Главная > Разное > Применение цифровой обработки сигналов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1.9. Контроль эхо-сигналов

Еще одной возможной областью применения цифровой обработки сигналов в телефонии является контроль эхо-сигналов в протяженных линиях передачи. Для экономии линия абонента (т. е. та часть телефонной сети, которая служит для подсоединения каждого абонента к его центральной телефонной станции) делается двухпроводной (т. е. и приходящий, и уходящий сигналы переносятся одной и той же парой проводов). Это достигается за счет того, что телефонный аппарат абонента, соединительная пара проводов и оконечное устройство (гибридная катушка) в телефонной станции образуют сбалансированную мостовую схему, в которой гибридная катушка в точке преобразования двухпроводной линии в четырехпроводную позволяет разделять сигналы, проводящие в противоположных направлениях (рис. 1.10). В идеальном случае это разделение можно осуществить с большой степенью точности. В действительности, однако, экономически невыгодно подбирать на центральной телефонной станции для каждого абонента свою гибридную катушку.

Рис. 1.10. Преобразование двухпроводной линии в четырехпроводиую.

Но так как абонентские линии имеют отличающиеся импедансы, то вышеупомянутая мостовая схема часто может быть существенно разбалансированной, что приводит к отражению заметной части передаваемого сигнала и возвращению его к говорящему в виде эхо-сигнала. Для телефонных разговоров на расстояниях до нескольких сотен километров задержка отраженного сигнала составляет лишь несколько миллисекунд, и, как показывает опыт, влияние даже больших эхо-сигналов

Рис. 1.11. Эхо-подавитель.

при таких задержках несущественно. Для более протяженных линий и особенно линий связи через спутники, в которых задержка может достигать нескольких сотен миллисекунд, влияние эхо-сигнала является очень заметным.

Для линий длиной в несколько тысяч километров (задержка в несколько десятков миллисекунд) проблему эхо-сигнала решают с помощью устройств, известных как эхо-заградитель. Эхо-заградитель ставят в такое место схемы, где есть доступ к обоим направлениям передачи сигнала. Он находит в каждый момент времени направление, в котором идет передача, и устанавливает затухание для противоположного (незанятого) направления, прерывая таким образом обратный путь и подавляя (или значительно ослабляя) эхо-сигнал. Однако необходимо понимать, что этот метод контроля эхо-сигнала вносит свои собственные искажения в передачу, а именно создает прерывания речи в моменты, когда разговор идет в обоих направлениях одновременно. Тем не менее эхо-заградители представляют приемлемое решение проблемы эхо-сигналов для географической территории с размерами континентальных Соединенных Штатов.

Возрастающая величина задержки для более протяженных линий осложняет задачу подавления эхо-сигнала и требует применения для этого более сложных методов. Наиболее перспективное решение этой задачи связывают с применением эхо-подавителей. Схема такого устройства изображена на рис. 1.11. В его основе лежит трансверсальный фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ), включенный, как показано, между двумя линиями передачи. Приходящий сигнал используется у этого фильтра как входной, а весовые коэффициенты на его отводах подбираются так, чтобы получить как можно более близкую копию сигнала, прошедшего через гибридную катушку. Эхо-подавители можно строить и

на аналоговых элементах, однако цифровой вариант гораздо более привлекателен, поскольку он обеспечивает высокую стабильность, точность установки весовых коэффициентов (к тому же быстро подбираемых) и, кроме того, цифровая схема может использоваться одновременно для многих линий благодаря временному разделению каналов.

Но эхо-подавитель, будь он аналоговым или цифровым, является достаточно дорогим устройством, так что его невыгодно ставить на каждую абонентскую линию. Поскольку количество вызовов, связанных с большими задержками отраженного сигнала и требующих применения эхо-подавителей, относительно невелико в общем количестве вызовов, то каждый эхо-подавитель сможет обслуживать большое количество абонентов по их требованию. А это означает в свою очередь, что трансверсальный фильтр эхо-подавителя должен быть достаточно сложным (т. е. иметь достаточное число отводов), чтобы охватить все множество передаточных функций системы с гибридной катушкой. Точная оценка необходимой сложности фильтра еще не получена, однако можно полагать, что для подавления эхо-сигнала на 35—40 дБ, что необходимо для нормальной работы линии, потребуется трансверсальный фильтр с 200 отводами и точностью весовых коэффициентов, обеспечиваемой 10 разрядами. Оценка количества отводов сделана в предположении, что эхо-подавитель размещен так, что позволяет обслуживать много абонентов и все же находится не очень далеко (в пределах нескольких сотен километров) от места преобразования двухпроводной линии в четырехпроводную. В противном случае число отводов, часть из которых должна использоваться для компенсации задержки на участке от эхо-подавителя до гибридной катушки, будет недопустимо велико. Из этого также следует, что необходимо иметь два эхо-подавителя, по одному у каждого конца телефонной линии, связывающей двух абонентов.

Описываемый эхо-подавитель должен обладать способностью быстро перестраивать значения весовых коэффициентов (за время порядка нескольких сотен миллисекунд) всякий раз, когда устанавливается новый переговорный маршрут, используя лишь те сигналы, которые имеются в это время в линии. Требование наличия специального начального тренировочного периода усложнило бы существующую протяженную телефонную сеть и, более того, не позволило бы эхо-подавителю отслеживать медленные изменения, происходящие в линии во время переговора. К счастью, существует метод быстрой настройки весовых коэффициентов применительно к рассматриваемому случаю; это впервые описанный Сондхи [15] адаптивный алгоритм. В основе метода лежит расчет текущей функции корреляции между приходящим и уходящим сигналами (рис. 1.11) и последовательное изменение значений весовых коэффициентов фильтра таким образом, чтобы получался минимум среднеквадратичного значения функции взаимной

корреляции. Эта адаптивная схема напоминает схемы, которые использовал Лакки [16] для установки отводов адаптивных выравнивателей при передаче данных.

К сожалению, этот адаптивный алгоритм можно использовать только при наличии приходящего сигнала и отсутствии уходящего сигналов (но не его эхо-сигнала). Энергия сигнала от близкого абонента оказывает сильное влияние на работу алгоритма и часто может вызывать существенное отклонение весовых коэффициентов фильтра от их оптимальных значений. Наиболее простое решение этой проблемы состоит в отключении схемы настройки коэффициентов и замораживании последних на время присутствия сигналов от близких источников. Это предопределяет необходимость быстрого распознавания сигналов, которые коррелированы, возможно, очень сложным образом с приходящим сигналом, и некоррелированных с ним сигналов. Задача эта не простая, поскольку информация о сигнале от близкого источника на эхо-подавителе обычно отсутствует. Предложен ряд перспективных решений задачи, однако вопрос этот все еще активно исследуется.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление