Brevet FR2132303A1 — publié le 19721117

, 2132303 La présente invention concerne la transmission d'informations, et plus particulièrement un procédé et un dispositif pour le décodage digital de signaux sous forme de combinaisons de plusieurs fréquences. En particulier dans le domaine des transmissions de données, il est bien 5 connu de caractériser chaque information par une combinaison de plusieurs fréquences, généralement par une combinaison de deux fréquences. Il est alors nécessaire d'utiliser des récepteurs multifréquences pour détecter les fréquences composantes et pour décoder l'information correspondante. Les récepteurs multifréquences de l'art antérieur comprennent générale-10 ment deux filtres de réjection qui permettent la séparation des deux bandes de fréquences contenant respectivement les deux fréquences composantes qui sont alors traitées par deux voies parallèles. Chaque voie comprend un circuit de mise en forme, un détecteur de passage à zéro et un dispositif de mesure du temps s'écoulant entre deux passages a zéro consécutifs, lequel dispositif 15 permet la détermination de la valeur de la fréquence composante. Un décodeur permet la reconstitution de l'information transmise selon la présence des fréquences composantes dans chacune des voies. Le développement de tels dispositifs s'est heurté à un problème particulier aux transmissions par combinaisons de fréquences. En effet il peut se 20 produire que des fréquences parasites dues, soit à des signaux vocaux, soit à des bruits environnants simulent les fréquences composant les diverses combinaisons de fréquences et par suite entraînent un décodage erroné. Un procédé connu permettant de pallier ces simulations consiste à émettre d'abord un signal de préparation, Cpar exemple une courte interruption de 25 boucle) puis la combinaison des fréquences désirée. Le décodage se fait suivant le besoin par des récepteurs d'audio-fréquences insensibles à la voix, négligeant le signal de préparation, ou par des récepteurs d'audio-fréquences rendus utilisables par le signal de préparation. L'inconvénient de ce procédé réside en ce que, mises à part les structures 30 complexes du côté récepteur, il doit y avoir un signal de préparation spécifique du côté émetteur. Un autre procédé connu consiste à émettre un signal de préparation en courant continu et une combinaison de fréquences. Les signaux reçus sont utilisés pour l'établissement de la connexion et sont décodés par l'entremise 35 d'un récepteur pour le signal de préparation, et, par l'entremise des récepteurs de fréquences, la ligne de sortie étant verrouillée durant ce procédé. Ici, le fait qu'un signal de préparation en courant continu soit requis pour la transmission représente un inconvénient considérable puisqu'il ne peut pas être transmis par des moyens types utilisés pour les communications à-longue ' 40 distance. 72 11397 2 2132303 l . Un autre procédé connu consiste, pour une réception insensible à la voix de signaux codés en multi-fréquence transmis sous forme d'impulsions dans les systèmes de téléconmunications, à utiliser un dispositif détecteur pour déterminer la gamme de fréquences du troisième formant d'une voyelle (par 5 exemple la voyelle "a") apparaissant dans un signal vocal et dans une gamme de fréquences non utilisée par les fréquences des signaux de code, et par un circuit de protection avec lequel les signaux dans la gamme de fréquences déterminée par le dispositif détecteur, sont amplifiés et utilisés en tant que critères d'interférence. L'avantage de cette réalisation réside en 10 ce que des moyens supplémentaires doivent être fournis du côté récepteur seulement. Cependant, une protection absolue n'est toujours pas offerte par cette réalisation étant donné qu'il se peut que ce soit seulement les troisièmes formants qui atteignent le récepteur qui soient trop fortement réduits (pupinisation, diaphonie inductive, abaissement important du niveau des com-15 posantes de hautes fréquences dans des canaux de qualité limitée). Un objet de la présente invention est donc de fournir un procédé ne nécessitant pas de moyen spéciaux du côté émetteur et ne soulevant pas de problèmes en ce qui concerne les formants élevés, objet qui, en outre, offre l'avantage d'une discrimination strictement digitale et d'une vérification des 20 données reçues. Lorsque cet objet est réalisé avec des circuits intégrés modernes, la quantité d'espace et d'énergie requise pour le récepteur ainsi conçu, par comparaison à un récepteur analogue de type classique, peuvent être considérablement réduites. L'accord nécessaire des filtres et les exigences quant à la constance des filtres, comme cela était le cas dans les dispositifs 25 de fonctionnement analogues, sont superflus ici. Ces objets sont réalisés grâce aux dispositions suivantes dans lesquelles différentes sources d'informations, qui peuvent être autant d'appareils téléphoniques, émettent simultanément ou successivement des informations sous forme de combinaisons de fréquences. Chaque information est composée de deux 30 ou plusieurs fréquences composantes prises respectivement dans deux ou plusieurs groupes de fréquences appartenant à deux ou plusieurs bandes de fréquences distinctes. Les fréquences composantes sont séparées en deux ou plusieurs groupes de fréquences par deux ou plusieurs filtres passe-bande, et chaque'groupe de fréquences est traité séparément par une voie parallèle. 35 Après filtrage les signaux sont soumis à une discrimination de seuil et mis sous forme de créneaux. La durée d'au moins une demi-onde des signaux reçus est mesurée, et seuls les signaux pour lesquels la durée des demi-ondes se trouve comprise entre des limites données sont considérés. La mesure des demi-ondes s'effectue au moyen de compteurs. Les durées de demi-ondes consi-40 dérées sont comparées au moins une fois, avec des durées prédéterminées fixées 72 11397 3 2132303 t. î ou définies dans le récepteur. La coïncidence de ces durées fournit un signal reçu correct. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence au dessin annexé 5 à ce texte qui représente un mode de réalisation préféré de celle-ci. Les signaux reçus représentant la combinaison des fréquences arrivant sans condition de niveau, signaux représentés .par ES sur la figure, sont appliqués à un amplificateur 10 qui fournit à sa sortie des signaux de niveau constant. Si ces signaux arrivent avec un niveau constant prédéterminé, cet 10 amplificateur est inutile, et de tels signaux sont représentés par ES' sur la figure. Les signaux ayant un niveau constant sont appliqués en parallèle à deux filtres de séparation 11 et B1. A titre d'illustration on supposera que les diverses combinaisons sont obtenues à partir de quatre fréquences relativement basses A1 à A4 et de quatre fréquences relativement hautes B1 à B4. 15 Dans ce cas, le filtre 11 sera un filtre passe-bas et le filtre 61 sera un filtre passe-haut. Les deux groupes de fréquences ainsi définis sont traités séparément par deux voies distinctes parallèles. Les signaux issus des filtres 11 et 61 sont appliqués à une discrimination de seuil. Chaque signal dépassant ou au moins égalant le seuil donné, est con-20 verti en un signal d'onde rectangulaire au moyen d'un limiteur. Ces deux dernières fonctions peuvent être remplies par une combinaison de circuits discriminateurs-limiteurs de seuil 12 et 62. Ainsi, les signaux rectangulairesont déjà été contrôlés préalablement quant à la réception des deux signaux d'origine avec une valeur de seuil 25 minimale pour chacun d'eux. Ceci ne s'applique pas avec une grande probabilité aux mélanges de signaux vocaux. Un degré de voix relativement élevé et une protection contre toute interférence sont ainsi assurés. A partir de la sortie des circuits canbinés discriminâteurs/limiteurs de seuil, les deux fréquences composantes séparées sont respectivement appliquées 30 aux circuits ET 13 et ET 63. Il est appliqué à la seconde entrée de ces deux circuits ET une tension de mesure en courant alternatif de 122 Khz dont la fréquence est haute par comparaison aux fréquences composantes. En outre, chaque circuit ET possède une troisième entrée qui est commandée par un dispositif de commande commun à tout le dispositif. 35 Les signaux fournis par l'amplificateur 10, ou les signaux ES' sont appli qués à l'entrée D, d'un dispositif de commande 50 qui fournit, sur la base des signaux appliqués à ses entrées T et H, des signaux de chronologie pour tout le dispositif. Un premier signal de commande est appliqué à la troisième entrée du circuit ET 13 par une ligne HWT pendant la période correspondant 40 uniquement à une demi-onde positive complète du signal de basse fréquence. De 72 11397 i 2132303- façon semblable, un second signal de commande pendant la période correspondant uniquement à une demi-onde positive complète du signal de haute fréquence, est appliqué à la troisième entrée du circuit ET 63 par la ligne HWH. Il serait également possible d'appliquer les deux signaux de commande par 5 les lignes HWT et HWH seules, en plus de la tension de mesure en courant alter-r natif de 122 Khz sur les deux circuits ET 13 et ET 63 si les deux signaux de commande avaient une dimension qui corresponde rigoureusement à la longueur d'une demi-onde respective. La connexion directe des circuits discriminateurs/ limiteurs de seuil aux circuits ET 13 et 63 ne serait alors plus nécessaire. 10 Cependant, des résultats précis sont plus faciles à obtenir en ce sens que les demi-ondes positives à analyser sont utilisées en tant que critère ACTIF, et les signaux de commande dans les lignes HWT et HWH sont utilisés uniquement en tant que critères de caractéristique d'une demi-onde respective à évaluer. □ans la description suivante les mêmes fonctions pour les signaux des deux 15 voies sont remplies séparément. En conséquence, le fonctionnement de la voie basse fréquence va tout d'abord être considéré. Pendant la durée d'une demi-onde, le circuit ET 13 est amené à l'état ACTIF ; un certain nombre de demi-ondes de la tension mesurée en courant alternatif de 122 Khz peut passer, ledit nombre étant attendu jusqu'à un 2D certain degré. Ces demi-ondes sont appliquées à partir de la sortie du circuit ET 13 sur l'entrée de comptage ZE d'un compteur préalablement restauré 14. Ce compteur atteint pendant la durée d'une demi-onde la plus longue d'une fréquence composante de, par exemple, 697 hertz, un compte de 87 pour l'information A1. Une seconde tolérance entre les comptes 86 à 88 est acceptée. 25 Une demi-onde d'une fréquence composante de, par exemple, 941 hertz' pour l'information A4 présente un compte de 63 à 66 avec une certaine tolérance. Entre ces composantes, on trouvera les fréquences composantes de 770 hertz pour A2 avec'les comptes de 78 à 80 en acceptant une certaine tolérance et les composantes 852 hertz pour A3 avec les comptes 70 à 72 en acceptant une certai-30 ne tolérance. De même, les comptes suivants sont déterminés pour l'autre voie avec le compteur 64, pour les comptes 49 à 52 à 1209 hertz pour B1, 44 à 47 à 1336 hertz pour B2, 40 à 42 à 477 hertz pour B3, et 36 à 38 à 1633 hertz pour B4. Ainsi, les deux filtres 11 et 61 devraient être conçus pour une limite 35 de séparation à environ 1075 hertz. Dans tous les cas, les deux compteurs 14 et 64, pourvu qu'ils aient été restaurés avant le départ d'une demi-onde à évaluer, donnent des comptes types aux différentes fréquences composantes. A titre d'exemple, les deux compteurs pourraient être formés par des compteurs binaires de conception classique. Leurs entrées de restauration L0 40 [condition inactive) sont connectées à la sortie du dispositif de commande 50. 72 11397 5 2132303 Les impulsions de restauration sont appliquées aux compteurs avant le début des demi-ondes à évaluer par les lignes ZTL et ZHL. Lorsqu'il est fait usage de compteurs binaires simples, un compteur à six ordres est suffisant pour le compteur 64, et pour le compteur 14 il devrait être utilisé un compteur à sept 5 ordres. Pour déterminer une information A4 qui est transmise à 341 Hz, on devrait s'attendre à un compte se trouvant entre 63 et. 66 inclus. En conséquence, dans le compteur binaire à sept ordres 14, vont être actifs les six premiers ordres pour les valeurs binaires 1+2+4+8+16+32* 63, ou uniquement le septiè-10 me ordre pour 64, ou bien le septième et le premier ordre pour 64 + 1 » 65 ou les septième et second ordres pour 64 + 2 * 66. Un circuit ET avec sept entrées qui fait partie d'une logique d'évaluation 51, fournit un critère pour un compte de, par exemple, 63. A cette fin, les sorties des six premiers ordres binaires du compteur 14, et la sortie inversée [64) du septième ordre 15 binaire sont connectées aux entrées de ce circuit ET. Un second circuit ET à sept entrées connectées à la sortie du septième ordre binaire et aux sorties inversées des premier à sixième ordres binaires, fournit un critère de compte 64. Un autre circuit comprenant deux circuits ET d'ordre sept, circuits qui sont également connectés respectivement aux sorties et aux sorties inversées 20 du compteur 14 fournit des critères de comptes respectifs 65 et 66. Les sorties des circuits ET considérés ci-dessus dans la logique d'évaluation doivent être connectées par un circuit OU de 4 entrées. Le circuit OU à son tour fournit le critère de l'information élémentaire A4 par la sortie X4 de la logique d'évaluation. 25 Des groupes semblables de circuits ET et OU doivent être fournis aux informations A1 à A3 et B1 à B4. L'information B requiert seulement des circuits ET à six entrées, étant donné que le compte maximal 52 peut être clairement défini avec les six ordres binaires du compteur 64. Pour la simplification du groupement des circuits ET, on pourrait utiliser 30 une structure technique plus généralisée pour les deux compteurs 14 et 64. Ainsi, deux agencement totalement semblables de 2 fois 5 ordres binaires peuvent être conçus pour les deux compteurs, les dits agencements donnant le compte - séparés pour les unités et les dizaines des comptes décimaux - conformément au système suivant. Ordre binaire Compte décimal (unités ou dizaines) 0 1 2 3 4 5 6 7 6 9 a 0 1 1 1 1 1 0 0 0 U b 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 c 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 d 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 e 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 72 11397 b 2132303 f i Pour chacun des deux compteurs 14 et 64, deux fois cinq de ces ordres a - e doivent être fournis, c'est-à-dire pour chacun des deux compteurs, dix ordres binaires, cinq pour la valeur des unités et cinq pour la valeur des dizaines. Un compte 45, par exemple, se présente de la façon suivante. Pour 5 la valeur des unités tous les ordres a - e doivent être actifs dans le groupe des unités des ordres binaires j dans le groupe des dizaines les quatre ordres binaires a - d doivent l'être. Ici, pour caractériser la valeur des dizaines ■ 4 les ordres binaires des dizaines a - d doivent être connectés aux entrées d'un circuit ET commun dont la cinquième entrée supplémentaire doit être 10 connectée à la sortie du compte inversé pour l'ordre binaire e dans le groupe des dizaines. La combinaison a. b. c. d. e correspond à la valeur des dizaines 4 conformément au système donné ci-dessus. Pour caractériser 4, 5, B ou 7 en tant que valeurs des unités, 4 circuits ET comprenant chacun cinq entrées sont nécessaires dans le plus simple des cas. Ces quatre circuits ET du groupe 15 des unités sont assemblés avec un circuit DU commun et fournissent le caractère de la valeur des unités 4 ou 5, ou 6 ou 7. Il va sans dire que d'autres combinaisons de circuits ET et de circuits OU peuvent être données d'une manière connue de l'homme de l'art, combinaisons qui satisfairaient le même but. Les exemples donnés sont simplement des modifications possibles . 20 II est important dans la présente invention que les huit sorties X1 à X4 et Y1 è Y4 de la logique d'évaluation soient connectées respectivement aux circuits ET 15 à ET 95 pour les informations élémentaireA A1 à A4 et B1 à B4,. afin de fournir le résultat des comptes. Ces huit circuits ET sont ouverts pendant une courte période par une impulsion de chronologie provenant du 25 dispositif de commande 50 par une ligne HWT' et une ligne HWH' après la réalisation d'une mesure complète de demi-onde. Les résultats respectifs des comptes atteignent une position de registre respective 1B à 96 et y sont maintenus pour le moment. Une fois la mesure des demi-ondes effectuée, le résultat est emmagasiné 30 dans les positions de registre 16 à 96. Une seconde mesure a lieu alors et le résultat de cette dernière mesure est comparé avec le résultat emmagasiné dans les positions de registre 16 à 96. La comparaison se fait au moyen des positions de comparaison représentées par les circuits ET 17 à 97. Leurs premières, entrées sont connectées chacune à la sortie de la position de registre 35 associée, les secondes entrées sont connectées directement à la sortie respective de la logique d'évaluation et les troisièmes entrées sont connectées à une sortie de chronologie du dispositif de commande 50 par une ligne EX. Ainsi, si les données des première et seconde évaluations coïncident, les données décodées vérifiées A1' à B4' sont fournies en vue de tout autre traitement. 40 Cet autre traitement se fait conformément à l'art antérieur s en conséquence. 72 11397 ? 2132303 ( toute autre explication correspondante est considérée superflue. On doit également mentionner d'autres pefectionnements apportés au mode de réalisation de la présente invention. Jusqu'ici, seule la possibilité de traiter deux fréquences composantes parmi n avait été décrite, ou plus 5 exactement deux fois 1 parmi 4 fréquences. S'il est fait usage de filtres de bande de conception correspondante différente, il serait également possible de réaliser un traitement de n parmi m par plus de deux voies, A cette fin, il serait requis pour chaque voie, mis à part le filtre de bande d'entrée, un circuit discriminateur de seuil/limiteur, un circuit ET et un compteur 10 séparé respectif, une partie correspondante de la logique d'évaluation et à nouveau les agencements de circuits pour la commutation, l'enregistrement et la comparaison des informations élémentaires retrouvées. Une autre variation spécifique serait que, pour chaque information, il ne soit pas seulement mesurées deux demi-ondes, mais que trois mesures, voire 15 plus, puissent être exécutés. Ceci demanderait naturellement un plus grand nombre de positions de registre, et une augmentation des entrées par position de comparaison à la sortie du dispositif. Finalement, il doit être ajouté que l'information, ou au moins une partie de celle-ci, pourrait être transmise en k sections avec chaque fréquen-20 ce composante successive différente. A cette fin, il doit être réalisé, en croix, une comparaison de signaux de sortie des différentes sorties X1 à X4 de la logique d'évaluation conformément aux règles données correspondant au côté transmetteur. Le grand avantage de la présente invention réside, mise à part l'évalua-25 tion pratiquement strictement numérique, dans les excellentes possibilités de vérification dues à la mesure des demi-ondes décrites ci-dessus et à la comparaison des résultats successifs de la mesure des demi-ondes. La quantité des circuits de passage non critiques de conception classique qui est requise à l'entrée uniquement pour séparer les différents canaux, est limitée à un 30 minimum nécessaire. Cependant, les filtres à fonctionnement numérique déjà connus dans l'art peuvent également être utilisés ici. Un point digne d'être mentionné en regard du procédé de protection décrit et qui évite l'interprétation indésirable des composantes de la voix et du bruit, mise à part la probabilité qu'il pourrait apparaître de façon 35 coïncidente des composantes imitant des signaux de réseaux, réside en ce qu'il y a de forte chance pour que le niveau des dites composantes ne dépasse pas le seuil donné. Cependant, la plus grande perfection du procédé de protection peut être atteinte en ce sens que deux évaluations de demi-ondes ou plus, peuvent être réalisées successivement. Dans les signaux de bruit ou de voix, 40 des signaux fragmentaires accomplissant deux ou plusieurs imitations et ayant 72 11397 a 2132303 } t un niveau suffisant, vont rarement apparaître dans les mimes intervalles qui, si besoin est, peuvent être rendus particulièrement efficace au moyen d'une conception perfectionnée du dispositif de commande. Il reste bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu' titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre et de la portée de la présente invention. 72 11397 9 2132303 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le décodage de signaux codés par combinaisons de fréquences dans lequel au moins une demi-onde des signaux reçus est mesurée et seuls sont considérés comme signaux valables ceux dont la mesure de la demi-onde se situe entre les limites prédéterminées, caractérisé en ce que la mesure est comparée 5 au moins une fois avec au moins une durée prédéterminée, en ce que la mesure de demi-onde de toutes les fréquences composantes est effectuée au moins deux fois successivement, et en ce qu'un signal correct est décodé uniquement lorsqu'une coïncidence suffisante des mesures est obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que du côté émetteur 10 k sections de m parmi n fréquences composantes sont, transmises successivement, et en ce que les mesures déterminées successivement dans les k sections peuvent être différentes mais reliées entre elles d'une manière prédéterminée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que : les signaux reçus le sont avec un niveau prédéterminé ou les signaux reçus 15 sous condition de niveau sont appliqués à un amplificateur fournissant un niveau constant, les signaux à niveau constant sont appliqués à des filtres séparateurs fournissant des signaux à m voies, les signaux fournis à chaque voie sont soumis à une discrimination de seuil, 20 les signaux de chaque voie excédant au étant au moins égaux au seuil sont convertis en créneaux par un limiteur, et les demi-ondes de ces signaux sous forme de créneaux sont utilisées pour la mesure de demi-onde définie dans les revendications précédentes. 4. Dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendi-25 cations précédentes caractérisé en ce que chaque voie comprend : un circuit ET à la première entrée duquel est appliquée la fréquence composante, ce circuit étant rendu conducteur pendant une seule demi-onde de cette fréquence, la seconde entrée de ce circuit ET recevant une tension périodique de mesure d'une fréquence donnée, et 30 un compteur dont l'entrée de comptage est reliée audit circuit ET et dont l'information de compte et/ou son inverse sont appliquées à une logique d'évaluation qui fournit les fréquences composantes décodées. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fréquence composante appliquée à chaque circuit ET est fournie par un filtre passe-bande. 72 11397 10 2132303 B. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend un discriminateur de seuil et un limiteur ou un discriminateur/limiteur disposé avant chaque circuit ET. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à B, caractérisé 5 en ce que des premiers signaux de comptes fournis par chaque compteur sont appliqués à travers la logique d'évaluation, et une porte ET rendue~ conductrice après la mesure de la première demi-onde de la fréquence composan te à évaluer, à un registre, en ce que la sortie de ce registre est appliquée à une première entrée d'un comparateur, en ce que des seconds signaux de 10 comptes fournis par chaque compteur sont appliqués à travers la logique d'éva luation et ladite porte ET rendue conductrice après la mesure de la seconde demi-onde de la fréquence composante à évaluer, à la seconde entrée du comparateur, et en ce que la fréquence composante décodée est fournie par le comparateur lorsqu'il y a coïncidence entre les premiers et seconds signaux 15 de compte.