Installation de communication par impulsions. La présente invention concerne une ins tallation de communication par impulsions.
De nombreux systèmes utilisant le code binaire classique ont été décrits dans diverses: publications (voir par exemple dans le brevet américain N 2438908) qui mettent en évi dence les avantages de ce code. Toutefois, pour différents usages, on a. remarqué que d'autres codes ont des avantages propres.
Un type de code ayant des utilisations spéciales est désigné sous le nom de code à rapport constant (appelé ci-après code CDR). Un code à rapport constant est un code dans lequel le nombre d'impulsions pour chaque signal représenté par le code est toujours constant. Un :exemple d'un tel code est donné par un code à sept éléments dans lequel trois impulsions apparaissent toujours dans chaque signal.
On trouvera ci-dessous un tableau des 35 niveaux d'un code à rapport constant à sept éléments
EMI0001.0013
<I>Tableau <SEP> I:</I>
<tb> Code <SEP> CDR
<tb> 3.1 <SEP> 11.10000 <SEP> 25 <SEP> 1.001100 <SEP> 16 <SEP> 0110001 <SEP> 7 <SEP> 001100<B>1</B>
<tb> 33 <SEP> 1101000 <SEP> 24 <SEP> 1001010 <SEP> 15 <SEP> 0101100 <SEP> 6 <SEP> 0010110
<tb> 32 <SEP> 1100100 <SEP> 23 <SEP> 100100<B>1</B> <SEP> 14 <SEP> 0101010 <SEP> 5 <SEP> 0010101
<tb> 31 <SEP> 1.100010 <SEP> 22 <SEP> 1000110 <SEP> 13 <SEP> 0101001 <SEP> 4 <SEP> 0010011.
<tb> 30 <SEP> 11.00001 <SEP> 21 <SEP> 1000101 <SEP> 12 <SEP> 0100110 <SEP> 3 <SEP> 00011.10
<tb> 29 <SEP> 1011000 <SEP> 20 <SEP> 1.000011 <SEP> 11.
<SEP> 0100101 <SEP> 2 <SEP> 0001101
<tb> 28 <SEP> 1010100 <SEP> 19 <SEP> 0111000 <SEP> 10 <SEP> 0100011 <SEP> 1 <SEP> 0001011
<tb> 27 <SEP> 1010010 <SEP> 18 <SEP> 0110100 <SEP> 9 <SEP> 00<B>1</B>1100 <SEP> 0 <SEP> 00001.11
<tb> 26 <SEP> 1010001. <SEP> 17 <SEP> 0110010 <SEP> 8 <SEP> 0011010 On utilise un avantage particulier du code à rapport constant d'ans le cas de transmis sion dans un milieu peu adapté à la. trans mission de basses fréquences (par exemple en dessous de 50 kilocycles). Les câbles consti tuent un exemple important d'un tel milieu.
Dans les transmissions par codage d'im pulsions dans le code binaire, les fréquences les plus basses du signal transmis sont. de l'ordre des plus basses fréquences qui exis- tent dans les signaux modulés, généralement pour la: voix, de L'ordre de 300 périodes par seconde. Ceci est dû au fait que le nombre des impulsions qui existent à chaque échantillon nage peut varier par exemple de zéro à cinq. Il en résulte qu'il sera. nécessaire, si on désire un bon rapport signal/bruit, de passer toutes les fréquences jusqu'à une fréquence infé rieure égale à environ 300 périodes par se conde.
D'autre part, le code à rapport cons- tant correspond à des signaux qui ne contien nent que de petites composantes, sauf le cou rant continu, d'une fréquence inférieure à la fréquence d'échantillonnage, qui est par exemple pour la parole égale à 8000 X N pé riodes par seconde, où N est le nombre des voies. Bien que le code binaire classique qui cor respond à 32 niveaux possède cinq éléments, tandis que le code à rapport constant corres pondant à 35 niveaux possède sept éléments, il est intéressant de noter qu'approximative ment la. même largeur de bande est. nécessaire pour des résultats similaires.
EMI0002.0002
<I>Tableau <SEP> II:</I>
<tb> Comparaison <SEP> entre <SEP> le <SEP> code <SEP> binaire <SEP> et <SEP> le <SEP> code <SEP> CDR <SEP> (35 <SEP> niveaux)
<tb> Nombre <SEP> Nombre <SEP> Bande <SEP> passante <SEP> Largeur
<tb> Code <SEP> d'éléments <SEP> d'impulsions <SEP> par <SEP> de <SEP> bande
<tb> de <SEP> code <SEP> échantillonnage <SEP> par <SEP> voie <SEP> ces
<tb> Binaire <SEP> (32 <SEP> niveaux) <SEP> 5 <SEP> 0-5 <SEP> 300-20.000 <SEP> 19.700
<tb> CDR <SEP> (35 <SEP> niveaux) <SEP> 7 <SEP> 3 <SEP> 8.000-28.000 <SEP> 20.000 L'effet d'un code à. rapport constant est de déplacer la bande passante dans un sens qui la, rend particulièrement bien adap tée pour la. transmission sur câbles.
Le but de la présente invention est de prévoir une installation de communication par impulsion utilisant un code à rapport constant.
L'installation -selon l'invention comprend des moyens pour échantillonner des valeurs instantanées d'une onde de signal à des ins tants successifs, des moyens comportant, une source d'ondes de comparaison pour effectuer une comparaison avec les échantillons de la dite onde de signal et des moyens pour pro duire des signaux de code représentant cha cun la valeur d'un échantillon de signal cor respondant, caractérisé en ce que chaque si gnal de code présente le même nombre d'élé ments de code et est limité à un nombre cons tant d'impulsions qui est inférieur audit nombre d'éléments de code.
Par échantillonnage d'un signal on doit comprendre la mesure, la production ou l'em magasinage d'une quantité électrique propor tionnelle à la. valeur instantanée du signal à l'instant où l'échantillonnage est effectué. Ces échantillons sont, de préférence, pris à des intervalles régulièrement répétés, à une fré- quence suffisamment. rapide pour donner la précision désirable de définition du signal qui doit être transmis. Entre un échantillonnage et le suivant, on produit. un groupe de codage complet représentant le premier échantillon mentionné.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est un diagramme schématique d'une installation de communication par im pulsions codées, suivant la présente invention, montrant un codeur et un décodeur.
La fig. 2 est un diagramme montrant. un dispositif pour produire des ondes prédéter minées.
La fig. 3 est un diagramme des ondes de comparaison dans un exemple particulier.
En se référant aux dessins et en particu lier à la fig. 1, on voit un transmetteur 1 d'impulsions codées connecté par une ligne de transmission 2 qui peut, par exemple, être cons tituée par un câble, à un récepteur d'impul sions codées 3.
Le transmetteur d'impulsions codées com prend une source 4 de signaux modulés en amplitude qui sont échantillonnés à intervalles réguliers dans le circuit d'échantillonnage 5 et sont ensuite comparés dans le circuit coni- parateur 6 à des voltages du premier généra- teur 7 d'onde. Si, à une des comparaisons, le voltage échantillonné est plus grand que le voltage instantané obtenu à partir du généra teur 7, et une impulsion est transmise. à par tir du circuit de sortie du circuit de compa raison 6, l'échantillon est réduit de la valeur dudit voltage instantané et le générateur d'onde suivant 8 est connecté pour que son. onde de sortie soit comparée avec l'échantillon réduit.
Les comparaisons entre le voltage du générateur d'onde 8 et l'échantillon réduit dans le circuit d'échantillonnage se poursui vent à des instants régulièrement espacés jus qu'à ce que l'échantillon réduit soit plus grand que la valeur instantanée du voltage comparé, à la suite de quoi une autre impul sion est transmise à partir du circuit de com paraison 6. L'échantillon est ensuite diminué de nouveau dans le circuit d'échantillonnage<B>5</B> d'une quantité égale à la valeur du voltage de l'onde de sortie du générateur 8 à cet instant, et le générateur d'onde 9 est ensuite connecté au circuit de comparaison 6 pour que son onde de sortie soit comparée à l'échantillon qui vient d'être de nouveau réduit.
Les compa raisons régulièrement répétées entre l'échan tillon qui vient. d'être de nouveau réduit et le voltage de sortie du générateur d'onde 9 con tinuent jusqu'à ce que le voltage du généra teur soit inférieur à la tension de l'échantillon de nouveau réduit, à la suite de quoi une autre impulsion est transmise à partir du cir cuit de comparaison. Le nombre des compa raisons est, dans l'exemple présent, égal à sept. Ce qui reste ensuite du voltage échan tillonné est dissipé et on prend un nouvel échantillon.
Le chronométrage ou la détermination de temps des différentes opérations peut être. commandé à partir d'une source de synchro nisation 10 qui est utilisée pour commander un générateur d'impulsions de chronométrage 11 dont les impulsions de sortie sont trans mises régulièrement par une ligne 12 à une porte électronique 13 dans le circuit d'échan tillonnage 5.
La porte électronique 13 est nor malement bloquée, mais lorsqu'elle est ouverte par une impulsion du générateur 11, elle con- necte la source de signaux 4 à un condensa teur d'emmagasinage 14 dans lequel la valeur instantanée du signal est utilisée pour charger le condensateur à un voltage proportionnel à la valeur instantanée du signal. Le condensa teur d'emmagasinage 14 est connecté au cir cuit de comparaison 6 auquel le générateur d'onde 7 est également connecté par une porte électronique 15.
Le circuit de comparaison est normalement bloqué et ne fonctionne pour effectuer une comparaison que lorsqu'il est commandé par une impulsion obtenue à par tir du générateur 11 d'impulsions de chrono métrage, au moyen d'une ligne à retard 16. qui est prévue avec un certain nombre de prises qui sont toutes connectées au circuit de comparaison et qui sont disposées à des intervalles réguliers le long de la ligne à retard, de manière à commander périodique ment ledit circuit de comparaison. Dans l'exemple considéré, il y a sept prises régu lièrement espacées connectées au circuit de comparaison, de manière qu'on produise sept comparaisons.
Le circuit de comparaison 6 est du type qui donne une impulsion courte quand le vol tage échantillonné est, à une des comparaisons, plus grand que la valeur instantanée de l'onde avec laquelle il est comparé. Cette impulsion est alors transmise sur la ligne de transmis sion 2 et commande deux autres circuits, à savoir un circuit de s oustraction 17 et un cir cuit compteur en anneau 18 .
Le circuit de soustraction 17, qui peut être d'un type clas sique, est connecté entre l'entrée du circuit de comparaison et le condensateur 14 du cir cuit d'échantillonnage et il soustrait de la charge du condensateur 14 un voltage égal à la valeur instantanée du voltage appliqué par le générateur d'onde à l'entrée du circuit de comparaison réduisant ainsi la valeur de l'échantillon. Le circuit compteur en anneau 1.8 sert à commander l'ouverture et la ferme ture des portes électroniques 15, 19 et 20, commandant ainsi la connexion des généra teurs d'onde 7, 8 et 9 au circuit de comparai son 6.
Comme il a été précisé plus haut, le circuit porte électronique 15 est ouvert ai, commencement d'un cycle de codage. Dès qu'une impulsion est. produite par le circuit de comparaison 6, elle commande le circuit compteur en anneau 18, de sorte que la, porte électronique 19 est. ouverte et les deux autres portes électroniques sont. fermées.
Quand les comparaisons ont été faites avec Fonde du générateur 8 et qu'une impulsion a été obte nue à la sortie du circuit de comparaison 6, le circuit compteur en anneau est de nouveau commandé, il ouvre la. porte électronique 20 et ferme les portes électroniques 15 et 19 con nectant ainsi le générateur d'onde 9 au circuit de comparaison. Immédiatement avant. cette connexion du générateur 19, toutefois, l'échan tillon a. de nouveau été réduit, du fait que l'impulsion de sortie du circuit de comparai son 6 a. été également appliquée au circuit. de soustraction 17.
Pour éviter que le compteur en anneau ne soit actionné trop tôt, c'est- à-dire avant que la soustraction soit effectuée, on peut retarder légèrement. l'impulsion appli quée au circuit en anneau à partir de la sor tie du circuit de comparaison 6, au moyen du dispositif retardateur 21.
Lorsque sept com paraisons ont été effectuées sous le contrôle de l'impulsion circulant. le long de la ligne à retard 16 et. que les impulsions ont été obte nues à la sortie du circuit de comparaison 6, l'impulsion circulant le long de la ligne à retard 16 atteint finalement. la dernière prise '? et est appliquée à partir de cette prisse pour commander un circuit de décharge 23 dans le circuit d'échantillonnage 4, clé ma nière à. réduire la charge du condensateur 14 à un niveau donné de référence.
Des circuits de comparaison convenables et des circuits de soustraction du type décrit plus haut sont. décrits par exemple dans le livre -#N'ave forms des Radiations Labora- tories Séries N819, publié par Me Graw Hill Co.
Le fonctionnement du circuit apparaîtra plus clairement en relation avec un exemple numérique caractéristique. En se référant à la fig. 3, on verra. trois formes d'oncles des générateurs 7, 8 et 9 qui sont indiqués par V7, VS et V9 respectivement. Les ondes sont des dents de scie décroissantes et les voltages le long des ordonnées sont. indiqués aux ins tants des comparaisons successives le: long de l'abscisse. On trouvera. ci-dessous, sous forme de tableau, les mêmes informations.
EMI0004.0021
V7 <SEP> V8 <SEP> V9
<tb> Première <SEP> comparaison <SEP> 20 <SEP> - <SEP> Deuxième <SEP> <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> Troisième <SEP> <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 4
<tb> Quatrième <SEP> <SEP> 1. <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> Cinquième <SEP> <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> Sixième <SEP> <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 1.
<tb> Septième <SEP> <SEP> - <SEP> - <SEP> 0 Comme exemple, considérons le codage d'une tension de 16,2.
EMI0004.0022
Comparai sons
<tb> lre <SEP> V7 <SEP> = <SEP> 20 <SEP> V <SEP> = <SEP> <B>16,2</B> <SEP> pas <SEP> d'impulsion
<tb> 2m8 <SEP> <B>V7=10</B> <SEP> V <SEP> = <SEP> 16,2 <SEP> impulsion
<tb> 3me <SEP> <B>V8=</B> <SEP> 6 <SEP> V <SEP> = <SEP> 6,2 <SEP> impulsion
<tb> 4me <SEP> V9 <SEP> = <SEP> 3 <SEP> l' <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> pas <SEP> d'impulsion
<tb> 5me <SEP> V9 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> Z' <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> pas <SEP> d'impulsion
<tb> 6m8 <SEP> V9= <SEP> 1 <SEP> V <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> pas <SEP> d'impulsion
<tb> 7me <SEP> V9= <SEP> 0 <SEP> l' <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> impulsion Le code résultant (0110001) correspond, comme on le voit, à 16.
Un appareil. similaire peut être utilisé pour le décodage, la. différence essentielle étant qu'au lieu du circuit d'échantillonnage. du circuit de comparaison et. du circuit de soustraction, an utilise un circuit d'addition. Trois générateurs d'ondes 24, 25 et 26 pro duisent des ondes similaires à celles produites par les générateurs 7, 8 et 9 respectivement et sont commandés par une source d'ondes de synchronisation 27 qui donne une onde simi laire à celle de la. source de synchronisation 10.
La, source de synchronisation 27 est, elle- même commandée par le signal d'entrée et peut être synchronisée avec la. source de syn chronisation 10, par exemple par une onde séparée, par des impulsions de caractéristiques spéciales ou par une voie différente des voies de signaux si les signaux transmis à partir de la source de signaux 4 sont des signaux à plusieurs voies.
Les signaux de sortie des générateurs d'ondes 24, 25 et 26 passent par les portes électroniques 28, 29 et 30 semblables aux portes électroniques 1.5, 19 et 20 respective ment., lesdites portes électroniques 28, 29 et 30 étant commandées par un circuit comp teur en anneau 31. Le circuit compteur en anneau 31. est. commandé par les signaux en trants.
La. première impulsion entrante arri vant par la ligne de transmission 2 provoque l'application par le circuit compteur en an neau 31 d'une impulsion au circuit porte élec tronique 28 qui ouvre la. porte-électronique 28 pendant un court instant.. L'impulsion en trante suivante arrivant par la ligne de transmission 2 provoque l'application d'une impulsion pour ouvrir la porte électronique \?9 pendant. un court instant.
La troisième im pulsion entrante arrivant par la. ligne de transmission 2 provoque l'application d'une impulsion au circuit porte électronique 30 qui ouvre la porte électronique 30 pendant un court instant. Chacune des portes électroni ques connecte, quand elle est ouverte, le géné rateur d'ondes correspondant à un circuit d'addition où les valeurs instantanées des ondes desdits générateurs sont additionnées. Le circuit d'addition est constitué par trois condensateurs 33, 34 et 35 connectés en série l'un avec l'autre, mais connectés chacun à -une porte électronique séparée 28, 29 et 30 par des redresseurs de découplage 36, 37 et 38 respectivement.
On verra que chaque géné rateur d'onde charge un condensateur séparé et que les signaux de sortie des condensateurs 33 à 35 sont ajoutés du fait de leur combinai son en série. Le signal de sortie des conden sateurs connectés en série est appliqué par une porte électronique normalement fermée 39 à un condensateur d'intégration 40.
A la. fin de chaque groupe de code, quand les conden sateurs 33, 34 et. 35 ont été chargés à la. va leur correcte, une impulsion d'un générateur d'impulsions 41., commandé par la. source de synchronisation 21, ouvre la porte électronique 39 et applique la somme des charges de tous les condensateurs à la sortie qui est, filtrée par le condensateur d'intégration 40, le signal de sortie étant à son tour appliqué à un dis positif d'utilisation 42 qui peut, par exemple, être un dispositif de séparation de voies et un démodulateur pour donner un signal de sortie résultant modulé en amplitude.
Un exemple numérique rendra le fonc tionnement du décodeur plus clair. Le déco dage de 16 par exemple sera effectué comme suit
EMI0005.0013
Impulsion <SEP> N <SEP> 1 <SEP> absente
<tb> <SEP> N <SEP> 2 <SEP> présente <SEP> V24 <SEP> = <SEP> 10
<tb> <SEP> N <SEP> 3 <SEP> présente <SEP> V25 <SEP> = <SEP> 6
<tb> <SEP> N <SEP> 4 <SEP> absente
<tb> <SEP> N <SEP> 5 <SEP> absente
<tb> <SEP> N <SEP> 6 <SEP> absente
<tb> <SEP> N <SEP> 7 <SEP> présente <SEP> V26 <SEP> = <SEP> . <SEP> 0
<tb> Total <SEP> = <SEP> 16 En se référant aux fig. 2 et 3, les généra teurs d'ondes 7-9 et 24-26 peuvent être construits comme suit:
Le générateur d'ondes 9 est constitué par un générateur à dents de scie 43 qui .donne d'une manière répétée une forme d'onde telle que représentée à la fig. 3 et indiquée par V9. Dans la représentation de V9, toutefois, cette onde est retardée d'un intervalle égal au temps de d'eux comparaisons et, à cet effet, un dispositif retardateur 44 est conecté à la sortie du générateur d'onde en dents de scie 43 et introduit le retard dé siré.
Le voltage V9 varie suivant la formule V9 = 5 - 2t, où t représente chaque période de comparaison. A la première comparaison, t est égal à 1, à la. seconde période de compa raison t, est égal à 2 et ainsi de suite. Les signaux de sortie non retardés du générateur en dents de scie 43 sont appliqués à un géné rateur d'onde 8 et plus particulièrement à un intégrateur amplificateur 45.
Cet intégrateur fonctionne de manière à produire un voltage représenté par la formule:
EMI0005.0029
Les signaux de sortie de l'intégrateur 45 sont appliqués à un dispositif retardateur 46 qui introduit un retard égal à une période de comparaison et on y ajoute alors une polari sation égale à 1/24 d'une unité de voltage pour produire l'onde résultante V8 telle que représentée à la. fig. 3.
Le signal de sortie de l'intégrateur 45 est également directement appliqué au générateur d'onde 7 qui com prend un intégrateur amplificateur similaire 48 fonctionnant suivant la loi:
EMI0006.0004
Le signal de sortie résultant. V7 est indiqué à la fig. 3. Le signal de sortie de l'intégrateur 48 n'est. pas retardé, mais il est appliqué di rectement à, la porte électronique.
Les intégrateurs amplificateurs 45 et 48 sont constitués par un type connu, par exem ple un intégrateur amplificateur du type 3liller, suivi par une résistance de division de voltage dont une extrémité est connectée à. une source de potentiels de polarisation, la valeur de la polarisation et le rapport. de di vision de voltage étant réglés de manière à donner une valeur convenable pour les cons tantes.