Brevet FR2530099A1 — publié le 19840113

DISPOSITIF D'EGALISATION D1UN SIGNAL NUMERIQUE TRANSMIS PAR UNE SECTION DE LIGNE. La présente invention concerne un dispositif d'égalisation qui est généralement inclus à l'entrée d'un répéteur d'une ligne de transmission numérique et qui égalise le signal numérique transmis par la section de ligne précèdant le répéteur. Ce dispositif d'égalisation peut être introduit également à une extrémité d'une ligne numérique d'abonné téléphonique. On sait qu'une section de ligne, telle qu'un câble, induit un affaiblissement du signal numérique qui croît sensiblement comme la racine carrée de la fréquence. Ainsi, le signal sortant de la section de ligne présente notamment une importante distorsion amplitude-fréquence qu'il convient de corriger au moyen d'un dispositif d'égalisation afin que le circuit de décision et de mise en forme du répéteur puisse convenablement régénérer le signal numérique initialement transmis par le répéteur précédent. La courbe de gain du dispositif d'égalisation en fonction de la fréquence doit compenser celle d'affaiblissement de la section de câble, ou en d'autres termes, le gain de l'ensemble composé par la section de câble et le dispositif d'égalisation doit être constant en fréquence. Ceci permet de minimiser l'interférence intersymbole apparaissant aux instants d'échantillonnage, c'est-à-dire d'obtenir un diagramme de l'oeil très ouvert en sortie du dispositif d'égalisation, afin de différencier les différents niveaux du signal numérique. Dans les lignes numériques actuelles, les sections entre répéteurs peuvent avoir différents calibres, c' est-à- dire les câbles constituant des sections peuvent avoir différents diamètres et longueurs. Deux types de dispositifs d'égalisation connus tiennent compte des différents calibres des sections afin de réaliser l'égalisation convenable dans chaque répéteur. Le premier type fait appel pour chaque section de câble à une cellule d'égalisation généralement en T ponté dont les éléments sont calculés afin de compenser exactement la section de câble qui la précède. La connaissance exacte de la topographie de la ligne et des caractéristiques des différentes sections de ligne est nécessaire avant la mise en service de la ligne. A chaque section de ligne doit correspondre une cellule d'égalisation particulière ce qui augmente le coût de la ligne. Un second type de dispositif d'égalisation remédie à cet inconvénient en mettant en oeuvre une commande automatique de gain (CAG) afin d'adapter le gain du dispositif d'égalisation à l'affaiblissement et donc au calibre de la section de ligne qui le précède. Le dispositif d'égalisation est alors le même pour tous les répéteurs et s'adapte à toute section de ligne dont le calibre, longueur et/ou diamètre de câble, est compris dans une plage prédéterminée. Bien entendu, le dispositif d'égalisation égalise un affaiblissement supérieur à l'affaiblissement maximum conféré par la section de ligne à calibre maximum, c'est-à-dire à diamètre et longueur maximaux Le dispositif d'égalisation de ce second type comprend un amplificateur à courbe de gain fixe et une boucle de contre-réaction pour la commande automatique de gain. La boucle de contre-réaction est composée d'un détecteur de valeur de crête qui est relié à la sortie de l'amplificateur, et d'un simulateur de câble variable qui est interconnecté entre la section de câble et l'entrée de- l'amplificateur. La tension de crête détectée est représentative de l'affaiblissement de la section de câble. Elle est égalisée par un élément à impédance variable tel qu'un réseau de diodes tête-bêche ou un transistor, inclus dans le simulateur de câble. Un tel dispositif d'égalisation est utilisé pour des signaux numériques à plusieurs niveaux, par exemple en code ternaire ou quaternaire. En effet, le circuit de régénération succèdant au dispositif d'égalisation nécessite non seulement une ouverture du diagramme de l'oeil suffisante pour décider entre les niveaux mais aussi une hauteur de l'oeil constante quelle que soit la longueur de section de câble du fait qu'il y a plusieurs seuils de décision et que ces seuils sont fixes pour tous les répéteurs. C'est pourquoi le dispositif d'égalisation du second type fait appel à une commande de gain automatique afin d'égaliser le signal numérique également en amplitude.En oùtre l'égalisation automatique de gain restreint la largeur de la plage des calibres des sections de ligne à cause de la limitation de l'impédance dynamique du simulateur de câble. La présente invention pallie aux inconvénients précédents en fournissant un dispositif d'égalisation ne fai-sant pas appel à une commande automatique de gain, mais cependant égalisant toute section de câble. Le dispositif d'égalisation est de préférence destiné à un signal numérique e code binaire qui ne requiert pas une égalisation en amplitude. En effet dans ce cas, il n'y a qu'un seuil de décision, généralement le niveau zéro, afin de décider entre les deux niveaux binaires. La hauteur de l'oeil pour chaque section de ligne à égaliser peut ne pas être constante à l'entrée du circuit de régénration du répéteur. Selon l'invention, le dispositif d'égalis-ation d'un signal numérique transmis par une section de ligne comprend un détecteur de valeur de crête et est caractérisé en ce que le détecteur de valeur de crête est relié à la section de ligne et en ce qu'il comprend plusieurs cellules d'égalisation en série avec la section de ligne, des moyens de commutation pour courtcircuiter chacun une cellule respective et des moyens reliés à la sortie du détecteur de valeur de crête et commandant chacun un moyen de commutation pour comparer la valeur de crête délivrée par le détecteur à gn seuil de tension respectif afin de courtcircuiter la cellule res pective lorsque la valeur de crête est supérieure audit seuil. Le principe d'égalisation selon invention est le suivant. A chaque calibre de section de ligne correspond la mise en série d'un nombre prédéterminé de cellules d'égalisation. Le détecteur de valeur de crête détecte le niveau du signal numérique transmis par la section de ligne. Ce niveau est en corrélation directe avec le calibre de la section de ligne, c'est-à-dire la longueur et le diamètre de la section de câble constituant la section de ligne. Le niveau détecté est ensuite comparé à tous les seuils de tension. Les résultats des comparaisons servent à sélectionner un nombre prédéterminé de cellules d'égalisation en série afin que celles-ci compensent l'affaiblissement de la section de ligne. Si N calibres de section de ligne sont prévus différents, N cellules d'égalisation sont alors incluses dans le dispositif d'égalisation et chaque cellule a un gain égal à la différence des affaiblissements conférés par deux calibres de section de ligne voisins. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit en référence aux dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 est un bloc-diagramme d'un dispositif d'égalisation comprenant des moyens de comparaison chacun à un seuil de tension - la Fig. 2 montre un moyen de comparaison à deux seuils de tension ; et - la Fig. 3 est un diagramme montrant le courtcircuitage, ou mise hors service, et le décourcircuitage, ou mise en service, d'une cellule d'égalisation en fonction de la valeur de crête du signal numérique par rapport aux deux seuils d'un moyen de comparaison selon la Fig. 2. En référence à la Fig. 1, le dispositif d'égalisation reçoit à son entrée 1 un signal numérique à égaliser par une section de ligne 2, éventuellement à travers un préamplificateur 3. Entre son entrée 1 et sa sortie 4, le dispositif d'égalisation comprend N cellules d'égalisation 5 à 5N en série qui sont de préférence identiques. Chaque cellule 5n' n variant de 1 à N, comprend une cellule en T ponté classique ou analogue. Selon le mode de réalisation illustré, la cellule en T ponté comprend un condensateur 50, une inductance 51 et deux résistances série 52 et 53 qui sont en parallèle entre les bornes de la cellule, ainsi qu'une résistance 54 et une inductance 55 qui sont en série entre la masse et la borne commune aux- résistances 52 et 53. Entre les bornes de chaque cellule d'égalisation 51 à 5N est monté en parallèle un moyen de commutation 61 à 6NX représenté sous la forme d'un interrupteur, qui, fermé,courtcircuite la cellule en T ponté respective 5 à 5N Entre la sortie 4 et la masse peut être prévue une résistance d'adaptation 40. Le dispositif d'égalisation comprend également une voie pour sélectionner les cellules 51 à 5N à mettre en série entre les bornes 1 et 4 en vue de compenser l'affaiblissement de la section de ligne 2. Cette voie de sélection comprend un détecteur de valeur de crête 7 qui est relié à l'entrée 1, et N comparateurs à seuil de tension 81 à 8N Chaque comparateur 8 a son entrée inverse (-) qui n est reliée à la sortie du détecteur 7, et a son entrée di recte (+) qui est portée à un seuil de tension constant S n Les seuils S1 à SN décroissent : S1 > S2 > ... S > Sn n > son+1 ... > SN. Leurs écarts tes que S - son+1 sont de préférence égaux aux différences des affaiblissements voisins des sections dé ligne envisagées.Le seuil inférieur SN est supérieur à zéro et le seuil supérieur S1 est supérieur à la valeur maximale de l'amplitude de crête qu'est susceptible de délivrer une section de ligne. La sortie de chaque comparateur 81 à 8N est reliée à l'entrée de commande de l'interrupteur 61 à 6N de la cellule respective 51 à 5N Si la tension crête délivrée par le détecteur 7 est inférieure au seuil S mais supérieu n re au seuil Son+1, les sorties des comparateurs 81 à 8n sont à l'étant "1" et commandent l'ouverture des interrupteurs 61 à 6 des cellules 51 à 5 pour les insérer en série entre les bornes 1 et 4, tandis que les sorties des comparateurs de rang supérieur 8n+1 à 8N sont à l'état zéro et commandent la fermeture des interrupteurs 6n+1 à 6N des cellules 5n+1 à 5N qui sont courtcircuitées. De préférence, à chaque cellule d'égalisation 51 à 5N sont associés des moyens de commutation pour déconnecter -cette cellule de la masse. Ces moyens sont sous la forme d'un interrupteur 91 à 9N qui est interconnecté en série entre l'inductance 55 et la borne de masse de la cellule 5 à 5 et d'un inverseur 90 à 90N qui est interconnecté entre la sortie du comparateur 81 à 8N de la cellule et l'entrée de commande de l'interrupteur respectif 9 à 9N Lorsque la sortie du comparateur 81 à 8N est à l'état "1", celleci commande l'ouverture de l'interrupteur respectif 61 à 6Ns comme déjà dit, mais également la fermeture de l'interrupteur 90 à 90N pour mettre à la masse la cellule.Réciproquement, lorsque la sortie du comparateur 81 à 8N est à l'état "O", celle-ci commande la fermeture de l'interrupteur 61 à 6N, comme déjà dit, ainsi que l'ouverture de l'interrupteur respectif 9 à 9 N pour déconnecter la cellule de la masse. Dans ce cas, -l'impédance parasite de la cellule courcircuitée entre son entrée et la masse - en l'absence de t'interrupteur respectif 91 à 9 N - n'est point prise en compte et ne perturbe pas l'égalisation obtenue par les cellules décourtcircuitées précédentes. La mise en service de la-première cellule 51 uniquement et le courtcircuitage des autres 52 à 5N correspond à une section de ligne 2 à petit calibre, ayant la longueur et le diamètre minimaux. La mise en série de toutes les cellules 5 à 5N par l'ouverture des interrupteurs 61 à 6N et la fermeture des interrupteurs 9 à 9N correspond à une section de ligne 2 à gros calibre, ayant la longueur et le diamètre maximaux. Selon le mode de réalisation illustré à la Fig. 1, dans un comparateur 8 si le niveau crête délivré par le n détecteur 7 est voisin de Sn, , la sortie du comparateur 8 n n peut osciller en permanence entre les deux états "O" et "1" lorsqu'un bruit accompagne le signal numérique. Ce bruit peut être d'origine thermique et être dû aux variations de la température dans la section de ligne 2. Dans ce cas, les interrupteurs respectifs 6 et 9 Sont instab-les entre n n les états ouvert et fermé. Pour remédier à cet inconvénient, chaque comparateur 81 à 8N est remplacé par un circuit de comparaison 801 à 80N tel que celui 80 montré à la Fig. 2. Le circuit de compa n raison 80 est un circuit à deux seuils de tension S 1 et n ni Sn2 de préférence tels que ( Snl + 5n2 ) /2 = 5n , 5n1 - 8n2 Sn1 et au seuil de tension inférieur Sn2. Les entrées R et S de la bascule 83 sont reliées aux sorties des comparateurs 81 et 82. La sortie complémentaire Q de la bascule 83 est reliée à l'entrée de commande de l'interrupteur respectif 6 . La sortie directe Q de la bascule 83 est reliée direc n tement à l'entrée de commande de l'interrupteur respectif 9n La Fig. 3 montre le cycle "d'hystérésis" du compara teur 6 . Dans cette figure, E S signifie que la cellule 5 n n est en service, que l'interrupteur 6 est ouvert et que n l'interrupteur 9 est fermé, et H S signifie que la cellule n 5n est hors service, qu'elle est courcircuitée par l'interrupteur fermé 6n et qu'elle est déconnectée de la masse par l'interrupteur 9 . Lorsque le niveau crête crolt de Sn+1 à Sn-1, la cellule 5n est en service tant que le niveau crête est inférieur au seuil supérieur Sn1. Lorsque le niveau crête décroît de Sn-1 à Sn+1, la cellule 5 est maintenue hors service tant que le nivèau crête est supérieur au seuil inférieur Sn2. Revendications. 1 - Dispositif d'égalisation d'un signal numérique transmis par une section de ligne (2) comprenant un détecteur de valeur de crête (7), caractérisé en ce que le détecteur de valeur de crête (7) est relié à la section de ligne (2) et en ce qu'il comprend plusieurs cellules d'égalisation (51 ~ 5N) en série avec la section de ligne (2), des moyens de commutation (61 - 6N) pour courcircuiter chacun une cellule respective et des moyens (81 - 8N) reliés à la sortie du détecteur de valeur de crête (7) et commandant chacun un moyen de commutation (61- 6N) pour comparer la valeur de crête délivrée par le détecteur (7) à un seuil de tension respectif (S1 ~ SN) afin de courcircuiter la cellule respective(51- 5N) lorsque la valeur de crête est supérieure audit seuil. 2 - Dispositif d'égalisation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moyen de comparaison (80 ) n compare ladite valeur de crête à des seuils de tension supérieur et inférieur respectifs 5ni Sn2) afin que la cellu- le d'égalisation respective (5n) soit décourtcircuitée (ES) lorsque la valeur de crête croît jusqu'au seuil supérieur (sil) et soit courtcircuitée (HS) lorsque la valeur de crête décroît jusqu'au seuil inférieur (Sn2). 3 - Dispositif d'égalisation conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moyen de comparaison (80 ) comprend des moyens (81) pour comparer la valeur de crête au seuil supérieur (Sn1), des moyens (92) pour comparer la valeur de crête au seuil inférieur (Sn2) et une bascule (83) dont les entrées (R, S) sont reliées aux sorties des deux moyens de comparaison (81, 82) et dont l'une (Q) des sorties commande le moyen de commutation respectif (6n) 4 - Dispositif d'égalisation conforme à l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque cellule (51 - 5N), des seconds moyens de commuta- tion (91 - 9N) commands par le moyen de comparaison respectif (61 - 6N) pour déconnecter la cellule (51 - 5N) de la masse en même temps que celle-ci est courtcircuitée. 5 - Dispositif d'égalisation conforme aux revendications 3 et 4, caractérisé en chaque l'autre sortie (Q) de la bascule (83) commande le second moyen de commutation respectif