Brevet FR2714558A1 — publié le 19950630

CIRCUIT DE RECONNAISSANCE D'UNE SÉQUENCE DE MDTS DANS UN MODEM La présente invention concerne le domaine des modems numériques et plus particulièrement l'opération d'identifica- tion de séquences prédéterminées de mots de consigne lors des phases de mise en route (apprentissage) d'un modem ou de phases intermédiaires de réapprentissage ou de changement de rythme. Dans un modem numérique, les données à transmettre sont codées sous forme numérique à partir d'un certain nombre de symboles puis transmises sous forme de portions d'une porteuse sinusoidale modulée en phase et en amplitude. Les divers symboles, par exemple 128 dans la norme V32bis, correspondront chacun à un signal de phase et d'amplitude déterminées. Pour illustrer cette conversion, on peut disposer les symboles en une constellation telle que représentée en figure 1 o chaque symbole est placé en un point correspondant à la phase et à l'amplitude de modulation du signal qui le traduit. Ainsi, cornmme le représente la figure 2, chaque symbole sera émis sous forme d'une portion de sinusoide ou baud. Dans le cas de la norme V32bis, la porteuse a une fréquence de 1800 Hz, les bauds se répètent à une fréquence de 2400 Hz, et l'onde sinusoidale est formée et décodée à partir d'une fréquence d'échantillonnage plus élevée que la fréquence de chaque portion de sinusdide et multiple de celle-ci, par exemple 9600 Hz. Après décodage, chaque symbole reçu est transformé en un mot numérique M comprenant une première portion a correspon- dant à la valeur réelle du mot émis et une deuxième portion b correspondant à la valeur imaginaire de ce mot. Ainsi, chaque mot peut s'exprimer par: M = a+jb. En raison des cadences très élevées d'échange entre modems, la qualité de la liaison téléphonique devient de plus en plus importante pour assurer des transferts fiables de données entre deux modems. Des défauts éventuels tels qu'une atténuation des fréquences élevées du spectre, des échos locaux et éloigrnés avec décalage de fréquence, des gigues de phase et du bruit influenoent la cadence maximale utilisable en conservant un taux d'erreur minimale admissible. Dans le cas de la norme susmen- tionnée, le signal complexe démodulé reçu par un modem est codé en amplitude et en phase et une constellation telle que celle représentée en figure 1 contient 128 valeurs possibles destinées à être émises à une cadence de 14400 bauds par secoande. Quand les défauts susmentionnés deviennent plus importants, la dif- férence entre le point reçu et le point idéal à recevoir ou erreur de réception devient de plus en plus grande jusqu'à ce que, éventuellement, le mécanisme de décision du modem récepteur puisse confondre deux ou plusieurs points adjacents ce qui provoque des erreurs inadmissibles à la réception. A l'autre extrême, une connexion à une cadence beau- coup plus faible, telle que 7200 bauds par seconde utilise une constellation de seulement 16 valeurs telle que représentée en figure 3 et permet de beaucoup mieux tolérer des défauts de ligne. Ces défauts peuvent varier au cours d'une communication et la cadence de transmission initiale devra être augmentée ou réduite pour trouver la valeur optimale. De façon générale, un micro-contrôleur est connecté au modem et peut surveiller la qualité du signal reçu, cette valeur correspondant à l'inverse de l'erreur de réception moyenne. Si cette erreur devient trop importante, les recommandations CCITtr prévoient une procédure de renégociation de cadence qui est de très courte durée pour n'interrompre la transmission de données que pendant une durée très courte de 288 bauds (120 ms) plus le retard de va-et-vient entre les deux modems. Le signal de rernégociation de cadence contient notam- ment un préambule qui est constitué d'une séquence de signaux prédéterminés répétée un nombre donné de fois. Usuellement, cette séquence correspond à une suite de signaux AA pour le10 modem appelant et à une suite de signaux AC pour le modem appelé. Cette séquence est répétée 56 fois. Si l'on considère les signaux transmis sous forme d'une succession de portions de sinusdide, une séquence de signaux AA correspond à une onde sinusoidale pure à une fréquence de 1800 Hz et une séquence de signaux AC comprend deux composantes de fréquence à 600 et 3000 Hz. Un procédé actuellement utilisé pour identifier ces séquences de signaux AA ou AC fait appel à deux ensembles de filtres numériques à l'avant du bloc de réception du modem. Canmme le représente la figure 4, 1l'ensemble inférieur contient un préfiltre F qui laisse passer seulement les fréquences comprises entre 600 et 1800 Hz, un calculateur d'énergie (four- nissant le carré de la valeur absolue du signal) et un filtre passe-bas du premier ordre LPF1. L'ensemble supérieur contient un filtre passe- bande très sélectif BPF centré sur 600 ou 1800 hertz suivi d'un autre calculateur d'énergie et d'un filtre passe-bas LPF2. Les sorties des filtres passe-bas LPF1 et LPF2 sont envoyées à un comparateur 10. Quand des sequences de signaux AA ou AC sont présentes et que le filtre passebande BPF est respectivement centré sur 600 ou 1800 Hz, l'énergie dans 1 'ensemble supérieur est oomparable à celle de l'ensemble infé- rieur. En présence d'un signal de donnéres, l'ensemble supérieur fournit un niveau bien plus faible que 1 'ensemble inférieur. Ce procédé classique est satisfaisant pour la détection de sé- quences AA et AC lors de la procédure d'apprentissage initial ou de réapprentissage quand la durée d'analyse est relativement longue. Toutefois, pour des opérations à effectuer rapidement telles qu'une opération de renégociation de cadence, oe systèmne 5 est moins satisfaisant car il rnécessite notamment un filtre passe-bande BPF relativement étroit, ce qui implique un temps de réponse relativement élevé. Si l'on veut réduire ce temps de réponse, on diminue la sélectivité et il en résulte un risque de fausse détection.10 Ainsi, un objet de la présente invention est de pré- voir un circuit de reconnaissance de séquence de signaux prédé- terminés à temps de réponse relativement rapide. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel circuit de reconnaissance n'utilisant pas de circuit de filtrage. Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit un procédé d'identification d'une séquence détermirnée répé- titive de signaux déterminés arrivant sur un modem, chacun de ces signaux étant numérisé sous forme d'un mot ayant une pre-20 mière portion correspondant à une valeur réelle et une deuxième portion correspondant à une valeur imaginaire, comprenant les étapes consistant à retarder chacun des mots d'une séquence pour qu'ils soient tous présents simultanément; procéder à une combinaison linéaire desdits mots propre à fournir un mot combiné de valeurs réelle et imaginaire nulles; déterminer le module de chaque mot combiné; comparer ce module à un seuil; quand le module du mot combiné est inférieur au seuil, compter des impulsions d'une horloge correspondant au rythme d'arrivée des mots; et fournir un signal d'identification quand un nombre prédéterminé de signaux d'horloge a été compté. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque séquence comprend deux mots dont 1 'un est l'inverse de 1 'autre, la combinaison linéaire consistant en une addition. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque séquence comprend deux mots identiques, la combinaison linéaire consistant en une soustraction. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les mots de la séquenoe ont tous un même module prédéterminé, et le procédé comprend en outre les étapes consistant à déterminer le module de chaque mot incident et à inhiber le comptage quand ce module s'écarte de sa valeur prédéterminée de plus qu'un seuil déterminé.10 La présente invention prévoit aussi un dispositif d 'identification d'une séquence déterminée répétitive de signaux déterminés arrivant sur un modem, chacun de ces signaux étant numérisé sous forme d'un mot comprenant une première portion correspondant à une valeur réelle et une deuxième portion cor-15 respondant à une valeur imaginaire. Ce dispositif comprend des moyens de retard pour retarder convenablement chacun des mots d'une séquence pour qu'ils soient tous présents simultanément; des moyens de combinaison linéaire desdits mots propres à four- nir un mot combiné de valeurs réelle et imaginaire nulles; des20 moyens de calcul du module de chaque mot combiné; des moyens de comparaison de oe module à un seuil; des moyens de comptage des impulsions d'une horloge correspondant au rythme d'arrivée des mots; des moyens d'inhibition des moyens de comptage quand le module du mot combiné est inférieur au seuil, et des moyens de25 fourniture d'un signal d'identification quand un nombre prédé- terminé de signaux d'horloge a été compté. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite, à titre illustratif, en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 représente une constellation à 128 sym- boles selon la norme V.32bis; la figure 2 représente à titre d'exemple la façon dont chaque symbole est envoyé sur une ligne téléphonique; la figure 3 représente une constellation de 16 sym- boles selon la norme V.32bis; la figure 4 représente un circuit d'identification d'une séquence de signaux AA ou AC selon 1' art antérieur; et la figure 5 représente à titre d'exemple un mode de réalisation de la présente invention dans le cadre de la recon- naissance d'une séquence de signaux AA ou AC. Le circuit selon la présente invention représenté en figure 5 fait partie d'un modem en phase de réception et reçoit sur son entrée 11 des signaux numérisés. Ces signaux arrivent au rythme d'une horloge de bauds ou horloge de symboles et sont par exemple constitués d'un mot constitué de deux portions suoces- sives de 16 bits correspondant respectivement à la partie réelle et à la partie imaginaire du symbole reçu. Ces mots d'entrée sont envoyés à un circuit combinatoire 12 qui, dans l'exemple représenté, comprend une mémoire 13 d'un mot (partie réelle et partie imaginaire) dont la sortie est fournie à un additionneur complexe 14. L'autre entrée de cet additionneur reçoit le signal d'entrée 11 après passage dans un multiplieur 15. On procède ainsi à une combinaison linéaire de deux mots successifs. Dans le cas o la séquenoe à reconnaître est constituée d'une succes- sion de mots identiques, par exemple AAA..., le multiplieur 15 est un multiplieur par -1 et, si cette séquence est reçue, la sortie de l'additionneur 14 est normalement nulle. Si la séquence attendue est la séquenoe ACAC... (se reporter aux figures 1 et 3), c'est-à-dire une séquence de bauds dont l'un est l'inverse du suivant (dans la présente description, le mot inverse est pris au sens de négatif), le multiplieur est un multiplieur par +1 et la sortie de 1'additicnneur 14 est norma- lement nulle si la séquence ACAC... est reçue. On notera plus généralement que l'on peut prévoir simplement un circuit caombi- natoire 12 permettant de oombiner des signaux suocessifs de valeurs déterminées pour fournir une valeur nulle en sortie quand ces signaux sont reçus. En pratique, étant donné qu'il existe toujours du bruit sur les lignes, la sortie de l'additionneur 14 ne sera pas strictement nulle quand les signaux incidents sont les signaux recherchés. En oonséquence, 1'additionneur 14 est suivi d'un 5 circuit de calcul d'énergie, comprenant un multiplieur 17 qui reçoit d'une part directement la sortie du signal 14, d'autre part oette sortie par l'intermédiaire d'un circuit de fourniture du complexe conjugué 18. Le signal 20 de sortie du multiplieur 17 est envoyé à une première entrée d'un comparateur 21 qui compare oe signal à un seuil TH1. Ce comparateur a une sortie à niveau haut quand le signal sur l'entrée 20 est supérieur au seuil et une sortie à niveau bas quand ce signal est inférieur au seuil. La sortie du comparateur 21 est envoyée par 1 'intermé- diaire d'une porte OU 22 à l'entrée de remise à zéro RS d'un compteur 23 qui reçoit sur son entrée 24 des signaux arrivant au même rythme que l'introduction des données sur l'entrée 11, c'est-à-dire que le signal sur l'entrée 24 est normalement l'horloge de bauds. Ainsi, tant que la sortie du comparateur 21 est à niveau bas, le compteur 23 compte et dès que la sortie 2120 passe à haut niveau, le compteur est remis à zéro et le comptage suivant repart de zéro. La sortie du compteur 23 est appliquée à une entrée 25 d'un comparateur 26 qui compare cette sortie à une valeur N prédéterminée, par exemple égale à 32. Ainsi, quand un comptage égal à 32 s'est produit, un signal apparaît sur la borne de sortie 28 du comparateur 26. Ce signal sur la borne 28 est un signal d'identification puisqu'il signifie que la sortie du comparateur 21 a été 32 fois de suite à bas niveau, c'est-à- dire que 32 fois de suite son entrée 20 a été inférieure au seuil TH1. Ceci signifie que l'on a reçu 32 fois de suite des signaux correspondant à une séquence ACAC... (dans le cas o le multiplieur 15 est un multiplieur par +1) ou une séquence AAAA... (dans le cas o le multiplieur 15 est un multiplieur par -1). Il est en effet rnécessaire d'attendre un certain nombre de passages à niveau bas du signal 20 pour identifier de façon certaine une séquence car le circuit de combinaison 12 fournit une sortie basse chaque fois que des signaux successifs 5 présentant entre eux une relation déterminée (par exemple iden- tiques ou inverses) lui arrivent et ceci pourrait survenir au cours d'une transmission de signal pour des signaux particu- liers, conmme on s'en convaincra en regardant à nouveau les cons- tellations des figures 1 et 3.10 Il se produit toutefois un cas o il est possible que l'on fasse une fausse identification d'une séquence telle que la séquence ACAC..., c'est le cas o aucun signal n'arrive sur la borne 11 ou plutôt seulement du bruit par suite d'un dysfonc- tionnement temporaire de la liaison téléphonique. La branche inférieure du circuit de la figure 5 permet de résoudre ce cas et de lever simultanément d'autres ambiguités. Cette branche inférieure comprend un circuit de déter- mination d'énergie du signal incident qui comprend un multi- plieur 31 dont la première entrée reçoit directement le signal20 de la borne 11 et dont la deuxième entrée reçoit le signal camplexe conjugué par l'intermédiaire d'un circuit 32. A cette énergie est soustraite l'énergie moyenne A2 d'un signal A ou C (dont on notera qu'ils ont le même module). Cette opération est effectuée dans un additionneur 33 dont la sortie est fournie à un circuit 34 de détermination de valeur absolue. La sortie du circuit 34 est envoyée à la première entrée d'un oomparateur 35 dont la deuxième entrée reçoit un signal de seuil TH2. La sortie du comparateur 35 est envoyée à une deuxième entrée de la porte OU 22. Ainsi, si le signal sur la borne 11 est un signal ayant le même module qu'un signal A ou C, la sortie du circuit 34 sera sensiblement nulle et la sortie du comparateur 35 sera à zéro. Ce signal sera donc sans effet sur la sortie de la porte OU 22. Par contre, si le signal sur la borne 11 a un module autre que celui de A, par exemple parce qu'il correspond à un symbole de valeur différente ou parce qu'il correspond seulement à du bruit, la sortie du comparateur 35 sera à niveau haut et le comptage du compteur 23 sera remis à zéro. Divers autres circuits de sécurité peuvent être ima- ginés par 1 'homme de métier. Bien entendu, alors que certaines des explications précédentes ont été données par souci de clarté en utilisant un vocabulaire qui correspond parfois à un fonctionnement analogi- que, il sera clair pour l'homme de métier que tous les éléments10 du circuit selon la présente invention traitent des signaux numériques et que les constituants du circuit illustrés sous formne matérielle correspondront souvent en pratique à des réali- sations logicielles. REVENDICATIONS 1. Procédé d'identification d'une séquenoe déterminée répétitive de signaux déterminés arrivant sur un modem, chacun de ces signaux étant numérisé sous forme d'un mot ayant une pre- mière portion correspondant à une valeur réelle et une deuxième portion correspondant à une valeur imaginaire, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes suivantes: retarder chacun des mots d'une séquence pour qu'ils soient tous présents simultanément; procéder à une caombinaison linéaire desdits mots propre à fournir un mot combiné de valeurs réelle et imaginaire nulles; déterminer le module de chaque mot comxbiné; comparer ce module à un seuil; quand le module du mot combiné est inférieur au seuil, compter des impulsions d'une horloge correspondant au rythme d'arrivée des mots; et fournir un signal d'identification quand un nombre prédéterminé de signaux d'horloge a été compté. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque séquenoe comprend deux mots (AC) dont l'un est l 'inverse de 1' autre, la combinaison linéaire consistant en une addition. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque séquence comprend deux mots (AA) identiques, la combinaison linéaire consistant en une soustraction. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les mots de la séquenoe ont tous un même module prédéterminé, carac- térisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: déterminer le module de chaque mot incident; inhiber le comptage quand ce module s'écarte de sa valeur prédéterminée de plus qu'un seuil déterminé. 5. Dispositif d'identification d'une séquence déter- minée répétitive de signaux déterminés arrivant sur un modem, chacun de ces signaux étant numérisé sous forme d'un mot compre- nant une première portion correspondant à une valeur réelle et une deuxième portion correspondant à une valeur imaginaire, caractérisé en oe qu'il comprend: des moyens de retard (13) pour retarder convenablement chacun des mots d'une séquence pour qu'ils soient tous présents simultanément; des moyens (14, 15) de combinaison linéaire desdits mots propres à fournir un mot combiné de valeurs réelle et imaginaire nulles; des moyens (17, 18) de calcul du module de chaque mot combiné; des moyens (21) de comparaison de ce module à un seuil (THi) des moyens (23) de comptage des impulsions (24) d'une horloge correspondant au zythme d'arrivée des mots; des moyens (22, RS) d'inhibition des moyens de oomp- tage quand le module du mot combirné est inférieur au seuil; et des moyens (26) de fourniture d'un signal d'identi- fication (28) quand un nombre prédéterminé (N) de signaux d'hor- loge a été compté. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les mots de la séquence ont tous un même module prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens (31) pour déterminer le module de chaque mot incident; des moyens (33-35) agissant sur les moyens d'inhibi- tion (22, RS) quand ce module s'écarte de sa valeur prédéter- minée de plus qu'un seuil déterminé (TH2).