Brevet FR2682241A1 — publié le 19930409

La présente invention se rapporte à un système de commutation électronique et, plus particulièrement, à un circuit intégré PCM-CODEC (codeur et décodeur pour modulation par impulsions codées) employant un filtre capable d'éliminer le son de télémesure à la partie émetteur du fait du comptage lors d'une communication sur un téléphone public. La caractéristique générale d'un système de commutation électronique pour PCM, tel qu'on peut le voir à la figure 1, concerne un certain nombre de lignes d'abonnés (I Ci J Cn), dont chacune comprend un circuit d'interface de ligne d'abonné ou SLIC 1, un éliminateur de signaux de télémesure 2, un mélangeur de signaux de télémesure 3, un conformateur d'impédance 4, un circuit intégré PCM-CODEC 5 et il est connecté à une source de signaux de télémesure 8 et à un bus commun 7 appelé bus PCM; un signal qui est un signal mélangé de télémesure utilisant un signal MSYNC de la source de signaux de télémesure 8 est appliqué à l'entrée de réception de SLIC 1 lors du compte d'une charge d'appel Le circuit intégré PCM-CODEC 5, comme le montre la figure 2, comprend un sélecteur 11, un mélangeur 12 et un contrôleur du gain émis 13, un filtre anti-chevauchement (AAF)14, un filtre passe-bande (BPF) 15, un codeur 16, un décodeur 17, un filtre passe-bas (LPF) 18, un contrôleur du gain côté récepteur 19, un amplificateur opérationnel 20, un filtre hydride équilibré 21 et un contrôleur du gain 22. Dans le système PCM de l'art antérieur, la charge d'appel est comptée par l'inversion de la tension d'une batterie entre une extrémité Tl et un appel Rl Dans ce cas, il se produit un son non voulu de déclic A ce moment, une onde sinusoïdale d'une fréquence de 12 k Hz ou 16 k Hz peut être utilisée sans inversion de tension afin d'éliminer le son de déclic Le signal de télémesure (onde sinusoïdale) a une fréquence de 12 k Hz ou 16 k Hz est mélangé à un signal sur bande vocale, lequel signal mélangé est transmis à l'extrémité Tl et à la boucle Rl Mais le signal mélangé est appliqué au trajet de transmission Par suite, le signal d'émetteur est modulé et déformé parce que le signal appliqué est trop grand pour le traitement Le signal appliqué doit être éliminé du côté émetteur En considérant cela en plus de détail, comme le montre la figure 3, le courant il à travers la bobine LI est produit par un signal de la borne Rx côté récepteur, la borne AO du circuit intégré PCM-CODEC 5, par fonctionnement du convertisseur hybride 2/4 Ainsi, le courant induit secondaire i 2 apparaissant à la bobine L 2 en liaison avec une ligne d'abonné force un autre courant induit à se produire à la bobine L 3 en liaison avec la borne d'émetteur Tx, avec pour résultat qu'un signal non voulu de télémesure est appliqué à la borne d'émetteur AI Cela a pour résultat que, dans le circuit intégré conventionnel PCM- CODEC , le signal à la sortie de la borne AO, dont la fréquence est liée à la bande des fréquences vocales, n'est compensé qu'en tant que signal ayant une polarité différente par rapport à celle du courant induit B 3 qui est appliqué à la borne d'émission Tx par le filtre équilibré hybride 21 et le contrôleur de gain 22. Mais le circuit 5 ne peut pas éliminer un signal de télémesure qui est appliqué d'un trajet de réception ce qui nécessite un élément additionnel de circuit tel que l'éliminateur 2 de signaux de télémesure, autour du circuit intégré PCM- CODEC 5 du trajet de transmission Dans le fonctionnement du système PCM conventionnel ayant l'éliminateur 2 et le mélangeur 3, le circuit PCM- CODEC 5 convertit tous les signaux d'entrée, contenant même un bruit, en un signal PCM (c'est-à-dire un signal numérique) dans une bande de fréquence sonore Le signal mélangé couplé (signal décho) provenant de la borne de réception Rx est évalué à une valeur du courant i 3 à la borne d'application Tx par le filtre équilibré hybride 21 puis est mélangé à un signal du contrôleur de gain 22 dans le mélangeur 12 ce qui a pour résultat une réduction du poids du signal mélangé non voulu avec le signal de télémesure de la borne Rx à Tx, le contrôleur du gain appliqué ajustant la variation du gain qui se produit par l'éliminateur 2 de signal de télémesure et le conformateur d'impédance 4 que l'on peut voir à la figure 1 L'opération d'échantillonnage a pour résultat la reproduction du spectre du signal du son et (à moins de répondre au critère de Nyquist) l'introduction d'un distorsion par chevauchement qui est éliminée par le filtre anti-chevauchement 14 Après élimination autour de la fréquence d'échantillonnage, le signal à la fréquence sonore est échantillonné et converti en signal PCM (ou signal numérique) par le codeur 16 puis le signal PCM est transféré au bus PCM d'un bus commun 7 Si un moyen d'élimination du signal de télémesure n'est pas prévu dans le système PCM, le niveau de tension dun signal dune source 8 de signaux de télémesure, en général, dépasse plusieurs volts parce que le signal de télémesure a un taux important de distorsion dans un réseau de téléphone public du fait de la caractéristique bien connue de la ligne d'abonné et donc le signal de télémesure induit sur la borne d'application Tx a un niveau de tension qui est de plusieurs centaines de millivolts plus important que celui d'un signal de tonalité Et ainsi, le signal modulé et déformé de tonalité se présente dans le circuit intégré PCM-CODEC 5 En raison de cela, il est très essentiel que le système PCM emploie l'éliminateur 2 de signaux de télémesure. Cependant, l'élément requis supplémentaire de circuit tel que l'éliminateur de signaux de télémesure 2 autour du circuit intégré PCM-CODEC complique l'agencement périphérique du système PCM Etant donné cette complication, avec l'augmentation du nombre d'abonnés sur un panneau unitaire pour un abonné, le système PCM de l'art antérieur est difficile à agencer et à câbler avec pour résultat qu'il y a une chute de la qualité. La présente invention a par conséquent pour objet de procurer un circuit intégré PCM-CODEC employant un éliminateur de signaux de télémesure pour supprimer l'émission d'un signal dû au signal de télémesure qui ne doit pas être entendu du côté émetteur ni du côté récepteur lors d'une conversation sur un téléphone public Ce circuit d'élimination traditionnel complique le système PCM. Selon une caractéristique de l'invention, le circuit intégré PCM-CODEC comprend un filtre pour l'élimination des signaux de télémesure du côté émetteur, lequel fonctionne avec un signal analogique Le circuit intégré PCM- CODEC comprend un certain nombre de lignes d'abonnés I Ci-ICA comprenant des SLIC (circuits d'interface avec lignes d'abonnés) mettant en interface une ligne de téléphone avec un système de commutation, un conformateur d'impédance, un PCM-CODEC, un bus commun appelé bus PCM par lequel un signal de téléphone est transféré par rapport à un abonné selon une règle de division dans le temps pour la temporisation de l'usage de la ligne de téléphone, une source de signaux de télémesure et une unité centrale de traitement ou CPU qui contrôle la validation ou l'inhibition de l'appel téléphonique demandé par le n'ième abonné Le PCM-CODEC comprend un tampon permettant une haute impédance d'entrée, un sélecteur de signaux utilisé comme boucle analogique pour vérifier des troubles du bus PCM récepteur à émetteur, un contrôleur du gain transmis 13 ' pour compenser le gain produit du côté ligne d'abonné et compenser la perte de gain entre SLIC et CODEC, un filtre anti- chevauchement pour empêcher qu'une reproduction du spectre dans les étapes suivantes soit affectée par le bruit, un filtre de signaux de télémesure pour l'annulation de l'écho autour de la bande des fréquences d'échantillonnage du signal de télémesure, un filtre passe-bande pour ne filtrer qu'un signal dont les fréquences sont placées dans la bande des fréquences vocales de 300 Hz à 3,3 k Hz avec correction intégrale sinx/x, un codeur pour convertir un signal analogique en un signal de sortie PCM, un décodeur pour convertir un signal d'entrée PCM en un signal analogique, un filtre passe-bas pour ne filtrer qu'un signal dont la fréquence est placée dans la bande des fréquences de tonalité de O Hz à 3,3 k Hz avec correction intégrale sinx/x, un contrôleur du gain reçu pour compenser le gain produit du fait de la construction du circuit et selon le protocole conforme avec SLIC et CODEC, un filtre d'atténuation pour atténuer une composante d'impulsion échelonnée d'un signal à haute fréquence produit quand le filtre passe-bas fonctionne avec un condensateur de commutation, un amplificateur opérationnel pour amplifier suffisamment un signal pour qu'il attaque la ligne d'abonné et une porte de télémesure pour commuter la fourniture du signal de la source de télémesure. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 donne un schéma bloc de lignes d'abonnés en PCM, employant un circuit intégré PCM-CODEC conventionnel d'un système de commutation électronique; la figure 2 donne un schéma bloc détaillé du circuit intégré conventionnel PCM-CODEC; la figure 3 est un schéma de circuit équivalent illustrant le mécanisme de transformation de 2/4 fils dans un moyen d'interface en tant que moyen d'adaptation des lignes d'abonnés; la figure 4 montre un mode de réalisation d'un traitement d'un signal PCM dans un système de commutation électronique employant un circuit intégré PCM-CODEC selon la présente invention; la figure 5 donne un schéma bloc détaillé du circuit intégré PCM- CODEC selon la présente invention; et les figures 6 A, 6 B et 6 C montrent d'autres caractéristiques du circuit intégré PCM-CODEC selon la présente invention. La figure 4 montre un mode de réalisation du traitement de signaux PCM dans un système de commutation électronique employant un circuit intégré PCM-CODEC selon la présente invention La figure 5 montre un schéma bloc du circuit intégré PCM-CODEC de la présente invention En se référant à la figure 5, un signal de tonalité d'appel induit un courant i 2 sur la ligne d'abonné, comme le montre la figure 3 et force le courant i 3 à être produit à la borne d'émission Tx Un signal entraîné avec le courant induit i 3 est appliqué à la borne AI dans le circuit PCM-CODEC 3 ' Le signal appliqué à la borne AI comporte un signal de tonalité des côtés des bornes d'extrémité T et d'appel R, un bruit d'une source d'alimentation du système, un bruit blanc produit avant arrivée du signal à la borne AI, une composante induite (bande des fréquences de tonalité et signal de télémesure) à la borne de réception Rx apparaissant par le trajet il-i 2-i 3 Le circuit PCM-CODEC 3 ' ne convertit que le signal nécessaire, parmi tous les autre signaux, dont la fréquence est placée dans la bande de tonalité en un signal PCM c'est-à-dire un signal numérique Un signal appliqué au circuit PCM- CODEC 3 ' passe au contrôleur 13 ' du gain transmis par le tampon Il' et un sélecteur de signaux 12 ' Le contrôleur 13 ' compense le gain du signal d'entrée pour le mettre en conformité avec le protocole de la ligne dabonné et pour compenser la perte de gain entre SLIC 1 ' et CODEC, et ainsi le signal conformé passe à son tour à travers le filtre anti- chevauchement 14 ', le filtre 15 ' de signaux de télémesure et le filtre passe-bande 16 ' pour éliminer la bande des fréquences vocales Pendant le processus de filtrage, le filtre anti-chevauchement 14 ' élimine l'effet de chevauchement qui se produit lors de l'échantillonnage dans les stades suivants avec l'éliminateur 15 ' et le filtre passe- bande 16 ' et le filtre 16 ', par un circuit d'échantillonnage, élimine l'apparition du chevauchement entre une fréquence du signal vocal et autour de la bande des fréquences d'échantillonnage et le filtre 15 ' de signaux de télémesure élimine l'écho dans un signal de télémesure. Par conséquent, le signal résultant qui passe à travers le filtre passe- bande 16 ' à une fréquence de 300 Hz à 3,3 k Hz dans la bande des fréquences vocales, est converti en signal PCM (signal numérique) puir est transféré de l'autre côté abonné par le bus commun 4 ' du bus PCM Par ailleurs, le signal PCM entré à la borne de réception Rx est converti en un signal analogique par le décodeur 18 ' et est appliqué au filtre passe-bas 19 ' Dans le filtre 19 ', seul passe un signal d'une fréquence de 0 Hz à 3,3 k Hz dans la bande vocale pour une application au contrôleur du gain reçu 20 ' Le contrôleur 20 ' compense le gain du signal à la sortie du filtre 19 ' de la quantité dont il a diminué après avoir considéré les caractéristiques du conformeur d'impédance 2 Un tel signal à gain réglé contient des composantes d'impulsion échelonnées à une haute fréquence qui sont obtenues au filtre 19 ' lequel se compose d'un condensateur commuté. Donc, après amortissement des composantes impulsionnelles échelonnées du signal par le filtre d'atténuation 21 ', le signal résultant sans les impulsions échelonnées est amplifié par l'amplificateur opérationnel 22 ' pour activer la ligne d'abonnés puis est tranféré à la ligne d'abonné par le conformateur d'impédance 2 ' et le SLIC 1 ' La porte de télémesure 23 ' permet un signal pour le processus de télémesure et un signal sur la bande vocale doit être appliqué à la ligne d'un abonné par un transfert juste au moyen d'une résistance sous la forme d'un signal mélangé pour une connexion ou une déconnexion à la source de signaux de télémesure 5 ', par le contrôle de MSYNC de la source de télémesure en un temps donné, minimisant ainsi la topologie de l'architecture de la ligne provenant du réseau de téléphone. Les figures 6 A, 6 B et 6 C montrent d'autres modes de réalisation du circuit intégré PCM-CODEC selon la présente invention Sur les figures 6 A et 6 B bien que l'agencement du circuit entre le sélecteur de signaux 12 ' et le codeur 17 ' dans le PCM-CODEC 3 ' soit changé par rapport à celui de la figure 5, tous les éléments fonctionnent comme sur la figure 5 afin d'éliminer le signal couplé de télémesure Dans le cas montré sur la figure 6 C, un simple filtre numérique/contrôleur du gain transmis 30 joue le rôle d'accomplir les opération accomplies par le contrôleur du gain transmis 13 ', le filtre anti-chevauchement 14 ' et le filtre passe-bas 16 ' de la figure 5, est prévu pour produire le même effet que le circuit intégré PCM-CODEC 3 ' de la figure 5 Dans les méthodes conventionnelles de traitement avec un signal analogique et un numérique, le filtre passe- bas 16 ' et le codeur 17 ' ont été employés avec un filtre à condensateur commuté ou SCF pour le signal analogique et un modulateur sigma-delta ou SDM pour le signal numérique Mais la présente invention permet d'utiliser deux méthodes afin de réduire le bruit blanc au niveau de 1/2 ou 1/4 fois le sien; une horloge d'échantillonnage est adaptée à activer le filtre de télémesure 15 ' et le filtre passe-bas 16 '; ou bien la fréquence de fonctionnement du filtre 15 ' est égale à deux ou quatre fois celle qui est habituelle Comme on l'a décrit ci- dessus, la présente invention permet d'éliminer les signaux de télémesure sans déformer une fréquence de bande vocale du côté émetteur, au moyen d'un filtre dans le circuit intégré PCM- CODEC, sans ajouter d'éléments de circuit autour de ce circuit intégré PCM- CODEC. Par ailleurs, la présente invention permet de réduire le bruit produit par la modulation et le signal déformé dû au signal de télémesure, ce qui permet d'entendre plus clairement la voix d'un interlocuteur et de disposer de plus de lignes sur un panneau d'un abonné. REVENDICATIONS 1 Circuit intégré PCM-CODEC dans un système de commutation électronique, du type comprenant un certain nombre de lignes d'abonnés en PCM consistant en un moyen d'interface mettant une ligne de téléphone en interface avec un système de commutation, un conformateur d'impédance et un circuit intégré PCM-CODEC, un bus commun ou bus PCM par lequel un signal de téléphone est transféré par rapport à un abonné selon une règle de division dans le temps pour la temporisation de l'usage de la ligne de téléphone, une source de signaux de télémesure et une unité centrale de traitement qui contrôle l'inhibition ou la validation de l'appel téléphonique demandé par le n'ième abonné, caractérisé en ce que ledit circuit intégré PCM-CODEC ( 3 ') comprend un tampon ( 11 ') pour permettre une haute impédance d'entrée, un sélecteur de signaux ( 12 ') utilisé en tant que boucle analogique pour vérifier le trouble du bus PCM de la réception à la transmission, un contrôleur ( 13 ') du gain transmis pour compenser le gain produit, un filtre anti-chevauchement ( 14 ') pour empêcher une opération d'échantillonnage dans des étapes séquentielles d'être affectées par le bruit, une filtre de signaux de télémesure ( 15 ') pour éliminer les composantes d'écho du signal de télémesure, un filtre passe-bande ( 16 ') pour ne filtrer qu'un signal dont la fréquence est placée dans la bande des fréquences vocales de 300 Hz à 3,3 k Hz, un codeur ( 17 ') pour convertir un signal analogique en un signal de sortie PCM, un décodeur ( 18 ') pour convertir un signal d'entrée PCM en un signal analogique, un filtre passe-bas ( 19 ') pour ne filtrer qu'un signal dont la fréquence est placée dans la bande des fréquences vocales de O Hz à 3,3 k Hz, un contrôleur du gain reçu ( 20 ') pour compenser le gain d'une partie côté réception, un filtre datténuation ( 21 ') pour atténuer les composantes d'impulsions échelonnées d'un signal à haute fréquence produit, ledit filtre passe- bas étant formé d'un condensateur commuté, un amplificateur opérationnel ( 22 ') pour le traitement d'un signal pour attaquer la ligne d'abonnés et une porte de télémesure ( 23 ') pour commuter la fourniture du signal de la source de télémesure. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de télémesure est un signal sinusoïdal. 3 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre de télémesure ( 15 ') emploie un filtre à condensateur commuté pour le signal analogique et un modulateur sigma-delta pour le signal numérique. 4 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence du signal éliminé par le filtre de télémesure ( 15 ') peut être choisie par une broche externe ou un signal. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vérification d'échantillonnage du filtre de télémesure ( 15 ') est plus grande que dans le cas d'un filtre pass-bande. 6 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôleur du gain transmis ( 13 ') est connecté au tampon ( 11 ') par le sélecteur de signaux, le filtre de télémesure ( 15 ') est connecté au contrôleur du gain transmis ( 13 ') par le filtre anti-chevauchement ( 14 ') et le codeur ( 17 ') est connecté au filtre de télémesure par le filtre passe-bande ( 16 '). 7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contrôleur ( 13 ') est couplé entre le filtre de télémesure ( 15 ') et le filtre passe-bande ( 16 '). 8 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un filtre numérique/contrôleur de gain transmis ( 30 ') est couplé entre le filtre de télémesure ( 15 ') et le codeur ( 17 ').