Brevet FR2538642A1 — publié le 19840629

La présente invention concerne un système de transmission radio- électrique duplex multivoies, particulièrement un système qui se présente sous la forme de matériels émetteurs-récepteurs radio-électriques portables, tels que les radio-téléphones. D'après le Brevet Britannique No 1 556 087, on connait un système de transmission duplex à voie unique. Dans un tel système, la partie réceptrice utilise la méthode de démodulation dite à "Fréquence intermédiaire (FI) nulle" ou "à conversion directe" Une telle méthode est décrite dans le Brevet Britannique No 1 530 602 et dans une autre demande française déposée ce jour par la demanderesse pour un "Récepteur radio- électrique à conversion directe pour signaux modulés en fréquence" En bref, des signaux d'un oscillateur local déphasés en quadrature à la fréquence de l'onde porteuse sont mélangés individuellement au signal d'entrée audio modulé Les signaux qui en résultent ont une fréquence intermédiaire nulle et les deux bandes latérales se superposent en bande de base-et s'étendent de la fréquence d'un signal continu à la largeur de bande latérale unique du signal d'origine Les sorties du mélangeur comportent des filtres passe-bas et des amplificateurs ramenant les signaux à un niveau normal. Les deux signaux sont ensuite différenciés séparément. Chaque signal différencié est alors multiplié par le signal d'entrée de l'autre différentiateur et la sortie d'un des multiplicateurs est soustraite à l'autre. D'après la demande de Brevet Britannique No 8027566, on connait un système d'émetteur/récepteur radio-électrique à voie unique duplexée On utilise à nouveau la méthode de démodulation à "FI nulle" ou "à conversion directe", mais les signaux radio-électriques sont transmis sous une forme numérique. La transmission est effectuée au moyen de signaux numériques modulés par déplacement de fréquence, l'émetteur comprenant une source de signaux numériques et un oscillateur local dont la fréquence peut être modulée par les signaux numériques afin de générer des signaux modulés par déplacement de fréquence Les signaux modulés par déplacement de fréquence de l'oscillateur local sont couplés à un support de transmission, et mélangés à l'extrémité réceptrice de ce support aux signaux de sortie de l'oscillateur local afin-de fournir des signaux de sortie en quadrature, ceux-ci étant appliqués à un démodulateur de FI nulle qui génère un signal de sortie numérique retardé et adressé à un circuit numérique dans lequel on effectue l'annulation par rapport aux signaux numériques correspondants générés par un réseau de distribution et de combinaison. L'objet de la présente invention est de prévoir un certain nombre de voies de communication radio- électriques duplexées, chaque voie utilisant la même portion du spectre de fréquence. Selon l'invention, cet objectif est atteint du fait que l'on dispose d'un système radio-électrique duplexé comprenant un grand nombre de terminaux équipés chacun d'un récepteur à conversion directe se composant: d'un oscillateur local, d'un moyen de compressibn pour:la compression dans le temps de l' informationr-à transmettre sur chaque voie, d'un moyen d'expansion pour l'expansion dans le temps des informations qui sont reçues sur chaque voie,-et-d'un dispositif de modulation dud signal'généré nar l'oscillateur local pour produire les informations émises. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées parmi lesquelles La Fig 1 représente une des extrémités d'un système multivoies conforme à une réalisation de l'invention. La Fig 2 représente une forme de récepteur à bande de base convenable pour le récepteur 15; La Fig 3 représente un détail de la Fig 1; La Fig 4 représente une forme de mémoire 21 de la Fig 1; - La Fig 5 représente une forme de mémoire 22 de la Fig 1; La Fig 6 représente une autre forme possible de mémoire 21 ou 22 de la Fig 1, et La Fig 7 représente une forme de module de commande 23, 24 de la Fig 1. Selon la Fig 1 les signaux de sortie analogiques du microphone 1 sont convertis en signaux numériques par le convertisseur analogique/numérique 2, puis stockés dans la mémoire numérique 21 Lorsqu'un intervalle de temps est libre, les informations mémorisées sont lues sous la forme d'un groupe de données et transitent par l'oscillateur 5 et le récepteur 15 aux fins de transmission. Du côté récepteur, un groupe de données d'entrée traverse le récepteur 15 à conversion directe (FI nulle) vers la mémoire 22; ensuite la mémoire est vidée et les données sont appliquées au convertisseur numérique/ analogique 13, puis au transducteur 14. Les blocs de commande 23, 24 déterminent l'instant de transmission des données en fonction des informations présentes sur les autres voies et reçues soit directement soit par voie d'antenne. Chaque extrémité de la liaison assume un état "maître" selon le point d'origine de l'appel La position nominale de l'oscillateur 5 est au centre de la bande d'exploitation, et il n'est pas modulé en réception Sur un groupe de données en émission, la fréquence de l'oscillateur est modulée et transmise soit directement (selon la Demande de Brevet Britannique N O 44368/78 par exemple) soit par voie d'antenne N'importe quelle forme de modulation est utilisable Les blocs de commande surveillent l'état de la voie à large bande de façon à détecter l'intervalle de temps qui sera le plus propice à la transmission On obtient ainsi une répartition dynamique des voies (établissement des liaisons) sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un synthétiseur de fréquences. Une application type consisterait à transmettre un message phonique numérisé sur la voie duplex, liaison pour laquelle les fonctions de commande engloberaient des possibilités de signalisation et de supervision de la ligne, par exemple pour l'établissement et la fin de l'appel De plus la fonction de commande surveille en permanence l'état de la transmission de façon à déplacer l'intervalle de temps en service et à préserver la qualité de transmission requise Ceci est rendu nécessaire dans le système tel qu'il est décrit car les autres usagers disposent d'horloges asynchrones qui provoquent une dérive par rapport aux intervalles de temps de la liaison considérée L'oscillateur local 5 peut contenir un dispositif à onde acoustique de surface. Ainsi dispose-t-on de cette manière de plusieurs voies de transmission radio-électrique duplexées utilisant chacune la même portion du spectre de fréquence Chaque voie duplex fonctionne indépendamment des autres et le système ne comporte aucune commande principale fixe. L'incorporation d'un récepteur radio-électrique à conversion directe (FI nulle) dans chaque équipement permet également d'utiliser son oscillateur local comme émetteur Les informations à émettre sont décomposées en blocs de données traités par compression de temps et envoyées sous forme de groupes de données dans chaque direction de façon à occuper une fraction de la longueur de leur bloc d'origine. D'autres combinaisons d'émetteurs/récepteurs voisins peuvent communiquer dans les intervalles entre les groupes de données. L'utilisation d'un récepteur à conversion directe conjointement à un duplex et un multiplex par partage du temps se traduit par une liaison radio-électrique duplexée à voies unique ou multiples pour laquelle il n'est pas nécessaire de recourir à l'utilisation d'un émetteur et d'un duplexage HF séparés. Les commandes sont réparties en deux sections. Le bloc de commande 23 réalise la fonction mécanique d'émission et de réception de données de synchronisation de et-vers les mémoires 21 et 22 à la cadence et aux moments voulus Si le terminal fonctionne en "esclave", le bloc de commande 23 surveillera alors également les données "brutes" d'entrée provenant du récepteur 15 de façon à assurer la synchronisation des données transmises. Le multiplexage dépend du bloc de commande 24 chargé de la sélection des voies et dont la capacité est plus importante Selon que l'on utilise le multiplexage par division de fréquence ou le multiplexage par partage du temps, le bloc 24 est chargé soit de commander la fréquence de l'oscillateur local, soit de déterminer les intervalles de temps qui seront utilisés par le bloc de commande 23, sur les liaisons (a) ou (b) respectivement. Le bloc de commande 24 reçoit et décode les informations entrant par voie d'antenne afin de connaître les états des voies du système et en utilise le résultat pour l'attribution de sa propre voie à ce moment précis. Dans le cas d'un système "centralisé", par exemple un émetteur/récepteur central incorporé dans un système radio-électrique mobile cellulaire dans lequel un grand nombre de voies peuvent être en service au même emplacement, le bloc de commande 24 serait alors agencé pour recevoir directement les informations de voies (liaison c> Ainsi l'émetteur/récepteur central permettrait d'établir des communications avec un certain nombre d'équipements à distance Dans ce cas, l'unité centrale attribuerait les voies à la demande aux différents équipements travaillant en duplex. Le récepteur utilisé dans le système objet de la présente invention ne traite pas les signaux consistant simultanément en des composantes des formes d'ondes transmises et reçues, car les fonctions de réception et d'émission sont multiplexées par partage du temps C'est la raison pour laquelle il n'est pas nécessaire que le récepteur à FI nulle soit capable de démoduler la FM bien que cela soit souhaitable. Une réalisation du récepteur 15 est illustrée par la Fig 2 fournie en annexe Selon la Fig 2, le récepteur à bande de base représenté comprend le circuit mélangeur/répartiteur/de combinaison 6 qui reçoit les bignaux provenant de l'antenne An, l'oscillateur local 5 permettant le mélange des signaux sur la bande de base et quatre voies espacées par des intervalles de 45 'O Ceci est dû au fait que l'indice de modulation sera probablement égal à 0,707 Le circuit 6 est également pourvu d'un commutateur permettant de basculer la totalité de la puissance de l'oscillateur local sur l'antenne aux fins d'émission et d'éviter la fuite de cette puissance en réception. Les signaux véhiculés par les quatre voies transitent respectivement par les filtres passe-bas, LPI, LP 2, LP 3, LP 4, et aboutissent respectivement aux amplificateurs écrêteurs LA 1, LA 2, LA 3, LA 4 Les quatre voies sont ensuite recombinées en deux voies A et B disposées en quadrature et ce au moyen de deux circuits OU Ga et Gb. Les signaux de sortie des voies A et B sont appliqués aux points a et b Un circuit OU exclusif 36 reçoit les formes d'ondes présentes sur les voies et délivre un signal de sortie carré à une fréquence double de la fréquence de déviation Les blocs 31 et 34, en réponse à chaque front d'impulsion apparaissant respectivement sur les voies A et B, délivreront une impulsion courte qui commandera la bascule 32 à 1 ou à 0. Une impulsion de plus longue durée (de la longueur requise en sortie) est générée par le bloc 33 qui ferme un interrupteur analogique 38 pendant la durée de l'impulsion Les blocs 31, 33, 34 sont réalisables au moyen d'un OU exclusif, d'une résistance et d'un condensateur par exemple, mais le spécialiste aura toute latitude pour effectuer d'autres montages en fonction des applications particulières D'une façon générale, on peut décrire les blocs 31, 33, 34 sous la forme de monostables à déclenchement par impulsions positives ou négatives La polarité de l'impulsion de sortie du bloc 33 prélevée en f est déterminée par les circuits OU exclusifs 36 et 35 via la bascule 32 Cette impulsion de sortie est appliquée à la jonction g entre deux résistances Rl et R 2 de valeur égale de telle sorte que la polarité de l'impulsion en est égale à OV quand le signal e est à O et l'interrupteur 38 fermé, ou égale à Vcc quand le signal e est à 1 et l'interrupteur 38 fermé La forme d'onde indique donc si le signal HF d'entrée est supérieur ou inférieur à la fréquence de l'oscillateur local, et cette indication est multipliée par la série d'impulsions de la forme d'onde c, car on remarquera que la polarité de celle-ci change à chaque front d'impulsion (à la fois positif et négatif) de la fréquence de déviation Lorsque la porte analogique 38 est ouverte, le potentiel au point l est de 1/2 Vcc* Le filtre passe-bas ou passe-bande 37 génère une approximation de signal de sortie analogique h. Le signal h est appliqué ensuite à un circuit limiteur 39 qui limite le signal de sortie de façon à générer un état logique 1 au-dessus d'une tension de seuil, et un état logique O au-dessous. Le signal de sortie du circuit limiteur 39 apparait en i Sa du récepteur à bande de base 15 représenté par la Fig 1 fournie en annexe. Une forme du module 6 de la Fig 1 est représenté par la Fig 3 Le sélecteur SW effectue la commutation entre les modes de réception et- d'émission afin d'alimenter un amplificateur HF pré-mélangeur AMP en réception et pour transmettre'le signal modulé par l'oscillateur à travers un amplificateur de puissance PA en émission En ce qui concerne la modulation directe de l'oscillateur, il est également possible d'appliqper cette modulation à un circuit déphaseur PSN commandé électriquement et inséré entre l'oscillateur local 5 et l'antenne An. La fonction de la mémoire 21 représentée par la Fig 1 est de rythmer en permanence les données d'entrée selon le débit binaire le plus faible provenant du convertisseur A/D 2, et aux instants stipulés par le bloc de commande 23, de rythmer les mêmes données en sortie par blocs à un débit plus élevé. La mémoire 22 est chargée de la fonction inverse en rythmant en permanence les données de sortie à un faible débit binaire avant leur entrée dans le convertisseur D/A 13 qui a été synchronisé intérieurement selon des groupes de données de débit plus élevé. Il est possible de doter la mémoire 21 d'un dispositif d'adjonction d'un mot de synchronisation aux blocs de données avant qu'ils ne soient transmis, et de doter la mémoire 22 d'un dispositif d'extraction du mot de synchronisation des données d'entrée à débit élevé de façon à ce qu'aucune synchronisation ne se produise dans le convertisseur D/A 19 La Fig 4 représente une telle forme de mémoire Les données sont rythmées en permanence dans les registres à décalage S Rl et SR 2, mais à des cadences différentes Ainsi lorsque le sélecteur SW 1 est en position "HAUT", le registre S Ri est rythmé à cadence (de sortie) rapide et SR 2 rythme à cadence lente les données d'entrée venant du convertisseur-A/D 2 Dès que le registre est plein, SW 1 passe en position "BAS", et les données mémorisées sont rythmées à cadence rapide, à l'instant voulu, par l'intermédiaire de SR 3 qui a été chargé au préalable par le mot de synchronisation (si nécessaire) Entre temps -S Rl a poursuivi le changement des données à cadence lente (Nota: tandis que les données précédentes sont rythmées en sortie à cadence rapide, de nouvelles données non significatives sont rythmées en entrée depuis le convertisseur A/D 2) Toutefois, ceci importe peu car dès la sortie des bits de données correctes, le registre à décalage SR 3 bascule sur le premier registre prêt à recevoir de nouvelles données correctes. La longueur totale du groupe de données transmis est égale à "n + m" bits (m = longueur du mot de synchronisation) et l'instant d'insertion est nrr o "r" est le débit binaire du convertisseur A/D et "p' est le nombre de voies à multiplexage à partage de temps composant le système. Le débit binaire en émission est donc égal à 2 pr (n + m) n On remarquera que les impulsions d'horloge rapide ne sont généralement pas continues, mais qu'elles sont constituées de groupes de (n + m) impulsions. La Fig 5 représente un format similaire pour la mémoire 22 dans laquelle N bits sont synchronisés dans un registre à décalage SR 4 (à l'instant voulu) Les N bits sont ensuite synchronisés à cadence lente dans le convertisseur D/A 13 tandis que l'autre registre à décalage SR 5 est en attente de réception des groupes de données provenant du récepteur 15 Le sélecteur SW 2 fonctionne de façon analogue au sélecteur SW 1 de la Fig 4. La Fig 6 représente une autre méthode de réalisation des mémoires dans laquelle on préserve les données stockées, mais qui requiert un dispositif de chargement en parallèle. Les registres à décalages SR 6 et SR 7 sont rythmés en permanence et de façon synchrone avec les convertisseurs A/D 2 et D/A 13, puis le registre a décalage SR 8 est rythmé aux instants voulus a) pour charger les données en provenance du récepteur, b) pour transférer les données vers l'émetteur Lorsque l'événement (a) a eu lieu, SR 7 est chargé en parallèle depuis SR 8 et adresse en permanence un débit de' données correctes au convertisseur D/A 13. Ensuite SR 8 est prêt à recevoir un chargement en parallèle depuis SR 6 avant d'envoyer ses propres blocs de données à l'émetteur via SR 9 Le registre SR 9 est pré-chargé par le mot de synchronisation simultanément au chargement de SR 7. La Fig 7 représente sous forme de diagramme synoptique les principaux modules des blocs de commande 23 et 24 Ceci correspond-à un terminal "esclave" Un terminai "maître" ne comporterait pas de synchronisation de bit ou d'identificateur de mot de synchronisation, mais il délivrerait des impulsions destinées à charger les mots de synchronisation dans la mémoire de l'émetteur. Le circuit de commande des impulsions et de l'horloge est un ensemble de portes logiques agencées de façon à commander convenablement les mémoires à partir des informations provenant du détecteur de synchronisation et du bus du microprocesseur. Un synchronisateur de bits BS alimente un générateur d'impulsions de commande CPG qui adresse ces impulsions à un identificateur de mots de synchronisation SWR et à un détecteur de synchronisation SD Un générateur de fréquence de base CFG fournit des fréquences de base rapides et lentes à un circuit directeur d'impulsion et d'horloge PD Le circuit PD est composé d'un ensemble de portes logiques disposées de façon à commander convenablement les mémoires 21 et 22 et activées par les informations provenant du détecteur de synchronisation SD et d'un bus de microprocesseur formant partie intégrante du bloc de commande 24 Il reste bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Système de transmission radio-électrique duplex caractérisé par le fait qu'il comprend de nombreux terminaux équipés chacun d'un récepteur à conversion directe avec un oscillateur local, un dispositif de compression pour la compression dans le temps de l'infor- mation à transmettre pour chaque voie, un dispositif expansion pour l'expansion dans le temps des informations reçues pour chaque voie, et un dispositif de modulation du signal qénéré par l'oscillateur local afin de produire le signal d'émission. 2 Système de transmission conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de compression comprend une mémoire numérique capable de recevoir des données générées à une première cadence et de délivrer des données à une deuxième cadence plus rapide, les informations de sortie étant délivrées sous forme de groupes de données numériques. 3 Système de transmission conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif d'expansion comprend une mémoire numérique destinée à recevoir un groupe de données numériques à une première cadence et à délivrer des données à une deuxième cadence plus lente. 4 Système'de transmission conforme à l'une ou l'autre des revendications, 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de commutation entre l'antenne, le récepteur et l'oscillateur, et un dispositif de commande de la dite commutation fonctionnant en synchronisme avec le dispositif de compression des -informations. 5 Système de transmission radio-électrique duplex multivoies comprenant un système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il incorpore un dispositif de commande capable d'accéder aux informations véhiculées par les autres voies et extraites directement des dites voies et/ou extraites du circuit d'antenne du système. 6 Récepteur radio-électrique duplex à conversion directe, caractérisé par le fait qu'il comprend un oscillateur local, un dispositif de compression pour la compression dans le temps de l'information à transmettre pour chaque voie, un dispositif d'expansion pour l'expansion dans le temps des informations reçues pour chaque voie, et un dispositif de modulation du signal généré par l'oscillateur local afin de produire le signal d'émission.