Brevet FR2616603A1 — publié le 19881216

PROCEDE DE TRANSMISSION DE DONNEES PAR UN CANAL RADIOPHONIQUE, EMETTEUR ET RECEPTEUR POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé de transmission de données par un canal radiophonique, ainsi qu'un émetteur et un recepteur pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les données ainsi transmises peuvent correspondre à divers messages alphanumériques pouvant être affichés sur un récepteur-, sans que le confort d'ecoute de l'auditeur en soit perturbé. a transmission de données numériques par un canal hertzien est surtout connue en télévision. Le système de télétexte dont la variante diffusée est dénommée ANTIOPE en est un exemple. Dans un tel système des données numériques représentant des messages sont insérées dans des lignes vidéo disponibles en fin de trame, lignes qui ne transportent pas de signal d'image. La présente invention vise un but analogue, mais avec un canal radiophonique. Or, dans ce cas, il se pose un problème dû au fait qu'il n'existe pas, dans un tel canal, cette disponibilité que l'on trouve en télévision avec les lignes de fin de trame. Naturellement, on pourrait interrompre le message sonore pour transmettre des données, mais il est manifeste que le confort d'écoute s'en ressentirait gravement. Cette solution est d'autant plus inadmissible qu'il va s'agir de stéréophonie et'de modulation de fréquence, où les exigences de l'auditeur sont particulièrement grandes. Ainsi, ne disposant d'aucune ressource supplémentaire et ne pouvant interrompre, même brièvement, ltémission, il semble que l'homme du métier se trouve ' confronté à un problème insoluble. La présente invention a justement pour but de proposer un procédé de transmission qui est simple de mise en oeuvre et qui permet de transmettre des données numériques sans apporter la moindre perturbation dans l'écoute radiophonique. Pour mieux comprendre l'invention, il faut d'abord rappeler la structure et le fonctionnement d'un canal radiophonique de type stéréophonique en modulation de frequence. Les figures annexées 1 et 2 illustrent respectivement un émetteur et un récepteur connus de ce type. L'émetteur représenté sur la figure 1 comprend - un multiplexeur 10 à deux voies droite et gauche (D, G) recevant des signaux analogiques véhiculant le signal traditionnel musical et/ou vocal, - un oscillateur 12 délivrant une sous-porteuse à une fréquence Fm, classiquement 38 kHz et commandant le multiplexeur 10, - un diviseur de fréquence par deux, référencé 14, recevant le signal à la fréquence Fm et délivrant un signal à la fréquence Fm/Z, (classiquement à 19 kHz), - un additionneur 16 à deux entrées recevant respectivement le signal multiplexé et le signal à la fréquence Fm/2, et à une sortie délivrant un signal audio (A), - un émetteur à modulation de fréquence 18, travaillant par exemple dans la bande allant de 88 à 108 MHz, - une antenne d'émission 19. Le récepteur representé sur la figure 2 comprend - une antenne de réception 20, - un démodulateur à démodulation de fréquence 22 restituant un signal audio (A), - une boucle à verrouillage de phase 24 constituée par un oscillateur commandé en tension 26 fonctionnant autour de la fréquence Fm (a 38 kHz dans l'exemple pris plus haut), suivi d'un diviseur de fréquence par deux 27, un comparateur 28 à deux entrées reliées respectivement au diviseur et au démodulateur 22 et à une sortie reliée à l'oscillateur commandé en tension 26, et enfin un condensateur de découplage 29, - un démultiplexeur 30 recevant le signal démodulé provenant de 22 et étant commandé par le signal restitué par la boucle 24 à la fréquence Fm, ce démultiplexeur délivrant deux signaux sur deux voies droite et gauche (D, G) ces signaux véhiculant le signal musical et/ou vocal. L'invention utilise un canal radiophonique de ce type de la manière suivante A) à l'émission - on module l'une des caracteristiques de la sousporteuse à la fréquence Fm, par exemple la fréquence, La phase ou l'amplitude, par les données numériques à transmettre, sans modifier la fréquence de multiplexage qui reste à la fréquence Fm, (soit 38 kHz dans l'exemple pris), - on divise la fréquence signal modulé par deux, - on ajoute au signal délivré par le multiplexeur le signal modulé après division par deux de la fréquence. B) à la réception - on extrait de la boucle à verrouillage de phase -le signal d'erreur, qui contient l'information relative aux données numériques utilisées à l'émission. Bien que la modulation de la sous-porteuse puisse affecter l'une quelconque de ses caractéristiques, dans une variante privilégiée c'est la fréquence de cette porteuse qu'on module. Dans ce cas A) à l'émission : on modifie la fréquence Fm du signal pour lui donner une valeur au-dessus ou en-dessous de Fm, l'une des valeurs correspondant à une donnée égale à O et l'autre, à une donnée égale à 1, et B) à la réception, on prélève le signal d'erreur disponible entre le comparateur et l'oscillateur commandé en tension, on détermine le signe de ce signal d'erreur, ce qui restitue la valeur numérique de la donnée transmise. Selon une autre variante privilégiée c'est la phase de la sous-porteuse qu'on module par les données numériques. Dans ce cas : A) à l'émission, on modifie la phase de la sous-porteuse à la fréquence Fm pour lui donner une avance ou un retard selon la valeur 0 ou 1 de la donnee à transmettre, B) à la réception, on prélève le signal d'erreur disponible entre le comparateur et l'oscillateur commandé en tension, on détermine la phase de ce signal, et l'on restitue ainsi la valeur numerique de la donnée transmise. Selon l'invention, la porteuse à 19 KHz est modulée, sans que les oscillateurs commandés en tension, qui sont montés sur les équipements existants, ne devient de leur fréquence de travail qui est 39 KHz. Pour cela, l'oscillateur sur le récepteur de données numérique est choisi pour avoir une constante de temps faible, pour qu'il puisse suivre la variation de fréquence ou de phase et détecter cette variation. Pour maintenir les oscillateurs commandés en tension sur la fréquence de 38 KHZ et éviter des risques de décrochage, on organise les paquets de données numériques à l'émission de telle sorte qu'il y ait, statistiquement, autant de O que de 1. Un moyen simple consiste à réémettre un groupe de bits sous la forme complémentaire.Par exemple, ayant émis un quartet. 0001, on émettra le quartet complémentaire 1110, ce qui, sur l'octet ainsi émis, correspondra à quatre O et à quatre 1. Mais on peut aussi réémettre par octet ou par groupe d'octets. Le filtrage de oscillateurs commandés en tension est suffisant pour qu'ils ne se déverrouillent pas du fait de l'écart de fréquence ou de phase. La redondance ainsi introduite permet en outre une vérification des données transmises, par un traitement numérique approprié. De toute façon l'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, en liaison avec les figures annexées sur lesquelles - la figure 1, déjà décrite, représente un émetteur en stéréophonie et à modulation de fréquence, - la figure 2, déjà décrite, représente un récepteur du même type, - la figure 3 illustre un émetteur selon l'invention, travaillant par modulation de la fréquence de la sous-porteuse, - la figure 4 illustre un récepteur correspondant, - la figure 5 illustre un émetteurr travaillant par modulation de la phase de la sous-porteuse, - la figure 6 montre quelques signaux illustrant le fonctionnement de cet émetteur, - la figure 7 illustre un récepteur correspondant à l'émetteur de la figure 5, - la figure 8 montre quelques signaux illustrant le fonctionnement de ce récepteur, - la figure 9 montre une organisation possible pour les paquets de données transmises. L'émetteur iLlustré sur la figure 3 comprend des moyens déjà représentés sur la figure 1 et qui portent pour cette raison les mêmes références. Il comprend en outre un oscillateur commandé en tension 42 travaillant autour de la fréquence Fm, cet oscillateur recevant d'un circuit 40 une tension pouvant prendre l'une ou l'autre de deux valeurs selon la valeur numérique de la donnée à transmettre ; l-'oscillateur émet ainsi un signal dont la fréquence F est au-dessus ou au-dessous de Fm ; un diviseur 44 divise par deux la fréquence ; ce diviseur est relié à l'additionneur 16 classique. Le récepteur représenté sur la figure 4 comprend, lui aussi, des moyens déjà représentés sur la figure 2 et qui portent pour cette raison les mêmes références. Le récepteur comprend en outre un comparateur 50, dont une entrée reçoit une tension fixe et une autre entrée reçoit la tension prélevée dans la boucle 24 entre le comparateur 28 et l'oscillateur commandé en tension 26 ; un circuit 52 d'acquisition du signal délivré par le comparateur 50 ; un dispositif d'affichage alphanumérique 54 commandé par le circuit d'acquisition 52. Le fonctionnement de cet émetteur et de ce récepteur résulte de ce qui a été dit plus haut. La fréquence de l'oscillateur 42 peut être égale à Fm plus ou moins quelques kilohertz, par exemple (38+2) ou (38-2) kHz selon la valeur O ou 1 de La donnée à transmettre. La fréquence après le diviseur 44 est donc égale à (19+1) ou (19-1) kHz Dans le récepteur, le signal d'erreur délivré par le comparateur 28 est soit positif soit négatif, ce qui permet de retrouver la donnée appliquée sur l'oscillateur 42 de l'émetteur. La variante fonctionnant en modulation de phase est illustrée sur les figures 5 à 8. L'émetteur représenté sur la figure 5, comprend, en plus des moyens déjà représentés sur la figure 1, un diviseur de fréquence 14 commandé par un signal a la fréquence Fm issu de l'oscillateur 12, un générateur de rampe 60 commandé par le signal à la fréquence Fm/2 issu du diviseur ; un comparateur à deux entrées 62, l'une reliée au générateur à rampe 60 et l'autre à une source de tension 64 (pouvant être un potentiomètre) et pouvant prendre deux valeurs selon la valeur d'une donnée numérique à transmettre qui est appliquée par une connexion 65 ; le comparateur possède une sortie délivrant un signal qui dépend de la valeur de la donnée ; cette sortie est reliée l'additionneur 16. La figure 6 illustre le fonctionnement de ce circuit. Sur la ligne a on voit les rampes émises par le circuit 60. Le comparateur 62 reçoit ces rampes ainsi qu'une tension soit haute soit basse, selon que la donnée à transmettre est égale à 1 ou à 0. Les lignes b et c montrent respectivement les impulsions délivrées par le comparateur selon que la tension de comparaison est haute ou basse. La ligne d montre le signal que l'on obtiendrait avec une tension de référence qui serait comprise entre la tension haute et la tension basse. On voit que les fronts descendants du signal de la ligne b sont déphasés vers l'avant par rapport au signal de référence de la ligne d et que ces mêmes fronts descendants sont déphasés vers l'arrière pour le signal de la ligne c. Ainsi, la position de ces fronts est déterminée par la valeur de la donnée transmise. Le récepteur représenté sur la figure 7 comprend, en plus de la boucle à verrouillage de phase 24, un comparateur de phase 70 dont l'entrée est reliée en un point de la boucle situé entre le comparateur 28 et l'oscillateur commandé en tension 26. Le circuit 70 est relié à un dispositif d'affichage 72. La figure 8 illustre le fonctionnement du récepteur et notamment le fonctionnement du circuit 70. Sur la ligne a on voit un signal à la fréquence Fm/2 (par exemple 19 kHz), sur la Ligne b un signal en avance de phase et sur la ligne c un signal en retard de phase. Le signal de la ligne a est celui qu'on trouve à la sortie du diviseur par deux (27), donc sur l'une des entrées du comparateur 28 ; le signal des lignes b ou c est appliqué sur l'autre entrée de ce même comparateur. Le front descendant du signal a correspond soit à une valeur haute (ligne b) soit à une valeur basse (ligne c). Le comparateur 28 se comporte comme une porte OU-exctusif et sa sortie indique si l'on se trouve dans un cas ou dans l'autre. Le circuit 70 restitue alors la valeur binaire correspondante 1 ou 0 par la donnéetransmise. La figure 9 enfin représente un exemple d'organisation d'un paquet de données pouvant etre transmises selon l'invention qui vient d'être décrite. La signification des différents blocs est la suivante 100 : SYNCHRO : ce bloc permet de synchroniser les récepteurs des terminaux au niveau du bit. 101 : PREAMBULE : ce bloc permet de synchroniser les récepteurs des terminaux au niveau de l'octet. 102 : HORLOGE ET HEURE DE REVEIL : ce bloc donne l'heure pour la correction de l'horlogge interne des terminaux et permet de mettre en écoute les terminaux avant une émission qui les concerne. 103 : TYPE D'EMISSION : ce bloc permet de sélectionner des informations générales ou de confirmer la réception pour un terminai qui peut recevoir ses informations individuelles. 104 : STATION : code émetteur. 105 : CHECKSUM : ce bloc permet le contrôle de la bonne réception des octets transmis. 106 : NO DE FICHE : ce bloc sélectionne un écran parmi les 52 de la mémoire du terminal. 107 : DONNEES : ce bloc correspond aux informations à transmettre. 108 : NO TERMINAL : ce signal correspond à un code utilisateur individuel. 109 : EOT : ce bloc correspond à la fin du texte d'une trame. Le récepteur décrit plus haut peut avantageusement s'intégrer dans un dispositif de type calculatrice de poche à radiorécepteur. L'ensemble présente un format analogue à celui d'une carte de crédit bancaire. Une telle carte comprend un ecran d'affichage par exemple à cristaux liquides, un clavier de consultation et un avertisseur sonore ("buz2er") signalant à l'utilisateur l'arrivée d'informations. Un tel récepteur permet de transmettre des informations de toute nature : informations générales, informations et pronostics sportifs, informations et conseils boursiers, horoscopes, lettres confidentielles, petites annonces, informations sur le trafic routier, etc... REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission de données par un canal radiophonique de type stéréophonique à modulation de fréquence, consistant, de manière connue : A) à l'émission, à : - engendrer deux voies audio dites gauche et droite, - engendrer une sous-porteuse à une fréquence Fm, - multiplexer les deux voies droite et gauche à la fréquence Fm, - former un signal à Fm/2 à partir du signal à la fréquence Fm par division de la fréquence par 2, - ajouter au signal multiplexé le signal à la fréquence Fm/2 pour former un signal audio, - émettre, par modulation de fréquence, le signal audio, B) à la réception, à :: - recevoir le signal émis, - démoduler le signal reçu pour restituer un signal audio, - reconstituer un signal à la fréquence Fm à l'aide d'une boucle à verrouillage de phase comprenant un oscillateur commandé en tension fonctionnant à la fréquence Fm, un diviseur de fréquence par deux et un comparateur recevant le signal démodulé et le signal délivré par Le diviseur et délivrant un signal d'erreur appliqué à l'oscillateur, - démultiplexer le signal audio à l'aide du signal à la frequence Fm pour restituer les voies droite et gauche, ce procédé étant caractérisé par Le fait que :: A) à l'émission - on module l'une des caractéristiques de la sousporteuse à la fréquence Fm (fréquence, phase ou amplitude) par les données numériques-à transmettre, sans modifier la fréquence de multiplexage qui reste à la fréquence Fm, - on divise par deux la fréquence du signal module, - on ajoute au signal multiplexé le signal modulé après division par deux de la fréquence, B) à la réception - on extrait de la boucle à verrouillage de phase le signal d'erreur, - on extrait de ce signal les données numériques correspondant à la modulation numérique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que : A) à l'émission : on modifie la fréquence Fm du signal pour lui donner une valeur au-dessus ou en-dessous de Fm, l'une des valeurs correspondant à une donnée égale à O et l'autre à une donnée égale à 1, et B) à la réception, on prélève le signal d'erreur disponible entre le comparateur et l'oscillateur commandé en tension, on détermine le signe de ce signal d'erreur, ce qui restitue la valeur numérique de la donnée transmise. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que A) à l'émission, on modifie la phase de la sous-porteuse pour lui donner une avance ou un retard selon la valeur 0 ou 1 de la donnée à transmettre, B) à La réception, on prélève le signal d'erreur disponible entre le comparateur et l'oscillateur commandé en tension, on détermine la phase de ce signal, et l'on restitue ainsi la valeur numérique de la donnée transmise. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, après avoir émis un groupe de données numériques, on émet le groupe complémentaire. 5. Emetteur permettant la transmission de données selon le procédé de La revendication 2, et comprenant de manière connue un un multiplexeur (10) à deux voies droite et gauche (D, G) recevant des signaux analogiques véhiculant le signal traditionnel musical et/ou vocal, - un oscillateur (12) engendrant une sous-porteuse à une fréquence Fm et commandant le multiplexeur (10), - un diviseur de fréquence par deux (14), recevant le signal à a fréquence Fm et délivrant un signal à la fréquence Fm/2, - un additionneur (16) à deux entrées recevant respectivement le signal multiplexé et le signal à la fréquence Fm/2, et à une sortie délivrant un signal audio (A), - un émetteur à modulation de fréquence (18), - une antenne d'émission (19), cet émetteur étant caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un oscillateur commandé en tension (42) travaillant autour de la fréquence Fm, cet oscillateur recevant une tension pouvant prendre l'une ou l'autre de deux valeurs selon la valeur numérique de la donnée à transmettre, l'oscillateur émettant ainsi un signal dont la fréquence est au-dessus ou au-dessous de Fm, un diviseur par deux de la fréquence (44), ce diviseur délivrant un signal qui est appliqué à L'additionneur (16). 6. Récepteur permettant la réception de données selon la revendication 2, et comprenant de manière connue : - un démodulateur de fréquence (22), - une boucle à verrouillage de phase (24) constituée par un oscillateur commandé en tension (26) fonctionnant autour de la fréquence Fm, suivi d'un diviseur de fréquence par deux (27), et un comparateur (28) à deux entrées reliées respectivement au diviseur par deux (27) et au démodulateur (22) et à une sortie reliée à l'oscillateur commandé en tension (26), - un démultiplexeur (30) recevant le signal démodulé et etant commandé par le signal restitué par la boucle (24) à la fréquence Fm, ce démultiplexeur délivrant deux signaux sur deux voies droite et gauche (D, G), ces signaux véhiculant le signal traditionnel musical et/ou vocal, ce récepteur étant caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un comparateur (50) dont une entrée reçoit une tension fixe et une autre entrée reçoit la tension prélevée dans la boucle (24) entre le comparateur (28) et l'oscillateur commande en tension (26), - un circuit C52) d'acquisition du signal délivré par ce comparateur. 7. Emetteur pour la transmission de données selon le procédé de la revendication 3 et comprenant de manière connue - un multiplexeur (10) à deux voies droite et gauche (D, G) recevant des signaux véhiculant un signal musical et/ou vocal, - un oscillateur (12) à la fréquence Fm commandant le multiplexeur (10), - un diviseur de fréquence par deux (14) recevant le signal à la fréquence Fm et délivrant un signal à la fréquence Fm/2, - un additionneur (16) à deux entrées recevant le signal multiplexé et le signal à la fréquence Fm/2 et à une sortie délivrant un signal audio, - un émetteur à modulation de fréquence (18), - une antenne d'émission (19), cet émetteur étant caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un générateur de rampes (60) commandé par le signal à la fréquence Fm, un comparateur (62) à deux entrées, l'une reliée au générateur de rampes (60) et l'autre à une source de tension (64) pouvant prendre deux valeurs selon la donnée numérique à transmettre et à une sortie délivrant un signal dépendant de la donnée, cette sortie étant reliée au diviseur de fréquence par deux (14). 8. Récepteur permettant- La réception de données numériques, ce récepteur mettant en oeuvre le procédé de la revendication 3 et comprenant de manière connue : - un démodulateur de fréquence (22), - une boucle à verrouillage de phase (24) constituée par un oscillateur commande en tension (26) fonctionnant autour de la fréquence Fm, suivi d'un diviseur de fréquence par deux (27) et un comparateur (28) à deux entrées reliées au diviseur par deux (27) et au démodulateur (22) et à une sortie reliée à l'oscillateur (26), - un démultiplexeur (30) recevant le signal démodulé et commandé par le signal restitué à la fréquence Fm, ce démultiplexeur (30) délivrant deux signaux selon deux voies droite et gauche, ces signaux véhiculant le signal traditionnel musical et/ou vocal, ce récepteur étant caractérisé par le fait qu-'il comprend en outre un comparateur de phase (70) relié en un point de la boucle situé entre le comparateur (28) et l'oscillateur commandé en tension (26). 9. Récepteur selon l'une quelconque des revendications 6 et 8, caractérisé par Le fait qu'il est intégré dans une carte de radiorécepteur, cette carte comprenant un écran d'affichage.