Brevet FR2640448A1 — publié le 19900615

SYSTEME DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS FORME DE RESEAUX EXPLOITANT PAR SAUTS DE FREQUENCE UN ENSEMBLE DE CANAUX La présente invention concerne un système de transmis- sion d'informations formé de réseaux exploitant par sauts de fré- quence un ensemble de canaux. Les réseaux, dont il est question ici, sont formés par plusieurs postes d'émission-réception pouvant communiquer entre- eux. Chaque réseau exploite, un par un, Les canaux de l'ensembLe selon une loi de sauts de fréquence pseudo-aléatoire. La Loi de saut d'un réseau doit rester inconnue des autres réseaux; les lois d'exploitation des différents réseaux doivent être orthogonales, c'est-à-dire qu'à un instant donné, il ne doit pas y avoir un canal affecté à plus d'un réseau. Un tel système trouve des applications importantes dans le domaine des Liaisons radioélectriques militaires o il est exigé d'avoir des liaisons sûres peu susceptibles d'être brouiLLées par L'ennemi. Le fait d'utiliser pendant une durée la plus brève possi- ble un canal parmi un très grand nombre, est considéré comme un moyen efficace de lutter contre un brouillage ennemi. On se heurte avec ce genre de système au problème sui- vant: on considère un poste d'un certain réseau qui est mis en position d'écoute pour recevoir l'émission d'un poste proche fai- sant évidemment partie de ce certain réseau. Lorsque survient un saut de fréquence, le certain réseau exploite un nouveau canal. IL ne faut pas que ce nouveau canal ait été utilisé comme canal d'émission par un poste Lointain faisant partie d'un autre réseau juste avant Ledit- saut de fréquence puisque Le temps de propagation que met L'onde émise par ce poste lointain pour parvenir au poste mis en position d'écoute va provoquer une interférence entre L'émission lointaine et l'émission du poste proche. La présente invention propose un système du genre cité dans le préambuLe avec Lequel on n'est pas confronté avec le pro- bLème ci-dessus. Pour cela, un système de transmission d'informations for- mé de canaux exploitant par sauts de fréquence un ensemble de canaux est remarquable en ce que Ledit ensemble est scindé en sous-ensembLes distincts et en ce que chacun de ces sous-ensembles est exploité à chaque saut. La description suivante faite en regard des dessins anne- xés, Le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com- prendre L'intérêt de L'invention, ainsi que La manière de la réaLi- ser. La figure 1 représente schématiquement Les empLacements géographiques de queLques postes d'émission-réception faisant partie d'un système conforme à L'invention. La figure 2 représente un schéma qui montre L'expLoita- tion de canaux de fréquence. La figure 3 montre schématiquement La répartition, dans Le temps, de La puissance utilisée pour transmettre L'information dans un canal donné. La figure 4 montre les courbes de rendement d'un système pour LequeL l'invention n'est pas appliquée. La figure 5 montre une exploitation possible des canaux disponibLes, conformément à L'invention. La figure 6 montre les courbes de rendement d'un système conforme à L'invention. La figure 7 montre un schéma de réalisation d'un poste d'émission-réception faisant partie du système conforme à l'inven- tion pour l'exploitation des canaux représentée à la figure 5. La figure 8 montre un premier exemple d'exploitation de canaux groupés en sous-gammes. La figure 9 montre un schéma de réaLisation d'un poste d'émissionréception pour L'exploitation de canaux représentée à la figure 8. La figure 10 montre un deuxième exemple d'expLoitation de canaux groupés en sous-gammes. La figure 11il montre un schéma de réaLisation d'un poste d'émission-réception pour L'expLoitation des canaux montrée à La figure 10. A la figure 1, on a représenté très schématiquement L'emplacement géographique de quelques postes faisant partie d'un système conforme à L'invention. Un tel système est formé de réseaux RO, R1, R2, R3, R4, R5,.. ., qui sont des groupes de postes. Ainsi, sur La figure 1, Les postes Pl (RO), P2 (RO), P3 (RO) et P4 (RO) appartiennent au réseau RO comme Le sous-entend la référence entre parenthèses. On a fait aussi figurer des postes Pl (R2), P2 (R2), Pl (R3). Chaque réseau utilise un canal pendant un temps At puis, après ce temps, il y a un saut de fréquence et on utiLise un autre canal pendant une durée At. Ainsi, si on se reporte à La figure 2, au temps tl et pour une durée At, Les postes du réseau RO ne peuvent communiquer entre eux que par l'intermédiaire du canal CH7, Les pos- tes du réseau R4, par L'intermédiaire du canal CH6 et ceux du réseau RI, par l'intermédiaire du canal CH5; puis, à L'instant t2 et pour une durée At, les postes du réseau RO ne peuvent communiquer que par l'intermédiaire du canal CH5. Les canaux CH7 et CH6 ne sont utilisés pendant cette durée At que pour respectivement Les réseaux R2 et R5. On rappelle, dans le cadre de l'application envisagée, que ce temps At doit être Le plus bref possible pour que peu d'informations soient utilisabLes par l'ennemi, afin qu'il ne puisse pas trouver les Lois de changement des canaux. Pour bien comprendre L'intérêt de l'invention, on va exa- miner ce qui se passe aux instants o ont Lieu les changements de canaux; par exemple, on se place à l'instant t2 et L'on considère Le canal CH7. Cet instant t2 est pris au niveau du poste P2 (R2). Cet instant est connu avec une précision de St qui est déterminée par Les erreurs de synchronisme des horloges des postes. A cet ins- tant f2, donc, les postes du réseau R2 utiLisent le canal CH7 et les postes du réseau RO se mettent sur Le canal CH5. Cependant, du fait que Le poste P1 (RO) est éloigné d'une distance "d", son émission serait reçue encore, si L'on ne prend pas des mesures, par le poste P2 (R2) pendant une durée tpg égaLe au temps de propagation que met L'onde pour aLLer du poste P1 (RO) au poste P2 (R2). Cet empiète- ment d'utilisation d'un même canal par deux réseaux est évité en partie par Le temps de garde T5 qui existe entre chaque changement du canal au niveau de L'émetteur (voir figure 3). Si on appeLLe TM Le temps que met l'émetteur pour passer de sa puissance d'émission maximum PMAX à sa cessation d'émission, et le temps que met l'émet- teur à retrouver sa puissance, on a alors La relation suivante: (1) TM + TS > tpg + 2 6t Avec une portée maximale d = 375 km, on a tpg = 1,25 ms, Pg valeur supérieure à la valeur TM + T5 = 0,75 ms permise par La tech- nologie. On est donc conduit à augmenter T5 pour satisfaire l'iné- galité (1). On peut définir un rendement p qui représente Le pour- centage de temps utiLisabLe pour La transmission des informations. En appelant Tp La durée pendant LaqueLLe L'information est effecti- vement transmise p s'écrit: Tp =(+26 (2) p T=Tp + TM + tpg +26t On voit alors que ce rendement devient de plus en plus mauvais pour des temps de propagation s'accroissant: pour compenser L'effet néfaste de ce temps, on peut agir aussi sur la précision 6t des horloges, ce qui augmente Le coût du matériel. La figure 4 montre La baisse du rendement p en fonction des erreurs dt pour diverses vaLeurs de T ces courbes sont tracées pour TM + tpg = 1,5 ms. Pour éviter cette diminution importante, l'invention propose une mesure qui consiste à scinder en N sous-ensembles dis- tincts L'ensemble des canaux et à utiliser pour chaque saut un seul de ces sous-ensembles. A la figure 5, on a représenté un ensemble de canaux référencés par CHO à CH63, les canaux forment un ensemble ECH. Cet ensemble est, conformément à L'invention, scindé par exempLe en N = 2 sous-ensembles distincts: SECHA et SECHB. Le sous-ensemble SECHA prend des canaux portant une référence numérique paire CHO, CH2,..., CH62 et Le sous-ensemble SECHB une référence numérique impaire CH1, CH3,..., CH63. Pour simplifier l'explication, on exa- mine l'exploitation de ces canaux par un seul réseau, le réseau RO. Ainsi, entre les instants tt1 et tt2, Le canal CH58 faisant partie du sousensemble SECHA est utilisé; puis entre les instants tt2 et tt3, c'est le canal CH27 du sous-ensemble SECHB, et entre Les ins- tants tt3 et tt4, on fait appeL à un des canaux du sous-ensemble SECHB: Le canal CH40. On peut alors évaluer l'amélioration du rendement apporté par l'invention. Dans le cas de N l'inégalité (1) est remplacée par (3) TM + T5 (N - 1) (Tp + 2TM + TS) >tpg +2 6t comme p peut s'écrire: (4) p = Tp + 2TM +T5 en éliminant Tp, la combinaison des relations (3) et (4) donne: 2t - N (2TM + T5) + tpg + TM (5) p =- 26t tpg - TM - T5 pg M On a représenté à la figure 6 différentes courbes de rendement. On a porté en ordonnée, à droite, différentes vaLeurs de Tp, l'équation (4) donne la relation qui lie p et Tp. Ces courbes sont tracées pour tpg = 1,25 ms TM = 0,25 ms T5 = 0,5 ms. On voit clairement qu'on ne peut avoir p et 6t grands tout en ayant Tp et N petits. En comparant avec La figure 4, on voit le gain obtenu sur p à 6t donné. La figure 7 montre le schéma d'un poste faisant partie du système conforme à L'invention. Ce poste comprend un ensemble émetteur-récepteur 1 qui peut permettre une transmission sur Les différents canaux CHO à CH63; le choix du canaL se fixe par La fréquence d'un synthétiseur de fréquence 2 qui est commandé au moyen d'un transcodeur 3; ce transcodeur 3 muni de bornes d'entrée FO, FI, F2, F3, F4, F5 permet de faire une correspondance entre Les 64 canaux et Le code binaire appLiqué à ses bornes d'entrée et for- mé des éléments binaires respectifs fO, fi, f2, f3, f4,. f5, cette correspondance est donnée au tableau 1 ci-dessous: TABLEAU 1 f5 f4 f3 f2 fi fO Canat 0 0 0 O o O CHO 0 O O O O 1 CH1 O O O O 1 O CH2 o O o O i 1 CH3 - - - - - - 1 1 1 1 1 O CH62 1 1 1 1 i l CH63 Les bornes Fl, F2, F3, F4, F5 sont reliées respectivement aux sorties FS1, F52, F53, F54, F55 d'un dispositif 10 fournissant des codes numériques différents pour des codes d'identification dif- férents appLiqués aux bornes BO, Bl, B2, B3, B4; un tel dispositif est décrit en détail dans La demande de brevet n 80 15 711 déposée Le 16 JuiLLet 1980 au nom de La Demanderesse. Des codes d'identification sont utiLisés pour identifier différents réseaux faisant partie du système. Les différents éLé- ments binaires bO, bl, b2, b3, b4, permettent de repérer trente-deux réseaux de la manière indiquée par Le tabLeau 2 ci-dessous: TABLEAU 2 b4 b3 b2 bl bO Réseaux O O O O O RO O O O O I Rl O O O 1 O R2 O O O 1 I R3 1 1 1 1 O R30 1 1 1 1 1 R31 Le dispositif 10 est formé d'un ensemble de brouillage BRO dont Les sorties constituent les bornes FS1 à FS5 et qui comporte des entrées G1, G2, G3, G4 et G5. Ce dispositif peut être constitué par le dispositif décrit dans la demande de brevet n 80 15 506 déposée Le 11 JuiLlet 1980 au nom de La Demanderesse. Ce dispositif fournit à ses sorties un mot binaire qui est le résultat d'une permutation d'ordre quelconque des éléments binaires appliqués à ses entrées. On peut considérer, pour simplifier l'explication du fonctionnement du système, que ce dispositif BRO effectue une permutation d'ordre zéro, c'est-à-dire que tout se passe comme si les entrées G1, G2, G3, G4 et G5 étaient reLiées directement aux sorties FS1, FS2, F53, F54 et FS5. Ce dispositif 10 comporte aussi un ensemble d'additionneurs "modulo 2" A1, A2, A3, A4, A5 dont les sorties sont reliées aux entrées Gi, G2, G3, G4, G5, Les premières entrées de ces additionneurs A1, A2, A3, A4 et A5 sont respectivement reliées aux bornes B4, B3, B2, B1, BO. Les deuxièmes entrées de ces additionneurs reçoivent des séquences pseudoaléatoires d'éléments binaires élaborées par un générateur GEN de séquences pseudo-aléatoires; la deuxième entrée de l'additionneur A1 reçoit une séquence référenciée par SQ1, la deuxième entrée de l'additionneur A2 reçoit une séquence S02, et ainsi de suite.... Les différentes séquences dépendent d'une cLé choisie parmi un très grand nombre. Ainsi, La séquence SQ1 dépend d'une clé C1, la sé- quence SQ2 d'une clé C2, la séquence SQ3 d'une clé C3, La séquence SQ4 d'une clé C4, SQ5 de C5. Cependant, pour qu'on soit assuré que les codes aux entrées G1, 62, 63, 64 et 65 soient orthogonaux, cer- taines clés vont être communes à plusieurs réseaux; ainsi, la clé C2 sera commune aux réseaux dont l'élément binaire b4 est le même. Cette clé C3 sera commune aux réseaux dont les éléments binaires b4, b3 sont les mêmes; cette clé sera notée C3 (b4, b3); on a aussi les clés C4 (b2, b3, b4) et C5 (bl, b2, b3, b4). Les différents codes sont fournis aux bornes FS1 à FS5 du dispositif 10 au rythme 1/At d'une horloge 20. Un circuit 25 constitué, par exemple, par une sim- ple bascule fournit une suite d'éléments binaires de valeur alter- née 0, 1, O, 1, O,..., de sorte qu'à chaque At on sera soit sur les canaux pairs (CHO, CH2,... CH62), soit sur les canaux impairs (CH1, CH3,.. . CH63). Dans un système conforme à l'invention, il peut y avoir disposés, dans un voisinage restreint, des postes d'émission-réception appartenant à des réseaux différents. Il ne faut donc pas que ces postes se perturbent entre-eux; pour cela, il est nécessaire de prévoir un découplage haute fréquence de ces postes. Pour obtenir ce découplage, Les canaux utilisés par les ré- seaux en question sont distants en fréquence d'une valeur au moins égale à une certaine valeur. Cette certaine valeur est assurée en découpant les soixante-quatre canaux en huit sous-gammes G560, SG1, 25..., 567. La sousgamme SGO est formée par les canaux CHO, CH1,.,., CH7, la sous-gamme SG1 par Les canaux CH8..., CH15, et ainsi de suite. On utilise alors seulement Les quatre sous-gammes SG1, SG3, G565 et G567 (voir la figure 8) , de sorte qu'entre chacune de ces sous-gammes, iL existe une sous-gamme non utiLisée dont la largeur correspond à une certaine vaLeur. Toujours dans Le cadre de l'inven- tion, on utilisera alternativement à chaque saut un canal pair ou un canal impair, dans la sous-gamme utilisée; les canaux suscep- tibles d'être utilisés sont indiqués en trait gras à la figure 8. Ainsi, les canaux impairs des sous-gammes G561, G563, G565 et 567 peu- vent être utilisés entre les instants ttl1 et tt2, tandis que Les canaux pairs de ces mêmes sous-gammes peuvent l'être entre les instants tt2 et tt3. Puis à nouveau, les canaux impairs peuvent L'être entre Les instants tt3 et tt4. La figure 9 montre un détail de réalisation d'un poste d'émission-réception faisant partie d'un système conforme à l'in- vention qui permet une exploitation des canaux répondant à La figure 8. Le code d'identification des réseaux comporte ici quatre élé- ments binaires bO', bl', b2', b3' appliqués respectivement aux bor- nes BO', B1', B2' et B3'. Ces bornes sont reLiées aux premières en- trées de quatre additionneurs "moduLo 2" A5, A4, A2 et AI dont Les deuxièmes entrées reçoivent du générateur GEN les séquences SQ5, SQ4, SQ2 et SQOI. Les sous-gammes sont définies par les éléments bi- naires présents aux entrées F5, F4, F3 du convertisseur; comme l'é- lément binaire f3 est en permanence "1", on voit que L'on n'aura af- faire qu'avec Les sous-gammes dont La référence comporte un chiffre impair. Le circuit de brouiLLage BRO est formé de deux parties BRO' et BRO". La partie BRO' effectue une permutation quelconque entre Les éléments binaires présents à ses bornes G5 et G4 pour Les resti- tuer aux entrées F5 et F4, les bornes G5 et G4 étant reliées aux sorties des additionneurs A5 et A4. La partie BRO" effectue une per- mutation quelconque entre les éléments binaires présents à ses bor- nes G2 et G1 pour les restituer aux bornes F2 et Fl, les bornes G2 et G1 étant reliées aux sorties des additionneurs A2 et Al. La borne FO est reliée à la sortie du dispositif 25 qui fournit alternative- ment des "1" et des "0" Logiques. il est possible de scinder d'une autre manière L'ensem- ble des canaux. Par exemple, en se plaçant toujours dans Le cas des sousgammes, on peut, comme cela est schématisé à la figure 10, prendre un premier sous-ensemble comprenant tous Les canaux (c'est- à-dire à La fois Les canaux pairs et impairs) des sous-gammes dont la référence numérique est impaire: c'est-à-dire les sous-gammes SG1, SG3, SG5 et SG7 et comme deuxième sous-ensembLe, tous Les canaux des sousgammes dont La référence numérique est paire; à chaque saut, bien entendu, on passe d'un sous-ensemble à L'autre. La fi- gure 11 montre La manière selon Laquelle on peut obtenir des sous- ensembles. Le numéro des sous-gammes est déterminé par Les élé- ments binaires appliqués aux bornes F5, F4, F3, pour passer des sous-gammes de référence paires aux sous-gammes de références im- paires, on a relié La borne F3 au circuit 25. Les bornes F5 et F4 sont reLiées à une partie BRO' du circuit de brouiLLage, Les bornes F2, F1, F0 du convertisseur sont reliées aux sorties de La deuxième partie BRO" du circuit de brouillage, Les parties BRO' et BRO" fonctionnent d'une manière indépendante l'une de l'autre, mais au mreme rythme. Les entrées du circuit BRO' sont reliées aux sorties d'additionneurs "moduLo 2" A5 et A4 et ceLLes du circuit BRO" aûx sorties des additionneurs A2, Al et A0. Les entrées de ces addi- tionneurs A5, A4, A3, A2, Al, AO reçoivent Le code binaire d'iden- tification appliqué aux bornes BO', Bl', B2', B3', B4', B5'. Les deuxièmes entrées de ces additionneurs reçoivent Les éléments bi- naires des séquences SQ5, SQ4, SQ2, SQ1 et SQ respectivement four- nies par Le générateur GEN; on remarque que cette dernière façon de faire, illustrée par les figures 11 et 10, utiLise au mieux l'ensemble des canaux disponibles lorsqu'on veut prévoir un décou- plage haute fréquence. REVENDICATIONS: 1. Système de transmission d'informations formé de réseaux expLoitant par sauts de fréquence un ensemble de canaux, caracté- risé en ce que ledit ensemble est scindé en sous-ensembles distincts et en ce que chacun de ces sous-ensembles est exploité à chaque saut. 2. Système de transmission d'informations selon La revendi- cation 1, dans Lequel chaque réseau identifié par un code dtidenti- fication regroupe plusieurs postes d'émission-réception comportant chacun un synthétiseur de fréquence utilisé pour déterminer Le canal exploité, caractérisé en ce que pour commander Leur synthéti- seur de fréquence chaque poste d'émission-réception comporte un transcodeur pour faire correspondre à un code numérique appliqué à ses entrées une information déterminant Le canal exploité, un dis- positif pour fournir des successions de codes numériques en fonc- tion des codes d'identification dont les sorties sont reliées à des entrées du transcodeur et un circuit fournissant des données numé- riques alternées dont la sortie est reliée à L'une des entrées du transcodeur.