Brevet FR2702114A1 — publié le 19940902

"Procédé et installation d'analyse d'une suite de réponses impulsionnelles, notamment pour la reconnaissance de surnumérotation décimale à travers le réseau téléphonique". La présente invention concerne un procédé de comptage d'une suite de réponses impulsionnelles, notamment pour la reconnaissance de chiffres décimaux correspondant à une suite d'impulsions émises par un poste téléphonique décimal (cadran ou clavier). L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'accès à des services téléphoniques vocaux, interactifs, nécessite soit la reconnaissance de la parole, technique dont la fiabilité est difficile, soit la reconnaissance de chiffres composés à partir d'un poste téléphonique. Quand il s'agit de postes dits "à fréquences vocales" encore appelées "DTMF" ceci ne pose aucune difficulté. Cependant il existe encore dans certains pays un parc important de postes décimaux" (clavier ou cadran) qui émettent les chiffres sous forme d'une suite de coupures et fermetures (fig. 2A) de la ligne téléphonique réalisées par ouverture/fermeture d'un contact ou interrupteur mécanique ou électronique. Cette suite de coupures et fermetures génèrent une ré ponse impulsionnelle au niveau du central de raccordement qui est transmise par le réseau téléphonique sous forme de signal audible qui peut être détecté par le serveur vocal par le procédé selon l'invention. Ainsi, le chiffre 0 est associé à dix opérations de fermeture/ouverture d'un contact, le chiffre 9 est associé à neuf opérations de fermeture/ouverture du contact, etc... Or, du fait même de cette génération "mécanique" des impulsions, il est très difficile actuellement de les analyser à la réception pour déterminer avec une bonne fiabilité les chiffres de numérotation ainsi transmis. Cette difficulté, voire impossibilité, est liée à la fois aux impulsions parasites qui surchargent les signaux et au fait que la fréquence des réponses impulsionnelles n'est pas la même dans tous les pays. La présente invention a pour but de créer un moyen permettant de reconnaître une suite périodique de réponses impulsionnelles, notamment une suite de réponses impulsionnelles émises par un poste téléphonique décimal à cadran pour permettre l'identification du correspondant appelant, d'un code, etc... A cet effet, l'invention concerne un procédé et une installation de comptage de réponses impulsionnelles. Selon une caractéristique avantageuse, on utilise la nature périodique du signal pour améliorer la fiabilité du comptage des réponses impulsionnelles. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que - on prend une première suite de signaux impulsionnels comme suite de signaux impulsionnels de référence, - on échantillonne cette première suite, - on prend le signal à analyser constituant une secon de suite impulsionnelle et on échantillonne cette seconde suite, - on compare les deux suites de signaux impulsionnels en faisant leur corrélation, - on compte les maxima relatifs de la corrélation pour en déduire le chiffre transmis. Selon une caractéristique avantageuse, la première suite de signaux impulsionnels constituant la suite de référence est la même suite de signaux impulsionnels à analyser et on effectue la corrélation sous forme d'une auto-corrélation de la suite impulsionnelle sur elle-même puis on compte les maxima relatifs de l'auto-corrélation. Cette solution est certes plus simple que la suivante mais elle a l'inconvénient d'être plus sensible aux malformations des signaux et aux parasites. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la première suite de signaux impulsionnels est la suite des signaux impulsionnels composant le zéro, ou un autre chiffre comportant un nombre élevé de coupures/fermetures et on effectue la corrélation sous forme d'une inter-corrélation des deux suites puis on compte les maxima relatifs de l'inter-corrélation. Cette solution utilisant l'apprentissage est très fiable car à chaque appel, l'appareil récepteur effectue cet apprentissage et tient compte des caractéristiques de la transmission. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma général d'un réseau de transmission de chiffres décimaux par impulsions auquel s'applique l'invention. - la figure 2 montre une suite de signaux impulsionnels émis par un poste téléphonique à cadran. - la figure 3A représente une suite de signaux impulsionnels constituant un signal de référence. - les figures 3B, 3C et 3D représentent des suites de signaux impulsionnels à compter par comparaison à la courbe de la figure 3A donnant un signal de référence. - les figures 4B-4D montrent différentes courbes de corrélation correspondant aux figures 3B3D. - la figure 5 montre une courbe d'intercorrélation correspondant au chiffre 8. - la figure 6 montre une courbe d'autocorrélation correspondant au chiffre 0. Selon la figure 1, un poste téléphonique décimal 1 se caractérise par un interrupteur mécanique ou électronique 2 dont la fermeture et l'ouverture est commandée par un cadran ou un clavier non représenté ce cadran ou clavier génère ainsi une suite de fermetures et d'ouvertures du contact (ce contact peut être mécanique ou électronique). Ce contact 2 est relié par ligne téléphonique à un circuit oscillant formé par une résistance 3 et un condensateur 4. Ce circuit est alimenté par une alimentation en tension 5. Le circuit comprend également une bobine 6 qui couple le circuit au niveau du central de raccordement 7, sur le réseau de transmission 8. A l'autre extrémité de la ligne se trouve un autre central 9 auquel est rattaché le serveur 10. Le poste 1 souhaite communiquer avec le serveur 10 en lui transmettant des chiffres sous la forme de réponses impulsionnelles que le serveur doit identifier. La présente invention a pour but de permet tre au serveur 10 d'identifier les signaux impulsionnels transmis par le poste téléphonique décimal 1, quels que soient la localisation du poste, les parasites et la fréquence utilisée. L'invention n'est pas limitée à de telles applications et concerne de manière générale la reconnaissance et l'identification d'une suite de réponses ou de signaux impulsionnels. Dans cette description l'expression identification" est synonyme de comptage. La figure 2A montre la suite de signaux rectangulaires correspondant à la fermeture et à l'ouverture (état 1, état 0) d'un contact. Il s'agit du signal reproduisant les ouvertures et fermetures du contact d'un cadran ou clavier de téléphone décimal. La figure 2B montre les réponses impulsionnelles générées par les ouvertures et fermetures du contact. A chaque ouverture et à chaque fermeture est associé un signal impulsionnel 3, 4. Ces signaux impulsionnels se caractérisent par une première oscillation forte suivie d'oscillations amorties. Il peut également y avoir des parasites entre ces impulsions ; ces réponses impulsionnelles peuvent également correspondre à une fréquence différente, par exemple d'un pays à 11 autre. Cette fréquence est à titre d'exemple de 270 Hz en France et de 420 Hz en Grande-Bretagne. L'identification de tels signaux impulsionnels se fait selon un procédé et selon une installation de l'invention. Selon la procédure, le correspondant appelant, qui utilise un téléphone décimal, émet un signal de référence : il forme par exemple le chiffre 0 qui correspond à la suite de réponses impulsionnelles la plus grande (10 opérations ouverture/fermeture de l'interrupteur du téléphone). Ces signaux impulsionnels sont reçus par le serveur et se présentent sous la forme des signaux de la figure 3A. Le récepteur utilise ce premier signal comme signal de référence et pour cela il échantillonne ce signal dans une fenêtre d'échantillonnage. Dans cette fenêtre et en utilisant une fréquence d'échantillonnage standard de 8 KHz on recueille 9 600 échantillons (1,2 sec.) typiquement pour le 0 mais des fréquences plus basses peuvent être utilisées. Puis, le correspondant appelant transmet les autres chiffres à l'aide de son cadran ou clavier. A chaque chiffre correspond une suite de réponses impulsionnelles reçues par le serveur. Celui-ci reçoit le signal correspondant à la première suite d'impulsions. I1 échantillonne de signal et le compare au signal de référence. Par hypothèse, le signal de référence est le signal le plus long, correspondant à l'ouverture de la fenêtre choisie et les signaux à analyser sont des signaux plus courts. De façon schématique, la figure 3A montre la suite des réponses impulsionnelles composant le signal de référence. Cette suite se compose dans l'exemple choisi du cadran du téléphone de dix signaux impulsionnels du type de ceux de la figure 2B. La comparaison selon l'invention s'effectue de la manière suivante Selon la figure 3B on suppose que le signal reçu se compose d'une seule impulsion Al. Cette impulsion Al est tout d'abord superposée au premier signal de référence S1 puis au second S2 puis au troisième S3, etc... puis au dixième S0. Cette mise en coïncidence se fait mathématiquement sous la forme d'une multiplication. Les signaux résultants sont représen tés par la courbe de la figure 4B qui montre dix 1 1 1 signaux de corrélation C0, C9... C1 ayant tous la même amplitude puisqu'il s'agit chaque fois du produit de deux termes de même valeur. Les produits intermédiaires donnent des signaux de corrélation intermédiaire, d'amplitude faible 1 1 par rapport aux signaux C0... C1. L'extrémité PI du signal C1 est située sur une courbe D (droite inclinée) qui est le lieu du sommet des maxima relatifs comme cela sera expliqué ultérieurement. La courbe de la figure 3C montre un signal formé de deux signaux impulsionnels Al, A2. La comparaison entre ce signal Al, A2 avec la suite des signaux de référence consiste également à superposer ce signal A1, A2 aux signaux SO, S9, etc... en faisant progresser le signal Al, A2 de la gauche vers la droite en commençant par la mise en concordance du signal A1 avec le signal S0 et du signal A2 avec le signal S9. On obtient ainsi une suite de produits qui 2 2 2 2 correspondent aux signaux C0, C9 ... C2, C1 de la figure 4C. La comparaison étant une corrélation, on forme en fait la somme des produits. Dans le cas du signal de la figure 3C, il s'agit de la somme de deux produits, c'est-à-dire de la multiplication de tous les signaux S0, S9, ... S1 par le doublet Al, A2. La première somme est formée du produit des signaux A1 par S9 et A2 par S9. Puis, à mesure que le signal Al, A2 progresse de la gauche vers la droite, on continue à former les produits ; ces produits sont à la fois les produits intermédiaires et ceux correspondant à la coïncidence entre les signaux A1, A2 et les signaux SO, S9, S8,... S1, mais seuls les produits A1, A2 avec SO, S9, ... S2 donnent les maxima relatifs. Lorsque le signal Al arrive sur le signal S9 et que le signal A2 se trouve sur le signal S8, on 2 obtient la seconde somme de produits C9. L'opération se poursuit de manière continue (à la continuité de l'échantillonnage) jusqu'à ce que le signal A2 ait dépassé le signal S1 et que le signal Al coïncide avec le signal S1. Dans ces conditions, la somme des produits de la corrélation sera la somme du signal Al que multiplie le signal S1 auquel on ajoutera le signal A2 que multiplie 0. Cette somme sera donc inférieure aux autres sommes. Cela se traduit par la différence d'am plitude des signaux C2 C2...C2 et du signal C2 dans 0 9 2 1 la figure 4C. Le signal C2 identifie le chiffre 2 (corres 2 pondant aux signaux impulsionnels A1, A2). Ce signal 2 C2 a son sommet P2 placé sur la droite D. Il est à remarquer que la concordance des signaux A1, A2 et des signaux SO, S9, ... Si suivant l'axe des abcisses est possible puisque l'écartement de tous ces signaux est le même (même période). Les opérations de comparaison se font de la manière décrite ci-dessus. Sur un plan général, la figure 4D montre le cas d'un signal formé de i impulsions A1, A2...Ai. Au début de la comparaison on fait concorder l'impulsion Al avec le signal SO, si bien que l'impulsion A2 coïncide en position avec le signal S9, l'impulsion A3 avec le signal S8, etc... jusqu'à l'impulsion Ai. Pour la comparaison, on forme comme cidessus la corrélation, c'est-à-dire la somme des pro duits A1.SO, A2.S9... On obtient ainsi une somme constante qui apparaît à la figure 4D sous la forme des signaux Ci, Ci, etc... Ci. 0 9 i Tous ces signaux C0... Cil correspondant à des sommes de produits identiques, sont des signaux identiques. Mais dès que le signal (A1 ... Ai) commence à dépasser, par Ai, l'impulsion S1, en sortant de la fenêtre, cette somme de produits est diminuée puisque les impulsions Ai puis Ai-l etc.. sont progressivement multipliées par O, ce qui diminue d'autant la somme. On obtient ainsi des produits plus petits i i Ci 1' . . . ' C1. I1 est à remarquer que les signaux C0i, C9i, ... C. sont identiques, dans la mesure où les impulsions Al sont de même amplitude, ce qui est usuellement le cas. On peut ainsi de manière générale identifier le chiffre i représenté par le signal A1, A2 .. Ai puisqu'il correspond au numéro de l'impulsion C. qui est la dernière impulsion avant la décroissance des impulsions C. sommet de cette impulsion C i c'est-à- Le sommet de cette impulsion Cii, c'est-àdire le point Pi, se trouve également sur la droite D. I1 convient de remarquer (voir figure 5) que le chiffre détecté étant égal à 11 diminué du nombre des maxima absolus, on trouvera à la figure 5 11 - 3 = 8 Enfin, lorsque le signal émis a un nombre de réponses impulsionnelles identique à celui formant le signal de référence, on n'obtiendra qu'une seule somme de produits de corrélation globalement maximale C0, toutes les autres sommes étant chaque fois diminuées d'un même produit, puisque, à partir de la seconde étape de glissement vers la droite, la première réponse impulsionnelle dépasse la fenêtre du signal de référence et se voit multipliée par zéro. On obtient ainsi des signaux comme ceux de la figure 6 pour le cas du 0. Les maxima relatifs se trouvent sur une droite descendante. Le caractère linéaire du lieu des sommets résulte de l'opération de corrélation qui est la somme de produits identiques puis les termes des produits sont identiques. Ce dernier cas correspond d'ailleurs à une variante du procédé de l'invention. Selon cette variante le procédé n'effectue pas d'apprentissage sur la suite la plus longue de réponses impulsionnelles dans la fenêtre de réception, mais sur une suite dont la longueur correspond à celle du signal à recevoir. En d'autres termes, le procédé se limite à utiliser comme signal de référence la propre suite impulsionnelle du signal reçu et la comparaison consiste alors à faire une corrélation. On aura alors autant de maxima relatifs qu'il y aura de réponses impulsionnelles dans le signal. La courbe d'auto-corrélation est une courbe comme celle de la figure 6. Lorsque le signal émis comprend cinq réponses impulsionnelles, il y aura 5 aura cinq maxima C5, ... C5, C5. Le procédé de corrélation utilisé selon le procédé de l'invention est le suivant Dans le cas d'un procédé de corrélation avec phase d'apprentissage, on échantillonne un signal de référence modèle mt comprenant le nombre maximum de réponses impulsionnelles. Ce modèle mt est échantillonné et correspond à Nm échantillons. L'analyse statistique montre, de façon générale, que pour une fenêtre d'acquisition, de durée Np, l'erreur de prédiction à long terme est définie par la formule (1) en annexe. Dans cette formule Xt représente le signal d'entrée à l'instant t, s(Bp, Mp) représente l'amplitude optimale du signal périodique ou signal impulsionnel, est la valeur de la période du signal périodique, Np est le nombre total d'échantillons (par exemple 8 000 échantillons pour une seconde de signal dans le cas d'un échantillonnage à une fréquence de 8 KHz). La résolution de cette équation montre que l'erreur est minimale lorsque le signal de corrélation du signal d'entrée est maximum. Ce signal de corrélation est donné par la formule (2). Dans cette formule, le signal analysé est le signal Xt de durée Nx. La fenêtre d'échantillonnage est de taille Nm. Cette fenêtre correspond au maximum évoqué ci-dessus. Il convient d'ailleurs de remarquer que dans les courbes des figures 4D, 5, 6, les ordonnées représentent I(Mp) et les abcisses représentent la période Mp. Dans la variante du procédé, en cas d'autocorrélation, la formule est la formule 3 qui se déduit d'ailleurs de la formule 2. Le calcul des corrélations peut être fait par des opérations de multiplication classique ou tout moyen d'effectuer plus rapidement des corrélations notamment l'utilisation de transformées périodiques comme celles de Fourier ou Hadamard ayant la propriété que la corrélation est l'inverse du produit des transformées périodiques des deux signaux à corréler. Il est clair que le procédé selon 1 'inven- tion peut se mettre en oeuvre sur des microprocesseurs. Il peut également faire l'objet d'une réalisation câblée. REVENDICATIONS 10) Procédé de comptage d'une suite de réponses impulsionnelles périodiques, notamment pour la reconnaissance de surnumérotation décimale correspondant à une suite d'impulsions émises par un poste téléphonique à cadran ou clavier, procédé caractérisé en ce que - on prend une première suite de signaux impulsionnels comme suite de signaux impulsionnels de référence, - on échantillonne cette première suite, - on prend le signal à analyser constituant une secon de suite impulsionnelle et on échantillonne cette seconde suite, - on compare les deux suites de signaux impulsionnels en faisant leur corrélation, - on compte les maxima relatifs de la corrélation pour en déduire le chiffre transmis. 2") Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première suite de signaux impulsionnels constituant la suite de référence est la même suite de signaux impulsionnels à analyser et on effectue la corrélation sous forme d'une auto-corrélation de la suite impulsionnelle sur elle-même puis on compte les maxima relatifs de l'auto-corrélation. 3u) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première suite de signaux impulsionnels est la suite des signaux impulsionnels composant le zéro, ou un autre chiffre comportant un nombre élevé de coupures/fermetures et on effectue la corrélation sous forme d'une inter-corrélation des deux suites puis on compte les maxima relatifs de l'intercorrélation. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation de transformées périodiques comme celles de Fourier ou Hadamard pour calculer plus rapidement les corrélations en effectuant d'abord les transformées des deux signaux à corréler puis en multipliant les transformées. 5") Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle se compose de circuits câblés. 6") Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un microprocesseur et les différentes opérations du procédé sont exécutées par un programme.