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L'invention est du domalne des équipementa pour la transmisslon
de signaux au moyen de systèmes à multlplexa~e en fr~quenoe. Elle concerne
un r~gulateur de niveau de transmisslon pour système multlplex dans lequel
la r~gulatlon pour un système est commandé à partlr d'une observatlon de
l'amplitude d'une onde pilote achemln~e par ce système. Elle s'applique
notamment, dans les transmlssions tél~phonlques par groupes multiplex de
fréquence, pour r~guler à la reception le niveau des groupes primaires -
~formés de douze voies téléphoniques).
Il est connu poUr 3Juster auto~atlquement le niveau de trans-
mission d'un système multiplex de fréquence à partir d'une onde pllotecontenue dans ce systèma, d'utiliser un régulateur dans lequel l'onde
pilote est extraite du systèms multiplex en sortie du régulateur à l'aide
d'un filtre analogique, le nlveau de cette onde étant ensuite détecté dans
un détecteur de nlveau en vue d'etre comparé à un nlveau de référence. Le
résultat de la comparalson est appllqu~ en commande d'un r~seau à galn
varlable qul a~uste le nlveau de transmisslon du système multlplex à la
valeur d~sirée. L'extraction de l'onde pllote n~cessitant en général un
flltre passe-bande très étrolt, le co~t d'un tel régulateur est élevé.
Il est connu, pour abaisser ce coût, dans le cas où un grand
nombre de systèmes multlplex doivent ~tre régulés, d'utiliser un régulateur
du type précédent dans lequel le filtre, le détscteur de niveau et l'organe
de comparalson sont communs aux différents syst~mes multiplex à tralter.
Les réseaux 3 gain variable permettant respectivement d'a~uster 18 niveau
d e shacun des systàmss multiplex sont, dans ce cas, connectés de façon
cyclique au filtre, et la commande de chaque réseau se fait pendant le
temps de cycle imparti au système multiplex associé à ce réseau qu'un
commutateur parmst, pour ce faire, de relier à la sortie de l'organe de
comparalson.
Un tel rsgulateur à fonctlonnement cyclique présente toutefois
l'inconv~nient d'un temps de cycle trop long. Le temps de cycle est en
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effet impose principalement par le temps de reponse du filtre, ce
temps de réponse étant d'autant plus long que le iltre est a bande
étroite. Ainsi dans le cas d'une application a la regulation de
groupes primaires de voies telephoniques, ce temps de reponse est
generalement de l'ordre de 200 ms pour chaque groupe: si l'on
veut traiter par exemple 50 groupes, chaque groupe ne sera pris
en compte que toutes les dix secondes. Un temps de cycle aussi
long ne permet pas de detecter les phenomenes transitoires qui
peuvent se produire. En outre lorsque la regulation se fait par
i 10 pas sur des liaisons comportant plusieurs étages de régulation
en série, ce qui est préferable pour eviter des suroscillations
importantes, la reponse d'un tel regulateur a un saut important
de niveau demande plusieurs cycles et peut durer quelques minutes.
Selon l'invention on remedie a ces inconvenients en
utilisant un filtrage numerique permettant de traiter en temps
partage une pluralite de systemes multiplex de frequence.
La presente invention a pour objet un regulateur de
niveau pour n systemes de transmission a multiplexage en frequen-
ce, a n réseaux a gain variable pour ajuster le niveau respecti-
vement des n systemes multiplex a partir de l'amplitude de n ondespilotes présentes respectivement dans les systemes, caractérise
en ce qu'il comporte un echantillonneur relié aux n reseaux a gain
variable et cadence par un horloge, pour delivrer multiplexes
dans le temps les echantillons concernant les n systemes multi-
plex, un convertisseur analogique-numerique pour delivrer les
valeurs numeriques des echantillons issus de l'echantillonneur,
un moyen de filtrage numerique a bande etroite travaillant en
temps partage pour les n systemes et délivrant, a chaque periode
d'echantillonnage, en reponse aux valeurs numeriques des échantil-
lons, des valeurs numeriques yl a yn representant respectivementles valeurs instantanees de l'amplitude des ondes pilotes extrai-
tes des systemes multiplex en aval desdits reseaux, un circuit de
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`:
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calcul recevant les valeurs yl à yn et travaillant également en
temps partagé pour les n systemes pour élaborer de nouvelles
valeurs zl a zn fonction respectivement des niveaux des ondes
pilotes extraites des n systemes multiplex en aval des n réseaux
sur un intervalle de plusieurs périodes d'échantillonnage, un
organe de comparaison traitant de façon séquentielle les valeurs
zl a zn issues du circuit de calcul concernant les différents sys-
temes et les comparant chacune a une valeur de référence, et un
circuit de démultiplexage qui délivre sur n sorties les résultats
des comparaisons effectuées par le comparateur appliqués en com-
mande desdits n réseaux a gain variable respectivement.
Dans un premier mode de réalisation préféré de l'inven-
tion l'échantillonneur recoit directement le systeme multiplex
issu du réseau a gain variable.
Dans un second mode de réalisation préféré de l'inven-
tion, le systeme multiplex issu du réseau à gain variable est
transposé en fréquence avant d'etre échantillonné, de façon que
l'onde pilote soit amenée à une fréquence basse.
Des modes de réalisation préférés de la présente inven-
tion sont décrits ci-apres avec référence aux dessins annexés,
dans lesquels:
- la figure 1 représente un schéma synoptique d'ensemble
d'un régulateur selon le premier mode de réalisation de l'inven-
tion,
- la figure 2 représente un schéma synoptique d'ensemble
d'un régulateur selon le second mode de réalisation de l'invention.
Les régulateurs illustrés assurent, sur la base de la
division temporelle, la régulation de niveau de n systemes a mul-
tiplexage en fréquence; a titre d'exemple on a consid~ré des grou-
pes primaires de voies téléphoniques.
Dans la figure 1, n groupes primaires Gl a Gn contenantchacun une onde pilote, soient Ml a Mn respectivement, sont appli-
~ 3
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qués sur les entrées respectives de n réseaux à gain variable alà an. Pour fixer les idées, chaque groupe primaire Gl à Gn occupe
la ballcle de ~rcquellce ~Okllz - ]O~kllz, l'onde pilote correspondante
étant située a 84,140kHz.
Les réseaux al à an sont respectivement commandés par
des signaux Cl à Cn dont nous verrons plus loin le mode de g~né-
ration. Les groupes multiplex, soient G'l à G'n, délivrés sur
les sorties respectives des réseaux al à an sont envoyés respec-
tivement d'une part sur n sorties sl à sn du régulateur représenté
et d'autre part sur n entrées d'un échantillonneur 1. L'échantil-
lonneur 1 échantillonne de façon séquentielle les groupes G'l
à G'n, chaque groupe étant ausculté à une fréquence Fe
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et l'~chantillonneur 1 fonctlonnant donc ~ la cad~ncs n~Fe, Dana
l'exemple consldér~ o~ chaque groupe occupe la bande de ~réquence
60kHz ~ 10BkHz, la largeur de bande des s1gnaux à ~chantlllonner est
inférieure à la plus falbl~ fr~qusnce de la bande : on donne alors
avantageusement 3 la frequence Fe une valeur comprlse entre la plus haute
fréqusnce de la bande tsolt 108kHz~ et deux fols la plus falble fréquence
de la bande ~solt 2 x 60kHz). Pour flxer les ldées on prendra Fe 114 kHz,
C8 qui correspond 3 une psrlode d'échantlllonnage Te de ~,75 ~s.
L'échantlllonneur 1, qul est de type connu, déllvre successlvement
pendant chaque pérlode d'échantillonn 4 e les éohantlllons concernant les
n groupes G'1 à G'n. Un convertisseur analoglque-numérlque 2 code ces
échantlllons sous forme de mots blnalres x1 à xn respectlvement. On
choislt avantageusement dans l'exempla consldér~ un codage à 14 blts.
Les mots x1 3 xn délivres à chaque période d'échantlllonnage sont
appliqués à un flltre numérique 3. Le filtrs 3 est un filtre passs-
bande qui a pour role d'extraire de chacun des groupes G'1 à G'n l'onde
p ilote qu'il contient, ~oient M'1 à M'n respectlvement.
Ce filtre est utlllsé en temps partagé pour tralter les différents
groupes à chacun desquels est donc asslgné, à chaque période d'échantillon-
nage, un temps de caloul égal à n1Fe . Il est avantageusement constitué,dans l'exemple considéré, par un flltre récursif à huit poles ayant une
largeur de bande de 30Hz. La r~alisation de ce filtre implique la mise en
osuvrs de circuits pour effectuer des additions et le~ multiplications sur
des nomhres binaires ainsi que de mémoires pour emmagasiner temporairement
les informations concernant les groupes qui ne sont pas en cours de
traitement I cette réallsatlon étant de type connu, nous ne la décrirons
pas de façon plus détaillée.
En r~ponse aux mots x1 à xn, le filtre 3 déllvre successlvement
3 chaqu~ période d'échantlllonnage des mots binalres y1 à yn reprssentant
respectlvsment lss valeurs instantanées de l'amplitude des ondes pllot8s
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M'1.3 M'n.sxtraitss dea groupqs.G'1 à G'n rsspqctivement~ Uns information
sur le nlveau de chacune des ondes M'1.à M'n, qui sont des onde~ sinuso~dales,
est obtsnus dans un clrcult de calcul 4 qul d~termlne pour chacune d'elles
une valeur proportlonnslls au carré de la valeur sfflcace de cette onde.
Pour ce falre, le clrcult 4 calcule le carré des valsurs fournles par le
flltre 3 et effectue, pour chacune des ondes M'1 à M'n, sur une période
Tc dlte psrlode de calcul et égale à un nombre p de pérlodes d'échan-
tlllonnage, la somme du carré des valeurs concernant cette onde I chacune
de ces sommes ast td'aprss le théorème de Perceval~ proportlonnelle à la
valeur quadratlque moyenne sur la pérlode Tc de l'onde correspondants
pour l'onde M'l, i étant comprls sntre 1 et n, cette somme sst égals à
K.Ai , où k est un facteur de proportionalit~ et Ai la valeur efficace de
l'nde M'i sur une p~rlode Tc.
Pour effectucr ces calculs, le circult 4 comporte un circuit
d'élévation au carré traitant à chaque pérlode d'échantillonnage les
mots y1 à yn, st un accumulateur travaillant en temps partagé pour les
onde5 M'1 à M'n pour effectuer, à chaque périods d'échantillonnage et
pour chaque onde, la ~omme des p dernlères valeurs concernant cette onde
calculées dans le clrcuit d'élévation au carré. Le résultat de ces
zO sommes e5t déllvré à chaque pérlode d'schantillonnage SOU9 forme de
nombres binairss z1 3 zn respectivement.
Les mots z1 3 zn sont appliqu~s successlvement pendant chaque
p~rlode d'~chantillonnags 3 un organe de comparalson 5 qul es$ rellé
par allleurs à un~ m~moirB 6. Dans la msmolrs 6 est inscrlt un nombre
binaire zo représentant la valeur efficace nominale des ondes pllotes
des groupes 3 réguler, cette valeur étant la m~ms pour 1B5 differents
groupes dans l'sxemple consldérs. Ao deslgnant cstts valeur sfflcacs
: communs, le nombre zo correspond à la valeur K.Ao2.
Pendant chaque pérlode d'échantillonnags, l'organe ds comparaison
5 compare successivemsnt chacun dss nombres z1 à zn au nombre zo et le
10~;5Sl(~
résultat de ces comparaisona apparatt sn sortie du comparateur sous
forms d~ mots binairas successlfs v1 à vn rsspectlvsment. Les mots v1 à
vn sont appliqués à l'sntrée d'un clrcuit de démultiplexage 7. Les slgnaux
C1 à Cn ds commands des réseaux a1 à an, constltu~s respectlvement par les
mots v1 à vn émis pendant les périodes d'échantillonnags successives, ~ont
dslivrés sur n sorties du circuit ds démultiplexags 7 respectlvement. Les
élémsnts 1, Z, 3, 4, 5 et 7 du régulateur illustré sont bien sûr reliés
à une base de temps générel0, non représentée, qui commande leur~ cadences
de trevail respectives.
Les rsseaux à ~ain variable a1 à an n'ont pas ~té illustrés
de façon détaillée ~ lls peuvent etre de tout typs connu. Par exempls
ils peuvsnt 8tre constitués chacun par un amplificateur 3 gain variable
comportant un rsseau de résistances présentant une valsur de réaistance
ou une autre, parmi un ensemble ds valeurs possibles, en fonction d'infor-
mations binalr~s de commande J l'ensemble des valeurs de rsslstance
d'un réseeu corrsspondent blen évldemment à un ensemble de vAleurs posslbles
pour le galn de l'ampllficateur concerné. Le signal Ci appllqué en
commende des réseaux de réslstances de l'ampliflceteur ai, permet donc
einsi de déterminer à cheque pérlode d'~chantillonnage la valeur du gain
de l'amplificateur ai sn fonction de l'écart du niveau da l'onde pilote
M'1 par rapport à sa valeur nominale ~le niveau étant ici évalué au moyen
du carré de la valsur efflcace~ de façon à diminuer puis à annuler cet
écart. Lorsqus cet écart est nul, le nlveau de l'onde pilote M'i et donc
celui du groupe primaire G'i sont a~ust~s aux valeurs désirées.
L~ temps de réponse du régulateur pour l'ensembl~ des n groupes
primaires G1 à Gn est senslblement le m~me que pour un aeul d'entre eux.
Il est donns par le temps de réponse du flltrs numérlque 3 auquel s'a~oute
la durss d'une période d'échantillonnage. Avec les valeurs numériques
donn~es préc~demment ~ titrs lllustratif le temps de réponse du filtre 2st
très voisin ds 150 millisecondes 5 on a vu que 13 période d'échantillonnage
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pouvait etrq prise égale ~ A,75 ~s~
~ ans le cas o~ 50 groupqs primalres sont traites par le ré-
~ulateur illustré dans lequel l'~chantillonnage s'effectue à 114kHz
et le codage se fait sur 14 bits, la vitesse maximale de travall de ce
rsgulateur est volsine de 80Mbits~ seconde.
En vue d'abaisser la fréquence d'échantlllonnage pour travailler
avec des dsbits binaires moins élevés pour traiter un m~me nombre de
groupes multiplex, ou encore pour augmenter le nombre de groupes pouvant
8tre traités par un meme régulateur, selon le deuxlème mode de réalisatlon
de l'lnvention on effectue avant l'schantlllonnage une transposltion basse
fréquence des groupes multiplex lssus des réseaux à gain variable.
La figure 2 représente un schéma génsral d'un régulateur selon
ce second mode de réalisation I on a conservé les memes références pour
les éléments identiques à ceux apparalssant dans la figure 1. La description
compl~te de la figure 2 ne sera pas falte ci-après, seules les modifications
par rapport à la figure 1 seront décrites.
Les groupes primalres G'1 à G'n, contenant les ondes pilotes
M'1 à M'n respectivement, sont appllqués à l'éohantillonneur 1 3 travers
respectivement n circuits de transposition b1 ~ bn suivis chacun d'un
filtre analoglque, solent f1 à fn respectivement. Chacun des circuits de
transposltion b1 3 bn reçoit par ailleurs une onde de transposition P
dont la fréquence est choisie de façon à permettre une transposition des
ondss pilotes M'l à M'n vers une mame fréquence basse ~ pour que cetta
dernisre fréquence soit tras basse on-donnq à l'onde P uns frqquence
voisine de celle co~mune auxdites ondes pilotes. Les filtres fl 3 fn, qui
sont tous identiques, sont des filtres passe-bas qui déllmitent le
spectre de fréquence des signaux, goient G~l 3 G~n, sortant des circuits
b1 3 bn respectivement, en VUB de leur échantillonnage. Les signaux en
30 sortie des filtrss f1 à fn, soiqnt L1 3 Ln respectivsment, et contenant
les ondes pilotss tran9posées, soient M~1 à M~n respsctivsment, sont alors
chantillonnées séquentiellsment par l'échantillonneur 1 sn vue de leur
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t raitsment numérlqun qul. est analogue ~ celul aubit par lqs groups-~ G'1 3
G'n.dans le prem~er mode de réalisatlon de l'invention et décrit en
regard de la figure 1.
Pour fixer les idées~ le groups G'i.occupant la bande de
fréquence 60kHz - 10~kHz dans laquslle l'onde pilote M'l est située 3
~4,140kHz, on choisit par 0xemple la fréquence de l'onde de transposlton
P sgale 3 84kHz, ce qui am~ne l'onde pilote 3 140Hz apr~s transposltion.
La répartitlon 9pectrale du groupe G~l au voisinage de l'onde
M~l est modlflée par rapport à la répartition spectral~ du groupe G'l
au voislnage de l'onde M'l, la tranaposition étant falte par l'onde P
dont la frquence, proche de celle ds l'onde M'l, est située à l'intérieur
de la bands de frsquence du groupe G'i. En effet, en reprenant l'exemple
chlffré mentlonné ci-dessus, après transposltlon, on retrouve dans la
bande 0-24kHz non seulement les voles ~de conversatlon) du groupe G'i
situ~es dans la bande 34hHz - 106hHz mais également les voies qui étalent
sltuées dana la bande 60kHz - a4kHz, et qul se retrouvent lnversées par la
transposltlon.
Un flltrage plus ~évère que dans le premier mode de réalisation
est donc nécessaire pour lsoler les ondes pilotes J en vue d'eff3ctuer
ce filtrage plus sévère, on donne avantageusement aux filtres f1 à fn
une bande pasaante sufflsamment étroite pour permettre un préflltrage
du spectrs envlronnant les ondes M~l 3 M~n respsctivement, avant l'action
du flltrs numérique 3.
La transposltin décrlte ci-dessus permet d'ahalsser très
senslblement la valsur de la fréquence d'échantlllonnage Fe, qul peut
etrs pri-~e par exemple égale 3 4kHz. En outre, du fait du préfiltrage
exercé par les flltres f1 ~ fn~ les signaux 3 traiter num~riquement
mettent en ~eu dRs pulssances plus falbles ce qui permet de réduire le
nombre de bits n~csssaires au coda~e des échantillons. Oans l'exsmpls
3~ c hiffr~ considér~, pour un fIltre fl de fréquence de coupure 200Hz et
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ayant uns psnts de 24da~octave, on code avantage4ssm~nt l~s ~chantillons
sur 10 bits. La vitease maximale de travall du régulateur, pour l~ traltement
en temps partagé de 50 groupes prlmalres, est alors de 2 Mblts~seconde.
L'inventlon a ~te décrite en regard d'exemples partlculler3
de rsalisatlon mals il eat blen évldent que l'on peut y opporter dss
modlflcatlons et/ou remplacer certalns moyens par d'autres technlquement
équivalents. Notamment, le clrcult de calcul t4) pourralt atra conçu
pour calculer uns moyenne des valeurs absolues des nombres, concernant
une meme onde pllote, qui lul sont appllqués sur une période oe calcul
Tc, ou tout autre fonctlon de ces nombres donnant une lndicatlon sur le
niveau de l'onds pilote concernée, la mémolre t6l reliée à l'organe de
c omparaison m~morisant alors la valeur nomlnale de la fonctlon correspon-
dante. En outre, dans le deuxlame mode de réalisatlon de l'lnvention
que l'on a décrlt, blsn qu'on ait représenté un exemple préféré de mlse
en oeuvre, il seralt possible que les flltres analoglques tf1 3 fn)
solent conçus uniquerent en vue de limiter le spectre des fréquences 3
échantillonner et n'agissent pas en préfiltrage des ondes pilotes trans-
posées ~ l'extraction de celles-ci serait alors assurée entièrement
par le filtre numérique dont l'ordre seralt plus élevé.
Il est bien entandu, d'autre part, que les syst~mes multiplex
appliqu~s dans le premier mode ds rsalisatlon à l'échantillonneur t1~
et dans le second mode de réalisation aux circuits de transposition (b1
à bn) peuvent ne pas etre pris directement en sortie des réseaux 3 gain
v arlable ta1 3 an) mais en aval ds ces réseaux le long dz la cha~ne
de transmission.
De plus, il est bisn évident que l'lnvention n'est pas limitée
à la régulation ds groupes primaires de voies téléphonlques et que les
valeurs numériques lndlquées ns l'ont étfi qu'à tltre lllustratlf J elle
s'appliqus de façon gfin~rale pour réguler des syst~mes multiplex ds
fr~quence 3 partlr de l'observatlon ds l'amplitude d'ondes pllotes contenues
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dans C8S syt~mes. On notera qu'un r~gulateur selon l'lny~ntlon pourrait
tralter en temps partagé des systèmes multiplex ayant des ondes pllotes de
n ivsaux nominaux dlfférents J dans ce ces, la mémoire t6~ reli~s ~
l'organe de comparaison t5) contlsndrait autant de valeurs dlfférentes
qu'il y a de niveaux nominaux dlfférents, et ces valeurs seralent appllqufies
de façon séquentlelle audit organe t5). Un régulateur selon l'invention
pourralt également traiter en temps partag~ des systèmes multlplex couvrant
des bandes de fréquences différentes J dans ce cas, le deuxlème mode de
réalisatlon décrlt, dans lequel les circults de transposltlon recevralent
les ondes de transpositions de frfiquences dlfférentes cholsles de façon 3
amener toutes les ondes pilotes 3 une meme frfiquence, serait préférable
car le flltre numfirlque t3~ pourrait alors effectuer l'extractlon des
ondes pllotes alnsi transposées sans changer de coefflcients d'une onde 3
u ne autre.
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