DE69535116T2

DE69535116T2 - Echokompensator und Echopfadschätzungsverfahren

Info

Publication number: DE69535116T2
Application number: DE69535116T
Authority: DE
Inventors: Toshiro c/oNTTDoCoMo Inc Pat.&Trad.G Kawahara; Toshio c/o NTT DoCoMo Inc.Pat.& Trad Miki; Int.Prop.Dept Hirohito c/o NTT DoCoMo Inc. Chiyoda-ku Suda; Tomoyuki c/o NTT DoCoMo Inc. Int.Pro Chiyoda-ku Ohya; Hirofumi c/o NTT DoCoMo Inc.Int.Prop Chiyoda-Ku Takagi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Mobile Communications Networks Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2015-05-03
Also published as: EP0708537A1; EP1184998A2; DE69533375T2; CN1404232A; EP1184998A9; US5859907A; CN1185800C; EP0708537B1; EP1202469A2; EP1184998A3; EP1202469B1; CA2162570C; WO1995031052A1; DE69530040T2; CN1396718A; DE69533375D1; KR960702965A; CA2162570A1; EP1184998B1; KR100233077B1

Description

TECHNISCHER BEREICH
Diese Erfindung betrifft einen Echokompensator, der für eine Verwendung für ein Mobilkommunikationsnetzwerk und ein Ferntelefonleitungsnetzwerk geeignet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Echopfadschätzverfahren, das für eine Verwendung für diesen Echokompensator geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
In einer Ferntelefonleitung über ein Unterwasserkabel oder über einen Kommunikationssatelliten besteht die Teilnehmerleitung, die im Allgemeinen an beiden Enden der Leitung geschaltet ist, aus einer Zwei-Draht-Schaltung, und der Fernübertragungsschnitt besteht aus einer Vier-Draht-Schaltung zum Zwecke der Verstärkung eines Signals, etc. Auf ähnliche Weise besteht in dem Mobilkommunikationsnetzwerk, das ein Mobiltelefon (oder zelluläres Telefon) verwendet, die Teilnehmerleitung eines terrestrischen analogen Telefons aus einer Zwei-Draht-Schaltung und der Abschnitt von einem Anschluss des Mobiltelefons zu einer Vermittlung, etc. besteht aus einer Vier-Draht-Schaltung. In diesem Fall ist der Verbindungsbereich zwischen der Zwei-Draht-Seite und der Vier-Draht-Seite mit einer Hybridschaltung zum Durchführen einer Vier-Draht/Zwei-Draht-Wandlung versehen.
Diese Hybridschaltung ist derart ausgelegt, dass sie mit der Impedanz der Zwei-Draht-Schaltung übereinstimmt. Da es jedoch schwierig ist, stets eine gute Übereinstimmungsbedingung zu erhalten, neigt ein empfangenes Signal, das eine Eingangsseite der Vier-Draht-Seite der Hybridschaltung erreicht, dazu, in Richtung einer Ausgangsseite der Vier-Draht-Seite zu lecken, wodurch ein sogenanntes Echo erzeugt wird. Da ein derartiges Echo vom Pegel her niedriger als die Sprache des Sprechers ist und den Sprecher nach einer Verzögerung um eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht, wird eine Sprachstörung erzeugt. Eine derartige Sprachstörung, die durch ein Echo verursacht wird, wird signifikanter, wenn die Signalfortpflanzungszeit länger wird. Insbesondere wird in dem Fall einer Mobilkommunikation, die ein Mobiltelefon verwendet, da verschiedene Verarbeitungsprozeduren in dem Radiokommunikationsabschnitt, der zum Vermittler führt, etc. durchgeführt werden, die Verzögerung des Signals vergrößert, was somit insbesondere zu dem Problem einer Sprachstörung, die durch ein Echo verursacht wird, führt. 2 zeigt ein Beispiel der Wellenform eines Echos hinsichtlich der Impulsantwort.
Als eine Vorrichtung zum Verhindern der Erzeugung eines Echos gibt es einen Echounterdrücker und einen Echokompensator. 1 zeigt eine schematische Konstruktion eines Echokompensators, der in einem Mobilkommunikationsnetzwerk verwendet werden kann. Der Echokompensator 1, der hier dargestellt ist, ist an einer vorderen Stufe einer Hybridschaltung 2 angeordnet. In dieser Darstellung wird der Teilnehmer eines gewöhnlichen analogen Telefons als der "Sprecher des nahen Endes" und der Teilnehmer eines Mobiltelefons als der "Sprecher des fernen Endes" bezeichnet. Ein Sprachsignal am fernen Ende, das in den Echokompensator 1 eingegeben wird, wird durch Rin repräsentiert; ein Sprachsignal am fernen Ende, das von dem Echokompensator 1 ausgegeben wird, durch Rout; ein Sprachsignal am nahen Ende, das in den Echokompensator eingegeben wird, durch Sin; und ein Sprachsignal am nahen Ende, das von dem Echokompensator 1 ausgegeben wird, durch Sout.
Der in 1 gezeigte Echokompensator 1 weist eine Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3, eine Steuereinheit 4, einen Addierer 5 und einen nichtlinearen Prozessor 6 auf. Hier erfasst die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eine Antwortcharakteristik der Hybridschaltung 2 auf der Grundlage sowohl der Spracheingabe am fernen Ende Rin als auch der Spracheingabe am nahen Ende Sin und schätzt einen Echopfad (d.h. eine Echofortpflanzungsleitung). Danach wird ein antizipiertes Echo (d.h. eine Echokopie) von der Hybridschaltung 2 durch eine herkömmliche Operation auf der Grundlage des Ergebnisses der Schätzung und der Spracheingabe am fernen Ende Rin erzeugt. Diese Echokopie wird durch einen FIR-Filter erzeugt, der aus beispielsweise 512 Abgriffen (taps) besteht. Eine Faltungsoperation in einer Echokopie bezieht sich darauf. In dem Addierer 5 wird diese Echokopie von der Spracheingabe am nahen Ende Sin subtrahiert, wodurch das Echo kompensiert wird. Als der oben genannte Echopfadschätzalgorithmus wird ein Lernidentifikationsalgorithmus verwendet. Unter vielen adaptiven Algorithmen ist dieser Lernidentifikationsalgorithmus von der Rechenkomplexität her vergleichsweise gering und hinsichtlich der Konvergenz gut.
Insbesondere weist die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 einen FIR-Filter auf. Ein Echokopiesignal Y(z), das von dem FIR-Filter ausgegeben wird, kann durch die folgende Gleichung (1) erhalten werden.
In der Gleichung (1) ist N die Anzahl der Abgriffe des FIR-Filters und b_i (wobei i = 0, 1, 2, ... N-1) ist ein Abgriffskoeffizient in einem jeweiligen Abgriff. Wenn geeignete Werte für die Zahl N der Abgriffe und den Abgriffskoeffizient b_i durch Schätzung eines Echopfades erhalten werden können, wird das Echokopiesignal Y(z) einem tatsächlichen Echo angenähert. Somit wird das Echo in dem Addierer 5 kompensiert. Als der oben genannte Echopfadschutzalgorithmus wird eine adaptive Filtertechnik, beispielsweise ein Lernidentifikationsalgorithmus, der unter vielen anderen adaptiven Algorithmen von der Rechenkomplexität her vergleichsweise klein und hinsichtlich der Konvergenz gut ist, verwendet. Die Details des Lernidentifikationsalgorithmus sind beispielsweise in "Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan (IECE), Journal '77/11, Band J60-A, Nr. 11" unter dem Titel "Regarding Echo Canceling Characteristic of Echo Canceler Using Learning Identification Algorithm" beschrieben.
Um das obige Lernen zu ermöglichen, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein.
(1) Eine Sprachausgabe am fernen Ende Rout mit einem Pegel, der für ein Echo, das als Spracheingabe am nahen Ende Sin zurückkommt, ausreichend ist, ist vorhanden. Mit anderen Worten spricht der Sprecher am fernen Ende derzeitig.
(2) Die Spracheingabe am nahen Ende Sin besteht allein aus einem Echo (oder einem Echo und weißem Rauschen). Mit anderen Worten spricht der Sprecher am nahen Ende derzeit nicht.
Wenn andererseits der Sprecher am fernen Ende nicht spricht oder wenn der Sprecher am fernen Ende und der Sprecher am nahen Ende gleichzeitig sprechen (dieser Zustand wird im Folgenden als das "Doppelsprechen" bezeichnet), ist es notwendig, die Lernfunktion auszuschalten, da es sein könnte, dass ein Fehllernzustand einer Echopfadschätzung verursacht wird.
In der Übertragungsleitung werden digitale Signale übertragen; und eine D/A-Wandlung (allgemein ausgedrückt, eine μ-LAW-Wandlung) erfolgt zwischen dem Echokompensator 1, der ausgelegt ist, derartige digitale Signale zu verarbeiten, und der Hybridschaltung 2, die ausgelegt ist, eine Umwandlung auf die analoge Leitung durchzuführen. Aus diesem Grunde wird eine Beziehung mit einer nichtlinearen Charakteristik zwischen der Sprachausgabe am fernen Ende Rout und der Spracheingabe am nahen Ende Sin errichtet. Daher kann ein Echo nicht vollständig nur durch die lineare Berechnung mittels der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3, etc. kompensiert werden. Demzufolge wird eine Echokomponente erzeugt, die nicht vollständig kompensiert werden kann.
Um eine derartige Echokomponente (im Folgenden als "Restecho" bezeichnet) zu entfernen, wird der nichtlineare Prozessor 6 verwendet. Dieser nichtlineare Prozessor 6 führt eine nichtlineare Vermittlungsoperation durch. Insbesondere in dem Fall, in dem die Sprachausgabe am nahen Ende Sout nur aus einem Echo besteht, mit anderen Worten, in dem Fall, in dem derzeitig nur der Sprecher am fernen Ende spricht (dieser Zustand wird im Folgenden als "Einzelsprechen des Sprechers am fernen Ende" bezeichnet), wird ein Vermittlungs- bzw. Schaltbetrieb derart durchgeführt, dass die Übertragung der Sprachausgabe am nahen Ende Sout verhindert wird, oder ein Betrieb derart durchgeführt, dass die Sprachausgabe am nahen Ende Sout durch ein Pseudorauschen ersetzt wird.
Die Steuereinheit 4 steuert die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 und den nichtlinearen Prozessor 6. Das heißt, die Steuereinheit 4 erfasst die sprachlose Bedingung des Sprechers am fernen Ende oder das Doppelsprechen, steuert den Ein/Aus-Zustand der Lernfunktion der Echopfadschätzung gemäß einem Doppelsprechsignal DT, erfasst das Einzelsprechen des Sprechers am fernen Ende und steuert den Vermittlungsbetrieb des nichtlinearen Prozessors 6.
Nebenbei gesagt sind die oben genannten Techniken mit den folgenden Problemen verbunden.

(1) Zunächst wird, da die oben genannten Techniken nur eine adaptive Filtertechnologie wie beispielsweise den Lernidentifikationsalgorithmus verwenden, wenn die Verzögerungszeit eines zu kompensierenden Echos erhöht wird, die Anzahl der Abgriffe des adaptiven Filters erhöht, und die Rechenkomplexität erhöht sich ebenfalls. Mit anderen Worten schätzt die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 einen Echopfad unter der Annahme, dass die Spracheingabe am fernen Ende Rin und die Spracheingabe am nahen Ende Sin zeitlich zusammenfallen, und erzeugt ein Echo auf der Grundlage des geschätzten Echopfades. Da jedoch die Spracheingabe am nahen Ende Sin von der Hybridschaltung 2 in Bezug auf die Spracheingabe am fernen Ende Rin um eine Verzögerungszeit, die einem Übertragungspfad zwischen dem Echokompensator 1 und der Hybridschaltung 2 zuzuschreiben ist, verzögert wird, wird die Spracheingabe am fernen Ende Rin zunächst in die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eingegeben und danach wird die Spracheingabe am nahen Ende Sin, die Rin entspricht, mit der oben genannten Verzögerungszeit darin eingegeben. Während dieser Zeit wird es unmöglich, ein Lernen auf der Grundlage der Schätzung eines Echopfades zufriedenstellend durchzuführen.
(2) Außerdem besitzt in den oben genannten herkömmlichen Techniken der Echokompensator zu Beginn des Betriebes keine Information über den Echopfad. Durch Beobachtung der Erfinder hat sich jedoch ergeben, dass die Charakteristik eines Echopfades im Wesentlichen durch die Charakteristik eines Hybrids gesteuert wird. Insbesondere wurde die Wellenform eines Echos, das von einem Hybrid bestimmt wurde, längs der Zeitachse entsprechend einer Verzögerung der Übertragungsleitung verschoben und entsprechend der Dämpfung der Übertragungsleitung abgeschwächt. Als Ergebnis wurde eine Wellenform eines Echos in der Übertragungsleitung hinsichtlich eines Impulseingangs mit erheblicher Genauigkeit erhalten.
(3) Ein digitales Signal wird in der Übertragungsleitung übertragen und eine D/A-Wandlung (im Allgemeinen eine μ-LAW-Wandlung) wird zwischen dem Echokompensator 1 zum Verarbeiten des digitalen Signals und der Hybridschaltung 2 zum Durchführen einer Wandlung auf eine analoge Leitung durchgeführt. Aus diesem Grund wird eine lineare Beziehung zwischen der Sprachausgabe am fernen Ende Rout und der Spracheingabe am nahen Ende Sin errichtet. Daher ist es unmöglich, das Echo nur durch eine lineare Operation unter Verwendung der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3, etc. vollständig zu kompensieren.

Um die Nachteile der oben genannten Punkte (1) bis (3) als Gruppe zu beseitigen, ist es notwendig, den Entwurf des Echokompensators ausgedehnt zu ändern oder diesen insgesamt zu modifizieren. In diesem Fall wird es jedoch nicht erwartet, dass die vorhandene Ausrüstung effektiv genutzt wird. Außerdem besteht seit kurzem die Anforderung nach einer Hochgeschwindigkeitskonvergenz in Bezug auf einen Echokompensator.
Das Dokument EP-A-0391715 beschreibt ein Echokompensatormodem, das einen Trainingsechokompensator aufweist. Echokompensationskoeffizienten werden unter Berücksichtigung von Korrelationen zwischen einer komplexen periodischen Trainingsfolge und einer tatsächlichen Komponente des entsprechenden Echosignals berechnet. Das Modem enthält eine Empfängerschaltung, die ein Signal auf einem Kanal, der möglicherweise ein Echo enthält, erfasst. Ein Echokompensator schätzt die tatsächliche Komponente des Echosignals. Eine Trainingsschaltung wendet die komplexe Trainingsfolge auf den Kanal an und führt Korrelationen zwischen der Trainingsfolge und der tatsächlichen Komponente des entsprechenden Echosignals durch.
Das Dokument GB-A-2164828 beschreibt ein Verfahren und eine digitale Hybridschaltungsvorrichtung zum Verbinden eines Teilnehmers an einem nahen Ende mit einem Teilnehmer an einem fernen Ende, wobei der Teilnehmer am nahen Ende ein digitales Eingangssignal bereitstellt, das auf unerwünschte Weise ein störendes Echosignal enthält. Dieses Signal wird zu einem verbundenen Teilnehmer am fernen Ende übertragen, wobei der Teilnehmer am fernen Ende ein digitales Eingangssignal am fernen Ende für den Empfang durch den Teilnehmer am nahen Ende bereitstellt. Um das Echosignal zu eliminieren, weisen erste und zweite digitale Filter mit programmierbaren Koeffizienten einen Eingang zum Empfangen des digitalen Signals am fernen Ende auf, wobei die Ausgänge der Filter mit einem Eingang eines jeweiligen Addierers gekoppelt sind, wobei ein Eingang eines jeweiligen Addierers das Eingangssignal am nahen Ende empfängt, wobei ein Speicher zum Programmieren jedes der Filter mit einem unterschiedlichen Satz von Koeffizienten vorgesehen ist und wobei eine Entscheidungslogik mit dem Ausgang der Addierer zum Vergleichen der Ausgabe der mittleren Leistung jedes der Addierer gekoppelt ist. Der Filter und der Addierer werden derart ausgewählt, dass sie die niedrigste mittlere Leistung bereitstellen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die oben genannte Situation. Daher ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, einen Echokompensator und ein Echopfadschätzverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Echopfad schnell und mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, die erste Aufgabe ohne übermäßige Änderung der vorhandenen Vorrichtungen zu realisieren.
Die Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Hier kann als ein Beispiel für das Trainingssignal ein Pseudorauschen oder ein gefiltertes Pseudorauschen genannt werden. Das Trainingssignal ist nicht besonders auf eines begrenzt, das als ein Trainingssignal ausgelegt ist, und es kann ein Rufton oder ähnliches dafür verwendet werden.
In dem Fall, in dem Pseudorauschen als das Trainingssignal ausgewählt wird, wird ein bestimmtes Pseudorauschen einer ersten Übertragungsleitung zum Übertragen der Sprache des Sprechers des fernen Endes zugeführt, und dann wird ein Koeffizient, der zur Erzeugung einer Echokopie benötigt wird, auf der Grundlage einer Korrelation berechnet, die zwischen dem Pseudorauschen und einem Signal einer zweiten Übertragungsleitung erstellt wird. Diese Korrelation wird unter der Bedingung erstellt, dass der Sprachpegel des Sprechers des fernen Endes nahezu vernachlässigt werden kann. Der Ausdruck "derartige Bedingung, dass ... nahezu vernachlässigt werden kann ", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die "Zeit zum Berechnen einer Korrelation, die lang genug ist, um eine Korrelation zwischen einem hinzuzufügenden Rauschen und einer Sprache auf der Vier-Draht-Seite ausreichend zu verringern". Mit anderen Worten kann ein Training zum Schätzen eines Echopfades, d.h. ein Training zum Erzeugen einer Echokopie unabhängig von der Sprache des Sprechers des fernen Endes durchgeführt werden.
Es ist hier weiter vorteilhaft, wenn das Pseudorauschen einer Filterung unabhängig von dem Pegel oder der Frequenzcharakteristik der Sprache des Sprechers des nahen Endes unterzogen wird, so dass die Charakteristik geändert werden kann. Der Grund dafür ist, dass sogar dann, wenn eine Komponente des Pseudorauschens vom Sprecher des nahen Endes durch eine Hybridschaltung übertragen wird, keine Sprachstörung erzeugt werden kann. Da außerdem eine Echokopie durch Hinzufügen bzw. Addieren einer Komponente eines Pseudorauschens erzeugt wird, wird die Komponente des Pseudorauschens schließlich kompensiert und niemals zum Sprecher des fernen Endes übertragen.
Wenn außerdem das Sprachsignal, das der Sprache auf der Vier-Draht-Seite entspricht, durch eine Übertragungsverzögerung, die zwischen dem Echokompensator und der Hybridschaltung auftritt, verzögert wird, kann das verzögerte erste Sprachsignal zeitlich mit dem zweiten Sprachsignal, das der Sprache auf der Zwei-Draht-Seite entspricht, übereinstimmen. Somit besteht fast keine Zeit zum Erzeugen einer Echokopie nur durch das erste Sprachsignal. Da diese spezielle Verbesserung direkt für vorhandene Vorrichtungen angewendet werden kann, werden die oben erwähnte Gesamtmodifikation, etc. des Echokompensators nicht benötigt.
Wenn außerdem die ersten und zweiten Sprachsignale aufwärts abgetastet (up-sampled) werden, kann eine Echokopie mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Da diese spezielle Verbesserung direkt auf vorhandene Vorrichtungen angewendet werden kann, werden die Gesamtmodifikation, etc. des Echokompensators nicht benötigt.
Wenn er derart ausgelegt ist, dass die Antwortcharakteristika oder Frequenzcharakteristika von mehreren Hybriden in einer Speichereinheit gespeichert werden, wird eine der Charakteristika auf der Grundlage der Korrelation zwischen dem Übertragungssignal, das von der Vier-Draht-Seite zur Zwei-Draht-Seite übertragen wird, und dem Echosignal, das von der Zwei-Draht-Seite zur Vier-Draht-Seite übertragen wird, ausgewählt, und die verschiedenen Parameter werden auf der Grundlage der ausgewählten Charakteristik initialisiert, wobei die Lerngeschwindigkeit erhöht werden kann. Somit ist dieses noch vorteilhafter.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion eines herkömmlichen Echokompensators zeigt,
2 ist ein Diagramm, das die Wellenform eines Echos zeigt,
3 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ist ein Graph, der eine Frequenzcharakteristik eines Filters zeigt,
6 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Echokompensators zeigt,
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation des Beispiels zeigt,
9 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
10 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
11 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer modifizierten Ausführungsform zeigt, die aus einer Kombination der dritten Ausführungsform und dem Beispiel besteht.
BESTER MODUS ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
3 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Hier erzeugt ein Pseudorauschgenerator 11 ein bestimmtes Pseudorauschen und gibt dieses aus. Als dieses Pseudorauschen wird ein Rauschen mit einem bestimmten Pegel (beispielsweise weißes Rauschen) verwendet. Dieses Pseudorauschen wird durch einen Addierer 14 zu einer Spracheingabe am fernen Ende Rin addiert, und das Ergebnis wird als eine Sprachausgabe am fernen Ende Rout ausgegeben. Daher wird ein Teil des Pseudorauschens mit der Spracheingabe am nahen Ende Sin durch die Hybridschaltung 2 gemischt und einem Koeffizientenberechner 15 zugeführt.
Der Koeffizientenberechner 15 berechnet einen Koeffizienten (beispielsweise einen Abgriffskoeffizienten eines digitalen Filters), der zum Erzeugen einer Echokopie benötigt wird, auf der Grundlage der Sprachausgabe am fernen Ende Rout und der Spracheingabe am nahen Ende Sin. In diesem Fall ergibt sich eine Korrelation, die unter der Bedingung erstellt wird, dass die Sprache des Sprechers des fernen Endes schwach ist oder sich der Sprecher des fernen Endes in einer sprachlosen Bedingung befindet, wie es durch die folgende Gleichung (2) gezeigt ist.
In der obigen Gleichung (2) stellt t eine Zeit dar, und t = 0 ist der Zeitpunkt zum Starten einer Messung. Ein Pseudorauschen, das zu Rout zu addieren ist (oder anzuwenden ist), wird durch n(t) dargestellt, und ein Signal, das in Sin zu erhalten ist, wird durch S(t) dargestellt. h(t) ist eine Impulsantwort eines Echos. Hier kann, da n(t) ein Rauschen ist, das nahe beim weißen Rauschen liegt, eine Beziehung, die in der folgenden Gleichung (3) gezeigt ist, in Bezug auf einen ausreichend großen Wert T⌊ erstellt werden.
Hier ist δ(t) eine Deltafunktion und wird im Falle von t = 0 gleich 1, und in anderen Fällen 0. N wird wie durch die folgende Gleichung (4) gezeigt eingestellt.
Wenn die Beziehung der obigen Gleichung (3) verwendet wird, kann ha(t), das ein geschätzter Wert von h(t) ist, auf eine Weise entwickelt werden, wie es durch die folgende Gleichung (5) gezeigt ist.
In der obigen Gleichung (5) wird ein Abschnitt, der durch die folgende Gleichung (6) gezeigt ist, im Fall von t = τ' gleich 1, und in anderen Fällen 0.
Daher kann die Gleichung (5) wie durch die Gleichung (7) gezeigt angenähert werden. Schließlich wird der geschätzte Wert ha(t) im Allgemeinen gleich h(t).
Es wird darauf hingewiesen, dass das obige h(t) eine Pulsantwort eines Echos ist und daher gleich dem Koeffizienten zum Erzeugen einer Echokopie. Dieses kann wie zuvor erwähnt aus der durch die obige Gleichung (2) gezeigte Korrelation hergeleitet werden. Der Koeffizientenberechner 15 berechnet diesen Koeffizienten h(t) mittels der oben genannten Rechenprozedur und gibt denselben an einen Echokopiegenerator 16 aus. Dieser Echokopiegenerator 16 erzeugt eine Echokopie auf der Grundlage dieses Koeffizienten. Die Details werden im Folgenden beschrieben. Zunächst ist der Echokopiegenerator 16 derart ausgelegt, dass er wie in dem Fall eines bekannten adaptiven Filters eine Echokopie ya auf der Grundlage der folgenden Gleichung (8) ausgibt. ya = hatx (8)wobei ha = (h₁, h₂, ..., h_n)^t,
(^t ist eine Transposition eines Vektors)
x = (x_k-1, x_k-2, ..., x_k-n)^t, x_j = x(jT),
(T ist ein Abtastintervall, und x(hT) ist ein Abtastergebnis des Sprachsignals am fernen Ende Rout zum Zeitpunkt jT)
In dieser Ausführungsform werden die Koeffizienten h₁, h₂, ..., h_n jeweils auf h(T), h(2T), ..., h(nT) eingestellt. Dementsprechend wird eine Echokomponente, die in der Spracheingabe am nahen Ende Sin enthalten ist, durch einen Addierer 17 kompensiert. Da eine derartige Echokopie wie zuvor erwähnt durch Hinzufügen eines Pseudorauschens erzeugt wird, das mit der Sprachausgabe am fernen Ende Rout vermischt wird, kann dieses sogar in dem Fall kompensiert werden, dass die Komponente des Pseudorauschens mit der Spracheingabe am nahen Ende Sin vermischt wird. Demzufolge kann vermieden werden, dass die Komponente des Pseudorauschens zum Sprecher des fernen Endes übertragen wird. Daher tritt eine Sprachstörung, die beim Sprecher des fernen Endes durch Hinzumischung des Pseudorauschens auftreten kann, nicht auf. Wenn ein Rauschen irgendwie zum Sprecher des nahen Endes oder zum Sprecher des fernen Endes durch die Hinzumischung des Pseudorauschens übertragen werden sollte, würde eine mögliche Sprachstörung durch geeignetes Einstellen des Pegels des speziellen Pseudorauschens, etc. vermieden werden.
(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
4 ist ein Blockdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt eines Echokompensators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform erzeugt ein Pseudorauschgenerator 11 wie in dem Fall der ersten Ausführungsform ein bestimmtes Pseudorauschen und gibt dieses aus. Andererseits misst eine Pegel-/Frequenzcharakteristikmesseinheit 12 den Pegel und die Frequenzcharakteristik eines Signals der Spracheingabe am nahen Ende Sin. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Messung werden die Charakteristika der Filter 13 und 18 variiert.
5(a) zeigt eine Frequenzcharakteristik des obigen Pseudorauschens. Wie es in dieser Darstellung gezeigt ist, wird ein Pseudorauschen verwendet, das eine flache Charakteristik aufweist. 5(b) zeigt eine Frequenzcharakteristik der Spracheingabe am nahen Ende Sin, die der Sprache des Sprechers des nahen Endes entspricht, die von der Pegel-/Frequenzcharakteristikmesseinheit 12 gemessen wird. Die Charakteristik des Filters 13 wird wie in 5(c) gezeigt entsprechend der gemessenen Frequenzcharakteristik variiert. In dieser Ausführungsform wird die Filtercharakteristik derart veränderbar eingestellt, dass die Frequenz der Sprache des Sprechers des nahen Endes simuliert wird und die Differenz der Pegel festgelegt ist (in dem dargestellten Beispiel 20dB). Der Filter 18 wird derart eingestellt, dass er eine umgekehrte Charakteristik zu derjenigen des Filters 13 aufweist. Mit dieser Eigenschaft werden, wenn die Filter 13 und 18 eine Kaskade bilden, Eingangs- und Ausgangssignale der kaskadierten Schaltung einander gleich.
Der Filter 13 macht aus der somit eingestellten variablen Filtercharakteristik Pseudorauschen und gibt das Rauschen aus. Demzufolge wird die Filtercharakteristik des Pseudorauschens entsprechend der Sprache des Sprechers des nahen Endes variiert. Da die Charakteristik des Pseudorauschens, wenn dieses ausgegeben wird, der Sprache des Sprechers des nahen Endes entsprechen wird, können nachteilige Einflüsse, die auf den Sprecher des nahen Endes einwirken und durch das Pseudorauschen verursacht werden, sogar dann vermieden werden, wenn ein derartiges Pseudorauschen der Sprache des Sprechers des fernen Endes Rout hinzugemischt wird und zum Sprecher des nahen Endes durch die Hybridschaltung 2 übertragen wird. Der Grund dafür besteht darin, dass ein Mensch aufgrund der Eigenschaft seines Hörsinnes kaum einen Sinn für die physikalische Unordnung eines Signals hat, dessen Frequenzcharakteristik angenähert ist, und eine mögliche Verschlechterung der Qualität, die bei einer Sprache auftreten kann, kann im Hinblick auf das physikalische Gefühl eines Menschen verhindert werden.
Außerdem wird er derart eingestellt, dass, je höher der Pegel der Sprache des Sprechers des fernen Endes wird, um so größer die Verstärkung des Filters 18 wird. Diese Anordnung ist aus demselben Grunde wie oben erwähnt vorgesehen. Das heißt, wenn der Sprachpegel hoch ist, kann das Rauschen durch einen Menschen sogar dann kaum erkannt werden, wenn der Rauschpegel vergleichsweise hoch ist.
Ein Ausgang von dem Filter 13 wird der Übertragungsleitung zum Übertragen der Sprache des Sprechers des fernen Endes durch den Addierer 14 zugeführt und dient als die zuvor genannte Sprachausgabe des fernen Endes Rout. Daher wird der Ausgang des Filters 13 teilweise der Spracheingabe des nahen Endes Sin durch die Hybridschaltung 2 hinzugemischt und dann dem Filter 18 zugeführt. Da der Filter 18 eine umgekehrte Charakteristik zu derjenigen des Filters 13 aufweist, wird ein Ausgang des Filters 18 ähnlich einem Signal, das erhalten werden kann, wenn ein Pseudorauschausgang von dem Pseudorauschgenerator 11 direkt der Hybridschaltung 2 zugeführt wird.
Anschließend berechnet der Koeffizientenberechner 15 einen Koeffizienten (beispielsweise einen Abgriffskoeffizienten eines digitalen Filters oder ähnlichem), der zum Erzeugen einer Echokopie benötigt wird, auf der Grundlage der Sprachausgabe am fernen Ende Rout und der Spracheingabe am nahen Ende Sin. Dieses Prinzip wird im Folgenden genauer erläutert.
Zunächst kann, wenn jeweils ein Rauschen durch N(f) in Bezug auf eine Frequenz f, eine Charakteristik des Filters 11 durch G(f), eine Charakteristik des Filters 18 durch G^–1(f) und eine Charakteristik eines Echos durch H(f) dargestellt werden, die Frequenzcharakteristik S(f) des Sprachsignals des nahen Endes Sin durch die folgende Gleichung (9) gegeben werden. S(f) = H(f) G(f) N(f) (9)
Dann wird ein Ausgangssignal S'(f) des Filters 18 durch die folgende Gleichung (10) gegeben. S'(f) = G–1(f) S(f) = G–1(f) S(f) = G–1(f) H(f) G(f) N(f) = H(f) N(f) (10)
Eine Ausgabe der Korrelationsberechnung zwischen diesem und N(f) kann durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt werden. Ha(f) = S'(f) N·(f) = H(f) N(f) N·(f) (11)
In der obigen Gleichung wird, da N(f) ein Rauschen nahe beim weißen Rauschen ist, die folgende Gleichung (12) näherungsweise erstellt werden. N(f)N·(f) ≒ 1 (12)
Daher wird die folgende Gleichung (13) erstellt und eine Impulsantwort eines Echos kann näherungsweise erhalten werden. Ha (f) ≒ H (f) (13)
Daher kann in einem Zeitbereich eine Impulsantwort eines Echos, d.h. ein Koeffizient zum Erzeugen einer Echokopie durch eine Berechnung der Korrelation (die unten genannte Gleichung (14)) zwischen einem Ausgang S(t) des Filters 18 und einem Ausgang n(t) des Rauschgenerators 11 erhalten werden.
wobei
Der Echokopiegenerator 16 gibt wie in dem Fall des bekannten adaptiven Filters eine Echokopie ya auf der Grundlage der folgenden Gleichung (15) aus (wie in dem Fall der Gleichung (7) der ersten Ausführungsführungsform). ya = hat x (15)wobei
ha = (h₁, h₂, ..., h_n)^t
x = (x_k-1, x_k-2, ..., x_k-n)^t, x_j = x(jT)
In dieser Ausführungsform werden die Koeffizienten h₁, h₂, ..., h_n jeweils auf ha(T), ha(2T), ..., Ha(nT) eingestellt. Daher wird die Echokomponente, die in der Spracheingabe am nahen Ende Sin enthalten ist, durch den Addierer 17 kompensiert. Eine derartige Echokopie wird, wie es oben erwähnt wurde, durch Addieren eines Pseudorauschens, das der Sprachausgabe am fernen Ende Rout zugemischt wird, erzeugt. Daher kann sogar dann, wenn die Komponente des speziellen Pseudorauschens der Spracheingabe am nahen Ende Sin zugemischt wird, das Rauschen kompensiert werden. Schließlich kann vermieden werden, dass die Komponente des Pseudorauschens zum Sprecher des fernen Endes übertragen wird. Daher tritt eine Sprachstörung, die beim Sprecher des fernen Endes durch die Zumischung des Pseudorauschens auftreten kann, nicht auf. Wenn ein Rauschen irgendwie zum Sprecher des nahen Endes oder zum Sprecher des fernen Endes durch die Hinzumischung des Pseudorauschens übertragen werden sollte, würde eine derartige mögliche Sprachstörung durch geeignetes Einstellen des Pegels des speziellen Pseudorauschens, etc. vermieden werden.
Wie zuvor erwähnt wird gemäß dieser Ausführungsform das Pseudorauschen, dessen Frequenzcharakteristik entsprechend der Sprache des Sprechers des nahen Endes variierbar ist, erzwungenermaßen der Übertragungsleitung zum Übertragen der Sprache des Sprechers des fernen Endes zugeführt, und es wird ein Echopfad geschätzt und eine Echokopie unter Verwendung des speziellen Pseudorauschens erzeugt. Dementsprechend kann ein Training zum Schätzen eines Echopfades unabhängig von der Sprache des Sprechers des fernen Endes durchgeführt werden. Somit kann durch Umwandeln des Rauschens entsprechend dem Pegel/der Frequenz der Sprache am nahen Ende eine geeignete Echokopie erzeugt werden, wobei eine mögliche Verschlechterung einer Sprachqualität des Sprechers des nahen Endes minimiert wird.
(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform stimmen die Spracheingabe am fernen Ende Rin und die Spracheingabe am nahen Ende Sin zeitlich überein, so dass die Genauigkeit der Kompensationscharakteristik des Echokompensators verbessert ist.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion der dritten Ausführungsform zeigt. Ein Echokompensator 10, der in dieser Darstellung gezeigt ist, unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten herkömmlichen Echokompensator in Bezug darauf, dass eine Verzögerungsschaltung 31 zum Verzögern der Spracheingabe am fernen Ende Rin an einer vorderen Stufe einer Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 angeordnet ist. Eine Verzögerungszeit in dieser Verzögerungsschaltung 31 ist im Allgemeinen gleich einer Übertragungszeit, die zwischen einem Echokompensator 10 und einer Hybridschaltung 2 auftreten kann.
Im Folgenden werden die Wirkungen der obigen Konstruktion beschrieben. Wie zuvor erwähnt wird gemäß dem Stand der Technik, der keine Verzögerungsschaltung 31 aufweist, die Spracheingabe am nahen Ende Sin von der Hybridschaltung 2 in der Antwort durch die oben genannte Verzögerungszeit in Bezug auf die Spracheingabe am fernen Ende Rin verzögert. Dementsprechend wird die Spracheingabe am fernen Ende Rin zunächst in die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eingegeben, und dann wird die entsprechende Spracheingabe am nahen Ende Sin mit der oben genannte verzögerten Zeit darin eingegeben. Aus diesem Grund sind, wenn die Verzögerungszeit der Rechenzeit von z. B. 200 Abgriffen des FIR-Filters entspricht, nur 312 Abgriffe von 512 Abgriffen vorhanden, die im Wesentlichen zur Schätzung eines Echopfades und/oder Erzeugung einer Echokopie in der Prozedur einer Echopfadschätz-/Echokopieerzeugung beitragen können.
Im Gegensatz dazu kann in dieser Ausführungsform, da die Verzögerungszeit in Bezug auf die Hybridschaltung 2 für die Spracheingabe am fernen Ende Rin gegeben ist, so dass die Spracheingabe am fernen Ende Rin zeitlich mit der Spracheingabe am nahen Ende Sin übereinstimmt, die Leistungsfähigkeit des FIR-Filters vollständig ausgenutzt werden, und es kann eine Echokopie mit höherer Genauigkeit erzeugt werden. Somit kann die Genauigkeit der Kompensationscharakteristik des Echokompensators verbessert werden. Da die vorhandenen Vorrichtungen in dieser Ausführungsform direkt verwendet werden können, werden die zuvor genannte Gesamtmodifikation, etc. nicht benötigt.
7 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Echokompensators 20, bei dem ein Aufwärts-Abtaster (up-sampler) 32 zum Aufwärts-Abtasten der Spracheingabe am fernen Ende Rin und ein anderer Aufwärts-Abtaster 33 zum Aufwärts-Abtasten der Spracheingabe am nahen Ende Sin an einer vorderen Stufe einer Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 angeordnet sind, und ein Abwärts-Abtaster (down-sampler) 34 zum Abwärts-Abtasten einer Echokopie ist an einer hinteren Stufe der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 angeordnet.
Wenn hier z.B. die Abtastfrequenz der Spracheingabe am fernen Ende Rin und der Spracheingabe am nahen Ende Sin 8kHz (= Fs) beträgt, beträgt die Abtastfrequenz des Aufwärts-Abtasters 32, 33 16kHz von gleich 2Fs. Auf ähnliche Weise beträgt die Abtastfrequenz des Abwärts-Abtasters 34 8kHz von gleich Fs.
Im Folgenden werden die Wirkungen des oben genannten Aufbaus beschrieben. Mit einem derartigen Aufbau, wie er oben erwähnt ist, werden die Schätzung eines Echopfades und/oder die Erzeugung einer Echokopie mit derselben 2Fs wie diejenige der Aufwärts-Abtaster 32, 33 durchgeführt. Da dieses Echo durch einen Faltungsbetrieb zwischen einem Echopfad, der auf der Grundlage der aufwärts abgetasteten Spracheingabe am fernen Ende Rin und der Spracheingabe am nahen Ende Sin geschätzt wird, und der aufwärts abgetasteten Spracheingabe am fernen Ende Rin erzeugt wird, ist dessen Genauigkeit höher als bei einem herkömmlichen Echokompensator. Demzufolge kann die Genauigkeit der Kompensationscharakteristik des Echokompensators verbessert werden. Außerdem besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Geschwindigkeit der Konvergenz schneller wird, wenn die Abtastrate erhöht wird. Da außerdem der Echokompensator dieses Beispiels wie in dem Fall der dritten Ausführungsform die vorhandenen Vorrichtungen verwenden kann, wie sie sind, werden die zuvor genannte Gesamtmodifikation, etc. nicht benötigt.
(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
A. AUFBAU DER AUSFÜHRUNGSFORM
9 ist eine Blockdiagramm eines wichtigen Abschnittes eines Echokompensators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Vorrichtung wird eine Anfangsschätzschaltung 7 zusätzlich zum Echokompensator der 1 verwendet. Ein Abschnitt, der nicht dargestellt ist, ist auf dieselbe Weise wie in 1 aufgebaut.
In 9 bezeichnet das Bezugszeichen 71 eine Verzögerungszeitmessschaltung. Die Verzögerungszeitmessschaltung 71 erlangt eine Verzögerungszeit T_D (siehe 2) auf der Grundlage der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe am fernen Ende Rout und gibt das Ergebnis aus. Als eine Einrichtung zum Erlangen der Verzögerungszeit T_D kann beispielsweise eine Differenz zwischen der Zeit, zu der eine Spitze der Spracheingabe am nahen Ende Sin erzeugt wird, und der Zeit, zu der eine Spitze der Sprachausgabe am fernen Ende Rout erzeugt wird, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer erhalten werden, oder es kann eine Korrelation zwischen den beiden Signalen erhalten werden.
Das Bezugszeichen 75 bezeichnet eine Verzögerungsschaltung. Diese Verzögerungsschaltung 75 verzögert die Sprachausgabe am fernen Ende Rout um die Verzögerungszeit T_D, die von der Verzögerungszeitmessschaltung 71 ausgegeben wird. Das Bezugszeichen 72 bezeichnet eine Pegelverhältnismessschaltung. Diese Pegelverhältnismessschaltung 72 vergleicht die Pegel der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe des fernen Endes Rout und führt ein Signal, das dem Verhältnis entspricht, einem Ende eines Multiplizierers 76 zu. Außerdem wird die verzögerte Sprachausgabe am fernen Ende Rout dem anderen Ende des Multiplizierers 76 zugeführt. Dementsprechend wird eine Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die mit der Verzögerungszeit und dem Pegel normiert ist, von dem Multiplizieren 76 ausgegeben (dieser Ausgang wird im Folgenden als "das Signal Rout'" bezeichnet).
Das Bezugszeichen 74 bezeichnet eine Wellenformdatenbank. Diese Wellenformdatenbank 74 speichert Charakteristikdaten von Echowellenformen für verschiedene Arten von Hybriden. Der Ausdruck "Charakteristikdaten", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Abgriffskoeffizienten b_i (siehe Gleichung (1)) in dem FIR-Filter der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3. Es wird darauf hingewiesen, dass es etwa ein Duzend Arten von Hybriden gibt, die derzeitig in einer Telefonleitung verwendet werden, und dass es nicht schwierig ist, die Charakteristikdaten für sämtliche Arten von Hybriden zu speichern. Das Bezugszeichen 73 bezeichnet einen Konfigurationskomparator. Dieser Konfigurationskomparator 73 wählt eine der Charakteristikdaten, die am meisten der tatsächlichen Korrelation ähnelt, auf der Grundlage der Korrelation zwischen dem Signal Rout' und der Spracheingabe am nahen Ende Sin aus. Die ausgewählten Charakteristikdaten (Abgriffskoeffizient b_i) werden auf einen Anfangswert des Abgriffskoeffizienten des FIR-Filters der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eingestellt.
Die Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die durch die Verzögerungsschaltung 75 verzögert wurde, wird ebenfalls der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt. Somit ist in der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 keine Verzögerungszeit T_D (siehe 2) zwischen der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe am fernen Ende Rout vorhanden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verzögerungszeitmessschaltung 71, die Pegelverhältnismessschaltung 72 und der Konfigurationskomparator 73 sämtlich in ihrem Betrieb gestoppt werden, wenn ein Doppelsprechen von der Steuereinheit 4 erfasst wird (d.h. wenn das Doppelsprechsignal DT ausgegeben wird).
B. BETRIEB DER AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird, wenn der Sprecher des fernen Endes spricht, der Sprechinhalt der Verzögerungszeitmessschaltung 71 in Form der Sprachausgabe am fernen Ende Rout zugeführt. Wenn die Spracheingabe am nahen Ende Sin, der Verzögerungszeitmessschaltung 71 vorher lange zugeführt wird, da ein Echo darauf basiert, wird die Verzögerungszeit T_D in der Verzögerungszeitmessschaltung 71 berechnet und deren Wert wird der Verzögerungsschaltung 75 und der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt.
Demzufolge wird die Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die nun um T_D verzögert ist, der Pegelverhältnismessschaltung 72 zugeführt. Die Pegelverhältnismessschaltung 72 führt wiederum ein Signal, das einem Verhältnis der Pegel der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe am fernen Ende Rout entspricht, einem Ende des Multiplizierers 76 zu. Dadurch wird das Signal Rout', das nun hinsichtlich der Verzögerungszeit und des Pegels genormt ist, dem Konfigurationskomparator 73 zugeführt.
In dem Konfigurationskomparator 73 wird eine der Charakteristikdaten, die in der Wellenformdatenbank 74 gespeichert sind, die der tatsächlichen Korrelation am meisten ähnelt, auf der Grundlage der Korrelation zwischen dem Signal Rout' und der Spracheingabe am nahen Ende Sin ausgewählt. Die ausgewählten Charakteristikdaten werden in ihrem Pegel durch den Multiplizieren 77 korrigiert und dann der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt. Durch diese Prozedur wird ein Anfangswert für den Abgriffskoeffizienten des FIR-Filters eingestellt. Die Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die nun um T_D verzögert ist, wird außerdem der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 durch die Verzögerungsschaltung 75 zugeführt.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Einstellen der Verzögerungszeit T_D in Bezug auf die Verzögerungsschaltung 75 und das Einstellen eines Anfangswerts für den Abgriffskoeffizienten b_i in Bezug auf den FIR-Filter auf die oben beschriebene Weise sämtlich beendet sind, ist der Betrieb der Anfangsschätzschaltung 7 beendet. Danach erfolgt in der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eine Lernidentifikation auf der Grundlage der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe am fernen Ende Rout, und der Abgriffskoeffizient b_i wird geeignet geändert, um einen noch genaueren Echopfad zu schätzen. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 75 durch die Verzögerungszeitmessschaltung 71 eingestellt werden, und ein Anfangswert für den Abgriffskoeffizienten b_i in der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 kann durch den Konfigurationskomparator 73 und die Wellenformdatenbank 74 eingestellt werden.
Selbstverständlich ist die Schätzung eines Echopfades mit diesen Anfangswerten nicht vollendet, und es ist ein weiteres Lernen in der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 notwendig. Mit dem oben genannten Aufbau kann jedoch die Zeit, die zum Konvergieren des Ergebnisses des Lernens benötigt wird, beachtlich durch Erzielen, dass die Anfangswerte einen irgendwie zufriedenstellenden Grad der Richtigkeit für die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 aufweisen, verkürzt werden. Außerdem kann erfindungsgemäß, da die Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die nun um T_D verzögert ist, der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 durch die Verzögerungsschaltung 75 zugeführt wird, die Last des Lernens in der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 verringert werden, und es kann eine Echopfadschätzung mit höherer Geschwindigkeit und mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann gemäß dem Echokompensator dieser Ausführungsform, da die Verzögerungszeit zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Echokopie erzeugt wird, voreingestellt ist oder ein vergleichsweise noch genauerer Anfangswert eines jeweiligen Parameters eingestellt werden kann, eine Echopfadschätzung mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
(FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
A. AUFBAU DER AUSFÜHRUNGSFORM
10 ist ein Blockdiagramm eines wichtigen Abschnitts eines Echokompensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform werden ein Spektrumkomparator 81 und eine Frequenzantwortdatenbank 81 anstelle des Konfigurationskomparators 73 und der Wellenformdatenbank 74 der fünften Ausführungsform verwendet.
Die Frequenzantwortdatenbank 81 speichert Daten der Frequenzantwortcharakteristika verschiedener Arten von Hybriden. Da es nur etwa ein Duzend Arten von Hybriden gibt, die derzeitig in einer Telefonleitung verwendet werden, wie es zuvor erwähnt wurde, ist es nicht schwierig, Daten der Frequenzantwortcharakteristika sämtliche Arten von Hybriden zu speichern. Der Spektrumkomparator 81 wählt eine der Frequenzantwortcharakteristika, die am meisten der tatsächlichen Charakteristik ähnelt, auf der Grundlage der Korrelation zwischen dem Signal Rout' und der Spracheingabe am nahen Ende Sin aus. Ein Umwandler 83 wandelt die ausgewählte Frequenzantwortcharakteristik in eine zeitliche Antwortcharakteristik um. Insbesondere werden die Frequenzantwortcharakteristika in die Abgriffskoeffizienten b_i umgewandelt, und diese Abgriffskoeffizienten b_i werden auf Anfangswerte für die Abgriffskoeffizienten des FIR-Filters der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eingestellt. Der Spektrumkomparator 81 wird wie in dem Fall des Konfigurationskomparators 73 der fünften Ausführungsform in seinem Betrieb gestoppt, wenn ein Doppelsprechen von der Steuereinheit 4 erfasst wird (d.h. wenn ein Doppelsprechsignal DT ausgegeben wird).
B. BETRIEB DER AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird, wenn der Sprecher des fernen Endes eine Sprache ausgibt, deren Inhalt der Verzögerungszeitmessschaltung 71 in Form der Sprachausgabe am fernen Ende Rout zugeführt. Wenn die Spracheingabe am nahen Ende Sin, der Verzögerungszeitmessschaltung 71 zuvor lange zugeführt wird, da ein Echo darauf basiert, wird die Verzögerungszeit T_D in der Verzögerungszeitmessschaltung 71 berechnet und deren Wert wird der Verzögerungsschaltung 75 und der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt.
Demzufolge wird die Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die nun um T_D verzögert ist, der Pegelverhältnismessschaltung 72 zugeführt. Die Pegelverhältnismessschaltung 72 führt wiederum ein Signal, das einem Verhältnis zwischen den Pegeln der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe am fernen Ende Rout entspricht, einem Ende des Multiplizierers 76 zu. Dadurch wird das Signal Rout', das nun hinsichtlich der Verzögerungszeit und des Pegels genormt ist, dem Spektrumkomparator 81 zugeführt.
Im Spektrumkomparator 81 wird eine der Charakteristikdaten, die in der Frequenzantwortdatenbank 82 gespeichert sind, die am meisten der tatsächlichen Charakteristik ähnelt, auf der Grundlage der Korrelation zwischen dem Signal Rout' und der Spracheingabe am nahen Ende Sin ausgewählt. Die ausgewählte Charakteristik wird in den Abgriffskoeffizienten b_i durch den Umwandler 83 umgewandelt, und danach wird dessen Pegel durch den Multiplizierer 67 korrigiert und dann der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt. Durch diese Prozedur wird ein Anfangswert für den Abgriffskoeffizienten des FIR-Filters eingestellt.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Einstellen der Verzögerungszeit T_D in Bezug auf die Verzögerungsschaltung 75 und das Einstellen eines Anfangswertes für den Abgriffskoeffizienten b_i in Bezug auf den FIR-Filter auf die oben beschriebene Weise sämtlich beendet sind, ist der Betrieb der Anfangsschätzschaltung 7 beendet. Danach erfolgt in der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 eine Lernidentifikation auf der Grundlage der Spracheingabe am nahen Ende Sin und der Sprachausgabe am fernen Ende Rout, und der Abgriffskoeffizient b_i wird geeignet geändert, um einen noch genaueren Echopfad zu schätzen. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 75 durch die Verzögerungszeitmessschaltung 71 eingestellt werden, und ein Anfangswert für den Abgriffskoeffizienten b_i kann durch die Verzögerungszeitmessschaltung 71, die Frequenzantwortdatenbank 81 und den Umwandler 83 eingestellt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, kann gemäß dieser Ausführungsform die Zeit, die zum Konvergieren des Ergebnisses des Lernens benötigt wird, wie in dem Fall der fünften Ausführungsform durch Bewirken, dass die Anfangswerte einen irgendwie zufriedenstellenden Grad der Richtigkeit für die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 aufweisen, beachtlich verkürzt werden.
(MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise können viele Änderungen und Modifikationen wie folgt durchgeführt werden.

(1) In jeder der oben genannten Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung auf eine Signalübertagung zwischen einem Mobiltelefon und einem terrestrischen Telefon angewendet. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann für sämtliche Kommunikationsnetzwerke angewendet werden, bei denen eine Signalübertragung zwischen einer Zwei-Draht-Schaltung und einer Vier-Draht-Schaltung erfolgt.
(2) In der ersten und zweiten Ausführungsform erzeugt der Pseudorauschgenerator 11 normalerweise ein Pseudorauschen. Es ist jedoch ebenfalls eine Anordnung denkbar, bei der eine Anrufgrenze (call boundary) von dem Vermittler empfangen wird und kein Pseudosignal erzeugt wird, bis eine bestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Aufgrund dieses Aufbaus kann das Lernen in der Zeit, während der der Sprecher des nahen Endes den Empfänger sehr dicht zum Ohr bringt, beendet werden, so dass verhindert werden kann, dass Pseudorauschen zum Sprecher des nahen Endes zum Zeitpunkt, zu dem tatsächlich gesprochen wird, übertragen wird.
(3) Der Pseudorauschgenerator 11 kann ein Pseudorauschen erzeugen, wenn der Sprecher des fernen Endes länger als eine vorbestimmte Zeitdauer in einer sprachlosen Bedingung verbleibt. Der Grund dafür ist, dass, wenn die Seite des Sprechers des fernen Endes sich in einer sprachlosen Bedingung befindet, die Übertragung eines Rauschens, falls vorhanden, zur Seite des Sprechers des nahen Endes keine Störung für die Sprache sein kann.
(4) Der Pseudorauschgenerator 11 kann ein Pseudorauschen erzeugen, wenn eine Kompensation des Echos auf unterhalb eines vorbestimmten Pegels in dem Addierer 17 gefallen ist. Der Grund dafür ist, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass keine normale Echokopie in dem Echokopieerzeuger 16 erzeugt wird und ein erneutes Lernen wünschenswert scheint.
(5) Der Pegel eines Pseudorauschens ist in der ersten Ausführungsform konstant. Der Pegel eines Pseudorauschens kann jedoch verringert werden, wenn die Zeit, die zum Durchführen des Korrelationsbetriebes benötigt wird, erhöht wird.
(6) 11 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus eines Echokompensators 30, der aus einer Kombination aus der dritten Ausführungsform und dem Beispiel besteht. Eine Verzögerungsschaltung 31 ist an einer vorderen Stufe des Aufwärts-Abtasters 32 angeordnet. Diese Verzögerungsschaltung 31 ist ausgelegt, die Spracheingabe am fernen Ende Rin durch eine Verzögerungszeit zu verzögern, die zwischen dem Echokompensator 30 und der Hybridschaltung auftreten kann. Gemäß diesem beispielhaften Aufbau kann die Genauigkeit der Kompensationscharakteristik des Echokompensators durch den Multiplikationseffekt der dritten und vierten Ausführungsform noch weiter verbessert werden.
(7) In der vierten Ausführungsform speichert die Wellenformdatenbank 74 den Abgriffskoeffizienten b_i als die Charakteristikdaten. Die Charakteristikdaten sind jedoch nicht auf den Abgriffskoeffizienten b_i beschränkt. Beispielsweise können ein Alpha-Parameter, ein LSP-Parameter, ein je-Anruf-Koeffizient oder ähnliches, der die Antwortcharakteristika verschiedener Daten von Hybriden angeben kann, als Charakteristikdaten gespeichert werden.
(8) In der vierten und fünften Ausführungsform ist die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 nicht auf eine beschränkt, die den Lernidentifikationsalgorithmus verwendet. Alternativ kann ein breiter Bereich von Algorithmen wie z.B. ein Kalman-Filter und ähnliches verwendet werden.
(9) In der vierten und fünften Ausführungsform kann die Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 derart neu gestaltet werden, dass zunächst der Pegel der Echokopie auf kleiner als der geschätzte Wert eingestellt wird und im Verlaufe der Zeit graduell auf den Anfangspegel erhöht wird. Der Grund dafür ist, dass, da es schwierig ist, eine Echokopie in einer frühen Stufe korrekt zu schätzen, eine hohe Einstellung des Pegels des Echokopiesignals Y eher zu einer derartigen Unannehmlichkeit führt als die Erzeugung eines Rauschens, etc.
(10) In der dritten bis fünften Ausführungsform wird ein Echopfad auf der Grundlage einer Sprache, die durch den Sprecher des fernen Endes erzeugt wird, geschätzt. Alternativ kann ein Echopfad unter Verwendung anderer Signale geschätzt werden. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem ein Anruf von dem nahen Ende ausgegeben wird, ein Echopfad unter Verwendung eines Ruftons geschätzt werden, wohingegen in dem Fall, in dem ein Anruf von dem fernen Ende ausgegeben wird, ein Echopfad durch Übertragen eines Trainingssignals zum Hybrid unmittelbar nachdem das Abnehmen auf der Seite des nahen Endes erfolgt ist, geschätzt werden, so dass ein Echopfad darauf basierend geschätzt wird. Der Grund dafür ist, dass aufgrund des vorherigen Aufbaus eine genaue Echopfadschätzung bereits erhalten wird, wenn der Sprecher des nahen Endes oder der Sprecher des fernen Endes tatsächlich zu sprechen beginnt.
(11) In der vierten und fünften Ausführungsform wird die Sprachausgabe am fernen Ende Rout, die durch die Verzögerungsschaltung 75 verzögert wurde, der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt. Alternativ kann eine nicht verzögerte Sprachausgabe am fernen Ende Rout der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 zugeführt werden. In diesem Fall kann die Sprachausgabe am fernen Ende Rout durch die Verzögerungszeit T_D, die in der Verzögerungszeitmessschaltung 71 gemessen wird, innerhalb der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 verzögert werden (insbesondere wird in der 1 ein entsprechender Abgriffskoeffizient b_i zu "0" gebracht). Dadurch kann sogar dann, wenn die Verzögerungszeit T_D variiert wird, die Echokopie mittels eines Lernens innerhalb der Echopfadschätz-/Echokopieerzeugungsschaltung 3 abhängig von der verzögerten Zeit T_D gemacht werden.

Claims

Echokompensator, der in einem Kommunikationsleitungsnetzwerk verwendet wird, das eine erste Übertragungsleitung zum Übertragen einer Sprache einer Vier-Draht-Seite und eine zweite Übertragungsleitung zum Übertragen einer Sprache einer Zwei-Draht-Seite enthält, wobei der Echokompensator aufweist: eine Trainingssignalerzeugungseinrichtung (3, 11) zum Erzeugen eines Trainingssignals und zum Zuführen desselben zur ersten Übertragungsleitung, eine Koeffizientenberechnungseinrichtung (3, 15) zum Berechnen eines Koeffizienten, der zum Erzeugen einer Echokopie benötigt wird, auf der Grundlage einer Korrelation, die zwischen dem Trainingssignal, das der ersten Übertragungsleitung zugeführt wird, und einem Signal (Sin) der zweiten Übertragungsleitung erstellt wird, eine Speichereinrichtung (74, 82) zum Speichern von Antwortcharakteristika mehrerer Hybride (2), eine Auswahleinrichtung (73, 81) zum Auswählen einer der Antwortcharakteristika, die der tatsächlichen Korrelation zwischen einem Signal (Rout') auf der Grundlage eines Überlagerungssignals (Rout), das das Trainingssignal, das sich auf der ersten Übertragungsleitung fortpflanzt, enthält, und dem Signal (Sin) der zweiten Übertragungsleitung, das ein Echosignal enthält, am meisten ähnelt, eine Echokopieerzeugungseinrichtung (3, 16) zum Schätzen eines Echopfades durch einen vorbestimmten Lernalgorithmus und zum Erzeugen einer Echokopie durch geeignetes Verzögern des Überlagerungssignals (Rout) und Umgestalten des Signals (Rout) entsprechend einem vorbestimmten Parameter, und eine Anfangsparametereinstelleinrichtung (77) zum Einstellen eines Anfangswertes des Parameters auf der Grundlage der Antwortcharakteristik, die von der Auswahleinrichtung (73, 81) ausgewählt wird.
Echokompensator nach Anspruch 1, der außerdem aufweist: eine Verzögerungszeitmesseinrichtung (71) zum Messen einer Verzögerungszeit des Echosignals in Bezug auf das Überlagerungssignal auf der Grundlage des Überlagerungssignals von der Vier-Draht-Seite zur Zwei-Draht-Seite und des Echosignals, das von der Zwei-Draht-Seite zur Vier-Draht-Seite übertragen wird, und eine Verzögerungseinstelleinrichtung (75) zum Einstellen der Verzögerungszeit in der Echokopieerzeugungseinrichtung auf eine Verzögerungszeit, die von der Zeitmesseinrichtung gemessen wird.
Echokompensator nach Anspruch 1, der außerdem aufweist: eine Speichereinrichtung (82) zum Speichern von Frequenzcharakteristika mehrerer Hybride, eine Auswahleinrichtung (81) zum Auswählen einer der Frequenzantwortcharakteristika, die der tatsächlichen Korrelation zwischen dem Signal (Rout'), auf der Grundlage des Überlagerungssignals (Rout), das das Trainingssignal, das sich auf der ersten Übertragungsleitung fortpflanzt, enthält, und dem Signal (Sin) der zweiten Übertragungsleitung, das ein Echosignal enthält, am meisten ähnelt, eine Echokopieerzeugungseinrichtung (3, 16) zum Schätzen eines Echopfades durch einen vorbestimmten Lernalgorithmus und zum Erzeugen einer Echokopie durch geeignetes Verzögern der Verzögerung um eine vorbestimmte Zeit.
Echokompensator nach Anspruch 3, der außerdem aufweist: eine Verzögerungszeitmesseinrichtung (71) zum Messen einer Verzögerungszeit des Echosignals in Bezug auf das Überlagerungssignal auf der Grundlage des Überlagerungssignals (Rout), das von der Vier-Draht-Seite zur Zwei-Draht-Seite übertragen wird, und des Echosignals, das von der Zwei-Draht-Seite zur Vier-Draht-Seite übertragen wird, und eine Verzögerungseinstelleinrichtung (75) zum Einstellen einer Verzögerungszeit in der Echokopieerzeugungseinrichtung auf eine Verzögerungszeit, die von der Verzögerungszeitmesseinrichtung (71) gemessen wird.
Echokompensator nach Anspruch 1, der außerdem aufweist: eine Schätzeinrichtung (3) zum Schätzen einer Antwortcharakteristik einer Hybrid-Schaltung (2) zum Umwandeln der Vier-Draht-Seite und der Zwei-Draht-Seite auf der Grundlage eines ersten Sprachsignals, das der Sprache auf der Vier-Draht-Seite entspricht, und eines zweiten Sprachsignals, das der Sprache auf der Zwei-Draht-Seite entspricht, eine Echokopieerzeugungseinrichtung (3, 16) zum künstlichen Erzeugen eines Echos, das von der Hybrid-Schaltung verursacht wird, mittels einer Berechnung unter Verwendung des geschätzten Ergebnisses und des zweiten Sprachsignals, eine Subtraktionseinrichtung (5, 17) zum Subtrahieren eines Ausgangssignals der Echokopieerzeugungseinrichtung (3, 16) von dem zweiten Sprachsignal, und eine Verzögerungseinrichtung zum Zuführen des ersten Sprachsignals mit einer Verzögerung einer vorbestimmten Zeit.
Echopfadschätzverfahren, das für einen Echokompensator verwendbar ist, der in einem Kommunikationsleitungsnetzwerk verwendet wird, das eine erste Übertragungsleitung zum Übertragen einer Sprache einer Vier-Draht-Seite und eine zweite Übertragungsleitung zum Übertragen einer Sprache einer Zwei-Draht-Seite enthält, wobei das Echopfadschätzverfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Trainingssignals und Zuführen desselben zur ersten Übertragungsleitung, Berechnen eines Koeffizienten, der zum Erzeugen einer Echokopie benötigt wird, auf der Grundlage einer Korrelation, die zwischen dem Trainingssignal, das der ersten Übertragungsleitung zugeführt wird, und einem Signal der zweiten Übertragungsleitung erstellt wird, Speichern von Antwortcharakteristika mehrerer Hybride, Auswählen einer der Antwortcharakteristika, die der tatsächlichen Korrelation zwischen dem Signal (Rout') auf der Grundlage des Überlagerungssignals (Rout), das das Trainingssignal, das sich auf der ersten Übertragungsleitung fortpflanzt, enthält, und des Signals (Sin) der zweiten Übertragungsleitung, das ein Echosignal enthält, am meisten ähnelt, Schätzen eines Echopfades durch einen vorbestimmten Lernalgorithmus und Erzeugen einer Echokopie durch geeignetes Verzögern des Überlagerungssignals und Umgestalten des Signals entsprechend einem vorbestimmten Parameter, und Einstellen eines Anfangswertes des Parameters auf der Grundlage der Antwortcharakteristik, die von der Auswahleinrichtung ausgewählt wird.
Echopfadschätzverfahren nach Anspruch 6, das außerdem die folgenden Schritte aufweist: Speichern von Frequenzcharakteristika mehrerer Hybride, Auswählen einer der Frequenzantwortcharakteristika auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einem Überlagerungssignal, das sich von der Vier-Draht-Seite zur Zwei-Draht-Seite fortpflanzt, und einem Echosignal, das sich von der Zwei-Draht-Seite zur Vier-Draht-Seite fortpflanzt, Schätzen eines Echopfades durch einen vorbestimmten Lernalgorithmus und Erzeugen einer Echokopie durch geeignetes Verzögern des Überlagerungssignals und Umwandeln des Signals entsprechend einem vorbestimmten Parameter, und Einstellen eines Anfangswertes des Parameters auf der Grundlage der Frequenzantwortcharakteristik, die von der Auswahleinrichtung ausgewählt wird.
Echokompensator nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, der außerdem aufweist: einen Aufwärts-Abtaster (32) zum Aufwärts-Abtasten eines Signals (Rin) der ersten Übertragungsleitung, einen anderen Aufwärts-Abtaster (33) zum Aufwärts-Abtasten des Signals (Sin) der zweiten Übertragungsleitung, und einen Abwärts-Abtaster (34) zum Abwärts-Abtasten der Echokopie.
Echopfadschätzverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, das außerdem die folgenden Schritte aufweist: Aufwärts-Abtasten eines Signals (Rin) der ersten Übertragungsleitung, Aufwärts-Abtasten des Signals (Sin) der zweiten Übertragungsleitung, und Abwärts-Abtasten der Echokopie.