Brevet FR2699028A1 — publié le 19940610

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA TRANSMISSION D'INFORMATIONS ENTRE DES MOBILES ET UNE STATION DE RECEPTION. DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la transmission d'informations entre des mobiles et une station de réception. Elle s'applique à tous les systèmes de transmission dans lesquels il y a une variation de distance entre des mobiles émetteurs et un récepteur, la trajectoire des mobiles étant connue à l'avance. Elle s'applique par exemple dans le cas d'une liaison discrète étalée à haut débit sur des circuits automobiles où chaque voiture émet durant un temps donné (par exemple 2s) une séquence d'informations binaires, à une vitesse donnée (par exemple 1 mégabit par seconde) à chaque passage au droit d'une balise. Le système permet alors la coexistence discrète d'un grand nombre d'utilisateurs sans brouillage. Lorsqu'il est recherché une transmission d'information discrète, confidentielle et résistante aux brouillages, il est connu de recourir aux techniques dites d'étalement du spectre à large bande. Dans la technique d'étalement à séquence directe, à l'émission, le signal utile module une séquence pseudo-aléatoire de valeurs binaires, appelée code d'étalement, dont le débit est beaucoup plus élevé que la largeur de bande du signal utile. A la réception, le signal codé reçu est corrélé avec un code pseudo-aléatoire identique à celui produit à l'émission, dont le calage, par un dispositif de synchronisation, permet de restituer le signal utile initial.Toutefois, lorsque les mobiles sont situés à des distances très différentes, par exemple entre 200 m et 200 km, les écarts entre les différentes puissances reçues au niveau du récepteur sont trop importants et le récepteur ne peut plus assurer correctement la réception des informations provenant de chacun des mobiles. Par ailleurs, en supposant que les signaux reçus soient non corrélés et d'égales amplitudes, lorsqu'un grand nombre d'émissions sur des codes différents coexistent, il se produit des interférences qui dégradent le taux d'erreur des systèmes utilisant la technique d'étalement de spectre à séquence directe. Il est également connu pour réaliser une transmission d'information entre différents mobiles et une station de réception, de recourir à une technique appelée "saut de fréquence". Cette technique consiste à transmettre l'information modulée en phase ou en amplitude après lui avoir fait subir des sauts de fréquence en fonction des valeurs d'une séquence pseudo-aléatoire. Cependant cette technique peut conduire à la coexistence simultanée de deux signaux à la même fréquence qui ne pourront pas être séparés pendant le temps de la coexistence. Cette situation conduit à une perte d'information inacceptable. Par ailleurs cette technique pose également des problèmes de resynchronisation du récepteur après chaque saut. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précédents et de réaliser un système de transmission d'informations discrète à accès multiple et permettant la coexistence d'un grand nombre d'émissions sans brouillage. Pour cela, conformément à l'invention, à chaque mobile appartenant au système à accès multiple est attribué un code pseudo-aléatoire qui lui est propre . Les messages en provenance d'un mobile donné sont émis sur une fréquence porteuse modulée par le code pseudo-aléatoire associé au mobile. Pendant toute la durée d'émission du message, la fréquence porteuse évolue continûment d'une valeur fO à une valeur fT suivant une loi de variation prédéfinie. La loi de variation de la fréquence porteuse est choisie préférentiellement linéaire. Ainsi, lorsque deux émissions de message débutent à des instants différents, ces deux émissions ont des fréquences porteuses décalées en fréquence sur lesquelles s'asservissent leurs récepteurs respectifs. Il devient alors possible de les distinguer quel que soit leur bilan énergétique. Pour rajouter des vertus d d'antibrouillage au système, des filtrages sont effectués à la réception. Par ce système, les télescopages de fréquences inhérents aux systèmes à saut de fréquence ne peuvent plus se produire et il est possible de distinguer deux émissions simultanées quel que soit leur bilan énergétique. Selon l'invention, le procédé de transmission d'informations entre plusieurs mobiles et une station de réception consiste - à l'émission, à coder l'information à transmettre par modulation avec un code pseudo-aléatoire de valeurs binaires et à moduler l'information codée, par une fréquence porteuse variable pendant la durée d'émission de l'information suivant une loi de variation continue prédéfinie, - à la réception, à démoduler le signal reçu par corrélation avec une fréquence variable asservie sur les variations de la fréquence porteuse produite à l'émission, et à décoder le signal démodulé par corrélation avec un code pseudo-aléatoire identique à celui produit à l'émission et synchronisé sur ce dernier. L'invention concerne également un dispositif pour la transmission d'information par liaison directe entre au moins un mobile et une station de réception dans lequel la liaison entre un émetteur disposé sur le mobile et un récepteur disposé dans une station de réception est réalisée en utilisant une technique dite à étalement de spectre par séquence directe, caractérisé en ce que - l'émetteur comporte en série, un premier modulateur commandé par un générateur de code au rythme d'un signal d'horloge délivré par un oscillateur commandé en tension et un deuxième modulateur commandé par un générateur de fréquence modulable en fréquence, l'oscillateur et le générateur de fréquence étant commandés par un dispositif de déclenchement de l'émission, - le récepteur comporte un dispositif de décodage et de démodulation comportant en série un premier modulateur commandé par un oscillateur contrôlé en tension et asservi dans une boucle de phase et un deuxième modulateur commandé par un générateur de code synchronisé dans une boucle de retard par un dispositif synchronisateur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - les figures la et lb : un synoptique d'un exemple de liaison discrète à haut débit entre un émetteur (figure la) et un récepteur (figure lb) selon l'invention - la figure 2 : un exemple de diagramme d'évolution de la fréquence porteuse pendant la durée d'une émission, selon l'invention - la figure 3 : un exemple de système de transmission comportant plusieurs liaisons discrètes à haut débit, selon l'invention. Les figures la et lb représentent respectivement les synoptiques d'un émetteur 10 et d'un récepteur 30 selon l'invention. L'émetteur est disposé à bord d'un mobile, le récepteur est localisé dans une station de réception. En présence de plusieurs mobiles, le système de transmission comporte autant d'émetteurs que de mobiles, chaque émetteur étant en liaison avec la station de réception. L'émetteur comporte un premier modulateur 11 qui reçoit d'une part, lorsqu'un commutateur 12 est fermé une information à faible bande constituant un signal utile à transmettre et d'autre part un code d'étalement CPA avantageusement constitué d'une séquence binaire pseudo-aléatoire, élaboré par un générateur de code 13 commandé par un oscillateur contrôlé en tension VCO,14. Ce premier modulateur est avantageusement du type à deux états de phase O-o et délivre une information codée par le code d'étalement. L'information codée est transmise par une antenne d'émission 15 après transposition dans la bande des hyperfréquences au moyen d'une modulation avec une fréquence porteuse fp, la modulation étant réalisée par un deuxième modulateur 16, et après filtrage dans un filtre passe bande 17. La fréquence porteuse est délivrée par un générateur de fréquence 18 modulable en fréquence et varie continûment pendant toute la durée de l'émission suivant une loi de variation prédéfinie. De préférence, la loi de variation choisie est une rampe tel que représenté par exemple sur la figure 2. Dans ce cas le générateur de fréquence peut être, par exemple, un oscillateur contrôlé en tension sur lequel on applique une rampe de tension. L'oscillateur contrôlé en tension 14 et le générateur de fréquence 18 sont mis en action par un détecteur 19 lorsque le détecteur reçoit un signal de déclenchement de l'émission, ce signal provenant, par exemple, d'une balise 20. Après un temps d'attente e déterminé par un dispositif de retard 21, le détecteur ferme le commutateur 12 autorisant le transfert du signal utile. Ce temps d'attente E permet de synchroniser le code du récepteur sur le code de l'émetteur avant d'émettre les informations utiles. Le message émis est reçu par le récepteur 30 par l'intermédiaire d'une antenne de réception 31. Le récepteur comprend un circuit de traitement des signaux 32 comportant des moyens d'amplification, de transposition et de filtrage du signal reçu et un circuit de décodage et de démodulation 33 en sortie duquel les informations sont restituées. Le circuit de décodage et de démodulation 33 comporte une boucle de phase 1, une boucle à verrouillage de retard 2 et un démodulateur 3 du type à deux états de phase O-ff. Dans le circuit de traitement 32, le signal reçu est amplifié dans un amplificateur 34 haute fréquence à faible bruit puis transposé à une fréquence intermédiaire par modulation, dans un premier modulateur 35, avec une fréquence porteuse choisie provenant d'un oscillateur local 36. le signal est ensuite filtré dans un filtre passe-bande 37 puis appliqué au circuit de décodage et de démodulation 33. La boucle de phase 1 comporte un deuxième modulateur 38 qui réalise une transposition du signal issu du circuit de traitement 32, à une fréquence intermédiaire fixe au moyen d'une modulation avec une fréquence porteuse issue d'un oscillateur contrôlé en tension VCO, 39. Dans la boucle de phase 1, l'oscillateur contrôlé en tension 39 est prépositionné initialement par un dispositif de prépositionnement 40 de façon à délivrer une fréquence proche de la porteuse f0 produite par l'émetteur en début d'émission (à la stabilité des oscillateurs près). En cours d'émission, l'oscillateur 39 est asservi de façon à ce que la fréquence qu'il délivre suive les variations de la fréquence porteuse produite à l'émission.Après transposition à une fréquence intermédiaire fixe, le signal est appliqué à un troisième modulateur 41 faisant partie de la boucle à verrouillage de retard. La boucle à verrouillage de retard 2 assure le décodage du signal par corrélation avec un code pseudoaléatoire CPA produit dans le récepteur par un générateur de code 42, ce code étant rigoureusement identique à celui produit à l'émission. Pour que le décodage soit effectif, le code du récepteur est asservi en retard sur celui de l'émetteur par un dispositif synchronisateur 43 disposé dans la boucle à verrouillage de retard. Le signal décodé est filtré dans un filtre passe-bande 44 puis transmis d'une part à un démodulateur 3 du type à deux états de phase O-v qui restitue les informations, et d'autre part à un dispositif 45 de multiplication par deux qui effectue une suppression de la modulation de phase et qui délivre en sortie la porteuse non modulée. La porteuse est alors appliquée à un mélangeur 46 pour comparer la fréquence de la porteuse avec la fréquence d'un oscillateur local 47. le signal de sortie du mélangeur 46, correspond à la variation de fréquence de la porteuse fp pendant l'émission du message. Ce signal est utilisé pour asservir l'oscillateur commandé en tension par l'intermédiaire d'un dispositif intégrateur 48 à grand gain. Le gain de ce dispositif intégrateur 48 est choisi de façon à ce que la tension présentée en entrée de l'oscillateur 39 soit suffisante pour le commander. la figure 2 représente un exemple de diagramme d'évolution de la fréquence porteuse pendant la durée de l'émission, selon l'invention. Lorsque le détecteur reçoit, à l'instant ti, un signal de déclenchement de l'émission, il met en action le générateur de fréquence et l'oscillateur contrôlé en tension. A cet instant ti, l'émetteur commence à émettre un signal constitué de la porteuse modulée par le code pseudo-aléatoire. La fréquence de la porteuse f0 reste constante pendant un temps É suffisant pour permettre la synchronisation, dans le récepteur, des boucles de phase et de retard. Par sécurité, la valeur de E est choisie nettement supérieure (par exemple dix fois supérieure) au temps nécessaire pour la synchronisation. A l'instant ti + E , la boucle de phase est verrouillée et le code pseudo-aléatoire du récepteur est synchronisé sur celui de l'émetteur. A cet instant ti + e , le détecteur ferme le commutateur 12 et l'émetteur commence à émettre les informations codées par le code pseudo-aléatoire et par la porteuse produits par 1' émetteur. A partir de ce moment, la fréquence fp de la porteuse commence à croître de f0 à fT suivant une loi de variation linéaire prédéfinie. La fréquence continue de croître suivant la même loi linéaire pendant toute la durée T de l'émission du message utile. La loi d'évolution de la fréquence est donnée à titre d'exemple non limitatif. Cette loi pourrait également être décroissante et elle n'est pas nécessairement linéaire. Cependant il est nécessaire que la loi de variation soit continue et monotone pour éviter tout problème d'interférence. La figure 3 représente un système de transmission comportant plusieurs liaisons discrètes à haut débit entre n mobiles M1 à Mn et une station de réception 50. Dans un tel système, à chaque mobile Mi est attribué un code pseudo-aléatoire CPA(i) qui lui est propre et qui est différent des codes pseudo-aléatoire des autres mobiles appartenant au système. Sur chaque mobile Mi est disposé un émetteur i en liaison avec la station de réception 50. La station de réception 50 comporte un dispositif de traitement 51 et autant de dispositifs de décodage et de démodulation D1 à Dn que de mobiles, chacun des dispositifs de décodage produisant un code pseudo-aléatoire identique à celui de l'un des mobiles et apte à décoder les messages provenant de ce mobile en particulier et uniquement ces messages. Les dispositifs de décodage sont connectés en parallèle. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit, notamment la loi de variation de la fréquence porteuse émise à l'émission peut être différente d'une loi linéaire et cette loi peut être croissante ou décroissante ; il suffit que la loi de variation soit continue et monotone pour éviter toute interférence. Par ailleurs, dans le cas d'un système de transmission comportant plusieurs liaisons, la station de réception peut comporter autant de récepteurs que de mobiles, bien que cela entraîne un coût supplémentaire prohibitif. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la transmission d'informations par liaison directe entre au moins un mobile et une station de réception, selon lequel la liaison entre un émetteur disposé sur le mobile et un récepteur disposé dans une station de réception est réalisée en utilisant une technique dite à étalement de spectre par séquence directe, caractérisé en ce qu'il consiste - à l'émission, à coder l'information à transmettre par modulation avec un code pseudo-aléatoire de valeurs binaires et à moduler l'information codée, par une fréquence porteuse fp variable pendant la durée d'émission de l'information suivant une loi de variation continue, prédéfinie, - à la réception, à démoduler le signal reçu par corrélation avec une fréquence variable asservie sur les variations de la fréquence porteuse produite à l'émission, et à décoder le signal démodulé par corrélation avec un code pseudo aléatoire identique à celui produit à l'émission et synchronisé sur ce dernier. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émission s'effectue en deux temps - dans un premier temps de durée ( e ) choisie, le code est émis seul sur une porteuse de fréquence fixe pour permettre au récepteur d'une part, de régler la fréquence de démodulation sur la fréquence de la porteuse émise et d'autre part, de synchroniser son code sur celui de l'émetteur, - dans un deuxième temps, après un retard ( e ) supérieur ou égal à la durée de synchronisation du récepteur, l'information codée est émise sur une fréquence porteuse variable dont la valeur initiale est égale à la valeur de la fréquence porteuse émise pendant la durée de la synchronisation. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la loi de variation de la fréquence porteuse est une loi linéaire. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déclenchement de l'émission est effectué lorsque le mobile passe à proximité d'une balise. 5. Dispositif pour la transmission d'information par liaison directe entre au moins un mobile et une station de réception dans lequel la liaison entre un émetteur (10) disposé sur le mobile et un récepteur (30) disposé dans une station de réception est réalisée en utilisant une technique dite à étalement de spectre par séquence directe, caractérisé en ce que - l'émetteur (10) comporte en série, un premier modulateur (11) commandé par un générateur de code (13) au rythme d'un signal d'horloge délivré par un oscillateur (14) commandé en tension et un deuxième modulateur (16) commandé par un générateur de fréquence (18) modulable en fréquence, l'oscillateur (14) et le générateur de fréquence (18) étant commandés par un dispositif (19) de déclenchement de l'émission, - le récepteur (30) comporte un dispositif de décodage et de démodulation (33) comportant en série un premier modulateur (38) commandé par un oscillateur (39) contrôlé en tension et asservi dans une boucle de phase (1) et un deuxième modulateur (41) commandé par un générateur de code (42) synchronisé dans une boucle de retard (2) par un dispositif synchronisateur (43). 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que dans la boucle de phase (1) l'oscillateur (39) est asservi par l'intermédiaire d'un dispositif intégrateur (48), par un signal issu d'un comparateur (46) alimenté d'une part par une fréquence porteuse démodulée obtenue après décodage, filtrage dans un filtre (44) et multiplication par deux dans un multiplicateur (45), et d'autre part par la fréquence délivrée par un oscillateur local (47). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'émetteur comporte en outre un commutateur (12) autorisant le transfert de l'information utile, le commutateur (12) étant commandé par le dispositif de déclenchement (19) par l'intermédiaire d'un dispositif de retard (21). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le récepteur comporte en outre un dispositif de traitement (32) comportant en série des moyens d'amplification (34), des moyens de transposition (35,36) et des moyens de filtrage (37), destiné à traiter les signaux reçus avant le décodage par le dispositif de décodage et de démodulation (33). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que pour la transmission d'information entre plusieurs mobiles (M1 à Mn) et une station de réception (50), chaque mobile est équipé d'un émetteur auquel est attribué un code d'étalement qui lui est propre et en ce que la station de réception comporte un récepteur comportant un dispositif de traitement (51) et autant de dispositifs de décodage et de démodulation (D1 à Dn) que de mobiles, les dispositifs de décodage et de démodulation étant connectés en parallèle.