Brevet FR2003578A1 — publié le 19691107

o9 064V., 1 2003578 La présente invention se rapport à un système de Transmission de signaux numériques- à niveaux multiples. Dans une crans-mission en code, la largeur de bande d'une ligne de transmission à emetxeurs-relais nécessaire pour transmettre l'information 5 requise est proportionnée au nombre de créneaux de temps qui doivent être transmis dans une certaine période. D'autre part, si on peut obtenir un rapport signal/bruit nécessaire et suffisant dans la ligne de transmission, plus le nombre de niveaux dans le code de transmission d'informations est élevé, et moins 10 on peut réduire le nombre de créneaux de temps et par conséquent la bande de transmission nécessaire. D'autre part, dans les systèmes classiques, des signaux sont transmis en effectuant un codage de niveau peu élevé, par exemple binaire ou ternaire, dans un milieu de transmission de haute qualité présentant un rapport 15 signal/bruit suffisamment grand, par exemple une ligne de transmission coaxiale et en conséquence la bande de transmission requise est élargie de telle sorte que la perte en ligne à la fréquence maximale de transmission est augmentée inutilement, que l'intervalle de répétition est raccourci et que le système est 20 rendu plus coûteux. Pour résoudre les problèmes précités, on a mis au point un système de transmission de signaux codés à niveaux multiples qui effectue la transmission desdits signaux en utilisant un milieu de transmission de haute qualité présentant un rapport signal/bruit de valeur élevée comme décrit plus 25 haut et dans lequel on peut réduire la largeur requise de la bande de transmission, élargir l'intervalle de fonctionnement du répétiteur et augmenter la capacité de transmission des informations. Cependant, pour effectuer une transmission de signaux codés à niveaux multiples comme décrit plus haut, l'émetteur doit être 30 muni d'un dispositif produisant plusieurs niveaux de signaux numériques, et des répétiteurs ou émetteurs-relais sont nécessaires pour la régénération desdits niveaux de signaux numériques. Dans ce but, il est nécessaire de prévoir un générateur d'impulsions pour produire les niveaux indépendamment les uns des 35 autres ou bien un générateur d'impulsions pour engendrer le signal de niveau maximal et un atténuateur pour réduire le niveau des autres signaux aux valeurs appropriées. Mais, lorsqu'on prévoit plusieurs générateurs d'impulsions, le système devient très compliqué et coûteux et, lorsqu'on utilise un atténuateur» du 40 courant électrique est inutilement consommé et de la chaleur est 9 06*96 2 2003578 produite par rayonnement. Ceci n'affecte pas fortement un émetteur installé dans un poste terminal mais il en résulte de sérieux inconvénients pour les répétiteurs de régénération. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients 5 précités et elle concerne un système pour transmettre des signaux numériques à niveaux multiples, présentant un nombre de niveaux supérieur à trois, système caractérisé en ce que les signaux numériques à niveaux multiples sont convertis en impulsions bipolaires ou unipolaires dont le nombre correspond audit niveau 10 ou en un groupe de signaux codés en serie de formes d'ondes obtenues par conversion de la forme d'onde desdites impulsions et en ce que ledit groupe de signaux codés en série sont transmis dans un créneau de temps desdits signaux numériques à niveaux multiples et sont reçus sous forme de signaux codés à niveaux 15 multiples par la partie réceptrice» Le principe de l'invention, comme décrit plus haut, consiste en ce que des impulsions unipolaires ou bipolaires ou bien des impulsions obtenues par conversion des formes d'ondes desdites impulsions et dont des formes d'ondes peuvent être engendrées relativement aisément, 20 sont émises dans un créneau de temps et en ce que des formes d'ondes sont égalisées par la ligne de transmission et des égaliseurs prévus dans les récepteurs, tels que des répétiteurs, de manière que par exemple l'amplitude dudit groupe d'impulsions codées en série contenues dans un créneau de temps puisse être 25 intégrée et que la largeur au demi-niveau dudit groupe puisse correspondre à peu près à un créneau, les impulsions étant reçues effectivement en des points de discrimination de forme d'onde des répétiteurs sous forme de signaux codés à niveaux multiples, ce qui permet de transmettre des informations en codes à niveaux 30 multiples. Ce système est similaire à un système classique de transmission de signaux à niveaux multiples en ce que, comme décrit plus haut, la largeur au demi-niveau de la forme d'onde égalisée est à peu près égale à un créneau de temps, de sorte que la bande de transmission nécessaire du système selon l'invention 35 est égale à celle du système classique. Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dans lequel : Les fig. 1 et 1A sont des représentations graphiques 40 permettant d'expliquer le principe de l'invention. 69 06496 Les fig. 2 à 7 et 9 et 10 sont des schémas de circuits et de formes d'ondes correspondant à différents modes de réalisation de l'invention. La fig. 8 est une représentation graphique permettant 5 d'expliquer l'invention. La fig. 1 est une représentation graphique permettant d'expliquer le principe de l'invention. Le diagramme correspond à une transmission à six niveaux, et il donne un exemple de formes d'ondes égalisées, symétriques et positives correspondant à 10 treize types parmi le total de 35 codes d'un train d'impulsions formées par des impulsions de 5 bits, lorsqu'une forme d'onde égalisée de l'impulsion émise pour un bit est produice sous une forme gaussienne; Si on désigne par T un créneau de temps et par t la largeur du créneau occupée par les impulsions émises, le 15 rapport t/T est choisi égal à 0,5 et les caractéristiques de longueur et de fréquence des impulsions de ce système et de la ligne de transmission sont choisies de manière que la largeur au demi-niveau de la forme d'onde égalisée d'une impulsion émise puisse atteindre une valeur égale à 45 % du créneau. L'axe des 20 ordonnées Yq de la Figure 1 donne les valeurs de crête des formes d'ondes égalisées tandis que l'axe des abscisses t donne les valeurs de temps. Comme le montre ce diagramme, six niveaux peuvent être exprimés par le nombre d'impulsions, avec une erreur inférieure à environ 8 % au centre du créneau, ce qui 25 signifie qu'il est possible d'obtenir une transmission à niveaux multiples d'une qualité suffisamment élevée. Suivant l'invention, ces niveaux sont discriminés par la partie réceptrice sous forme de codes à niveaux multiples et le groupe correspondant de codes-série décrits plus haut sont régénérés et transmis. 30 La fig. 2 représente un mode de réalisation de l'émetteur du système selon l'invention qui utilise des codes à quatre niveaux. Des signaux basse fréquence produits par l'intermédiaire de Ch^, Ch2, ... Chn, sont discriminés par des discriminateurs 1, 2, ... n et sont transformés en impulsions PAM (à modulation 35 d'amplitude), ces impulsions étant ensuite multiplexées et converties en impulsions binaires PCM (modulation à impulsion codée) à -l'aide d'un codeur. Le fonctionnement du système précité est absolument identique à celui d'un système de communication ordinaire PCM (modulation à impulsion codée) et on peut utiliser 40 les mêmes dispositifs que ceux précédemment employés. Ensuite, COPY „ 69 06496 4 2003578 les impulsions binaires PCM sont transformées en un groupe d'impulsions binaires représentant des signaux numériques à niveaux multiples à l'aide d'un convertisseur. Suivant le principe de l'invention, des impulsions binaires PCM sont d'abord 5 converties en impulsions PCM à niveaux multiples puis en un groupe d'impulsions binaires mais, dans un circuit réel, les impulsions binaires PCM sont simplement converties en un groupe d'impulsions binaires. On va maintenant décrire le système selon l'invention en 10 référence au schéma de circuit de la fig. 2 et au diagramme de minutage de la fig. 3. Le codeur produit à sa sortie des impulsions PCM telles que celles indiquées en A dans la Fig. 3, ces impulsions étant appliquées à un circuit de conversion de groupes d'impulsions opérant sur niveau 2 - niveau 4 - niveau 2, 15 constitué par un circuit à retard désigné par R, par des portes "ET" désignées par AND^ a AND^, par des portes "OU" désignées par OR^ à ORg et par des bascules FF^ et FFg. En A* B, C, D, H et F de la Figure 3, on a représenté les formes d'ondes obtenues au point A, B, C, D, E et F de la fig. 2 ; CL en fig. 3 désigne 20 des impulsions d'horloge ou de rythme tandis que Dj_ à représentent des impulsions numériques. Les impulsions PCM représentées dans la fig. 3 en A, sont appliquées à la porte "ET" AND2» e-t également à la porte "ET" AND^ par l'intermédiaire du circuit à retard R, ces impulsions PCM étant appliquées aux bascules par 25- l'intermédiaire des portes "ET" ouvertes par des impulsions de rythme CL, les formes d'ondes au point C, D, E ayant l'allure représentée en C, D, E de la fig. 3. Les formes d'ondes représentées en F peuvent être obtenues en contrôlant les formes d'ondes C, D, E par des impulsions numériques. Dans le mode de 30 réalisation considéré, des impulsions PCM "1,1" sont converties en quatre impulsions, des impulsions PCM "1,0" en trois impulsions et des impulsions PCM "0,1" en une impulsion. Le train d'impulsions converties en un groupe d'impulsions de la manière décrite plus haut est appliqué à l'amplificateur et il est émis à une 35 borne de sortie. On va décrire dans la suite le répétiteur de régénération ou émetteur-relais selon l'invention avec référence aux fig. 4 et 5. Les impulsions d'un groupe d'impulsions émises dans une ligne de transmission sont intégrées en fonction de la caractéristique 40 de fréquence de la ligne de transmission et en fonction de la ^9 Do r' O 5 2003578 caractéristique de fréquence d'un amplificateur d'égalisation dans l'étage précédent d'un répétiteur de régénération et des formes d'ondes telles que celles représentées en A dans la fig. 5 et comportant des niveaux multiples sont appliquées à la borne 5 d'entrée IN de la fig. 4. Ces formes d'ondes A sont appliquées à trois détecteurs 1, 2 et 3 présentant des valeurs de seuils différentes. Ces détecteurs sont utilisés dans le mode de réalisation de la fig. 4 qui correspond à un système à quatre niveaux, mais il faudrait utiliser (N-l) détecteur dans le cas 10 d'un système à N niveaux. Si on choisit les quatre niveaux respectivement égaux à 4, 3, 2 et 1, le niveau de seuil du détecteur 1 est choisi pour être égal à 3,5, le niveau de seuil du détecteur 2 pour être égal à 2,5 et le niveau de seuil du détecteur 3 pour être égal à 1,5. Ce niveau de seuil est dé-X5 terroir,é par VREF^. Le détecteur 1 est excité de la manière suivante. Lorsque le niveau du signal d'entrée est inférieur à VRHF, la diode Di- devient conductrice et un oscillateur de blocage comprenant le transistor Tr^ n'est pas excité. Mais lorsque le niveau du signal d'entrée devient supérieur à VREF, la diode Di^ 20 est bloquée et le transistor Tr^ devient conducteur, l'oscillateur de blocage étant excité et produisant des impulsions de formes d'ondes correspondant à B dans la fig. 5. Les détecteurs 2 et 3 ont des niveaux de seuils différents mais ils sont excités de la même manière que le détecteur 1. Sur la fig. 5, on a représenté 25 en A à H des formes d'ondes correspondant au point A à H de la fig. 4. En supposant maintenant que des formes d'ondes telles que celles représentées en A de la fig. 5 soient appliquées à la borne d'entrée IN, des formes d'ondes telles que représenté en E, F et G sur la fig. 5 sont produites au point E, F et G par 30 des portes d'inhibition INH^ et INH2, des portes "OU" désignées par 0R4 à ORg et un inverseur. On peut obtenir un groupe d'impulsions régénérées présentant les formes d'ondes indiquées en H dans la fig. 5 à la borne de sortie en ouvrant les portes "ET" designées par AND^ à ANDg par des impulsions numériques à D^. 35 Le fonctionnement de la partie réceptrice dans le système de l'invention est absolument identique à celui d'un système de communication classique utilisant des codes à niveaux multiples. Un exemple va maintenant être expliqué avec référence aux fig. 6 et 7. Les formes d'ondes des impulsions regues arrivant par la 40 borne d'entrée IN sont égalisées par un amplificateur d'égalisation 69 06496 6 2003578 AMP et elles sont modifiées de façon à produire les formes d'ondes représentées en A dans la fig. 7« Ces signaux sont appliqués aux détecteurs 1 à 3. La structure de ces détecteurs est similaire à celle des détecteurs représentés dans la fig. 4. 5 Les signaux de sortie B, C et D de ces détecteurs sont représentés en B, C et D dans la fig. 7. Ils sont convertis en impulsions binaires PCM ordinaires, comme indiqué en G dans la fig6 6s par les portes d'inhibition INHg et INH4, les portes "ET" désignées par AND g à AND^ et les portes "OU" désignées par 10 OR10 et OFt^. Ces impulsions binaires PCM sont converties en impulsions PAM en étant appliquées à un décodeur de type connu, et en outre elles sont démultiplexées de manière à pouvoir être retransformées en signaux basse-fréquence ordinaires par ( application à des filtres passe-bas Fil^ a Filn» 25 Bien qu'on ait décrit plus haut des formes de réalisation de l'invention utilisant des codes à quatre riveaux, on peut en ployer des codes à un ^o'wbr® de niveaux quelconque pour autant qu' xas soient supérieur® a~ tirveab tenaar»* Egaieasent» bien que la description précitée fasse intervenir l'émission d'impulsions 20 unipolaires, il va de soi qu'on pourrait également émettre des impulsions bi-polaires. Dans ce cas, il est évident que le nombre des impulsions est a ugmenté par comparaison au nombre d'impulsions unipolaires. En outre, suivant l'invention, on peut utiliser des impulsions unipolaires ou bi-polaires sans modi-25 fication, mais ces impulsions peuvent également être employées après avoir été converties en impulsions d'un type approprié pour leur transmission. Egalement, bien qu'on ait fait intervenir dans la description qui précède un émetteur, un répétiteur de régénération et un récepteur, il n'est pas obligatoire d'ap-30 pliquer l'invention à tous les systèmes comprenant un tel groupe d'appareils. Par exemple, il est également possible d'émettre des codes bien connus à niveaux multiples à partir de l'émetteur et d'utiliser le système de l'invention seulement dans le répétiteur. Ainsi, selon l'invention on peut effectuer la trans-35 mission de signaux à niveaux multiples sans utiliser un circuit de régénération de formes d'ondes pour produire des signaux de niveaux d'amplitudes multiples. 69 06496 7 2003578 FABLEAU 1 ! Code Niveau discriminé Nombre d'impulsions constituant un train d'impulsions en série Nombre total de combinaisons 1,0 n n-1 2 n-1 + 1,0,-1 n (nombre impair) H 1 CM C n-1 2 3 + 1,0,-1 n (nombre pair) n-1 n-1 3 Le tableau 1 donne un exemple de la valeur minimale du nombre d'impulsions constituant un train d'impulsions codées en 10 série pour le niveau n, ainsi que du nombre de combinaisons possibles obtenues avec un groupe d'impulsions codées en série constitué par ledit nombre minimal d'impulsions. Suivant l'invention, comme indiqué dans le tableau 1, il est nécessaire que le nombre d'impulsions correspondant au système à n-niveau soit 15 supérieur à (n-i) et que le nombre de combinaisons du train d'impulsions soit très grand ; en conséquence, en choisissant correctement la répartition des impulsions émises, il est possible d'utiliser un train d'impulsions présentant une faible interférence entre symboles, une faible instabilité de minutage 20 et un excellent rendement de transmission. Suivant l'invention, du point de vue de l'interférence entre symboles et comme le montre la fig. 8, il est préférable que le rapport entre la largeur de créneau occupée par les impulsions émises et ledit créneau {T/T) soit pecit mais, du point 25 de vue de la réalisation du système, il est plus souhaitable que ce rapport t/T soit grand, de sorte que lèdit rapport doit être choisi en tenant compte de ces impératifs opposés. Sur la fig. 8, l'axe des abscisses représente ce rapport T/T tandis que l'axe des ordonnées représente les valeurs de conversion des 30 formes d'ondes égalisées Yq. On a représenté dans les fig. 9 et 10 un autre mode de réalisation d'un répétiteur de régénération utilisant des signaux à cinq niveaux. Il suffit alors d'utiliser un seul circuit de discrimination. En référence à la fig. 8, lorsque ces signaux à 35 niveaux multiples qui ont été déformés et atténués dans la ligne 9 0ô-in6 8 2003578 de transmission pénètrent dans le répétiteur de régénération, des formes d'ondes desdits signaux sont égalisées dans un amplificateur. Ces formes d'ondes égalisées à cinq niveaux ont une amplitude à cinq niveaux. Ces formes d'ondes égalisées, xepré-5 sentées en A dans la fig. 9 sont appliquées a un circuit d'échantillonnage et d'emmagasinage 1. Le circuit 1 assure l'échantillonnage de la valeur centrale des formes d'ondes égalisées A en fonction du signal de rythme (ou d'horloge) à la fréquence de répétition f des signaux a transmettre, et il 10 emmagasine la valeur en question pendant une certaine période. Ladite période doit être inférieure à un créneau l/f et elle est en fait choisie à une valeur d'environ l/2f. En outre, un amplificateur de sommation 2 amplifie la sortie B du circuit 1 ainsi que'la sortie F d'un amplificateur à courant continu. Dans 15 ce cas, le circuit est agencé de manière que la polarité d'une entrée puisse être l'inverse de l'autre. Eventuellement, la sortie F de l'amplificateur à courant continu est commandée par le circuit 7 de manière que cette sortie F puisse être toujours nulle au début de chaque créneau. Le signal de sortie C de 20 l'amplificateur de sommation et les impulsions de rythme CL2 représentées dans la fig. 10 sont appliqués à une porte "ET" 3 et à un circuit générateur d'impulsions 4 comprenant par exemple un oscillateur de blocage, excité par le signal de sortie D de la porte "ET", des impulsions E d'un taux égal à environ 1/2 25 étant produites par la répétition du signal de rythme CL^. Ces impulsions E assurent d'une part l'excitation du circuit de régénération 8 et elles sont d'autre part intégrées par un circuit d'intégration 5, ce qui permet l'extraction de la composante de courant continu ; ensuite le signal de sortie du circuit 30 d'intégration 5 est appliqué à l'amplificateur 6 qui produit un niveau équivalant à un niveau multiple "l". Les signaux F sont à nouveau additionnés dé manière à produire les formes d'ondes B comme décrit plus haut, cette opératioruÂtant répétée pendant l'intervalle d'emmagasinage de façon qu'une série de ^imeulsions 35 soit engendrée par le circuit 4. En supposant maintenant qu'un signal de valeur 4 par exemple est appliqué, ce signal est d'abord comparé au niveau 0 (comme indiqué en F dans la fig. 9) et, puisque ce signal est supérieur à zéro, une impulsion est engendrée ; puis le signal est comparé au niveau 1 et une autre 40 impulsion est engendrée ; ensuite le signal est comparé au 69 06496 9 2003578 niveau 2 et une autre impulsion est engendrée ; enfin le signal est comparé au niveau 3 et une autre impulsion est engendrée, ces quatre impulsions étant produites par le circuit 4, comme indiqué en E dans la fig. 10. De façon similaire, lorsqu'un signal 5 de valeur 3 est appliqué, trois impulsions sont produites tandis que, lorsqu'un signal de valeur 2 est appliqué, deux impulsions sont produites et que, lorsqu'un signal de valeur 1 est appliqué, une seule impulsion est produite, aucune impulsion n'étant engendrée dans le cas de l'application d'un signal de valeur 0. 10 Les impulsions produites de la manière décrite plus haut sont appliquées à un compteur formé de trois bascules branchées dans un circuit de régénération 8 et commandé par une horloge CL4 et les impulsions de rythme D^ à D^, avant d'être émises à une sortie, comme indiqué en J. 69 06406 i° 2003578 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour transmettre des signaux numériques à niveaux multiples présentant un niveau supérieur au niveau ternaire, caractérisé en ce que les signaux numériques à niveaux 5 multiples sont convertis en impulsions bi-polaires ou unipolaires dont le nombre correspond audit niveau, ou Dien en un groupe d'impulsions codées en série d'une forme d'onde obtenue par conversion de la forme d'onde desdites impulsions, et en ce que ledit groupe d'impulsions codées en série est transmis dans un 10 créneau de temps des signaux numériques et est reçu sous la forme d'un signal à niveaux multiples par la partie réceptrice. 2. Emetteur de signaux numériques caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour convertir des signaux-analogiques d'entrée eh signaux codés binaires PCM et des moyens pour con- 15 vertir lesdits signaux codés binaires PCM en un groupe de signaux codés binaires PCM qui sont convertis en signaux codés à niveaux multiples PCM lorsqu'ils sont émis dans une ligne de transmission. 3. Répétiteur de régénération de signaux numériques, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour égaliser et 20 amplifier les signaux reçus, plusieurs détecteurs pour détecter les niveaux des signaux égalisés et amplifiés ainsi que des moyens pour convertir les signaux détectés en un groupe de signaux codés binaires PCM. 4. Répétiteur de régénération de signaux numériques, 25 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour égaliser et amplifier les signaux reçus, des moyens pour comparer le niveau des signaux égalisés et amplifiés à la sortie d'un circuit de génération de niveau de référence et pour produire une impulsion unique en fonction du résultat de la comparaison, ainsi que des 30 moyens pour modifier la valeur du niveau de référence par ladite impulsion unique. COPY