Brevet FR2287820A1 — publié le 19760507

La présente invention a pour objet un centre de commutation pour un système de télécommunication permettant de relier entre eux par paire une plu ralité de terminaux pour l'acheminement de signaux tels que signaux de parole en téléphonie ou signaux de données. Pour permettre, par exemple en téléphonie, la mise en correspondance d'un abonné avec tous les autres abonnés d'un même réseau de très nombreuses solutions ont été proposées. En particulier, les solutions à commutation spatiale et à commutation temporelle sont bien connues. Cependant le développement important des télécommunications a nécessité de prévoir des centres de commutation de capacité de plus en plus importante d'une part et d'autre part de prévoir des vitesses de transmission de plus en plus élevées ce qui a conduit a développer des solutions à commutation électronique avantageuses par le volume réduit demandé par les circuits (points de croisement par exemple) et par les vitesses de commutation obtenues, Cependant ces solutions rencontrent des diffi cultés du fait du bruit venant perturber les transmissions de données a haute vitesse et pour la transmission de signaux a très large bande (voies de télévision par exemple). La présente invention a pour objet un centre de commutation pour système de télécommunication remédiant à cesinconvénients. Une solution a été envisagée qui consiste a associer a chaque abonné un émetteur et un récepteur radioélectrique utilisant la modulation de fréquence, tous les émetteurs et récepteurs étant regroupés dans un espace tel qu'un émetteur puisse être reçu de la morne façon par tous les récepteurs. Chaque émetteur est réglé sur une fréquence propre différente. La liaison entre deux abonnés peut s'effectuer en ordonnant au récepteur de l'un de se régler sur la fréquence de l'émetteur de l'autre et vice-versa. Un calculateur peut se charger de cette commande et il est aisé de réaliser maintenant des circuits synthétiseurs de fréquence exécutant très rapidement ces changements de fréquence en utilisant la technologie LSI (Large Scale Integration). En supposant qu'on utilise pour les émetteurs des bandes de fréquence respectives adjacentes, un calcul simple montre que pour constituer un étage unique de commutation de 100 000 abonnés par exemple il faudrait une largeur de bande de fréquence de l'ordre du gigahertz. Il faudrait alors pour avoir des circuits semblables pour tous les abonnés des fréquences d'émission autour de 100 GHz par exemple, ce qui est actuellement réalisable avec des diodes émettant quelques milliwatts à ces fréquences. Cependant dans un tel centre de commutation les problèmes d'intermodu- lation seraient très complexes en ce qui concerne les récepteurs. Un autre objet de la présente invention est donc de prévoir un centre de commutation utilisant le même principe de liaison radioélectrique entre émetteurs et récepteurs, mais exempt des inconvénients précédents grbce à l'utilisation d'une modulation des émetteurs par codes pseudo-aléatoires. Selon l'invention, il est prévu un centre de commutation pour système de télécommunication permettant la mise en communication d'un nombre n de terminaux reliés a ce centre, caractérisé en ce que chaque terminal est relié à un émetteur et à un récepteur d'ondes électromagnétiques, en ce que lesdits émetteurs et récepteurs sont disposés dans un espace fermé de manière que chaque émetteur rayonne vers tous les récepteurs un signal de niveau sensiblement égal, en ce que dans chaque émetteur est prévu un générateur de codes pseudoaléatoires pour moduler en phase le signal émis par un code pseudo-aléatoire déterminé par un signal de commande appliqué audit générateur, en ce que dans chaque récepteur est prévu un circuit de démodulation et corrélation dont le signal local est modulé en phase par un code pseudo-aléatoire fourni par un générateur de codes pseudo-aléatoires identique à ceux des émetteurs et commandé par un signal de commande et en ce qu'il est prévu des moyens de commande pour fournir lesdits signaux de commande de façon à régler le générateur de codes de l'émetteur d'un terminal et celui du récepteur du terminal avec qui une liaison est à établir sur un même code, et vice-versa. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparat tront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où La figure l représente le diagramme d'un émetteur du centre de commutation selon l'invention La figure 2 est un schéma d'un récepteur du centre de commutation selon l'invention La figure 3 est un diagramme explicatif La figure 4 est un schéma général du centre de commutation selon l'invention, et La figure 5 représente des diagrammes explicatifs d'un mode de fonctionnement possible d'un centre de commutation selon ltinvention. On va tout d'abord exposer le principe général de l'invention. Comme on l1a déjà Syndiqué, le centre de commutation selon l'invention assure la commutation de voies radioélectriques. Pour cela chaque abonné est relié à un émetteur et un récepteur disposés dans un espace étanche de façon qu'une antenne d'émission quelconque éclaire toutes les antennes de réception à niveau sensiblement égal.On sait que l'on peut élargir le spectre d'un signal a = A sin (ut++) de bande bmf étroite en modulant par exemple sa phase par un signal C d spectre large occupant une bande /2. Si ce signal présente un caractère aléatoire, le spectre du signal modulé sera sensiblement identique å celui d'un bruit blanc occupant une bande de largeur S On peut à partir de ce signal modulé réobtenir la réception le signal à bande étroite a en démodulant dans un démodulateur-corrélateur auquel est appliqué le signal C à caractère aléatoire convenablement déphasé.Tout autre signal centré sur la même fréquence et occupant la m & e bande z donnera à la sortie du démodulateur un signal à large bande Z ayant un spectre de bruit blanc ; en particulier ceci est vrai pour tout signal à bande étroite modulé par un signal aléatoire non corrélé avec le signal C. Il est aisé d'obtenir un signal aléatoire à partir d'un générateur de codes pseudo-alEatoires fournissant des signaux rectangulaires. De manière connue on peut réaliser un tel générateur à l'aide d'un registre à décalage que lton boucle sur lui-mEme par un certain nombre de relations logiques obtenues à l'aide de circuits additionneurs interconnectant les sorties des divers étages du registre et l'entrée de celui-ci.Ces relations logiques peuvent être modifiées aisément à l'aide de portes disposées sur les différentes sorties du registre, ce qui permet d'obtenir un ensemble de codes pseudo-aléatoires de longueurs finies mais non-corrélés à l'intérieur de la période de récurrence. La commande de ces portes peut s'effectuer à l'aide d'un signal de masque constitué d'une succession de bits commandant l'état passant ou non des différentes portes. Cela étant, la figure 1 représente le schéma d'un émetteur pouvant être utilisé dans le centre de commutation selon l'invention. Le signal téléphonique à fréquence vocale T de bande utile b = 3kHz est envoyé à un modulateur de fréquence 1 où il module en fréquence une porteuse de fréquence Fo. Le signal modulé en fréquence est appliqué à un modulateur de phase équilibré qui reçoit un code pseudo-aléatoire Ci fourni par un générateur de codes pseudoaléatoires 3 recevant un signal d'horloge H assurant les décalages dans le registre du générateur 3 et un signal de masque MCj assurant le choix du code de modulation. Le signal résultant est rayonné par l'antenne 4. La figure 2 représente le schéma d'un récepteur correspondant. Il comprend une antenne de réception S recevant le signal et ltenvoyant a un démodulateur-corrélateur 6 qui reçoit sur son autre entrée un signal local à la fréquence Fo+fi modulé par le code Cj sur lequel est réglé le récepteur, fi étant la fréquence intermédiaire choisie pour les récepteurs. Le signal local est fourni par un modulateur de phase 9 recevant d'une part un signal a la fréquence Po+fi et d'autre part le code Ci convenablement déphasé fourni par un générateur de codes pseudo-aléatoires 10 identique au générateur 3 de l'émetteur de la figure 1. Le signal à la fréquence locale Fo+fi est fourni par un mélangeur 13 recevant des signaux à fréquence fixe Po et fi fournis au récepteur par tout moyen convenable (non représenté).Le générateur 10 reçoit le signal de masque MCj et le signal d'horloge fourni par un oscillateur commandé en tension (V.C.O.) Il dont la tension de commande est fournie par un circuit d'acquisition 12 recevant d'une part le signal reçu sur l'antenne 5 et d'autre part le signal local à fréquence Poffi et le code Cj du générateur 10, convenablement déphasé. Seul le signal reçu modulé par le code Cj fournira à la sortie du démodulateur 6 un signal démodulé à bande étroite, tous les autres signaux modulés par des codes différents fournissant un bruit blanc à la sortie du démodulateur 6. La sortie du démodulateur 6 est reliée à un récepteur à modulation de fréquence classique 7 suivi d'un démodulateur de fréquence 8 centré sur fi qui reçoit ainsi un signal modulé en fréquence mélangé à du bruit. On voit ici une des raisons de l'emploi de la modulation de fréquence qui permet d'obtenir, ainsi qutil est bien connu, un rapport signal à bruit à la sortie amélioré par un facteur 3 ss2 où ss est l'indice de modulation. Le signal S fourni par le démodulateur 8 est le signal téléphonique reconstitué de bande b. Chaque signal modulé en fréquence ai a pour largeur de bande bmf = 2b (1 + ss) = 6.103 (1 + ss) où ss est l'indice de modulation et b est la largeur de bande du signal téléphonique, égale à 3 kHz. En supposant N signaux ai simultanés, chacun modulé par un code différent et occupant la même bande Z, à la sortie du démodulateurcorrélateur 6 on retrouve le signal aj à bande étroite bmf en présence de N-l signaux à bande large à spectre de bruit blanc. Le calcul du rapport signal à bruit Rl à la sortie du démodulateur 8 donne : Z R1 = k (N-1) bmf . 3 ss où k est voisin de l'unité, avec k # = Ro (N-1) bmf où Ro est le rapport signal à bruit à la sortie du démodulateur 6 et à condition que Ro soit supérieur à 12 dB qui est, comme cela est bien connu par la théorie de la modulation de fréquence,le le seuil en-dessous duquel le rapport signal à bruit se dégrade très rapidement. Si l'on désire, comme c'est le cas en général, que le rapport Rl soit supérieur à 50 dB, on constate que la valeur optimale de ss est 45. Si on veut obtenir N = 500 il faut donc que Z soit supérieur à 2 0Hz ce qui nécessite une fréquence d'horloge pour les générateurs de codes de l'ordre du gigahertz. La fréquence Fo sera par exemple choisie égale à 100 GHz. On peut ainsi obtenir 500 communications unidirectionnelles simultanées sans intermodulation par la constitution de N = 500 voies de trafic simultanées. Les relations précédentes montrent que, si on se fixe z et que le produit NB est maintenu constant de façon à maintenir Ro supérieur à 12 dB, le rapport R1 varie comme ss2, ainsi que cela apparait sur la figure 3 ; par exemple pour N = 1 000 le rapport signal à bruit R1 est encore égal à 44 dB. Ainsi un des avantages de l'invention est que lorsque le trafic augmente il n'y a pas saturation brutale du nombre de voies pour un z donné mais seulement dégradation progressive de la qualité des communications. La figure 4 représente, à titre d'exemple, un diagramme général d'un centre de commutation construit selon les principes de la commutation par codes aléatoires selon ltinvention, exposés ci-dessus. Ce centre de commutation dessert n abonnés Al à An reliés à lui par des lignes téléphoniques classiques. Chaque ligne aboutit à une unité de commande et de transfert UC1 à UCn, chaque unité assurant de manière classique en téléphonie la supervision de la ligne correspondante par la détection des changements d'état (décrochage, raccrochage, numérotation ...), la liaison de la ligne à un émetteur Ei et un récepteur Ri du type décrit sur les figures 1 et 2, ainsi qu'un certain nombre d'autres fonctions simples qui seront précisées ultérieurement. Ainsi l'unité UC1 relie l'abonné Al à l'émetteur El et au récepteur RI. Une des caractéristiques de l'invention est que au lieu de régler chaque émetteur définitivement sur un code donné propre ce qui nécessiterait n codes différents (par exemple n = 10 000), chaque émetteur peut être commandé pour se régler pour chaque communication sur un code quelconque parmi N correspondant à la voie de trafic qu'il va utiliser.Avec n = 10 000 on choisira par exemple N = 512 codes différents pour constituer 512 voies de trafic ce qui représente le cas d'un central à trafic de l'ordre de 200 erlangs. On réduit ainsi dans ce cas dans un rapport vingt le nombre de codes à utiliser. Tous les émetteurs et récepteurs sont disposés à l'intérieur d'un espace 20 étanche radioélectriquement dont les parois sont recouvertes de matière absorbante à la fréquence considérée (100 GHz) de façon à éviter les effets de cavité. Les émetteurs sont reliés a un réseau d'antennes constitué de petits dipôles ou fentes disposés sur une surface plane. De même pour les récepteurs. On dispose en outre trois émetteurs de service ES1 à ES3 identiques aux émetteurs El à En et réglés sur trois codes aléatoires particuliers prédéterminés CS1, CS2 et CS3 différents des codes Cl à CN sur lesquels peuvent se régler les émetteurs El à En et les récepteurs Rl à Rn. Des récepteurs RS1 à RSN réglés respectivement sur les codes C1 à CN servent à surveiller les N voies de trafic. Les émetteurs CS1 à CS3 et les récepteurs RS1 à RSN sont reliés à une unité commune de contrôle UCC constituée par un calculateur qui gère le centre de commutation. Il est à noter que grâce aux récepteurs de surveillance des voies de trafic RS1 à RSN, il est possible d'obtenir un système de taxation très facile à appliquer. Le réglage des émetteurs El à En et des récepteurs R1 à Rn sur des codes particuliers est commandé par les unités UC1 à UCn qui transmettent les signaux de masques MC correspondants aux instants voulus. A titre d'exemple on va décrire l'établissement d'une liaison entre deux abonnés Ap et Aq en se référant également aux diagrammes de la figure 5. Pour établir une liaison deux voies Vi sont nécessaires. Les votes de numéro pair utiliseront un code Ci et les voies de numéro impair un code C(i+l). En état de veille, c'est-à-dire lorsque la ligne d'un abonné est libre, le récepteur correspondant est réglé sur le code CS2 de la deuxième voie de service. Lorsque l'abonné Ap décroche pour appeler l'abonné Aq, l'unité UCp détecte ce décrochage et transmet au récepteur Rp le signal de masque TICS1 qui commande le réglage de Rp sur le code CS1. Pour simplifier on a représenté sur la figure 5 le réglage d'un émetteur ou d'un récepteur sur un code Ci par la notation 2T. Les diagrammes GCE et GCR représentent les différents réglages de codes des émetteur et récepteur correspondants en fonction du temps. La flèche sur le diagramme de Ap indique l'instant de décrochage par Ap. L'émetteur de service ES1 émet en permanence, avec le code de modulation CS1, les numéros des codes des voies de trafic libres. Cette liste lui est fournie en permanence par le calculateur UCC qui la tient à jour. L'unité de commande UCp recevant du récepteur Rp, réglé sur CS1, cette liste, choisit un code de voie libre dans cette liste, par exemple le premier code de rang pair soit Cj ce code. L'unité UCp commande alors le réglage de l'émetteur Ep sur le code choisi Cj en même temps que le réglage de Rp sur CS2 et envoie à l'émetteur pour transmission une séquence de mots composée du numéro d'identification q q du correspondant appelé Aq (répété deux fois par exemple) suivi du numéro personnel p de l'abonné appelant, lui aussi répété.Ce message est reçu par le récepteur RSj de surveillance dë la voie Vj qui le retransmet au calculateur UCC. Celui-ci est ainsi averti que Ap appelle Aq sur la voie Vj, vérifie que Aq est libre puis marque dans sa memoire Ap et Aq occupés et supprime Cj sur la liste émise par ES1. Le calculateur UCC commande alors l'émission sur la deuxième voie de service par ES2, réglé de façon fixe sur CS2, de la séquence de mots q, Cj, p, Cj+l. Le récepteur Rq de Aq étant en veille est réglé sur le code CS2, reçoit le message et le transmet à l'unité UCq. L'unité UCq reconnait sa propre adresse q, suivie de Cj et commande alors le réglage du récepteur Rq sur le code Cj en même temps que le réglage de son émetteur Eq sur le code Cj+l, puis l'émission par Eq d'une séquence Q de mots q, q, q, .... q De même le récepteur Rp de Ap étant réglé sur CS2 reçoit le message q, Ci > p, Cj+l et le transmet à l'unité UCp.Celle-ci reconnait sa propre adresse p suivie de Cj+l > et commande alors le réglage du récepteur Rp sur le code Cj+l, puis l'émission par Ep, déjà réglé sur Cj > d'une séquence P de mots p, p, p, .... Les signaux Q et P sont reçus respectivement par les récepteurs de surveillance RSj+l et RSj qui les transmettent au calculateur UCC l'avertissant que les liaisons sont établies. Le récepteur Rp reçoit également Q qui est détecté par l'unité UCp ; celle-ci commande alors ltémission par Ep d'un signal Z qui, reçu par Rq, déclenche par UCq la sonnerie chez l'abonné Aq et module également l'émission de Eq. Le récepteur Rp reçoit donc alors lui aussi le signal Z qui constitue le retour de sonnerie. Dès que Aq décroche, le retour de sonnerie disparatt prévenant ainsi par Eq et Rp l'unité UCp qui supprime alors le signal Z. Cette disparition du signal Z à la fois sur Ep et Eq est détectée par l'intermédiaire des récepteurs RSj et RSj+l et le calculateur UCC est ainsi prévenu que les abonnés Ap et Aq sont en liaison. Si l'abonné Aq est occupé, le calculateur UCC le reconnait dans son fichier à la réception par RSj du message q, q, p, p. Au lieu de renvoyer par ES2 le message q, Cj, p, Cj+l il renvoie le message q, Cj > p, CS3. Le récepteur Rp est alors réglé par l'unité UCp sur le code CS3 et reçoit alors de l'émetteur ES3 un message d'occupation émis en permanence tel que votre correspondant est occupé". Naturellement, la procédure décrite ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple et on peut en imaginer d'autres sans sortir du cadre de l'invention. I1 est à noter qu'un tel système de communication ne crée pas de "bruits de commutation" comme dans un centre de commutation classique, à relais par exemple, mais seulement des bruits blancs et à large bande qui ne risquent pas de perturber en particulier les transmissions HIC à haute vitesse. I1 est ainsi bien adapté à la transmission de données. En outre la largeur de bande des signaux d'information n'est absolument pas limitée et le système convient donc très bien à la commutation de voies large bande telles que voies de télévision. Bien entendu, les exemples décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention et en particulier il est clair qu'on pourrait appliquer l'invention en commutant des ondes lumineuses suivant le même principe au lieu d'utiliser des ondes radioélectriques. REVENDICATIONS 1. Centre de commutation pour système de télécommunication permettant la mise en communication d'un nombre n de terminaux reliés a ce centre, caractérisé en ce que chaque terminal est relié à un émetteur et à un récepteur d'ondes électromagnétiques, en ce que lesdits émetteurs et récepteurs sont disposés dans un espace fermé de manière que chaque émetteur rayonne vers tous les récepteurs un signal de niveau sensiblement égal, en ce que dans chaque émetteur est prévu un générateur de codes pseudo-aléatoires pour moduler en phase le signal émis par un code pseudo-aléatoire déterminé par un signal de commande appliqué audit générateur, en ce que dans chaque récepteur est prévu un circuit de démodulation et corrélation dont le signal local est modulé en phase par un code pseudo-aléatoire fourni par un générateur de codes pseudo-aléatoires identique à ceux des émetteurs et commandé par un signal de commande et en ce qu'il est prévu des moyens de commande pour fournir lesdits signaux de commande de façon à régler le générateur de codes de l'émetteur d'un terminal et celui du récepteur du terminal avec qui une liaison est à établir sur un même code, et viceversa. 2. Centre de commutation selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans chaque émetteur le signal venant du terminal correspondant module en fréquence une porteuse hyperfréquence avant d'être modulé en phase par le code pseudo-aléatoire fourni par ledit générateur de codes correspondant et en ce que dans chaque récepteur est prévu un récepteur en modulation de fréquence, connu en soi, disposé après ledit circuit de démodulation et corrélation.