Brevet FR2138060A1 — publié le 19721229

x" 2138060 La présente invention se rapporte à des systèmes et à des procédés de détection de mot digital unique. Dans certains types de systèmes de communication par satellite connus, l'information est émise et reçue dans des paquets 5 asynchrones. Chaque station au sol émet uniquement pendant une certaine période de temps durant chaque trame de 125 microsecondes. Le temps d'émission est le temps de paquet et la donnée émise est habituellement connue comme le paquet. Chaque paquet comprend typiquement un préambule suivi par plusieurs voies de données portant 10 l'information, par exemple de la parole codée sous forme digitale et destinée à diverses autres stations au sol. Le préambule contient des données de signalisation et d'identification ainsi que des signaux de synchronisation pour permettre au récepteur d'être verrouillé sur la porteuse et le rythme de bits. 15 Une partie importante de chaque préambule est le mot uni que qui comprend une série de bits dans un code particulier. Le mot unique sert à plusieurs fonctions. Il identifie de manière unique la station émettrice. Il permet la localisation ou détermination du premier bit de la partie d'information du paquet. Il supprime 20 également toute ambiguïté de phase provoquée par les boucles verrouillées en phase dans les démodulateurs cohérents PSK (clé de déphasage ). Les problèmes- rencontrés lors de la détection précise des mots uniques sont dus au fait que le bruit provoque des erreurs de 25 bits dans le mot. En conséquence, les détecteurs de mot unique sont conçus dans le but de fournir la probabilité la plus faible de manquer l'identification correcte d'un mot unique et la probabilité la plus faible d'identifier faussement des mots uniques. Ces critères sont connus respectivement comme la probabilité de détection 30 manquée et la probabilité de détection fausse. Typiquement, les détecteurs sont des corrélateurs Mettant «n ocehélatien individuellement les séries de bits reçues avec des représentations emmagasinées de chaque mot unique représentant les diverses stations, dans le réseau de communications. Tous les mots 35 uniques réunis ensemble sont connus comme l'ensemble de mots uniques pour le réseau de communications. Bien que, comme indiqué précédemment, les détecteurs soient conçus avec l'intention d'obtenir des probabilités faibles de détection manquée et de détection fausse, actuellement les efforts pour réduire ces probabilités se sont 4-0 dirigés vers la sélection des ensembles de mots. Les buts, énoncés 72 17696 2. 2138060 de manière superficielle en termes non statistiques ont été d'obtenir des ensembles de mots uniques comprenant des mots individuels qui sont suffisamment différents les -uns des autres pour qu'un nombre relativement grand d'erreurs de bits puisse être toléré avant 5 qu'un mot quelconque devienne trop- similaire à un autre mot. Le problème de la sélection est plus facile pour des mots plus longs et dans le cas où il y a moins de mots par ensemble, mais un grand nombre de mots par ensemble est nécessaire pour être compatible avec un grand nombre de stations et les raisons économiques nécessitent 10 que le préambule tout entier soit aussi court que possible. Ainsi, dans tous les travaux et analyses pour la sélection des ensembles optimum de mots uniques, on a supposé que la probabilité d'erreur de bits est égale pour chaque bit du mot unique reçu. En conséquence, on a toujours conçu des corrélateurs de 15 mots uniques dormant à chaque bit un poids égal dans le détecteur de corrélation. Dans les systèmes de communication par paquets asynchrones, chaque nouveau paquet doit être verrouillé en synchronisme sur une référence porteuse et une référence de rythme de bits au récep-20 teur avant que la démodulation et la détection cohérentes puissent être réalisées avec succès. Le taux d'erreur de bits est déterminé par le rapport porteuse/bruit (C/N) ou de manière équivalente l'énergie reçue par densité de bit/bruit par cycle (E/N). En pratique, l'information de synchronisation est transmise au départ du préam-25 bule et un certain temps est nécessaire avant que les circuits de référence du récepteur soient stabilisés et verrouillés. En conséquence, la courbe de probabilité d'erreur de bit en fonction du temps depuis le début de la réception d'un paquet est très haute au début du paquet diminue de manière asymptotique vers un ni-j50 veau sensiblement.constant. L'extrémité avant du mot unique se produisant dans le temps avec la probabilité d'erreur de bits Pgg relativement plus élevée, le détecteur corrélateur est conçu pour donner un poids plus grand aux bits se trouvant à l'extrémité arrière du mot unique. De manière simple, puisqu'il existe une plus 35 grande probabilité d'erreur dans les bits se trouvant au début du mot unique par comparaison aux bits se trouvant à la fin du mot unique, les bits se trouvant au début ne sont pas traités.avec la même importance que ceux qui arrivent en dernier. Cette attribution d'importance relative est réalisée en pondérant relativement les 40 bits, inversement à la probabilité Pgg pour la position de bits oc- -1 > 72 17696 cupée par les bits. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : 5 La figure 1 est un diagramme partiellement sous forme de blocs et partiellement schématique d'un agencement de corrélateur pour détecter un mot ionique. La figure 2 est un graphique représentant les valeurs relatives des fonctions de pondération dans un corrélateur de la tech-10 nique antérieure. La figure 3 est un graphique représentant la manière par laquelle la probabilité d'erreur de bit diminue avec le temps depuis le début du paquet. La figure 4 est un graphique représentant les valeurs re-15 latives des fonctions de pondération du corrélateur conformément à la présente invention. •' La figure 5 est un diagramme de blocs d'un autre agencement de corrélateur destiné à être utilisé pour la détection d'un mot unique. 20 Dans le récepteur d'une station au sol d'un réseau de communications par satellite, la séquence de bits de sortie provenant du démodulateur est appliquée à plusieurs corrélateurs -un pour chaque mot unique à détecter. Chaque corrélateur emmagasine un mot unique différent pour le comparer avec la séquence de bit 25 reçue, mais par ailleurs, tous les corrélateurs sont sensiblement identiques. Un exemple de corrélateur convenable est représenté dans la figure 1. Un moyen, tel qu'un registre à décalage 10, reçoit cette séquence de bits et translate chaque séquence de n bits, sous forme parallèle, où n est le nombre de bits dans le mot uni-30 que. Dans l'exemple spécifique représenté, n = 7 et la séquence reçu» de n bits est représentée par les états des sept circuits flio-flop FF-j^ à FF^. Il apparaîtra que le mot parallèle à 7 bi ts emmagasiné dans le registre à décalage 10 s'étend pendant uniquement une période de bits. Chaque séquence de sept bits emmagasinée 35 par le registre à décalage 10 est effectivement comparée avec un mot unique à 7 bits qui est mémorisé de manière semi-permanente par un moyen de mémorisation 12 de mot unique. Dans l'exemple représenté, le mot unique est 1110100 et la mémorisation (ou emmagasinage) est fournie par des circuits de commutation séparés, con-40 nectés à chaque circuit flip-flop. Chacun de ces circuits de commu2138060 72 17696 *' 2133060 tation séparés comprer-1 lys bo- ae f, • ••'t.ie "0" et "l", indiquées par les références 24 ec , va . . le f^xp-flop associé et un bras de commutation mobile 28. j^aarUiaga d'un bit "0" est réa lisé en connectant le bras 28 à la borne 24 candis qi;e l'eraaagasi-5 nage d'un bit "1" est réalisé en connt u&nt le bras 28 à la borne 26. Bien que tout agencement de tension à deux niveaux sur les sorties des circuits flip-flop conViinn»-, on supposera en liaison avec la figure 3 que les deux niveaux de la tension de sor-10 tie sont Ov et +lv, le niveau +lv apparaissant à la borne qui correspond au bit présentement emmagasiné dans le circuit flip-flop. Ainsi, si le bit présentement emmagasiné dans le circuit flip-flop est le même que le bit du mot unique mémorisé par le circuit de commutation associé 24, 26, 28, une tension de +1 volt apparaîtra 15 au bras de commutation 28. Les autres extrémités des bras de commutation 28 sont connectées respectivement à un moyen 14 pour pondérer individuellement les bits du mot unique. Dans le cas représenté, le moyen 14 comprend des résistances W1 à W7 chacune d'entre elles étant connectée à une extrémité à un bras de commutation 28 20 et à son autre extrémité à une ligne de sommation commune 16 où la sommation du courant a lieu. Il apparaîtra que le courant alimenté à la ligne de sommation par chaque étage dépend du résultat de la comparaison de bit et de la valeur de la résistance associée^ Un détecteur 20 compare le niveau de courant sur la ligne 25 16 à un niveau de seuil sur la ligne 18 et fournit une indication positive du fait que le mot unique n10100 a été détecté lorsque le niveau de seuil est dépassé par le niveau du courant sur la ligne 16. Les valeurs d'admittance des résistances W1 à WJ peuvent 3° être considérées•comme les fonctions de pondération dans la figure 1 et, comme on l'a expliqué précédemment, toutes les fonctions de pondération dans les corrélateurs de la technique antérieure étaient identiques. Un graphique représentant l'état de la technique antérieure est représenté dans la figure 2. Les sept gradins de la 35 ligne 23 correspondent au courant total sur la ligne de sommation 16 pour des identités de bits 1 à 7. Puisque la fonction de pondération pour chaque bit est la même, une identité entre le bit reçu et le bit de mot unique pour chaque position de bit ajoute la même valeur de courant au courant total. Ainsi, pour le niveau de seuil 40 représenté dans la figure 2, une identité entre n'importe lequel / bad original 72 17696 5- 2138060 des six bits du mot unique et les bits reçus#emmagasinés dans les étages correspondants du registre 10 se traduira par un niveau de courant sur la ligne 16 qui dépasse le seuil. En conséquence, toutes les positions de bits du mot unique ont une importance égale 5 déterminant la détection du mot ionique. Cependant, en pratique, la probabilité d'erreur de bit, Pgg, est plus grande pour les bits se trouvant dans la partie préalable du mot unique que pour les bits se trouvant à la partie arrière de celui-ci. 10 La figure 3 représente trois courbes de la probabilité P-pp, en fonction du temps depuis le début d'ion paquet reçu. Les trois courbes différentes sont établies pour trois systèmes ayant des valeurs minimum différentes pour le rapport de l'énergie par bit à la densité de bruit par cycle. Le temps tQ représente le dé-15 but de la réception du paquet. Comme on l'a mis en évidence, précédemment, la première partie du paquet comprend une synchronisation de porteuse et de rythme de bits. Puisque les circuits dans le récepteur ne sont pas verrouillés sur la porteuse et le rythme de bit, instantanément, il est apparent que la probabilité d'erreur 20 de bit est la plus grande au début du paquet et diminue avec le temps jusqu'à ce qu'elle atteigne un certain point de nivellement lorsque les circuits du récepteur sont verrouillés sur la porteuse et le rythme de bits. On peut voir d'après le graphique, que si le mot unique conauence au temps t^, les premiers bits dans le mot uni-25 que auront une probabilité d'erreur plus grande que les derniers bits du mot unique. Autrement dit, il existe une plus grande probabilité pour que les premiers bits soient dans l'erreur. Le début du mot unique pourrait être retardé jusqu'à ce que la probabilité de l'erreur de bit se nivelle au temps t2, mais les raisons écono-30 miques des communications par satellites sont telles que le mot ionique doit se terminer aussi près que possible du début du paquet sans sacrifier la possibilité de détection. Conformément à la présente invention, le corrélateur est conçu pour faire varier les fonctions de pondération associées aux 35 bits du mot unique en relation inverse de la probabilité d'erreur de bits. Ainsi, les bits proches du début du mot unique ayant une probabilité relativement élevée d'erreur de bits, recevront des fonctions de pondération faibles tandis que les bits plus proches de la fin du mot ionique recevront des fonctions de pondération plus 40 élevées. Ceci peut être réalisé dans l'exemple de réalisation repré 72 17696 6. 2138060 senté dans la figure 1 en prévoyant simplement des fonctions de pondération (c'est-à-dire des admit-tances) ayant des valeurs relatives telles qu'indiquées dans la figure 4. On notera d'après la figure 4 que la fonction de pondération W7 pour le dernier bit dans 5 le mot unique est la plus grande tandis que la fonction de pondération W1 pour le premier bit dans le mot unique est la plus petite. Un autre agencement de corrélateur de mot unique est représenté dans la figure 5. On suppose pour l'explication que les bits "l" sur les lignes d'entrée ont une grandeur de valeur unitai-10 re et une polarité positive tandis que les bits "0" ont une grandeur de valeur unitaire et une polarité négative. La séquence de bits passe par une série d'unités à retard 30a à 30f, chacune d'entre elles fournissant un temps de retard correspondant à la période de bit. Les fonctions de pondération W1 à W7 sont déterminées 15 par la grandeur des courants ou des tensions appliqués aux lignes 38a à 38g, et l'emmagasinage du mot unique est réalisé en connectant sélectivement la fonction de pondération à la borne d'entrée-positive ou négative du multiplicateur associé 32a à 32g. Si le bit reçu correspond au bit emmagasiné, les polarités du bit reçu et 20 de la fonction de pondération emmagasinée seront les mêmes ce qui se traduira par un débit du multiplicateur associé ayant une polarité positive et une grandeur correspondant à la fonction de pondération. Si d'autre part, le bit reçu est l'opposé du bit emmagasiné, le débit du multiplicateur aura une valeur négative. Les dé-25 bits des multiplicateurs 32a à 32g sont appliqués à un réseau de sommation dont le débit est ensuite appliqué en tant qu'entrée à un détecteur 36. L'autre entrée du détecteur 36 est le niveau de seuil et une de ses sorties indique qu'un mot unique a été détecté. 30 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 72 17696 7. 2138060 REVENDICATIONS 1 - Détecteur de corrélation pour détecter la réception d'une série unique de bits, ce détecteur étant du type qui additionne une fonction de pondération pour chaque bit dans la série 5 reçue, qui est le même que le bit correspondant de cette série unique pour former une sommation des fonctions de pondération qui indique la détection valable de cette série unique lorsqu'elle excède un niveau de seuil prédéterminé qui permet des erreurs dans la série de bits reçue, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il 10 comprend un moyen pour fournir des fonctions de pondération pour des bits se trouvant au début de la séquence,qui sont plus petites que les fonctions de pondération fournies pour les bits plus proches de la fin de la séquence. 2 - Détecteur de corrélation pour détecter la réception 15 d'une série unique de bits, ce détecteur étant du type qui ajoute une fonction de pondération pour chaque bit dans la série reçue, qui est -le même que le bit correspondant de la série -unique pour former une sommation des fonctions de pondération qui indique la détection valable de cette série unique lorsqu'elle excède un ni-20 veau de seuil prédéterminé qui permet des erreurs dans la série de bits reçue, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour fournir des fonctions de pondération pour les bits dans cette série unique,qui sont en rapport inverse avec la probabilité de l'erreur de bit pour chacun de ces bits. 25 3 - Détecteur de mot unique utilisé dans ion récepteur adapté pour recevoir des communications sous forme de paquets contenant des données de synchronisation suivies par une série unique de bits ayant une probabilité d'erreur de bits qui est plus grande au moment de la réception du premier bit de cette série unique qu' 30 au moment de la réception du dernier bit de cette série, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend :\ a) un moyen pour comparer les séquences de bits reçues avec une réplique enmagasinée de cette série unique de bits et pour produire une fonction de pondération pour chaque identité entre les 35 bits reçus et les bits emmagasinés, ces fonctions de pondération étant plus grandes pour les bits situés à l'extrémité de la série unique que pour les bits situés au début de cette série, et b) un moyen pour ajouter les fonctions de pondération produites et comparer la somme avec un niveau de seuil pré-établi. 4 - Détecteur de mot -unique selon la revendication 3, ca 72 17696 2138060 ractérisé en ce que la for . ,ion lérrt-.on pour les bits de la série unique a des yalev xot :■ .. n en relation inverse de la probabilité de l'erreur de bi :■ peur lesdits bits. **3 original