Brevet FR2030344A1 — publié le 19701113

La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour coder et décoder des signaux à séquences d'impulsions . On peut approximativement diviser les procédés existants pour coder et décoder des signaux non codés ou des signaux puisés 5 en deux catégories . La première catégorie comprend les procédés au moyen desquels le spectre9 la phase ou l'amplitude du signal à coder est divisé en parties séparées, ces parties étant émises suivant^n ordre codé, ou bien chaque partie étant émise après un codage quelconque . Les procédés de cette catégorie n'assurent 10 pas une émission totalement secrète en raison de l'existence de variations restantes d'amplitude ou de phase qui peuvent être discernées dans la forme codée du message ou de la parole . La deuxième catégorie mentionnée ci-dessus comprend les procédés au moyen desquels le signal ou le train d'impulsions 15 numérique à coder est additionné (modulo-n) à une forme d'onde , de bruit qui est soustrait en synchronisme après réception „ Cette catégorie comprend également les procédés au moyen desquels 1© code ou la séquence de codage est modifié ou commuté au cours du processus de codgge analogique-numérique suivant une certaine 20 fonction de codage, auquel cas ladite fonction est utilisée en synchronisme dans le récepteur pour létablir le signal et décoder le message . Un appareil fonctionnant comme expliqué ci-dessus est souvent compliqué et*la nécessité de synchroniser pendant un intervalle de temps long et d'utiliser des codes longs rend 25 l'utilisation de ces installations peu pratique pour des connexions intermittentes ou dans le cas où futaie la nature du message (parole ou information) doit rester secrète . De plus, afin d'assurer le secret à longue échéance de la voie de transmission, le code doit changer continuellement,ce JO qui nécessite une certaine organisation préalable à plus longue échéance et un échange d'information de codage « Parmi les désavantages des procédés de codage mentionnés ci-dessus, celui du camouflage insuffisant de la modulation ou des caractéristiques du message est particulièrement important 35 en raison du fait qu'il permet de s'emparer plus facilement du code et qu'il nécessite un renouvel le niant fréquent de celui-ci . Par conséquent, les critères pour un processus de codage efficace comprennent la condition que le issssags reçu par un récepteur non adapté ou avec un code erroné doit être perçu eoœae du bruit 70 04205 2030344 è partir duquel ©a ne peut discerner Ri les variations rythmiques de la parole, ni le début ou la fin de mots ou de phrases, ni le message entier . On doit par contre exiger d'un processus de codage efficace qu'aucune trace ou information du procédé de 5 codage ou de ©ode utilisé soit incorporé dans le signal émis . Le signal de codage décrit dans la présente description satisfait ces conditions » Les caractéristiques les plus importantes de l'appareil de codage suivant la présente invention sont les suivantes ; 10 1. le message est transmis par des signaux numériques ; 2. le codage est effectué par un codé choisi parmi un grand nombre de codes ; - - 3. les codes peuvent être aussi compliqués que nécessaire pour conserver le secret } 15 les signaux qui se propagent sur la voie de transmission apparaissent comme du bruit, s'ils sont reçus par des procédés classiques ou par un récepteur du même groupe si le code employé dans, l'émetteur est inconnu j 5. le spectre et la forme apparents du signal codé ne sont pas 20 modifiées par la modulation due au message et par conséquent leur moment de transmission de l'information est également secret j 6. aucune information au sujet du code employé n'est superposée au signal émis ; 7. aucune synchronisation entre l'émetteur et le récepteur n'est S5 nécessaire ; 8. le eodage et le décodage sont relativement simples, et les circuits peuvent être construits à l'aide de composants disponibles dans le commerce , D'autres caractéristique s et avantages de l'invention appa-pO raîtront au cours de la description qui va suivra . Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple s la Fige 1 montre un schéma simplifié d'un circuit de codage ; la Fig® 2 montre un schéma simplifié d'un agencement de décodage correspondant dans le récepteur ; 35 la Fig» 3 montre un graphique des séquences d'impulsions qui apparaissent dans les circuit s des Fige 1 et 2 , Dans le dispositif de codage suivant la Fig, 1, le signal à coder (par- exemple un signal de fréquence acoustique) est appliqué à im ocavertiseeur 1 analogique-nusaérique qui peut êt^s 70 04205 2030344 quelconque avec une sortie qui, dans ce cas, est considérée comme étant une série d'impulsions à m niveaux . Le signal d'entrée du convertisseur analogique-numérique est représenté par la courbe A de la Pig. 3 et le signal de sortie par la 5 courbe D . On admet que le signal quantifié est une approximation à quatre niveaux de la variation d'amplitude de la courbe A au cours de l'intervalle de temps déterminé par un générateur d'impulsions 2 à intervalles aléatoires, dont la sortie est représentée par la courbe C . En additionnant les valeurs consécutives 10 de la courbe D, le signal d'entrée est transformé en celui de la courbe B de la Pig. 3 . Le générateur d'impulsions engendre une série d'impulsions (courbe C) dont les intervalles entre impulsions sent aléatoires et dont la fréquence moyenne à longue échéance est fs, cette fréquence étant beaucoup plus 15 petite que la fréquence fk d'un générateur d'impulsions de déclenchement 8 . La série d'impulsions à intervalles aléatoires est utilisée pour minuter l'instant d'échantillonnage du convertisseur analogique-numérique et pour déclencher un détecteur de coïncidence 4 . Le circuit 3 ®®t un générateur de code, c'est-à-20 dire un générateur de séquences d'impulsions, dont la sortie, dans cet exemple, est considérée comme étant une séquence d'impulsions quaternaire ou à quatre mlroeaux représentée par la courbe E de la Pig. 3 et.dont la variation d'amplitude correspond à celle de la courbe D . Le générateur de code commence à engendrer 25 la raeme séquence d'impulsions (courte 0) après chaque impulsion de démarrage . Cette impulsion de démarrage est égale à l'impulsion de sortie donnée par la courbe P de la Fig. 3 • Le détecteur de coïncidence 4 est déclenché par le générateur d'impulsions à intervalles aléatoires et së déclenche pour comparer la sortie 30 du convertisseur analogique-numérique avec la sortie du générateur de code et engendre une impulsion (courbe P) au moment où les valeurs d'amplitude des signaux de sortie des circuits 1 et 3 coïncident, c'est-à-dire les amplitudes des courbes D tst E . Par conséquent, le moment de l'apparition d'une impulsion de 35 sortie du détecteur de coïncidence 4 est, en première approximation, déterminé par le générateur 2 d'impulsions du générateur de code (courbe E) de telle maniées que la valeur du signal codé engendré par le générateur de code 3 correspond à la valeur de la sortie du convertisseur analogique-numérique au moment de l'émis-40 sion d'une impulsion dodée (courbe P) . Auparavant, le générateur 70 04205 2030344 de code est redéclenché en même temps que l'impulsion de code précédente et par conséquent les intervalles entre les impulsions (courbe P) sont modulés par le code et la valeur de chaque intervalle est déterminé de façon univoque par le code du géné-5 rateur de code 3 . La simple description ci-dessus d'un agencement de codage amène à une conclusion très importante concernant legééries d'impulsions de codage . Comme on l'a expliqué ci-dessus, l'intervalle de temps entre les impulsions est déterminé d'abord 10 grossièrement par un générateur à'intervalles de temps aléatoires, et ensuite une petite correction également d'une longueur aléatoire est effectuée, étant donné que la correction dépend dVn code pseudo-aléatoire et d'unmombre numérique aléatoire, plus ou moins grand, à émettre . Par conséquent, l'intervalle 15 d^feemps entre deux impulsions engendrées par l'agencement de codage est également aléatoire . On décrira ci-dessous l'agencement de décodage . Les impulsions codées (courbe F) sont transmises au récepteur par un dispositif quelconque qui peut effectuer également une variation 20 de la modulation et de la forme du signal . Après une démodulation correspondante dans-le récepteur, les signaux sont décodés, cette opération étant particulièrement simple en raison du fait qu'il est seulement nécessaire de déterminer de quelle valeur le générateur de code 5 a changé au cours de l'intervalle de 25 taps écoulé depuis l'impulsion reçue précédemment (courbe F, Fig.3). Le générateur de code 5 est similaire à celui utilisé dans le circuit de codage 3» Cette valeur du générateur de code est emmagasinée dans une mémoire 6 . Par conséquent, la sortie de la mémoire est une réplique de la série d'impulsions du convertisseur 30 analogique-numérique (courbe D, Fig. 3) dans le circuit de codage et peut donc être convertie en signal de fréquence acoustique par un convertisseur numérique-analogique 7 correspondant . Le circuit 9 est le même que le circuit 8 . L'installation de codage représentée sur les Fig. 1 et 2 35 peut être agrandie et modifiée de diverses manières, dont on donnera ci-dessous quelques exemples : 1. suivant la Fig. 1, la valeur numérique de l'impulsion émise ne dépend que d'un seul intervalle d'impulsions et d'un seul générateur de code (circuit 3) . Dans un agencement pratique, 70 04205 2030344 il peut être avantageux de faire en sortè què les valeurs des impulsions émises dépendent de plus d'un seul intervalle d'impulsions et, dans ce cas, les valeurs sont déterminées par la valeur combinée de deux impulsions ou plus et de deux 5 générateurs de code ou plus . Cet agencement peut être utilisé pour diminuer la valeur de la fréquence fs et pour augmenter le nombre de niveaux quantifiés à la sortie du convertisseur numérique-analogique ; 2. le générateur d'impulsions aléatoires 2 (Pig. l) est considéré 10 comme étant parfaitement aléatoire . Dans un agencement pratique, on peut obtenir un certain avantage en utilisant un générateur qui n'est pas complètement aléatoire, c'est-à-dire un générateur qui engendre une série d'impulsions à des intervalles prédéterminés et avec un comportemeEfr séquentiel 15 qui est néanmoins d'une nature aléatoire . En tenant compte du comportement séquentiel connu de tels générateurs, il devient possible de relier un grand nombre de canaux codés et multiplexés dans le temps à une même voie de transmission ou à une même bande de fréquence . Cela nécessite également un gé-20 nérateur d'impulsions pseudo-aléatoire identique dans le récepteur et, de plus, il est nécessaire dans ce cas que les générateurs de l'émetteur soient synchronisés ; 3. le générateur d'impulsions à intervalles aléatoires 2 peut être remplacé par un générateur plus ou moins aléatoire qui est 25 modulé par un signal de camouflage approprié . Le générateur d'impulsions à intervalles aléatoires peut également être omis et les intervalles d'impulsions déterminés uniquement par le générateur de code et par la valeur numérique à coder ; 4. l'information peut être également codée par un agencement quel-30 que peu différent dans lequel l'intervalle d'impulsions dépend seulement du générateur d'impulsions à intervalles aléatoires et une autre variable, qui est par exemple la composition ou la forme de l'impulsion, est déterminée par l'information à coder ainsi que par le code utilisé et par l'intervalle d'im-35 pulsions aléatoires . L'impulsion émise peut dans ce cas être constituée par des impulsions avec des enveloppedifférentes ou par des sous-séries d'impulsions - xi se distinguent par leur fréquence ou par d'autres moy-^s ; 5. il n'est pas nécessaire la f«ie les séries d'impulsions BAD ORIGINAL 70 04205 2030344 transmises au récepteur soit conforme aux ^Jries d'impulsions engendrées par les agencements de codage décrits ci-dessus, cette forme pouvant être choisie librement et ne présenter aucune ressemblance avec la série d'impulsions aléatoires décrite ci-dessus (courbe F, Fig. 3) . A titre d'exemple, il suffit d'indiquer qu'au lieu de transmettre des impulsions codées, on peut transmettre des nombres correspondant aux intervalles de la série -'.odée . Ces nombres peuvent être modulés par impulsions codées sur une porteuse appropriée . BAD ORIGINA 70 04205 2030344 REVENDICATIONS 1. Procédé pour coder et décoder une série d'impulsions représentant de l'information à émettre et à recevoir, caractérisé en ce que la valeur numérique de l'impulsion à coder est représentée au moment de l'émission ou de la réception par le temps 5 écoulé depuis le moment de l'émission ou de la réception de la ou des impulsions codées précédemment, déterminé au moyen d'une ou plusieurs fonctions de temps ou de codes synchronisés avec l'impulsion ou les impulsions codées de manière similaire et émises ou reçues précédemment . 10 2. Appareil pour coder un signâ. formé de séquences d'impul sions et pour décoder ces séquences codées après leur émission, suivant le procédé défini dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour engendrer une série d'impulsions et des intervalles d'impulsions correspondants consti-15 tuant une fonction du temps aléatoire, pseudo-aléatoire ou de camouflage, afin de déterminer, en première approximation, le temps d'émission de l'impulsion à coder et à émettre, des premiers moyens pour engendrer une ou plusieurs séries de temps, qui sont déclenchés par la ou les ippulsions codées émises précédem-20 ment qui, en coopération avec la valeur numérique suivante à coder et à émettre, déterminent une correction de temps qui est ajoutée à la première approximation du temps d'-émission déterminé par lesdits moyens pour engendrer une fonction de temps aléatoire, pseudo-aléatoire ou de camouflage, des moyens pour additionner 25 cette correction de temps à la première approximation du temps d'émission d'une impulsion codée, des moyens pour engendrer une impulsion codée au moment déterminé par la somme de la première approximation du temps d'émission et du temps de correction, des moyens pour émettre et recevoir l'impulsion codée, des seconds 30 moyens pour engendrer une ou plusieurs séries de temps qui sont déclenchées par la ou les impulsions codées précédemment reçues et qui, au moment de la réception d'une nouvelle impulsion codée, déterminent la valeur numérique décodée reçue,-et des moyens pour reformer 1'information émise à partir de valeurs numériques 35 décodées reçues . 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens qui sont analogues dans l'unité de codage et dans l'unité de décodage pour engendrer une ou , 70 04205 2030344 plusieurs séries de temps d'impulsions codées déclenchées par la ou les impulsions précédemment codées et dont la sortie (+m...O ...-m) varie en fonction d'une fréquence prédéterminée, des moyens pour engendrer une impulsion codée au moment où la valeur 5 combinée de la série d'impulsions codées est égale à la valeur numérique suivante à coder et des moyens pour engendrer de nouveau l'information émise à partir des valeurs numériques décodées dans le récepteur au moment de réception de l'impulsion codée . 10 4. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens dans l'unité de codage et des moyens dans l'unité de décodage pour engendrer un intervalle pseudo-aléatoire et une série d'impulsions périodiques afin de donner une approximation grossière de 1'émission et de 1'ar- 15 rivée d'une impulsion codée, lesdits moyens étant déclenchés pour fonctionner en synchronisme et des moyens pour déclencher ladite série d'impulsions dans l'unité de codage et dans l'unité de décodage .