Brevet FR2301981A1 — publié le 19760917

La présente invention concerne un système de transmission de données sur une voie modulée en delta et optimisée pour la parole, dans lequel les modulateurs et les démodulateurs sont réalisés sous la forme de modulateurs et démodulateurs delta auto-adaptatifs faisant intervenir une régulation agissant vers l'carrière et une compression-extension syllabique.De tels systèmes de modulation en delta mis au point pour une transmission optimale de la parole et comportant des modulateurs et démodulateurs delta auto-adaptatifs avec une régulation agissant vers l'arrière et une compression-extension syllabique sont connus dans la technique et ont été décrits par exemple dans un article de R.Block en langue allemande 11Adaptive Deltamodulationsverfahren für Sprachubertragung - eine Ubersicht", publié dans la revue technique NTZ en 1973, NO 11, pages 499 à 502, plus spécialement au paragraphe 3.2, "Silbenkompandierung" et sur la figure 6, page 501, On optimise ce dispositif pour la distribution d'énergie spécifique de la voix sur la bande de comuunica- tion.Si l'on doit transmettre par le moyen d'un tel système auto-adaptatif de modulation en delta des signaux dtinformation dont la distribution d'énergie est différente, on obtient un bruit de quantification supérieur à celui produit au cours de la transmission de la parole, donc une réduction du nombre des sections de modulation susceptibles d'etre connectées en série. Ces signaux d' information peuvent etre constitués par exemple par des signaux de données modulés en angle tels que des signaux de donnes modules en fréquence ou en deux ou quatre phases.Si l'on transmet ces signaux de données sur une voie calculée pour une transmission optimale des fréquences vocales et modulée en delta, le nombre d'erreurs de bit admissible pour une transmission fiable des données, soit p Le but de la présente invention est de prévoir un dispositif permettant une transmission suffisamment exempte de distorsion de signaux de données ainsi modulés en angle dans une voie modulée en delta et calculée à 1' origine pour une transmission optimale des fréquences vocales, pour un prix de revient supplémentaire raisonnable. Ce but est atteint par les moyens décrits dans les revendications de la présente invention. Avec le dispositif de l'invention, on peut doubler le nombre des sections de modulation susceptibles d'etre connectées en série. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un modulateur delta auto-adaptatif optimisé pour fréquences vocales de type connu - la figure 2, un démodulateur delta correspondant ; - la figure 3, un dispositif conforme à l'invention comportant des réseaux d'adaptation mis en circuit uniquement pendant la transmission de données ; - la figure 4, le dispositif de la figure 3 comportant un exemple de réalisation de réseau d'adaptation avec une représentation des spectres de signal ; - la figure 5, un dispositif conforme à l'invention comportant des réseaux d'adaptation en permanence en circuit côtés émission et réception ;; - la figure 6, le dispositif de la figure 5 dans lequel le réseau d'adaptation coté émission n'est pas connecté avant le modulateur delta mais introduit dans le circuit de contre-réaction du modulateur lui-zeme - la figure 7, le dispositif de la figure 3 dans lequel les réseaux d'adaptation ne sont mis en circuit que du coté émission - la figure 8, le dispositif de la figure 5 dans lequel les réseaux d'adaptation ne sont mis en circuit que du côté rémission ; - la figure 9, une réalisation particulière du dispositif de la figure 8. On va procéder maintenant à une brève description du modulateur delta optimisé pour la voix utilisé dans le dispositif de l'invention, ainsi que du démodulateur correspondant, en se reportant aux figures 1 et 2. Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne un filtre passe-bas dont le rôle est de limiter le signal X(n) à transmettre à une fréquence maximale de 3400 Hz. Le signal de sortie du filtre passe-bas 1 est ensuite appliqué à l'entrée du modulateur delta 2, constituée par une entre d'un comparateur 3. Le signal de sortie du comparateur 3 est limite dans un limiteur 4 et quantifié à l'aide d'un circuit de commutation synchronisé 5, Le signal quantifié d(n) est transmis, mais également envoyé à l'entre d'un détecteur de pente delta 6 et à une entrée d'un modulateur d'amplitude d'impulsions 7 à l'autre entrée duquel apparat le signal de sortie du détecteur de pente delta 6.Le signal de sortie du modulateur d'amplitude d'impulsions 7 est ensuite intégré dans un intégrateur 8 et peut etre amplifié dans un amplificateur 9 avant d'etre appliqué à l'autre ente du coleparateur 3. Le détecteur de pente delta 6 peut être constitué, d'une manière analogue à celui représenté par la figure 5 de l'article de R.Block, par un registre à décalage suivi d'un circuit logique adaptatif dont la sortie est elle-meme suivie, non pas d'une source de courant controlée comme sur ladite figure 5, mais d'un intégrateur dont le délai d'intégration est suffisant pour permettre la compression-extension syllabique. Le démodulateur delta 21 de la figure 2 comporte un modulateur d'amplitude d'impulsions 17 à l'entrée duquel est appliqué le signal d(n) reçu. Ce signal est aussi appliqué à ltentr6e du détecteur de pente delta 16, homologue du détecteur 6 contenu dans le modulateur delta de la figure 1. Le signal de sortie du détecteur de pente delta 16 est appliqué à la deuxième entrée du modulateur d'amplitude d'impulsions 17 dont le signal de sortie passe à travers un intégrateur 18. Un filtre passe-bas 11 élimine toutes les fréquences au-delà de 3400 Hz, de sorte qu'à sa sortie le signal X(n) apparat à nouveau, mais incluant le bruit provoqué par la modulation, la transmission et la démodulation. Lorsque, au moyen d'un tel dispositif de modulation en delta, on doit transmettre un signal entrant avec un rapport maximal signal/bruit de quantification, il est nécessaire que les paramètres individuels des organes de modulation en delta tels que la grandeur des échelons, la vitesse de transmission, la compression-extension, etc. soient adaptés aux caractéristiques du signal à transmettre, telles que la largeur de bande, la situation de la bande dans la gamme de fréquences, la forme du spectre de puissance, etc.Si, comme dans le cas présent, le dispositif de modulation en delta a été optimisé pour les signaux de la parole, l'application à l'entre de tout autre signal de large bande ayant des caractéristiques nettement différentes de celles du spectre vocal conduit inévitablement à un rapport signal/bruit de quantification plus faible. Il ne fait pas de doute qu'il existe un tel écart important vis-à-vis du spectre vocal dans le cas de signaux de données modulés en angle. Pour obtenir un rapport signal/bruit de quantification suffisant également pendant la transmission de tels signaux de données par l'intermédiaire d'un dispositif de modulation en delta optimisé pour les fréquences vocales, il faut adapter le spectre des signaux de données aux caractéristiques des dispositifs de modulation en delta au moyen d'un roseau approprié. Comme représenté par la figure 3, ceci peut etre réalisé en plaçant avant le modulateur delta 2, côté émission, un réseau NW1 qui adaptera le spectre du signal de données à transmettre à celui du signal de parole. Le démodulateur delta 21 coté réception est alors suivi d'un réseau NW2 qui restitue la distribution originale du spectre. Comme on le voit sur la figure 3, les réseaux NW1 et NE2 ne sont introduits dans les voies de transmission que lorsqu'on doit transmettre des signaux de données. Pour cela, le signal à transmettre est examiné côté transmission afin de déterminer s'il s'agit d'un signal de parole ou de données. Ceci est réalisé par un détecteur de signaux de données DSD (10). On peut utiliser un détecteur de tolérance d'amplitude connu du type ayant été décrit par H.Unterberger dans un article intitulé "Fehlersicherung durch Prufen der Signalform", publié dans la revue '%TUF" (Nachrichtentechnische Fachberichte), Vol. 37 (1969), pages 421 à 430, pour la commande d'un dispositif de commutation ul. Pour le dispositif de commutation correspondant u2 côté réception, on peut transmettre l'instruction de commutation simultanément, ou bien encore utiliser un détecteur de signaux de données supplémentaire, mais cette deuxième possibilité sera dans la plupart des cas à éviter pour des raisons de prix de revient. La figure 4 représente une réalisation du dispositif de la figure 3. Le réseau NW1 est conçu sous la forme d'un réseau RC d'amortissement des fréquences élevées et le réseau NW2 sous la forme d'un réseau RC d'amplification des fréquences élevées, donc agissant à l'opposé du réseau NW1. Les signaux de parole traversent le dispositif sans modification, comme on peut le constater d'après les spectres représentés au-dessous du diagramme général. Les spectres correspondants des signaux de données sont représentés au-dessus du diagramme général. En face de l'entre du modulateur delta 2, le spectre plat des signaux de données est converti en un spectre de meme distribution que celui des signaux de parole, au moyen du réseau NW1. Au-delà de la sortie du démodulateur 21, ce spectre analogue à un spectre de signaux de parole est reconverti en un spectre plat au moyen du réseau NW2. La question se pose de savoir si une telle commutation est vraiment indispensable, autrement dit, si la transmission d'un signal de parole, dont les fréquences élevées ont été anormalement amorties, sur une voie à modulation en delta, suivie d'une amplification desdites fréquences élevées, détermine une détérioration sensible du rapport signal/bruit et de l'intelligibilité de la parole, alors que pendant la transmission de données le rapport signal bruit de quantification se trouve amélioré. On s'est aperçu que lors de la transmission de signaux de parole, il se produit bien une augmentation du bruit mais aucune diminution notable de l'intelligibilité, donc, que les réseaux NW1 et NW2, s'ils sont bien proportionnés, peuvent rester connectés aussi bien pour la transmission de signaux de parole que pour celle de signaux de données, comme représenté par la figure 5. La figure 6 représente une variante du dispositif de la figure 5. Au lieu de placer le réseau NW1 avant le modulateur en delta 2, on peut introduire un réseau NW3 dans le circuit de contre-réaction du modulateur 2, entre la sortie de l'amplificateur 9 et la deuxième entrée du comparateur 3. Si, en introduisant des réseaux en permanence côté émission et côté réception, il est possible d'améliorer sensiblement la transmission de signaux de données sur une voie à modulation en delta, sans detériorer en même temps et dans la meme proportion la transmission de signaux de parole, la question se pose de savoir si l'on peut améliorer la transmission de données en connectant ces réseaux uniquement côté émission, soit seulement pendant la transmission de données, soit même en permanence. La figure 7 représente une variante du dispositif de la figure 3. Côté réception, le réseau NW2 et le dispositif de commutation u2 ont été omis. Par contre, on a prévu un réseau NW3 et un dispositif de commutation u3 coté émission, dans le modulateur delta 2, entre l'amplificateur 9 et le comparateur 3, le dispositif de commutation u3 étant commandé tout comme le dispositif de commutation ul par le détecteur de signaux de données DSD (10). Ce dispositif procure une amélioration considérable du rapport signal de données/bruit de quantification ainsi qu'une bonne transmission, sans modification, des signaux de parole. La figure 8 représente la modification correspondante du dispositif de la figure 5. La encore, on a omis le réseau NW2 coté réception. La figure 9 représente un dispositif dans lequel, à première vue, on semble n'avoir introduit qu'un seul réseau NW4.Cependant, étant donné que l'on utilise un amplificateur opérationnel A pour servir de comparateur 3, et du fait que le réseau NW4 a été placé avant l'entrée inverseuse, ce réseau fait également partie d' un circuit de contre-réaction, gracie à quoi la branche non inverseuse de l'amplificateur possède une courbe de réponse jouant le rôle d'un deuxième réseau. Le fonctionnement électrique de ce dispositif correspond donc à celui de la figure 8, sur laquelle le réseau NW1 est connecté avant le comparateur 3, tandis que le réseau NW3, comme le réseau NW4 de la figure 9, est placé entre la sortie de l'amplificateur 9 et la deuxième entrée du comparateur 3. Avec tous les dispositifs qui viennent d'être décrits, il est possible de réaliser une amélioration considérable du rapport signal de données/bruit de quantification sans détérioration sensible de l'intelligibilité. Le nombre des sections de modulation en delta pouvant être connectées en série pendant la transmission de données peut au moins être doublé, celui des équipements requis restant relativement faible. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de transmission de données sur voie modulée en delta et optimisée pour les fréquences vocales dont les modulateurs et démodulateurs sont réalisés sous la forme de modulateurs et de démodulateurs delta autoadaptatifs faisant intervenir une régulation agissant vers l'arrière et une compression-extension syllabique, caractérisé par le fait que, pour la transmission de signaux de données modulés en angle, on met en circuit deux réseaux à action inverse destinés à réduire le bruit de quantification en adaptant le spectre de puissance des signaux de données au modulateur delta optimisé pour le spectre de puissance des signaux de parole, et à restituer le spectre de puissance original des signaux de données. 2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits réseaux d'adaptation sont connectés en permanence dans les dispositifs de modulation en delta, et que leurs caractéristiques de transmission sont ainsi modifiées de façon que les signaux de données modulés en angle ainsi que les signaux de parole soient transmis avec un niveau de bruit suffisamment bas. 3. Système conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits réseaux d'adaptation sont connectés dans les organes de modulation en delta uniquement lorsqu'un détecteur de signaux de données indique la présence d'un signal de données. 4. Système conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que lesdits réseaux d'adaptation sont-connectés à la fois côté émission avant ou dans le modulateur delta et côté réception après le démodulateur delta. 5. Système conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que lesdits réseaux d'adaptation ne sont connectés que du côté émission, avant ou dans le modulateur delta.