Brevet FR2495415A1 — publié le 19820604

"Système de conférence pour téléphonie." La présente invention concerne un système de conférence permettant de réaliser simultanément un échange d'information entre un certain nombre de participants, comportant un cir- -cuit de conférence pour des signaux d'information de la con- férence, un circuit de liaison pour connecter chaque parti- cipant à l'échange d'information au circuit de conférence, chaque circuit de liaison étant formé d'un premier circuit de sortie pour l'émission de l'information d'un participant vers le circuit de conférence et d'un second circuit de sor- tie pour la réception de l'information du circuit de confé- rence à l'usage de ce participant et le circuit de conféren- ce étant agencé pour recevoir des signaux d'information d'en- trée du premier circuit de sortie de chacun des circuits de liaison et pour fournir des signaux d'information de sortie au deuxième circuit de sortie de chacun des circuits de liaison, ces signaux d'information de sortie contenant la somme algébrique des signaux d'information d'entrée de chacun des autres premiers circuits de sortie avec une phase prédé- terminée et un rapport d'amplitude prédéterminé également. Un tel système de conférence est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 049 920. Le signal d'informa- tion de sortie qui est transmis du circuit de conférence vers les circuits de liaison de chacun des participants comprend, comme déjà mentionné plus haut, la somme algébrique des si- gnaux d'information d'entrée des autres participants. La pha- se de ces signaux d'information d'entrée (le signe de l'apport à la somme algébrique) est sélectionnée expérimentalement d'une manière telle qu'une instabilité à l'occasion d'une oscillation soit autant que possible évitée: les signaux d'information de sortie sont en effet émis vers les partici- pants d'o ils sont pour partie renvoyés par suite d'un dé- bordement. Un inconvénient de ce système est que l'affaiblis- sement d'insertion du circuit de conférence est relativement élevé. L'invention a pour but de procurer un système de confé- rence du type précité qui, tout en maintenant une stabilité absolue, donne un moindre affaiblissement. A cet effet, le système de conférence conforme à l'invention est caractéri- sé en ce que la phase est sélectionnée d'une manière telle que la matrice S, qui représente ladite relation algébrique entre les signaux d'information de sortie et les signaux d'information d'entrée, satisfasse à la relation E S*S égal à 0 ou au moins en substance à 0, o E est la matrice uni- taire et S* la matrice adjointe complexe transposée de S. Il convient de noter que, dans la référence (1) citée à la fin de la description, il est indiqué (9 3.2) qu'il est possible de concevoir des circuits de conférence à deux fils idéaux formés de transformateurs idéaux. De tels circuits de conférence sont possibles pour 4N+2 participants o N est un nombre entier, donc pour (2), 6, 10,... participants. Des réalisations de circuits de conférence pour 6 et pour 10 participants sont illustrées respectivement sur les figures 11 et 12. Ces réalisations semblent possibles parce que la matrice S du circuit est symétrique, ce qui permet de réali- ser un circuit de conférence idéal en utilisant de la manière indiquée des éléments de réseaux réciproques. La référence (1) indique en outre (ô 3.4) que, pour 2N+2 participants, un circuit de conférence idéal à quatre fils est théoriquement aussi possible. La matrice S n'est dans ce cas cependant pas symétrique, ce qui signifie, entre autres, que des éléments de réseaux non réciproques sont nécessaires pour la réalisation d'un tel circuit de confé- rence. Une réalisation d'un circuit de conférence à quatre fils idéal est cependant absente. Le système de conférence conforme à l'invention a pour but de fournir un circuit de conférence à quatre fils pour un nombre pair de participants, étant entendu que les parti- cipants sont couplés au circuit de conférence par l'intermé- diaire d'une liaison à deux fils fonctionnant en duplex to- tal et que, vue depuis le particimant, un circuit de con- férence idéal est réalisé. La matrice de liaison du circuit de conférence à quatre fils est alors réduite Lvoir réfé- rence (2) équat. (1>3 de l'ordre (2N+2) à l'ordre (N+1). L'affaiblissement d'insertion qui est obtenu avec le système conforme à l'invention est faible. Ainsi, un circuit de con- férence pour huit participants ne présente qu'un affaiblis- sement de 8,5 dB, tandis que le système connu mentionné plus haut fournit un affaiblissement de 15,8 dB, si une stabilité absolue est exigée des deux circuits. Le fait que le circuit de conférence conforme à l'invention est absolument stable résulte directement de l'absence de pertes du circuit. L'invention et ses avantages seront expliqués ci-après plus en détail avec référence aux dessins annexés, dans les- quels des éléments correspondants sont désignés par les mé- mes symboles de référence. Aux dessins annexés: - la figure la est un schéma synoptique général d'un système de conférence à deux fils pour K+1 participants; - la figure lb illustre la matrice S du réseau de con- férence représenté sur la figure la; - la figure 2a illustre une matrice de liaison possible d'un système de conférence pour quatre participants conforme à l'invention; - la figure 2b illustre une forme d'exécution d'un sys- tème de conférence pour quatre participants comportant une matrice de liaison telle que représentée sur la figure 2a - la figure 3a illustre une matrice de liaison anticir- culante possible d'un système de conférence pour huit parti- cipants conforme à l'invention; - la figure 3b illustre une forme d'exécution d'un sys- tème de conférence pour huit participants conforme à la figu- re 3a,et - la figure 4 illustre le domaine de stabilité dans le plan Z complexe. Pour l'analyse du circuit de conférence à quatre fils suivant l'invention, on part d'un système de conférence à deux fils idéal bien connu, tel que représenté sur la figure la. Quelques paramètres qui jouant un rôle dans des circuits de conférence seront également définis avec réfé- rence à la figure la. Le circuit de conférence CN pour (K+l) participants à deux fils comporte (K+1) portes d'entrée dési- gnées par les indices 0-0' à K-K' inclus. L'impédance d'en- trée Z d'une porte quelconque p-p' est désignée par Zp, le courant d'entrée par Ip et la tension de porte par V p, la porte étant alimentée par une source de tension Vbp par l'in- termédiaire d'une impédance R. Les autres portes et les au- tres paramètres de portes sont définis d'une manière corres- pondante. Le circuit de conférence représenté sur la figure la est qualifié d'idéal, c'est-à-dire qu'il accuse un affai-L blissement d'insertion minimum, qu'il est exempt de pertes et qu'il est absolument stable si les trois exigences suivantes sont satisfaites. En premier lieu, il faut que l'impédance d'entrée Z de toutes les portes soit choisie égale à l'impé- dance de source. Dans ce cas, le transfert maximum de puis- sance de la source vers le circuit de conférence-est garanti. C'est pourquoi Zp = R pour p = 0, 1, 2... k. La puissance Pin qui est fournie par la source à ten&ion Vbp à la porte P est égale à V2b /4R. La deuxième exigence qui est stipulée p est que l'affaiblissement de chaque porte vers les autres portes soit le même. Ceci signifie que la puissance Pin qui est fournie, par exemple, à la porte p-p' est répartie de manière égale sur les autres portes K. C'est pourquoi la fraction de la puissance de la porte p-p', qui est disponi- ble à chaque autre porte, est représentée par P sortie = Pentrée/K. L'affaiblissement d'insertion IL du système de conférence CN est de cette manière égal à 10 log(K). Un cir- cuit idéal ne dissipe et ne réfléchit en effet pas de puis- sance et l'affaiblissement est exclusivement le résultat de la répartition égale de la puissance fournie sur les autres portes K. La troisième exigence finalement est que le circuit de conférence CN doit être exempt de pertes. Il ressort de publications (1,2,3) qu'une condition nécessaire à l'existen- ce d'un tel réseau réciproque/idéal est que le système de conférence doit être conçu pour un nombre de participants égal à 4K+2. Pour parvenir à un système de conférence à quatre fils, on reprendra la description du système de conférence à deux fils donnée plus haut, mais cependant avec référence à des paramètres S. Les valeurs caractéristiques d'une matrice S sont classés en valeurs caractéristiques en dehors de la diagonale principale indiquée par Sqp et valeurs caractéris- qP tiques sur la diagonale principale Spp. Sqp est alors la racine carrée du rapport de la tension de sortie complexe Psortie à la porte q-q' et de la puissance maximale Pentrée qui peut 'tre fournie par le générateur à la porte p-p'. (Toutes les sources de tension Vb sont supposées être éga- les à zéro, sauf la source de tension Vbp). C'est pourquoi Sqp =Psortie 2 R P /-/V 4R V entrée,max bp bp Sqp indique la fraction de la puissance pouvant au maximum être fournie à la porte p-p' qui est transmise (dispersée) vers la porte q-q'. L'affaiblissement d'insertion IL est égal à IL = 10 log(I/S2 qp). Les valeurs caractéristiques de qP la matrice S sur la diagonale principale, Spp, représentent la racine carrée du rapport de la puissance réfléchie pom- plexe à la porte p et de la puissance maximale qui peut être fournie par le générateur à la porte p-p'. C'est pourquoi R-Z S = P R+p PP R+Zp S indique la fraction de la puissance pouvant au maximum PP être fournie à la portep-p' qui est réfléchie par la porte p-p'. Si le réseau de conférence ainsi caractérisé par des para- mètres S est idéal, il faut, conformément aux trois exigences imposées, que: -Spp = O, en effet l'impédance d'entrée, Zp doit être égale à l'impédance de sortie R. -Sqp = IsI pour tous les pyq, en effet la puissance qui est fournie à la porte q à partir de la porte p est éga- le à la puissance qui est fournie aux autres portes. La matri- ce S est de l'ordre (K+l) du circuit de conférence CN a par conséquent l'allure qui est ilustrée sur la figure lb. La troisième exigence, à savoir le fait que le système de conférence doit être exempt de perte, se traduit en termes de paramètre S par E-SigS = O o Seest l'adjointe transposée complexe de S et E est la matrice unitaire. A l'aide de cette condition, il est possible de déterminer les valeurs carac- téristiques de la matrice S (ou mieux, ses signes) comme in- diqué dans les publications précités (1,2,3). L'affaiblisse- ment d'insertion minimum du système de conférence sans perte, log(K), est obtenu pour S = 1/\fW Une matrice S pour un système de conférence à quatre portes (K=3) est représentée sur la figure 2a. Un système de confé- rence pour quatre participants à deux fils en duplex total peut être réalisé de la manière illustrée sur la figure 2b. Quatre participants, indiqués schématiquement aux dessins par leur impédance Z, sont connectés aux quatre bornes ni, n2, n3 et n4 respectivement des circuits de liaison 5, 6, 7 et 8. Les cir- cuits de liaison 5, 6, 7 et 8 comportent chacun un premier et un deuxième circuits de sortie, non représentés en détail aux dessins. Ce premier circuit de sortie du circuit de liaison 5 envoie de l'information du participant 1 vers le circuit de conférence 9, par l'intermédiaire d'un conducteur 5-1 et un deuxième circuit de sortie du circuit de liaison 5 reçoit de l'information du circuit de conférence 9 par l'intermédiaire d'un conducteur 5-2. De même, le participant 2 envoie, par l'intermédiaire du circuit de liaison 6 et du conducteur 6-1 de l'information vers le circuit de conférence 9 et reçoit de l'information par l'intermédiaire du conducteur 6-2 du circuit de conférence 9. Il en va de même pour les participants 3 et 4. Le circuit de conférence 9 comporte quatre circuits d'ampli- ficateur sommateur 10, 11, 12 et 13 qui sont pourvus chacun de trois entrées inverseuses ou non et d'une sortie. Les entrées inverseuses sont indiquées par un cercle. Les circuits d'am- plificateur sommateur 10, 11, 12 et 13 somment les signaux d'entrée et les amplifient (les multiplient) par une valeur fixe, à savoir 1. Les entrées de chacun des circuits V 3 d'amplificateur sommateur 10 à 13 sont connectés aux premiers circuits de sortie des circuits de liaison des autres partici- pants, d'une manière indiquée par la figure 2a. La matrice qui 24954 15 est représentée à cet endroit peut être considérée comme la matrice de liaison pour la forme d'exécution du circuit de conférence représenté à la figure 2b. Le signal par exemple dans le conducteur 5-2 correspond notamment au vecteur de première rangée de la matrice S de la figure 2a. La première valeur caractéristique 0, de ce vecteur indique que l'apport propre du premier participant est absent dans le signal que fournit le circuit de conférence. La deuxième valeur carac- téristique, -1, indique que l'apport du participant 2 est transmis en opposition de phase au conducteur 5-2, tandis que la troisième valeur caractéristique, -1, indique que l'apport du participant 3 est également fourni en opposition de phase. La quatrième valeur caractéristique, +l, indique finalement que l'apport du quatrième participant est transmis en phase au conducteur 5-2. Les circuits de liaison 5,6,7 et 8 peuvent être réalisés par des réseaux non réciproques, comme par exemple des cir- cuits-portes ou des terminaux hybrides passifs ou actifs et ils sont considérés comme idéaux. Ceci implique que, par exemple le signal provenant d'un participant, est transmis non affaibli par l'intermédiaire de n vers le conducteur -1 et que, par conséquent, aucun signal n'est réfléchi par le circuit-porte hybride. (A cet effet, il est nécessaire que l'impédance d'équilibrage et d'entrée du circuit-porte hybride soit égale à l'impédance du participant R). De plus, le signal provenant du réseau de conférence, par exemple par l'intermédiaire du conducteur 5-2, est transmis en entier au participant n1 et aucun signal du conducteur 5- 2 n'est par conséquent transmis par l'intermédiaire du circuit-porte hybride au conducteur 5-1. Dans la pratique, les circuits- portes hybrides ne sont cependant pas idéaux. Ainsi, le cir- cuit-porte hybride provoquera un certain affaiblissement lors du transfert du signal du participant n vers le conducteur -1. Ceci ne constitue cependant pas un inconvénient insur- montable car, pourvu que les autres circuits-portes hybrides accusent un même affaiblissement, les facteurs d'amplifica- tion l des circuits d'amplificateur sommateur 10 à 13 peuvent y être adaptés. Pour un affaiblissement de 1/2, tous les facteurs d'amplification pourraient être choisis égaux à 2. Le facteur commun pour la matrice représentée sur la figure 2a reçoit alors également cette nouvelle valeur. Il est aussi possible que les participants à la conférence aient un niveau de puissance inégal par exemple par le fait que certains d'entre eux sont connectés au même central local et qu'un ou plusieurs autres sont connectés par l'intermé- diaire d'un ou même de plusieurs centraux d'un ordre supérieur au circuit de conférence. Dans ce cas, le facteur d'amplifi- cation pour certains participants doit être adapté, ce qui signifie pour la matrice S représentée sur la figure 2a, que toutes les valeurs caractéristiques se trouvant en dehors de la diagonale principale ne doivent pas êtVre égales en valeur absolue. Pour l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2a, ceci a pour conséquence que les circuits d'ampli- ficateur sommateur 10 à 13 sont adaptés d'une manière telle que le résultat de la sommation qui est, par exemple, pour le circuit 10: -16-1 17-1 +18 1' est modifié en: a6 1 -b71 +c8 1 pour a, b et c convenablement choisis. Le circuit de conférence à quatre fils 9 est connecté sur la figure 2b directement aux circuits hybrides à quatre fils 5 à 8. Cependant, il est aussi possible qu'entre les circuits de conférence et les terminaux hybrides à quatre fils, un ou plusieurs centraux commutés (à quatre fils) soient prévus. L'affaiblissement d'insertion qui est obtenu avec le circuit représenté sur la figure 2b.est de 10 log 3 = 4,8 dB. Cette valeur est atteinte avec des composants idéaux. Comme déjà indiqué, ceci se présente, entre autres, lorsque l'im- pédance d'équilibrage du circuit-porte hybride est égale à l'impédance Z du participant. Si l'impédance du participant s'écarte de cette relation, ce qui peut arriver facilement, parce que d'autres participants sont connectés au circuit de conférence, un certain manque d'adaptation (débordement de terminal) se produit. L'affaiblissement d'insertion au circuit de conférence pourra ainsi se modifier. Il en est de même cependant pour les circuits de conférence connus. Le circuit de conférence reste, en dépit d'une mauvaise adaptation possible, dépourvu de pertes et ainsi absolument stable. Un exemple d'une matrice de liaison pour un système de conférence prévu pour huit participants est représenté sur la figure 3a. Les valeurs caractéristiques (les signes de ces valeurs) de la matrice S sont déterminées de la manière indi- quée plus haut. Une forme d'exécution d'un système de confé- rence pour huit participants à deux fils en duplex total est représentée sur la figure 3b dans laquelle la matrice de liaison représentée sur la figure 3a est mise en oeuvre. Les huit participants 101 à 108 sont connectés chacun par une liaison à deux fils en duplex total à un circuit de liaison 109 à 116. Un premier circuit de sortie (non représenté) de chacun des circuits de liaison 109 à 116 est connecté par un conducteur 109-1 à 116-1 inclus au circuit de conférence 117 pour émettre l'information du participant en question vers le circuit de conférence. Les circuits de liaison 109 à 116 comprennent, en outre, un deuxième circuit de sortie qui sont chacun connectés par l'intermédiaire d'un conducteur 109-2 à 116-2 inclus au circuit de conférence 117 pour rece- voir l'information du circuit de conférence à l'usage du participant en question. Le circuit de conférence 117 com- porte huit circuits d'amplificateur sommateur 118 à 125 dont une sortie est chaque fois connectée au deuxième circuit de sortie associé de ce participant et qui comporte sept entrées qui sont connectées aux premiers circuits de sortie des cir- cuits de liaison des autres abonnés. C'est pourquoi la somme algébrique des signaux 'information d'entrée de chacun des autres premiers circuits de sortie est amenée par chacun des circuits d'amplificateur sommateur 118 à 125 au deuxième circuit de sortie du circuit de liaison en question, la phase étant donnée par la matrice représentée sur la figure 3b. Le facteur d'amplification des circuits d'amplificateur sommateur 118 à 125 doit être choisi égal à 1/1V' et par conséquent à 1 f. Les circuits de liaison 109 à 116 sur la figure 3b, ainsi que 5 à 8 sur la figure 2b, peuvent être réalisés au moyen de circuits-portes hybrides connus qualifiés aussi de termi- naux hybrides. Les constructions des circuits d'amplificateur sommateur 118 à 125 de la figure 3b, ainsi que 10-13 de la figure 2b, sont connus dans la technique actuelle, comme indi- qué, par exemple, par le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 049 920. Le système de conférence est absolument stable pour l'affaiblissement donné, ce qui signifie, comme déjà mention- né plus haut, que, pour chaque impédance complexe et passive Z quelconque (figure 2b), le système de conférence est stable. Sur la figure 4, o la partie imaginaire de Z (normalisée sur l'impédance d'équilibrage R) Im R3 est représentée en fonction de la partie réelle de Z, Ret R3 est le domaine dans lequel le système de conférence est absolument stable et, par conséquent, l'ensemble du demi-plan droit. Si, par exemple, on sait que des impédances du participant Z extrêmement élevées et extrêmement basses ne se présentent pas, l'exigen- ce de stabilité absolue est inutilement rigoureuse. En effet, en n'exigeant qu'une stabilité simple, c'est-à-dire une stabi- lité dans un domaine d'impédance donné (inférieure au demi- plan droit), on peut abaisser davantage l'affaiblissement du système de conférence. Sur la figure 4, le cercle t = O limi- te le domaine dans lequel le système de conférence à huit participants (correspondant à la figure 3b) est stable pour un affaiblissement de 20 log ( 7) seulement. On atteint ce résultat en donnant aux amplificateurs sommateurs 118 à 125 de la figure 3b une amplification (Os) deux fois aussi grande, à savoir f = 2/ \Ài. Comme décrit dans la demande de brevet français no 06519 de la demanderesse déposée le ler décembre 1980, il peut 'tre avantageux que le signal d'entrée d'information qui est fourni par le circuit de liaison d'un participant déterminé au circuit de conférence en vue d'être distribué aux autres participants, soit aussi renvoyé à ce participant :- en question. Ceci est aussi important pour le système de con- férence faisant l'objet de la présente demande de brevet. Le contenu de la demande de brevet français n 80 06519 de la Demanderesse est considéré comme étant repris dans le présent mémoire par cette référence. Au cas notamment ou le système de conférence est stable dans un domaine limité, par exemple dans le domaine compris dans le cercle indiqué par r = 0, il est possible, par le renvoi au participant du signal d'entrée d'information "propre", de décaler un domaine de stabilité à facteur d'am- plification ( (0). La figure 4 montre le domaine de stabi- lité pour t'= -0,5 et ce même domaine de stabilité pour t = +0,5. Il faut constater que pour P = -0,5, le système de conférence est stable pour des impédances à plus haute valeur ohmique, tandis que pour t = +0,5, le domaine de sta- bilité se déplace vers le domaine d'impédance à valeur ohmi- que plus basse. Il devient ainsi possible d'accorder le domaine dans lequel le système de conférence est stable sur les impédances de participants se présentant dans la prati- que. Références: 1. V. Belevitch, Theory of 2n-terminal networks with applications to conference telephony, Electr. Comm., Septembre 1950, p. 231 - 244. 2. V. Belevitch, Synthesis of four-wire conference networks and related problems, Proc. Symposium on modern network synthesis, New York, Avril 1955, p. 175 - 195. 3. V. Belevitch, Transmission losses in 2n-terminal networks, Jrnl. of Applied Physics, Vol. 19, Juillet 1948, p. 636 - 638. REVENDICATIONS 1.- Système de conférence permettant de réaliser simul- tanément un échange d'information entre un certain nombre de participants (7, Fig.2b), comportant un circuit de conférence (9, Fig.2b) pour des signaux d'information de la conférence, un circuit de liaison (5, 6, 7, 8, Fig.2b) pour connecter chaque participant à l'échange d'information au circuit de conférence (9), chaque circuit de liaison étant formé d'un premier circuit de sortie pour l'émission (5-1, 6-1, 7-l, 8-1, Fig.2b) de l'information d'un participant vers le cir- cuit de conférence (9) et d'un second circuit de sortie pour la réception (5-2, 6-2, 7-2, 8-2, Fig.2b) de l'information du circuit de conférence à l'usage de ce participant et le circuit de conférence étant agencé pour necevoir des signaux d'information d'entrée du premier circuit de sortie de cha- cun des circuits de liaison et pour fournir des signaux d'information de sortie au deuxième circuit de sortie de chacun des circuits de liaison (5, 6, 7, 8), ces signaux d'information de sortie contenant la somme algébrique des signaux d'information d'entrée de chacun des autres premiers circuits de sortie avec une phase prédéterminée et un rapport d'amplitude prédéterminé également, caractérisé en ce que la la phase est sélectionnéetelle que la matrice S, qui repré- sente la dite relation algébrique entre les signaux d'in- formation de sortie et les signaux d'information d'entrée, satisfasse à la relation E-S*S égal à 0, ou au moins en substance à 0, E étant la matrice unitaire et St la matrice adjointe complexe transposée de S. 2.- Système de conférence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dites relations d'amplitude sont égales. 3.- Système de conférence suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplitude des signaux d'information d'entrée qui font partie des signaux d'information de sortie est égale à 1/4 K o K est le nombre maximum de participants à la conférence moins un. 4.- Système de conférence suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de liaison est un réseau non réciproque. 5.- Système de conférence suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de liaison est un circuit- porte hybride. 6.- Système de conférence suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les si- gnaux d'information de sortie qui sont amenés aux deuxièmes circuits de sortie du circuit de liaison du participant, comprennent, en outre, le signal d'information d'entrée de ce participant avec un rapport d'amplitude D prédéterminé.