Brevet FR2331220A1 — publié le 19770603

La presente invention concerne un procédé et des dispositifs de concentration téléphonique temporelle utilisant la modulation delta. La concentration temporelle d'un grand nombre de lignes téléphoniques d'abonnés sur un nombre plus restreint de jonctions téléphoniques peut être effectuée suivant plusieurs types de modulation. Il faut rappeler que, dans tous, les systèmes de modulation temporelle, la fréquence d'échantillonnage doit être supérieure au double de la fréquence la plus haute du signal à échantillonner. Dans les systèmes à modulation d'impulsions en amplitude ou dans les systèmes à modulation par impulsions et codage, qui sont généralement utilisés, la fréquence d'échantillonnage est de 8 kHz. Il faut donc prévoir sur chaque ligne d'abonné, avant la conversion du signal en impulsions, un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure à 4 kHz qui est relativement cher. Par ailleurs, en ce qui concerne la modulation d'impulsions en amplitude, le traitement des impulsions modulées en amplitude pose des problèmes de diaphonie et de résistance aux points de connexion. Dans la modulation par impulsions et codage, le codeur analogique/MIC est relativement complexe et, dans l'état actuel de la technique, il ne peut d'un point de vue économique être envisagé d'en utiliser un par ligne d'abonné. Il est également possible de choisir comme type de modulation la modulation delta. Dans la modulation delta, on produit, à partir d'un signal de parole, un train d'impulsions pouvant prendre chacune l'une de deux valeurs "1" ou 11011 indiquant la différence d'amplitude instantanée entre la forme d'onde du signal de parole à numériser et le train d'impulsions intégré.Quand, à l'instant de l'échantillonnage, l'amplitude instantanée de la forme d'onde du signal est supérieure au signal de sortie de l'i tégrateur recevant le train d'impulsions, il y a génération d'une impulsion positive (ou "7"), dans le cas contraire, il y a génération d'une impulsion négative ou nulle (ou nô"), A la réception, le train des impulsions reçues commande la polarité d'impulsions engendrées dans le récepteur, lesquelles sont appliquées à un intégrateur dont le signal de sortie, après filtrage, constitue la reproduction de la forme d'onde du signal de parole initial. Les avantages et les insuffisances de la modulation delta sont bien connues et, à ce sujet, on pourra, par exemple, se reporter à l'article "Delta modulation" de H.Rt.Schindler parudans la revue américaine IEEE Spectrum de 1970, pages 69 à 78. En ce qui concerne l'application de la modulation à l'objet de l'invention, on retiendra que, pour obtenir une fidélité de reproduction raisonnable de la forme d'onde du signal de parole original, il faut prévoir une fréquence d'échantillonnage élevée. Cela implique une grande largeur de bande de transmission, qui est pratiquement sans inconvénient car dans un dispositif de concentration téléphonique les liaisons sont courtes. Par contre, les avantages de la modulation delta sont importants.Tout d'abord, en ce qui concerne le codage, étant donné la fréquence d'échantillonnage élevée, il est inutile de prévoir un filtre passe-bas. De plus, les conversions analogique/numérique, dans le sens entrant, et numérique/analogique, dans le sens sortant, peuvent être effectuées au moyen de circuits relativement simples sous forme de circuits intégrés. Ainsi, la modulation delta représente un excellent choix pour traiter les signaux de parole des lignes d'abonnés, qui sont nombreuses, car il en résulte un gain de place et une économie importantes sur le plan de la fabrication. En ce qui concerne la transmission de signaux sur des jonctions à trafic élevé ou à grande distance, la modulation présente, par contre, des avantages sur la modulation delta, notamment en ce quelle permet l'utilisation d'une fréquence d'échantillonnage moins élevée et donc, une bande passante moins large. D'autre part, la transmission et la commutation de signaux MIC multiplexés dans le temps sont bien connues. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un dispositif de concentration téléphonique temporelle présentant sur les dispositifs connus des avantages notamment en ce qui concerne les dimensions et le coQt de fabrication. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif de concentration téléphonique temporelle utilisant une conversion des signaux analogiques de parole en signaux numériques à modulation delta par ligne d'abonné. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un dispositif de concentration téléphonique temporelle comportant des lignes entrantes d'abonnés et des jonctions sortantes en nombre beaucoup plus réduit que celui des lignes entrantes d'abonnés, dans lequel les signaux analogiques de parole de chaque ligne d'abonné, en cours de conversation, sont convertis en signaux numériques à modulation delta, qui sont sélectivement transmis à une jonction sortante ot ils sont convertis en signaux convenables pour être transmis par ladite jonction sortante. Suivant une autre caractéristique, lesdits signaux numériques à modulation delta, transmis à ladite jonction, sont reconvertis en signaux analogiques. Suivant une autre caractéristique, lesdits signaux numériques à modulation delta transmis à ladite jonction, sont reconvertis en signaux analogiques, qui, à leur tour, sont convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage. Suivant une autre caractéristique, lesdits signaux numériques à modulation delta, transmis à ladite jonction, sont directement convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage. Suivant une autre caractéristique, lesdits signaux numériques à modulation delta, transmis à ladite jonction, sont directement convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage, dont la fréquence d'échantillonnage est la m > e que celle desdits signaux numériques à modulation delta, lesdits signaux numériques à modulation par impulsions et codage étant ensuite traités dans un filtre numérique pour en abaisser la fréquence d'échantillonnage. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d' exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est le bloc-diagramme schématique d'un concentrateur temporel de voies entrantes sur des voies sortantes, la commutation temporelle étant effectuée en modulation delta, et la Fig. 2 est le bloc-diagramme schématique d'une variante du concentrateur de la Fig. 1 dans lequel les voies sortantes délivrent d-s signaux numériques à modulation par impulsions et codage. A la Fig. 1, on a représenté n voies entrantes L1 à Ln respectivement reliées aux entrées de signal de codeurs delta C7 à Cn. En pratique, chaque voie L1 à Ln est reliée à une ligne téléphonique d'abonné par un transformateur différentiel, non montré, et ne transmet les signaux de parole que dans le sens indiqué par les flèches. On suppose de plus que chaque ligne d'abonné comporte un circuit de ligne, non montré, commandé par un organe de commande central, non montré, pour mettre en service sélectivement la voie entrante correspondante. Les sorties de signal des codeurs C1 à Cn sont respectivement reliées aux entrées d'un dispositif de commutation temporelle CT.Les sorties du dispositif CT sont reliées aux entrées de signal de p décodeur pelta Dl à Dp dont les sorties de signal sont reliées à p voies sortantes J1 à Jp. Chaque voie sortante fait partie d'une jonction du type quatre fils et assure la transmission des signaux dans le sens indiqué par les flèches. Le dispositif de commutation CT a son entrée de commande reliée par une liaison M de marquage à un circuit logique de commande LC. Le nombre p des voies sortantes est sensiblement inférieur au nombre n des voies entrantes. Les nombres p et n sont déterminés en fonction du trafic téléphonique à écouler. L'ensemble des circuits de la Fig. 1 constitue un étage de concentration qui peut faire partie d'un central téléphonique local ou être rattaché à un tel central. On suppose notamment que ce central comporte l'organe de commande central, mentionné ci-dessus, qui transmet au circuit CT les identités des voies entrantes à relier sélectivement aux voies sortantes par l'intermédiaire du dispositif de commutation CT et, éventuellement, les instants auxquels les liaisons doivent etre effectuées.A titre d'exemple, on a supposé que le dispositif CT comportait des portes électroniques d'entrée P1 à Pn, représentées sous la forme de contacts ouverts, reliées, d'une part, respectivement aux entrées de CT et, d'autre part, à une liaison commune A, et des portes électronicues de sorties N à Np, également représentées sous la forme de contacts ouverts, reliées, d'une part, à la liaison A et, d'autre part, aux sorties de CT. Pour réaliser la liaison sélective entre une voie entrante Lx et une voie sortante Jy, avec x quelconque entre 1 et n et y quelconque entre 1 et p, il faut, au même instant, fermer la porte Px et Ny. Les ordres de commande de ces portes sont transmises de W à CT par M. Chaque codeur delta C1 à Cn assure la conversion du signal de parole analogique appliqué par la voie entrante correspondante, quand elle est en service, en un signal numérique à modulation delta. Par exemple, le codeur Cx échantillonne à la fréquence d'échantillonnage de128kHz le signal de parole et délivre une suite de signaux composés de "1" et de "O" à la fréquence d'échantillonnage. Cette suite de "1" et "0" est transmise par Px et Ny au décodeur delta Dy qui restitue le signal analogique initial et la voie Jy transmet ce signal aux autres étages de commutation du central. On peut noter qu'avec une fréquence d'échantillonnage de 128 kHz, il est inutile de prévoir un filtre passe-bas, devant le codeur Cx, car la fréquence moitié 64 kHz est largement supérieure à la fréquence la plus élevée du signal de parole transmis par la ligne d'abonné. Suivant un premier mode =e fonctionnement, les codeurs delta associés à des voies entrantes en cours de communication ont un fonctionnement synchrone commandé par des impulsions d'horloge à la fréquence d'échantillonnage délivrées par le circuit LC. De même, les décodeurs delta ont un fonctionnement synchrone également commandé par des impulsions d'horloge provenant de LC.Chaque élément binaire produit par un codeur, tel que Cx, est alors gardé en mémoire à la sortie de Cx avant d'être transféré, à un instant donné dans l'intervalle entre deux échantillonnages, vers le décodeur Dy où il est gardé en mémoire à l'entrée jusqu'au prochain instant de décodage. la commande du circuit CT est adaptée pour àire actionner les portes P1 à Pn et N1 à Np de manière qu'au maximum p éléments binaires provenant de voies différentes soient transférés aux décodeurs associés. Dans un autre mode de fonctionnement, chaque codeur Cx et le décodeur Dy associé fonctionnent en synchronisme avec les portes Px et Ny. L'échantillonnage est alors pratiquement commandé à partir du circuit LC. Il faut encore noter qu'en représentant une seule liaison A, on suppose qu'il n'existe qu'un multiplex temporel pour toutes les voies actives entrantes et sortantes. Mais on peut prévoir plusieurs sous-multiplex avec ou non brassage entre eux. Par ailleurs, la déconcentration des signaux transmis par des voies parallèles à celles de la Fig. 1, mais non montrées, dans le sens inverse de celui des flèches, peut oestre facilement réalisée en permutant les codeurs delta avec les décodeurs delta. La Fig. 2 concerne un concentrateur, présentant des analogies avec celui de la Fig. 1, mais où les voies sortantes VI à Vp délivrent des signaux numériques à modulation par impulsions et codage ou signaux MIC, au lieu de délivrer des signaux analogiques. Un tel concentrateur est particuliirement adapté pour fonctionner dans un réseau de commutation temporelle de signaux MIC. Le concentrateur de la Fig. 2 comporte encore n voies entrantes L7 à Ln avec n codeurs delta Cl à Cn, un dispositif de commutation temporelle CT associé à un circuit logique de commande LC. Par contre, sur les voies sortantes V1 à Vp sont prévues des convertisseurs delta-MIC Ni à Mp, au lieu des décodeurs delta. En ce qui concerne la description d'un convertisseur delta-MIC, on pourra se référer à l'article "The Application of Delta Hodulation to Analog-to-PCM Encoding" de D.J. Goodman, paru dans la revue BSTJ; Vol. 48, No 2, en février 1969. Toutefois, dans cet article, on considère un convertisseur capable de traiter un signal à modulation delta dont la fréquence d'échantillonnage est nettement plus élevée que celle du signal MIC que l'on désire obtenir. Suivant un aspect de la présente invention, la fréquence d'échantillonnage du signal MIC délivré par le convertisseur delta-HIC est égale à celle du signal à modulation delta. Cette disposition permet de simplifier notamment ledit convertisseur. De plus, les sorties des convertisseurs m à Mp sont respectivement reliées aux entrées de filtres numériques F1 à Fp dont les signaux de sortie sont des signaux MIC à fréquence d'échantillonnage abaissée à 8 kHz. Ainsi les signaux transmis par les voies sortantes V1 à Vp ont les caractéristiques normales des signaux HIC usuels ce qui est commode pour les traitement ultérieurs dans le réseau de commutation temporel. Les signaux des voies VI à Vp peuvent être multiplexés dans un circuit MX. il est bien entendu que le fonctionnement du circuit MT peut encore être un de ceux décrits ci-dessus en relation avec la Fig. 1. En ce qui concerne la déconcentration des signaux transmis aux lignes d'abonnés, on peut utiliser un convertisseur HIC-delta à la place du convertisseur delta-MIC, d'une part, et un décodeur delta au lieu d'un codeur, d'autre part. Les convertisseurs HIC-delta sont bien connus. Toutefois, la conversion ne s impose pas toujours sur le plan économique, car les décodeurs MIC sont nettement moins chers que les codeurs MIC. Aussi il n'est pas prohibitif de supprimer la conversion HICelta et ne garder qu'un dispositif de commutation temporel de structure voisine de celle du dispositif MT avec un décodeur HIC par ligne d'abonné. Il faut encore noter que dans le cas où le réseau de commutation temporel MIC, auquel sont reliées les voies sortantes VI à Vp de la Fig. 2, fonctionne avec des échantillons codés avec compression, il est nécessaire de prévoir un convertisseur de code approprié à la sortie de chaque voie V7 à Vn. Enfin, il faut encore noter que si l'on utilise le ccncentrateur de la Fig. 1 en relation avec un réseau de commutation temporel HIC, il est nécessaire de relier les voies sortantes J1 à Jp à des codeurs MIC convertissant les signaux analogiques en signaux numériques MIC. Il est alors possible de supprimer les filtres passe-bas des décodeurs delta Dl à Dp car les codeurs MIC comportent un filtre passe-bas à leurs entrées. En relation avec le concentrateur de la Fig. 2, il est également possible d'utiliser des convertisseurs delta-MIC Ni à Mp délivrant directement un signal MIC dont la fréquence d'échantillonnage n1 est pas égale à 128 kHz, comme celle du signal à modulation delta, mais inférieure, soit par exemple égale à 64 ou même 32 kHz, selon que la largeur de bande des signaux de parole est plus étroite. Le filtre numérique F1 à Fp, monté derrière le convertisseur, peut alors être plus simple que celui qui est nécessaire pour abaisser la fréquence d'échantillonnage de 128 kHz à 8 kHz. il est rappelé qu'un convertisseur delta-MIC dont la fréquence d'échantillonnage du signal MIC est égale à celle du signal à modulation delta linéaire peut être constitué simplement par un compteur-décompteur recevant la suite des ebs du signal à modulation delta et délivrant, à la même cadence, un signal MIC représentant le compte qu'il a atteint. Un tel convertisseur est évidemment extreme- ment simple Un convertisseur dont la fréquence d'échantillonnage du signal MIC serait la moitié ou le quart de celle du signal à modulation delta peut etre constitué par un compteur-décompteur ne délivrant un signal HIC qu'une fois sur deux ou sur quatre. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits cidessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il faut comprendre que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 7) Procédé de concentration temporelle dans un concentrateur composé de lignes entrantes d'abonnés et de jonctions sortantes en nombre beaucoup plus réduit que celui des lignes entrantes d'abonnés, caractérisé en ce que les signaux analogiques de parcle de chaque ligne d'abonné, en cours de conversation, sont convertis en signaux numériques à modulation delta, qui sont sélectivement transmis à une jonction sortante où ils sont convertis en signaux convenables pour être transmis par ladite jonction sortante. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques à modulation delta, transmis à ladite jonction, sont reconvertis en signaux analogiques. 3) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques à modulation delta transmis à ladite jonction, sont reconvertis en signaux analogiques, qui, à leur tour, sont convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage. 4) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques à modulation delta, transmis à ladite jonction, sont directement convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage. 5) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques à modulation delta; transmis à ladite jonction, sont directement convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage, dont la fréquence d'échantillonnage est la meme que celle desdits signaux numériques à modulation delta, lesdits signaux numériques à modulation par impulsions et codage étant ensuite traités dans un filtre numérique pour en abaisser la fréquence d'échantillonnage. 6) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques à modulation delta, transmis à ladite jonction, sont directement convertis en signaux numériques à modulation par impulsions et codage, dont la fréquence d'échantillonnage est la moitié ou le quart de celle desdits signaux numériques à modulation delta, lesdits signaux numériques à modulation par impulsions et codage étant ensuite traités dans un filtre numérique pour en abaisser la fréquence d'échantillonnage. 7) Dispositif de concentration temporelle mettant en'oeuvre fie'procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque ligne entrante comporte un modulateur delta et en ce que chaque jonction sortante comporte un démodulateur delta, simple ou relié à un modulateur HIC, la liaison terpo- relle entre les modulateurs delta en fonctionnement et les démodulateurs delta en fonctionnementétant sélectivement établie à travers un commutateur temporel. 8) Dispositif de concentration temporelle mettant en oeuvre le procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que chaque ligne entrante comporte un modulateur delta et en ce que chaque jonction sortante comporte un convertisseur delta-MIC, la liaison temporelle entre les modulateurs delta en fonctionnement et les convertisseurs delta-MIC en fonctionnement étant sélectivement établie à travers un commutateur temporel. 9) Dispositif de concentration temporelle suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le convertisseur delta-MIC est suivi d'un filtre numé risque, le convertisseur délivrant un signal MIC dont la fréquence d'échantillonnage est égale à celle du signal à modulation delta qui lui est appliqué, le filtre numérique abaissant la fréquence d'échantillonnage du signal MIC à une valeur normale, très inférieure à celle du signal à modulation delta. 70) Dispositif de concentration temporelle suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le convertisseur delta-MIC est suivi d'un filtre numérique, le convertisseur delta-MIC délivrant un signal MIC dont la fréquence d'échantillonnage est égale à la moitié ou au quart de celle du signal à modulation delta qui lui est appliqué, le filtre numérique abaissant la fréquence d'échantillonnage du signal HIC à une valeur normale, très inférieure à celle du signal à modulation delta.