JPH0262976B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加入者線におけるデジタルデータと
通話信号の伝送に関係し、特に反響相殺による２
方向性デジタル伝送用システムに関係する。

従来の技術 通話信号のPCM符号化及び復号化に用いられ
る低コスト高密度集積回路VLSIの導入により加
入者電話機に対する直接デジタル伝送が可能にな
つている。これは、通話回線の高品質化と設備の
多数化がデータ伝送などの電話線路により与えら
れることを可能にするものである。かかる伝送
は、両方向にデジタル信号を同時に送ることによ
り従来のアナログシステムの場合と同様に実施可
能である。占有帯域幅は許容値内に維持され、ま
た伝送路は丁度２本のワイヤを必要とし、従つて
使用する加入者線路には同転ケーブル或いは光フ
アイバを用いることが出来る。

この種の方法により、伝送方向は受信機と送信
機とを線路に接続するハイブリツド変成器によつ
て分離される。しかしながら、理想的なハイブリ
ツド平衡、従つて２つのデジタル信号流間の完全
な実施は不可能である。

実際には、現在の電話回線の特性は、ハイブリ
ツド変成器の平衡回路網が設計されている平均的
な線路が与えるものとは異なつている。平衡回路
網の設置時の調整は、それにも拘らず、加入者路
毎になされる場合は非常に高価である。

更に、線路に沿うインピーダンスの不整合によ
り生ずる信号反射は反響信号（エコー信号）を生
成し、これはハイブリツド平衡により除去するこ
とは出来ない。

従つて、妨害反響信号（−40dB）に対して
種々のオーダの大きさだけ小さくなり得る有効信
号と共に、２つの情報流が受信点で重畳されるこ
とになる。これは、信号自身に悪影響を与える劣
化に起因して、また受信データ流からタイミング
及び同期情報を抽出する困難さに起因して、正し
い受信を不可能にする。

従つて、受信点での２つのデジタル流間の漏話
を排除するためにいわゆる反響キヤンセラ
（echocancellers）の使用が必要となる。現在、
２つの方法が上記装置の実施のために知られてい
る。これ等の方法は、N.A.M.Verhoeckxによ
り、IEEE Transactions on Acoustics，
Speech，Signal Processing，Vol.ASSP−27−
No.６、768〜781ページ、1979年12月に「ベースバ
ンドデータ伝送用デジタル反響相殺」と題して報
告されている。

第１の方法は信号現示期間当り数回のサンプリ
ング動作を要求する。評価した反響信号は、アナ
ログフイルタリングにより有効信号の忠実な再生
を可能とするように、得られたサンプルから減算
される。クロツク情報が得られない第１相では、
相殺は非同期式に行われる。

送受データのクロツク間の位相ロツクは、再生
信号が反響信号による影響が余りない時にのみ可
能である。この方法の欠点は、信号現示期間中に
多くの相殺を行うためにはサンプリング速度が高
くなければならず、また回線等化器を用いること
が出来ない点にある。実際には、これ等の装置の
動作は受信信号レベルに依存し、このレベルは、
この場合、反響信号があると変化する。更に、こ
の種のシステムはインタポレータのアナログフイ
ルタがあるため完全には積分出来ない。

第２の方法は信号現示期間当り２回のサンプリ
ングを行う。２回の相殺動作が終了すると、適切
なアルゴリズムによつて最適サンプリング相の探
索が行われる。キヤンセラ（canceller）の変換
が得られた後にだけ有効信号のクロツクに対して
サンプリング相を調整することが出来る。補正が
１度行われたら、更新された反響信号に対するキ
ヤンセラの変換は待機されるべきである。

この方法の欠点は、正しい伝送の適切な条件の
獲得のために待機する間の時間的損失を必然的に
伴う最適サンプリング時点を得るのに、より多く
の相殺サイクルや位相調節が必要な点にある。更
に、信号現示期間当り２回のサンプリングが要求
され、従つてキヤンセラの動作速度が２倍にな
る。この場合にも、自動等化器のそう入は困難で
ある。

発明の目的 本発明の与える反響相殺による両方向性デジタ
ル伝送システムによつて上記の欠点を克服するこ
とが出来、また既に記載した技術的問題を解決す
ることが出来、ここに該システムは、アナログ受
信フイルタを必要とせずに最適サンプリング時間
が得られることを可能にし、且つ信号現示期間当
り１回のサンプリング及び相殺動作により受信側
で正しい決定が得られることを可能にし、適切な
自動等化器を用いることが出来るものである。

反響相殺と共に両方向デジタル伝送を行うシス
テムが与えられ、該システムは特許請求の範囲第
１項の特徴部分で請求する反響相殺を可能にす
る。

本発明のこれ等の特徴及びその他の特徴は、制
限する意味はなく、例示の形で与えられ、添付し
た図面により与えられる好ましい実施例について
の以下の記載により更に明瞭になろう。

本システムの動作原理は、信号のない期間によ
り分離されたパケツトで伝送されるデータを圧縮
することにあり、前記の期間の時間幅はパケツト
の時間幅に比べて非常に小さいものである。

回線上での記号速度の増加が小さいものは犠牲
にして、受信側で反響信号（エコー信号）のみ、
有効信号のみ、又は両者が存在する時間帯が用い
られる。これ等の特定の時間区間を用いることに
より、反響が存在しない期間内に同期信号が抽出
され、また自動回線等化器が調節される。キヤン
セラは反響信号だけが存在する時は迅速に調節さ
れるが、これは、反響信号が有効信号によつて妨
害されないためである。更に、パケツト伝送はデ
ジタル流に冗長度を与えなくてもフレーム調整を
可能にするが、これは、パケツト伝送がフレーム
同期としてパケツトの立上がり区間を用いている
ことによる。

無音期間の伝送期間に対する通常の比は約20％
に達し得る。

実施例 第１図は、加入者側及び交換局における送信及
び受信動作のサイクルを示す時間線図である。特
に、伝送が継続している限りは、データのない時
間区間tsを伴なつたデータ用時間区間tdからなる
これ等の連続するサイクルが与えられる。

この図面において、Tcは交換局が送出したデ
ジタル流を意味し、またRuは回線に沿う伝搬時
間に起因する遅延時間tpの後に加入者の受信機の
入力に受信されたデジタル流を示す。同時に、
Tuは加入者の端末により送られたデジタル流を
示し、またRcは回線による遅延時間tpの後に交
換局に存在するデイジタル流を示す。

装置の動作原理により、次の関係 ts＞ti＋te (1) により与えられる無音区間が要求され、ここに、 −tiは、反響のない有効信号だけの存在が交換局
並じに加入者側で要求される期間を示し、 −teは反響信号の消滅に必要な最大時間を示し、
これは回線における統計的な観測から得られる
値である。

更に、teは次の関係、 te＞2tp＋tr (2) に従つて選択されるもので、ここに、trは加入者
装置が、受信期間tdの終了を認識し、従つて送信
期間を開始させることを要求する時間を示すもの
で、式(2)は全区間ti内に交換局側にデータが存在
することを保証する。この表式は、信号流Ru及
びTuと信号流Rc及びTcとの間の時間関係が回線
伝搬時間に起因して異なるので、遵守されなけれ
ばならない。実際には、加入者側では、受信期間
の終了と送信期間の開始とは、システムの特性に
のみ依存する一定時間区間trだけ分離されるが、
交換局側では、送信期間の終了と受信期間の開始
とは回線長の関数である時間区間だけ分離され
る。この大きさは一般には知られていないので、
いずれにしても関係式(2)は正しいシステム動作を
保証する。

加入者の端末で期間tdの開始時に見出され、交
換局の端末では同じ期間tdの終了時に見出される
時間区間taにおいては、反響信号だけが受信点に
存在する。交換局端末の正しい動作は、taが、次
の関係、 ta＜ts−2tp−tr (3) により選択され、更に該関係に対して、反響信号
のみが端末の受信側に存在することを要求する。

同様にして、加入者の端末に対しては、関係式
(3)は ta＜ts−tr （3′） になる。

システムの動作手順は以下のように与えられ
る。第１の送信動作は交換局端末によつて常時行
われる。この動作は、加入者の端末がクロツク抽
出や最適サンプリング相の獲得、更にフレーム整
合を行う一連の期間td，tsと共に始まる。次に、
加入者の端末は、受信期間tdの終了時に、それ自
身の送信サイクルを開始する。この時点での、期
間te，ti及びtaに関する時間関係は加入者側では
既知である。これ等の関係が許容するように、加
入者の端末は、区間tiを用いることによりフレー
ムの整合と最適サンプリング相とを維持し、更に
区間taにおいては、反響の評価結果は、反響信号
が有効信号によつて「妨害」されないので、非常
に正確に更新され得る。

交換局においては、加入者により送られたデー
タパケツトの開始時点は、交換局により送出され
るデータとは無関係に、確実に期間ts内に入る。
この様にして、交換局は、期間ti内で、フレーム
情報と受信信号をサンプリングするための最適位
相とを容易に抽出することが出来る。

ここで、区間taも交換局側で既知であり、従つ
て反響キヤンセラはこの区間内で正確に更新され
得る。

第２図は送信システムのブロツク図である。伝
送線３に送出されるべき連続データ流はワイヤ１
を通して到達し、また各々のクロツク信号はワイ
ヤ２１を通して到達する。これ等は、継続時間が
ts（第１図）に等しい無音区間によつて分離され
たtdに（第１図）等しい継続時間のパケツトにデ
ータを圧縮する回路CDをアクセスする。データ
はワイヤ２１に存在するクロツク信号の周波数で
CDが内蔵する適切なレジスタに記憶され、また、
ワイヤ２２に存在する信号により確立された高周
波数でワイヤ２３を通して出力に送出される。こ
の様に得られたパケツトはブロツクCOをアクセ
スし、該ブロツクにおいて前記パケツトは所望の
伝送符号形式により適当に符号化される。

伝送技術特性の結果として、２或いは３レベル
の符号を通常通り用いることが出来る。より多く
のレベルが必要な場合は、EAにより示される自
動回線等化器と、判断並びに復号化ブロツクDE
とは注意深く設計されるべきである。

ワイヤ２に存在する符号化データはハイブリツ
ドHCと反響キヤンセラECとに同時に送出され
る。

ハイブリツドを通して、伝送されるべき信号は
１部は回線３のワイヤ対に送出され、１部は平衡
回路網LAに送出され、また、回線に沿う不可避
の不平衡及び反射のために受信端部の入力に接続
されたワイヤ４に送出される。また、第１図に示
した時間関係によつて有効信号がワイヤ４に与え
られる。

自動等化器EAは伝送線３の特性に従つて適合
するワイヤ５に存在する信号によつて使用可能に
される。ワイヤ５に存在する信号は期間ti（第１
図）内でのみ時間軸回路BTに供給される。等化
器EAは、有効フリーオブエコー（free‐of‐
echo）信号のみが期間ti内にあるので、回線３の
伝送特性を正確に評価することが出来る。

残る時間に対しては、次の時間区間tiまで等化
器はその特性を変化させない。

ワイヤ６には、有効等化記号と反響信号とが存
在する。期間tiには、有効信号だけが存在し、該
信号はBTにより用いられて、 −エンコーダCOとキヤンセラECのための同期信
号をワイヤ７に、 −デコーダDEのための及びサンプリング回路SH
により受信された記号の獲得のための同期信号
をワイヤ８に、 −自動等化器EAのための既に言及した使用可能
信号をワイヤ５に、 −回路CDの入力における連続流をデータパケツ
トに圧縮するための信号をワイヤ２２に、 −回路EDの出力においてデータパケツトを連続
流に伸長するための信号をワイヤ２５に、ま
た、 −回路ADの使用可能信号をワイヤ３０に生成す
る。

ワイヤ７で得られる伝送クロツク信号は有効デ
ータが存在する場合にのみ、即ち信号流TcとTu
（第１図）の期間tdの間でのみ活性である。同様
にして、受信クロツク信号はワイヤ８で活性であ
り、また信号流RcとRu（第１図）の期間tdの間
でのみ可用である。

EAによつて等化された信号はワイヤ６を通し
てサンプリング回路SH及び時間軸回路BTに送
られ、該時間軸回路は前記信号を期間ti（第１図）
で用いて同期信号を抽出する。

回路SHでは、等化された信号は回路BTの指
令に際して最適時間で１度だけサンプルされ、ま
た得られた値は全信号現示期間の間に記憶され続
ける。次に、出力ワイヤ９には離散的な時点で有
効信号を再生する信号が存在する。この信号は加
算器SOに送られ、該加算器は前記信号をワイヤ
１０に存在する信号から信号現示期間当り１度だ
け減算する。

この後者の信号はＤ−Ａ変換器DAにより生成
され、該変換器は反響キヤンセラECによりワイ
ヤ１１を通して供給される反響信号の評価値を利
用する。

加算器SOの出力でワイヤ１２上にはＡ−Ｄ変
換器ADによりデジタル形式に変換される差信号
が存在する。この回路は期間ta（第１図）内での
みワイヤ３０に存在する信号により使用可能にさ
れ、前記期間では反響信号のみが存在する。ワイ
ヤ１３に与えられるデジタル信号は、ブロツク
ECの動作原理が基準を置く相殺アルゴリズムに
より用いられてワイヤ１１に反響信号の評価値を
生成する。反響キヤンセラECはワイヤ７の信号
によつてのみ期間td内で使用可能にされ（第１
図）、事実、かかる期間内にデータが受信側に存
在する。

反響キヤンセラBCは、例えば、D.D.フアルコ
ナー（D.D.Falconer）等によるNTC.76（プロシ
ーデイングズ（Proceedings）−11月29、30日〜
12月１日（1976年）、ダラス（Dallas）．Vol.1、
8.3−１、8.3−７ページに記載の「２ワイヤ回線
における全二重データ伝送に対する反響相殺法」、
並びにK.H.Muellerによるベルシステムテクニカ
ルジヤーナル（The Bell System Technical
Journal）1979年２月491〜500ページに記載の
「反響相殺と判断フイードバツク等化の組合わせ」
に記載されたものの１つに類似の方式により従来
通りに構成され得る。

初期過渡動作の後、データが受信され始める時
点から、キヤンセラECは、回線３の、及びハイ
ブリツドHCの伝送特性に自からを調節しなが
ら、反響信号を正しく評価することが出来る。

次に、ワイヤ１２における信号がデコーダDE
に送出され、該デコーダは、時間軸回路BTから
到来するワイヤ８上の信号の指令に際して、出力
ワイヤ２４に２進形式で前記信号を供給する。

最後に、無音区間により分離されたパケツトに
より形成されたこの信号は伸長回路CDに送られ
る。EDは適切なレジスタからなり、該レジスタ
は、ワイヤ２４に存在するパケツトをワイヤ２５
上の信号周波数で記憶し、またシステム外に配置
された端末装置から到来するワイヤ３１上の信号
により決定される周波数で出力ワイヤ１４に前記
パケツトを供給する。

第３図は時間軸回路BTにより生成された信号
を示す。更に理解し易くするため、第１図のRu，
Tu，Rc、及びTcにより示される信号流も図示さ
れる。

本装置は交換局に設置されるという仮定の下
で、信号流Rcは伝送符号形式でワイヤ１２上に、
また２進符号形式でワイヤ２４上に与えられる。
同様に、信号流Tcは２進コード形式でワイヤ２
３上に、また伝送符号形式でワイヤ２上に与えら
れる。

参照符号１，１４はシステムの入／出力におけ
る同名のワイヤ上に存在する連続データ流を示
す。これ等の信号は、各々、ワイヤ２１と３１上
に、それ等のクロツク信号と共に現われる。該信
号は周波数が144kHzと仮定されてよい。

参照符号２２は連続データ流を圧縮するために
用いられる信号を示す。その周波数は、クロツク
信号の周波数に量（td＋ts）／tdを乗じたものに
等しい。本例においては、ts＝td・20／100とし
て、信号２２は周波数がほぼ173kHzであり、ま
たデータが期間Tc内で交換局により伝送される
時は活性である。

ワイヤ７上の信号も同期間中には活性である
が、２レベルから３レベル符号に移る時の符号化
の場合にはその周波数はより低くなる。例えば、
4B−3T形の符号化により、ワイヤ７における前
記信号の周波数は、伝送された記号の情報内容が
より高いために約128kHzとなる。

信号５は、受信側で有効フリーオブエコー信号
のみが確かに存在する時は区間ti（第１図）中で
のみ同ワイヤ上で活性である。

８により示される信号は、受信パケツトクロツ
クのものと同じ周波数、即ちこの場合には128k
Hzを持ち、また期間Rcで受信されたデータが存
在する時は活性である。

信号３０は、受信側で反響信号のみが確かに存
在する時は、区間ta（第１図）中でのみ同ワイヤ
上で活性である。

最後に、２５はパケツトに配置された２進デー
タのクロツク信号を示す。これは約173kHzに等
しい周波数を持ち、また期間Rc中に受信された
データが存在する時は活性である。

以上に記載したものは制限されない、例示の形
によつてのみ与えられている。上記実施例に対す
る変更並びに修正は本発明の範囲から逸脱するこ
となくなされ得ることは当然である。

【図面の簡単な説明】

−第１図はデータ受信及び送信の動作を示す時
間線図であり、−第２図は本発明により与えられ
るシステムのブロツク図であり、−第３図は第１
図でBTにより示されたブロツクから送出される
信号の時間線図である。 ３…伝送線路、１，２，４〜１４，２１〜２
５，３０，３１…ワイヤ、CD…圧縮回路、EA…
等化器、DE…デコーダ、EC…反響キヤンセラ
（canceller）、LA…平衡回路網、BT…時間軸回
路、CO…エンコーダ、SH…サンプリング回路、
SO…加算器、DA…Ｄ−Ａ変換器、AD…Ａ−Ｄ
変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伝送交換局または加入電話に設置され、単一
   伝送路により相互接続された反響相殺によるデジ
   タル２方向性伝送システムにおいて： −入力３３に与えられたデータ信号を伝送符号形
   式で符号化するエンコーダCOと； −該エンコーダCOにより与えられるデータ信号
   を回線３に転送し、且つ受信されるべき信号を
   回線から転送し、平衡回路網LAに接続された
   ハイブリツドHCと； −受信した信号をサンプリングするサンプリング
   回路SHと； −符号化データ信号２及びアナログ−デジタル変
   換器ADにより供給されるデジタル信号１３の
   両者に相関し、評価した反響信号１１を与える
   反響キヤンセラ（canceller）ECと； −デジタル−アナログ変換器DAにより与えられ
   た信号からサンプリング回路SHにより与えら
   れた信号を減算し、評価した反響信号１１に従
   つて動作する加算器SOであつて、出力におけ
   る差信号が前記アナログ−デジタル変換器AD
   並びにデコーダDEに送出される加算器SOとを
   含み； −前記デコーダDEはパケツトに配列された有効
   信号を出力１４において与えるものであり； −時間軸回路BT； を含むデジタル２方向性伝送システムであつて、
   該方式が更に： −第２継続期間tsの無音区間により分離された第
   １継続期間tdのパケツトに、入力１において連
   続データ流を圧縮し、且つ前記パケツトを前記
   エンコーダCOに与える回路CDであつて、外部
   から到来する入力におけるクロツク信号２１
   と、高周波数であり、伝送Tc中に活性である
   圧縮用クロツク信号２２とが前記時間軸回路
   BTにより与えられてなる回路CDを含み； −前記アナログ−デジタル変換器ADは、反響信
   号のみtaが存在する場合は受信時に活性な信号
   ３０により変換動作が可能にされるものであ
   り； −前記サンプリング回路SHは、受信側Rcに有効
   データが存在する場合に前記時間軸BTにより
   与えられる信号８により信号現示区間当り１度
   だけサンプリング動作及び記憶動作が可能にさ
   れるものであり； −前記デコーダDEから到来するパケツト流を連
   続データ流に伸長し、且つ該データ流を出力１
   ４に与える回路EDであつて、前記時間軸BT
   により与えられる入力２５におけるクロツク信
   号は、受信の間Rcに有効データがある時は活
   性であり、且つ出力３１におけるクロツク信号
   は本システムの外部から到来する回路ED； を含む事を特徴とするデジタル２方向性伝送シス
   テム。 ２ 前記伝送システムは、前記ハイブリツドHC
   の受信端末に接続され、且つ前記ハイブリツドの
   出力に有効フリーオブエコー（free−of−echo）
   信号のみが現われる区間ti内に時間軸BTにより
   与えられる使用可能信号５により調節動作が可能
   にされるアダプテイブ等化器EAを含み、出力に
   おける等化信号は前記サンプリング回路SHと時
   間軸回路BTとに送られることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のシステム。 ３ 無音区間の第２継続期間tsは、有効フリーオ
   ブエコー信号のみが受信側にある時間区間と、エ
   コー信号の最大消滅時間teとの和を越えることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のシステ
   ム。 ４ 前記伝送路３は、エコー信号の前記最大消滅
   時間teと、加入者システムが受信期間tdの終了を
   認識する時間trとの間の半分の時間以下の伝搬時
   間tpを有することを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項に記載のシステム。 ５ エコー信号のみが存在する場合は受信中に活
   性な前記信号３０は、無音区間の前記第２継続期
   間tsから前記伝搬時間tpの２倍をマイナスし、且
   つ受信期間の終了を加入者システムが認識する時
   間trをマイナスした区間以下の時間区間taの間
   は、交換局に置かれたシステムにおいて活性であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   のシステム。 ６ エコー信号のみが存在する場合は受信中に活
   性な前記信号３０は、無音区間の前記第２継続期
   間tsから受信期間の終了を加入者システムが認識
   する時間trをマイナスした区間以下の時間区間の
   間は、加入者システムにおいて活性であることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のシステ
   ム。