Brevet FR2085233A1 — publié le 19711224

La présente invention se rapporte à un procédé de conversion de code binaire en code pseudo-ternaire pour systèmes de transmission de l'information par impulsions binaires isochrones codées utilisant un milieu de transmission dont la caractéristique d'affai- blissement en fonction de la fréquence est assimilable à celle d'un filtre passe-bas à coupure progressive, et dont la bande de fréquences utilisable peut éventuellement titre limite, aux basses fréquen- ces, par un filtre passe-haut à faible fréquence de coupure, ou par un ensemble d'éléments (transformateurs, inductances, etc ...) agissant comme un tel filtre. Ledit procédé a pour objet de convertir une suite d'impulsions binaires isochrones, appliquée à l'entrée des équipements d'émission d'un tel système, en une suite d'impulsions pseudo-ternaires, apparaissant à l'entrée des organes de décodage des équipements de réception, la conversion de code étant réalisée de façon à éliminer, du spectre de fréquences de ladite suite pseudo-ternaire, la composan- te de fréquence zéro et les composantes dont la fréquence est égale à un multiple entier de la moitié de la rapidité de modulation de la suite binaire incidente. La conversion dtun code binaire en un code à trois niveaux du type "pseudo-ternaire" présentant un spectre de fréquences dans lequel sont éliminées les composantes de fréquences égales à un multiple entier d'une fraction déterminée de la rapidité de modulation de la suite binaire incidente, est avantageusement utilisée à la transmission de l'information par impulsions binaires isochrones co dées, En effet, la transmission en code pseudo-ternaire, qui permet l'emploi de rapidités de modulation supérieures à celles utilisées pour la transmission en code binaire, conduit à une meilleure utilisation de la bande de fréquences disponible ; elle offre, en outre, la possibilité d'utiliser les fréquences éliminées du spectre dessignaux d'information pour transmettre des signaux divers, de forme sinusoidale, par exemple des signaux destinés à commander la synchronisation des équipements d'émission et de réception. Parmi les codes pseudo-ternaires les plus généralement u tilisés, ceux qui éliminent la composante continue conviennent par ticulièrement aux systèmes de transmission de données utilisant des circuits qui font subir aux composantes basse fréquence des signaux appliqués à leur entrée des distorsions d'amplitude et de phase i- portantes, ou qui éliminent systématiquement par filtrage lesdites composantes. I1 existe de nombreux dispositifs connus permetiant de convertir une suite binaire isochrone enune suite pseudo-ternaire ne com- portant pas de composante continuez On peut citer, par exemple, un dispositif du type soustracteur analogique qui permet de retrancher de la suite binaire incidente une suite identique retariée par fapport à celle-ci d'un intervaile de temps égal à N fois son intervalle unitaire T, au moyen d'un circuit retardateur de type numerique @n analogique.Un tel dispositif, dont la caractéristique Us transfert est de la forme #NT G(f) = 2 sin est décrit et représenté, sous des formes apparemment différentes, mais fonctionneliement identiques, dans de nombreux articles et bre- vets, parmi lesquels on peut citer les suivants - le brevet américain 2.759.047, déposé le 27 décembre 1950 intitulé " Pulse transmission systole, and regenerative repeater therefor ", de L.H. MEACHAM. - l'article de P.J. Van GERWEN, intitulé @On the generation and application of Pseudo-ternary codes in Pulse Transmission", publié dans la revue " PRILIPS RESEARCH REPORT ", fascicule du mois d'ao#t 1965, avec référence aux pages 469à472 et aux figures 1, 2, 3a et 3b. Le plus souvent, les dispositifs de ce type sont inclus dans les équipements d'émission des systèmes de transmission, et la suite pseudo-ternaire produite est appliquée àl'entrée du milieu de transmission, lequel doit présenter une caractéristique de transfert sensiblement linéaire dans la bande des fréquences utiles pour ne pas déformer le spectre des signaux transmis. Or, de nombreux milieux de transmission, tels par exemple que les canaux hertziens, les circuits par cibles ou lignes-téléphoniques, présentent une caractéristique de transfert assimilable à celle d'un circuit constitué par un filtre passe-haut à basse fré- quence de coupure, suivi d'un filtre passe-bas à coupure progressive, et déforment le spectre des signaux qu'ils transmettent de façon suffisante pour entrainer, à la réception, des erreurs de décodage. Le procédé de conversion de code selon la présente invention est conçu pour des systèmes de transmission de données utilisant un milieu de transmission présentant une caractéristique de transfert du type défini ci-dessus ; il a pour objet, d'une part de conserver les avantages présentés par la transmission des données en code pseudo-ternaire éliminant la composante continue, autre part de permettre l'emploi d'une rapidité de modulation égale au double de celle utilisable pour la transmission en code binaire. Selon une première caractéristique essentielle du procédé de conversion de code selon l'invention, le milieu de transmission est incorporé dans les circuits réalisant ladite conversion. Selon une autre caractéristique de l'invention ladite conversion comporte deux transformations de code successives complémen taires - la première, réalisée par un dispositif du type soustrac- teur analogique, inclus dans les équipements d'émission, auquel la suite binaire est appliquée d'une part directement, d'autre part par l'intermédiaire d'un circuit qui lui fait subir un retard égal à son intervalle unitaire, ledit dispositif, de type connu, présentant une caractéristique de transfert de la firme a sin fmf , fm étant la ra fm pidité de modulation de la suite binaire incidente. - la seconde, réalisée dans un circuit constitué par le milieu de transmission complété par un filtre placé en série avec ledit milieu de transmission, la caractéristique de transfert dudit f- tre étant complémentaire, dans la bande des fréquences utiles, de la caractéristique de transfert du milieu de transmission par rapport à #f une caractéristique globale de transfetrt de la forme b cos . fm Le susdit filtre peut être indifféremment placé en amont ou en aval du milieu de transmission. I1 peut aussi entre subdivisé en deux filtres, placés l'un en amont, l'autre en aval du milieu de transmission. Le procédé de conversion de code selon l'invention peut être utilisé dans des systèmes dans lesquels la transmissions'effec- tue dans la bande de base, ou dans des systèmes de transmission àmodulation d'amplitude, de fréquence ou de phase. L'expression "milieu de transmission" utilisée dans ce qui précède désigne l'ensemble de transmission comprenant éventuellement et selon les cas, en plus du circuit de transmission proprement dit, des équipements de modulation, démodulation, etc Les caractéristiques et avantages du procédé selon ltinven- tion apparaitront mieux à la lecture des descriptions qui suivent et à l'examen des figures illustrant lesdites descriptions, lesdites descriptions et figures étant données à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 donne le schéma de principe fonctionnel d'un système de transmission de données utilisant le procédé de conversion de code selon l'invention. La figure 2 donne une suite de graphiques (2a, 2b et 2c) caractérisant les conversions de code successives réalises sur la suite binaire incidence conformément au procédé selon l'invention. Sur la figure 1, la suite binaire Y(t), de rapidité de modulation fm, émise par un codeur non représenté sur la figure, est appliquée à l'entrée du dispositif À qui réalise la susdite première conversion de code. ledit dispositif À comporte un soustracteur analogique Al, auquel la suite Y(t) est appliquée d'une part directement, d'autre part par l'intermédiaire d'un registre à décalage A2, commandé par un signal d'horloge H à la fréquence fm, qui lui fait subir un retard égal à son intervalle unitaire 1/fm La suite S(t) apparaissant à la sortie du dispositif A est une suite pseudo-ternaire, égale àla différence Y(t) - Y(t-T). La caractéristique de transfert du dispositif A est de la forme G1(f) = a sin de sorte qu'une composante de fréquence f et dtamplitude y(t) de la suite Y(t) apparait dans la suite S(t) avec une amplitude #f s(t) = y(t) a sin fm et que le spectre de fréquences de ladite suite S(t) ne contientples les fréquences f = kfm (k = G, i, 2, O..) ctest-i-dire les fréquences égales à un multiple entier de la rapidité de modulation de la suite binaire Y(t) La suite S(t) est ensuite appliquée, par l'intermédiaired' un amplificateur séparateur 1 à l'entrée du circuit B, qui réalise la susdite seconde conversion de code. Ledit circuit B comprend le milieu de transmission figure par un rectangle CT, complété par les deux filtres F1 et F2 placés respectivement en amont et en aval dudit canal. Les filtres F1 et F2 sont des filtres à coupure progressive, dont les caractéristiques de transfert dans la bande des fréquence ces utiles sont déterminées, en fonction de la caractéristique de transfert du canal de transmission de manière à ce que la caractéris- tique globale de transfert du circuit B soit de la forme et que ledit circuit B élimine du spectre de la suite S(t) appliquée à son entrée les composantes de fréquence c'est-à-dire les composantes égales aux multiples impairs de la moitié de la rapidité de modulation Sm. Le filtre F1 est inclus dans les équipements d'émission du système de transmission, et le filtre F2 dans les équipements de ré- ception dudit système. La suite pseudo-ternaire Z(t) apparaissant à la sortie du circuit B est appliquée par l'intermédiaire de l'amplificateur 26 1' entrée du décodeur D. Une composante de fréquence f de la suite Z(t) apparaît à la sortie du circuit B avec une amplitude La transformation de code réalisée sur la suite binaire Y (t) par le dispositif À et le circuit B agissant successivement est ainsi caractérisée par la fonction de transfert de sorte que le spectre de fréquences de la suite pseudo-ternaire Z (t) ne contient plus les fréquences c'est-à-dire les fréquences égales aux multiples entiers de la moitié de la rapidité de modulation fm. Ladite transformation de code est identique à ealle que Pourrait réaliser un dispositif du type du dispoeitif A, dane lequel le registre à décalage introduirait un retard égal à deux intervalles unitaires de la suite binsire incidente. Les graphiques 2a, 2b et 2c de la figure @ representent respectivement la caractéristique de transfort du diepeadtit @, la caractéristique de transfert du circuit B, et la car@et @istique de transfert globale des circuits À et B, Lorsque la suite binaire incidente Y(t) est uen vite aléatoire, le décodeur D est un décodeur pseudo-ternaire qui effectue, selon un procesaus numérique, une conversion de code inverse de celle qui a été réalisée par l'ensemble des cireuits A et @@ Le@it d@- codeur D est commandé par un signal d'horloge à la @@équen@@ fm, lequel est restitué par le eircuit RG, à partir de la suite @(t) amplifiée, selon des techniques courantes. Une restitution de la suite Y(t), par redressement de la suite Z(t) est possible lorsqu'une transformation de code binaire préalable réalisée selon un processus connu dit " codage différentiel " (cf l'ouvrage intitulé " Data transmission ae Benett et Dam vey, édition 1965, page 28 et figure 3-6),appliquée à la suite aléa toire Y(t), permet de substituer à celle-ci une suite binaire corré- lée 1(t), dans laquelle il existe une corrélation définie entre deux éléments binaires de rangs n et (n-2) permettant de rétablir de fa çon univoque l'état do l'élément binaire de rang n de ladite suite Y(t). Un premier avantage du procédé de conversion de code selon l'invention réside en ce qu'il permet d'employer, avec un milieu de transmission dont la caractéristique de transfert est assimilable à celle dgun filtre passe-bas à coupure progressive, et dont la fréquen- ce de coupure supérieure, correspondant à un affaiblissement de 3 décibels est fc, une rapidité de modulation maximale fm = 4 fc, égale au double de la rapidité maximale de modulation utilisable avec ledit milieu, pour la transmission en code binaire. Un second avantage dudit procédé réside en ce que la com- posante de fréquence zéro est éliminée du spectre transmis et en ce que l'amplitude des composantes voisines de celie-ci est fortement réduite. Il s'ensuit que ledit procédé convient particulièrementàla transmission de données binaires isochrones sur les circuits qui ne transmettent pas la composante continue (circuits par câbles télétfr niques, circuits hertziens, circuits comportant des dispositifs de couplage par transformateurs ou capacités). Son utilisation permet d' éviter les difficultés présentées, dans la transmission en code binaire, par l'obligation de régénérer à la réception la composante continue et les composantes voisines de celle-ci, afin de rétablir les signaux transmis dans leur forme initiale et de réduire le taux d'erreurs.De plus, en raison de leurs faibles amplitudes, il est possible d'éliminer lesdites composantes par filtrage à l'émission, sans perturber de façon sensible la transmission des signaux dtin- formation, ce qui permet d'utiliser, à des fins diverses, la partie inférieure de la bande passante du canal de transmission. Le procédé de conversion selon l'invention, appliqué, par exemple, à un système de transmission téléphonique du type M.I.C., sur un circuit hertzien présentant une bande passante de l'ordre de 300 kHz, permet d'utiliser une rapidité de modulation de 1 152 x 103 bauds, nécessaire à la transmission de 24 voies téléphoniques lorsqu'on emploie un codage à 6 moments, alors que la transmissionenco- de binaire permet seulement une rapidité de modulation de 576 x 103 bauds, correspondant à la transmission de 12 voies téléphoniques. En outre, étant donné que les caractéristiques de transmission d'non ak; cuit hertzien sont mal définies danslagamme des basses fréquences(c' est-à-dire au-dessous de quelques kilohertz), un filtrage passe-haut effectué à l'émission, éliminant les fréquences basses du spectre des signaux à transmettre, permet d'utiliser la bande de fréquences ainsi libérée pour établir une voie de service à fréquence vocale. REVXNDICBTIONS 10 Procédé de transmission de signaux codés binaires isochrones à travers un milieu de transmission dont les caractéristiques de transmission dépendant de la fréquence de manière semblable à celles d'un filtre passe-bas à coupure progressive avec la fréquence croissante, dans lequel la suite binaire incidente est d'abord convertie en suite pseudo-ternaire au moyen d'un dispositif soustracteur analogique auquel la suite binaire est appliquée d'une part directement, d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit la retardant d'un intervalle de temps unitaire, ledit dispositif émettant à sa sortie une suite pseudo-ternaire dont le spectre de fréquences présente des zéros aux fréquences multiples entières de la rapidité de modulation de la suite binaire, et dans lequel ladite suite pseudo-ternaire est transmise à travers l'ensemble dudit milieu et d'au moins un filtre, Ca- ractérisé en ce que les caractéristiques de transfert en fonction de la fréquence dudit filtre ou desdits filtres sont choisies de manière que la caractéristique de transfert en fonction de la fréquence dudit ensemble s'annule pour toutes les fréquences multiples impairs de la moitié de la rapidité de modulation, grecs à quoi le spectre de ladite suite pseudo-ternaire reçue à travers ledit ensemble présente des zéros d'amplitude à toutes les fréquences multiples entières de la moitié de la rapidité de modulation0 2o Procédé selon revendication 7 dans lequel un filtre unique est disposé en amont du milieu de transmission. 30 Procédé selon revendication 1 dans lequel sont employés deux filtres placés l'un en amont, l'autre en aval du milieu de transmis sinon, 4e Procédé selon revendication 1 dans lequel la suite binaire incidente est soumise à un codage binaire préalable établissant une corrélation définie entre deux éléments binaires séparés par un troisième élément unique, ledit codage préalable étant réalisé en amont de la susdite conversion b1.naire/pseudo-ternaire.