DE3620985A1

DE3620985A1 - Einrichtung zur speicherung und verarbeitung von koeffizienten von impulsantworten

Info

Publication number: DE3620985A1
Application number: DE19863620985
Authority: DE
Inventors: Wilfried C Dr Ing Reinicke
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-01-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speiche rung und Verarbeitung von Koeffizienten von Impuls antworten gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs.

Regt ein Testimpuls δ(t) einen begrenzten Teil eines physikalisch realisierbaren Kontinuums, in dem sich Wellen ausbreiten können, an einer bestimmten Stelle E an, so erhält man an einer beliebigen anderen Stelle A eine Impulsantwort h(t). Diese Impulsantwort kenn zeichnet das so definierte System eindeutig, sofern das System linear und stabil ist und konstante Parameter besitzt. Ein solches System ist in Fig. 1 dargestellt.

Derartige Impulsantworten h(t) werden in der Mate rial- und Werkstückprüfung als Muster gespeichert und zum Vergleich benutzt. Eine andere Anwendung findet in der Nachrichtentechnik und Signalverarbeitung statt, wo das Ausgangssignal y(t) eines Systems als Faltung des Eingangssignals x(t) mit der Impulsantwort h(t) entsteht.

Insbesondere gibt es Fälle, in denen eine Schätzung der Impulsantwort anstelle der wirklichen Impulsant wort h(t) benutzt und diese Schätzung den nicht kon stanten Parametern eines Systems laufend angepaßt werdenmuß.

Die Anwendung der digitalen Signalverarbeitung führt dazu, daß anstelle der Impulsantwort h(t) ihre Abtastwerte oder Koeffizienten gespeichert werden. Sie repräsentieren diese als Zeitfunktion insoweit, als sie mit derselben Taktfrequenz gespeichert und ausgelesen werden. Es ist bekannt, daß gespeicherte Zeitfunktionen beim Auslesen der Abtastwerte durch niedrigere oder höhere Taktfrequenzen zeitlich gedehnt oder gestaucht werden können, so daß sich eine Transformation zu niedrigeren oder höheren Frequenzen ergibt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die Impulsantwort dem geänderten Zustand des Kontinu ums anzupassen, wird durch die im Patentanspruch ge kennzeichnete Erfindung gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins besondere darin, daß die Taktfrequenz von einem oder mehreren nicht konstanten Parametern eines Systems gesteuert wird, die die Wellengeschwindigkeit im Sy stem bestimmen. Gewisse Variationen der Taktfre quenz sind für die hier zu bewirkenden Ergebnisse ent scheidend, wobei die Abtastfrequenz grundsätzlich dem Abtasttheorem zu genügen hat. Der Vorteil besteht dar in, daß eine sich ändernde Impulsantwort als Bezugsgrö ße nicht ständig neu gespeichert werden muß.

Die Erfindung wird anhand von einem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 2 eine Einrichtung nach der Erfindung mit einem Koeffizientenspeicher,

Fig. 3 eine Einrichtung nach der Erfindung mit einem adaptiven Filter als Speicher.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird exemplarisch nur ein Parameter - die Temperatur - betrachtet. Handelt es sich beispielsweise um eine Im pulsantwort eines Systems Lautsprecher-Raum-Mikro fon LRM, dann repräsentieren die Koeffizienten der Impulsantwort in ihrer Höhe die Stärke der verschiede nen Reflexionen an den Raumbegrenzungen. Ihr zeitli cher Abstand entspricht den Laufzeiten für die verschie denen Wege des reflektierenden Schalls im Raum zwi schen Lautsprecher und Mikrofon. Ändert sich die Wel lengeschwindigkeit im Raum infolge einer Änderung der Raumtemperatur, so bleibt die Stärke der Reflexion nahezu gleich. Dagegen werden sich die Laufzeiten für die ebenfalls ungeänderten Wege um so mehr ändern, je länger die Wege sind. Die Koeffizienten der Impulsant wort werden in einer Reihenfolge gespeichert, die der Lage in der Impulsantwort entspricht. Ihr zeitlicher Ab stand wird erst beim Auslesen mit der Taktfrequenz wieder hinzugefügt. Darum läßt sich die jeder geänder ten Temperatur entsprechende Impulsantwort h(t) aus einer einmal gespeicherten durch Anpassung der Takt frequenz des Taktgenerators mit einem Raumtempera turfühler herstellen.

Die Schallgeschwindigkeit c _L in Luft errechnet sich nach

Für ein Sprachenübertragungssystem mit 4 kHz Band breite wird eine Taktfrequenz f _T=8 kHz benötigt. Das Abtastintervall beträgt t=f _T ^-1=125 x 10^-6 s. Es gilt dann für zwei verschiedene Zustände

Setzt man für die Zimmertemperatur ϑ=20°C f _T=8 kHz ein, dann würde sich für einen Temperaturbe reich j=20±5°C eine Taktfrequenz von 8±0,070 kHz oder 8 kHz ±0,875% ergeben. Es ist auch möglich, die normale Taktfrequenz an den unteren Wert eines zu betrachtenden Temperaturbereichs zu legen und die Taktfrequenz bis zu einem oberen Wert monoton zu steigern, z. B. f _T=8 kHz bei ϑ=0°C und f_T2=8,43 kHz bei ϑ=30°C.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung nach der Erfindung mit einem Koeffizientenspeicher KSP. Während des Einle sens der Impulsantwort h(t) über einen Analog-Digital- Wandler A/D in den Koeffizientenspeicher KSP ist ein erster Schalter S 1 geschlossen. Ein Taktgenerator TG erzeugt eine der Temperatur ϑ1 oder eventuell weite ren Parametern des Kontinuums entsprechende Takt frequenz f _T1. Sobald die gespeicherte Impulsantwort h(t) aus dem Koeffizientenspeicher KSP über eine Digi tal-Analog-Wandler D/A ausgelesen wird, ist ein zwei ter Schalter S 2 angeschlossen. Der Taktgenerator TG erzeugt dann die der geänderten neuen Temperatur ϑ2 entsprechende Taktfrequenz f _T2.

Fig. 3 zeigt eine Einrichtung nach der Erfindung mit einem adaptiven Filter AF begrenzter Impulsantwort länge - AFIRF oder Transversalfilter - als Speicher. In diesen adaptiven Filter AF begrenzter Impulslänge wird die geschätzte Impulsantwort g(t) eines Lautspre cher-Raum-Mikrofon-Systems (LRM-System) LRM ge speichert und mit dem Signal x(t) gefaltet.

Dabei entsteht ein Kompensationssignal -z(t), das das Echosignal z(t) des LRM-Systems LRMim Punkt K auslöscht.

Mit dem Schalter S 3 wird dargestellt, ob das Filter adaptiv ist oder nicht. Im adaptiven Fall - S3 geschlos sen - ist die Änderung der Abtastfrequenz des Taktge nerators TG unwesentlich. Sofern aber die gespeicher ten Koeffizienten nicht mehr aufgefrischt werden - Schalter S 3 offen -, ist es wichtig, daß der Text und damit die Impulsantwort h(t) an Änderungen der Tem peratur des LRM-Systems LRM angepaßt werden. Dies ist auch bei allen den Fällen vorteilhaft, bei denen ein zeitweiliges Speichern der Koeffizienten notwendig oder zweckmäßig ist und dann Parameter gefunden werden können, die lediglich den Zeitmaßstab der Im pulsantwort beeinflussen.

Die Wellengeschwindigkeit oder ein momentan dafür repräsentativer mittlerer Wert für das begrenzte Konti nuum kann auch auf andere Weise - etwa durch direk te Messung - bestimmt und zur Steuerung des Taktge nerators benutzt werden.

Claims

Einrichtung zur Speicherung und Verarbeitung von Koeffizienten von Impulsantworten aus begrenz ten Kontinua von gasförmigen, flüssigen oder fe sten Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Taktfrequenz für das Ein- und Aus lesen des Speichers durch einen oder mehrere nicht konstante Parameter, die die Wellengeschwindig keit des Mediums bestimmen, erfolgt.