Brevet FR2474792A1 — publié le 19810731

-1- La présente invention a trait a8x systèmes d'interpolation de paroles à attribution de temps et elle se rapporte plus particulièrement à un détecteur de données pour de tels systèmes. Du fait du coût extrêmement élevé des moyens de transmission des communications, par exemple des canaux de transmission par satellite et des câbles de transmission sous-marins, la technique antérieure a essayé de trouver divers moyens pour accroître au maximum le rendement des moyens de transmission exis- tants. L'un de ces systèmes est un système d'interpo- lation de paroles à attribution de temps appelé système "TASI" ( abréviation de l'expression anglaise "Time Assigment Speech Interpolation"). Dans un système TA SI typique, les appels de n dein:;deurs de comrrunica- tion sont transrmis, par exemple par l'intermédiaire de n/2 voies de transmission, à un emplicement /1oigné. A cet emplaceuLet, les n/2 voies de transmission sont connectées à n canaux de paroles de sortie. Les sys- tèmes TASI fonctionnent sur la base de 1'hypothèse, vérifiée en tant que fait statistique, qu'à un moment donné auelconque, tous les demandeurs d'un groupe im- portant de demandeurs ne désire pas parler simul- tanément. -jn fait, en règle générale, les demandeurs parlent effectivement moins de la moitié du temps pendant lequel la personne qui parle et celle qui écoute sont interconnectées. Par conséquent, les sys- tèmes TASI peuvent être définis comme étant des sys- tême de commutation qui ne mettent en communication la personne qui parle et celle oui écoute que lorsque la personne qui parle est effectivement en train de parler à condition qu'ute voie de transmission soit disponible à ce moment. Les systèmes TASI ne sont conçus -ue pour -2- multiplexer la parole. Ia présente invention se rappor- te à un systme TASI conçu pour transmettre de manière interchangeable à la fois des conversations et des données. Lorsqu'un canal d'entrée transmettant une couversation est connecté à une voie de transmission, il se produit une certaine perte d'informations dans un système TASI: typiquement, 1 % du signal de parole peut être perdu du fait de la "mutilation" provoquée par le retard entre le moment o la parole est ini- tislement détectée et le moment o la commutation est effectuée. Ceci est acceptable du fait qu'une perte de 1 % du contenu de la parole ne gêne pas, en général, la personne qui écoute. Cependant, lorsqu'un système TASI est utilisé Aour transmettre des données, une perte de 1 % des informatious est inacceptable. Par conséquent, la commutation statistique doit être mise hors fonction et une voie de transmission doit être réservée à un demandeur qui transmet des do-nnées dans un système TASI conçu pour transmettre à la fois des conversations et des données. Pour ce faire, il faut utiliser un détecteur de données fiable, capable de distinguer avec certitude les données des paroles. Typiquement, les appareils de données standards oui sont très largement utilisés affichent un format en duplex total qui contient de l'énergie dans la gamme de 2010 à 2240 Hz. Cependant, les formats de données actuellement utilisés ne contiennent pas tous de l'é- nergie dans cette gamme de fréquence. Par conséquent, il n'est pas désirable d'utiliser simplement un dis- criminateur de fréquences pour détecter des données contenues à l'intérieur d'une gamme de fréquences par- ticulières. On a décrit dans la demande de brevet -3- des E.IJ.A. no 863. 903, déposée le 23 décembre 19'77 au nom de Glenn R. Clingenpeel, sous le titre "Digital Memory providing fixed and variable delays in a TASI system (Mémoire numérique produisant des retards fixes et variables dans un système TASI) (référence du déposant STC-102), un système TASI dont la nrésente invention constitue un perfectionnement. Par consé- quent, la description de cette demande de brevet anté- rieuredoit être considérée comme incorporée à la présente description par la référence qui y est faite ici. Conformément à la présente invention, un système d'interpolation de paroles à attribution de temps est utilisé à la fois pour transmettre des conversations et des données d'une manière interchan- geable. Conformément à la présente invention, un détecteur de données détecte de manière fiable les données, quel sue soit le format de ces données. En outre, selon un autre aspect de la présente invention, on détecte les données en compa- rant les niveaux d'énergie des composantes basse fré- quence et des composantes haute fréquence d'un signal d'arrivée entre eux et à des valeurs minimale et maxi- male prédéterminées et en détectant si l'amplitude de ce signal présente une rente quelconque, c'est-à- dire s'il existe une variation de l'amplitude moyenne du signal en fonction du temps. En outre, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, on détecte les don- nées transmises dans un canal particulier en divisent le spectre du signal d'arrivée transmis dans ce canal pour déterminer les niveaux d'énergie du signal aux fréquences respectivement supérieures et inférieures -4.- une frécuence spécifiée. Un signal "Donnes présen- tes" est produit si l'énergie des fréquences supérieu- res à la fréquerce spécifiée est supérieure à un certain multiple du niveau d'énergie des fréquences inférieures à cette fréguence et si les énergies des fréquences su=rieures et inférieures à la fréquence spécifiée sont comorises entre certains seuils et s'il n'y a aucune pente dans le signal et, en outre, si ces conditions sort présentes rendant une période de temps spécifiée. Lorsqu'un signal "Données présentes" est engendr, la commutation du canal est mise hors fonction., D'autres caractéristiques de l'invention apparattront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: o La Figure 1 est un schéma-bloc d'un terminal d'un système d'interpolation de paroles à attribution de temps avec lequel le circuit de la présente invention est susceptible d'être avantageu- sement-utilisé; et o La Figure 2 représente le circuit détec- teur de données de la présente invention. Avant de décrire la présente invention, on décrira tout d'abord le côté émetteur d'un système TASI en se référant à la Figure 1. Dans cet exemple, il y a 32 canaux d'en- trée dont seuls le canal 1 et le canal 32 ont été représentes. Comme il est habituel dans de tels sys- tèmes, les signaux de parole du canal d'entrée sont appliqués à un réseau de commutation 10 qui connecte sélectivement un canal d'entrée à une voie de transmis- sion disponible i à 16. Seules les voies de transmis- sion 1 et 16 ont été représentées. Typiquement, il v a moitié moins de voies de transmission que de canaux d'ertrée. -5- Un détecteur central 11 de paroles et de données détecte la présence d'un signal dans un canal d'entrée. En réponse à la détection de paroles ou de données dans le canal d'entrée, il est produit un si- gnal SP indiquant que des paroles sont présentes ou un signal DP indiquant que des données sont présentes. En réponse à un signal SP, l'unité de commande 15 actionne le réseau de commutation 10 pour connecter le canal d'entrée à une voie de transmission disponi- ble. La Figure 1 représente le canal d'entrée 32 connecté à la voie de transmission 16. Lorsque des données sont détectées par le détecteur 11 de paroles et de données, il est produit un:nal 9e "'otnes pré'entes". Ce signal est appli- 17 qué A ln'uitt de om)de 15 laquelle n'actionne plus e-nuite le rés.eau de ccrnmlntation 10 pour déconnecter ce cnnal de sa voie de t-.ansmission. Cependsnt, lorsque des donrnées sou dtect.es, l'unit, de commande 15 aceiîonne égaleent des intetruptf-urs, tels que les interrulpteurs 17 et!9, qui shuntent les lignes à retard fixe transitoLre 13 et 14 oui sont normalement insérées dans un canal lorsque des paroles sont pré- sentes et qu'une commutation est effectuée. Par exemple, si des données sont détectées dans le canal 1, l'interrupteur 19 est fermé, shuntant ainsi a18 ligne à retard 13 de sorte que ce retard n'est pas intercallé dans le canal lorsque des données sont présentes. Les lignes à retard fixe 13, 14, etc. sont connectées entre chaque cenal d'entrée et le ré- 3eau de commutation 10. Les lignes à retard 13, 14 ont Dour objet de fournir un intervalle de temps au cours duquel un symbole émis par le générateur de signalisa- tion 18 est appliqué à la voie de transmission lorsque -6- des paroles sont transmises. Ce symbole du générateur de signalisation 18 identifie le canal d'entrée 1 à 32 auquel la voie de transmission a été attribuée. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le générateur de signalisation 18 engendre un symbole représentant le canal d'entrée 32. Ce symbole est appliqué à la voie de transmission 16 avant le signal de parole, appelé quelquefois une salve de parole, afin nue le côté rébep- teur du système puisse déterminer quelles sont les conversations qu'il reçoit à un moment donné quelcon- que. La ligne à retard 14 fournit normalement l'inter- valle de temps nécessaire pour insérer le symbole avant le signal de parole. Des interrupteurs, tels que les interrup- teurs 17 et 19, sont montés en parallèle avec chacune de ces lignes à retard fixe. Ces interrupteurs fournis- sent la capacité de mettre homs circuit la ligne à re- tard fixe du côté émetteur du système lorsque des données et non des paroles sont détectées. Lorsque des paroles sont transmises, la commutation s'effectue après la première salve de parole tant que la voie de transmission est connectée à un canal d'entrée particulier. Les signaux des canaux d'entrée sont con- vertis sous une forme numérique (modulation par im- pulsions codées) au moyen des convertisseurs d'ana- logiques en numérique 20 et 22. Ces signaux numériques peuvent être mis en mémoire pendant des durées varia- bles dans des mémoires-tampons à retard variable 21 puis transmises lorsqu'une voie de transmission devient disponible. Des explications complémentaires relatives aux mémoires-tampons à retard variable 21 peuvent être trouvées dans la demande de brevet des EUA précitée au nom de Clingenpeel. Les signaux numériques sont -7- reconstitués en signaux analogiques oer les convertis- seurs de numérique en analogique 23 et 23A avant oue ces signaux soient appliqués à l'une des voies de transmission 1 à 16. Les signaux oui arrivent de chacun des canaux d'entrée I à 32 sont aprliqués au détecteur 11 de paroles et de données. sur la Figure 2 à laquelle on se référera, on a représenté le circuit de détection de données pour l'un des canaux d'entrée 1 à 32, ce circuit constituant une partie du détecteur 1l de paroles et de données. Les signaux d'entrée sont tout d'abord apnliqués à des moyens servant à séparer les composantes basse fréquence des compoantes haute fréquence du signal. Ces moyens de séparation com- prennent le filtre passe-bas 50 et le filtre passe- haut 51. Le filtre passe-bas 50 -transmet la partie du signal dont les fréquences sont inférieures à une fréquence spécifiée et le filtre -asse-haut 51 trans- met la partie du signal dont les fréquences sont supérieures à la fréquence spécifiée. Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, la fréquence spécifiée est d'approximetivement 1000 Hz étant donné que l'on a déterminé que la plupart des signaux de parole ont une énergie prédominante à des fréquences inférieures à 1000 Hz tandis cue la plupart des signaux de données ont une énergie prédominante à des fréquences supérieures à 1000 Hz. Cependant, étant donné nue l'on a égrle- ment déterminé nue les voix des personnes peuvent engendrer certains signnux le parole cormparebles à ceux qui sont typiquement utilisés pour la transmission de donnÉes en plus des composantes basse-frénuence, la présente invention utilise un amplificateur 52 nui accroit le niveau d'é8:ergie de l. composant- basse- fréquence, par exemple en produisant une amplification d'environ 10 d3 de la nuissance du signal de sortie du filtre cesse-bas 50. L'énergie de sortie du filtre nasse-bas 50, telle qu'amplifiée par l'amplificateur 52, et le signal de sortie du filtre passe-bas 51 sont appliqués respectivement à un détecteur de niveau 50A et à un détecteur de niveau 50B. Les signaux de sortie de ces détecteurs de niveau sont appliqués à un comps- rateur 53 oui ne produit un signal de sortie que si l'énergie des fréuences supérieures à 1000 Hz est supérieure à un multiple de l'énergie des fréquences inférieures à 1000 Fz. De préférence, ce multiple est ô. Il est, dans ce cas, décidé cue le signal d'entrée est probablement un signal de données et non un signal]. de parcles, étant donné que ce signal contient une composante haute fréquence oui a une amplitude nette- ment supérieure à celle de la composante basse-fréquen- ce. Le signal de sortie du comparateur 53 est applitué à une porte 54 qui détermine si d'autres conditions qui indiouent sue des données et non des paroles sont présentes sont remplies. Il est également prévu un comparateur 44 qui compare]'énergie détectée des fréquences infé- rieures à 1000 Hz à un seul, désigné thl, qui dans le mode de réalisation préféré, est de 24 dbm. Le compa- rateur 44 ne produit un signal de sortie oue si l'é- nergie détectée des fréquences inférieures à 10000 Hz est inférieure à ce seuil, thl. Le signal de sortie du comparateur 44 est également apnlicué à la porte 54. Ainsi, la probabilité sue des données et non des onaro- les sont présentes est accrue s'il est déterminé, non seulement nue le niveau d'énergie de la composante basse-frénuence et nettement inférieur à celui de la composante heute-frémuence mais également que le niveau -9d:énezgie basse-fréquence est inférieur à celui que l'on pourrait escompter pour des signaux de paroles normaux, comme déterminé par le comparateur 44. Il est également prévu un comparateur 55 nui produit un signel de sortie si l'énergie détectée des fréquences supérieures à 1000 Hz est supérieure à un seuil th2 et ce signal de sortie est également appliqué à la porte 54. Dans le mode de réalisation pré- féré, le seuil th2 est d'environ -30 dbm. Ainsi, la -probabilité que des données et non des paroles sont présentes et encore accrue lorsqu'il est également dûterminé que la composante haute fréquence a une am- plitude sufiSante pour que l'on puisse prédire, au oy-en flu coyarateur 55, que le signal d'entrée est îlai de (tOi! i ttie. e'nfin, le dernier signal d'entrée de la poJte 5/ etst le signal dJe sortie d'un détecteur de pen- te 58. Te dli:ecteur de pente 58 comporte un redresseur diouble lt;ennce 56 et des circuits 57 et 58 à cons- Q20 [an;i de temps. Le circuit 57 à constante de temps comprend une résistance 57A et un condensateur 57B et a une courte constante rie temps T. Le circuit 58 à constante de temps comprend une résistance 58A et un condensateur 58B et a une longue constante de temps 4T. Un atténuateur 59 atténue le signal à courte cons- tante de temps et un atténuateur 60 atténue le signal à longue constante de temps. Le comparateur 61 compare le signal à courte constanto de temps atténué au signal à longue constante de temps non atténué. Le comparateur 62 compare le signal à courte constante de temps non atténuée au signal à longue constante de temps atténuée. Si le signal d'entrée ne présente pas de pente, le signal de sortie de chacun des deux compa- rateurs est à un bas niveau, indiquant ainsi que le 2474792 ' -10- probabilité que des données et non des paroles sont présentes est encore davantage accrue.Si l'énergie dé- tectée du signal d'arrivée a une forme d'onde ascen- dante, le signal de sortie du comparateur 61 est à un haut niveau et le signal de sortie du comparateur 62 est à un bas niveau, si le signal d'arrivée a une forme d'onde descendante, le signal de sortie du com- parateur 61 est à un bas niveau et le signal de sortie du comparateur 62 est à un haut niveau, indiquant dans les deux cas, la probabilité que des données ne sont pas présentes. Les signaux de sortie des comparateurs 61 et 62 sont appliques à une porte 0U63 dont le signal de sortie est à un haut niveau lorsqu'une pente est détec- tée dans le signal du canal. Ceci indique que des pa- roles et non des données sont présentes. Par conséquent, le signal de sortie de la porte 0U63 bloque la porte 54, empêchant la production du signal de "Données p2esentes' lorsque le signal du canal présente une pente. A titre d'exemple du fonctionnement du dé- tecteur de pente 58, on supposera tout d'abord que le signal du canal ne présente aucune pente et que son amplitude est "v". Le signal de sortie de chacun des deux circuits 57 et 58 à constante de temps est égal à "v". Le signal de sortie de chacun des atténuateurs 59 et 60 est égal à v/k,formule dans laquelle K est supé- rieur à 1 et est, par exemple, égal à 1,2. L'entrée positive de chacun des deux comparateurs 61 et 62 reçoit le signal v/k et leur entrée négative reçoit le signal v. Par conséquent, le signal de sortie de chacun des comparateur est à un bas niveau. On supposera maintenant que le détecteur reçoit un signal d'amplitude croissante. Le circuit 57 à courte constante de temps atteint un niveau, par -11- exemple de 2 v, tandis que le circuit 58 à longue cone- tante de temps continue de produire une tension égale à v. L'entrée positive du comparateur 61 reçoit un signal égal à 2 v/k qui est supérieur à v et l'entrée négative de ce comparateur reçoit le signal v de sorte aue le signal de sortie du comparateur 61 est à un haut niveau. L'entrée positive du comparateur 62 reçoit le signal v/k tandis que son entrée négative reçoit le signal 2v de sorte que le signal de sortie du comparateur 62 est à un bas niveau. S'il y a un signal du canal d'amplitude décroissante, la tension à la sortie du circuit 57 à courte constante de temps est, par exemple, égale à v/2 tandis que la tension de sortie du circuit à longue cons- tante de temps est encore égale à v. L'entrée positive du comparateur 61 reçoit un signal v/2k tandis que son entrée négative reçoit un signal égal à v de sorte que le signal de sortie du comparateur 61 est à un bas ni- veau. L'entrée positive du comparateur 62 reçoit un signal égal à v/k et son entrée négative reçoit un si- gnal égal à v/2 de sorte que son signal de sortie est à un haut niveau, étant donné que k = 1,2. De cette manière, on obtient une détection fiable des signaux en pente et on peut distinguer les paroles des données. Dans le mode de réalisation préféré, le si- gnal de sortie de la porte 54 est appliqué à des moyens minuteurs, tels qu'un minuteur 64 à signal en dents de scie. Si les quatre conditions nécessaires pour la dé- tection des données ci-dessus mentionnées sont présen- tes de manière continue pendant une période de temps prédéterminée, par exemple de 128 ms, le minuteur pro- duit un signal de sortie. Ceci indique que des données sont présentes. 2474792. -12- Bien ou'on ait décrit et représenté un mode de réalisation particulier de la présente inventions on comprendra naturellement que diverses modifications peuvent y être apportées sans s'écarter pour cela des principes de l'invention. Les revendications annexéesdoivent, par conséauent, être considérées comme couvrant toutes les modifications de ce type qui entrent dans l'esprit et dans le cadre véritables de l'invention. -13- REVENDICATIONS 1 - Circuit de détection pour un système d'interpolation de paroles à attribution de temps dans lequel les signaux de parole d'arrivée provenant de plusieurs lignes d'entrée sont acheminés jusqu'à un em- placement éloigné par l'intermédiaire d'un plus petit nombre de voies de transmission, ce système comprenant: des moyens de commutation pour connecter les lignes d'entrée aux voies de transmission; des moyens de commande, les moyens de commutation fonctionnant en réponse à ces moyens, pour commander les moyens de commutation; ce circuit servant à déterminer si un sigdéal d'arivac..epr&;.-te des paroles ou des données et étant ca'actéris8 en ce qu'il comporte; des moyens (50, 51) pour séparer les composantes basse.xrquence de ce signal des composan- tes haute fréquence de ce signal; et des moyens (50a, 5Gb, 52, 53) fonction- nant en réponse aux moyens de séparation pour comparer 0O le niveau d'énergie de la composante haute fréquence à un multiple du niveau d'énergie de la composante basse fréquence, de telle sorte qu'il est déterminé qu'il est plus probable que le signal d'arrivée contient des données et non des paroles chaque fois que le niveau d'énergie de la composante haute fréquence dépasse un multiple du niveau d'énergie de la composante basse fréquence. 2 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de séparation compren- nent un filtre (51) pour transmettre les signaux dont la fréquence est supérieure à une fréquence spécifiée et un filtre (50) pour transmettre les signaux dont la 2474792'- -14- fréauence est inférieure à la fréquence spécifiée. 3 - Circuit selon la revendication 2 ca- ractérisé en ce que la fréquence spécifiée est sensible- ment de 1000 Hz. 4 - Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le multiple précité'est de 10 dB. - Circuit selon la revendication 1, caractérisé ern ce qu'il comporte, en outre: des moyens (44) fonctionnant en réponse aux moyens séparateurs pour comparer le multiple du niveau d'énergie de la composante basse fréquence à une valeur maximale (th 1) de telle sorte que la probabili- té que le signal d'arrivée représente des données et non des paroles est accrue chaque fois que le multiple du niveau d' 'nergi e de la cbmposante basse fréquence est inférieur à ladite valeur maximale. 6 - Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: des moyens (55) fonctionnant en réponse aux moyens de séparation pour comparer le niveau d'éner- gie de la composante haute fréquence à une valeur mini- male (th 2) de telle sorte que la probabilité que le signal d'arrivée représente des données et non des pa- roles est à nouveau accrue chaque fois que le rveau d'énergie de la composante haute fréquence dépasse la valeur minimale. 7 - Circuit selon l'une des revendica- tions 1, 5 et 6 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: des moyens (58) détecteurs de pente pour déterminer si le signal d'arrivée présente un change- ment d'amplitude par rapport au temps de telle sorte que la probabilité que le signal d'arrivée représente des données et non des paroles est encore accrue chaque -15 fois qu'aucun changement d'amplitude par rapport au temps du signal n'est détecté. 8 - Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce u'il comporte, en outre des moyens minuteurs (64) fonctionnant en réponse à tous les moyens de comparaison (44, 53, 55) et aux moyens (58) détecteurs de pente de telle sorte qu'il est déterminé que des données et non des paroles sont présentes chaque fois que l'amplitude de la compo- sante haute fréquence dépasse le multiple du niveau d'énergie de la composante basse fréquence pendant une période de temps prédéterminée au cours de laquelle ledit multiple du niveau d'énergie de la composante basse fréquence est également inférieur à ladite valeur maximale, au cours de laquelle le niveau d'énergie de la composante haute fréquence est également supérieur à ladite valeur minimale et au cours de laquelle il ne se produit également aucun changement de l'amplitude par rapport au temps dudit signal, cette période de temps prédéterminée étant déterminée par les moyens minuteurs. 9 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande (15) fonc- tionnent en réponse au circuit (11) précité de telle sorte que les moyens de commutation (10) sont mis hors fonction chaque fois qu'il est déterminé que des données sont présentes. - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens à retard (13, 14) connectés entre les lignes d'entrée et les moyens de commutation (10) et des moyens (19, 13) fonctionnant en ré- ponse aux moyens de commande (15) pour shunter les moyens à retard chaque fois qu'il est déterminé que des données sont présentes.