Brevet FR2505110A1 — publié le 19821105

L'invention concerne un procédé et un dispositif de transmission d'une information numérique, telle que mesure ou ordre, comportant des moyens de codage cadencé de l'information sous forme de "mots" représentés par des trains de signaux multifréquence émis chacun séquentiellement en le rattachant à un instant de référence et comportant des moyens de détection des fréquences et des moyens de décodage des mots par une unité logique de décodage qui sera dite plus loin "première" unité logique. Dans ce qui suit, lesdits moyens de codage et de décodage seront dit primaires, pour les distinguer des autres moyens de l'invention. Lorsqu'on a à transmettre un message d'un ou plusieurs mots par un procédé quelconque, on doit se prémunir contre les perturbations qui se traduisent par des bruits ou par des silences. Pour accroître la fiabilité du message, on a déjà proposé de le transmettre au moyen de dispositifs du type décrit au début, dans lequel chaque message débute par l'émission d'un signal de fréquence qui déclenche une base de temps. On réduit ainsi le risque de bruits parasites, sans cependant les éliminer et on n'est pas à l'abri de silences dfls à des conditions limites de transmission dans des milieux peu favorables. Or, dans la plupart des dispositifs de transmission, une grande strette de transmission conditionne la sécurité du personnel ou de matériel. On a déjà proposé des dispositifs permettant de tester la validité d'un message pour rejeter les messages perturbés. C'est ainsi que dans le brevet français 2.250.453 on a proposé un dispositif multiplexeur permettant de combiner p fréquences q à q pour télécommander séparément un nombre de récepteur égal à C9 , ayant chacun deux p fréquences d'appel combinées, auxquelles on peut transmettre des trains de signaux de fréquence. Mais en cas de perturbation sur l'un des signaux, telle qu'évanouissement, bruits intermittents, silences, interférences, etc... le message est rejeté et doit donc être répété. Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients en proposant un nouveau dispositif de transmission à forte redondance sans allongement du temps de transmission d'un mot ou message. De cette façon on évitera d'avoir à répéter le message, ce qui, dans le cas de données à transmettre de façon quasi-continue, présente des avantages importants, et notamment l'avantage de pouvoir utiliser tout le temps de transmission à des messages utiles. A quantité d'information égale, on pourra donc occuper moins de voies, et réciproquement, à nombre de voies égales on pourra transmettre plus d'informations avec sureté. Les buts de l'invention sont atteints par un procédé de transmission d'une information numérique, telle que mesure ou ordre, dans lequel on code chaque "mot par un train de siqnaux.multifréquence, les trains etantichacun ~ cna-que signal sequentiellement et/rattache a un instant de reterence, grace au fait qu'on applique à chaque mot un codage complémentaire en signaux de temps appliqués à l'émission des signaux de fréquence, de préférence en associant de façon bijective un signal de fréquence et un signal de temps d'instants de référence distincts. Selon l'invention, le signal de temps est un décalage de temps d'émission par rapport à l'instant de référence et/ou la durée d'émission d'un signal de fréquence. I1 est avantageux de choisir le train de signaux de fréquence parmi les permutations de p fréquences. On voit que, grace à l'invention, un même mot peut être transmis simultanément par deux et même trois codages et ce, sans affecter la durée totale de transmission. Ensuite, il sera possible de traiter les mots dans leur ensemble ou fractions par fractions pour ne retenir que la transmission la plus signifiante ou rejeter les transmissions discordantes. Les buts de l'invention sont également atteints par un dispositif du type décrit au début, grace au fait qu'il comporte - des moyens de codage complémentaires des mots en signaux de temps appliqués à l'émission des signaux de fréquence, - une unité logique secondaire de décodage des mots codés en signaux de temps et, - des moyens d'affichage et/ou de comparaison des mots décodés par chacune des unités de décodage. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de codage des signaux de fréquence et les moyens de codage des signaux de temps sont associés en émettant leurs signaux respectifs en association bijective à des instants de référence distincts, chaque signal de fréquence étant règlé en temps par le signal de temps associé. Il est conforme à l'invention que les moyens de comparaison des mots décodés par les unités de décodage soient des moyens de comparaison de signification de chaque paire associée bijectivement d'un signal de fréquence et d'un signal de temps. Selon une caractéristique le moyen de codage du signal de temps agit en créant un décalage de temps par rapport à l'instant de référence associé à un signal de fréquence, et selon une variante, combinable ou non, le moyen de codage du signal de temps agit sur la durée d'émission d'un signal de fréquence, éventuellement le même. I1 est conforme à l'invention que le dispositif comporte des moyens de tests de vraisemblance et d'association par complémentarité entre les mots décodés respectivement par les unités de décodage primaire et secondaire. Dans le cas de messages successifs comportant une suite de mots représentatifs de grandeurs continuement variables, le dispositif peut comporter des moyens de détermination des valeurs vraisemblables des silences simultanés à la sortie des deux unités de décodage. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description, qui sera donnée ci-après uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera, à cet effet, aux dessins annexés, dans lesquels - la fig. 1 est un schéma d'émetteur de l'invention pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - les fig. 2 et 3 donnent le schéma en deux figures, avec chevauchement partiel, du bloc logique d'émission de l'émetteur de la fig. 1, - la fig. 4 est un schéma de récepteur de l'invention adapté à l'émetteur de la fig. 1. Pour que la description des figures et la logique mise en oeuvre soit mieux comprises, on décrira au préalable le codage réalisé par l'émetteur conforme à l'invention. On supposera que la transmission se fait sur six fréquences plus une fréquence de synchronisation, à savoir F : fréquence de synchronisation F1 : fréquence 1 (canal 1) F2 : fréquence 2 (canal 2) F3 : fréquence 3 (canal 3) F4 : fréquence 4 (canal 4) F5 : fréquence 5 (canal 5) F6 : fréquence 6 (canal 6) La transmission sera effectuée par émission d'un train multifréquence. Dans cet exemple simplifié, les fréquences ne seront transmises qu'une fois dans la séquence d'émission, étant donné le type de récepteur utilisé (récepteur à compteurs). Le codage primaire sera défini par l'ordre d'émission de ces fréquences, comme il est connu en soi. I1 y a factorielle six possibilités de transmettre des mots différents (un mot sera représentatif d'un nombre compris entre 1 et 720). I1 existe une relation mathématique bijective qui permet d'affecter à un code un ordre d'émission de ces six fréquences. Au mot 1 sera affectée l'émission de la fréquence 1, suivi de la fréquence 2, puis 3, puis 4, 5 et 6. Au code 720 sera affectée l'émission de la fréquence 6, suivi de la fréquence 5, puis 4, puis 3, 2 et 1 (voir tableau 1). CODE SEQUENCE A TRANSMETTRE S1 S2 S3 S4 S5 S6 1 6 5 4 3 2 1 2 5 6 4 3 2 1 3 6 4 5 3 a 1 4 4 6 5 3 2 1 5 5 4 6 3 2 1 6 4 5 6 3 2 1 7 6 5 3 4 2 1 8 5 6 3 4 2 1 9 6 3 5 4 2 1 10 3 6 5 4 2 1 712 1 4 2 3 5 6 713 2 1 4 3 5 s 714 1 2 4 3 5 6 715 3 2 1 4 5 6 716 | 2 3 i 4 5 6 717 3 1 2 4 5 6 718 1 3 2 4 5 6 719 2 1 3 4 5 6 720 1 2 3 4 5 6 Tableau l : Ordre des émissions en fonction du code à transmettre. Les émissions seront effectuées à intervalles de temps réguliers, 100 ms par exemple. A la réception, la détection de la fréquence F de synchronisation initialise des compteurs affectés à chacun des canaux 1 à 6. Chaque réception sur un canal arrête le compteur du canal correspondant. On comprend facilement qu'un tel système n'admet qu'un taux d'erreur de transmission limité. En effet, seule la non-réception d'une fréquence est acceptable puisque, connaissant les cinq autres fréquences reçues, il est alors possible de connaître la fréquence manquante et sa place. De même, la réception d'un bruit parasite déclenchera l'arrêt prématuré des compteurs. Pour s'en prémunir, des liaisons 17,18, 19 du récepteur qui sera décrit plus loin (fig. 4), permettent d'inhiber la réception du signal en provenance des filtres entre les émissions (fenêtres de réception). Afin d'aucmenter le taux de redondance de l'information transmise, on utilise, selon l'invention, un codage secondaire. Dans le mode de réalisation décrit, ce codage secondaire consiste à décaler de façon significative dans le temps l'émission de chaque fréquence de manière à ce que la bonne réception d'une fréquence transmise donne une information sur la fréquence contenue dans une autre fenêtre de réception. Si on suppose que le décalage de temps soit de 2 ms par canal, les fenêtres de réception auront une largeur de 6 x 2 = 12 ms: soit fenêtre 1 100 ms à 112 ms " 2 2 200 ms à 212 ms " " 3 300 ms à 312 ms " " 4 400 ms à 412 ms " " 5 500 ms à 512 ms " " 6 600 ms à 612 ms. La première fréquence sera transmise au temps 100 ms + 2x3 (X3 représente le numéro de la fréquence transmise en position 3), avec le codage suivant Ordre d'émission Fréquence émise Temps d'émission TE (ms) 1 x1 100 + 2x3 2 X2 100 + 2x4 3 X3 100 + 2x5 4 X4 100 + 2x6 5 X5 100 + 2x1 6 X6 100 + 2x2 avec xl, x2, x31 x4, x5, x6 # E = (1, 2, 3, 4,5, 6) et x1 Z x2 &num;; x3 # x4 Z x5 Z x6 En cas de transmission en milieu bruité, il n'est pas impossible qu'un déclenchement intempestif d'un compteur se produise sur l'arrivée d'un pic de bruit. Il y a alors risque de discordance entre codage primaire et codage secondaire sans possibilite de déterminer le code valide. On peut alors, selon l'invention, rendre l'information plus redondante en utilisant un codage tertiaire utilisant la durée d'émission d'une fréquence donnée, avec le codage suivant Ordre d'émission Fréquence émise Durée d'émission DE (ms) 1 x1 10 + 2x5 2 X2 10 + 2x6 3 X3 10 + 2x 4 X4 10 + 2x2 5 X5 10 + 2x3 6 X6 10 + 2x4 On décrira maintenant l'émetteur de la fig. 1 avec son bloc logique d'émission représenté aux figures 2 et 3. Pour une meilleure compréhension la description des schémas s'accompagnera du mode de fonctionne-ment logique de l'ensemble, dont il faut comprendre que les figures font partie de la description. L'émetteur comporte de façon optionnelle un convertisseur 30 analogique/digital lorsque la donnée à transmettre est d'origine analogique. Le message ou mot à transmettre est conformé d'origine ou à travers le convertisseur 30 sous forme digitale à l'entrée 2 du bloc logique 36. La partie émission du signal : générateur de fréquence 31, mélangeur 32, circuits d'amplification 33 et antenne 34, sont des ensembles bien connus à ce jour et n'ont pas besoin d'être plus décrits. L'émetteur comprend enoutre une horloge 35 et un bloc logique d'émission 36, qui se trouve décrit en regard des fig. 2 et 3. Le code à transmettre est présenté par l'entrée 2 sous forme binaire (10 fils de données), à l'entrée du bloc logique 36 d'émission, sur une mémoire tampon 37 (LATCH). Un séquenceur 38 synchronisé par l'horloge 35 fige le contenu de la mémoire tampon toutes les secondes. Le code à transmettre se trouve alors transmis par un circuit A, A1, A2, A3 sur le bas d'adresse de registres ROM 1, 2 et 3. La donnée correspondant aux mémoires ainsi adressées se trouve alors présente sur des sorties S1 , S2 , S3 , S4 , S5, S6 des registres ROM 1, 2 et 3. Chaque sortie S est composée de trois fils de données. S1 (3 fils) sort le code binaire de la fréquence à transmettre en première position, S2 (3 fils) sort le code binaire de la fréquence à transmettre en deuxième position, et ainsi de suite, jusqu'à S6 dernière fréquence à transmettre (voir tableau 1). Les sorties S1, S2 S6, sont reliées à des entrées E. . de multiplexeurs M1, M2 M6 de la façon suivante (i = Indice de multiplexeur (1 à 6), j = indice d'entrée (1 à 3) S1 est relié aux entrées E1,1, E3,2, E5,3 S2 " " " " E2,1, E4,2, E6,3 S3 " " " " E3,1, E5,2, E1,3 S4 " " " " E4,1, E6,2, E2,3 S5 " " " " E5,1, E1,2, E3,3 S6 " " " " E6,1, E2,2, E4,3 Tant et si bien que le signal présenté à des sorties F, T, D des multiplexeurs dépend du multiplexeur activé. Le compteur 41,suivi d'un convertisseur binaire 44 décimal,active successivement (toutes les 100 ms) le multiplexeur 1, puis le multiplexeur 2, .... , jusqu'au multiplexeur 6. Il s'en suit que toutes les 100 ms apparaissent sur les triplets de fils F, T, D, respectivement, la valeur binaire de la fréquence à transmettre F, la valeur binaire du retard à l'émission de cette fréquence T, la valeur binaire de la durée d'émission du signal D. La valeur binaire de la fréquence à transmettre est présentée à l'entrée d'un convertisseur binaire décimal 39, qui présentera sur ses sorties C1, C2, à C6 un seul niveau haut représentatif de la fréquence à transmettre. La valeur binaire T du retard à l'émission est présentée à l'entrée d'un comparateur 40,si bien qu'un signal R de validation ne passera au niveau haut qu'après un temps de comptage (compteur 41) égal au retard à l'émission. Le compteur 41 est remis à zéro (RAZ) par une ligne H100 de l'horloge 35 (toutes les 100 millisecondes). Un comparateur 42 suivi d'un inverseur 45 permet d'arrêter par un signal G l'émission après un temps fixé par une ligne de données D montée en parallèl avec la ligne F. Un compteur 43 peut être remis à zéro/par une ligne R provenant du comparateur 40 Six portes "ET" ET1, ET2 ET6, permettent de regrouper les signaux d'émission et durée d'émission avant de les transmettre sur les lignes 01, 02, 03, 04, 05, 06.A chacune de ces lignes 01 à 06 est associée l'émission d'une fréquence propre pendant tout le temps où elles se trouvent à l'état haut. Ces lignes attaquent le générateur de fréquences 31, suivi du mélangeur 32 et du dispositif d'emplification 33 précédemment mentionnés. On remarquera que le dispositif logique d'émission ne fait appel à aucun calculateur, ce qui autorise des cadences de transmission extrèmement élevées. Les valeurs des sorties d'horloge H 1000, H100 et H1 ne sont données qu'à titre d'exemple, et dépendent bien entendu, du type de transmission utilisé et du milieu de propagation du signal. On décrira maintenant, en regard de la figure 4, un dispositif permettant d'assurer la réception des signaux. Un signal 11 en provenance d'une antenne 50 après passage dans un dispositif 53 de mise en forme 12 et amplificateur 54 est présenté en 13 à l'entrée de cartes filtres F1, 2 ......,6 ,6 . Chaque bloc de détection peut être inhibé par un bloc logique 51 par l'intermédiaire de lignes de contrles 17, 18 et 19, en dehors des fenêtres d'émission autorisées. Des lignes 20, 21, 22 informent le bloc logique de décodage 51 de tout changement d'état du détecteur. Une horloge interne 52 au bloc logique de détection 51 (liaison 23) date ces évènements à leur arrivée. L'arrivée de la fréquence de synchronisation Fg permet de ramener la date de ces évènements à une même origine, et de piloter les fenêtres d'émission/réception par l'intermédiaire des lignes 17, 18, 19. En fin de réception du message, on dispose des temps et durée de réception des différentes fréquences. La fonction de codage peut être réalisée par logique câblée, par calculateur ou bien encore, une solution hybride peut être envisagée pour des cadences de transmission élevées. Un calculateur présente l'avantage d'être capable de s'adapter aux fluctuations liées à la propegation du signal et, à la diversité des erreurs de transmissions acceptées par le procédé même du codage. De même, il sera capable de prendre en compte les défauts de synchronisme lorsque la distance émetteur-récepteur variera (cas de véhicules sous-marins), ou bien encore de pallier la non réception du signal de synchronisation, qui sera alors généré par fonction interne. Le décodage est effectué de la façon suivante. Le dispositif s'assure que les temps de réception sont à l'intérieur des fenêtres de validation. Il dresse alors un tableau F1, F2, F,........ F6, dans lequel Fi représente le numéro du canal où il y a eu réception à l'intérieur de la fenêtre i (utilisation du codage primaire : ordre d'émission) Fi (O, 1, 2, 3, 4, 5, 6). S'il n'y a pas eu réception ou plusieurs réceptions dans une fenêtre i, la logique interne en déduit Fi = O. Dans un dixième temps, la logique détermine pour chaque réception à quelle position dans la fenêtre correspond le temps d'arrivée du signal (utilisation du codage secondaire : Retard). La logique conduit alors à un tableau M1, M2, M3, M4, M5, M6 dans lequel M4 représente la position du signal dans la fenêtre 5 M5 I " 6 M6 " " " " 1 M1 " " " " 2 M2 n " 3 M3 " " " " 4 M1, M2, M3, M4, M5, M6, E (0,1,2,3,4,5,6) Si Mi = Mj, alors Mi =Mj = O (la même position ne pouvant être rencontrée deux fois). Dans un troisième temps, la logique détermine les durées de réception des différents signaux pour constituer un troisième tableau, C1, C2, C3, C4, C5, C6 dans lequel C1 représente la durée d'émission du signal reçu dans la fenetre 3 C2 " " " " " " 4 C3 " " " " " " 5 C4 " " " " " " 6 C5 " " " " " " 1 C6 " " " " " " 2 De même si Ci = Cj, alors Mi = Cj = O (deux signaux peuvent avoir la même durée d'émission). Par comparaison des tableaux "F", "M", et "C", la logique établit un tableau E1, E2, E3, E4, E5, E6 de la façon suivante si Fi = Mi = Cj , alors Ei = Fi Si Fi = Mi # Ci , alors Ei = Fi si Mi = Ci # Fi , alors Ei = Mi si Ci = Fi # Mj , alors Ei = Ci si Ci # Fi # Mj , alors Ei = O si Ci # Fi # Mj , alors Ei = O. Le tableau "E" résultant présente alors N cases remplies de zéro. Si N = cela signifie que par association "Codage primaire", "codage secondaire", le contenu du message multi-fréquence a été totalement reconstitué.(Dans le cas où N = 1, il est facile de reconstituer le canal manquant). Si N > 1, il est possible de tester les N factorielle solutions possibles correspondant au code transmis et de valider l'une d'elles en fonction du type de grandeur numérique transmise. (Grandeur numérique à faible variation d'une transmission à l'autre, méthode de la plus petite distance). On voit que le spécialiste ne sera pas à court de moyens pour traiter de façon logique le signal conformé selon l'invention par superposition de deux et même trois codes. Que le bloc logique 51 soit spécialement construit, ou qu'il fasse appel à un programme de calculateur de traitement, on pourra dans tous les cas sortir le mot validé sur une ligne 24, transitant éventuellement par un convertisseur numérique/analogique 55. Ce qui vient d'être décrit montre le fort taux de parasitage (mauvaise réception) accepté par le dispositif de transmission. Ce taux est supérieur à 66 %. De nombreuses applications du procédé et du dispositif sont possibles. Une application particulièrement avantageuse pourra être faite aux transmissions en milieu marin. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission d'une information numérique, telle que mesure ou ordre, dans lequel on code chaque "m ' par un train de signaux multifréquence, les chaque sisnal trains etant semis chacun sequentlellement-et/raetache à un instant de référence, caractérisé en ce qu'on applique à chaque mot un codage complémentaire en signaux de temps appliqués à l'émission des signaux de fréquence. 2. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on associe de façon bijective un signal de fréquence et un signal de temps d'instants de référence distincts. 3. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de temps est un décalage de temps d'émission par rapport à l'instant de référence et/ou la durée d'émission d'un signal de fréquence. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit le train de signaux de fréquence parmi les permutations de p fréquences. 5. Dispositif de transmission d'une information numérique, telle que mesure ou ordre, comportant des moyens de codage primaire cadencé de l'information sous forme de "mots" représentés par des trains de signaux multifréquence émis chacun séquentiellement en le rattachant à un instant de référence et comportant des moyens de détection des fréquences et de décodage primaire des mots par une première unité logique de décodage1 caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de codage complémentaire des mots en signaux de temps (T, D) appliqués à l'émission des signaux de fréquence, - une unité logique secondaire de décodage des mots codés en signaux de temps (T, D), et - des moyens d'affichage et/ou de comparaison des mots décodés par chacune des unités de décodage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de codage des signaux de fréquence (F) et les moyens de codage des signaux de temps (T, D) sont associés en émettant leurs signaux respectifs en association bijective à des instants de référence distincts, chaque signal de fréquence (F) étant réglé en temps par le signal de temps associé (T, D). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de comparaison des mots décodés par les unités de décodage sont des moyens de comparaison de signification de chaque paire associée bijectivement d'un signal de fréquence (F) et d'un signal de temps (T, D). 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de codage du signal de temps agit en créant un décalage de temps (TE) par rapport à l'instant de référence associé à un signal de fréquence (F). 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de codage du signal de temps agit sur la durée d'émission (DE) d'un signal de fréquence. 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux ensembles de moyens de codage complémentaires respectivement secondaire et tertiaire, l'un agissant en créant un décalage de temps (TE) par rapport à l'instant de référence associé à un signal de fréquence, l'autre en agissant sur la durée d'émission (DE) du même signal de fréquence. 11. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de tests de vraisemblance et d'association par complémentarité entre les mots décodés respectivement par les unités de décodage primaire et secondaire. 12. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans le cas de messages successifs comportant une suite de mots représentatifs de grandeurs continuement variables, il comporte des moyens de détermination des valeurs vraisemblables des silences simultanés à la sortie des deux unités de décodage.