Brevet FR2667748A1 — publié le 19920410

i "Système de transmission d'informations selon un multiplex temporel présentant une structure variable". Description La présente invention concerne un système de trans- mission d'informations selon un multiplex temporel présentant une structure variable utilisant au moins un canal fréquentiel pour transmettre, par seconde, à des dispositifs d'abonnés, NT paquets de transmission qui sont formés de nt éléments binaires et qui sont alloués à des dispositifs d'abonnés four- nissant, eux, par seconde, 1/TS paquets d'informations de n 5 éléments binaires, système comportant au moins, d'une part un circuit de multiplexage temporel pour multiplexer les informations provenant des dispositifs d'abonnés et pour for- mer ledit multiplex temporel et d'autre part, un circuit de démultiplexage pour distribuer l'information d'un multiplex temporel aux dispositifs d'abonnés. Un tel système est décrit dans la demande de brevet EP-A O 261 127 Ce système connu permet de transmettre des pa- quets d'informations de différents formats Il est donc possi- ble de s'adapter aux différents formats de paquets d'informa- tions des codeurs-décodeurs de parole que l'on trouve actuel- lement sur lé marché. L'invention propose un système de ce genre qui of- fre aussi la possibilité de s'adapter au débit des différents codeursdécodeurs de parole et qui permet aussi de transmettre des données à des débits variables sur une même trame sans pour cela nécessiter beaucoup de moyens. Pour cela un tel système est remarquable en ce que il est prévu des moyens d'entrelacement couplés avec le cir- cuit de multiplexage pour mettre dans un paquet de transmis- sion alloué des éléments binaires de différents paquets d'in- formations alloués au même dispositif d'abonné et des moyens de désentrelacement couplés avec le circuit de démultiplexage pour effectuer l'opération inverse des moyens d'entrelacement. Un avantage important de l'invention est qu'un pa- quet d'erreurs survenant sur un paquet de transmission se trouve étalé du fait de l'entrelacement sur plusieurs paquets d'informations, comme ceux-ci sont codés au moyen de codes correcteurs d'erreurs, les informations pourront alors être plus facilement reconstituées puisque les erreurs sont éta- lées, donc décorrélées Le codage correcteur d'erreurs sur chaque paquet est donc plus performant. La description suivante, accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fe- ra bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre un système de transmission d'in- formations conforme à l'invention. La figure 2 montre des spectres de fréquence utili- sés par le multiplex TDMA. La figure 3 montre l'organisation du multiplex TDMA. La figure 4 montre la répartition des canaux utili- sés pour la transmission des paquets de transmission. La figure 5 montre le détail du circuit de multi- plexage. La figure 6 montre comment est réalisé l'entrelace- ment des paquets. Là figure 7 montre comment est réalisé l'entrelace- ment des éléments binaires par paquet. La figure 8 montre comment est conçu le circuit d'adresses pour l'entrelacement paquet. La figure 9 montre comment est conçu le circuit d'adresses pour l'entrelacement des éléments binaires par pa- quet. A la figure 1, on a représenté un système de trans- mission conforme à l'invention Pour des raisons de simplici- té, on a fait figurer trois dispositifs d'émission-réception, référencés par 1, 2 et 3 respectivement, alors qu'en pratique une pluralité de tels dispositifs peut faire partie d'un tel système Les dispositifs 2 et 3 sont considérés dans cet exem- ple comme des mobiles alors que le dispositif 1 est considéré comme un poste fixe ou base. Ces trois dispositifs communiquent entre eux par une liaison bidirectionnelle, de type radio par exemple, qui relie d'une part le dispositif 1 au dispositif 2 et le dispo- sitif 1 au dispositif 3 selon le sens indiqué par la flèche A et d'autre part le dispositif 2 au dispositif 1 et le dispo- sitif 3 au dispositif 1 selon la flèche R. A chacun de ces dispositifs est rattaché un certain nombre d'organes d'abonnés SA 1, SA 2,, S Am pour le disposi- tif 1 et SB 1, SB 3, (non représenté), S Bn pour le disposi- tif 2 et SB 2 pour le dispositif 3 Ces organes d'abonné peu- vent être des combinés téléphoniques, cas des organes SA 1, S Am, SB 2 et S Bn, et ils sont reliés aux dispositifs 1 à 3 par des codeurs-décodeurs de parole SPA 1, SP Am, SPB 2 et SP Bn res- pectivement, ou bien encore des dispositifs de transmission en facsimilé, etc, SA 2, SB 2 reliés aux dispositifs 1 et 2 par des circuits à interfaces CIA 2 et CIB 1 Mais quel que soit l'organe d'abonné, les données fournies à leur sortie sont du type binaire, de sorte que la transmission entre les disposi- tifs 1 à 3 puisse s'effectuer selon un multiplexage temporel numérique du type TDMA, chacun des dispositifs étant pourvu de moyens pour incorporer ou pour prélever les informations du multiplex. Ce multiplexage est réalisé par le circuit de mul- tiplexage 10, faisant partie du dispositif 1, qui multiplexe les informations provenant des codeurs-décodeurs du circuit interface SPA 1, CIA 2,, SP Am Aux données multiplexées on ajoute des éléments binaires pour la gestion du paquet et du multiplex au moyen d'un circuit d'insertion 12 Puis les élé- ments binaires fournis par le circuit 12 sont utilisés par un modulateur 14 qui émet un symbole pour deux éléments binaires (cas de la modulation à deux éléments binaires par symbole). Un émetteur 15 émet ces symboles dans l'espace au moyen d'une antenne d'émission 17 en direction du dispositif 2 selon le sens A. Les informations provenant du dispositif 2 se pro- pageant selon le sens R sont captées par l'antenne de récep- tion 20 Un circuit récepteur 22 connecté à cette antenne fournit des signaux à un démodulateur 24 Les éléments binai- res reconstitués par ce démodulateur sont traités par un cir- cuit de retrait 26 qui ote les éléments binaires de gestion. Un démultiplexeur 28 distribue les informations aux différents décodeurs et circuit d'interfaces SPA 1, CIA 2,, SP Am Pour être transmis par voie radio, le multiplex TDMA nécessite des canaux fréquentiels centrés autour d'une fréquence porteuse. De plus il a été prévu pour le dispositif 1, un commutateur du genre PABX 29 qui permet d'établir les communi- cations entre les mobiles, ici, les dispositifs 2 et 3. A la figure 2 on a représenté des canaux fréquen- tiels centrés autour de deux fréquences porteuses FPA et FPR, chacune étant affectée à un sens de transmission A et R res- pectivement La bande passante BP envisagée ci-dessus autour de ces fréquences porteuses est de 25 k Hz Les fréquences por- teuses sont comprises approximativement dans la bande 400 M Hz-900 M Hz. La figure 3 montre l'organisation de ce multiplex TDMA, composé d'une multitrame MTR formée de M trames TR, com- posées chacune d'une part de T intervalles de temps TC Hi (i = 1 T) et d'autre part d'un intervalle de temps XCCH L'inter- valle XCCH est utilisé pour l'organisation du multiplex tandis que les intervalles TC Hi le sont pour transmettre le trafic utile Chacun de ces intervalles TCH 1 à TCHT comporte neb éléments binaires. Pour un multiplex temporel véhiculant entre 1 et 6 canaux on aura: M = 60 trames par multitrame, T = 19 intervalles de temps TCH par trame, soit 20 intervalles de temps au total avec l'intervalle XCCH, neb = 190 éléments binaires dont 46 servent à la récupéra- tion des 144 éléments binaires de trafic et à la ges- tion de la communication (synchronisation, état de l'abonné -décroché ou raccroché). Dans le cadre de l'exemple décrit, avec 200 inter- valles de temps de trafic utile transmis en 1 seconde, l'en- semble des canaux de trafic dispose de 28,8 keb/s. Le multiplex temporel devant s'adapter à différents codeurs de parole ( 2,4 keb/s, 13 keb/s), il est nécessaire d'offrir entre 1 et 6 canaux de trafic La figure 4 montre l'organisation de ce multiplex pour un nombre de canaux égal à 4. Les quatre canaux CHO à CH 3 correspondent chacun à un dispositif d'abonné et sont utilisés pour transmettre un paquet de neb éléments binaires dont 144 sont disponibles pour l'utilisateur La multitrame TR 1 est constituée de 19 in- tervalles de temps IT O à IT 18 et une multitrame comprend 60 trames. Dans une trame les intervalles de temps ITO, IT 4,, sont alloués au canal CHO, I Ti, IT 5,, sont alloués au canal CH 1, IT 3,, IT 15 sont alloués au canal CH 3. Le circuit de multiplexage 10, montré en détail à la figure 5 est bâti autour d'une mémoire 30 dans laquelle on inscrit les paquets de parole élaborés par les codeurs de pa- role SPAI,, SP Am Cette mémoire est mise tour à tour en position d'écriture et de lecture au moyen d'un signal HO pé- riodique élaboré par une horloge 31 Les paquets de paroles transitent par des mémoires-piles LIF 1 à LI Fm respectivement, qui emmagasinent les éléments binaires un par un et les resti- tuent un par un Les sorties de ces mémoires LIF 1 à LI Fm sont reliées à l'entrée de données de la mémoire 30 par l'intermé- diaire d'un multiplexeur 32 La sortie de la mémoire 30 est reliée au circuit 12. L'adressage de cette mémoire est effectué par l'in- termédiaire de deux ensembles de fils FCH et FBT Les fils FCH transmettent un code relatif au canal et concernent donc les informations provenant des codeurs Ces fils sont donc utili- sés, lors de l'écriture de la mémoire 30, pour sélectionner ces différents codeurs Pour cela, on utilise un décodeur 35 qui, en fonction du code transmis par l'ensemble de fils FCH, active un seul des m fils de sa sortie qui transmettent res- pectivement les signaux RDY 1,, RD Ym Ces signaux sont ap- pliqués d'une part aux décodeurs SP Al à SP Am pour lancer la prochaine conversion et d'autre part, à une série de portes ET Al à Am. Les signaux de sortie de ces portes agissent sur le pointeur d'adresse des mémoires-piles LIF 1 à LI Fm pour vider ces mémoires lorsqu'ils sont actifs Pour remplir ces mémoires des signaux provenant directement des codeurs SP Al à SP Am sont fournis au pointeur d'adresse. Pour adresser la mémoire 30 on utilise un circuit d'adressage 40 dont les sorties sont reliées aux ensembles de fils précités FCH et FBT et dont une sortie BO est reliée à une porte 42 insérée entre la sortie de l'horloge 31 et une des entrées des portes Ai à Am Ce signal à la sortie BO per- met de bloquer le vidage des mémoires-piles LIF 1 O LI Fm en in- hibant la porte affectée au décomptage du pointeur d'adresse de la mémoire-pile concernée. Cette mémoire est adressée par un compteur 41 comp- tant les impulsions de l'horloge 31. L'invention propose d'adapter ce multiplex aux dif- férents besoins des abonnés. I CAS DE LA TRANSMISSION DE DONNEES Si chaque élément binaire de données est codé selon un taux de codage 1/2 (c'est-à-dire qu'aux éléments binai- res à transmettre on adjoint d'autres éléments binaires pour mettre en oeuvre un codage détecteur et/ou correc- teur d'erreurs). La formule suivante donne les répartitions des ca- naux possibles: (lx 96 OO) + (kx 4800) + (jx 2400) + (ix 1200)014400 eb/s o 1 est le nombre de canaux de transmission à 9600 eb/ k est le nombre de canaux de transmission à 4800 eb/ j est le nombre de canaux de transmission à 2400 eb/ i est le nombre de canaux de transmisison à 1200 eb/ II CAS DE LA TRANSMISSION DE PAROLE CODEE SOUS FORME NUME RIQUE II 1 Considération sur les codeurs s s s s Pour transmettre de la parole différents codeurs- décodeurs de parole sont présentés sur le marché Le ta- bleau I ci-dessous donne les caractéristiques de quel- ques-uns, référencés de A à K Ces codeurs fournissent des paquets d'éléments binaires d'information: par exemple 48 pour le codeur-décodeur A toutes les 20 ms, ce qui re- présente un débit de 2,4 k eb/s A titre d'illustration le type G correspond à une réalisation MATRA, le type J à une réalisation MOTOROLA. TABLEAU I Codeur Débit i Périodicitél Grandeur k.eb/s ms paquet A 2,4 20 48 B 2,4 25 60 C 2,4 30 72 D 4, 8 20 96 E 4,8 25 120 F 4,8 30 144 G 6 20 120 H 6,7 20 134 I 7,2 20 144 J 8 20 160 K 13 20 260 Il est intéressant de noter que dans le cadre de notre exemple décrit, il est possible d'obtenir les liai- sons suivantes, indiquées dans le Tableau II, dans lequel DU signifie une liaison duplex et H DU, une liaison à l'alternat. TABLEAU II Codeur: | K H,I,J DE,F A,B,C Nb 1 DU 1 DU + 1 H DU 2 DU 3 DU liaison 2 H DU 3 H DU 4 H DU 6 H DU L'adaptation aux différents codeurs, tant en débit qu'en structure de paquets, au multiplex est réalisée grâce à la combinaison de la structure de trame réalisant l'adaptation en terme de débit et aux moyens d'entrelacement réalisant l'adaptation en terme de structure de paquet. L'adressage de la mémoire 30 réalisant l'adaptation décrite précédemment est réalisé autour de FCH et FBT dont les caractéristiques sont déterminées par le nombre de canaux et le schéma d'entrelacement. II 2 Considérations sur la conception de circuit d'adressage 1) Détermination du-nombre de-canaux Le nombre maximum de canaux est fixé à 6 dans l'exemple décrit, ce qui correspond à 3 fils pour l'ensem- ble FCH Le nombre C de ces canaux à utiliser est donné par la formule: C_= INT (DU/Df) o INT() = partie entière de la quantité placée à l'intérieur des parenthèses, DU = 28,8 keb/s débit des éléments binaires utiles que transmet le multiplex, Df = débit utile du codeur de parole avec codage correcteur d'erreurs. 2) Détermination des facteurs-d'entrelacement Les facteurs d'entrelacement à déterminer sont ml et m 2 Ils doivent respecter la relation suivante (Df Ts) x m 2/ml"Du/NT o Df TS représente le nombre d'éléments binaires du pa- quet fournis par le codeur, NT est le nombre de intervalles de temps par secon de, dans cet exemple décrit, NT = 200 c'est- à-dire Du/NT = 144. Le Tableau III ci-dessous donne les facteurs d'en- trelacement pour différents codeurs envisageables. TABLEAU III Nombre de canaux C 2 3 4 5 6 nb d'intervalles de temps/s imparti à 100 66,6 50 40 33,33 chaque canal entrelacement pour codeur (ml, m 2) A,D,G,HI,J,K ( 20 ms) ( 2 N,N) ( 4 N,3 N) (N,N) ( 4 N,5 N) ( 2 N 1 i,3 N) B, E ( 25 ms) ( 5 N,2 N) ( 5 N,3 N) ( 5 N,4 N) (N,N) ( 5 N,6 N) CF ( 30 ms) ( 3 N,N) ( 2 N,N) ( 3 N,2 N) ( 6 N,5 N) (N,N) N définit la prodondeur de l'entrelacement: plus N est grand, plus les paquets d'erreurs sont étalés et plus les codes correcteurs d'erreurs sont efficaces. Différentes sortes d'entrelacement peuvent être en- visagées. III ENTRELACEMENT III 1 Entrelacement paquet Le principe peut être expliqué à l'aide de la figu- re 6 qui représente un tableau dont les différentes lignes numérotées de i = O à m 2-1 contiennent m 2 paquets d'infor- mations successifs fournis par un codeur Chacun de ces paquets est divisé en ml sous-paquets, comme représenté à I- la figure 5 par les références j = 0, 1, 2,, mj-1. Chacun de ces ml sous-paquets est formé de L éléments bi- naires. Le résultat de l'entrelacement est une série PPO à P Pml-1 de paquets de m 2 x L éléments binaires formés des sous-paquets lus en colonne. Ainsi le paquet PPO sera formé des L premiers élé- ments binaires des m 2 paquets d'informations, le paquet P Pl des éléments binaires L à 2 L-1 des m 2 paquets d'informations. Le nombre d'éléments binaires des sous-paquets doit être inférieur ou égal au nombre d'éléments binaires des paquets de transmission Aussi, en cas d'infériorité de bits, des bourrages sont insérés dans les paquets de transmission, le signal BO inhibant la porte 42. III 2 Entrelacement élément binaire-paquet Ceci est expliqué à l'aide de la figure 7 Tout comme pour l'entrelacement paquet on a représenté un ta- bleau dans lequel les différentes lignes numérotées i = O à m 2- 1 représentent les mz paquets d'informations, divisés chacun en ml sous-paquets de L éléments binaires. Le résultat de cet entrelacement est une série de paquets PBO à P Bm 1-1 Seul le paquet PBO est représenté sur cette figure Ce paquet est formé des premiers élé- ments binaires pris successivement dans les paquets i = 0, i = 1, i = m 2-1, puis des seconds éléments binaires et ainsi de suite pour tous les éléments binaires du sous-pa- quet Le deuxième paquet PB 1 sera contitué de la même ma- nière pour les L éléments binaires suivants le L-lème La table d'adressage peut être conçue facilement en fonction des considérations ci-dessous. On doit considérer deux phases: une phase d'écri- ture de la mémoire et une phase de lecture. IV CONCEPTION DE LA TABLE D'ADRESSAGE IV 1 Entrelacement paquet (voir figure 8) a) Phase d'écriture Chaque paquet d'informations est inscrit élément binaire par élément binaire dans la mémoire, pour chacun des codeurs en service. Ainsi en se reportant à la figure 8, l'inscription s'effectue de la façon suivante: pour i = O chaque paquet émanant de SPA 1 à SP An est ins- crit, puis pour i = 1, on recommence et ainsi de suite b) Phase de lecture Cette phase de lecture consiste, en lisant la mé- moire 30, à remplir les paquets de transmission L'inter- valle de temps ITO sera rempli successivement des sous-pa- quets j = O, des paquets i = O, i = 1 et i = m 2-1, le tout provenant du codeur SPA 1, et éventuellement rempli des éléments binaires de bourrage STF Puis, la même opération sera effectuée pour chaque codeur SPA 2 à SP Am Puis, pour l'intervalle de temps I Tm, les sous-paquets j = 1 des pa- quets i = O à i = m 2-1 y seront insérés, et ainsi de sui- te. IV 2 Entrelacement élément binaire-paquet (voir fig 9) a-) Phase d'écriture Elle est identique à celle décrite ci-dessus. b) Phase de lecture Tous les premiers éléments binaires des m 2 paquets (i = O,, m 2-1) sont mis dans l'intervalle de temps ITO, puis les deuxièmes Ainsi, sur la figure 8, tous les premiers éléments binaires sont mis dans la tranche de temps ITO, puis le deuxième élément binaire du sous-paquet (i = O,, m 2-1), et ceci pour tous les codeurs SPA 1 à SP Am. Puis, à la trame I Tm, qui est attribuée aux élé- ments binaires du codeur SPA 1 on continue avec le deuxième élément binaire du sous-paquet j = 1 et ainsi de suite. V DESENTRELACEMENT Il est l'opération inverse de l'opération d'entre- lacement et tout homme de l'art est apte à concevoir le désentrelacement en fonction de ce qui a été dit pour l'entrelacement. Revendications 1 Système de transmission d'informations selon un multiplex temporel présentant une structure variable utilisant au moins un canal fréquentiel pour transmettre, par seconde, à des dispositifs d'abonnés, NT paquets de transmission qui sont formés de nt éléments binaires et qui sont alloués à des dispositifs d'abonnés fournissant, eux, par seconde, 1/TS paquets d'informations de ns éléments binaires, sys- tème comportant au moins, d'une part un circuit de multiplexa- ge temporel pour multiplexer les informations provenant des dispositifs d'abonnés et pour former ledit multiplex temporel et d'autre part, un circuit de démultiplexage pour distribuer l'information d'un multiplex temporel aux dispositifs d'abon- nés, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens d'entrelace- ment couplés avec le circuit de multiplexage pour mettre dans un paquet de transmission alloué des éléments binaires de dif- férents paquets d'informations alloués au même dispositif d'abonné et des moyens de désentrelacement couplés avec le circuit de démultiplexage pour effectuer l'opération inverse des moyens d'entrelacement. 2 Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entrelacement sont conçus pour transformer m 2 paquets différents d'informations consti- tués de ml sous-paquets d'informations en ml paquets de trans- mission constitués de m 2 sous-paquets d'information diffé- rents. 3 Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entrelacement sont conçus pour transformer m 2 paquets différents d'informations consti- tués de ml sous-paquets d'informations en m 1 paquets de trans- mission constitués des éléments binaires de chaque sous-paquet successif d'information, deux éléments binaires successifs d'un même paquet d'information se trouvant espacés de m 2 élé- ments binaires dans les paquets de transmission. 4 Système de transmission selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que des éléments binaires dits de bourrage peuvent être placés dans les paquets de transmis- sion.