Brevet FR2549663A1 — publié le 19850125

Procédé et dispositif pour le codage et le décodage d'une émission à larqe bande. La présente invention se rapporte à un procédé pour le codage et le décodage d'une érmission à large 5 bande, procédé du type selon lequel un signal utile à transmettre est modulé en phase au moyen d'un modulateur O I commandé par un code formé d'une séquence de valeurs binaires et le signal transmis et reçu est démodulé en phase au moyen d'un démodulateur O f commande par le même code, le code utilisé en réception étant ca lé par rapport à celui utilisé à l'émission par corrélation avec le signal reçu. Il est bien connu, en vue d'éviter les brouillages et le décryptage d'une émission, de procéder à un 15 codage par un large étalement du spectre Dans le procédé du type indiqué ci-dessus, l'étalement du spectre est réalisé en modulant,au moyen d'un modulateur O N, le signal utile par un code dont le spectre est beaucoup plus important En réception, le code est recalé par corrélation avec le signal reçu; à cet effet, des moyens retardateurs sont utilisés pour décaler progressivement le code par rapport au signal reçu jusqu'à la détection du pic de corrélation. Il est bien évident que, pour être efficace, 25 le code doit être long Toutefois, plus le code utilisé est allongé et plus l'opération de calage en réception prend du temps et devient vite prohibitive. La présente invention a pour but de fournir un procédé du type précité qui conserve les avantages liés o à l'utilisation d'un code long tout en permettant un calage très rapide du code du côté récepteur. Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, le code utilisé est un code composé formé par la combinaison par logique majoritaire d'un nombre impair de codes élémentaires formes de séquences binaires pseudo-aléatoires de longueurs différentes, et le calage du code en réception est réalisé par corrélation de chacun des codes élémentaires avec le signal reçu. L'utilisation de codes élémentaires de longueurs différentes et, de préférence, premières entre elles, permet de conserver pour le codage les avantages des codes longs, c'est-à-dire la protection contre le décryptage, l'étalement uniforme de la puissance dans le domaine des fréquences utilisées et un gain de traitement 10 élevé, donc une bonne protection contre les interférences. A ces avantages s'ajoute la possibilité de réaliser l'opération de calage en réception en un temps très court puisqu'elle porte sur les codes 'élémentaires Selon que les corrélations de ceux-ci avec le signal reçu sont I 5 réalisées en parallèle ou successivement, la durée de l'opération de calage est celle nécessaire au calage du code élémentaire le plus long ou la somme de celles nécessaire aux calages des différents codes élémentaires. Même dans ce dernier cas, la durée de l'opération de 20 calage est négligeable par rapport à celle qui serait nécessaire pour caler par corrélation avec le signal reçu un code de la même longueur que le code composé. La présente invention se rapporte aussi à un dispositif permettant la mise en oeuvre du p'rocédé 25 dans un système de communication comprenant un émetteur et au moins un récepteur. Ce but est atteint au moyen d'un dispositif du type comportant, du côté émetteur: un modulateur de phase O 5 recevant un signal utile à transmettre et 30 engendrant un signal codé et un premier générateur de code formé d'une séquence de valeurs binaires et commandant le modulateur de phase; et, du côté du ou de chaque récepteur: un démodulateur de phase O O recevant le signal codé et restituant le signal utile décodé, un se35 cond générateur de code engendrant le même code que celui utilisé du côté émetteur et commandant le démodulateur de phase, et des moyens de corrélation rece Vant le signal codé et reliés au second générateur decode pour caler le générateur de code utilisé dans un récepteur par rapport à celui utilisé dans l'émetteur, dispositif dans lequel, conformément à l'invention: chaque générateur de code comporte: plusieurs générateurs élémentaires en nombre impair destinés à engendrer des codes élémentaires formés de séquences binaires pseudo-aléatoires de longueurs différentes, un circuit de commande des générateurs élémentaires et un circuit de combinaison relié aux sorties des générateurs élémentaires et délivrant un code formé par la combinaison par logique majoritaire des codes 15 élémentaires, Ies moyens de corrélation reçoivent, d'une part, le signal codé et, d'autre part, chacun-des codes élémentaires engendrés par les générateurs-élémentaires. du récepteur, et le circuit de commande des générateurs élémentaires du récepteur comprend des moyens de calage agissant en réponse à des signaux fournis par les moyens de corrélation pour caler chacun de ces générateurs élémentaires indépendamment des autres. Selon un premier mode de réalisation du, dispositif conforme à l'invention, les moyens de corrélation comportent: un circuit corrélateur unique et des moyens de commutation qui sont disposés entre les générateurs élémentaires du récepteur et ce circuit correlateur et 30 qui sont commandés par des signaux fournis par le circuit de commande. Selon-un second mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, les moyens de corrélation comportent plusieurs circuits corrélateurs-en nombre 35 égal à celui des générateurs élémentaires et recevant chacun, d'une part, le signal codé et, d'autre part, un code élémentaire particulier. D'autres particularités et avantages du procédé et du dispositif conformes à l'invention ressorti5 ront a la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, enréférence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est un schéma montrant un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'inven10 tion, et la figure 2 est un schéma du récepteur d'un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Le système de communication_reorésenté sur 15 la figure 1 comporte un émetteur 10 et au moins un récepteur 20, l'émission et la réception des signaux étant assurées par exemple par voie radioélectrique au moyen d'antennes (non représentées) L'émetteur O 10-reçoit un signal utile S à 20 coder et à transmettre Le codage est réalisé de façon connue en soi, au moyen d'un modulateur de phase O qui délivre le signal codé SC et qui est commandé par un code formé par une séquence de bits, la phase du signal utile étant inversée ou non selon la valeur de chaque bit qui se présente et au rythme de présentation de ces bits. Conformément a l'invention, le code appliqué au modulateur de phase 11 est un code composé formé par la combinaison par logique majoritaire d'un nombre im30 pair de codes élémentaires Dans l'exemple illustré, les codes élémentaires sont aun nombre de trois mais tout nombre impair supérieur à trois pourrait être utilisé. Les différents codes a, b, c sont produits par des générateurs de code 12, 13, 14 et sont formés par des sé35 quences de bits pseudo-aléatoires Les nombres na, nb, nc de bits formant les codes a, b, c sont différents et de préférence premiers entre eux La combinaison par logique majoritaire est réalisée par un circuit logique 15 qui reçoit les codes a, b, c fournis par les généra5 teurs 12, 13 et 14 et qui réalise la fonction logique a.b + b c + a c Les générateurs 12, 13, 14 sont commandés en synchronisme par une horloge 16 qui délivre un signal H formé par des impulsions dont la fréquence F détermine le rythme de défilement des bits successifs 10 de chaque code; les générateurs 12, 13, 14 comprennent par exemple des registres à décalage bouclés sur euxmémes et commandés par le signal H Pour chaque groupe de trois bits qui se présentent simultanément, le circuit logique 15 fournit un bit dont la valeur (O ou 1) 15 est égale à la valeur majoritaire dans ce groupe On obtient ainsi, en sortie du circuit 15 un code composé lm (a, b, c) dont les bits successifs se présentent à la fréquence F et dont la longueur est égale au plus petit commun multiple de na, nb et nc, c'est-à-dire à na x nb x nc si ces nombres sont premiers entre eux. L'on peut considérer que le gain apporté par le procédé de codage selon l'invention est assimilable au rapport du plus petit commun multiple à la somme des nombres na, nb et nc; ce gain est donc maximal lorsque ces nombres 25 sont premiers entre eux. Le signal codé SC est démodulé dans le récepteur 20 par passage dans un démodulateur de phase O l 21 commandé par un code identique à celui utilisé dans l'émetteur afin de récupérer le signal utile S en sor30 tie du démodulateur 21 -La synchronisation du code utilisé dans le récepteur avec celui utilisé dans l'émetteur est effectuée par corrélation avec le signal reçu. Le code fourni au démodulateur 21 est engendré au moyen d'un circuit logique 25 identique au cir35 cuit 15, par la combinaison par logique majoritaire des -trois codes a, b, c fournis par des générateurs 22, 23, 24 identiques aux générateurs 12, i 3, 14 et commandés par des signaux Ha, Hb, Hc Ceux-ci sont délivrés par des horloges respectives 32, 33, 34 d'un circuit de commande 26. La synchronisation du code'du récepteur 21 avec celui de l'émetteur est effectuée par corrélation de chaque code a, b, c avec le signal codé SC Dans le mode de réalisation de la figure 1, les corrélations 10 des codes a, b, c avec le signal SC sont effectuées successivement au moyen d'un même circuit de corrélation 27 dont une entrée reçoit le signal SC et dont l'autre entrée est reliée aux générateurs 22, 23, 24 par lintermédiaire-d'interrupteurs respectifs 28 a, 28 b, 28 c En réponse à la détection d'un pic de correlation, le circuit 27 fournit un signal sur-sa sortie reliée à trois entrées du circuit 26 par l'intermédaire d'interrupteurs respectifs 29 a, 29 b, 29 c Chaque générateur de code 22, 23, 24 est synchronisé sur le code 20 reçu en contrôlant le retard avec lequel le code local est émis par rapport au code reçu Ceci est réalisé par accélération ou ralentissement de l'horloge associée au générateur de code, le calage de celui-ci étant réalisé par asservissement du code local et du code reçu A cet effet, chaque horloge 32, 33, 34 délivre les signaux Ha, Hb et Hc avec une fréquence variable sous la commande de signaux S Ha, S Hb et S Hc produits par des circuits de commande de fréquence 35, 36 et 37 Ces derniers ont des entrées reliées respectivement aux interrupteurs 29 a, 30 29 b et 29 c. Le calage d'un générateur, par exemple 22, est effectuée comme suit Les interrupteurs 28 a et 29 a sont fermés et les autres interrupteurs 28 b, 28 c, 29 b et 29 c sont ouverts, les différentes paires d'interrupteurs 28 a -29 a, 28 b 29 b et 28 c 29 c étantcommandées par des 49663 7. signaux ca, cb, cc produits par un circuit séquenceur 38. La fréquence de l'horloge 32 est variée au moyen du circuit 35 jusqu'à détection par ce circuit d'un signal fa provenant du circuit 27 et indiquant la présence d'un 5 pic de corrélation, cette détection provoquant le verrouillage de-la fréquence de l'horloge 32 Ensuite, les interrupteurs 28 a, 29 a sont ouverts et les interrupteurs 28 b, 29 b sont fermés pour réaliser de la même manière le calage de l'horloge 33 et du générateur 23 en réponse 10 à un signal pb indiquant un nouveau pic de corrélation. Enfin, les interrupteurs 28 b, 29 b sont ouverts et les interrupteurs 28 c, 29 c sont fermés pour réaliser le calage de l'horloge 34 et du générateur 24-en réponse à un signal pc indiquant un nouveau pic de corrélation. Le calage des générateurs 22, 23, 24 étant alors terminé, le décodage proprement dit peut commencer On notera que le séquenceur 38 produit des signaux appliqués aux circuits 35, 36, 37 pour déclenchement des phases de calage des générateurs 22, 23, 24 en réponse à un ordre exté20 rieur et à des signaux reçus des circuits 36, 37, et indiquant que les générateurs 22 et 23 ont été calés. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation du récepteur, les éléments identiques à ceux illustrés sur la figure 1 portant les mêmes références Selon 25 cet autre mode de réalisation, le calage des générateurs 22, 23, 24 est effectué en parallèle au lieu de séquentiellement A cet effet, sont prévus trois circuits de corrélation 27 a, 27 b, 27 c qui reçoivent le signal SC sur une première entrée et dont les deuxièmes entrées sont reliées respectivement aux générateurs 22, 23, 24. Un circuit de commande 26 ' reçoit les signaux pa, lb, et c des circuits de corrélation 27 a, 27 b, 27 c et produit en réponse les signaux Ha, Hb, Hc de cadencement des générateurs 22, 23, 24. Comme déjà indiqué, l'invention-est particulière- f ment avantageuse en ce qu'elle permet d'allier les avantages d'un code long à ceux d'un calage rapide du code en réception Afin de conserver des pics de corrélation d'amplitude suffisante pour permettre une détection sure, il est souhaitable de limiter le nombre de codes élémentaires utilisés Il ne s'agit toutefois pas là d'une limitation gênante puisque des codes composés de plusieurs millions ou dizaines de millions de bits peuvent être obtenus à partir de trois codes élémentaires 10 courts de quelques centaines ou quelques milliers de bits ne nécessitant qu'un temps restreint pour le calage en réception. REVENDICATIONS 1 procédé pour le codage et le décodage d'une émission à large bande, procédé selon lequel un signal utile à transmettre est modulé en phase au moyen d'un 5 modulateur O l commandé par un code formé d'une séquence de valeurs binaires et le signal transmis et reçu est démodulé en phase au moyen d'un démodulateur O IL commandé par le même code, le code utilisé en réception étant calé par rapport à celui utilisé à l'émission par 10 corrélation avec le signal reçu, caractérisé en ce que le-code utilisé est un code composé formé par la combinaison par logique majoritaire d'un nombre impair de codes élémentaires formés de séquences binaires pseudoaléatoires de longueurs différentes, et 15 le calage du code en réception est réalisé par corrélation de chacun des codes élémentaires avec le signal reçu. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nombres de bits des codes élémentaires 20 sont premiers entre eux 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les corrélations des codes élémentaires avec le signal reçu sont réalisées successivement. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les corrélations des codes élémentaires avec le signal reçu sont réalisées en parallèle. Dispositif pour le codage et le décodage d'une émission à large bande dans un système de communication comprenant un émetteur et au moins un récepteur, dispositif comportant, du côté émetteur: un modulateur de phase O O recevant un signal utile d transmettre et engendrant un signal codé et un premier générateur de 35 code formé d'une séquence de valeurs binaires et com- mandant le modulateur de phase; et, du côté du ou de chaque récepteur: un démodulateur de phase O N recevant le signal codé et restituant le signal utile décodé, un second générateur de code engendrant le même code 5 que celui utilisé du c 6 té émetteur et commandant le démodulateur de phase, et des moyens de corrélation recevant le signal codé et reliés au second générateur de code pour caler le générateur de code utilisé dans un récepteur par rapport à celui utilisé dans l'émetteur, 10 caractérisé en ce que: chaque générateur de code, comporte: plusieurs générateurs élémentaires ( 12-14, 22-24) en nombre impair destinés à engendrer des codes élémentaires (a, b, c) formes de séquences binaires pseudoaléatoires de 15 longueurs différentes, un circuit de commande ( 16, 26; 26 ') des générateurs élémentaires et un circuit de combinaison ( 15, 25) relié aux sorties des générateurs élémentaires et délivrant un code formé par la combinaison par logique majoritaire des codes élémentaires, les moyens de corrélation ( 27, 27 a, 27 b, 27 c) resoivent, d'une part, le signal codé et, d'autre part, chacun des codes élémentaires engendrés par les générateurs élémentaires du récepteur, et le circuit-de commande ( 26, 26 ') des généra25 teurs élémentaires du récepteur ( 20) comprend des moyens de calage agissant en réponse à des signaux ( ça, Tb, Tc) fournis par les moyens de corrélation ( 27; 27 a, 27 b, 27 c) pour caler chacun de ces générateurs élémentaires indépendamment des autres. 6 Dispositif selon-la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de corrélation comportent: un circuit corrélateur unique ( 17) et des moyens de commutation ( 28 a, 28 b, 28 c) qui sont disposés entre -les générateurs élémentaires ( 22, 23, 24) du récepteur et ce cir35 cuit corrélateur et qui sont commandés par des signaux (ca, cb, cc) fournis par le circuit de commande ( 26). 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de corrélation comportent plusieurs circuits corrélateurs ( 27 a, 27 b, 27 c) en nombre 5 égal à celui des générateurs élémentaires ( 22, 23, -24) et recevant chacun, d'une part, le signal codé (SC) et, d'autre part, un code élémentaire particulier (a, b, c).