Zur Gewinnung einer genauen Darstellung der Leitungsbedingungen wird eine Gabelschaltungs-Mittelwertbildung nur dann durchgeführt, wenn sich die Freisprecheinrichtung im Sendezustand befindet. Dies stellt sicher, daß empfangene Sprache auf der Empfangsleitung während eines Sende- Ruheintervalls nicht fehlerhaft als hoher Pegel des Gabelschaltungs- Rückkehrwertes angesehen wird. Diese Mittelwertbildung verhindert daher, daß empfangene Sprache, die nicht stark genug ist, um die Freisprecheinrichtung zu veranlassen, in den Empfangszustand zu gehen, den geschätzten Gabelschaltungs-Mittelwert verzerrt.
Eine weitere, bei der Erzeugung dieses Gabelschaltungs- Mittelwertes verwendete Grenzbedingung ist eine Beschränkung der annehmbaren Änderungsrate der Sendesprache. Wenn die Sendesprache schnell ansteigt, erhöht sich die Möglichkeit von Abtastfehlern. Um diese mögliche Fehlerquelle zu vermeiden, wird der Gabelschaltungs-Mittelwert nur während relativ ebener Intervalle der Sendesprache erzeugt (der genaue Steigungswert ist abhängig von der jeweiligen Verwirklichung).
Um eine stabile Operation bei der Verwendung einer adaptiven Freisprecheinrichtung sowohl am nahen als auch am fernen Ende durch beide Teilnehmer sicherzustellen, ist der Betrag, um den der Gabelschaltungs- Mittelwert während jedes gegebenen Übertragungsintervalls verbessert werden kann, ebenfalls begrenzt. Beispielsweise kann bei der adaptiven Sprecheinrichtung 100 der Gabelschaltungs-Mittelwert während jedes Sendezustandes um nicht mehr als 5 dB verbessert werden. Um den Gabelschaltungs-Mittelwert weiter zu verbessern, muß ein Übergang auf den Empfang und dann zurück auf Senden durchgeführt werden. Dadurch wird sichergestellt, daß die Freisprecheinrichtung am fernen Ende ebenfalls Gelegenheit hat, in den Sendezustand zu gehen und sich auf ähnliche Weise anzupassen. Demgemäß ist jede Freisprecheinrichtung in der Lage, ihre eingefügte Dämpfung auf monotone Weise bis zu einem Symmetriepunkt zu verringern. Die Begrenzung des Änderungsbetrages für den Gabelschaltungs- Mittelwert während eines Sendeintervalls gibt außerdem die Möglichkeit, daß die Freisprecheinrichtung mit anderen adaptiven Freisprecheinrichtungen, beispielsweise Echo-Auslösch-Freisprecheinrichtungen zusammenarbeiten kann, die bei ihrer Anpassung einen sich ändernden Betrag des Fernende-Echos darbieten.
Zur Vereinfachung des Betriebs und zur Konfiguration der Freisprecheinrichtung ist innerhalb der Freisprecheinrichtung 100 eine Benutzerschnittstelle 120 vorgesehen, durch die der Benutzer die Funktionen der Freisprecheinrichtung steuern kann. Diese Schnittstelle enthält Funktionen der Freisprecheinrichtung wie beispielsweise Ein/Aus, Stummschalten und Lautstärke erhöhen/erniedrigen. Die Benutzerschnittstelle enthält außerdem eine Taste oder eine andere Signalisierungseinrichtung zur Einleitung der Neueichung. Wenn der Benutzer seine bzw. ihre Freisprecheinrichtung an einen anderen Ort verbringt, wird durch das Drücken dieser Taste eine akustische Eichung zur Anpassung an die neue Umgebung durchgeführt. Außerdem prüft die Neueichung die Betriebsbereitschaft der internen Schaltungen und eicht diese neu und stellt die Lautstärke der Freisprecheinrichtung auf den Nennwert ein.
In den Fig. 2 und 3 ist das Teilschaltbild der Freisprecheinrichtung 100 mit den Multiplexern 210 und 310, den Stummsteuerungen 211 und 311, der Eichschaltung 113, dem Mikrofon 111 mit zugeordnetem Verstärker 117, dem Verstärker 135 für die vom fernen Ende gelieferten Sprachsignale und den Hochpaßfiltern 211 und 311 dargestellt.
Das Mikrofon 111, das bei dieser Schaltungsanordnung im Hinblick auf größere Empfindlichkeit ein Elektret-Mikrofon ist, ist genauer dargestellt. Das Mikrofon ist über einen Kondensator 116 wechselstrommäßig an einen Verstärker 117 angekoppelt, der Widerstände 118 und 119 zur Einstellung der Sendesignalverstärkung vom Mikrofon 111 aus enthält. Vom Verstärker 117 gelangt das Sprachsignal zum Multiplexer 210 im Sendeabschnitt 200.
Ebenfalls genauer ist die Eichschaltung 113 dargestellt, die ein Eingangssignal mit 2 Bits vom Rechner 110 auf Leitungen CALBIT UP und CALBIT DOWN erhält. Dieses Eingangssignal mit 2 Bits liefert das Ton-Burst- Signal, das in den Schaltungsanordnungen und bei den akustischen Eichprozessen benutzt wird. Drei Zustände des Eingangssignals mit 2 Bit sind definiert und stehen zur Verfügung: LOW stellt ein Signal mit dem Pegel 0 dar, wobei die Eingangssignale auf beiden Leitungen CALBIT UP und CALBIT DOWN gleich 1 sind. HIGH stellt einen Zustand dar, bei dem die Eingangssignale auf beiden Leitungen CALBIT UP und CALBIT DOWN gleich 0 sind. MIDDLE gibt einen Zustand an, bei dem beispielsweise das Signal CALBIT UP gleich 1 und das Signal CALBIT DOWN gleich 0 ist. Durch abwechselndes Liefern und Entfernen der entsprechenden Eingangssignale an bzw. von beiden Leitungen CALBIT UP und CALBIT DOWN in einer gewünschten Folge wird ein Ton-Burst erzeugt, der vom Erdpegel ausgeht, dann ansteigt auf einen gegebenen positiven Spannungspegel, dann nach unten auf einen gegebenen negativen Spannungspegel geht und schließlich zum Erdpegel zurückkehrt.
Die Signale CALBIT UP und CALBIT DOWN werden als Eingangssignale an einen Verstärker 121 über eine erste Reihenschaltung mit einer Diode 122 und einem Widerstand 123 sowie über eine zweite Reihenschaltung mit einer Diode 124 und einem Widerstand 125 geliefert. Der Verstärker 121 und die zugeordnete Schaltung mit einem Kondensator 127 und einem Widerstand 128 erzeugen den gewünschten Ausgangspegel, der die Summierung der beiden Eingangssignale wiedergibt. Ein Widerstandsteiler mit den Widerständen 156 und 157 stellt eine Offset-Spannung für den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 121 bereit. Ein Widerstandsteiler mit Widerständen 129 und 130 liefert eine 20-dB-Reduzierung des Signalpegels vom Verstärker 121.
Diese Reduzierung wird für die Vergleichsmessung genutzt, wenn die Freisprecheinrichtung den elektrischen Eichprozeß ausführt. Demgemäß ist das Signal auf der Leitung 131 um 20 dB kleiner als das Signal auf der Leitung 132. Beide Signale werden an die Multiplexer 210 und 310 gegeben.
Eine Audioempfangs-Eingangspegel-Umwandlungsschaltung mit einem Verstärker 135, Widerständen 136, 137, 138 und einem Kondensator 139 ist an die Audioeingangsleitung 102 angeschlossen, um die Leitung mit 600 Ohm abzuschließen. Das Signal wird vom Verstärker 135 zusammen mit dem Tonsignal vom Verstärker 121 zum Multiplexer 310 zur weiteren Verarbeitung gegeben.
Das Ausgangssignal des Multiplexers 210 gelangt über die Leitung 138 zur Stummsteuerung 211, die den Sendeweg unter Ansprechen auf ein Steuersignal vom Rechner 110 über die Leitung 140 stumm schaltet. Auf entsprechende Weise wird das Ausgangssignal des Multiplexers 310 über die Leitung 139 zur Stummsteuerung 311 übertragen, die den Empfangsweg unter Ansprechen auf ein Steuersignal vom Rechner 110 über die Leitung 141 stumm schaltet. An die Stummsteuerungen 211 und 311 sind Hochpaßfilter 212 bzw. 213 angeschaltet. Diese Hochpaßfilter sind im wesentlichen identisch und so ausgelegt, daß sie die niederfrequenten Hintergrundstörungen im Sprachsignal entfernen. Das Filter 212 umfaßt einen Folgeverstärker 217 und zugeordnete Schaltungen mit Kondensatoren 218, 219 und Widerständen 220, 221. Das Ausgangssignal des Filters 212 wird über die Leitung 142 an das in Fig. 2 gezeigte, programmierbare Dämpfungsglied 213 gegeben. Das Filter 312 weist einen Folgeverstärker 317 und zugeordnete Schaltungen mit Kondensatoren 318, 319 und Widerständen 320, 321 auf. Das Ausgangssignal des Filters 312 gelangt über die Leitung 143 zu dem in Fig. 5 gezeigten, programmierbaren Dämpfungsglied 313.
In Fig. 4 ist ein genaues Schaltbild des programmierbaren Dämpfungsglieds 213 gezeigt. Das Dämpfungsglied umfaßt mehrere Abschnitte, die dadurch gebildet werden, daß das Ausgangssignal eines Verstärkers in einem Abschnitt über einen schaltbaren Spannungsteiler zum Eingang eines weiteren Verstärkers geführt wird. Das Signal auf der Leitung 142 vom Hochpaßfilter 212 wird direkt an einen ersten Abschnitt des Dämpfungsglieds 213 gegeben, der einen aus Widerständen 222 und 223 bestehenden Spannungsteiler, einen Schalter 224 und einen Folgeverstärker 226 umfaßt. Wenn der Schalter 224 geschlossen ist und den Widerstand 222 kurzschließt, so ist die über dem Spannungsteiler erzeugte Spannung im wesentlichen gleich der ursprünglichen Eingangsspannung, die insgesamt dann über dem Widerstand 223 abfällt. Wenn der Schalter unter Ansprechen auf einen Befehl vom Rechner 110 geöffnet wird, so wird das am Verbindungspunkt der Widerstände 222 und 223 erzeugte Signal gegenüber dem ursprünglichen Eingangsspannungspegel auf den gewünschten niedrigeren Pegel herabgesetzt.
Die Dämpfung wird in jedem Abschnitt des Dämpfungsglieds auf diese Weise eingefügt.
Im Betrieb wird ein den ersten Abschnitt des Dämpfungsglieds durchlaufendes Signal demgemäß entweder mit dem ursprünglichen Spannungspegel übertragen oder um 28 dB abgeschwächt. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, d. h., der Widerstand 222 kurzgeschlossen ist, dann wird keine Dämpfung eingefügt. Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, dann wird die Dämpfung von 28 dB eingefügt. Das Signal gelangt dann zu einem zweiten, ähnlichen Abschnitt mit einer Dämpfung von 14 dB. Dieser zweite Abschnitt des Dämpfungsglieds 213 umfaßt einen aus den Widerständen 227 und 228 bestehenden Spannungsteiler, einen Schalter 229 und einen Folgeverstärker 230. Dem zweiten Abschnitt folgt ein dritter Abschnitt mit einer Dämpfung von 7 dB. Der dritte Abschnitt des Dämpfungsglieds 213 umfaßt einen aus den Widerständen 231 und 232 bestehenden Spannungsteiler, einer Schalter 223 und einen Folgeverstärker 234. Ein vierter und letzter Abschnitt hat eine Dämpfung von 3,5 dB. Dieser letzte Abschnitt des Dämpfungsglieds 213 umfaßt Widerstände 235, 236 und einen Schalter 237. Durch Auswahl der richtigen Kombination des Ein-/Ausschaltzustandes für die Schalter 224, 229, 233 und 237 kann der Rechner 110 Dämpfungen von 0 bis 56 dB in Schritten von 3,5 dB wählen. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn eine feinere Steuerung des Dämpfungsglieds erwünscht ist, derart, daß die Dämpfung in Schritten von 1,75 dB gewählt werden kann, es für den Fachmann im Hinblick auf die obigen Lehren einfach ist, einen weiteren Abschnitt zu dem Dämpfungsglied hinzuzufügen, so daß diese Art der Steuerung bereitgestellt wird.
Das Signal vom programmierbaren Dämpfungsglied 213 gelangt zum Tiefpaßfilter 215, das eine zusätzliche Formung des Sendesignals bereitstellt. Das Tiefpaßfilter 215 umfaßt einen Folgeverstärker 238 und zugeordnete Schaltungen mit Kondensatoren 239, 240 und Widerständen 241, 242. Das Ausgangssignal des Filters 215 wird an eine Audiosende- Ausgangspegel-Umwandlungsschaltung mit einem Verstärker 144, Widerständen 145, 146, 147 und einem Kondensator 148 zur Anschaltung an die Audioausgangsleitung 101 gegeben. Die Ausgangspegel-Umwandlungsschaltung liefert eine Ausgangsimpedanz von 600 Ohm zur Anpassung an die Ausgangsleitung 101.
In Fig. 5 ist ein genaueres Schaltbild für das programmierbare Dämpfungsglied 213, das Tiefpaßfilter 315 und den Verstärker 114 für den Lautsprecher 112 gezeigt. Es werden die gleichen Hauptbauteile bei der Verwirklichung des programmierbaren Dämpfungsglied 313 wie bei dem programmierbaren Dämpfungsglied 213 benutzt. Daher wird im Hinblick auf die ins einzelne gehende Beschreibung des Dämpfungsglieds 213 das Dämpfungsglied 313 nicht in ähnlicher Weise im Detail erläutert.
Folgeverstärker 326, 330 und 334 bilden zusammen mit Widerständen 322, 323, 327, 328, 331, 332, 335, 336 und Schaltern 324, 329, 333 und 337 die vier Abschnitte des Dämpfungsglieds 313. Wie beim Dämpfungsglied 213 wird ein Sprachsignal durch den Abschnitt eins um 28 dB, durch den Abschnitt zwei um 14 dB und um 7 dB sowie 3,5 dB durch die Abschnitte drei bzw. vier gedämpft.
Das Signal vom programmierbaren Dämpfungsglied 313 wird an das Tiefpaßfilter 315 gegeben, das eine zusätzliche Formung für das Empfangssignal bewirkt. Das Tiefpaßfilter 315 umfaßt einen Folgeverstärker 318 und zugeordnete Schaltungen mit Kondensatoren 339, 340 und Widerständen 341, 342. Der Verstärker 114 liefert mittels einer Verstärkereinheit 149 und zugeordneten Schaltungen mit einem variablen Widerstand 150, Widerständen 151, 152 und Kondensatoren 153, 154 eine Verstärkung für das Ausgangssignal vom Tiefpaßfilter 315, bevor das Signal über einen Kondensator 155 an den Lautsprecher 112 gegeben wird.
In Fig. 6 ist eine allgemeine Schaltung für eine Freisprecheinrichtung 600 gezeigt, um die beiden Kopplungsarten, nämlich die Gabelschaltungskopplung und die akustische Kopplung zu beschreiben, die in der Hauptsache den Betrieb einer Freisprecheinrichtung beeinflussen, die in einer Telefonverbindung benutzt wird. Eine Gabelschaltung 602 verbindet den Sende- und den Empfangsweg der Freisprecheinrichtung mit einer Fernsprechleitung, dessen Impedanz sich ändern kann, abhängig beispielsweise von ihrer Länge, von einem Vermittlungsamt sowie beispielsweise anderen Gabelschaltungen in der Verbindung. Außerdem liefert die Gabelschaltung nur eine möglichst gute Annäherung an eine perfekte Impedanzanpassung an die Leitung. Demgemäß kehrt ein Teil des Signals auf dem Sendeweg zur Gabelschaltung über den Empfangsweg als Gabelschaltungskopplung zurück. Wegen dieser Einschränkung und der unvermeidbaren akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher 611 und dem Mikrofon 612 werden Sende- und Empfangsdämpfungssteuerungen 613 und 614 in die jeweiligen Wege eingefügt, um eine regenerative Rückkopplung oder ein Pfeifen zu vermeiden.
Die rechnergesteuerte adaptive Freisprecheinrichtung 100 gemäß Fig. 1 verwendet auf vorteilhafte Weise einen Prozeß oder ein Programm, das mit Bezug auf ein Zustandsdiagramm in Fig. 7 und Flußdiagramme in Fig. 8, 9 und 10 beschrieben werden soll. Der Prozeß stellt die Betriebsparameter der Freisprecheinrichtung dynamisch auf die bestmögliche Güte im Hinblick auf vorhandene Gabelschaltungsbedingungen und akustische Koppelbedingungen ein.
In Fig. 7 ist ein Zustandsdiagramm gezeigt, das die möglichen Zustände der Freisprecheinrichtung 100 darstellt. Die Freisprecheinrichtung initialisiert sich in einem Freizustand 701. In diesem Zustand besitzt die Freisprecheinrichtung einen symmetrischen Weg zum Eintreten entweder in den Sendezustand 702 oder den Empfangszustand 703, und zwar abhängig davon, welcher dieser beiden Zustände das stärkere Signal besitzt. Wenn keine Sende- oder Empfangssprache vorhanden ist, während sich die Freisprecheinrichtung im Freizustand 701 befindet, bleibt sie in diesem zustand, wie durch eine Schleife dargestellt, die aus dem Freizustand austritt und in diesen zurückkehrt. Wenn die Freisprecheinrichtung beispielsweise in den Sendezustand 702 gegangen ist und weiterhin Sendesprache festgestellt wird, bleibt die Freisprecheinrichtung in diesem Zustand. Wenn die Freisprecheinrichtung Empfangssprache mit einem stärkeren Signal als die Sendesprache feststellt, findet ein Empfangseinbrechen statt und die Freisprecheinrichtung geht in den Empfangszustand 703. Wenn die Sendesprache aufhört und keine Empfangssprache vorhanden ist, kehrt die Freisprecheinrichtung in den Freizustand 701 zurück. Die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung im Empfangszustand 703 ist im wesentlichen die Umkehrung der Arbeitsweise im Sendezustand 702. Wenn nach Übergang der Freisprecheinrichtung in den Empfangszustand 703 weiterhin Empfangssprache vorhanden ist, bleibt die Freisprecheinrichtung in diesem Zustand. Wenn Sendesprache erfolgreich einbricht, geht jedoch die Freisprecheinrichtung in den Sendezustand 702. Wenn keine Empfangssprache vorhanden ist, während sich die Freisprecheinrichtung im Empfangszustand 703 befindet und keine Sendesprache für ein Einbrechen ansteht, kehrt die Freisprecheinrichtung in den Freizustand zurück.
In Fig. 8 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das genauer die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung 100 bei der Bestimmung zeigt, ob sie im Freizustand bleiben oder aus diesem zustand in den Sende- oder Empfangszustand gehen soll. In das Verfahren wird beim Schritt 801 eingetreten, bei dem sich die Freisprecheinrichtung im Freizustand befindet. Von dort schreitet der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 802, bei dem bestimmt wird, ob das festgestellte Sendesignal um einen bestimmten Schwellenwert größer als das Senderauschen ist. Wenn dies der Fall ist, läuft der Prozeß weiter zur Entscheidung 803. Dort wird bestimmt, ob das festgestellte Sendesignal das erwartete Sendesignal um einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
Das erwartete Sendesignal ist diejenige Komponente des Sendesignals, welche auf der Empfangssignalkopplung vom Lautsprecher zum Mikrofon beruht. Dieses Signals schwankt abhängig vom Empfangssprachsignal, dem Betrag der geschalteten Dämpfung und den akustischen Eigenschaften des Raums, die während des akustischen Eichverfahrens bestimmt werden. Der erwartete Sendepegel wird als Schutz gegen ein fehlerhaftes Umschalten benutzt, das sich aufgrund von Raumechos ergeben kann. Daher muß der Sendepegel den erwarteten Sendepegel um einen bestimmten Schwellenwert übersteigen, damit die Freisprecheinrichtung in den Sendezustand umschaltet.
Wenn das festgestellte Sendesignal das erwartete Sendesignal nicht um den Schwellenwert übersteigt, läuft der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 806. Übersteigt jedoch das festgestellte Sendesignal das erwartete Sendesignal um den Schwellenwert, so läuft der Prozeß weiter zum Schritt 804, bei dem ein Verschiebe-Zeitgeber gestartet wird, bevor die Freisprecheinrichtung in den Sendezustand eintritt. Nach der Aktivierung hält der Zeitgeber die Freisprecheinrichtung für eine Zeitspanne von etwa 1,2 Sekunden entweder im Sende- oder im Empfangszustand, wenn keine Sprache in dem dann gewählten Zustand vorhanden ist. Dadurch wird eine geeignete Zeitspanne zur Überbrückung der Lücke zwischen Silben, Wörtern und Phrasen geschaffen, die in normaler Sprache auftreten. Vom Schritt 804 läuft der Prozeß weiter zum Schritt 805, bei dem die Freisprecheinrichtung in den Sendezustand eintritt.
Es sei zum Schritt 802 zurückgekehrt. Wenn das festgestellte Sendesignal nicht um einen bestimmten Schwellenwert größer als das Senderauschen ist, dann geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 806. Bei dieser Entscheidung und auch bei der Entscheidung 807 wird der Empfangsweg auf die gleiche Weise wie der Sendeweg bei den Entscheidungen 802 und 803 geprüft. Beim Entscheidungsschritt 806 wird das festgestellte Empfangssignal geprüft, um festzustellen, ob es um einen bestimmten Schwellenwert größer als das Empfangsrauschen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 801 zurück und die Freisprecheinrichtung bleibt im Freizustand. Wenn das festgestellte Empfangssignal um den gewünschten Betrag größer als das Empfangsrauschen ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 807. Hier wird geprüft, ob das festgestellte Empfangssignal das erwartete Empfangssignal um einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
Das erwartete Empfangssignal stellt diejenige Sprache auf der Empfangsleitung dar, die auf der über die Gabelschaltung gekoppelten Sendesprache beruht. Dieses Signal wird durch die Freisprecheinrichtung als Anfangswert berechnet und hängt vom Gabelschaltungs-Mittelwert, dem Betrag der geschalteten Dämpfung und dem Sendesprachsignal ab. Da der Sendesprechweg im Freizustand der Freisprecheinrichtung bis zu einem bestimmten Grad offen ist, wird dadurch das Auftreten einer gewissen Gabelschaltungsreflexion verursacht, die wiederum bewirkt, daß ein bestimmter Betrag des auf dem Empfangsweg festgestellten Sprachsignals auf aktueller Hintergrundstörung oder Sprache im Raum beruhen. Dies wiederum wird als ein bestimmter erwarteter Pegel der Empfangssprache angenommen. Das tatsächliche Empfangssprachsignal muß diesen erwarteten Pegel um den Schwellenwert übersteigen, damit die Freisprecheinrichtung mit Sicherheit feststellt, daß tatsächlich ein Teilnehmer am fernen Ende spricht.
Wenn das festgestellt Empfangssignal das erwartete Empfangssignal nicht um den Schwellenwert übersteigt, kehrt der Prozeß zum Schritt 801 zurück und die Freisprecheinrichtung bleibt im Freizustand. Wenn das festgestellte Empfangssignal das erwartete Empfangssignal jedoch um den Schwellenwert übersteigt, läuft der Prozeß weiter zum Schritt 808, bei dem der Verschiebe-Zeitgeber initialisiert wird. Vom Schritt 808 geht der Prozeß weiter zum Schritt 809, bei dem die Freisprecheinrichtung veranlaßt wird, in den Empfangszustand einzutreten.
In Fig. 9 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung 100 bei der Bestimmung genauer darstellt, ob sie im Sendezustand bleiben oder aus dem Sendezustand entweder in den Empfangszustand oder in den Freizustand übergehen soll. In den Prozeß wird beim Schritt 901 eingetreten, bei dem die Freisprecheinrichtung in den Sendezustand gegangen ist. Von diesem Schritt geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 910, bei dem bestimmt wird, ob das festgestellte Empfangssignal das erwartete Empfangssignal um einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Wenn dies nicht der Fall ist, läuft der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 907. Wenn jedoch das festgestellte Empfangssignal das erwartete Empfangssignal um den Schwellenwert übersteigt, geht der Prozeß weiter zum Schritt 903, bei dem das festgestellt Empfangssignal geprüft wird, um festzustellen, ob es um einen bestimmten Schwellenwert größer als das Empfangsrauschen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 907. Wenn das festgestellt Empfangssignal um den gewünschten Betrag größer als das Empfangsrauschen ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 904.
Beim Entscheidungsschritt 904 wird bestimmt, ob das festgestellte Empfangssignal um einen bestimmten Schwellenwert größer als das festgestellt Sendesignal ist. Diese Entscheidung ist dann nötig, wenn sowohl der Nahende-Teilnehmer als auch der Fernende-Teilnehmer sprechen und der Fernende-Teilnehmer versucht, einzubrechen und den Zustand der Freisprecheinrichtung zu ändern. Wenn das festgestellt Empfangssignal nicht um den Schwellenwert größer als das festgestellte Sendesignal ist, läuft der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 907. Wenn jedoch das festgestellte Empfangssignal um den Schwellenwert größer als das festgestellte Sendesignal ist, läuft der Prozeß weiter zum Schritt 905, bei dem der Verschiebe-Zeitgeber für den Empfangszustand initialisiert wird. Vom Schritt 905 geht der Prozeß weiter zum Schritt 906, bei dem die Freisprecheinrichtung in den Empfangszustand eintritt.
Beim Entscheidungsschritt 907 prüft der Prozeß, ob das festgestellte Sendesignal um einen vorbestimmten Schwellenwert größer als das Senderauschen ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Verschiebe- Zeitgeber beim Schritt 908 erneut initialisiert. Der Prozeß kehrt dann zum Schritt 901 zurück und die Freisprecheinrichtung bleibt im Sendezustand. Jedesmal dann, wenn der Verschiebe-Zeitgeber in einem bestimmten Zustand initialisiert wird, bleibt die Freisprecheinrichtung mindestens für die Zeitdauer des Verschiebe-Zeitgebers, nämlich 1,2 Sekunden, in diesem Zustand.
Wenn beim Entscheidungsschritt 907 bestimmt wird, daß das festgestellte Sendesignal um einen vorbestimmten Schwellenwert kleiner als das Senderauschen ist, d. h., keine Sprache vom Nahende-Teilnehmer kommt, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 909. Dort wird bestimmt, ob der Verschiebe-Zeitgeber abgelaufen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, so kehrt der Prozeß zum Schritt 901 zurück und die Freisprecheinrichtung bleibt im Sendezustand. Wenn der Verschiebe-Zeitgeber abgelaufen ist, geht der Prozeß weiter zum Schritt 910 und die Freisprecheinrichtung kehrt zum Freizustand zurück.
In Fig. 10 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das die Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung bei der Bestimmung, ob sie im Empfangszustand bleiben oder aus dem Empfangszustand entweder in den Sende- oder den Freizustand gehen soll, genauer erläutert ist. Der Prozeß beginnt beim Schritt 1001, bei dem die Freisprecheinrichtung in den Empfangszustand eingetreten ist. Von dort läuft der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1002, wo bestimmt wird, ob das festgestellte Sendesignal das erwartete Sendesignal um einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1007. Wenn das festgestellte Sendesignal jedoch das erwartete Sendesignal um den Schwellenwert übersteigt, läuft der Prozeß weiter zum Schritt 1003, bei dem das festgestellt Sendesignal geprüft wird, um zu bestimmen, ob es um einen bestimmten Schwellenwert größer als das Senderauschen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, läuft der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1007. Wenn das festgestellte Sendesignal um den Schwellenwert größer als das Senderauschen ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1004.
Beim Entscheidungsschritt 1004 wird bestimmt, ob das festgestellte Sendesignal um einen bestimmten Schwellenwert größer als das festgestellte Empfangssignal ist. Diese Entscheidung ist anwendbar, wenn sowohl der Fernende- als auch der Nahende-Teilnehmer sprechen und der Nahende- Teilnehmer versucht, einzubrechen und den zustand der Freisprecheinrichtung zu ändern. Wenn das festgestellte Sendesignal nicht um den Schwellenwert größer als das festgestellte Empfangssignal ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1007. Wenn jedoch das festgestellte Sendesignal um den Schwellenwert größer als das festgestellt Empfangssignal ist, geht der Prozeß zum Schritt 1005 weiter, bei dem der Verschiebe-Zeitgeber für den Sendezustand initialisiert wird. Vom Schritt 1005 geht der Prozeß weiter zum Schritt 1006, bei dem die Freisprecheinrichtung veranlaßt wird, in den Sendezustand einzutreten.
Beim Entscheidungsschritt 1007 prüft der Prozeß, ob das festgestellte Empfangssignal um einen bestimmten Schwellenwert größer als das Empfangsrauschen ist. Wenn dies der Fall ist, so wird beim Schritt 1008 der Verschiebe-Zeitgeber erneut initialisiert, der Prozeß kehrt zum Schritt 1001 zurück und die Freisprecheinrichtung bleibt im Empfangszustand.
Wenn beim Entscheidungsschritt 1007 der Prozeß findet, daß das festgestellte Empfangssignal um einen bestimmten Schwellenwert kleiner als das Empfangsrauschen ist, d. h., keine Sprache vom Fernende-Teilnehmer kommt, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1009, bei dem bestimmt wird, ob der Verschiebe-Zeitgeber abgelaufen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 1001 zurück und die Freisprecheinrichtung bleibt im Empfangszustand. Wenn der Verschiebe- Zeitgeber abgelaufen ist, geht der Prozeß weiter zum Schritt 1010 und die Freisprecheinrichtung kehrt in den Freizustand zurück.
In fig. 11 sind Kurvenformen dargestellt, die eine Impuls- und zusammengesetzte Kennzeichnung einer akustischen Umgebung liefern, welche während des akustischen, von der Freisprecheinrichtung 100 durchgeführten Eichprozesses gewonnen wird. Ein Tonsignal, das zwischen 300 Hz und 3,3 kHz in 50 logarithmisch gleichmäßig beabstandeten Frequenzschritten erzeugt wird, wird an den Lautsprecher 112 der Freisprecheinrichtung angelegt und das Rückkehrecho für jeden Ton vom Mikrofon 111 gemessen und durch den Rechner 110 analysiert. Abtastwerte des Rückkehrechos für jedes erzeugte Tonsignal werden in Intervallen von 10 ms mit einer Gesamtabtastperiode von 120 ms entnommen.
Die in Fig. 11 gezeigten Abtastimpulsantworten gelten für die vier Frequenzen 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz und 3,3 kHz. Wie gezeigt, hat die 300-Hz- Antwort zu Anfang eine ziemlich hohe Amplitude (A), aber die Energie klingt nach Aufhören des Tons schnell ab. Bei der 400-Hz-Antwort ist die Amplitude (A) zu Anfang niedriger, die Energie klingt aber nicht so schnell ab wie bei der 300-Hz-Antwort. Die Energie bei der 500-Hz-Antwort klingt noch langsamer als bei der 300-Hz- und der 400-Hz-Antwort ab.
Nach jeder 300-Hz-, 400-Hz- und 500-Hz-Impulsantwort wird als nächstes eine zusammengesetzte Kurvenform erzeugt. Diese stellt ein integriertes Ansprechmuster der Impulsantworten dar. Die 300-Hz- Impulsantwort und die zusammengesetzte 300-Hz-Antwort sind identisch, da dies die erste gemessene Antwort ist. Die nachfolgenden zusammengesetzten Antworten sind aufgrund der neuen Information, die mit jeder neuen Impulsantwort ankommt, modifiziert. Wenn diese neue Information für jedes Zeitintervall von 10 ms ein Rückkehrecho höherer Amplitude als die zusammengesetzte Antwort für das entsprechende Zeitintervall zeigt, so wird die alte Information durch die neue Information ersetzt. Wenn die neue Information ein Rückkehrecho niedrigerer Amplitude als für die zusammengesetzte Kurve dieses entsprechenden Zeitintervalls hat, so wird die alte Information für die zusammengesetzte Antwort beibehalten. Der Ton mit einer Frequenz von 3,3 KHz wird als letzter der 50 Töne erzeugt. Die zusammengesetzte Antwort nach diesem Ton stellt für jedes Zeitintervall von 10 ms im wesentlichen die akustische Kopplung für den schlechtesten Fall dar, die die Freisprecheinrichtung unabhängig von der Frequenz antreffen kann.
Die Messung bezüglich der anfänglichen Kennzeichnung für die akustische Umgebung des Raums, in welchem die Freisprecheinrichtung arbeitet, wird auf mehrere Arten benutzt. Die zusammengesetzte Antwort wird zur Einstellung eines Umschaltschutz-Schwellenwertes verwendet, der sicherstellt, daß aus dem Lautsprecher kommende Empfangssprache nicht fehlerhaft als Sendesprache festgestellt und zum Fernende-Teilnehmer zurückgegeben wird.
Die zusammengesetzte Antwort wird außerdem zur Feststellung der Gesamtschleifendämpfung benutzt, die für den richtigen Betrieb der Freisprecheinrichtung erforderlich ist. Der Betrag des Empfangssprachsignals, das vom Lautsprecher über das Mikrofon zurückkehrt, wird als Teil der Gleichung benutzt, die außerdem den Betrag der Gabelschaltungsantwort, den Betrag der durch die programmierbaren Dämpfungsglieder eingefügten Dämpfung und die Verstärkungseinstellung der Lautstärkeregelung enthält, um den Gesamtbetrag der Schleifendämpfung zu bestimmen.
Die zusammengesetzte Antwort wird außerdem zur Bestimmung des erwarteten Sendepegels benutzt. Der erwartete Sendepegel wird durch eine Schaltung der zusammengesetzten Impulsantwort mit den Empfangssprache- Abtastwerten gewonnen. Die Empfangssprache-Abtastwerte stehen in Realzeit für die unmittelbar vorausgehenden 120 ms mit Abtastworten in Intervallen von etwa 10 ms zur Verfügung. Der Wert der Abtastpunkte, die in jedem Intervall von 10 ms in der Empfangsantwort auftreten, werden mit dem Wert der Abtastpunkte entsprechend den gleichen Intervallen von 10 ms in der zusammengesetzten Antwort gefaltet. Dabei werden die abgetasteten Werte der Empfangsspracheantwort Abtastpunkt für Abtastpunkt mit den entsprechenden Werten der gleichen Abtastpunkte in der zusammengesetzten Antwort multipliziert. Die sich ergebenden Produkte werden dann unter Gewinnung eines einzigen numerischen Wertes summiert, der die Faltung der unmittelbar vorhergehenden 120 ms der Empfangssprache und 120 ms der anfänglichen Raumkennzeichnung darstellt. Dieser numerische Wert gibt den Betrag der Empfangssprachenergie wieder, die sich noch im Raum befindet und vom Mikrofon festgestellt wird.
Das folgende Beispiel zeigt, wie die Faltung der zusammengesetzten Antwort mit der Empfangssprache für eine bessere Arbeitsweise der Freisprecheinrichtung sorgt. Wenn beispielsweise der Nahende-Teilnehmer zu sprechen beginnt und die Freisprecheinrichtung sich im Empfangszustand befindet und Sprache vom Fernende-Teilnehmer empfängt, wird ein gewisser Betrag des aus dem Lautsprecher kommenden Signals zurück in das Mikrofon gekoppelt. Die Freisprecheinrichtung muß feststellen, ob die am Mikrofon erscheinende Sprache allein auf einer akustischen Kopplung beruht oder von einem Nahende-Sprecher herrührt. Diese Feststellung ist wichtig für die Entscheidung, in welchen Zustand die Freisprecheinrichtung eintreten soll. Zur Durchführung dieser Bestimmung faltet der Rechner das zusammengesetzte Impulsansprechen des Raums mit dem Empfangssprachsignal, um den Pegel der Sprache am Mikrofon zu bestimmen, der auf einer akustischen Kopplung beruht. Wenn das Signal am Mikrofon größer als erwartet ist, dann weiß der Rechner, daß der Nahende-Benutzer versucht, einzubrechen und kann dann ein solches Einbrechen zulassen. Im anderen Fall bleibt die Freisprecheinrichtung im Empfangszustand.
Wenn ein Gerät vom Typ einer Freisprecheinrichtung im Voll- oder nahezu Voll-Duplexbetrieb arbeitet, wird die aus dem Lautsprecher kommende Sprache des Fernende-Teilnehmers in das Mikrofon rückgekoppelt und dann zurück über die Fernsprechleitung zum fernen Ende, Wegen der Nähe des Lautsprechers zum Mikrofon ist der Sprachpegel am Mikrofon, der sich durch Sprache des Lautsprechers ergibt, in typischer Weise wesentlich höher als der Pegel, der durch den Nahende-Teilnehmer erzeugt wird. Das Ergebnis ist ein lautes und wiederkehrendes Echo zum fernen Ende. Um diesen unangenehmen Nebeneffekt eines Voll- oder nahezu Voll-Duplexbetriebs zu beseitigen, wird ein Echounterdrückungsverfahren benutzt, das jeweils eine Dämpfung in den Sendeweg einfügt.
Ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Einfügung einer Echounterdrückungsdämpfung während eines Voll- oder nahezu Voll- Duplexbetriebs ist in Fig. 12 gezeigt. Das Sprachsignal auf dem Empfangsweg wird mittels eines Meßsystems 1210 gemessen. Ein solches Meßsystem ist beispielsweise mittels des Hochpaßfilters 312, der Hüllkurvendetektors 314 und des logarithmischen Verstärkers 316 gemäß Fig. 1 verfügbar. Das Ausgangssignal des Meßsystems 1210 wird über eine akustische Koppel- Gleichungsschaltung 1211 geführt, um die Einflüsse der akustischen Kopplung auf das am Mikrofon auftretende Signal aufzunehmen. Die akustische Koppel- Gleichungsschaltung kann in einfacher Weise als Analogschaltung mit schnellem Anstieg und langsamem Abfall verwirklicht sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die akustische Koppelgleichung die zusammengesetzte Raumimpulsantwort, die während der akustischen Eichphase des Eichprozesses erzeugt wird. Das Ausgangssignal der Gleichungsschaltung ist der oben beschriebene, erwartete Sendesignalpegel. Das sich ergebende Signal wird dann zur Bereitstellung eines Steuersignals für die Modulation der Sendewegdämpfung benutzt. Eine Echo-Schwellenwertdetektorschaltung 1212 überwacht die Amplitude des Steuersignals von der akustischen Koppel- Gleichungsschaltung 1211. Wenn das Steuersignal einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt (unterhalb des Schwellenwertes ist das zurückkehrende Echo für den Fernende-Teilnehmer nicht störend), wird durch die Modulationsschaltung 1213 eine Sendedämpfung in den Sendeweg eingeführt, die der Empfangssprache nachfolgt.
Durch Überwachen der Sende- und Empfangssprachsignale stellt der Prozeß fest, wenn das in das Mikrofon gelangende Sprachsignal das Ergebnis einer akustisch vom Lautsprecher gekoppelten Sprache ist. Wenn die Freisprecheinrichtung in Betrieb ist, wird der erwartete Sendesignalpegel ebenfalls dauernd überwacht. Dieser Pegel ist eine direkte Anzeige für die Kopplung vom Lautsprecher zum Mikrofon und die in die Schleife eingeschaltete Dämpfung. Der erwartete Sendepegel hat die Tendenz, größer zu werden, wenn sich die Freisprecheinrichtung einem Voll-Duplexbetrieb nähert. Wenn dieses Signal einen Echoschwellenwert übersteigt (unterhalb des Schwellenwertes ist das zurückkehrende Echo für den Fernende-Teilnehmer nicht störend), wird eine zusätzliche Dämpfung in den Sendeweg eingefügt. Diese Echounterdrückungsdämpfung folgt, wenn sie benötigt wird, der Empfangssprache-Hüllkurve mit einer Silbenrate nach einer Verzögerung von 1 bis 5 ms nach.
In Fig. 13 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das den Entscheidungsprozeß für die Einfügung einer Echounterdrückungsdämpfung darstellt. In den Prozeß wird beim Entscheidungsschritt 1301 eingetreten, bei dem der Sendesignalpegel mit dem erwarteten Sendesignalpegel zuzüglich eines Koppelschwellenwertes verglichen wird. Wenn der erwartete Sendesignalpegel zuzüglich des Koppelschwellenwertes kleiner ist, als das gemessene Sendesignal, geht der Prozeß weiter zum Schritt 1302, da keine Empfangssprache vorhanden und daher eine Echounterdrückung nicht erforderlich ist. Wenn der erwartete Sendesignalpegel zuzüglich des Koppelschwellenwertes größer als das gemessene Sendesignal ist, geht der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1303, da die Freisprecheinrichtung am Lautsprecher Sprache aus sendet, die möglicherweise unterdrückt werden soll.
Beim Entscheidungsschritt 1303 erfolgt eine Bestimmung, ob die geschaltete Schleifendämpfung groß genug ist, um die Notwendigkeit einer zusätzlichen Echounterdrückungsdämpfung zu vermeiden. Wenn die geschaltete Schleifendämpfung größer als der Koppelschwellenwert ist, geht der Prozeß weiter zum Schritt 1304, da die eingeschaltete Dämpfung ein störendes Echo zum fernen Ende vermeidet und eine Echounterdrückung nicht erforderlich ist. Wenn die geschaltete Schleifendämpfung nicht groß genug ist, um eine ausreichende Echodämpfung bereitzustellen, geht dagegen der Prozeß weiter zum Entscheidungsschritt 1305.
Beim Schritt 1305 wird bestimmt, ob der erwartete Pegel des Sendesignals größer als die geschaltete Schleifendämpfung zuzüglich eines Echoschwellenwertes ist. Wenn dies der Fall ist, geht der Prozeß weiter zum Schritt 1306, da das Rückecho für den Fernende-Teilnehmer nicht störend wäre und eine Echounterdrückung nicht nötig ist. Wenn jedoch der erwartete Pegel des Sendesignals kleiner als die geschaltete Schleifendämpfung zuzüglich eines Echoschwellenwertes ist, so ist eine Echounterdrückung erforderlich und der Prozeß geht weiter zum Schritt 1307. Es wird dann die Echounterdrückung beim Schritt 1307 wie folgt in den Sendeweg eingefügt: Dämpfung = erwarteter Sendepegel - (geschaltete Schleifendämpfung - Echoschwellenwert).
Fig. 14 zeigt eine Kurvenform zur Erläuterung, wie bei der Freisprecheinrichtung 100 eine Dämpfung in den Sendeweg über das programmierbare Dämpfungsglied 213 entsprechend dem Echounterdrückungsverfahren eingefügt wird.
Es ist zwar ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben worden, es sei aber darauf hingewiesen, daß es sich um ein Ausführungsbeispiel handelt und daß zahlreiche Abänderungen getroffen werden können.

Claims

1. Sprachumschalteinrichtung (100) zur Verarbeitung von Sprachsignalen auf einer Kommunikationsleitung mit einer Einrichtung zur Umschaltung zwischen einem Empfangszustand für den Empfang von Sprachsignalen von der Kommunikationsleitung und einem Sendezustand zur Aussendung von Sprachsignalen über die Kommunikationsleitung,

mit einer Prüfeinrichtung (110) zur Bestimmung des Typs der akustischen Umgebung, in der die Sprachumschalteinrichtung verwendet wird, und

mit einer geschalteten variablen Dämpfungseinrichtung (213, 315) zur alternativen Einfügung einer Dämpfung in einen Empfangsweg zur Dämpfung der von der Kommunikationsleitung empfangenen Sprachsignale und in einen Sendeweg zur Dämpfung der Sprachsignale für die Übertragung über die Kommunikationsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (110) die Betriebsbereitschaft der Sprachverarbeitungsschaltung (200, 300) in der Sprachumschalteinrichtung durch Erzeugen eines Tonsignals und Einkoppeln dieses Signals in eine Schleife über die Sprachverarbeitungsschaltung sowie durch Feststellen des zurückgegebenen Tonsignals bestimmt, um den Zustand der Sprachverarbeitungsschaltung zu gewinnen, und

daß die Sprachumschalteinrichtung eine Eicheinrichtung (110, 113) enthält, die in ihrem Betrieb auf die Prüfeinrichtung anspricht, um die Höhe der durch die geschaltete, variable Dämpfungseinrichtung eingefügten Dämpfung sowie die Umschaltschwellenwerte einzustellen, bei denen die Sprachumschalteinrichtung zwischen dem Empfangs- und dem Sendezustand umschaltet.

2. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltschwellenwerte zur Umschaltung zwischen dem Empfangs- und dem Sendezustand durch die Eicheinrichtung unter Ansprechen auf den Pegel des zurückgegebenen Tonsignals eingestellt werden.

3. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung enthält, an die die Sprachumschalteinrichtung angeschlossen ist, und daß die geschaltete, variable Dämpfungseinrichtung und die Umschaltschwellenwerte durch die Eicheinrichtung unter Ansprechen auf die Einrichtung zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung eingestellt werden.

4. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltschwellenwerte zur Umschaltung zwischen dem Empfangs- und dem Sendezustand durch die Eicheinrichtung unter Ansprechen auf den Pegel eines Empfangssignals von der Kommunikationsleitung eingestellt werden und daß das Empfangssignal den Rückkehrpegel eines Sprachsendesignals angibt, das durch die Sprachumschalteinrichtung zur Übertragung über die Kommunikationsleitung an diese geliefert wird.

5. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der in der geschalteten, variablen Dämpfungseinrichtung eingefügten Dämpfung durch die Eicheinrichtung unter Ansprechen auf den Pegel eines Empfangssignals von der Kommunikationsleitung eingestellt wird und daß das Empfangssignal den Rückkehrpegel eines Sprachsendesignals angibt, das von der Sprachumschalteinrichtung zur Übertragung über die Kommunikationsleitung an diese gegeben wird.

6. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Echounterdrückungseinrichtung zur Einfügung von Dämpfung in den Sendeweg, um Sprachsendesignale für die Übertragung über die Kommunikationsleitung zu dämpfen.

7. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Echounterdrückungseinrichtung einen vorbestimmten Schwellenwert- Koppelpegel und eine Vergleichseinrichtung für einen Vergleich des von der Kommunikationsleitung empfangenen Sprachsignals mit dem Schwellenwert-Koppelpegel enthält und daß die Echounterdrückungseinrichtung eine zusätzliche Dämpfung in den Sendeweg einfügt, wenn der Pegel des empfangenen Sprachsignals den Schwellenwert-Koppelpegel übersteigt.

8. Sprachumschalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Schwellenwert-Koppelpegel im Betrieb durch die Eicheinrichtung eingestellt wird.

9. Verfahren zur Verarbeitung von Sprachsignalen in einem Sprachsignal- Steuergerät, das an eine Kommunikationsleitung anschaltbar ist und zwischen einem Empfangszustand für den Empfang von Sprachsignalen von der Kommunikationsleitung sowie einem Sendezustand für die Aussendung von Sprachsignalen über die Kommunikationsleitung umschaltet, mit den Verfahrensschritten:

Bestimmen des Typs der akustischen Umgebung, in der das Sprachsignal- Steuergerät verwendet wird,

Einfügen einer Dämpfung alternativ in einen Empfangsweg zur Dämpfung von Sprachsignalen, die von der Kommunikationsleitung empfangen werden, und in einen Sendeweg zur Dämpfung von Sprachsignalen für die Übertragung über die Kommunikationsleitung,

Einstellen des Pegels der bei dem Dämpfungseinfügungsschritt eingefügten Dämpfung abhängig von dem Schritt zur Bestimmung der akustischen Umgebung, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Prüfen der Betriebsbereitschaft der Sprachverarbeitungsschaltung im Steuergerät, wobei dieser Schritt die Erzeugung eines Tonsignals und Einkopplung dieses Signals in eine Schleife über die Sprachverarbeitungsschaltung sowie die Feststellung des zurückgegebenen Tonsignals umfaßt, um den Zustand der Verarbeitungsschaltung zu gewinnen, und

Einstellen der Umschaltschwellenwerte, bei denen das Steuergerät zwischen einem Empfangszustand für den Empfang von Sprachsignalen und einem Sendezustand für die Aussendung von Sprachsignalen abhängig von dem Schritt zur Prüfung der Betriebsbereitschaft umschaltet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt zur Einstellung der Umschaltschwellenwerte die Umschaltpegel für die Umschaltung zwischen dem Empfangs- und dem Sendezustand unter Ansprechen auf den Pegel des zurückgegebenen Tonsignals eingestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Prüfung der Betriebsbereitschaft die Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung umfaßt, an die das Sprachsignal-Steuergerät angeschaltet ist, und daß die Schritte zur Dämpfungseinfügung und zur Einstellung der Umschaltschwellenwerte im Betrieb durch den Schritt zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung eingestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung den Schritt zum Empfang eines Signals von der Kommunikationsleitung umfaßt, daß der Signalempfangsschritt ein Signal liefert, das den Rückkehrpegel eines Sprachsendesignals angibt, welches vom Sprachsignal-Steuergerät zur Übertragung über die Kommunikationsleitung an diese geliefert wird, und daß der Schritt zur Einstellung der Umschaltschwellenwerte im Betrieb durch den Schritt zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung den Schritt des Empfangs eines Signals von der Kommunikationsleitung umfaßt, daß der Signalempfangsschritt ein Signal liefert, das den Rückkehrpegel eines Sendesignals angibt, welches von dem Sprachsignal-Steuergerät zur Übertragung über die Kommunikationsleitung an diese geliefert wird, und daß der Dämpfungseinfügungsschritt im Betrieb durch den Schritt zur Bestimmung des Typs der Kommunikationsleitung eingestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt einer Einfügung einer Echounterdrückungsdämpfung in den Sendeweg zur Dämpfung von Sprachsignalen für die Übertragung über die Kommunikationsleitung.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Echounterdrückungs-Einfügungsschritt die Schritte der Messung eines vorbestimmten Schwellenwert-Koppelpegels und Vergleich des von der Kommunikationsleitung empfangenen Sprachsignals mit dem Schwellenwert- Koppelpegel umfaßt, und daß der Echounterdrückungs-Einfügungsschritt eine zusätzliche Dämpfung in den Sendeweg einfügt, wenn der Pegel des empfangenen Sprachsignals den Schwellenwert-Koppelpegel übersteigt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Schwellenwert-Koppelpegel im Betrieb durch den Schritt zur Einstellung der Umschaltschwellenwerte eingestellt wird.