Brevet FR2722043A1 — publié le 19960105

"PROCEDE ET DISPOSITIF D'ETABLISSEMENT D'UNE LIAISON DE COMMUNICATION ENTRE UN EQUIPEMENT RADIO PORTABLE ET UN POSTE DE BASE" Cette invention concerne, de façon globale, les systèmes de communication et, de façon plus spécifique, un procédé et un dispositif pour amorcer une liaison de communication entre un équipement radio portable et un poste de base. Les systèmes personnels de communication (PCS) utilisent divers protocoles et standards de fonctionnement. Ces systèmes de communication sont souvent mis en oeuvre dans plus d'un pays possédant chacun un gouvernement séparé supervisant les standards et les réglementations de communication. De façon permettre la mise en oeuvre d'un système de communication dans un pays, le système doit adhérer aux standards spécifiques à ce pays. Les système de communication de téléphone sans fil de seconde génération (CT2) fonctionnent selon un document intitulé "Spécification MPT1375 d'Interface Aérienne Commune" (CAI), Version prI-ETS 300 131 du 31 Janvier 1994, qui est publié par l'Institut Européen de Standards de Télécommunications et est incorporé ici en référence. Le CAI établit un protocole de multiplexage à division dans le temps présentant des trames de réception et d'émission alternées d'une milliseconde et séparées par des segments de temps de25 protection et est un standard adopté par la majorité de la Communauté Européenne. Dans un système CT2 usuel, le standard de protocole de communication comprend quatre structures principales à impulsions dites multiplexage 3 (MUX3), multiplexage 230 (MUX2) et multiplexage 1 (MUX1), qui est subdivisé, de plus, soit en un multiplexage 1.4, soit un multiplexage 1.2 (MUX1.4 ou MUX1.2). Le MUX3 est principalement utilisé pour amorcer une liaison de communication (établissement et rétablissement de liaison) entre un équipement radio portable et un poste de base. Le protocole de MUX2 utilise un multiplexage de synchronisation et d'échange d'information de données et est utilisé, en premier lieu, pour l'établissement d'une liaison de communication et pour l'amorçage de la liaison à partir du poste de base. Le protocole MUX1 est utilisé, en premier lieu, pour des communications de voix/données, une information de transmission et des messages de commande entre le portable et la base. Le protocole CAI courant fournit le procédé suivant pour un équipement radio portable afin d'amorcer une liaison de communication avec un poste de base. Le portable choisit un canal libre et commence à émettre une demande de liaison non synchrone à l'aide du format de données MUX3 présentant un rapport d'émission/réception de 10:4. La base balaye toutes les fréquences à la recherche d'une demande de liaison. Comme une base ne peut se synchroniser sur un portable, la structure du MUX3 est telle qu'une base peut examiner des tranches des données transmises pour la demande de liaison. Une fois que la demande de liaison est reconnue, la base commence à émettre un accord d'accès à la liaison vers le portable dans le format MUX2. Le portable se synchronise sur la transmission MUX2 de la base,25 reconnait l'accès à la liaison et termine ses transmissions MUX3. Le portable commence alors à émettre dans le format MUX2 à l'aide de la synchronisation de base. A ce stade, une liaison est établie dans le format MUX2 ainsi que dans les formats MUX1.2 et MUX1.4 suivants qui présente un30 rapport d'émission/réception de 1:1. Lorsqu'une base amorce une liaison avec un portable, elle prévoit le format MUX3 et utilise immédiatement le format MUX2. Le portable balaye toutes les fréquences à la recherche d'une invitation d'appel entrant. Comme le35 portable se synchronise sur les émissions de la base, le format MUX2 peut être directement lu. Une fois que le portable reconnaît l'interrogation, il répond par une demande de liaison en MUX2 qui reçoit ensuite une réponse de la base avec un accord de liaison. A ce stade, une liaison est établie dans le format MUX2, ainsi que dans le format MUX1.2 et MUX1.4 suivants, qui présente un rapport d'émission/réception de 1:1. Lorsqu'un portable amorce une liaison, il adresse une base ou un service spécifique (un groupement spécifique de bases) à l'aide d'un code d'identification unique que seule la base ou service ciblée reconnaîtra. De la même façon, lorsqu'une base amorce une liaison, elle adresse un portable spécifique à l'aide d'un code d'identification unique que seule le portable ciblé reconnaîtra. Bien qu'il soit possible qu'une base recherche plus d'un portable par entrelacement de différents codes, elle doit cibler chaque portable, de façon individuelle, à l'aide du code unique de portable. Cela peut s'avérer être un problème, en particulier dans un environnement de base public dans lequel des milliers d'équipements radio portables, possédant chacun leur propre code d'identification unique, peuvent être utilisés. Aux Etats Unis, le format MUX3 viole la règle du rapport d'émission/réception établie par la Commission Fédérale des Communications (FCC) qui nécessite une longueur de trame pour un équipement non agréé PCS de ms/N (o N est un entier > 1). Ainsi, l'utilisation du MUX3 pour des appels amorcés par portable CT2 doit être évitée. De plus, des émissions non synchrones comme MUX3 créent une interférence qui peut dégrader les performances et/ou la capacité du trafic. Un système utilisant des transmissions synchrones réduira les interférences et améliorera sa capacité. Ainsi, on recherche un dispositif et un procédé assurant et supportant un amorçage de liaison35 synchrone entre un portable et une base. La Figure 1 est un dessin d'un système de communication selon la présente invention; la Figure 2 est un format de protocole selon la présente invention; la Figure 3 est un organigramme du mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention; et la Figure 4 est un second organigramme selon la présente invention. En référence à présent à la Figure 1 des dessins annexés, un système de communication 100 est illustré. Le système de communication 100 est, de préférence, un système CT2 et comprend des postes de base 102 et 112 présentant chacun des zones ou cellules de couverture respectives 110 et 114. Sont inclus, de même, dans le système de communication CT2 100 une pluralité d'équipements portables 104, 106 et 108 situés dans la zone de couverture 110. Dans le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, une liaison de communication doit être amorcée à partir d'au moins un portable (104, 106 et/ou 108) et le poste de base 102. La liaison de communication doit être établie sans l'aide du format de protocole MUX3. Comme le poste de base 102 ne peut se synchroniser sur un portable et comme le MUX3 doit être évité, il est nécessaire de faciliter l'amorçage de la liaison de25 portable en MUX2 à l'aide de la synchronisation de base. La synchronisation fournit un moyen pour distinguer les trames de temps d'émission et de réception. Comme les équipements portables 104, 106 et 108 ne peuvent pas conserver la synchronisation de base sans recevoir de données du poste30 de base 102, un "marqueur" est émis par la base, ce qui permet aux équipements portables 104, 106 et 108 d'adopter la synchronisation avant l'amorçage d'une liaison. De façon à ce que les équipements portables 104, 106 et 108 différencient la base qu'ils essaient de contacter, par exemple le poste de base 102, et d'autres bases, comme le poste de base 112, le marqueur comprend le code d'identification unique de base. Pour surmonter la nécessité pour le poste de base 102 d'émettre le code unique de portable (un pour chaque portable qu'il peut rencontrer), la base comprend, de préférence, un code générique dans le marqueur qui invitera les équipements portables 104, 106 et 108 à adopter la synchronisation. Le code générique est un code qui peut être reconnu par tous les combinés à main, leur permettant d'amorcer des demandes de liaison en MUX2. Le code générique peut comprendre des données binaires, comme un code de 10 bits. Tous les équipements portables 104, 106 et 108 reconnaîtront le code générique à des fins de synchronisation mais utiliseront un code d'identification de portable qui est unique pour chaque portable pour un amorçage de liaison. Une fois invités à la synchronisation par le marqueur de base, les équipements portables 104, 106 et 108 émettront des demandes de liaison en MUX2 à l'aide de leurs codes respectifs d'identification de portable. Comme tous les équipements portables 104, 106 et 108 peuvent répondre, de façon égale, au marqueur, il est possible que les portables puissent subir des collisions25 (répondant tous au même instant et dégradant alors les données émises). Lorsque cela survient, chacun des équipements portables 104, 106 et 108 cessera les émissions et attendra une quantité aléatoire de temps déterminée par un compteur. Les équipements portables 104, 106 et 10830 essaient à nouveau une synchronisation et un amorçage de liaison à différents instants avec une probabilité fortement réduite de collision. Le temps de décompte est une valeur aléatoire de temps commandée par logiciel pour les équipements portables 104, 106 et 108 individuels et35 peut varier pour chaque apparition de collision. Le poste de base 102 vérifiera que le code d'identification de portable est valide, cessera l'émission du marqueur et retournera un accord de liaison au portable avec le plus court temps de décompte, probablement le portable 104. A ce stade, une liaison est établie dans le format MUX2 ainsi que dans le format MUX1.2 ou MUX1.4 suivant, qui présente un rapport d'émission/réception de 1:1. Si le poste de base 102 continu à émettre le marqueur et ne répond pas par un accord de liaison, le portable 104 abandonnera les demandes de liaison après un certain délai de temps et arrêtera la recherche d'un autre marqueur. De plus, le marqueur de base peut comprendre un code de séquence qui force les équipements portables 104, 106 et 108 à entrer dans une file d'attente d'accès, réduisant alors les chances de collision. Le code de séquence incrémente en continu et permute pour permettre aux équipements portables 104, 106 et 108 de comparer son code avec, de préférence, la partie la moins significative de leur code respectif d'identification unique de portable. Lorsqu'un portable détecte un accord, il émet en réponse une demande de liaison. Comme la partie la moins significative d'un code de portable présente une forte probabilité d'être différentes d'un autre code de portable, les collisions sont fortement réduites. L'intervalle et le25 taux de variation du code de séquence sont tels qu'aucun retard significatif ne résulte de l'activité d'accord et le temps d'amorçage de la liaison est notablement raccourci. Un exemple d'une transmission de base est illustré sur la Figure 2 des dessins annexés. Une chaîne d'information 200 est émise par la base selon le format de protocole 208. La chaîne d'information 200 comprend une invitation ou marqueur 202. Le marqueur 202 comprend le code générique, connu, de même, comme identité de liaison de marqueur de canal (CMLI) pour inviter un combiné à main35 à demander une liaison. La CMLI, dans cet exemple, est prise comme code binaire $FD. Est inclus, de même, dans le marqueur 202 le code de séquence (dans ce cas 1) qui fournit un alignement (ou file d'attente) d'ordre pour le combiné à main. Une autre information générale est émise dans un bloc d'information et de mot de codage d'état (CIS) 204 comme défini par le protocole CAI. Lorsque l'émission suivante d'une invitation survient, la même invitation générique (CMLI) est envoyée mais le code de séquence est incrémenté, comme illustré par le pavé 206. Aussi, le combiné à main peut se synchroniser sur le marqueur 202 et attendre jusqu'à ce que le code de séquence, qui est mis à jour de façon périodique, de préférence, par un compteur, corresponde à une partie prédéterminée du propre code d'identification unique de combiné à main. Il n'est pas essentiel que tout le code d'identification de combiné à main ne soit comparé au code de séquence et seule une partie du code d'identification de combiné à main, comme les quatre bits les moins significatifs, peut être utilisée pour la comparaison. Une vérification des quatre bits les moins significatifs fournit une unicité suffisante sans être fastidieuse et coûteuse en temps pour le processus d'amorçage de liaison. Cela accélère le temps d'achèvement de l'amorçage de la liaison tout en assurant encore un taux de collision réduit. Est incluse mais non illustrée dans les pavés 202, 204 une information comme un identifieur de zone locale (LAI) indiquant la cellule dans laquelle est située la base, et un code unique d'identification de base (LID). La base utilise, de façon usuelle, une trame d'émission de 1 msec/réception de 1 msec (1 msec TX/1 msec RX), comme illustré par le format 208. Une configuration de synchronisation 210 est entrelacée dans les trames TX 212, trois trames TX 212 constituant, de façon usuelle, un bloc d'invitation comme le 202 et le bloc d'information et de mot de codage d'état (CIS) 204. L'information contenue dans35 les blocs 202 et 204 peut être répartie dans les parties d'information (info.) 214 des trames TX 212 et émise en conjonction avec la configuration de synchronisation 210. Un organigramme illustrant le procédé préféré pour l'amorçage d'une liaison de communication à partir d'un portable est illustré sur la Figure 3 des dessins annexes. L'organigramme 300 commence par un poste de base, connu, de même, comme CFP, émettant un marqueur à l'aide d'une configuration de synchronisation à l'étape 302. Le marqueur comprend, à la fois, un code générique pour inviter un combiné à main à amorcer une liaison ainsi qu'un code de séquence pour placer le combiné à main dans la file d'attente à l'étape 304. A l'étape 306, la partie fixe sans fil CFP attend une demande de liaison et l'organigramme 300 va à l'étape 308 qui a démarré au début de l'organigramme. A l'étape 308, le combiné à main ou CFP balaye pour rechercher une configuration de synchronisation. Une fois qu'une configuration de synchronisation est détectée, la partie portable sans fil CPP compare le code de séquence avec une partie du propre code d'identification ID de partie portable sans fil CPP, unique pour chaque partie portable sans fil CPP à l'étape 310. Si le code de séquence ne correspond pas au code d'identification de partie portable sans fil CPP, le programme revient à l'étape 310 (la partie portable sans fil CPP étant encore synchronisée sur le même marqueur) o le code de séquence est incrémenté avant d'être à nouveau vérifié à l'étape 312. La boucle de séquence (étapes 310, 312) force, de façon basique, la partie portable sans fil CPP à "attendre son tour". Une fois que le code de séquence correspond au code d'identification (ou à une partie prédéterminée du code d'identification) à l'étape 312, le portable envoie une demande de liaison en MUX2 à la base à l'étape 314. Une caractéristique de fin de délai contrôle la partie portable sans fil CPP à l'étape 316 pour déterminer si un trop long35 temps s'est écoulé depuis le début du programme sans une quelconque réponse de la part de la partie fixe sans fil CFP. Lorsque le délai de temps est écoulé, la partie portable sans fil CPP abandonne la demande de liaison à l'étape 318 et revient à l'étape 308 pour trouver un nouveau marqueur et pour se resynchroniser. Lorsque le délai de temps n'est pas expiré à l'étape 316, on effectue une vérification des collisions avec d'autres demandes de liaison de CPP à l'étape 320. Si une collision a lieu à l'étape 320, la partie portable sans fil CPP abandonne la demande de liaison et attend pendant un décompte aléatoire à l'étape 322 généré par logiciel avant un retour à l'étape 310. De retour à l'étape 310, la partie portable sans fil CPP est encore synchronisée sur le même marqueur mais vérifie le code de séquence courante suivant. Si aucune collision n'a lieu à l'étape 320, la partie fixe sans fil CFP envoie un accord de liaison en MUX2 à la partie portable sans fil CPP à l'étape 324. L'accord de liaison est confirmé à l'étape 326 et si aucune liaison n'a été accordée, la partie portable sans fil CPP envoie une autre demande de liaison par retour à l'étape 314. Une fois l'envoi de l'accord de liaison par la partie portable sans fil CPP à l'étape 324, la partie fixe sans fil CFP cesse d'émettre un marqueur à l'étape 328 et une liaison est établie entre la partie portable sans fil CPP et la partie fixe sans fil CFP à l'étape 330. Alors, une liaison est établie entre un portable et un poste de base, le portable amorçant la demande de liaison selon un format synchrone. L'homme de l'art peut constater que l'invention n'est pas limitée à sa description précédente. Par exemple, le marqueur de base peut utiliser des mots de synchronisation pour différencier un début d'interrogation et d'appel. L'interrogation est le processus selon lequel la base alerte ou informe des combinés à main d'un appel entrant. L'utilisation de différents mots de synchronisation permet des équipements radio portables ou combinés à main d'ignorer des "marqueurs" lors du balayage de fréquences ou des appels entrants et de se concentrer sur l'interrogation. La capacité à ignorer des marqueurs sans amorçage d'une liaison confère à un combiné à main un balayage plus rapide, une réduction de son temps de balayage et une augmentation de sa durée de vie de batterie. Une séquence suggérée pour la mise en oeuvre d'un amorçage d'appel à partir d'un combiné à main dans l'environnement d'interrogation à l'aide de mots de synchronisation est illustrée sur la Figure 4 des dessins annexes. Tout d'abord, à l'étape 402, le combiné à main n'est pas engagé dans un amorçage de liaison et invalide alors sa capacité à reconnaître des mots de synchronisation de marqueur et valide sa capacité à reconnaître des mots de synchronisation d'interrogation. Le combiné à main balaye alors pour rechercher un mot de synchronisation d'interrogation à l'étape 404. Si le mot de synchronisation20 d'interrogation est détecté à l'étape 406, le combiné à main répond à l'appel entrant à l'étape 408. Si aucun mot de synchronisation d'interrogation n'est détecté à l'étape 406, le combiné à main détermine si un utilisateur amorce un appel à partir du combiné à main à l'étape 410. Si aucun appel n'est amorcé, le combiné à main revient à l'étape 404 pour balayer afin de rechercher des mots de synchronisation d'interrogation. Si un appel est amorcé à l'étape 410, le combiné à main invalide sa capacité à détecter des mots de synchronisation d'interrogation et valide sa capacité à30 détecter des mots de synchronisation de marqueur à l'étape 412. Le combiné à main balaye alors pour rechercher un marqueur à l'étape 414 et poursuit le balayage jusqu'à la détection d'un marqueur. Une fois qu'un marqueur est détecté à l'étape 416, un appel sortant peut être effectué l! par le combiné à main à l'étape 418. L'appel se termine à l'étape 420 et le programme redémarre à l'étape 402. Le dispositif et le procédé pour amorçage d'une liaison de communication, comme décrit dans l'invention, présentent l'avantage d'utiliser un protocole synchrone autorisant une plus grande capacité de trafic et des interférences réduites par rapport à un protocole non synchrone limitant la disponibilité de canal. Le combiné à main n'a pas à balayer pour rechercher des canaux libres lors de amorçage d'une liaison et la base ne doit pas balayer pour trouver des débuts de liaison à partir des combinés à main. Par la réduction du balayage requis, on établit des liaisons de communication plus rapide entre le combiné à main et le poste de base. Les transmissions globales à partir des combinés à main sont réduites car les combinés à main n'émettent seulement que lorsqu'une base valide est disponible, réduisant alors les interférences et préservant la durée de vie de batterie. Comme la base assigne le canal et l'inclut dans le marqueur, une utilisation plus efficace du spectre dans une cellule est établie. Les compteurs décrits par l'invention sont commandés, de préférence, par logiciel et assurent une résolution des collisions des demandes de liaison. Des collisions sont évitées, de plus, par l'utilisation des25 codes de séquence qui placent les combinés à main dans une file d'attente. Tandis que le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention décrit un amorçage de liaison à partir d'un combiné à main utilisant un MUX2, tout système de communication utilisant un multiplexage de30 synchronisation et d'échange d'informations de données peut utiliser le dispositif et le procédé décrits selon l'invention. Des variantes aux systèmes existants peuvent être prévues par logiciel et ainsi, le coût de mise en oeuvre de l'invention est négligeable. Le procédé amorçage d'une demande de liaison telle que décrit par l'invention est compatible avec des structures et un protocole de données CAI existants. REVENDICATIONS 1. Procédé pour établir une liaison de communication entre un équipement radio portable (104) et un poste de base (102) dans un système de communication radio (100), caractérisé par, au poste de base (102): l'émission d'une configuration de synchronisation (200) comprenant un marqueur (202), le marqueur comprenant un code générique et un code de séquence; à l'équipement radio portable (104): - un balayage pour rechercher le marqueur (202); - une synchronisation sur le poste de base (102) sur la base de la configuration de synchronisation (200); - la reconnaissance du code générique dans le marqueur (202); - l'envoi d'une demande de liaison comprenant un code d'identification de portable au poste de base (102) à l'aide d'un multiplexage de synchronisation et d'échange d'information de données en réponse à la reconnaissance du code générique lorsque le code de séquence correspond à une20 partie prédéterminée d'un code unique d'identification de portable associé à l'équipement radio portable (104); et - l'accord d'une liaison du poste de base (102) en réponse à la demande de liaison. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé, de plus, par: - la détection sur l'équipement radio portable (104) du fait que plus d'une demande de liaison a été envoyée; - l'attente d'un temps prédéterminé lorsque plus d'une demande de liaison a été envoyée; et - l'envoi d'une autre demande de liaison du portable (104) après la fin du temps prédéterminé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé, de plus, par la comparaison du code de séquence avec le code d'identification du portable dans l'équipement radio portable (104). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé, de plus, par: - la décrémentation du code de séquence lorsque la partie prédéterminée du code d'identification de portable ne correspond pas au code de séquence; et - la répétition de l'étape de comparaison. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé, de plus, par la vérification sur le poste de base (102) du fait que le code d'identification de portable est valide. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé, de plus, par: - la fin de l'émission du marqueur (202) une fois que la liaison a été accordée à partir du poste de base (102); et - l'établissement de la liaison de communication entre l'équipement radio portable et le poste de base. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé, de plus, en ce que l'étape d'envoi de la demande de liaison comprend l'envoi du code d'identification de portable au poste de base (102) à l'aide d'un protocole MUX2 dans un système de téléphone sans fil de seconde génération. 8. Système de communication (100) caractérisé par: - un poste de base (102) pour l'émission de données de synchronisation comprenant un marqueur (202), le marqueur (202) comprenant un code de séquence; - un équipement radio portable (104) pour la détection du marqueur (202) et l'obtention de la synchronisation avec le poste de base (102) en réponse aux données de synchronisation, l'équipement radio portable (104) comprenant un code d'identification de portable; et l'équipement radio portable (104) amorçant une demande de liaison de communication vers le poste de base (102) à l'aide d'un multiplexage de synchronisation et d'échange d'information de données en réponse au marqueur lorsque la synchronisation est obtenue et lorsque le code de séquence correspond à une partie du code d'identification de portable. 9. Système de communication (100) selon la revendication 8, caractérisé, de plus, en ce que le marqueur comprend un code générique pour inviter l'équipement radio portable (104) à amorcer la demande de liaison de communication. 10. Système de communication (100) selon la revendication 9, caractérisé, de plus, en ce que le système de communication (100) est un système de téléphone sans fil de seconde génération et le multiplexage de synchronisation et d'échange d'information de données est MUX2.