Brevet FR2410921A1 — publié le 19790629

La présente invention concerne la transmission numérique de signaux échantillonnés et codés et plus particulièrement le brouillage de tels signaux numériques à l'émission et le débrouillage à la réception. Le brouillage vise à réduire la gigue dûe aux régénérations successives d'un système de transmission numérique. Le brouillage d'un signal ou train binaire (an)n se présent-ant sous la forme d'une suite d'éléments an ayant la valeur O où 1 est bien connu I1 consiste à transformer à l'émission un train binaire (an)n de telle sorte qu'à une longue suite de O ou de 1 corresponde une séquence pseudo-aléatoire de longueur donnée. A l'émission, un train binaire (an)n est transformé en un train binaire (bn)n par la relation bn = an # ( bn-p # bn-q) p A la réception, le train (bn) est reconstitué en un train (an) par l'opération inverse an = bn # ( bn-p # bn-q La grandeur q est liée à la longueur L de la séquence pseudoaléatoire par la relation L = ( 2q-1) où L s'exprime en nombre de bits. Ainsi le brouillage traite le train en ligne de façon à éliminer les configurations répétitives et à les remplacer par des configurations pseudo-aléatoires dont le spectre est plus uniforme. L'augmentation du nombre de transitions du train brouillé facilite en outre en réception la récupération du rythme et diminue la gigue en ligne. Une telle opération est usuellement réalisée au moyen d'un registre à décalage composé de q bascules fonctionnant à la fréquence F égale au débit du train binaire (an), à l'entrée duquel est injecté le train (bn) conformément à la relation précitée. Une telle réalisation est limitée par les temps de propagation à travers les bascules (du registre à décalage) et les portes logiques qui doivent rester inférieurs à la période 1/F. Dans certaines applications, le train binaire (an) peut résulter du multiplexage de k trains (&alpha;n,o) (&alpha;n,l), ........ (&alpha;n,k-1) de débit F/K de telle sorte que akn+j = &alpha;n,j (o Le brouillage de tels trains binaires consiste usuellement à l'émission à effectuer au préalable une transformation parallèlesérie des trains binaires (&alpha;n,i) puis à brouiller le train (an) sérialisé. Il est parfois nécessaire de remettre en parallèle les informations. Les deux transformations parallèle-série puis série-parallèle ne sont alors justifiées que par le brouillage. L'invention vise à réaliser un brouilleur et un débrouilleur permettant d'éviter la transformation parallèle série puis série parallèle en traitant directement les trains binaires (&alpha;n i) en parallèle. Elle permet d'autre part de réaliser des générateurs pseudo-aléatoires ou des brouilleurs fonctionnant à des débits supérieurs à ceux de la méthode classique. Le système de brouillage selon l'invention de k signaux binaires (d n, ( i = O,k-l) dont la mise en série forme le train (a k n+i) comprenant des moyens pour transformer chaque train binaire (&alpha;n,i) en un train binaire (ssn,i) ( i = o, k-1) dont la mise en série forme le train (#k n+i), tel qu'à une longue suite de O ou de 1 du train ( a k n+i) corresponde une séquence pseudoaléatoire de longueur donnée, système comprenant des moyens pour retarder lesdits trains (ssn,i), des moyens pour combiner lesdits trains retardés avec les trains incidents (&alpha; n, i) ; le système de l'invention comprend en particulier des moyens pour traiter simultanément les k bits du mot An = { n ii ( i = O, k-l) formé par les k trains incidents synchrones et former le mot @@=#ssn,i# (i=o, k-1) dans lequel chaque bit ssn,i est obtenu en étant combiné avec les bits ssn-x,j et ssn-x', j' appartenant aux mots @n-x et @n-x'' tels que x et x' soient des nombres entiers inférieurs à n. D'autres avantages et caractéristiques apparaitront à la lecture de la description suivante illustrée par des dessins. La figure 1 est une représentation schématique d'un brouilleur classique, connu de la technique, permettant de traiter un seul train binaire. La figure 2a est une représentation des mots nécessaires au brouillage de 4 trains binaires synchrones placés en parallèle, dans le cas particulier où k = 4 et q = 9. La figure 2b est une représentation des temps t = 4 T dspo- niables pour les calculs en parallèle d'un bit de chacun des 4 trains binaires. La figure 3 est un schéma du brouilleur selon l'invention des quatre trains binaires en parallèle, dans le cas particulier où k = 4 et q = 9. La figure 4 est une représentation schématique d'un débrouilleur selon l'invention, dans le cas particulier où k = 4 et q = 9. On se rappelle que le brouillage classique d'un train binaire a n consiste essentiellement à transformer ce train an en un autre train binaire bn conformément à la relation : bn = an # (b n-p # b n-q) où p est inférieur à q et où &commat; est l'opérateur OU exclusif défini par la relation x&commat; y y = x.y + x.y. Conformément à la figure 1, le train binaire ( bn ) traverse un registre à décalage composé des bascules B1 à Bq de telle sorte que l'on dispose au même instant des bits an , b n-p et b n-q nécessaires au calcul du bit bn. Puis les bits b n-p et b n-q sont injectés aux entrées d'une même porte OU exclusif P2.Le signal ainsi formé b n-p # b n-q est combiné avec le bit an dans un second opérateur OU exclusif P1 pour former le bit bn Les q bacules fonctionnent au rythme d'une horloge de fréquence F. Une telle réalisation met en évidence une limitation appelée chemin critique : le temps de propagation à travers B@ ou Bq, P1 et P2 doit rester inférieur à la période 1/F pour qu'un bit bn formé au moyen de an, b n-p et b n-q réponde à la relation précitée. L'invention se propose de réaliser un système de brouillage dans lequel les k trains binaires (&alpha;n,i) synchrones de débit F/K sont traités simultanément pour former k trains binaires ( ( ssn,l) ..... ssn,k-1) tels que s'ils étaient mis en série ils formeraient le train ( b@ ) Soient An le mot composé des bits&alpha;n,i = ak n+i et Bn le mot composé des bits ss@ i = b k n+i An = # &alpha;n,o, &alpha;n,1 ..... &alpha; ;n, k-1# Bn = #ssn,o, ssn,1 ..... ssn,k-1# Pour chacun des k bits consécutifs formant le mot bn, on peut appliquer la relation de brouillage précitée, il vient bkn = akn # (b kn-p # b kn-q ) bkn+i = akn+i # (bkn-p+i # bkn-q+i) bkn+k-1 = akn+k-1 # (bkn+k-1-p # bkn+K-1-q Ainsi les bits du mot B sont formés à l'aide de bits de n mots B1 ( l bkn + k-1-p étant le bit de rang le plus élevé il est nécessaire que kn + k - t - p Dans ces conditions le mot Bn s'exprime en fonction des bits des mots An et B1, B1 étant d'ordre inférieur à n. Ces relations peuvent s'exprimer à l'aide des bits ssl,j sachant que bn = ssl,j 1 et J étant respectivement le quotient et le reste de la division de h par k h = k.l + j O #j Un exemple numérique précisera cette transformation illustrée par la figure 2a. Soient k = 4 trains numériques que l'on souhaite brouiller par une séquence de longueur telle que q égale 9. Pour q = 9, p = 3, l'inégalité k#p est satisfaite. Appliquons la règle de transformation précédente b4n = a4n # (b4n-5 # b 4n-9) comme 4 n-3 = 4 (n-2) + 3 et 4 n-9 = 4 (n-3) + 3 il vient ssn,o = &alpha;n,o # (ssn-2,3 # ssn. il vient de même ssn,1 = @n,1 # ssn-1,0 # ssn-2,0' ssn,2 = &alpha;n,2 # (ssn-1,1 # ssn-2,1) ssn,3 = &alpha;n,3 # (ssn-1,2 # ssn-2,2) En se référant à la figure 3 un mode de réalisation du brouilleur selon l'invention est représenté. Quatre trains (&alpha;n,0), ( &alpha;n,1), (&alpha;n,2), (&alpha;n,3) arrivent en parallèle sur les entrées des portes OU exclusif P1, P2, P , P4. Ces portes fournissent les quatre trains (ssn,0), (ssn,1), (ssn,2) et (ssn,3) qui traversent quatre registres à décalage formés à l'aide de neuf bascules du type D par exemple, désignées B1 à B9, ayant une horloge commune de fréquence F/4. Comme le mot B n est fonction des mots B @@@ B @@ et du quatrième bit ssn-3,3 du mot B n-3 les trois premiers trains traversent chacun un registre à décalage formé par deux bascules. Ainsi le premier train ( in O)n traverse les bascules B1 et B5 alors que le second train (&alpha;n,1)n traverse les bascules B2 et B6, le troisième train (&alpha;n,2 les bascules B3 et B7. Le quatrième train (&alpha;n,3)n traverse un registre à décalage formé de trois bascules composé des bascules B4, B8 et Bg.Conformément aux relations de transformation pour former n,O' il est nécessaire d'utiliser &alpha;n,0' ssn-2,3 et (1n-3,3 3 Une porte P8 OU exclusif forme la relation ssn-2,3 # ssn-3,3 et injecte le résultat à l'entrée de la porte P1 pour former ssn,0 De la même façon pour ss@@ les deux bits ssn-1,0 et ssn-2,0 sont introduits à l'entrée d'une porte P5 OU exclusif afin de for mer l'expression ssn-1,0 # ssn-2,0 qui est injectée à son tour à l'entrée de la porte P2 pour former à partir de &alpha;@@ le bit ss@@ Pour former ssn,2' les bits ssn-1,1 et ssn-2,1 sont associés au moyen -de la porte P6 OU exclusif puis injectés à l'entrée de la porte P3. La dernière expression ssn,3 est obtenue en formant à la sortie d'une porte P7 OU exclusif (3n-l,2 /3 ssn-2,2 délivrés respective- ment par les bascules B3 et B7 puis cette grandeur est injectée à l'entrée de la porte P4 afin de former avec in 3 le bit en 3. On constate ainsi qu'un tel brouilleur forme simultanément au moyen de 9 bascules les bits ssn,0' ssn,1' ssn,2' ssn,3 délivrés en parallèle à la sortie des quatre portes P1, P2 P3 et P4. Comme les bascules Bl, B2 ...... Bg fonctionnent au rythme F/4. le temps nécessaire pour former ces quatre bits simultanément est égal à t = 4/F . D'une manière générale, les opérations se faisant sur des mots de fréquence F/k, le temps de propagation des chemins critiques peut être multiplié par k. La figure 2b est une représentation du temps disponible t = 4r selon l'invention pour le calcul d'un bit de l'un des quatre trains binaires en parallèle en comparaison du temps r disponible pour le calcul d'un bit au moyen du brouillage classique des informations mises en série. Un tel brouillage nécessite certes un nombre k fois plus important de portes OU exclusif, par contre la rapidité des bascules et des portes peut être divisée par k. Une telle propriété est en particulier intéressante pour la réalisation d'un générateur pseudo aléatoire à grande vitesse, un générateur pseudo-aléatoire étant un brouilleur dont l'entrée a n est forcée en permanence dans un état donné. A la réception il est également possible d'effectuer un débrouillage s'inspirant du même principe de traitement des informa tions en parallèle. A partir de k trains ( en i) il est possible @ n,i d'obtenir directement k trains (&alpha;n,i). En effet en appliquant la relation classique de débrouillage d'un train binaire (bn) permettant de reconstituer un train binaire (an) an = bn &commat; (b n-p b n-q) il vient dans notre cas akn = bkn # (bkn-p # bkn-q ) akn+k-l = bkn+k-l # (bkn+k-l-p # bkn+k-l-q) On constate également que le mot An est obtenu à l'aide du mot Bn et de mots Bn-x (x étant un entier naturel). Un exemple de débrouillage selon l'invention permet de préciser la transformation. Si on se place dans le cas de k = 4 trains binaires tels que q = 9 et p = 5, alors les relations de transformation de chaque bit formant le mot An s'écrivent : n &alpha;n,0 = ssn,0 # ( ssn-2,3 # ssn-3,3) &alpha;n,1 = ssn,1 # ( ssn-1,0 # ssn-2,0) &alpha;n,2 = ssn,2 # ( ssn-1,1 # ssn-2,1) &alpha;n,3 = ssn,3 # ( ssn-1,2 # ssn-2,2) Le mode de réalisation du débrouillage de ces quatre trains binaires est représenté sur la figure 4. Le mot A étant fonction n des mots Bn, Bn-1, Bn-2 et du quatrième bit ssn-3,3' de Bn-3, les trois premiers trains ( ssn,0), ( ssn,1), ( ssn,2) traversent des registres à décalage formés de deux bascules respectivement B'1 et B'5 pour le premier train, B'2 et B'6 pour le second et B' 3 et B'7; le quatrième train traverse un registre à trois bascules B' 4' B'8 et B'9. Les neuf bascules B'1 à B'9 fonctionnent à l'aide d'une horloge commune de fréquence F/4. Une porte P'8 OU exclusif forme l'expression ssn-2,3 # ssn-3,3 et combine cette expression avec ssn,0 à l'entrée d'une porte P'4 OU exclusif à la sortie de laquelle on obtient &alpha;n,0. De la même façon pour &alpha;@@@ 1 on associe les bits ssn-1,0 issu de la bascule B'1 et ssn-2,0 issu de la bascule B'5 au moyen d'une porte P'1 OU exclusif. Le signal ainsi obtenu est introduit ainsi que le bit ssn,1 à l'entrée d'une porte P'5 OU exclusif pour former, en sortie, le bit &alpha;n,1. En ce qui concerne &alpha;n,2 n,1 est nécessaire d'associer ssn-1,1 issu de la bascule B'2 avec le bit ss@@ issu de la bascule B'6 @ @@@@@ Au moyen de la porte logique P'2 OU exclusif puis de combiner le signal ainsi obtenu avec le bit ssn,2 au moyen d'une porte logique P'6 OU exclusif. Pour former &alpha;n,3 enfin, on compose ssn-1,2 issu de la bascule B'3 avec ssn-2,2 issu de la bascule B'7 au moyen de la porte logique P'3 OU exclusif puis on introduit le signal sortant de P'3 à l'en- trée de la porte P'7 OU exclusif en même temps que ssn,3. Le signal sortant est Un tel procédé permet de réaliser ainsi le brouillage aussi bien que le débrouillage à partir de k trains binaires placés en parallèle, de façon identique à celle des techniques classiques dans lesquelles les informations subissent préalablement une transformation parallèle série avant le brouillage puis série parallèle après le brouillage. REVENDICATIONS 1 - Système de brouillage de k signaux binaires (&alpha;n,i) (i=o, k-l)' dont la mise en série forme le train ( ak n+i)' comprenant des moyens pour transformer chaque train binaire (&alpha;n,i) en un train binaire (ssn,i) (i=o, k-l) dont la mise en serie forme le train ( b k n+i) tel qu'à une longue suite de O ou de 1 du train (a k n+i) corresponde une séquence pseudo aléatoire de longueur donnée, système comprenant des moyens pour retarder lesdits trains (ssn,i), des moyens pour combiner lesdits trains retardés avec les trains incidents (o( i) système caractérisé par le fait que des n, i moyens sont prévus pour traiter simultanément les k bits du mot An = #&alpha;;n,i# (i=0, k 1) formé par les k trains incidents synchrones et former le mot @n = #ss@@@ }(i = O, k-l) dans lequel chaque bit (3n,i est obtenu en étant combiné avec les bits ssn-x,i et ssn-x', j' appartenant aux mots @@@ et Bn x tels que x et x' soient des nombres entiers inférieurs à n. 2 - Système de débrouillage de k signaux binaires ( en li (i = o, k-l) dont la mise en série forme le train (# k n+i), comprenant des moyens pour transformer chaque train binaire (ssn,i en un train binaire (#n,i) (i = o, k-l) dont la mise en série forme le train (a k n+i)' tel qu'à une longue suite de O ou de 1 du train (b k n+i) corresponde une séquence pseudo-aléatoire de longueur donnée, système comprenant des moyens pour retarder lesdits trains (&alpha; i), des moyens pour combiner lesdits trains retardés avec les trains ( ssn,i) système caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour traiter simultanément les k bits du mot Bn =#ssn,k# (i= o, k-l) formé par les k trains incidents synchrones et former le mot An =#&alpha;n,i# (i = o, k k-1) dans lequel chaque bit @@@@@@@@@@@@@@ &alpha;n,i est obtenu en étant combiné avec les bits ssn-y, j et ssn-y', j' appartenant aux mots Bn-y et Bn-y' tels que y et y' soient des nombres entiers inférieurs à n. 3 - Système de brouillage selon la revendication 1 caractérisé par le fait que chaque bit ( ssn,i) est combiné avec les bits tn-x,j et en-x',j' au moyen d'un registre à décalage formé au moins de deux bascules. 4 - Système de brouillage selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les k bits du mot An sont brouillés simultanément pendant un temps égal à k/F, k/F étant le rythme de fonctionnement des registres à décalage.