專利名稱:過取樣式回聲抵消器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于回聲抵消器，特別是(但不只是)關(guān)于電話網(wǎng)絡(luò)之類的采用過取樣(Oversampling)信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。
為滿足電話網(wǎng)絡(luò)中新型服務(wù)的要求，必須在普通兩線制的用戶環(huán)路中傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)。實際上，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(ISDN)技術(shù)規(guī)范對用戶環(huán)路最低傳輸速率的要求為144千位/秒。根據(jù)傳信、成幀和其它這類的一般要求，這個傳輸速率又得提高約160千位/秒的水平。在現(xiàn)有的各種傳輸技術(shù)當中[例如，頻分多路傳輸(FDM)、時縮多路傳輸(TCM或“乒乓”)和混合電路加回聲抵消器(ECH)等]，混合電路加抵消器的應(yīng)用范圍最廣，因而是值得推薦的一個。
在混合電路加抵消器的方法中，各信號是同時反方向發(fā)送，占據(jù)同一個頻段的。輸出數(shù)據(jù)信號(近端)的回聲會敗壞遠端的輸入信號，因而需要有回聲抵消器。這類回聲是由混合電路本身兩端的漏泄和環(huán)路間斷處(例如，直徑發(fā)生變化和橋接抽頭等處)的反射現(xiàn)象引起的?；芈暤窒魇峭ㄟ^這樣的方式減少回聲的從輸出信號中估計回聲信號，并從遠端輸入信號扣除回聲信號。若該估計是正確的，則扣除回聲信號，并只剩下遠端的真實信號。這種適用的回聲抵消器利用了回聲與輸出信號的函數(shù)關(guān)系，即回聲與輸出信號是彼此相關(guān)的。
實際上，早先傳輸?shù)奈涣髦杏幸欢〝?shù)量(N)是隨時能引起回聲的。但這些早先傳輸?shù)奈涣鞯挠绊懯强梢院雎圆挥嫷?。因此可以說回波的長度為N位。例如，160千位/秒ISDN信號的回波長度，從實用出發(fā)，可視為8至16位。
為了估計回聲，必須給回聲抵消器提供有關(guān)上述N位時間內(nèi)所輸出的信號波形的信息。在公知的回聲抵消器中，有一種是橫向濾波器式的，這種回聲抵消器是這樣完成提供信息的任務(wù)通過延遲線路饋送該信號，并將各延遲元件乘以各自的適配系數(shù)。如此得出的倍量經(jīng)相加得出將從遠端信號加以扣除的估計回聲信號。該諸系數(shù)的適配過程是逐步進行的，直到回聲被消除為止。遺憾的是，這類回聲抵消器在消除“長”回聲，特別是消除，例如按自動標志轉(zhuǎn)換(AM1)格式編碼的信號時，不能完全令人滿意。因為必須在每次和各取樣時間計算回聲估計值，通常該普通橫向濾波器式回聲抵消器是復(fù)雜的，而且要求具有高速元件，因而不適用于這種信號，而且只局限于與線性回聲路徑配用。
最近有一種“存儲器式”回聲抵消器往往較受歡迎，因為這種回聲抵消器只需用低速硬件-在取樣時間內(nèi)只需進行一個存儲器的讀/寫操作和一個加法操作-而且還可進行非線性抵消。這類存儲器式回聲抵消器，豪爾特和斯達夫羅登在一九八一年十一月《電氣與電子工程師協(xié)會通信學(xué)報》第29卷第11期中一篇題為“雙線用戶線用的一種新型數(shù)字回聲抵消器”的一篇文章中有介紹。他們介紹了一種估計N位二進制輸出信號波形所有可能組合所產(chǎn)生的回聲用的大型數(shù)字存儲器。該儲器是用輸出波形前一個周期(輸出信號“過程”)得出的N位字進行編址的。從該存儲器讀出對應(yīng)該字的回聲估計值，并用一數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該估計值轉(zhuǎn)換成一模擬信號，再從輸入(接收的)信號扣除該估計值。每個存在存儲器中的回聲估計值用在與估計誤差符號相反的方向上增/減估計值的方法進行更新，即以此來減少誤差。
普通存儲器式回聲抵消器的一個缺點是需用大的存儲器。對自動標志轉(zhuǎn)換信號來說，各回聲數(shù)據(jù)位可以取+1、0或-1的值，因而需用2個位以確定其值。對一個12位周期回聲抵消器來說(每位取樣兩次)，需要二十四個輸出樣本或四十八位來表示其過程，從而對存儲器編址。存儲器相應(yīng)要求的存儲容量為2＊＊48字，這是不現(xiàn)實的。因此這類普通的存儲器式回聲抵消器在用途上局限于進行兩級傳輸，且只能用于小于八位的回波長度。
普通存儲器式回聲抵消器的另一個缺點是其會聚時間長-一般以一秒計算。這是因為要使會聚符合實際值必須(視乎各回聲估計值的初始值)多次存取存儲器的各存儲單元。
當信號被過取樣(Oversampled)時，問題就進一步惡化。例如，采用三位“過程”字或輸入信號系列(用來給存儲器編址)在每輸入二進制信號位周期四個樣本位的速率下被過取樣時，在同一個時間范圍內(nèi)總共需要十二位。這必然需要使用四個移位寄存器(各移位寄存器三位長)和2＊＊12位的存儲容量。
為減少上述這類需要，本發(fā)明包括一種供數(shù)字傳輸系統(tǒng)用的回聲抵消器，該數(shù)字傳輸系統(tǒng)的每位輸入二進制信號具有多個樣本位，該回聲抵消器包括;
一個存儲器，用以存儲多個數(shù)字字，各數(shù)字字包括對應(yīng)于一個單一地址字的估計值。
編址裝置，用以用多個所述單一地址字對該存儲器進行編址，各單一地址字包括所述輸入二進制信號系列的至少一部分和若干表示各樣本位在所述系列對應(yīng)位周期的瞬時位置的位。
該回聲抵消器還包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。減法器裝置和更新裝置。減法器裝置用以從輸入信號扣除模擬回聲估計值，更新裝置則以按剩余或誤差更新存儲內(nèi)容。
編址裝置還包括以雙穩(wěn)態(tài)或觸發(fā)器的形式存在的用以在響應(yīng)時鐘信號時產(chǎn)生過取樣(oversampling)位置指示位置。
在本發(fā)明的最佳實施例中，輸入二進制信號是在每周期四位的速率下進行過取樣，且編址裝置提供兩個位置指示位。
在本書中，“位周期”一詞是指被傳輸?shù)男畔⑽坏闹芷?，而不是更?jīng)常取樣位的周期。
回聲抵消器也可包括一個分離存儲器，所述存儲器僅包括所述分離存儲器的一個部分，而且用所述輸入信號系列僅相應(yīng)的部分進行編址。也可設(shè)加法裝置，最好設(shè)在各存儲器段與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間，用以合計存儲器的各輸出。
現(xiàn)在參照本發(fā)明的一個實施例(僅作為例子而已)，附圖中圖1是回聲抵消器的原理圖。
圖2包括圖2a和圖ab，是自動標志轉(zhuǎn)換編碼器及其有關(guān)波形的示意圖。
圖3包括圖3a和圖3b，是自動標志轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)生器(包括回聲抵消器的一部分)及其工作波形的示意圖。
圖4是回聲抵消器本身的一個波形圖。
圖5包括圖5a圖5b和圖5c，是在過取樣(oversampled)存儲器式回聲抵消器中存儲器編址的一般方式。
圖6是本發(fā)明過取樣(oversampled)式回聲抵消器的示意圖。
圖7是回聲抵消器時間位置比特發(fā)生器的波形圖。
現(xiàn)在參看圖1。從圖中可以看到分離存儲器式回聲抵消器與(自動標志轉(zhuǎn)換)AMI編碼器10相連接，該編碼器從輸出二進制數(shù)據(jù)線12引入二進制數(shù)據(jù)并用交替標志轉(zhuǎn)換(AMI)編碼對其進行編碼，然后將其加到輸出的傳輸線14。數(shù)據(jù)線12構(gòu)成回聲抵消器的一個輸入，特別是以移位寄存器16的形式存在的串并行轉(zhuǎn)換器的一個輸入，該移位寄存器16則與以第二移位寄存器18的形式存在的第二串關(guān)行轉(zhuǎn)換器串聯(lián)。通常在電話中，從而在本書中，由于以傳輸線14的用戶端作為參考點，所以稱去用戶的通路為接收通路，稱從用戶出來去交換機的通路為發(fā)送通路。
圖1中所示的回聲抵消器是用以抵消長達16位周期的輸出數(shù)據(jù)回聲，且以4樣本/秒的速率工作。因此，移位寄存器16和18各包括八級，該八級的輸出接到分離存儲器上，該存儲器各段分別包括隨機存取存儲器(RAM)20和22。實際上，移位寄存器16和18將串行二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分別對隨機存取存儲器20和22進行編址用的并行數(shù)據(jù)。
各隨機存取存儲器20和22包括2K×8存儲器芯片，例如，日立公司出品的HM6116型芯片。隨機存取存儲器或存儲器段22由在移位寄存器18中寄存的下一個最近的8位輸出數(shù)據(jù)編址。此外，隨機存取存儲器20和22分別由自動標志轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)生器24和26的單狀態(tài)位編址。隨機存取存儲器20和22的最后兩個地址輸入由從時間位置比特發(fā)生器28來的兩時間位置指示(包括信號2CLK和CLK)編址。
自動標志轉(zhuǎn)換編碼器10(圖2(a))包括一個“異”門30，“異”門30的一個輸入端接收線路12上的二進制數(shù)據(jù)，另一個輸入端接觸發(fā)器32的Q輸出端。觸發(fā)器32的D輸入端接“異”門30的輸出端并接至倒相放大器34的輸入端。放大器34的輸入和輸出分別用以控制開關(guān)36和38。開關(guān)36和38分別并聯(lián)在電源線-V和+V之間，然后與第三開關(guān)40連接。第三開關(guān)40接到模擬緩沖器和驅(qū)動器42上，并由線路12的數(shù)據(jù)信號控制。模擬緩沖器和驅(qū)動器42的輸出端接線路14。
自動標志轉(zhuǎn)換編碼器10的各波形，如圖2(b)所示，包括觸發(fā)器32的時鐘脈沖CLK、二進制數(shù)據(jù)信號、在S點的信號，即“異”門30的輸出和自動標志轉(zhuǎn)換編碼輸出。
自動標志轉(zhuǎn)換狀態(tài)位發(fā)生器24的詳圖如圖3(a)所示。該發(fā)生器包括一個“異”門50，“異門”50的輸入端接二進制數(shù)據(jù)線，輸出端接觸發(fā)器52的D輸入端。觸發(fā)器52的Q輸出端接至“異”門50的第二輸入端，相應(yīng)隨機存取存儲器20或22的狀態(tài)位輸出則取自“異”門的輸出。
加到自動標志轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)生器以及它產(chǎn)生的波形示于圖3(b)，這些波形包括時鐘，數(shù)據(jù)，狀態(tài)位和觸發(fā)器52的Q輸出波形。
時間位置比特發(fā)生器收到和發(fā)出的波形，以觸發(fā)器28的波形出現(xiàn)，如圖7所示。時鐘信號2CLK加到觸發(fā)器28上，也分別加到隨機存取存儲器20和22的有關(guān)2地址的最高有效位上。來自除2觸發(fā)器Q輸出端的時鐘信號CLK加到移位寄存器16和18上，也加到各隨機存取存儲器20和22下一個最高有效的地址上。
現(xiàn)在從整體來考慮回聲抵消器的工作情況，如圖3中的時間圖所示。在二進制數(shù)據(jù)信號的各位周期重復(fù)著回聲抵消器的四個循環(huán)，名循環(huán)包括四段。這里“位周期”是指二進制數(shù)據(jù)信號的周期。
在循環(huán)的第一段，兩存儲器段，即隨機存取儲器20和22，由移位寄存器16和18的輸出數(shù)據(jù)過程、自動標志轉(zhuǎn)換態(tài)位發(fā)生器24和26的狀態(tài)位和觸發(fā)器28的取樣時間位置指示位進行編址。在兩隨機存取存儲器處于讀出工作狀態(tài)的情況下(各信號分別加到隨機存取存儲器20和22的讀出輸入端56和58)，部分回聲估計值從各存儲器讀出。這些部分估計值由加法器60加在一起，并分別存儲在寄存器62和64中，寄存器62和64各為8位寄存器。該存儲過程發(fā)生在圖4所示的控制信號L1、L2的上升沿。
在循環(huán)的第二段，加法器60加法運算得出的結(jié)果(包括總回聲估計值)被轉(zhuǎn)移到寄存器66。這是在DACLK控制線上的上升沿(見圖4)上發(fā)生。然后寄存器66將該總回聲估計信號加到數(shù)模轉(zhuǎn)換器68上。在該循環(huán)終了時，減法器70從輸入信號(此輸入信號包括遠端信號和回聲)扣除(來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的)總模擬回聲估計值。剩下的信號作為回聲抵消器在線路72上的一個輸出供到一個數(shù)據(jù)回收電路(圖中未示出)，還加到比較器74上。比較器74用以確定剩余信號的符號并在控制信號SCLK上升沿上(見圖4)將其存儲在觸發(fā)器76中。該符號信號用以確定加到隨機存取存儲器20和22的修正應(yīng)朝上或朝下。每次的實際增量或減量為1位。需要更快進行轉(zhuǎn)換時，可采用更多的位。
如前所述，隨機存取存儲器20和22的輸出分別加到寄存器62和64上。在循環(huán)的第三段開始時，寄存器的符號位和內(nèi)容加到加法器78上。加法器78的增加或減少的輸出加到三態(tài)緩沖器80上。三態(tài)緩沖器80將包括加法器78的輸出的新存儲器字寫入隨機存取儲器20中。更具體地說，令隨機存取存儲器20的讀/寫信號保持低電平以便進行書寫操作，并令控制信號UDG1(見圖1)處在低電平使三態(tài)緩沖器80被激勵。
在循環(huán)的第四段，用類似的程序更新包括隨機存取存儲器22的第二存儲器段。在這種情況下，舊的部分回聲估計值從寄存器64發(fā)揮作用，寄存器64則通過符號位的加或減法運算和用三態(tài)緩沖器82加到隨機存取存儲器22的修訂的或新的回聲估計值加以更新。
在回聲抵消器的下一個循環(huán)過程中重復(fù)著一系列操作過程。
就自動標志轉(zhuǎn)換狀態(tài)位引起的減少而論，不言而喻，存儲器段、隨機存取存儲器20和22的內(nèi)容會包括象部分回聲估計值等個別專用字，但對某一給定的8位模式和某一給定的時間位置比特對，從中有兩種可能的部分回聲估計值可供選擇。該選擇與加到輸入端A8(如圖1所示)的自動標志轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)生器的狀態(tài)有關(guān)。雖然存儲器容量由于各特定系列的字數(shù)翻一番而翻一番，但由于地址位數(shù)從2M減少到M+1，因而總的節(jié)約系數(shù)相當于2M-1，其中M為二進制數(shù)據(jù)信號的變化位數(shù)。
不言而喻，本發(fā)明并不只適用于自動標志轉(zhuǎn)換代碼，也可適用于其它線路代碼。
從圖5和圖6可以看出使用時間位置指示裝置給存儲器的改進或數(shù)量的減少所帶來的好處。在該兩圖中，二進制數(shù)據(jù)信號(這里編號為101)如圖5(b)所示是以每位周期取四次樣的取樣頻率進行取樣的。從圖5所示的普通配置方式中可以看到，數(shù)據(jù)按一定時間存入移位寄存器(16或18)時，該寄存器的內(nèi)容按一定的順序變化。最后，移位寄存器存有12位111100001111，用以給存儲器編址。每個移位寄存器字有其相應(yīng)的存儲器字。
但如圖6所示，本發(fā)明的回聲抵消器還是采用時間位置比特在各個別樣本的位周期內(nèi)對相應(yīng)位置進行編碼。因此在每位周期四個樣本的特例中，只需用2位來指定取樣周期或取樣瞬間。圖5(c)是移位寄存器內(nèi)容一覽表，這里只列出移位寄存器的3位內(nèi)容，而不是實際實施例的8位寄存器內(nèi)容。在任何取樣瞬間，移位寄存器內(nèi)容包括數(shù)據(jù)信號的實際位加兩個時間位置指示位。這些表示信號適用的取樣瞬間。因而在圖5(c)中，在頭四個位置時，移位寄存器內(nèi)容包括同樣1位，但時間位置指示位在通過四個可能組合00、01、10和11循環(huán)時發(fā)生變化。各地址字具有對應(yīng)于其相應(yīng)的其中一個隨機存取存儲器20和22的唯一部分回聲估計值。因此，雖然移位寄存器內(nèi)容的二進制字可能在4位周期中保持不變，但由于時間位置指示位變了，實際上為四個截然不同的地址字。
不言而喻，也可采用其它時間位置指示器位數(shù)來適應(yīng)不同的取樣速率。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字傳輸系統(tǒng)用的回聲抵消器，該數(shù)字傳輸系統(tǒng)具有輸入二進制信號各位周期的多個取樣位，所述回聲抵消器的特征在于，它包括存儲器(20；22)，用以存儲多個數(shù)字字，各字對應(yīng)于相應(yīng)于一個唯一地址字的回聲估計值；編址裝置(16；18)，用以用多個唯一地址字對所述存儲器進行編址；各單一地址字包括一系列所述輸入二進制信號和若干表示樣本位在所述輸入二進制信號相應(yīng)的位周期的瞬時位置的位；數(shù)模轉(zhuǎn)換器(68)，用以將存儲器(20；22)輸出的所述數(shù)字字轉(zhuǎn)換成各自的回聲信號估計值；減法裝置(70)，用以從輸入的二進制信號中扣除各回聲信號估計值；和存儲器更新裝置(74；76)，該更新裝置響應(yīng)所述減法裝置(70)的輸出，用以增加或減少存儲器中的相應(yīng)所述數(shù)字字的值。
2.如權(quán)利要求
1所述的回聲抵消器，其特征在于，該回聲抵消器包括裝置(28)，裝置(28)響應(yīng)時鐘信號以產(chǎn)生所述若干表示瞬時位置的位。
3.如權(quán)利要求
1所述的回聲抵消器，其特征在于，所述存儲器至少包括兩個部分(20;22)，各該兩部分由一個地址字分別編址，該地址字僅包括所述輸入信號系列的一部分，所述回聲抵消器還包括加法裝置(60)用以合計存儲器部分(20;22)的各輸出。
4.如權(quán)利要求
2所述的回聲抵消器，其特征在于，所述存儲器包括至少兩個部分(20;22)，各部分分別用僅包括所述系列輸入信號一部分的地址字進行編址，所述回聲抵消器還包括加法裝置(60)用以合計存儲器部分(20;22)的各輸出。
專利摘要
一種用于采用過取樣(oversampled)信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的回聲抵消器。該回聲抵消器包括存儲多個數(shù)字字用的存儲器(20；22)，各存儲器包括相應(yīng)于一個唯一地址字的回聲的估計值。各地址字包括一系列輸入二進制信號加若干表示各所述系列位在相應(yīng)位周期的瞬時位置的位。該回聲抵消器還包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(68)、從輸入二進制信號中扣除回聲估計值的裝置(70)和更新存儲器(20；22)的內(nèi)容用的裝置(74；76)。
文檔編號H04B3/23GK87103094SQ87103094
公開日1987年11月4日 申請日期1987年4月22日
發(fā)明者馬沙德·庫爾戈利 申請人:北方電信有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan