Brevet FR2546006A1 — publié le 19841116

La présente invention concerne un procédé pour régénérer un signal numérique déformé et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette invention trouve notamment son application en transmission numérique dans les récepteurs de si- gnaux numériques. Une transmission numérique consiste en un émetteur E, un canal de transmission C, et un récep- teur R L'émetteur E envoie des impulsions dans le canal de transmission C Ce canal de transmission C constitue un filtre qui déforme les impulsions émi- ses par l'émetteur E En particulier, si le canal de transmission C comprend des transformateurs, ceux- ci passent mal les fréquences basses Par ailleurs, le câble affaiblit les fréquences élevées En sortie du canal de transmission C, les impulsions sont donc déformées Elles sont allongées et peuvent même se chevaucher entre elles Dans la majorité des cas, le récepteur R ne peut donc pas les détecter de manière simple. Pour réaliser cette réception, l'homme de l'art utilise de façon connue un égaliseur pour com- penser la distorsion d'affaiblissement du câble et un filtre complémentaire de Nyquist pour séparer les impulsions se chevauchant Cette solution a plu- sieurs inconvénients L'égaliseur favorise les fré- quences élevées, donc en particulier les parasites haute fréquence, et rend plus complexe la réalisa- tion du filtre passe-bas associé D'autre part, ce type de récepteur élimine les signaux comportant une composante basse fréquence à cause de la difficulté qu'il y a à égaliser de tels signaux Enfin, l'uti- lisation d'un filtre de Nyquist fait de ce récepteur un dispositif complexe. La présente invention a précisément pour objet de remédier à ces inconvénients L'invention vise un procédé de traitement simple du signal reçu par le récepteur R pour remettre en forme ce signal numérique déformé Elle vise également un dispositif simple, économique et performant pour la mise en oeuvre de ce procédé. De manière plus précise, l'invention a pour objet un procédé pour remettre en forme un signal numérique déformés, dans lequel: on élabore, à partir du signal S, un signal analoe gique intermédiaire SI sur lequel on impose deux contraintes qui sont, d'une part, que l'on main- tient la différence, en valeur absolue, entre l'amplitude du signal analogique SI et l'amplitude du signal S à une valeur au plus égale à une pre- mière valeur prédéterminée AX, et d'autre part, que l'on maintient la pente, en valeur absolue, du signal intermédiaire SI au plus égale à une deuxième valeur prédéterminée AP, avec la condi- tion qu'en cas de conflit pour satisfaire les deux contraintes, on satisfait la première contrainte, l'évolution temporelle du signal intermédiaire SI étant définie par la répétition de la séquence des deux étapes suivantes: on maintient, si les contraintes le permettent, la pente du signal intermédiaire SI égale à la pente du signal S, tant que l'amplitude du si- gnal intermédiaire SI est différente de l'ampli- tude du signal S, la pente du signal intermédiaire SI est mainte- nue constante, sa valeur absolue étant égale à la deuxième valeur prédéterminée AP et son signe étant opposé à celui de la pente du signal S, tant que la première contrainte n'est pas at- teinte, dans lequel, en outre, on repère les instants o l'amplitude du signal intermédiaire SI est égale à l'amplitude du si- gnal S, et on élabore un signal numérique binaire SN obte- nu en faisant passer ledit signal d'un état binai- re dans l'autre à chacun desdits instants. On comprend que lorsqu'il y a conflit entre les deux contraintes, c'est la première qui doit être satisfaite Ainsi, le signal intermédiaire SI ne s'éloigne jamais du signal S de plus de AX Il est clair, en effet, que si l'on veut retrouver les transitions du signal S non déformé en réalisant l'égalité desamplitudes des signaux SI et S, il faut que le signal intermédiaire SI suive l'évolu- tion globale du signal S. L'invention a aussi pour objet un disposi- tif pour la mise en oeuvre du procédé comprenant un moyen d'élaboration d'un signal intermédiaire SI, muni d'une entrée de commande, recevant sur une en- trée le signal S et délivrant sur une sortie le si- gnal intermédiaire SI, ledit moyen d'élaboration comprenant un premier moyen pour limiter la diffé- rence entre l'amplitude du signal intermédiaire SI et l'amplitude du signal S à une première valeur prédéterminée AX, ledit premier moyen étant relié à l'entrée et à la sortie du moyen d'élaboration, un deuxième moyen pour limiter la pente du signal in- termédiaire SI reliéà la sortie dudit moyen d'éla- boration, ledit deuxième moyen recevant sur une en- trée un courant d'intensité constante I, et un moyen d'inversion dont l'entrée est constituée par l'en- trée de commande du moyen d'élaboration et dont une sortie délivre un courant d'intensité + I, ledit dispositif comprenant en outre un moyen de comparai- son muni de deux entrées, une entrée inverseuse et une entrée noninverseuse, recevant sur une de ses entrées le signal S et sur l'autre entrée le signal intermédiaire SI et délivrant un signal binaire SN identique au signal S avant déformation dudit signal S, ledit signal SN étant appliqué sur l'entrée de commande du moyen d'élaboration, l'état binaire du- dit signal SN déterminant le sens du courant d'in- tensité I. Selon une caractéristique secondaire du dispositif selon l'invention, le premier moyen est constitué de deux diodes identiques montées en pa- rallèle, l'anode d'une diode étant reliée à la ca- thode de l'autre diode. Selon une autre caractéristique secondai- re, le deuxième moyen est constitué d'une capacité. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non limita- tif, en référence aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 est un diagramme représentant différents signaux numériques, la figure 2 est un schéma des états du signal intermédiaire SI, la figure 3 est un organigramme montrant les règles d'évolution temporelle du signal intermé- diaire SI, la figure 4 est un diagramme schématique représentant un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la figure 5 est un schéma illustrant un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Le signal numérique Si de la figure 1 re- présente un signal binaire à émettre par l'émetteur E Ce signal est effectivement émis dans le canal de transmission C après codage Ce codage peut être par exemple bipolaire, tel que représenté en 52 de la figure 1 ou autre Le canal de transmission C défor- me le signal émis en ne passant pas les fréquences basses et en affaiblissant les fréquences élevées. Ceci se produit notamment par un élargissement, et éventuellement des chevauchements, des impulsions. Le signal reçu par le récepteur numérique RD et cor- respondant au signal émis par l'émetteur Ee a alors l'allure du signal S. Pour retrouver le signal original émis par l'émetteur E, il suffit de retrouver dans le signal S représenté e-n trait plein sur la figure, les tran- sitions du signal émis Ceci est obtenu dans le pro- cédé selon l'invention par l'élaboration d'un signal intermédiaire SI représenté en traits tiretés sur la figure 1 Les règles d'obtention et d'évolution du signal intermédiaire SI seront détaillées en réfé- rence aux figures 2 et 3 Ce signal intermédiaire SI est construit de telle sorte que son amplitude soit égale à celle du signal S à chaque transition du signal numérique S il Par comparaison des signaux SI et S on peut donc engendrer un signal SN dont les transitions sont identiques à celles du signal S On remarque sur la figure 1 que le signal intermédiaire SI peut être décrit comme étant régi par quatre états d'évolutions différents El, E 2, E 3 et E 4 Dans le premier état E 1, la pente du signal SI est égale à la pente du signal S et l'amplitude du signal SI est inférieure à l'amplitude du signal S; dans le deuxième état E 2, la pente du signal SI est toujours égale à la pente du signal S, mais l'amplitude du signal SI est supérieure à l'amplitu- de du signal S; dans le troisième état E 3, la pente du signal SI est constante et décroissante, et dans le quatrième état E 4, la pente du signal SI est constante et croissante. On peut exprimer les deux étapes de la sé- quence d'élaboration du signal intermédiaire SI du procédé selon l'invention à l'aide de ces quatre états La première étape est constituée de la suc- cession des états E 2 Puis E 4 ou de la succession des états E 1 puis E 3 L'état E a ou l'tat Ei correspond à la partie de leétape o la première contrainte est atteinte, et C ou par conséquent la deuxième contrain- te est ignorée, ou o aucune contrainte n'est at- teinte, le signal intermédiaire Si suivant librement le signal S Dans cette Pre Mizre étape O la différen- ce entre l:alpiitude du signal intermédiaire SI et 1-5 l'amplitude du signal S est toujours égale à la pre- mière valeur prédéterminée A Xo Leétat E 4, ou l'état E 3 correspond à la partie de l'étape o la deuxième contrainte est atteinte La deuxieme étape est cons- tituée de l'état E 4 ou de l'état E 3. On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 2 et 3, les quatre états qui viennent d'être mentionnés et les règles de transi- tion d'un état à un autre. On a représenté sur la figure 2 un graphe des états du signal SI et des transitions entre ces états La transition entre un état E et un état E, o i et j sont compris entre 1 et 4, est représentée par Ti, Dans le cas o i est égal à j, la transition T exprime que le signal intermédiaire SI reste ii dans l'état Ei Chacun de ces quatre états caracté- rise une loi particulière d'évolution du signal in- termédiaire SI Les transitions Tij entre un état Ei et un état E, o i et j sont des entiers compris entre 1 et 4, apparaissent précisément lorsque l'une, ou les deux contraintes sont atteintes, ou lorsqu'une condition particulière est réalisée, telle que l'égalité entre l'amplitude du signal in- termédiaire SI et l'amplitude du signal S Les tran- sitions du type Tii expriment le maintien dans l'état E 1- On va maintenant décrire les équations ré- gissant l'évolution du signal intermédiaire SI dans chacun des états et les contraintes ou conditions correspondant aux transitions entre ces états. Dans l'état E 1, le signal intermédiaire SI a, à chaque instant, une amplitude égale à celle du signal S minoré de la valeur prédéterminée AX On reste dans cet état tant que la pente du signal S est supérieure à l'opposé de la valeur prédéterminée AP Ceci est exprimé par la transition Ti 1 Si la pente du signal S devient inférieure à l'opposé de la valeur prédéterminée AP, il y a transition T 13 de l'état E 1 à l'état E 3. Dans cet état E 3, le signal intermédiaire SI a une pente constante qui est égale en module à la valeur prédéterminée AP et dont le signe est né- gatif Cet état peut être quitté pour une transition vers l'état E 1, lorsque la première contrainte est atteinte Il peut également être abandonné pour l'état E 4, par la transition T 34 lorsque l'amplitude du signal S est égale à l'amplitude du signal inter- médiaire SI. Dans l'état E 4, la pente du signal intermé- diaire SI est égale en valeur absolue à AP, comme- dans l'état E 3, mais son signe est positif Ainsi qu'on peut le remarquer sur la figure 1, il y a deux moyens de quitter cet état E 4 Une transition appa- rait lorsque l'amplitude du signal intermédiaire SI est égale à l'amplitude du signal S Cette transi- tion T 34 fait passer de l'état E 4 à l'état E 3 Une autre transition est possible à partir de l'état E 4. Elle apparaît lorsque la différence d'amplitude en- tre le signal intermédiaire SI et le signal S de- vient supérieure à la valeur prédéterminée AX On passe alors par la transition T 42 de l'état E 4 a l'état E 2. Le quatrième et dernier état est l'état E 2. Dans cet état, le signal SI a, à chaque instant, une amplitude égale à celle du signal S augmenté de la valeur prédéterminée AX On reste dans cet état tant que la pente du signal S reste inférieure à la deuxième valeur prédéterminée AP Lorsque cette con- trainte est atteinte, on passe de l'état E 2 à l'état E 4 par la transition T 24. Sur la figure 3, on a représenté l'organi- gramme décrivant l'évolution du signal intermédiai- re SI en fonction du temps et qui correspond au graphe de la figure 2 Le signal intermédiaire SI élaboré au moyen de cet organigramme est connu par son amplitude à des instants t 0, t O +l, t,+ 2 r etc Cette discrétisation du signal intermédiaire SI éla- boré n'a pour but qu'une présentation plus claire de l'organigramme Elle ne saurait limiter l'invention à l'élaboration d'un signal intermédiaire SI dis- cret En effet, un signal continu peut être simple- ment considéré comme étant un signal discret dont la fréquence d'échantillonnage est extrêmement élevée. Les références 1, 2, 3 et 4 représentent respectivement les règles d'évolution du signal in- termédiaire SI dans les états E 1, E 2, E 3 et E 4 Sup- posons qu'à un instant t, on se trouve dans l'état 1 L'amplitude du signal intermédiaire SI est alors égale à l'amplitude du signal S au même instant t minoré de la valeur prédéterminée AX On va chercher à déterminer maintenant l'amplitude du signal inter- 2-546006 médiaire Si à l'instant successif t+ 1 Pour cela, on compare la pente entre les instants t et t+l du si- gnal S à la valeur prédéterminée AP Si la décrois- sance du signal S entre t et t+l est supérieure à AP, on passe dans l'état E 3 Dans le cas contraire, on reste dans l'état E 1 Le premier cas correspond à la transition T 13 de la figure 2 et le second cas à la transition T ll Lorsque l'on est dans l'état E 3, l'amplitu- de du signal intermédiaire SI à un instant quelcon- que est égale à l'amplitude de ce même signal à l'instant précédent diminué de la valeur prédétermi- née AP Si, en diminuant ainsi d'une valeur AP, l'amplitude du signal intermédiaire SI devient infé- rieure à un instant donné à l'amplitude du signal S au même instant minoré de la valeur prédéterminée AX, on repasse dans l'état E 1 Ceci correspond à la transition T 31 de la figure 2 Dans le cas contrai- re, selon que l'amplitude du signal intermédiaire SI est égale à l'amplitude du signal S ou non R on passe dans l'état E 4 (c'est la transition T 34) ou on reste dans letat 3 (c'est la transition T 33). Lorsque l'on est dans l'état E 4, l'amplitu- de du signal intermédiaire SI à un instant donné est égale à son amplitude à l'instant précédent augmen- tée de la valeur prédéterminée AP Si, en augmentant de la valeur AP, l'amplitude du signal intermédiaire SI devient supérieure à l'amplitude, au même ins- tant, du signal S augmenté de la valeur prédétermi- née AX, on passe dans l'état E 2 (c'est la transition T 42) Dans le cas contraire, selon que l'amplitude du signal intermédiaire SI devient égale ou non à l'amplitude du signal S à la suite d'une augmenta- tion de la valeur AP, on passe dans l'état E 3 (c'est la transition T 43) ou on reste dans l'état E 4 (c'est la transition T 44). Lorsque l'on est dans l'état E 2, l'amplitu- de du signal intermédiaire SI est égale à un instant donné, à l'amplitude du signal S au même instant augmentée de la valeur-prédéterminée AX Si, alors que l'on est dans cet état E 2, la pente du signal S devient supérieure à AP, c'est-à-dire si la diffé- rence d'amplitude du signal S entre deux instants successifs devient supérieure à AP, on passe dans l'état E 4 (c'est la transition T 24) Dans le cas contraire, on reste dans l'état E 2 (c'est la transi- tion T 22). L'organigramme décrit à la figure 3 est mis en oeuvre dans le dispositif dont une représentation schématique est donnée à la figure 4 Il comprend un premier moyen 10 pour limiter la différence d'ampli- tude entre le signal S et le signal intermédiaire SI à une valeur prédéterminée AX Ce premier moyen 10 reçoit sur son entrée le signal S et est relié sur une autre entrée au signal intermédiaire SI Ce dis- positif comprend également un deuxième moyen 12 pour limiter la vitesse de variation de l'amplitude du signal SI à une valeur maximale prédéterminée AP Ce deuxième moyen 12 reçoit sur une entrée un courant d'intensité constante I dont le signe est déterminé par un moyen d'inversion 14 L'ensemble du premier moyen 10, du deuxième moyen 12 et du moyen d'inver- sion 14 constitue un moyen d'élaboration 15 qui dé- livre le signal intermédiaire SI Le dispositif com- prend en outre un comparateur 16 recevant sur une entrée inverseuse le signal S et sur une entrée non- inverseuse le signal intermédiaire SI Il délivre un signal binaire SN qui est identique au signal S non déformé Le signal binaire SN est appliqué sur une entrée du moyen d'inversion 14 pour déterminer le il signe du courant I délivré par ledit moyen d'inver- sion. On a représenté sur la figure 5 un mode de réalisation de ce dispositif Le premier moyen 10 est constitué par deux diodes 18 identiques, en pa- rallèle, l'anode d'une diode étant reliée à la ca- thode de l'autre diode La valeur prédéterminée âX correspond à la chute de tension entre les bornes de chaque diode. Le moyen d'inversion 14 est constitué par un générateur de courant délivrant un courant I constant dont le signe est déterminé par l'état du signal binaire SN Ce courant I, selon son signe, charge ou décharge une capacité 20 de valeur C qui constitue le deuxième moyen 12 Ce deuxième moyen 12 permet de limiter la pente du signal intermédiaire -SI à une valeur prédéterminée AP qui est égale au rapport C' Comme on peut le voir sur les signaux S et SI de la figure 1, les instants o ces deux signaux ont une même amplitude dépend de la pente maximale AP du signal intermédiaire SIF-de la tension AX, de la période T du signal émis et de l'amplitude du signal S La pente AP et le niveau de S doivent donc être choisis pour un bon fonctionnement du disposi- tif et en particulier pour une bonne résistance aux éventuels signaux perturbateurs présents sur la li- gne L'expérience montre que l'on obtient un bon ré- sultat avec les valeurs suivantes la pente AP donnée par C 2 LX C -_T le niveau crête à crête du signal S mesuré entre deux crêtes consécutives séparées de la période T, compris entre 3 AX et 5 AX. Le demandeur a réalisé un dispositif tel que représenté sur la figure 5 Ses caractéristiques sont: AX= 0,7 volt, C= 3,3 nf et I= 1 m A Le compara- teur utilisé est du type LM 311 Ce dispositif a notamment été utilisé par le demandeur pour mettre en forme un signal binaire de débit 150 Kbit/s émis sous forme de signal bipolaire de tension + 2 v ayant été déformé par une ligne téléphonique consti- tuée d'un câble métallique en cuivre de diamètre 0,4 mm Entre la ligne et le dispositif décrit, le demandeur a inséré un amplificateur dont le gain est indépendant de la fréquence jusqu'à 150 k Hz et qui compense l'affaiblissement du câble vers 80 k Hz La longueur du cable utilisé est de l'ordre de 4200 m. Pour des câbles de longueur inférieure, on peut in- sérer entre la ligne téléphonique et l'amplificateur un complément de ligne classique connu de l'homme de l'art Le même dispositif a été aussi utilisé pour mettre en forme un signal binaire, émis en binaire, déformé par une ligne de zéro à 1000 m de câble té- léphonique de diamètre O = 0,4 mm sans égaliseur ni complément de ligne. REVENDICATIONS 1 Procédé pour remettre en forme un signal numérique déformé S, caractérisé en ce que on élabore, à partir du signal S, un signal analo- gique intermédiaire SI sur lequel on impose deux contraintes qui sont, d'une part, que l'on main- tient la différence, en valeur absolue, entre l'amplitude du signal analogique SI et l'amplitude du signal S à une valeur au plus égale à une pre- mière valeur prédéterminée AX, et d'autre part, que l'on maintient la pente, en valeur absolue, du signal intermédiaire SI au plus égale à une deuxième valeur prédéterminée AP, avec la condi- tion qu'en cas de conflit pour satisfaire les deux contraintes, on satisfait la première contrainte, l'évolution temporelle du signal intermédiaire SI étant définie par la répétition de la séquence des deux étapes suivantes: on maintient, si les contraintes le permettent, la pente du signal intermédiaire SI égale à la pente du signal S, tant que l'amplitude du si- gnal intermédiaire SI est différente de l'ampli- tude du signal S, la pente du signal intermédiaire SI est mainte- nue constante, sa valeur absolue étant égale à la deuxième valeur prédéterminée AP et son signe étant opposé à celui de la pente du signal S, tant que la première contrainte n'est pas at- teinte. on repère les instants o l'amplitude du signal intermédiaire SI est égale à l'amplitude du si- gnal S, on élabore un signal numérique binaire SN obtenu en faisant passer ledit signal d'un état binaire dans l'autre à chacun desdits instants. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'élaboration ( 15) d'un signal intermédiaire SI, muni d'une entrée de commande recevant sur une en- trée le signal S et délivrant sur une sortie le si- gnal intermédiaire SI, ledit moyen d'élaboration comprenant un premier moyen ( 10) pour limiter la différence entre l'amplitude du signal intermédiai- re SI et l'amplitude du signal S à une première va- leur prédéterminée AX, ledit premier moyen étant re- lié à l'entrée et à la sortie du moyen d'élabora- tion, un deuxième moyen ( 12) pour limiter la pente du signal intermédiaire SI relié à la sortie dudit moyen d'élaboration, ledit deuxième moyen recevant sur une entrée un courant d'intensité constante 1, et un moyen d'inversion ( 14) dont l'entrée est cons- tituée par l'entrée de commande du moyen d'élabora- tion et dont une sortie délivre un courant d'inten- sité + I; et en ce que ledit dispositif comprend en outre un moyen de comparaison ( 16) muni de deux en- trées, une entrée inverseuse et une entrée non-in- verseuse, recevant sur une de ses entrées le signal S et sur l'autre entrée le signal intermédiaire SI et délivrant un signal binaire SN identique au si- gnal S avant déformation dudit signal S, ledit si- gnal SN étant appliqué sur l'entrée de commande du moyen d'élaboration, l'état binaire dudit signal SN déterminant le sens du courant d'intensité I. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier moyen ( 10) est constitué de deux diodes ( 18) identiques montées en parallèle, l'anode d'une diode étant reliée à la ca- thode de l'autre diode. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le deuxième moyen ( 12) est constitué d'une capaci- té ( 20).