專利名稱:編碼信號用的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，但不是惟獨，關(guān)于電話網(wǎng)絡(luò)之類的載有編碼信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)用的回聲抵消器。
為滿足電話網(wǎng)絡(luò)中新型服務(wù)的需求，必須在普通兩線制的用戶環(huán)路中傳輸數(shù)字?jǐn)?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到約160千位/秒的水平。在現(xiàn)有的各種傳輸技術(shù)當(dāng)中〔例如，頻分多路傳輸(FDM)、時間壓縮多路傳輸(TCM或“乒乓”)和混合電路加回聲抵消器(ECH)等〕，混合電路加回聲抵消器技術(shù)的應(yīng)用范圍最廣，因而是值得推薦的一個。
在混合電路加回波抵消器的方法中，各信號是同時反方向發(fā)送并占據(jù)同一個頻段。輸出數(shù)據(jù)信號(近端)的回聲會敗壞遠(yuǎn)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(yuǎn)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，只剩下遠(yuǎn)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應(yīng)系數(shù)。如此得出的倍量經(jīng)相加得出將從遠(yuǎn)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(jìn)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(biāo)志轉(zhuǎn)換(AMI)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(jìn)行一個存儲器的讀/寫操作和一個加法操作-而且還可進(jìn)行非線性回聲抵消。這類存儲式回聲抵消器，豪爾特和斯達(dá)夫羅登(Holte and Stufflotten)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(jìn)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。該存儲器是用從輸出波形前一個周期(輸出信號“過程”)得出的N位字進(jìn)行編址的。從該存儲器讀出對應(yīng)該字的回聲估計值，用數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后從輸入(收到的)信號中扣除。存儲器中的各回聲估計值用與估計誤差符號相反的方向上增加/減少估計值的方法進(jìn)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其會聚時間長一般以秒計算。這是因為要使會聚符合實際估計值必須(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。
普通存儲器式回聲抵消器的另一個缺點是需用大的存儲器。對自動標(biāo)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(jìn)行兩級傳輸，且只能用于小于八位的回波長度。對其它線路代碼也有類似的限制。
本發(fā)明是試圖緩和上述諸缺點，為此提供一種數(shù)字傳輸系統(tǒng)用的回聲抵消器，該數(shù)字傳輸系統(tǒng)包括一個用線路代碼對二進(jìn)制信號進(jìn)行編碼的編碼器。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上述存儲器進(jìn)行編址，各單一地址字包括一系列所述二進(jìn)制信號和至少一個狀態(tài)位，該狀態(tài)位的狀態(tài)表示加到該系列的編碼。
該回聲抵消器還包括一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、減法裝置和更新裝置。數(shù)模轉(zhuǎn)換器用以將存儲器的輸出轉(zhuǎn)換成回聲信號估計值，減法裝置用以從輸入信號扣除各回聲信號估計值，更新裝置則響應(yīng)所述減法裝置的輸出，用以增加或減少存儲器中相應(yīng)所述數(shù)字字的值。
在與自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換編碼二進(jìn)制信號配用的一個最佳實施例中，所述編址裝置用單狀態(tài)位對存儲器進(jìn)行編址，該單狀態(tài)位則表示瞬時狀態(tài)的極性或自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換二進(jìn)制信號的極性。
采用這種配置方式，就可以將“過程”字的長度(即用以給存儲器編址的該自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換輸入信號系列)從2M位減少到M+1位。
該回聲抵消器也可包括一個分離存儲器(split-memory)，各分離存儲器包括一分離存儲器段，而且用只包括所述輸入信號系列一部分的地址字分別對其進(jìn)行編址。這時可以設(shè)加法裝置，最好設(shè)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端，用以將各存儲器段的輸出加起來。
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2b，是自動標(biāo)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(biāo)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(biāo)志轉(zhuǎn)換)AMI編碼器10相連接，該編碼器從輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)線12引入二進(jìn)制數(shù)據(jù)，用交替標(biāo)志轉(zhuǎn)換(AMI)編碼進(jìn)行編碼，然后加到輸出的傳輸線14。數(shù)據(jù)線12構(gòu)成回聲抵消器的一個輸入，更具體地說是以移位寄存器16的形式存在的串并行轉(zhuǎn)換器的一個輸入，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并行轉(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(dá)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(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分別對隨機存取存儲器20和22進(jìn)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(biāo)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(biāo)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(jìn)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，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(biāo)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(jìn)制數(shù)據(jù)信號、在點S的信號，即“異”門30的輸出和自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換編碼輸出。
自動標(biāo)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(jìn)制數(shù)據(jù)線，輸出端接觸發(fā)器52的D輸出端。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。
自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)生器接收到和發(fā)出的波形如圖3(b)所示，該波形包括時鐘、數(shù)據(jù)、狀態(tài)位和觸發(fā)器52的Q輸出的波形。
以觸發(fā)器28的波形出現(xiàn)的時間位置比特發(fā)生器收到和發(fā)出的波形示于圖7。時鐘信號2CLK加到觸發(fā)器28上，也分別加到有關(guān)隨機存取存儲器20和22的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下一個最有效的地址部分。
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(jìn)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)過程，各循環(huán)包括四段。這里“位周期”是指二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號的周期。
在循環(huán)的第一段，兩存儲器段，即隨機存取存儲器20和22，由移位寄存器16和18的輸出數(shù)據(jù)過程、自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換狀態(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器位進(jìn)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)被傳送到寄存器66。這是在DACLK控制線的上升沿(見圖4)上發(fā)生的。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(yuǎn)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)恢復(fù)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的上升沿上(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(jìn)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的輸出分別加到寄有器62和64上。有循環(huán)的第三段開始時，寄存器62的符號位和內(nèi)容系加到加法器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存儲器20中。更具體地說，隨機存取存儲器20的讀/寫信號保持低電平以便進(jìn)行寫操作，并讓控制信號VDG1(見圖1)處在低電平使三態(tài)緩沖器80起作用。
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被激勵，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)著同樣的一系列操作過程。
就自動標(biāo)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(biāo)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?jǐn)?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)約是相當(dāng)于2M-1系數(shù)，其中M為二進(jìn)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(biāo)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(jìn)或數(shù)量的減少所帶來的好處。在該兩圖中，二進(jìn)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(jìn)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(jìn)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3位移位寄存器的內(nèi)容，而不是實際實施例的8位寄存內(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器位。這些表示信號適用的取樣瞬間。因此在圖5(c)中，在頭四個位置時，移位寄存器內(nèi)容包括同樣的1位，但時間位置指示器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)于其在相應(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(jìn)制字可能在4位周期中保持不變，但由于時間位置指示器位變了，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)包括一個用線路代碼給二進(jìn)制信號進(jìn)行編碼的編碼器(10)，該回聲抵消器的特征在于，它包括一存儲器(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)，用于用多個唯一地址字對所述存儲器進(jìn)行編址，該單一地址字包括至少所述二進(jìn)制信號系列的一部分和至少一個狀態(tài)位，該狀態(tài)位的狀態(tài)表示加到該系列的編碼；數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置(68)，用以將存儲器(20；22)的輸出轉(zhuǎn)換成各自的回聲信號估計值；減去裝置(70)，用以從輸入的二進(jìn)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中所述的回聲抵消器，用以與自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換編碼二進(jìn)制信號配用，其特征在于，所述編址裝置(16;18)包括用表示自動標(biāo)志轉(zhuǎn)換編碼二進(jìn)制信號瞬時狀態(tài)的單狀態(tài)位對存儲器進(jìn)行編址用的裝置(24;26)。
3.如權(quán)利要求
2所述的回聲抵消器，其特征在于，所述編址裝置包括將所述系列轉(zhuǎn)換成所述地址字的串并行轉(zhuǎn)換器(16;18)和產(chǎn)生所述至少一個狀態(tài)位用的裝置(24;26)。
4.如權(quán)利要求
1所述的回聲抵消器，其特征在于，所述存儲器包括至少兩個存儲器段(20;22)各存儲器分別用包括僅所述輸入二進(jìn)制信號系列一部分的地址字進(jìn)行編址。
5.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存儲器仇(20;22)，各存儲器段分別用僅包括所述輸入二進(jìn)制信號系列一部分的地址字進(jìn)行編址。
6.如權(quán)利要求
3所述的回聲抵消器，其特征在于，所述存儲器包括至少兩個存儲器段(20;22)，各存儲器段分別用僅包括所述輸入二進(jìn)制信號系列一部分的地址字進(jìn)行編碼。
7.如權(quán)利要求
1所述的回聲抵消器，用于具有多個輸入信號各位周期取樣位的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述編址裝置(16;18)用以用單一的地址字對所述存儲器(20;22)進(jìn)行編址，所述各地址裝置還包括許多表示樣本位在述二進(jìn)制輸入信號的位周期中的瞬時位置的位。
8.如權(quán)利要求
7所述的回聲抵消器，其特征在于，所述回聲抵消器包括能對產(chǎn)生所述表示瞬時位置的位數(shù)的時鐘信號能響應(yīng)的裝置(28)。
專利摘要
一種用于使用編碼信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的回聲抵消器，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(jìn)制信號加至少一個狀態(tài)位，該狀態(tài)位的狀態(tài)表示加到該系列的編碼。該回聲抵消器還包括一個將存儲器(20；22)的輸出轉(zhuǎn)換成回聲信號估計值的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(68)、從輸入二進(jìn)制信號扣除各回聲信號估計值的減法裝置(70)和更新裝置(78；80)。更新裝置(78；80)能響應(yīng)減法裝置(70)的輸出，用以增加或減少存儲器中相應(yīng)的數(shù)字字。
文檔編號H04B3/23GK87103095SQ87103095
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