Brevet FR2529040A1 — publié le 19831223

SYSTEME DE RADIOCOMMUNICATIONS A SAUTS DE FREQUENCE, A REDONDANCE INTER-PALIERS L'invention se rapporte aux systèmes de radiocommunications assu- rant la liaison entre des mobiles et une ou plusieurs stations fixes sur des canaux à sauts de fréquence, et plus particulièrement à un système de ce type dans lequel l'information est transmise de manière redondante sur les paliers successifs de la loi de sauts de fréquence caractérisant la liaison. Dans un système o les liaisons se font sur des canaux à sauts de fréquence, une loi de sauts de fréquence peut être affectée à chaque mobile Les lois des différents mobiles d'un même continuum espace- temps-fréquence sont indépendantes mais changent de valeurs simultané- Io ment et les valeurs des fréquences sont choisies dans un même ensemble de fréquences prédéterminé L'émission se fait sur des paliers de fréquence séparés les uns des autres par des temps morts qui facilitent les change- ments de fréquences. Dans un tel système, il existe un brouillage intrinsèque résultant d'une émission simultanée sur la même fréquence par deux émetteurs du réseau, lorsque les lois de sauts de fréquence correspondant à ces deux liaisons se recoupent sur un palier déterminé; le récepteur associé peut alors détecter, si aucune précaution supplémentaire n'est prise et si le niveau du brouilleur est supérieur au niveau de la liaison en cours, des données transmises par un émetteur qui ne lui est pas associé. Il est donc nécessaire dans un tel système de prévoir des moyens assurant la continuité de la transmission pour que les données détectées correspondent à une même communication, les données reçues qui ne correspondent pas à la communication en cours étant supprimées. Cette suppression se fait par paliers entiers puisque le brouillage intrinsèque se fait par paliers entiers, tous les paliers étant émis dans le système en synchronisme. L'invention a pour objet un système de radiocommunications dans lequel une redondance particulière est introduite pour réduire la sensibilité au brouillage intrinsèque et pour assurer simultanément la continuité de la transmission lors d'une communication. Suivant l'invention, un système de radiocommunications à sauts de fréquence dans lequel une liaison entre une station esclave et une station maître est effectuée dans un canal à sauts de fréquence suivant une loi associée à la station esclave variant par sauts sur des paliers successifs de durée prédéterminée, les lois de fréquence associées aux différentes stations esclaves étant indépendantes mais utilisant un ensemble commun de fréquences, les paliers d'émission étant synchrones pour l'ensemble du système et l'information à transmettre étant numérisée, est caractérisé en ce que la partie émission d'une station comporte un circuit d'entrée permettant la compression de paquets de données numérisées, un circuit de traitement pour le calcul et l'insertion dans la suite des données numéri- ques, de données de redondance de telle façon que ces données de redondance et les données numériques ayant servi de base à leur calcul soient transmises sur des paliers différents, et en ce que la partie réception d'une station comporte un circuit à mémoire couplé à la sortie du démodulateur, un circuit de validation et de transfert des paquets de données démodulés et un circuit de sortie couplés au circuit à mémoire, la validation et le transfert étant commandés par la comparaison des données numériques et des données de redondance correspondantes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques appa- raîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées. La figure 1 est un schéma synoptique d'un ensemble émission- réception pour une station du système de radiocommunications suivant l'invention; La figure 2 représente un mode de réalisation de la partie émission d'une station du système de radiocommunications pour un premier mode de fonctionnement; la figure 3 est un diagramme de signaux illustrant ce premier mode de fonctionnement du système selon l'invention; La figure 4 représente un mode de réalisation de la partie réception d'une station du système de radiocommunications pour ce premier mode de fonctionnement; La figure 5 est un diagramme de signaux illustrant un second mode de fonctionnement du système suivant l'invention. Dans un système de radiocommunications du type décrit ci-dessus, les messages à transmettre se présentent sous forme de données numéri- ques groupées par paquets formés par une séquence de paliers en nombre variable; chaque palier correspond à une émission brève sur une porteuse de fréquence déterminée, modulée par les éléments binaires d'information à transmettre Entre les paliers, des temps morts sont prévus pour faciliter le positionnement du synthétiseur en vue des changements de fréquences des paliers. Lors d'une transmission, le premier palier d'une séquence peut être codé d'une manière particulière pour identifier un début de séquence Par la suite, au cours de la transmission, il est nécessaire de pouvoir reconnaî- tre si les paliers suivants appartiennent ou non à la séquence Suivant l'invention, lors de l'émission, les données utiles sont transmises avec une redondance qui répartit l'information sur plusieurs paliers successifs, entraînant un accroissement du débit utile proportionnel à la redondance introduite. A la réception, la démodulation est effectuée en utilisant les signaux reçus sur l'ensemble des paliers sur lesquels l'information est reportée, en comparant les résultats de démodulation obtenus pour les différentes combinaisons possibles de paliers, un palier étant retenu comme appartenant à la séquence lorsque les résultats des différentes comparai- sons ont permis de le valider. La figure 1 est un schéma synoptique d'un ensemble émission- réception pour une station fixe ou mobile du système Il comporte une partie émission 20, une partie réception 30 et un ensemble de circuits communs émission-réception 10. Les circuits communs émission-réception 10 de la station compor- tent un générateur de lois de sauts de fréquence, loi T/F, 104, commandé par une sortie d'un circuit séquenceur 108 La loi de sauts de fréquence générée par le générateur 10 i est déterminée à partir du numéro de référence d'un abonné mobile Pour une station mobile, ce numéro de référence est propre à la station et fixé Pour une station fixe ce numéro de référence est variable et égal au numéro du mobile appelé, une loi de sauts de fréquence particulière étant affectée à chaque mobile et suivie par la station fixe établissant la liaison La sortie de ce générateur de lois temps-fréquence est reliée à une entrée de commande d'un synthétiseur 103 recevant par ailleurs d'un oscillateur pilote 106 la fréquence de base. Cet oscillateur 106 commande également une horloge 107 ayant une entrée de commande de synchronisation SY Dans un mode de réalisation du système de radiocommunications suivant l'invention, la synchronisation de Phorloge 107 de la station est réalisée par une commande extérieure pour les stations fixes et à partir des données reçues pour les stations mobiles. La sortie de cette horloge 107 est reliée à l'entrée du circuit séquen- ceur 108. La sortie du synthétiseur 103 délivre donc pour chaque palier de la loi temps-fréquence en cours une fréquence porteuse différente caractéris- tique du mobile et de Pheure du réseau. La partie émission comporte une entrée de signal à transmettre 114, un circuit d'entrée 11 dont la sortie fournit le signal à transmettre sous forme numérique et un circuit de traitement 12 en série, tous deux commandés par le circuit séquenceur 108 de l'ensemble de circuits communs émission-réception Le circuit de traitement 12 est tel que des données numériques de redondance, déterminées à partir des données numériques à transmettre sur les paliers successifs, sont insérées dans la suite des données numériques à transmettre Pour cela la suite des données est comprimée dans un rapport fonction de la durée du temps mort inter- paliers et du taux de redondance introduit Les données numériques de redondance sont insérées dans la suite des données à transmettre de façon que, lors de la transmission sur des paliers successifs, ces données de redondance et les données numériques a*ant servi de base au calcul de ces données de redondance soient transmises sur des paliers différents Les données numériques de redondance peuvent être les données numériques à transmettre elles-mêmes, comme décrit en détails ci-après dans un premier mode de réalisation du système, une combinaison logique de plusieurs groupes de données, ou des éléments binaires de redondance calculés à partir des données à transmettre par un code détecteur et correcteur d'erreurs, par exemple un code de Reed Solomon La sortie du 3 circuit de traitement est reliée à l'entrée de l'émetteur 101 qui reçoit par ailleurs du synthétiseur 103 les fréquences porteuses pour les paliers d'émission successifs. La partie réception 30 comporte un récepteur 102, qui reçoit les signaux modulés commandés par le synthétiseur de fréquences 103 La sortie du récepteur 102 est reliée à l'entrée d'un démodulateur 110 qui fournit la suite des données numériques démodulées Ces données sont transmises à un circuit à mémoire 190 ayant une entrée de commande reliée à la sortie du séquenceur 108, dont la capacité est suffisante pour que des données de redondance et les données numériques ayant servi de base au calcul de ces données de redondance soient présentes simultané- ment dans ce circuit à mémoire Les sorties de ce circuit à mémoire sont reliées aux entrées d'un circuit logique de validation et de commande de transfert, 130 Ce circuit traite les données reçues et autorise le transfert d'un groupe de données transmises sur un palier lorsque la comparaison de ces données avec les données numériques de redondance correspondantes transmises sur un autre palier entraine la validation de ce groupe de données Les données sont alors transférées à un circuit de sortie 140 qui les restitue à leur rythme normal. La figure 2 représente plus en détails un premier mode de réalisation de la partie émission, avec les circuits communs, d'une station suivant l'invention, cette station pouvant être une station fixe ou une station mobile Pour la transmission d'un signal de parole, l'entrée 114 de ce circuit d'émission reçoit un signal analogique Le circuit d'entrée est un circuit de codage de parole 112 qui délivre le signal de parole sous forme numérique codée Le circuit de traitement 12 (figure 1) comporte une mémoire tampon 105, la sodtie des échantillons mis en mémoire dans ce circuit étant commandée par le circuit séquenceur 108 Dans le cas de transmission de données numériques celles-ci sont directement utilisables dans la mémoire tampon 105 La sortie de cette mémoire tampon est reliée à l'entrée d'une seconde mémoire 150 dont la sortie fournit les données à l'entrée de l'émetteur 101 Cette mémoire 150 est commandée par le séquenceur 108, et les données délivrées par sa sortie sont constituées des paquets de données comprimées à la sortie de la mémoire 105, répétées sur deux paliers successifs dans ce premier mode de fonctionnement. La figure 3 illustre ce premier mode de redondance inter-paliers. La commande de transfert de la mémoire tampon 105 dans la mémoire 150 et la sortie des données de la mémoire 150 sont commandées par le circuit séquenceur 108 selon le diagramme des temps représenté sur la figure 3. Sur cette figure, le signal S 12 est le signal de sortie du circuit de codage de parole, les données ayant été fictivement séparées en paquets a, b, c, d, e Ces données sont transférées à la mémoire tampon au fur et à mesure qu'elles sont obtenues Par contre, leur sortie de la mémoire 105 se fait à un rythme plus élevé, correspondant à une compression du paquet Dans l'exemple représenté sur la figure 3 le rythme de sortie des données de la mémoire 105 est trois fois celui des données sortant du circuit de codage de parole Dans cet exemple, la sortie de la mémoire 150 fournit un signal ayant une redondance de 2, les données étant transmises deux fois par la mémoire 150, la première-fois sur la fin d'un palier d'émission, la seconde fois sur le début du palier d'émission suivant Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le palier d'émission a une durée double du temps mort inter- paliers C'est ce qui nécessite une compression de données par trois au niveau de la mémoire tampon 105 A titre d'exemple, les éléments binaires utiles peuvent remplir la mémoire 105 à la vitesse V = 16 K bits/seconde. Cette mémoire se vide à vitesse triple soit 48 K bits/seconde dans la mémoire 150 qui dans cet exemple peut être simplement une mémoire "premier entré-premier sorti" La durée utile d'un palier peut être égale à deux millisecondes, le temps mort séparant deux paliers successifs étant égal à une milliseconde L'ordre de sortie donné par le séquenceur 108 est donné deux fois de suite dans la période du palier, soit trois millisecondes, le nombre d'éléments binaires d'un paquet étant le nombre d'éléments binaires à 16 K bits correspondant à trois millisecondes, soit 48 éléments binaires dans un paquet, et 96 éléments binaires sur chaque palier. La figure 4 représente la partie réception de la station correspon- dante du système de radiocommunications suivant l'invention Les réfé- rences des éléments ont été augmentées de 100 par rapport aux éléments analogues de la figure 1. Le récepteur 202 reçoit le signal à la fréquence porteuse des paliers successifs modulés par les éléments binaires de données Ce récep- teur a une entrée de fréquence porteuse issue d'un synthétiseur 203 commandé par un générateur de loi temps-fréquence 204 établissant la même loi que celle établie par la station correspondante en communica- tion Pour cela le générateur de lois temps-fréquence reçoit le même numéro de référence associé à l'abonné mobile en communication, et le signal de commande d'un séquenceur 208 assurant le fonctionnement en synchronisme avec la station d'émission Les circuits de type connus assurant ce synchronisme ne sont pas représentés Le synthétiseur 203 est commandé comme précédemment par un oscillateur pilote 206 comman- dant également une horloge 207 dont la sortie est reliée à l'entrée du circuit séquenceur 208 La sortie du récepteur 202 est reliée à l'entrée du démodulateur 210 dont la sortie est reliée au circuit à mémoire 290 Ce circuit à mémoire 290 comporte en série un premier registre mémoire ayant une capacité correspondant à la moitié d'un palier, soit 48 cases mémoires, un registre intermédiaire de même capacité 292 correspondant au temps mort entre deux paliers successifs, un second et un troisième registre mémoire 293 et 294 de même capacité, un second registre intermédiaire 295 de même capacité correspondant au temps mort entre paliers, et un quatrième registre mémoire 296 de même capacité. Les données issues du démodulateur sont transmises à l'entrée du registre mémoire 291 et décalées successivement par transfert dans les registres mémoires 291 à 296 Lorsque le dernier élément binaire d'un paquet transmis pour la seconde fois est mis en mémoire dans le registre 291, le registre 293 comporte en l'absence de perturbation le même paquet d'éléments binaires, et les registres 294 et: 296 comportent les éléments binaires correspondant au paquet précédent. Les sorties des registres de la mémoire tampon 290 sont reliées à un circuit de validation 230: Les sorties des registres mémoires 291 et 293 sont reliées aux entrées d'un comparateur 231; de la même manière les sorties des registres mémoires 294 et 296 sont reliées aux entrées d'un comparateur 232 Lorsque les contenus des registres 291 et 293 sont semblables ou lorsque les contenus des registres 294 et 296 sont sembla- bles, les comparateurs 231 et 232 délivrent respectivement des ordres de validation des paquets correspondants transmis sur la palier entier contenu dans les registres 293 et 294 En effet cette coïncidence signifie que le démodulateur 210 a bien capté les données correspondant à la liaison en cours et non les données transmises sur un palier de même fréquence émis par une autre station du système, extérieure à la communication en cours, car la probabilité de brouillage intrinsèque de deux paliers successifs par une même station perturbatrice est très faible A l'inverse, si un paquet de données démodulées capté sur un palier de fréquence ne coïncide pas avec le paquet de données correspondant de la fin du palier précédent ou du début du palier suivant, l'un des deux paliers a été brouillé et les données captées l'ont été en provenance d'une station perturbatrice et non en provenance de la station en cours de communication Dans ce cas, l'ordre de validation pour le paquet correspondant n'est pas donné par le compara- teur correspondant Cependant, la validation de l'un des deux paquets de données du palier contenu dans les registres 293 et 294 entraine celle de l'autre moitié et c'est le palier précédent ou suivant qui n'est pas validé. Aussi, cette redondance inter-paliers permet de corriger totalement une perturbation di'un palier de la séquence si un des paliers précédent et suivant a été reçu Pour celales sorties de validation des comparateurs 231 et 232 sont reliées aux deux entrées d'une porte OU 233 dont la sortie est reliée aux premières entrées de deux portes de transfert 234 et 235 recevant sur leurs deuxièmes entrées respectivement les données à la sortie du registre mémoire 293 et les données à la sortie du registre mémoire 294. Les sorties des portes de transfert 234 et 235 sont reliées à un circuit de sortie à mémoire 240 et plus précisément aux entrées de registres mémoires 241 et 243 Lors de la validation d'un palier, ces registres mémoires 241 et 243 reçoivent respectivement la fin du palier et le début de ce même palier, c'est-à-dire deux paquets de données succes- sifs Chacun de ces registres mémoires a une entrée de commande de transfert reliée à une sortie correspondante du circuit séquenceur 208 Les données présentes dans le registre mémoire 243 à la suite d'une validation sont transférées à la sortie 215 du circuit de réception au rythme des données non comprimées c'est-à-dire dans l'exemple décrit ci- dessus à 16 K bits/seconde Dans une séquence de paliers validés, les paquets de données transférés à la sortie 215 via le registre mémoire 243 correspon- dent à tous les débuts de paliers. Lorsque le début du palier c'est-à-dire les données correspondant au premier paquet ont été transmises et que le palier suivant n'a pas été validé, le premier paquet du palier suivant n'a pas été transféré au registre mémoire 243 qui est alors vide Le séquenceur commande alors le transfert des données présentes dans le registre mémoire 241 au registre mémoire 243 Les données correspondant au second paquet du palier précédent validé sont alors transmises de la même manière à la sortie du circuit de réception au rythme des données non comprimées c'est-à-dire à 16 K bits/ seconde Pour ce transfert, une porte de transfert 242 a une entrée reliée à la sortie du registre mémoire 241 et l'autre entrée reliée à la sortie correspondante du séquenceur 208. En l'absence de validation, aucune donnée du palier non validé n'est transmise à la sortie 215 du circuit de réception. Pour le bon fonctionnement du dispositif, il est indispensable que l'ordre de transfert donné par le séquenceur 208 du contenu du registre 241 dans le registre 243 coîncide, à un décalage en retard près petit devant la durée d'un élément binaire, avec l'ordre de comparaison et de transfert donné par le séquenceur 208 aux comparateurs 231 et 232 Cet ordre de comparaison et de transfert doit lui-même suivre d'un décalage petit devant la durée binaire, l'ordre d'entrée du dernier bit de la première moitié d'un palier dans le registre mémoire 291 Les registres mémoires utilisés peuvent avantageusement être des circuits à transfert de charges permettant, en tenant compte de la redondance, de prendre la meilleure décision Lors du transfert du contenu du registre mémoire 241 dans le registre mémoire 243, le registre 241 est remis à une valeur neutre entre 0 et 1, soit 1/2, ce qui permet de ne pas tenir compte du contenu de ce registre mémoire en l'absence de validation sur plusieurs paliers successifs. Le registre 243 est initialisé par le transfert du contenu du registre 241 En transmission de garde, la valeur 1/2 peut être transformée en un roulement de code delta par un étage astatique prévu à la sortie de la mémoire 243 et commandé par l'horloge Si le contenu de la mémoire au lieu d'être 1/2 présente un écart significatif par rapport à cette valeur c'est le bit 1 ou O correspondant à cet écart qui est transmis Dans le cadre de la transmis- sion de données, la valeur 1/2 peut être transmise pour permettrel'efface- ment, l'information acquise au cours du palier dans une décision pondérée ultérieure tenant compte de la redondance inter-paliers. La figure 5 représente un second mode de transmission de données avec une redondance inter-paliers égale à 1,5 au lieu de 2 dans l'exemple précédent Pour établir cet exemple, les durées des paliers ont été choisies égales à celles choisies dans l'exemple précédent, c'est-à-dire que la durée du palier est deux fois celle du temps mort inter-paliers, deux millise- condes et une milliseconde respectivement par exemple Dans cet exemple, la durée utile d'un palier est divisée en trois, les données étant réparties à la suite dans les parties initiales et finales des paliers, les parties médianes des paliers étant la somme bit à bit modulo 2 des données de la partie finale du palier précédent et de la partie initiale du palier suivant Les données à la sortie du circuit de codage de parole 5112 sont groupées fictivement en paquets de 24 bits Ces données sont comprimées lors de leur sortie de la mémoire 105 de façon que chaque paquet de 24 bits puisse être transmis pendant un tiers de la durée utile d'un palier soit 2/3 de milliseconde Ainsi les données des paquets a et b sont transmises au début et à la fin du palier N O 1, les paquets c et d sont transmis au début et à la fin du paquet N O 2, les paquets de données e et f sont transmis au début et à la fin du palier né 3 etc Dans les parties médianes des paliers sont transmises, comme indiqué ci-dessus, les sommes bit à bit modulo 2 des données de la partie finale du palier précédent et de la partie initiale du palier suivant, soit les données du paquet b plus les données du paquet e dans la partie médiane du palier N O 2, la somme bit à bit modulo 2 des paquets d et g dans la partie médiane du palier n' 3 etc Lors de la réception, les données démodulées sont traitées par un circuit de validation et de transfert. Pour la validation d'un paquet de rang n, la somme du dernier paquet du palier précédent et du premier paquet du palier suivant est effectuée et comparée aux données présentes dans le deuxième tiers du paquet à valider. S'il y a cotncidence, le palier de rang N est validé et les paquets de données contenus du premier et du dernier tiers de palier sont transférés au circuit de sortie 240 qui les transmet à la sortie 215 du récepteur au rythme des données non comprimées, soit à 16 K bits/seconde. il S'il n'y a pas coïncidence, le palier de rang N n'est pas validé Il est alors possible de reconstituer l'information à transmettre à partir des deux paliers précédents ou des deux paliers suivants, dans la mesure o ces paliers auront été validés. La redondance introduite dans cet exemple est inférieure à celle introduite dans le premier exemple décrit en détails ci-dessus, aussi il n'est possible de rendre insensible l'absence complète d'un palier que si les deux paliers précédents et les deux paliers suivants ont été correctement démodulés. Dans les deux cas le débit des données à transmettre garde une valeur telle que les problèmes de synchronisation, de durée de trajet et de trajets multiples peuvent être résolus par des moyens classiques analogues à ceux utilisés pour les radiocommunications sur des canaux à fréquences banalisées mais fixes pour une communication. L'invention n'est pas limitée à ce qui a été précisément décrit ci- dessus En particulier tout type de code redondant présentant une capacité d'autocorrection peut être utilisé pourvu que la redondance soit placée sur un palier distinct de ceux contenant les informations sur lesquelles celle-ci a été calculée. REVENDICATIONS 1 Système de radiocommunications à sauts de fréquence dans lequel une liaison entre une station esclave et une station maître est effectuée dans un canal à sauts de fréquence suivant une loi associée à la station esclave variant par sauts sur des paliers successifs de durée prédéterminée, les lois de fréquence associées aux différentes stations esclaves étant indépendantes mais utilisant un ensemble commun de fréquences, les paliers d'émission étant synchrones pour l'ensemble du système et l'information à transmettre étant numérisée, caractérisé en ce que la partie émission d'une station comporte un circuit d'entrée ( 11) permettant la compression de paquets de données numérisées, un circuit de traitement ( 12) pour le calcul et l'insertion dans la suite des données numériques, de données de redondance de telle façon que ces données de redondance et les données numériques ayant servi de base à leur calcul soient transmises sur des paliers différents, et en ce que la partie réception d'une station comporte un circuit à mémoire ( 190) couplé à la sortie du démodulateur ( 110), un circuit de validation et de transfert ( 130) des paquets de données démodulés, et un circuit de sortie ( 140) couplés au circuit à mémoire, la validation et le transfert étant commandés par la comparaison des données numériques et des données de redondance corres- pondantes. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à Pémission, chaque paquet de données comprimées est transmis successive- ment dans la seconde moitié d'un premier palier et après un temps mort inter-paliers, dans la première moitié du palier suivant, la redondance étant égale à 2, et en ce que, à la réception, un palier donné est validé lorsque les données démodulées de l'une au moins des deux moitiés de ce palier coîncident avec les données démodulées correspondantes de la seconde moitié du palier précédent ou de la première moitié du palier suivant. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit à mémoire ( 290) de la partie réception comporte quatre registres mémoires ( 291, 293, 294, 296) pour la mise en mémoire des données démodulées d'une moitié de palier, respectivement la première moitié du palier suivant, les deux moitiés du palier à valider, et la seconde moitié du palier précédent, et en ce que le circuit de validation comporte deux comparateurs ( 231, 232) pour comparer les contenus des registres et valider le transfert des données lorsque la cotncidence est suffisante entre au moins deux registres. 4 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'émission, les paquets de données comprimées sont transmis successi- vement dans les premiers et derniers tiers de chacun des paliers utiles d'émission, le tier central d'un palier donné transmettant la somme élément binaire à élément binaire, modulo 2 des paquets de données transmis respectivement dans le dernier tiers du palier précédent et dans le premier tiers du palier suivant, la redondance étant égale à 1,5, et en ce que à la réception un palier donné est validé lorsque la somme modulo 2 des données démodulées transmises dans le dernier tiers du palier précédent et dans le premier tiers du palier suivant coîncide avec les données démodulées transmises dans le tiers central du palier donné.