Brevet FR2667747A1 — publié le 19920410

"Système de transmission comportant une pluralité de disposi- tifs d'abonné". Description La présente invention concerne un système de trans- mission comportant une pluralité de dispositifs d'abonné rat- tachés à au moins deux stations d'émission-réception échan- geant des informations au moyen d'un multiplex temporel dans lequel sont prévues des séries de T intervalles de temps de trafic à affecter à un nombre variable C de canaux dépendant du nombre et du type de dispositifs d'abonné à raccorder. Un tel système trouve d'importantes applications notamment dans le système de transmission utilisant les liai- sons radioélectriques. Un système connu est décrit dans la demande de bre- vet européen O 261 127 Bien que ce système apporte des avan- tages en ce qui concerne ses possibilités d'adaptation aux différents codeurs-décodeurs de paroles disponibles sur le marché en affectant un nombre convenable d'intervalles de temps pour chaque canal, on estime cependant que ce système connu n'offre pas une bonne gestion de l'utilisation de ses canaux. Ainsi, ce système présentant une structure dans la- quelle une station d'émission-réception est considérée comme une base et les autres stations d'émission-réception comme des stations satellites le plus souvent portables ou embarquées dans des mobiles, nécessite l'intervention de la base pour l'échange d'informations de trafic entre deux ou des stations satellites Ceci est considéré comme désavantageux car le tra- fic est accru par les échanges d'informations satellite-base et base-satellite. Ceci est d'autant plus désavantageux lorsque ces systèmes sont des systèmes de transmission radioélectrique privés (par opposition aux systèmes publics) o les ressources radioélectriques (canaux fréquentiels à bande passante rédui- te) sont-distribuées de façon parcimonieuse. Pour offrir une bonne gestion des ressources radio- électriques le système de transmission cité dans le préambule OS est remarquable en ce qu'il est prévu un intervalle de temps de contrôle situé entre les séries d'intervalles de temps. La description suivante en regard des dessins anne- xés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre un système de transmission con- forme à l'invention. La figure 2 montre le schéma d'une station dite de base. La figure 3 montre le schéma d'une station satelli- te. La figure 4 montre l'encombrement spectral des ca- naux fréquentiels utilisés par le système. La figure 5 montre l'organisation du multiplex. La figure 6 montre comment est inséré l'intervalle de temps de contrôle conformément à l'invention. La figure 7 montre d'une autre manière comment est inséré l'intervalle de temps de contrôle conformément à l'in- vention. La figure 8 montre comment est effectuée une liai- son du type full-duplex et du type half-duplex. A la figure 1, on a représenté un système conforme à l'invention Ce système est formé d'un ensemble de stations d'émission-réception STB, STM 1 et STM 2 Il va de soi que le nombre des stations peut être quelconque STB est une station d'émission-réception de base, STM 1 et STM 2 sont des stations satellites, c'est-à-dire gérées par la station de base En pratique la station de base est un poste fixe tandis que les stations STM 1 et STM 2 sont des stations portables ou embar- quées dans des mobiles A la station mobile STM 1 sont ratta- chés une pluralité de dispositifs d'abonné A 1, A 2, Am et Y à la station mobile STM 2 une pluralité de dispositifs d'abon- nés Bi, B 2,, Bn Les stations communiquent entre elles par des liaisons radioélectriques qui utilisent deux canaux fré- quentiels FBM et FMB. En général le canal FBM est emprunté par les com- munications allant de la base STB vers les mobiles STMI et STM 2 et le canal FMB par les communications allant des sta- tions mobiles vers la base Les communications établies sur ces canaux fréquentiels sont organisées selon un multiplex temporel du type TDMA procurant des voies de communication ap- pelées dans la suite canaux temporels. Pour bien comprendre l'intérêt de l'invention, il est utile de rappeler quelques notions. Il faut, en effet, distinguer mode de communication et type de communication. Le mode de communication est dit duplex lorsque la communication entre deux abonnés des stations STM 1 et STM 2 respectivement passe par la station de base STB On utilise dans ce cas les deux canaux fréquentiels, le canal FMB appe- lé aussi canal montant le canal FBM appelé, lui, canal des- cendant. Le mode de communication est dit simplex lorsque la communication a lieu directement entre les deux stations mobi- les. Le type de communication est dit duplex (ou full- duplex) si les abonnés des stations mobiles peuvent émettre ou recevoir (parler ou écouter) en même temps, ceci est réalisé, par exemple dans le cadre de cette invention, par partage tem- porel (c'est-à-dire un intervalle de temps pour parler et un autre intervalle pour écouter. Le type de communication est dit half-duplex si les abonnés des stations ne peuvent qu'émettre ou recevoir dans le même temps. Comme les dispositifs d'abonnés peuvent avoir des formats de données à recevoir ou à transmettre différents, les trames TDMA peuvent consacrer des canaux temporels à plus ou moins d'intervalles de temps d'une manière qui sera explicitée par la suite. La figure 2 est un schéma synoptique de la station de base STB. Elle est composée d'un ensemble d'émission-récep- tion 10 piloté par deux oscillateurs de référence 13 et 15 os- cillant aux fréquences FMB et FBM Cet ensemble crée une trame TDMA au moyen d'un générateur de trames 17 Des disposi- tifs d'abonnés, ou d'autres liaisons, peuvent être connectés à des accès d'entrée I 1, I 2,, Im et à des accès de sortie 01, 02,, On Un organe de connexion 20 reliant les sorties Oi aux entrées Ij permet d'établir des communications entre mobiles passant par la base (mode duplex) Un filtre duplexeur 22 permet, sur une même antenne 24, à la fois d'émettre sur une fréquence FMB et de recevoir sur une fréquence FBM, différente de FMB A ce coupleur 22 sont connectés un ampli- ficateur d'émission 25 et de réception 26. L'ensemble 10 est formé d'une partie émission 40 coopérant avec un filtre 41, centré sur une fréquence intermé- diaire FI, et un modulateur 42 Le modulateur 42 centre sur la fréquence porteuse, fixée par l'oscillateur 13, les informa- tions fournies par la partie 40 La partie 40 arrange les in- formations à transmettre selon les commandes établies par le générateur de trame TDMA 17, module les informations en phase, fréquence ou amplitude sur une fréquence intermédiaire FI Ce générateur de trame 17 permet aussi de récupérer les différen- tes informations contenues dans la trame TDMA reçue par un en- semble de récepton 44 L'entrée de cet ensemble est reliée à la sortie d'un filtre 46, centré sur la fréquence FI, connecté à la sortie d'un démodulateur 48 Ce démodulateur 48 reçoit les signaux de l'amplificateur 26 et de l'oscillateur 15 Les sorties 01,, On, sont constituées par les sorties de l'en- semble 44. Le schéma synoptique d'une des stations dites mobi- les ST Mi est montré à la figure 3 Cette station est formée d'une manière similaire à celle de la station de base en ce qui concerne les éléments 74, 75, 76, 50, 80, 81, 82, 84, 86, 88 qui sont à rapprocher des éléments 24, 25, 26, 10, 40, 41, 42, 44, 46, 48 de la figure 2 Les différences portent sur le couplage à l'antenne, l'oscillateur de référence et le généra- teur de trame: Le couplage d'antenne est réalisé par un commutateur (à dio- des) 92 commandé par le générateur de trames 95 suivant que l'on émet ou reçoit On utilise un commutateur à la place d'un filtre duplexeur pour des raisons de coût des mobiles les communications de type duplex sont réalisées par partage temporel (un intervalle de temps sur FMB pour émettre et un autre intervalle de temps pour recevoir sur FBM) Ceci sera mieux expliqué par la suite, lors de la description de la figure 8. L'oscillateur de référence 97 peut générer des fréquences égales à FMB pour l'émission (FBM pour la réception) en mode de communication duplex et FMB ou FBM pour l'émis- sion (FBM ou FMB pour la réception) en mode de communi- cation simplex Le changement de fréquences est rendu possi- ble par un synthétiseur de fréquence capable de générer des fréquences égales à FBM ou FMB et constituant le généra- teur 97. Le générateur de trame TDMA 95 commande à la fois les par- ties 80 et 84 mais aussi le choix des fréquences FBM et FMB et le commutateur 92 de l'antenne. Les accès d'entrée pour le dispositif d'abonné por- tent les références IM 1, IM 2,, I Mp et les accès de sortie les références OM 1, OM 2,, O Mq. A la figure 4, on a représenté les canaux fréquen- tiels, centrés autour des fréquences porteuses FMB et FBM, utilisés comme support de trames TDMA. La bande passante BP autour de ces fréquences por- teuses est de 25 k Hz Les fréquences porteuses sont comprises approximativement dans la bande 400 M Hz-900 M Hz. La figure 5 montre l'organisation de ce multiplex TDMA Il est composé d'une multitrame MTR formée de M trames TR composées à leur tour, 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'intervalle XCCH est utilisé pour l'organisa- tion 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. Dans le cadre de l'exemple décrit le multiplex doit s'adapter à différents codeurs et décodeurs de paroles ratta- chés aux abonnés et à différents appareils de transmission de données à des débits différents Ces codeurs-décodeurs tra- vaillent avec des débits de 2,4 keb/s, 13 keb/s Le mul- tiplex doit pouvoir alors offrir C canaux temporels C = 1, CMAX, CMAX = 6, avec: M = 60 trames par multitrame, T = 19 intervalles de temps TCH par trame, soit 20 in- tervalles de temps au total avec l'intervalle XCCH, neb = 190 éléments binaires dont 46 servent à la récu- pération des 144 éléments binaires de trafic et à la gestion de la communication (synchronisation, état de l'abonné -décroché ou raccoché). 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. M est choisi tel que c'est le ppcm (plus petit com- mun multiple) des nombres 1 à CMAX. Selon l'invention, la valeur T est un nombre pre- mier pour tous les nombres compris entre 1 et CMAX. Ainsi on obtient un glissement ou une rotation des canaux autour de l'intervalle de temps XCCH; c'est-à-dire que tous les canaux doivent précéder directement le (ou succéder directement au) canal XCCH une fois sur C Ceci est représenté à la figure 6 pour C = 2,, 6. Bien que dans cet exemple la valeur T soit égale à 19, d'autres valeurs peuvent convenir, par exemple T = 7, 11,, 23, La valeur T est finalement fixée par le débit que l'on veut offrir au canal de contrôle XCCH et au rendement du débit du canal XCCH par rapport au débit global De manière préférentielle l'intervalle de temps XCCH a un nombre d'élé- ments binaires égal aussi à neb ce qui facilite les opéra- tions de synchronisation. Sur cette figure, on a repéré les différents inter- valles de temps IT par une numérotation continue ne tenant pas compte des trames Les intervalles de temps XCCH sont repré- sentés par un double trait. La figure 7 montre ce glissement d'une autre maniè- re. Grâce à ce glissement chaque canal est sûr de rece- voir les informations émises par la base sur XCCH (FBM), ce- ci une fois sur C, et d'émettre en direction de la base sur XCCH (FMB) une fois sur C (figure 8). En effet, les intervalles de temps XCCH étant déca- lés, le mobile émettant vers la base dans l'intervalle de temps TCH (FMB), simultanément à un intervalle de temps XCCH (FBM) n'est pas en mesure de recevoir les informations pro- venant de cet intervalle de temps XCCH (FBM) Le mobile peut cependant émettre sur l'intervalle de temps suivant, c'est-à- dire XCCH (FMB). De la même façon, tout mobile devant recevoir l'in- tervalle de temps TCH (FBM), suivant l'intervalle de temps XCCH (FBM) de la base, n'est pas en mesure d'émettre sur le canal XCCH (FMB) Il a pu cependant recevoir les informa- tions émises par la base sur l'intervalle de temps XCCH (FBM). Ainsi le glissement des canaux par rapport à l'in- tervalle de temps XCCH permet à un instant de recevoir les in- formations émises par la base (XCCH sur FBM) et à un autre instant d'émettre des informations en direction de la base (XCCH sur FMB). L'intervalle de temps XCCH peut trouver d'importan- tes applications. Ainsi il permet une communication en mode simplex sans passer par la base Ceci est rendu possible si la base, sur la fréquence descendante FBM laisse 1 ou 2 intervalles de temps libres, c'est-à-dire qu'elle n'émet pas sur cet in- tervalle, et qu'elle réserve 1 ou 2 intervalles de temps sur la fréquence montante FMB Cela dit, les mobiles doivent rester synchronisés sur la base afin de ne pas déborder sur les intervalles de temps voisins Ceci est rendu possible si la base est sûre d'émettre sur quelques intervalles de temps, ces derniers sont les intervalles de temps XCCH (FBM) ser- vant à la fois d'intervalle de temps de resynchronisation et de canal de contrôle Ces intervalles de temps de contrôle sont aussi utilisés pour la synchronisation des communica- tions simplex. Ce cas est schématisé sur la figure 8 o l'on a re- présenté l'intervalle de temps XCCH Dans cet intervalle de temps la station STB peut émettre aux mobiles sur le multiplex TDMA transmis par la fréquence FBM et elle peut recevoir des informations provenant du multiplex TDMA transmis par la fré- quence FMB. Les intervalles de temps TC Hi affectés aux mobiles en communication simplex permettent plus ou moins de communi- cations en fonction de leur type: pour le full duplex (figure 8 a) sur un intervalle de temps TC Hi, le mobile STM 1 émet sur FBM, flèche Fl, tandis que le mobile STM 2, flèche F 2, écoute sur la même fréquence, et ré- ciproquement sur un autre intervalle de temps le mobile STM 2 émet sur FMB, flèche F 3, tandis que STM 1 écoute sur cette même fréquence, flèche F 4. pour le half duplex (figure 8 b) sur un intervalle de temps TC Hi, le mobile STM 1 émet sur FBM, flèche F 10, en direction de STM 2, flèche Fll, et sur un autre intervalle de temps le mobile STM 3 émet sur FMB, flèche F 12, en direction de STM 4, flèche F 13 On a ainsi augmenté dans un facteur 2 la capaci- té du canal RF à partir d'une même trame TDMA. Revendications 1 Système de transmission comportant une pluralité de dispositifs d'abonnés rattachés à au moins deux stations d'émission- réception échangeant des informations au moyen d'un multiplex temporel dans lequel sont prévues des séries de T intervalles de temps de trafic à affecter à un nombre variable C de canaux dépendant du nombre et du type de dispositifs d'abonnés à raccordera caractérisé en ce qu'il est prévu un intervalle de temps de contrôle (XCCH) situé entre ces séries d'intervalles de temps. 2 Système de transmission selon la revendication I présentant un nombre de canaux inférieur ou égal à CMAXI ca- ractérisé en ce que T est un nombre premier pour tous les nom- bres C = 1, * CMAX. 3 Système de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le multiplex est composé de M inter- valles de temps de trafic, M étant le plus petit commum multi- ple de 1,, CMAX. 4 Système de transmission selon l'une des revendica- tions 1 à 3 comprenant une première station d'émission-récep- tion dite de base et au moins deux stations d'émission-récep- tion dites mobiles, caractérisé en ce que les informations sont transmises directement par les mobiles par l'intermédiai- re des intervalles de temps de trafic tandis que les informa- tions de contrôle pour l'établissement et la fin de communica- tion sont transmises de et vers la base par l'intermédiaire des intervalles de temps de contrôle. Système de transmission selon l'une des revendica- tions 1 à 4 comprenant une première station d'émission-récep- tion dite de base et au moins deux stations d'émission-récep- tion dites mobiles, caractérisé en ce que l'intervalle de temps (XCCH) peut être utilisé pour des communications en mode simplex, c'est-à-dire de mobile à mobile sans passer par la base pour la transmission d'informations, ces communications étant synchronisées et sous le contrôle de la base par l'intermédiaire d'un même intervalle de temps XCCH, la base gérant dans ce cas uniquement l'établissement, la coupure de communication et la distribution des fréquences et intervalles de temps.