Brevet FR2563398A1 — publié le 19851025

PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECUPERATION DU VERROUILLAGE DE TRAME POUR UN MOT DE VERROUILLAGE DE TRAME A BITS REPARTIS DANS LA TRAME. La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de récupération de verrouillage de trame dans un système de transmission numérique dans lequel l'information de synchronisation est constituée par un mot binaire de n bits qui est inséré de façon répartie dans l'information à transmettre. Un tel mode de synchronisation a déjà été utilisé dans la transmission sur faisceaux hertziens, c'est-à-dire à des débits allant de 2 à 280 M bits/seconde. Les procédés alors mis en oeuvre pour l'acquisition du verrouillage de trame ont pour caractéristique d'être d'autant plus rapides, que le débit est élevé. C'est pourquoi les temps d'acquisition du verrouillage de trame restent dans des limite exceptables. Dans les systèmes téléphoniques avec numérisation de la ligne d'abonné, actuellement en cours de développement, on envisage d'utiliser un motif de synchronisation du type ré- parti, évoqué précédemment. Toutefois, dans ce cas, le débit numérique à considérer pour la transmission sera le débit de base, c'est-à-dire le débit d'information entre l'abonné et le central. Sur le plan pratique, le débit retenu a pour valeur 160 kbits/sec (144 kbits/sec utiles). Pour ces valeurs du débit numérique, les procédés usuels de récupération du verrouillage de trame ne conviennent plus, car ils impliquent des temps de reprise de verrouillage de trame élevés. L'invention a pour objet de proposer un procédé et un dispositif originaux pour l'acquisition rapide du verrouil- lage de trame, lorsque le mot de verrouillage de trame est réparti dans l'information à transmettre. La présente invention concerne un procédé de récupération du mot de verrouillage de trame dans un système de transmission numérique dans lequel l'information de synchronisation consti- tuée par un mot binaire de verrouillage de trame de n bits, est insérée de façon répartie dans la trame du signal numérique -2- transmis,chaque trame étant divisée en un nombre m de secteurs, l'en-tête de chaque secteur étant constitué par des bits dumot binaire de telle sorte que les en-têtes mis bout à bout de l'en- semble des secteurs consécutifs d'une trame forment ledit mot binaire, ledit procédé étant caractérisé enceque,à la réception, - on prélève au moins un bit dans chaque secteur du signal nu- mérique reçu, à la fréquence des secteurs, jusqu'à atteindre au maximum un nombre de bits égal au nombre de bits d'un en-tête, le ou les bits prélevés séparant le flot de données numériques ou paquets de longueur égale, - on mémorise les bits ainsi prélevés pour constituer un mot binaire de longueur croissante ayant une longueur maximale égale à la longueur du mot binaire de verrouillage de trame, - on compare le mot ainsi mémorisé avec l'ensemble de n mots constitués par le mot de verrouillage de trame et ses permuta- tions circulaires, - on détermine le rang k de la permutation circulaire du mot de verrouillage de trame pour laquelle la comparaison sur un nombre de n bits a eu pour résultat une identité, - on synchronise le signal numérique reçusurledébut du kièmesec- teur délivré,aprs ladite comparaison a donné munrésultat positif. L'invention va maintenant être décrite en détailsen relation avec les dessins annexés dans lesquels: - la Fig. 1 représente une trame telle que les bits du mot de verrouillage sont répartis dans la trame; - la Fig. 2 représente sous la forme d'un diagramme de blocs le dispositif de l'invention; - la Fig. 3 représente ce même dispositif d'une façon détafle;E - la Fig. 4 représente la forme d'onde de certains signaux pour l'explication du fonctionnement du dispositif. Sur la Fig. l,on a montré la structure d'une trame d'infor- mation numérique qui contient la totalité du mot de verrouil- lage de trame. La trame comporte, dans l'exemple décrit, 160 bits sadivis en huit secteurs de 20 bits chacun. Le mot de verrouillage de trame comporte huit bits répartis - -3- dans les secteurs. Le premier bit VT de chaque secteur est l'un des huit bits du mot de verrouillage de trame, les dix-neuf bits restants constituant l'information à trans- mettre. Si on considère la Fig. 2, un registre à décalage de données 10 reçoit sur son entrée de données, les informations numériques structurées selon la trame de la Fig. 1. Les infor- mations ainsi reçues sont donc chargées dans le registre à un rythme (fréquence secteur) égal à la fréquence bit de la trame divisée par le nombre de bits dans un secteur. En conséquence pour une trame complète délivrée sur l'entrée de données, on extrait un mot constitué par huit bits régulièrement espacés dans la trame. D'autre part un second registre à décalage 12 délivre un mot de huit bits programmé qui correspond au mot de verrouillage de trame ou à une de ses permutations obtenue par rebouclage sur lui-même. Ainsi, au cours d'une période de temps correspondant à un secteur, on effectue la comparai- son du mot mémorisé dans le registre 10 avec les huit confi- gurations possibles fournies par le registre 12. D'autre part, au cours d'une trame, la comparaison sera effectuée progressivement (au rythme secteur) sur un, puis deux, puis trois...puis huit bits acquis dans le registre 10. Ceci a pour avantage de permettre, par exemple, dès le troi- sième secteur, d'avoir la certitude que les bits acquis dans le registre 10 ne correspondent pas aux trois bits consécutifs du mot de verrouillage de trame. Dans ce cas, la base de temps 14 qui cadence l'ensemble est remise à zéro par le signal délivré par un circuit de comparaison 16 des contenus des registres 10 et 12 ce qui a pour effet de provoquer le début d'un nouveau cycle en anticipant ou en retardant d'un bit le signal de données mémorisé dans le registre 10. La base de temps 14 reçoit en entrée un signal d'horloge au rythme des données transmises et délivre d'une part un pre- mier signal d'horloge divisé par le nombre de bits de chaque -4 - secteur (fréquence secteur) et d'autrepartdessinaux 52' ' F3,F5, F6, F7, F d'horloge permettant d'effectuer la comparaison 7 8 bit à bit successivement sur 2,3........8 des bits conte- nus dans les registres 10 et 12. Les signaux F2, F3...F8 dans cet ordre sont engendrés comme illustré dans la suite de la description à la condition que pour chaque secteur, la comparaison dans le circuit 16 ait donné un résultat positif permettant d'analyser" le secteur suivant. A la fin d'une trame si ôn valide le verrouillage de trame (huit comparaisons "bonnes") on charge un compteur programmable 18 à la valeur du rang de la permutation qui a donné un résultat positif et on décompte au rythme de la fréquence secteur jusqu'à zéro, ce qui revient à se recaler après avoir laissé passer un nombre de secteurs égal à la valeur du rang de la permutation qui a été chargée dans le compteur programmable 18. Sur la Fig. 2 on a Le circuit d'indication d'acquisition ou de perte de synchronisation reçoit le signal de sortie du comparateur 16. il indique cette acquisition ou cette perte quand elle a été reconnue pendant un nombre donné de trames consécutives. La Fig. 3 est un schéma détaillé de l'ensemble repré- senté de façon fonctionnelle sur la Fig. 2. Les éléments de la Fig. 3, identiques ou remplissant la même fonction que ceux de la Fig. 2 ont été représentés par la même référence numé- rique augmentée de 100. Le premier registre 110 reçoit les données D qui sont introduites à la fréquence secteur a dans ledit registre, comme expliqué précédemment. Le deuxième registre 112 est programmé initialement au mot de verrouillage de trame, et est rebouclé sur lui-mame pour présenter sur ses sortiqs toutes les permutations circulaires du mot programme. La base de temps 114 reçoit le signal d'horloge bit récupéré, et comporte un premier diviseur 122 dont le rapport de division est égal au nonmbre de bits d'un secteur, pour délivrer le signal fréquence secteur a qui, entre autres cadence le registre 110. Ce signal est dirigé vers un deuxième circuit 124 de la base de temps 114 par l'inter- médiaire d'une porte OU 126 dont le rôle sera expliqué ulté- rieurement. Le circuit 124 délivre une séquence de signaux F2, F3, F4....F8 utilisés par le dispositif de comparai- son 116. La Fig. 4 illustre la manière dont les signaux F2, F3, F4.. F8 sont engendrés à partir du signal fré- quence secteur a. Les signaux F à F ont une fréquence 2 8 égale à la fréquence trame, mais ont des rapports cycliques différents. Pour une trame, le signal F2 est normalement délivré à partir du deuxième secteur jusqu'au dernier de la trame, alors que le signal F3 est seulement délivré à par- tir du troisième secteur jusqu'au dernier, et ainsi de suite jusqu'au signal F8 qui n'est à l'état haut que pendant le huitième secteur de la trame. Bien entendu, on pourrait géné- raliser à un nombre de secteurs par trame différent de huit. La base de temps 114 comporte également un circuit de porte 128 destiné à délivrer au registre 112 un signal d'hor- loge commandant les permutations circulaires. Pour ce faire, le circuit 128 reçoit d'une part l'horloge bit récupérée et d'autre part un signal d'autorisation qui laisse passer huit coups d'horloge dans le cas considéré. Selon un mode de réa- lisation alternatif, on pourrait remplacer le signal d'hor- loge synchrone alimentant le circuit 128 par un signal d'hor- loge séparé ayant une fréquence supérieure. Le signal déli- vré par le circuit 128 est transmis à l'entrée d'horloge du registre 112 comme signal de permutation par l'intermédiaire d'une porte ET 130, qui interrompt cette transmission dès que l'on a enregistré une identité bit à bit lors de la comparai- son entre les éléments binaires des registres 110 et 112, -6- soumis à comparaison. En outre, le registre 112 est rechargé à la valeur du mot programmé, à chaque début de secteur, par l'intermédiaire du signal a. Le circuit de comparaison désigné de manière générale par la référence 116, comporte huit portes OU-Exclusif 131 à 138 qui comparent bit à bit les contenus des registres et 112. A l'exception de la porte OU-Exclusif 131 qui effectue la comparaison entre les bits de poids le plus faible du mot programmé et du contenu du registre 110, les sorties des autres portes OU-Exclusif 132 à 138 sont reliées à une entrée des portes ET respectives 142 à 148, ces portes ET recevant également respectivement les signaux F2 à F8 sur une autre de leurs entrées. Le rôle des signaux F2 à F8 est de valider progressivement les comparaisons sur les bits acquis au rythme de fréquence a dans le registre 110, au fur et à mesure du chargement de ce dernier. Ainsi, si après avoir chargé trois bits dans le registre 110, aucune des com- paraisons entre ces trois bits et les trois bits correspon- dants (avec ou sans permutation) ne détecte d'identité, il est alors inutile de continuer de charger au rythme a d'autres bits dans le registre 110, à partir du signal de données D. Le dispositif peut démarrer une nouvelle phase d'acquisition du mot de verrouillage de trame comme il sera expliqué en détails par la suite. La sortie de la porte OU- Exclusif 131 et les sorties des portes ET 142 à 148 sont reliées aux en- trées d'une porte OU 150 dont la sortie est reliée à une en- trée de la porte ET 130. En conséquence, lorsqu'un zéro est obtenu en sortie de la porte 150, c'est-à-dire qu'on a reconnu une identité bit à bit entre les bits déjà chargés dans le registre 110 et les bits correspondants du registre 112 soumis aux permutations circulaires, toute permutation supplémentaire est alors interdite et le dispositif de comparaison reste figé, jusqu'à ce qu'on aborde l'analyse du secteur suivant dont le débit cornepond à la délivrance du signal a -7- Au contraire, si la comparaison bit à bit n'a révélé aucune identité entre les bits chargés dans le registre 110 et les bits correspondants résultant de toutes les permuta- tions circulaires, il est inutile de continuer la phase en cours comme expliqué précédemment et le dispositif se comporte de la manière suivante: une bascule D 152 du circuit de com- paraison enregistre à la fréquence secteur a la valeur 1 alors présente en sortie de la porte OU 150. Ce signal mémo- risé COMPT autorise, par l'intermédiaire d'une porte ET 154 la transmission du signal a qui provoque la remise à zéro du compteurdiviseur 122 et du circuit 124. Le compteur-diviseur 122 et le circuit 124 sont remis à zéro sur un front du signal a tel que, au cours du processus réinitialisé, le début d'un nouveau secteur analysé dans le flot de données D, est décalé par rapport à celui qu'on aurait normalement iden- tifié en l'absence de réinitialisation. En d'autres termes les bits chargés dans le registre 110 à partir du flot de données D après la réinitialisation, sont décalés d'un ou plusieurs bits par rapport aux bits qui auraient été normale- ment enregistrés en cas de non interruption du processus. En conclusion, le fait d'interrompre le processus d'identifica- tion du mot de verrouillage de trame sans avoir attendu l'ana- lyse d'un flot de données correspondant à une longueur de trame complète, permet un gain de temps appréciable dans l'acquisi- tion du verrouillage de trame. Dans le cas o une comparaison correcte a été trouvée jusqu'au huitième secteur inclus, le système se comporte de la manière suivante: le compteur programmable 118 est pro- grammé au numéro de la permutation (fourni à partir du compteur diviseur 122) en cours d'examen par l'intermédiaire du signal d'horloge (fourni par la porte 130) qui commande la permuta- tion circulaire des bits dans le registre 112. Ce signal d'horloge est transmis au compteur 118 par l'intermédiaire d'une porte ET 156 contrôlée par un signal de commande désigné par Inh. Ce signal de commande interdit le changement du comp- -8- teur dans des conditions déterminées qui sont expliquées ci-après: le sign:al Inh est délivré lorsque la comparaison sur le dernier secteur a donné un résultat révélant une identité (F8 présent et COMPT au-niveau zéro) et que le con- tenu du compteur programmable 118 a une valeur différente de 0. Dans ce cas, le signal Inh vaut "1" et la porte 156 est bloquée afin de permettre un décomptage dans le compteur 118, au rythme de la fréquence secteur a. Simultanément, quand le signal Inh est à "1", le fonctionnement du circuit 124 est inhibé par l'application de ce signal Inh à une entrée de la porte OU 126. D'autre part, de la même manière, la prise en compte par la bascule D 152 du résultat de la comparaison effectuée dans le comparateur 116, est inhibée par l'applica- tion de ce signal Inh à l'entrée d'une porte OU 158 interposée entre une ligne fournissant la fréquence secteur a et l'entrée d'horloge de la bascule 152. Lorsque le décomptage dans le compteur 118 ramène son contenu à la valeur zéro, la porte ET 156 est à nouveau passante, ainsi que les portes OU 126 et 158, ce qui permet un fonctionnement comme décrit précédemment. Les moyens pour délivrer le signal Inh sont constitués par une porte ET 159 à trois entrées, qui reçoit le signal F8 carac- téristique du dernier secteur, le signal de sortie de la bascule D 152, après inversion dans un inverseur 160, et un signal délivré par le compteur 118 indiquant que le contenu de ce dernier a une valeur différente de zéro. Les moyens 120 d'indication d'acquisition ou de perte du verrouillage de trame comportent un registre à décalage 162 qui reçoit sur son entrée de données le signal délivré par l'inverseur 160 et sur son entrée d'horloge, le signal F8. Les sorties consécutives du registre 162 sont reliées d'une part aux entrées d'une porte ET 164 dont la sortie est reliée à l'entrée de mise à "1" d'une bascule 166. Ces sorties consécutives du registre 162 sont également reliées -9- aux entrées d'une porte NON-OU 168 dont la sortie est reliée à l'entrée de mise à zéro de la bascule 166. Les sorties Q et Q de la bascule sont caractéristiques de l'état du verrouillage de la trame. Dans l'exemple décrit, on a relié les quatre sorties du registre 162 aux entrées des portes ET 164 et NON-OU 168, ce qui signifie, que l'on considère le ver- rouillage de trame acquis lorsque l'on a reconnu quatre mots de verrouillage de trame sur des trames consécutives. Dans les mêmes conditions, le verrouillage de trame est considéré comme perdu lorsqu'on n'a pas trouvé de mot de verrouillage de trame pendant quatre trames consécutives. Mais on peut imaginer qu'on pourrait se fixer des critères différents. Il suffit alors de disposer d'un registre 162 ayant une capa- cité adaptée et de relier aux portes 164 et 168, un nombre de sorties du registre correspondant aux critères retenus. La porte ET 154 reçoit sur une troisième entrée le signal de sortie Q de la bascule 166. Ainsi, tant que le verrouillage de trame est considéré comme acquis, il n'y a pas de possibi- lité de remise à zéro de la base de temps 114. -10- R e v e n d i c at i o n s. 1 - Procédé de récupération du mot de verrouillage de trame dans un système de transmission numérique dans lequel l'information de synchronisation constituée par un mot bi- naire de verrouillage de trame de n bits, est insérée de façon répartie dans la trame du signal numérique trans- mis, chaque trame étant divisée en un nombre m de secteurs, l'en-tête de chaque secteur étant constitué par des bits du mot binaire de telle sorte que les en-tètes mis bout à bout de l'ensemble des secteurs consécutifs d'une trame forment ledit mot binaire, ledit procédé étant caractérisé en ce que, à la réception, - on prélève au moins un bit dans le signal- numérique reçu, à la fréquence des secteurs jusqu'à atteindre au maximum un nombre de bits égal au nombre de bits d'un en-tête, le ou les bits prélevés séparant le flot de données numériques en paquets de longueur égale, - on mémorise les bits ainsi prélevés pour constituer un mot binaire de longueur croissante ayant une longueur maximale égale à la longueur du mot binaire de verrouillage de trame, - on compare le mot ainsi mémorisé avec l'ensemble de n mots constitués par le mot de verrouillage de trame et ses permu- tations circulaires, - on détermine le rang k de la permutation circulaire du mot de verrouillage de trame pour laquelle la comparaison sur un nombre de n bits a eu pour résultat une identité, - on synchronise le signal numérique reçu sur le début du kime secteur délivré, après que ladite comparaison a donné un résultat positif. 2 - Procédé de récupération du mot de verrouillage de trame selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fois qu'on a ajouté au moins un bit au mot binaire de longueur croissante, on effectue la comparaison bit à bit des bits mémorisés avec les bits de rang correspondant du mot de -ll- verrouillage de trame et de ses n-l permutations circulaires, et l'on réinitialise ledit procédé dès que l'on a constaté qu'aucune des n comparaisons n'a donné un résultat positif. 3 - Procédé de récupération du mot de verrouillage de trame selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on réinitialise ledit procédé de telle sorte que le premier paquet de bits sélectionné après la réinitialisation, est différent de celui qu'on aurait normalement sélectionné si le processus n'avait pas été interrompu, les paquets de bits sui- vants étant à nouveau sélectionnés à la fréquence des secteurs. 4 - Procédé de récupération du mot de verrouillage de trame selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que tous les paquets de bits sélectionnés et cor- respondant au nombre de bits d'un en-tête, ont une longueur égale. - Dispositif de récupération du mot de verrouillage de trame pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte - un premier registre à décalage à n bits (112) programmé sur le mot de verrouillage de trame et rebouelé sur lui-même, de manière à permettre toutes les permutations circulaires du mot programmé, - un deuxième registre à décalage à n bits (110) recevant le signal numérique cadencé à la fréquence secteur de manière à enregistrer progressivement les paquets de bits sélection- nés, - des moyens de comparaison (116) pour effectuer la comparai- son bit à bit entre d'une part le mot délivré par le deuxième registre et d'autre part, le mot programmé et ses permutations circulaires, - une base de temps (114) délivrant périodiquement à la fréquen- ce trame, une séquence de signaux déterminant un nombre m d'es- paces temporels consécutifs ayant chacun une durée égale à celle d'un secteur, - 12 - - des moyens de mémorisation (118) pour enregistrer le rang k (compris entre 0 et n-l) de la permutation pour la- quelle une identité a été détectée par les moyens de compa- raison entre le contenu du premier et du deuxième registres, la base de temps étant inhibée après que, pendant l'espace temporel de rang m, on a détecté une identité entre les contenus du premier et du deuxième registres, ladite base de temps restant inhibée pendant un nombre d'espaces temporels égal au rang de la permutation mémorisée lorsque l'identité e été détectée. 6 - Dispositif de récupération du mot de verrouillage de trame selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un signal de commande indiquant que la phase du verrouillage de trame est acquise, est délivré lorsque les moyens de compa- raison ont délivré un signal indicatif d'une identité du con- tenu des deux registres au cours de l'espace temporel de rang m. 7 - Dispositif de récupération du mot de verrouillage de trame selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont commandés à la fréquence secteur de manière à effectuer une comparaison chaque fois que le deuxième registre a enregistré un paquet de bits supplémentaires, chaque comparaison n'étant effectuée que sur le nombre de bits significatifs effectivement enregis- trés dans le premier registre au cours de la séquence de signaux délivrée par la base de temps, des moyens de réinitia- lisation étant prévus pour réinitialiser la base de temps avec décalage des espaces temporels, lorsque aucune des com- paraisons des bits significatifs du premier registre et des bits correspondants du mot de verrouillage de trame et de ses permutations circulaires n'a donné de résultat positif.