Brevet FR2599202A1 — publié le 19871127

"Procédé et système de communication à plusieurs postes fonctionnant en émetteur et en récepteur travaillant sur une seule fréquence". La présente invention concerne un procédé et un système de communication à plusieurs postes fonctionnant en émetteur et en récepteur et qui communiquent sans liaison par fil. On connait différentes techniques de communication entre des postes en général mobiles. Le système le plus simple consiste à faire commuter le poste émetteur/récepteur successivement en émission pour transmettre un message puis en réception pour recevoir la réponse du correspondant (Simplex alterné). Un tel système ne présente pas de difficultés pour des appareils dits "Talkie-Walkie" dans lesquels il n'y a que deux interlocuteurs en conversation. La situation est plus complexe lorsqu'il s'agit d'une conférence réunissant plusieurs intervenants qui comme précédemment ne peuvent pas parler simultanément mais seulement successivement et en s'organisant correctement pour que les conversations ne se chevauchent pas les unes sur les autres. Un système plus complexe ("Full Duplex") consiste à utiliser deux fréquences simultanément par mobile l'une assure la communication dans un sens, l'autre dans l'autre sens. La conférence entre plusieurs mobiles est beaucoup plus facile que dans le premier cas, mais le nombre de fréquences est très important. Ce système est'très complexe et nécessite de multiples précautions notamment à cause des problèmes de duplexage qui se traduisent par un appareillage relativement lourd, encombrant à cause de blindages très élaborés et du filtre duplexeur. De plus, ces systèmes ont un encombrement important en fréquence et chaque poste doit être accordé séparément puisqu'il travaille avec le central suivant une fréquence d'émission et une fréquence de réception qui lui sont propres. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un procédé et un système de communication simultanée à plusieurs postes, en nombre variable, permettant d'échangeur des conversations à deux ou plusieurs participants et dont l'ensemble du système pour la mise en oeuvre du procédé soit particulièrement simple à réaliser. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de communication simultanée sans liaison par fil par un système à plusieurs postes fonctionnant en émetteur et en récepteur, procédé caractérisé en ce que - On n'utilise qu'une seule fréquence porteuse pour l'émission et la réception, cette fréquence étant commune à tous les postes du système, - On subdivise le temps de communication entre les postes en des périodes élémentaires, et communes à tous les postes du système. - On attribue à chaque poste un créneau d'émission correspondant à une fraction de la durée d'une période d'émission et situé un instant dans la période élémentaire, - Pour l'émission d'un message par un poste pendant l'introduction du message dans le poste, on subdivise le message en périodes élémentaires de durée correspondant à celle de la période élémentaire du système - On subdivise le message en des messages élémentaires successifs de durée égale à celle de la période élémentaire - On inscrit les périodes élémentaires successives du message dans une mémoire - On effectue la lecture de chaque message élémentaire inscrit dans la mémoire en un temps (vitesse de lecture) correspondant à la durée d'un créneau d'émission et à l'instant du créneau d'émission associé à ce poste pour transmettre ee message à l'émetteur du poste et l'émettre, - pour la réception, on met le poste en écoute pendant toute la partie de chaque période élémentaire autre que la partie de cette période reservee au créneau d'émission, - à la réception d'un message élémentaire, on inscrit le message élémentaire dans une mémoire puis on effectue la lecture de ce message élémentaire à une vitesse plus lente que la vitesse d'inscription, de façon que la durée de lecture du message élémentaire soit égale à la durée de la période élémentaire du système, on transmet le signal ainsi lu à un-transducteur de reproduction. Selon une autre caractéristique du procédé, on commande les créneaux d'émission de chaque poste à partir d'un poste central du système. L'invention concerne également un système de communication simultanée pour la mise en oeuvre dece procédé, ce système de communication étant caractérisé en ce que dans chaque poste la partie d'émission comprend - un circuit de compression entre le transducteur d'entrée du poste et l'émetteur, - un circuit d'identification du poste relié à l'émetteur, et dans la partie de réception, - un circuit d'expansion entre le récepteur et le transducteur de sortie, - un circuit de commande relié au circuit de compression et au circuit d'expansion pour commander la compression du signal à émettre, fourni par le transducteur d'entrée et ne le fournir à l'émetteur que pendant un créneau d'émission attribué à ce poste (instant du créneau) et pour commander l'expansion du signal reçu. Le procédé et le système de communication selon l'invention assurent simultanément la transmission de communications en multiplex complet pou un nombre de postes variables et cela en utilisant une seule fréquence pour l'ensemble du réseau du fait de la compression des messages élémentaires lors de leur émission puis de l'expansion de ces messages lors de leur réception. L'utilisation de créneaux d'émission fractionnaire permettant de ne travailler que sur une seule fréquence, supprime la nécessité de blindage performant et de filtre duplexeur. Cela réduit le poids du matériel et permet d le rendre portatif de trè-s petite taille. De plus, cela réduit également de façon très importante la consommation électrique du matériel et par suite multiplie son autonomie ou réduit son poids par la réduction de l'importance des batteries ou piles. L'utilisation d'une seule fréquence se traduit de façon évidente par un moindre encombrement du spectre. De plus, cette seule fréquence permet de standardiser les postes et, par suite, de simplifier leur fabrication. Cela facilite également l'homologation administrative. Dans le cas d'une seule fréquence, le système peut avoir une structure à bus gérée par un microprocesseur soit sous forme centralisée avec un seul microprocessetir centralisé ou sous la forme d'une structure décentralisée avec un microprocesseur par poste, tous les postes étant identiques. Cette structure à bus gérée par microprocesseur permet de travailler soit avec un cycle de durée fixe avec des créneaux d'émission égaux et constants et de même pour la réception. I1 est également possible de-travailler sur un cycle de durée fixe mais avec des créneaux de largeur variable pour les débits d'informations en émission et en réception. Cela permet de gérer de façon optimale le réseau. Cette solution est avantageuse pour la largeur du spectre et l'autonomie des postes. La simultanéité de fonctionnement des différents postes du système est gérée par des cycles constants et chaque poste est interrogé de manière régulière. De façon particulièrement avantageuse, le système échange des informations audio en qualité haute fidélité. Cette qualité de transmission haute fidélité qui nécessite une bande passante en basse fréquence large, est rendue souhaitable par la simultanéité et dans le cas d'une conférence, la qualité de transmission permet de reconnaitre les voix des intervenants. La transmission à haute fidélité se traduit par de faibles distorsions dans l'électronique et dans les transducteurs. Comme indiqué, cette transmission peut se faire de façon analogique ou numérique. La compression et l'expansion peuvent être réalisées par des lignes à couplage de charge (BBD), ce qui constitue une solution analogique pour la mise en oeuvre du procédé. Selon une autre technique, le système utilise une mémoire vive pour l'émission et une mémoire vive pour la réception, mémoires pour lesquelles la vitesse d'inscription est différente de la vitesse de lecture. Les différents postes du système sont synchronisés et peuvent rattraper la synchronisation en cas de rupture de portée. Ce système est particulièrement intéressant car il n'utilise qu'une seule fréquence quel que soit le nombre de postes. Cela se traduit par un faible encombrement en fréquence. La fabrication peut être standardisée puisque tous les postes du réseau travaillent à la même fréquence. Enfin, le nombre de postes du système peut être modifié à tout instant dans la limite des places disponibles pour des créneaux associés à chaque poste. La modification du nombre de postes du système ou du nombre de postes conversant "simultanément"à des conversations ne nécessite aucun règlage. Enfin, le -poste émetteur-récepteur, selon l'invention, est particulièrement intéressant, sur le plan de la consommation car il ne consomme de l'énergie que pendant le créneau d'émission, ce qui augmente considérablement l'autonomie- des postes portatifs (à poids égal). Enfin, le système, selon l'invention, permet de supprimer complètement les problèmes de duplexage rencontrés dans les sytèmes à duplexage complet à deux fréquences. Cela se traduit par une réduction très importante du poids et de l'encombrement par suppression des blindages élaborés et du filtre duplexeur et, par suite, une réduction très importante du coût du système. Suivant une autre caractéristique de l'invention, pour un système utilisant a technique numérique, le système est caractérisé en ce que - Le circuit de compression comporte- un convertisseur analogique/numérique A/N et une mémoire vive RAM fournissant le signal de sortie du circuit de compression. - Le circuit d'expansion comporte une mémoires vive RAM et un convertisseur analogique/ numérique A/N fournissant le signal de sortie du circuit d'expansion. Dans le cas de la technique analogique, le système est caractérisé en ce que - Le circuit de compression se compose d'un convertisseur analogique/numérique A/N recevant le signal du transducteur d'entrée d'une mémoire vive RAM recevant le signal numérique du convertisseur et un convertisseur numérique/analogique N/A fournissant le signal de sortie du circuit de compression, - Le circuit d'expansion se compose d'un convertisseur analogique/numérique A/N recevant le signal du récepteur, une mémoire vive RAM recevant le signal du convertisseur et un convertisseur numérique/ analogique N/A recevant le signal de lecture de la mémoire vive pour donner le signal de sortie du circuit d'expansion attaque le transducteur de sortie. Suivant une autre caractéristique, le circuit de comnande se compose d'un géslérateur de synchronisation qui commande le fonctionnement de l'émetteur et du récepteur, d'une horloge de lecture et d'écriture commandant la lecture et l'écriture des mémoires vives du circuit de compression et du circuit d'expansion, cette horloge étant reliée au circuit de synchronisation, et le circuit de synchronisation étant également relié au récepteur pour recevoir les mots de synchronisation et d'identification des autres postes. Dans le cas d'un poste en technique analogique, le circuit de commande comporte un démodulateur de la sous porteuse fournissant des sousporteuses au générateur de synchronisation. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à laide des dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est un schéma-bloc d'un poste de communication réalisé en technique numérique avec la variante en technique analogique d'un système de transmission selon l'invention, - La figur-e 2 est un schéma-bloc d'un poste central en technique analogue d'un système de transmission selon l'invention. Le procédé de communication selon l'invention, entre plusieurs postes fonctionnant à l'émission et à la réception, avec éventuellement un poste central pour échanger des signaux d'information sonores (conversations) n'utilise qu'une seule fréquence commune à tous les postes pour la réception et pour l'émission. Les postes sont par exemple des postes mobiles de type radio téléphone miniature individuel, ou sur véhicule. Pour le système, on subdivise le temps de fonctionnement ou-de communication du système en des périodes élémentaires identiques et communes à tous les postes du système. A l'intérieur de la période élémentaire, on attribue à chaque poste un créneau d'émission correspondant à une faction de la durée de la période élémentaire et situé à un emplacement (constant) précis dans cette période élémentaire. Bien qu'en règle générale, les créneaux associés aux divers -postes puissent être de durée différente, il est plus simple en pratique d'associer à chaque poste un créneau de meme durée. La position des créneaux dans la période élémentaire est telle que les créneaux ne se chevauchent pas de sorte qu'à un instant donné, un seul créneau est en cours d'émission. Pour l'émission, tout message est subdivisé en messages élémentaires successifs de durée égale à celle de la période élémentaire ; on inscrit ces messages élémentaires dans une mémoire en fonction de leur arrivée et de la vitesse d'arrivée ; simultanément, on effectue la lecture de ces messages élémentaires les uns après les autres à une vitesse plus élevée, telle que la durée de la lecture du message élémentaire soit inférieure ou au plus égale à la durée du creneau. Cette lecture se fait chaque fois à l'instant du créneau du poste dans la période élémentaire. Pendant toute la durée de la période élémentaire, sauf pendant la durée du créneau, le poste est en attente et peut recevoir une émission. Lorsque le message élémentaire est destiné à un poste (ou à un ensemble de postes), on inscrit ce message dans une mémoire, à la vitesse à laquelle ce message élémentaire arrive et on en fait la lecture à une vitesse plus lente de façon à expanser le message élémentaire et à le restitu.er à une vitesse telle que la durée du message restitué soit égale à la durée de la période élémentaire. Les différents messages élémentaires successifs sont ainsi liés les uns à la suite des autres et reforment par leur juxtaposition le message transmis par le poste émetteur qui est alors reproduit par le transducteur (haut parleur). Un système à plusieurs postes avec éventuellement un poste central assurant la gestion du système sera décrit ci-après à l'aide des figures 1 et 2. Un-système peut se composer d'un nombre variable de postes de communication qui sont soit fixes soit mobiles, par exemple embarqués à bord de véhicules ou portés par des personnes. Dans le système, ces postes communiquent entre eux sur une même fréquence tant à l'émission qu'à la réception pour les différents postes du système. En général, et de préférence, le système comporte un poste central de gestion assurant la gestion du système. Toutefois, le système peut également fonctionner sans poste central. Le système peut travailler en technique analogique ou en technique numérique et sur le plan de la description et des dessins, cela se traduit par des modifications relatives et réduites de sorte que les deux modes de réalisation (numérique et analogique) sont représentés sur la même figure. Selon la figure 1, le poste de communication se compose d'une partie d'émission, d'une partie de réception et'un circuit de commande assurant le fonctionnement en émission et réception. Selon la figure 1, en technique numérique, la partie d'émission comporte un micro 1 ou plus généralement un transducteur qui est relié par l'intermédiaire d'un amplificateur 2 à un circuit de compression 3, lui-même relié par l'intermédiaire d'un amplificateur 4 à un émetteur 5 attaquant l'antenne 7 par l'intermédiaire d'un coupleur 6. La partie d'émission est complétée par un organe d'identification 8 tel qu'un clavier relié à un circuit d'identification 9 dont la sortie fournit un signal appliqué à l'amplificateur 4 pour être combiné au signal fourni à l'émetteur 5. La partie de réception du poste de la figure 1 se compose d'un récepteur 10 relié à l'antenne 7 par le cou pleur 6, le récepteur l0est relié par un amplificateur 11 à un circuit de détente 12 dont la sortie attaque un haut parleur 14 ou transducteur par l'inttermédiaire d'un ampli ficateur 13. Le poste comporte également un circuit de com mande 15 qui assure la commande et la synchronisation du fonctionnement de la partie de réception et de la partie d'émission. De façon plus détaillée, le circuit de compression 3 se compose d'un convertisseur analogique/ numérique (A/N) 16 qui reçoit le signal du transducteur 1 pour le mettre sous forme numérique. -En aval du convertisseur 16, le circuit de compression 3 comporte une mémoire vive 17 qui reçoit le signal numérique du convertisseur 16. Suivant le signal de commande fourni par le circuit de commande 15, la mémoire 17 fournit, à la sortie du circuit 3,. le signal à émettre. Dans le cas d'un poste en technique numérique, le signal de sortie. de la mémoire 17 est directement fourni en sortie du circuit de compression 3, alors que si le poste est réalisé en technique analogique, le signal numérique fourni par la mémoire 17 est converti par un convertisseur numérique/analogique 18 en un signal analogique transmis à l'émetteur 5. Comme indiqué ci-dessus, le moyen d'identification du poste est par exemple constitué par un clavier 8 qui attaque le dispositif d'identification 9 essentiellement constitué par un circuit de codage 19. Le signal du circuit de codage 19 est directement combiné au signal du circuit de compression 3 lorsque le poste est réalisé en technique numérique. Par contre, lorsque le poste est en technique analogique, le signal du dispositif de codage 19 est converti en un signal analogique par le convertisseur numérique/analogique 20 pour être combiné au signal analogique fourni par le circuit de compression 3. La partie réception du poste se compose de façon semblable à la partie emission, d'une mémoire vive 22 qui reçoit directement le signal numérique du récepteur 10 lorsque le poste est en technique numérique ou par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/ numérique 21 lorsque le poste travaille en technique analogique. Le contenu de ia mémoire 22 est transmis à la sortie par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique analogique 23 pour attaquer le transducteur numériquel analogique 23 pour attaquer le transducteur 14 par l'intermédiaire de son amplificateur 13. L'émetteur 5 de la partie d'émission comporte un organe de commutation 24 permettant de faire fonctionner l'émetteur (position II) ou de le mettre au repos (position R) sur commande du circuit de commande 15. Cette liaison de commande est matérialisée par un trait en pointillés. De la même manière, le récepteur 10 peut être mis en position de réception (position R) ou en position de repos (position E) par l'intermédiaire d'un organe de commutation 25 commandé à partir du poste de commande 15. Le poste de commande 15 se compose, de façon plus détaillée, d'un générateur de synchronisation 26. Ce générateur de synchronisation travaille avec roue libre et rattrapage en cas de rupture de la portée. Ce générateur 26 -est relié au récepteur 10 par l'intermédiaire d'un démodulateur de la sous-porteuse 27 dans le cas d'un poste -travaillant en technique analogique. Le générateur 26 commande directement l'état d'émission et de repos de l'émetteur 5 et l'état de réception et de repos du récepteur 10. Le circuit de commande 15 comporte également une horloge 27 de lecture et d'écriture. Cette horloge est reliée au générateur de synchronisation 26. L'horloge 27 commande la lecture et l'écriture des mémoires vives 17 et 22, pour assurer la compression des signaux dans le circuit de compression 3 en vue de leur émission et la détente des signaux de réception dans le circuit de détente 12 pour obtenir un signal continu attaquant le transducteur de lecture 14 d'un poste central en technique analogique. Ce poste central comporte un circuit de commande 30 destiné à envoyer séquentiellement des ordres d'émission à chaque poste du type de ceux décrits ci-dessus. Ce poste 30 est relié à un circuit de modulation 32 d'une sous porteuse qui attaque un émetteur 33 par l'intermédiaire d'un amplificateur 32. L'émetteur est relié à l'antenne 35 par l'intermédiaire d'un coupleur 34. Le circuit de commande 30 est également relié à l'antenne 35 par un circuit de réception formé d'un récepteur 36 relié à l'antenne 35 par le coupleur 34. Le récepteur 36 attaque un circuit 37 d'extraction de la sous-porteuse. Le signal d'écoute de la fréquence est obtenu par le circuit d'extraction 37 et est fourni au circuit de commande 30. Le circuit de commande 30 assure également la commande en émission/réception (E/R) de l'émetteur 33 et du récepteur 36 par des organes de commutation 38, 39. Le circuit de commande 30 est relié à un moyen de programmation 38 qui permet de programmer le nombre maximum de postes du système et par suite de répartir, par l'intermédiaire du circuit de commande 30, le temps alloué à chacun des postes pour assurer l'échange d'informations entre les différents postes dans les conditions optimales. Bien qu'en général, il soit avantageux que le système de transmission selon l'invention comporte un poste central tel que celui de la figure 2, le système peut également ne fonctionner qu'avec des postes dits mobiles, c'est-à-dire échangeant des informations en se synchronisant réciproquement. REVENDICATIONS 1) Procédé de communication simultanée sans liaison par fil, par un système à plusieurs postes fonctionnant en émetteur et en récepteur, procédé caractérisé en ce que - on n'utilise qu'une seule fréquence porteuse pour l'émission et la réception, cette fréquence étant commune à tous les postes du système ;; - on subdivise le temps de communication entre les postes en des périodes élémentaires, et communes à tous les postes du système - on attribue à chaque poste un créneau d'émission correspondant à une fraction de la durée d'une période d'émission et situé un instant dans la période élémentaire - pour l'émission d'un message par un poste pendant l'introduction du message dans le poste, on subdivise le message en périodes élémentaires de durée correspondant à celle de la période élémentaire du système - On inscrit les périodes élémentaires successives du message dans une mémoire - On effectue la lecture de chaque message élémentaire inscrit dans la mémoire en un temps (vitesse de lecture) correspondant à la durée d'un créneau d'émission et à l'instant du créneau d'émission associé à ce poste pour transmettre ce message à l'intérieur du poste et l'émettre - pour la réception, on met le poste en écoute pendant toute la partie de chaque période élémentaire autre que la partie de cette période réservée au créneau d'émission - à la réception d'un message élémentaire, on inscrit le message élémentaire dans une mémoire puis on effectue la lecture de ce message élémentaire à une vitesse plus lente que la vitesse d'inscription, de façon que la durée de lecture du message élémentaire soit égale à la durée de la période élémentaire du système on transmet le signal ainsi lu à un transducteur de reproduction. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on commande les créneaux d'émission de chaque poste à partir d'un poste'central du système. 3) Système de communication à plusieurs postes portatifs fonctionnant simultan-ément et en une seule fréquence en émetteur et en récepteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans chaque poste la partie d'émission comprend - un circuit de compression (3) entre le transducteur d'entrée (1, 2) du posté et l'émetteur (5), - un circuit d'identification (9) du poste relié à l'émetteur (5), et dans la partie de réception - un circuit d'expansion (12) entre le récepteur (10) et le transducteur de sort-ie (13, 14), - un circuit de commande (15) relié au circuit de compression (3) et au circuit d'expansion (12) pour commander la compression du signal à émettre, fourni par le transducteur d'entrée (1, 2) et ne le fournir à l'émetteur que pendant un créneau d'émission attribué à ce poste (instant du créneau) et pour commander l'expansion du signal reçu. 4) Système de communication selon la revendication 3, travaillant en technique numérique, système caractérisé en ce que - le circuit de compression (3) comporte un convertisseur analogique/numérique A/N (16) et une mémoire vive RAM (17) fournissant le signal de sortie du circuit de compression (3) ; - le circuit d'expansion (12) comporte une mémoire vive RAM (22) et un convertisseur analogique/ numérique A/N (23) fournissant le signal de sortie du circuit d'expansion (12). 5) Système de communication selon la revendication 3, travaillant en technique~analogique, système caractérisé en ce que - le circuit de compression (3f se compose d'un convertisseur analogique/numérique A/N (16) recevant le signal du transducteur d'entrée (1, 2) d'une mémoire vive RAM (17) recevant le signal numérique du convertisseur (16).et un convertisseur numérique/analogique N/A (18) fournissant le signal de sortie du circuit de compression (3) ;; - le circuit d'expansion (12) se compose d'un convertisseur -analogiqueínumérique A/N (21) recevant le signal du récepteur (10), une mémoire vive RAM (22) recevant le signal du convertisseur (21) et un convertisseur numérique/analogique N/A (23) recevant le signal de lecture de la mémoire vive (22) pour donner le signal de sortie du circuit d'expansion (12) attaquant le transducteur de sortie (13, 14). 6) Système de communication selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de commande (15) se compose d'un générateur de synchronisation (26) qui commande le fonctionnement de l'émetteur (5) et du récepteur (10), d'une horloge de lecture et-d'é-criture (27) commandant la lecture et l'écriture des mémoires vives (17 et 22) du circuit de compression (3) et du circuit d'expansion (12), cette horloge étant reliée au circuit de synchronisation (26), et le circuit de synchronisation (26) étant également relié au récepteur (10) pour recevoir les mots de synchronisation et d'identification des autres postes. 7) Système de communication selon la revendication 6, pour un poste travaillant en technique analogique, caractérisé en ce que le circuit de commande (15) comporte un démodulateur (27) de la sous-porteuse fournissant des sous-porteuses au générateur de synchronisation (26).