Traitement de la parole
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Traitement analogique
Dès l'origine du téléphone, le signal utile obtenu par le microphone est d'une puissance de 1 mW (0,775 V sur une impédance de 600 Ω (ohms) dit niveau 0 dB). Sachant qu'il a fallu exploiter ces données fondamentales pendant des décennies sans pouvoir bénéficier d'éléments actifs (amplification), les normes de transmissions analogiques se sont basées sur cette réalité.
Ce faible signal utile exigeait une qualité optimum des câbles pour que les bruits induits entre circuits soient les plus faibles possibles (plan de brassage des paires entre segment de câble, à chaque point de raccordement afin de compenser les déséquilibres de capacité mesurés après fabrication des segments).
Des ingénieurs Michael Pupin (américain en 1900), Emil Krarup (danois en 1902) ont amélioré la portée du signal en compensant la forte capacité du câble par l'ajout de self (uniformément répartie dans la méthode Krarup (krarupisation) telle une corde à piano ou par des bobines de self tous les 1930 m dans la méthode du pas Pupin (pupinisation)) Si par cette méthode on augmente la portée du signal, on perd sur la bande passante transmise (filtre passe-bas limité à 4000 Hz)
La bande passante normalisée pour la téléphonie est de 300 Hz à 3400 Hz. Cette bande passante est suffisante pour l'intelligibilité de la conversation (le % de netteté est vérifié par mesures sur des émissions aléatoires de logatomes (proche des phonèmes))
Affaiblissement linéique
la liaison téléphonique subit les contraintes des paramètres physiques dit paramètres primaires (résistance R, inductance L, perditance G, capacité C).
- La transmission s'analyse sur les paramètres secondaires qui en découlent :
- l'impédance caractéristique Zc = Φ [R(ω), L(ω), G(ω), C(ω), ω ]
- l'exposant de transfert γ = α + j β
l'affaiblissement linéique est le terme (α alpha) de l'exposant de transfert rapporté à l'unité de longueur. C'est une loi logarithmique comparable à la sensibilité de l'oreille humaine (adéquation par des filtres psophométriques)
- Le spectre de l'oreille est donc très large :
- +120 dB seuil de la douleur
- +40 dB bruit moyen des appareils éléctro-ménager
- 0 dB le niveau du microphone du téléphone
- -30 dB le niveau de réception sur l'écouteur encore acceptable
- (1/1 000 de la puissance du microphone)
- -60 dB niveau de bruit encore perceptible
- (1/1 000 000 de la puissance du microphone)
Premières amplifications
Pour les premières amplifications (AF audio fréquence), il a fallu résoudre les problèmes d'adaptation d'impédance (équilibreurs sur le transformateur différentiel) afin d'éviter l'amorçage du circuit (l'effet Larsen).
Premières liaisons multiplexées analogiques
Pour les premiers multiplexage (HF haute fréquence), il a fallu limiter les niveaux de bruit sur les blancs de conversation à l'aide de compresseur-extenseur (bruit repoussé à moins de -50 dB).
Traitement numérique
Le théorème de Shannon avait déterminé dès 1948 qu'il suffisait d'échantillonner le signal de base à 2 fois la bande passante pour conserver la qualité du signal à transmettre.
Il a fallut attendre encore une vingtaine d'année pour disposer des composants électroniques assez véloces pour exploiter les premières liaisons numériques de Modulation par Impulsion Codées (MIC).
Sachant que la bande passante de la téléphonie est normalisée à 300-3 400 Hz (interprétée à 0-4 000 Hz en multiplexage), il suffit d'échantillonner à 8 000 Hz pour transmettre les caractéristiques du signal
Soit prélever un échantilon tous les 125 micro-secondes (1 s/8 000 Hz)
Les CODEC normalisés (codeurs-décodeurs) travaillent sur 32 IT (intervalles de temps) donc accordent 3,9 micro-secondes à chaque voie utile (30 voies téléphoniques et 2 IT techniques de signalisation) L'échantillon prélevé est codé avec une échelle numérique spéciale limitant les bruits de quantification
Plage de -127 à +128 (255 valeurs soit un octet)
La transmission numérique est donc standardisée sur des MIC de base à 2,048 Mbits/s (256x 8 000) et accordent 64 kbits/s à chaque voie (8 000 octets).
Ces transmissions numériques ont l'avantage d'être affranchies des bruits de transmission. Mais bien d'autres problèmes ont dû être résolus (codage HDB3 : viols de bipolarité et bourrage afin de conserver le rythme de 2 Mbits/s, même en l'absence de signaux sur les voies d'entrée).
