Brevet FR2326805A1 — publié le 19770429

La présente invention concerne un circuit de codage utilisable dans les transmissions téléphoniques du type M.I.C. (à modulation par impulsions codées), dans lequel les niveaux à ltémission sont préalablement comprimés suivant une caractéristique normalisée dans le but dtaméliorer, aux faibles niveaux, le rapport "signal/bruit" cependant qutune expansion inverse à la réception est opérée pour restituer aux niveaux obtenus par décodage leurs valeurs relatives initiales. On connatt plusieurs dispositifs permettant de respecter la caractéristique de codage normalisée dont il s'agit, avec ses 8 segments linéraires dont la pente doubla lors du passage de chacun dteux au suivant (sauf dans le cas du passage du premier entre eux au second, où la pente reste inchangée) la position de l'échantillon sur l'un de ces segments s'identifiant par ailleurs à l'un des 16 niveaux de quantification équidistants en lesquels le segment dont il s'agit peut être décomposé. On citera en particulier un circuit de codage dans lequel un générateur de tension de référence reproduit les 8 segments de la caractéristique de codage au moyen dtun intégrateur dont le condensateur fixe est monté en série avec une résistance pouvant diminuer de moitié à inter valles de temps régulier, générant ainsi durant l'intervalle de de temps considéré une rampe linéaire de pente double de celle obtenue lors de l'intervalle de temps précédent (sauf durant les deux premier intervalles de temps où c'est la même résistance qui est utilisée, ce qui se traduit par 2 segments de même pente). La tension de référence ainsi obtenue est comparée à l'échantillon à coder.En déclenchant un compteur d'impulsions à ltorigine de chaque nouveau cycle de codage et dénombrant les impulsions d'horloge reçues par le compteur jusqu'au moment où le comparateur constate l'égalité des niveaux sur ses entrées, on obtient sur les sorties du compteur un code binaire naturel à 7 chiffres, dont les 3 chiffres binaires (ABC) correspondant aux poids les plus élevés définissent le segment de la caractéristique de codage auquel appartient l'échantillon et les 4 chiffres binaires (WXYZ) correspondant aux poids les plus faibles définissent la position de l'échantillon sur le segment sélectionné. Le circuit de codage suivant l'invention est comparable, en ce qui concerne la vitesse de codage, au dispositif précédent. Il pré sente l'avantage de réaliser la commutation des segments sur la caractéristique de codage normalisée, non plus par une commutation de résistances dont les valeurs doivent être soigneusement choisies pour qu'elles représentent les différents termes d'une progression géométrique de raison 1/2, mais par une suite de divisions de fréquence par 2 réalisées à partir d'une même fréquence pilote, ce qui conduit à choisir à chaque fois une fréquence qui, elle, satisfait rigoureusement à la loi précédente. Suivant une première caractéristique de l'invention, la tension de référence à laquelle est comparé l'échantillon de niveau inconnu résulte d'une anamorphose de la caractéristique de oodage norialisée et est constituée par une rampe unique, comportant 8 autres segments ayant tous la même pente, disposés dans le prolongement les uns des autres enlireeniveau zéro et un niveau maximal (positif ou négatif) égal au plus élevé des niveaux pouvant autre présentés par un échantillon, et dont chacun a une longueur double de celui qui le précède (à l'exception de second, dont la longueur est égale à celle du premier). SuiVant une deuxieme caractéristique de ltinvefltion, le compteur dtimpulsions qui élabore le code correspondant au niveau de l'échan- tillon à coder reçoit sur son entrée une fréquence variableS qui décroit de moitié lors du passage d'un segment au suivant (sauf lors du passage du premier au deuxième segment où la fréquence reste inchangée et égale à sa valeur maximale). Suivant une troisième caractéristique de l'inventionS la commutation des fréquences est effectuée par l'intermédiaire d'un multiplexeur à 8 sorties placé sous le contr8le de la partie (ABC) du code utilisé pour sélectionner le segment auquel appartient l'échantillon. On comprendra mieux les caractéristiques de l'invention, et d'autres encore, en se reportant aux dessins annexés : - la figure 1 représente 3 segments consécutifs de la caractéristique de codage habituellement utilisée dans laquelle chaque segment a une pente double de celui qui le précède (sous les réserves indiquées plus haut pour ce qui concerne les faibles niveaux) ; - la figure 2 représente les 3 segments homologues, de pente unique, qui sont engendrés par le générateur de rampes utilisé par le circuit de codage suivant l'invention ; - la figure 3 montre comment est constitué le circuit de codage suivant l'invention. On reconnatt, dans la figure 1, la forme de la caractéristique de codage normalisée, limitée à 3 segments consécutifs Sk-1 Sk et S k+1 (avec 2#k#60 avec, en ordonné@@, les niveaux d'entrée à coder et, en abcisses, les niveaux effectivement codés. En faits la caractéristique de codage dont il s'agit est constituée par 8 segments So, S1, S2, S3, S4, S5, 56 et 57, les deux premiers,So et S1, correspondant aux niveaux les plus faibles, ayant tous deux la même pente, contrairement aux suivants dont la pente va en doublant lorsqu'on passe au suivant.Au surplus, la caractéristique complète comprend une autre suite de 8 seg sent s correspondant aux échantillons négatifs et symétrique de celle correspondant aux échantillons positifs. En se limitant aux échantillons positifs auxquels on est ramené après inversion éventuelle du signe de l'échantillon si ce dernier se révèle négatif et en ne considérant que le cas général de 3 segments consécutifs autres que les deux premiers So et S1, on voit aisément, en partageant échelle des temps en 3 intervalles égaux Tk-1, Tk et Tk+1, que le segment médian Sk défini par les 2 points Mk et Nk+lde la caractéristique de codage tels que l'on ait Pk+1 Mk+1 = 2. Pk+1 Qk+1 a une pente double de celle du segment Sk-1 défini par les points Mk-1 et Mk et que le segment Sk+1 obtenu en joignant les points Mk+1 et Nk tels que l'on ait Pk+2 Mk+2 = 2. Pk+2 Qk+2 a, de son côté, une pente double de celle du segment Zk. On a représenté, dans la partie inférieure de la figure 1, les impulsions récurrentes d'horloge (H) utilisées, dans un dispositif de codage tel que celui auquel on s'est référé plus haut et fonctionnant suivant la caractéristique de codage normalisées pour élaborer le code de l'échantillon. On voit que, dans chaque intervalle Tk-1 = Tk = on transmet vers le compteur 16 impulsions qui confèrent à la partie (WXYZ) du code ses 16 composantes possibles 0000, 0001, ..., 1111, en trayant lors de l'application de la 16e impulsion une modification de la partie (ABC) du code, à laquelle est ajoutée un chiffre binaire 1 dans la position de poids le plus faible, provoquant le passage au segment suivant. la figure 2 montre comment il est possible de substituer à la représentation de la caractéristique de codage normalisée telle que celle de la figure 1 une autre représentation dans laquelle, à chacun des segments Sk-1, Sk, Sk+1 de la figure 1 correspond une autre série de segments Sk-1, StkS S1k+1, de pentes toutes égales entre elles, situés dans le prolongement les uns des autres et qui, par suite, définissent cette fois une caractiristique linéaire. Cette anamorphose sur laquelle repose l'invention se traduit par le fait que la durée des différents segments double lors du passage de l'un d'eux au suivant s T'k = 2. T'k-1 T'k+1 = 2. T'k sauf lors du passage du premier d'entre eux S'0 au suivant s'1 où la durée est conservée (T'1 = T'0). Il convient, en conséquence, pour qu'à un m8me niveau de lté- chantillon corresponde une même combinaison codée, que la fréquence des impulsions appliquées à l'entrée du compteur chargé d'élaborer le code, aille en décroissant de moitie lors du passage d2un segment au suivant (h l'exception du passage du segment S'0 au segment S'1 où la fréquence doit rester inchangée).Suivant le segment considéré, les fréquences utilisées seront donc de la forme ci-après, en rappelant dans chaqde cas les limites des segments exprimées en fonction du niveau maximal V des échantillons t (Tableau page 5) f- LIMITES DU SEGMENT ! (exprimées en SEGMENT niveaux de tension) FREQUENCE de à S'0 v/128 0 f0 S'1 v/ 64 v/128 F0 S'2 v/ 32 v/ 64 F0/ 2 | S'3 V vu 16 V v/ 32 Fo/ 4 S'4 v/ 8 v/ 16 F0/ 8 S'5 v/ 4 v/ 8 F0/16 S'6 v/ 2 v/ 4 F0/32 S'7 v v/ 2 F0/64 Cette division par 2 de la fréquence lors du passage dtun segment au suivant est illustrée par la partie inférieure de la figure 2 dans laquelle on retrouve le même nombre d'impulsions -seize- dans chacune des tranches de temps T'k-1, T'k et T'k+1, bien que la valeur de chacune aille en doublant. La constitution du codeur suivant l'invention se déduit des considérations précédentes. On n'a pas représenté, dans la figure 3, les circuits relatifs aux voies d'abonnés, ni les circuits utilisés, tant pour la détermination du signe de l'échantillon E que pour son inversion éventuelle (cas d'un échantillon négatif), dont la réalisation est à la portée de l'homme de l'art. On supposera, dans ce qui suit, que lton dispose de deux signaux entrée : le signal /Ex/ représentant la valeur absolue de l'échantillon (signal issu par exemple de l'échantilloneur- bloqueur et transmis par l'intermédiaire d'un circuit placé sous le contrôle de l'information binaire de signe S, soit directement si le signe est positif, soit après inversion s'il est négatif, et signal de trame Tr de forme impulsionnelle. Le codeur se compose de 4 sous-ensembles (Fig. 3) s - un étage de comparaison 11 B - un étage de comptage 21 - un générateur de signaux d'horloge 31 g - et un sélecteur de fréquences 41. L'étage de comparaison 11 comprend un générateur de rampe linéaire 12, un comparateur de tensions 13 et une bascule bistable à 2 entrées 14. L'application du signal de trame (Tr) toutès les 125/n où n représente le nombre des voies d'abonnés, au générateur de rampes 12 a pour effet dtimposer au niveau de la tension de référence Er fournie par ce circuit un potentiel zéro s c'est pendant ce laps de temps que sera déterminé le signe de l'échantillon sélectionné, d'amplitude Ex, par exemple en comparant -au moyen d'un circuit de comparaison non représenté dans la figure 3- la valeur Ex fournie par l'échantillonneur-blo- queur et la valeur 0 de la tension de référence Er au même instant.La suppression du signal de trame (Tr0 permet à la rampe fournie par le générateur 12 de se développer, définissant ainsi des niveaux de tension positifs allant en croissant linéairement en fonction du temps. Cette tension de référence Er est comparée au signal /Ex/ dans le comparateur 13 qui, lorsque l'égalité des niveaux est constatée, envoie vers l'entrée de gauche de la bascule bistable 14, préalablement remise à zéro par le signal de trame Tr, un signal commandant son passage dans l'état 1. On verra ti-après que c'est précisément l'état de la bascule 14 qui autorise ou non le fonctionnement du compteur d'impulsions 21, c'est-à-dire le comptage des impulsions appliquées sur son entrée si la bascule 14 est dans l'état 0 et l'arrêt dece comptage lorsque la basoule 14 vient à passer dans l'état 1. Le compteur d'impulsions 21 comprend, en fait, une échelle de 16 portant le repère 22 et une échelle de 8 portant le repère 23 et montée en cascade avec échelle de 16 précédente. L'ensemble constitue un compteur de capacité égale à 128, dont un cycle complet doit être décrit en (125) @ ,période prévue pour l'échantillonnage des signaux n en provenance des n voies téléphoniques. Le circuit 22 définit à chaque instant le code (WXYZ) précisant la position de l'échantillon sur le segment sélectionné, cependant que le circuit 23 qui lui fait suite définit le code (ABC) désignant le segment sélectionné.Les 2 circuits de comptage 22 et 23 sont préalablement remis à zéro par l'application du signal de trame (Tr) sur leur ligne RAZ de remis@ à zéro ; le premier reçoit sur son entrée les signaux impulsionnels d'horloge que lui transmet la porte ET 24 dont l'entrée principale (F) est reliée à la sortie du sélecteur de fréquences 41 et dont entrée auxiliaire Aut Cpt (autorisation de comptage) est connectée à la sortie (1) de la bascule 14. Le générateur de signaux d'horloge 31 comporte une horloge 32 dont la fréquence Fo est divisée par les puissances entières successives de 2 au moyen d'une série de 6 bascules bistables à une entrée 33, 342 35, 36, 37 et 38. On dispose ainsi te 7 valeurs distinctes de la fréquence, suivant le point de prélèvement t Fo, Fo/2, Fo/4, Fo/8, Fo/16, Fo/32 et Fo/64. La valeur de la fréquence Fo est choisie égale sensiblement à 16 n SHzf où n est le nombre des voies d'abonnés. On vérifiera, plus loin, que cette valeur permet de satisfaire à la durée de codage imposée, soit (125)/n tL' compte tenu de la cadence d'échantillonnage de 8 kHz retenue pour chaque voie. Le sélecteur de fréquences 41, enfin, est constitué par un multiplexeur 42, une série de 8 portes ET 43 à 50 et un circuit OU+ 51 transmettant, vers l'entrée F des circuits de comptage 21, la fréquence (F) sélectionnée. Le multiplexeur 42 reçoit sur ses 3 entrées la combi- naison codée (ABC) définie par le compteur 23, faisant apparaître sur l'une de ses 8 sorties So à S7 un état singulier de valeur 1, alors que les 7 autres sorties se trouvent au même instant dans ltétat non singulier 0. Le rang de la sortie sur laquelle apparaît l'état singulier 1 dépend de la combinaison codée (ABC), donc du segment qui est sélectionné sur la caractéristique de codage. (Tableau page 8) SORTIE DU MULTIPLIXEUR 42 SECMENT CODE (ABC0 DELIVRANT SELECTIONNE ! ! UN SIGNAL SINGULIER 1 ! (Fig. 2) t ! (Fig. 3) ! i 000 S0 S'0 001 S1 S'1 010 S2 @@ I 101 S2 S'2 011 S3 S'3 100 S4 S'4 101 S5 S'5 110 S6 S'6 111 S7 S'7 Dans ces conditions, le multiplexeur 42 rend passantes successivement chacune des portes ET 43, 44, ..., 49 et 50, sélectionnant ainsi les fréquences Fo (segments S'0 et S'1), Fo/2 (segment S12), ..., Fo/32 (segment S'6) et Fo/64 (segment S'7). Les fronts positifs des signaux horloge ainsi sélectionnés sont transmis dans chaque cas par le circuit OU+ 51 vers l'entrée F des circuits de comptage 21. En désignant par T'o, T'1, ..., T'7 les temps pendant lesquels les fréquences Fo (segment S'0), à nouveau Fo (segment S'1), ..., Fo/64 (segment S'7), sont appliquées sur l'entrée du compteur 22, la durée totale de codage a pour expression s T'0 + T'1 + T'2 + T'3 + T'4 + T'5 + T'6 + T'7 = 125/n ( s) soit s T'0 + T'0 + 2 T'o + 4 T'0 + 8 T'0 + 16 T'0 + 32 T'0 + 64 T'o = 125 ou : 128 T'0 = 125/n ( s0 n d'où l'on déduit : T'o# (1/n) ( s) Compte tenu du fait que chaque tranche de temps T'0, T'1, ..., T'7 est composée de 16 impulsions à la fréquence considérées on peut écrire, dans le cas particulier de la tranche T1o, que sa durée T'0v 1 ( s) est celle de 16 impulsions à la fréquence Fo, soit t n - (1)/F0 x (1)/n ( s) = (10 - 6)/n @ D'où l'on déduit : f0v(16n 10-6) Hz = (16n) MHz Le code (S ABC WXYZ) obtenu lors de chaque cycle est ensuite transféré, au terme du cycle considéré, vers un registre affecté à la voie d'abonné Sélectionnée, et non représenté dans la figure 3. Ce registre sera vidé de eon contenu lors du cycle suivant, au moyen dtune horloge auxi liaire, le code enregistré apparaissant alors "en série sur la voie de transmission utilisée. On conçoit que la valeur relativement élevée prise par Fo lorsque le nombre n des voies d'abonnés devient important (480 Hz pour n = 30 voies) conduit à réaliser certains circuits au moyen de composants rapides, à base de circuits intégrés CMOS par exemple dont les temps de commutation peuvent être très co u rtz ; cette précaution ne soulève toutefois aucune difficulté pour l'homme de l'art. Le codeur suivant l'invention stapplique à tous les systèmes de transmission M.I.C. par impulsions codées. REVENDICATIONS 1 - Procédé et dispositif de codage applicables aux transmissions téléphoniques du type M.I.C. à modulation par impulsions codées, caractérisés par le fait que la tension de référence à laquelle est comparé ltéchantillon de niveau inconnu résulte d'une anamorphose de la caractéristique de codage normalisée et est constituée par une rampe unique comportant huit segments ayant tous la mEme pente, disposés dans le prolongement les uns des autres entre le niveau zéro et un niveau maximal (positif ou négatif) égal au plus élevé des niveaux pouvant autre présentés par un échantillon, et dont chacun a une longueur double de celui qui le précède (d l'exception du seconds dont la longueur est égale à celle du premier). 2 - Procédé et dispositif suivant la revendication 1, caractérisés par le fait que le compteur d'impulsions qui élabore le ode correspondant au niveau de l'échantillon à coder reçoit sur son entrée une fréquence variable qui décroît dé moitié lors du passage dfun segment au suivant (sauf lors du passage du premier au deuxième segment où la fréquence reste inchangée et égale à sa valeur maximale). 3 - Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la commutation des fréquences s'effectue par l'in- termédiaire d'un multiplexeur à 8 sorties placé sous le contr8le de la partie (ABC) du code utilisée pour sélectionner le segment auquel appartient l'échantillon.