Brevet FR2730885A1 — publié le 19960823

Description La présente invention concerne un système de transmission de données entre un émetteur et un récepteur par l'intermédiaire d'au moins un modem qui comporte notamment des moyens de codage, conformément à un procédé basé sur celui décrit dans la recommandation V34 du CCITT qui définit des débits binaires allant jusqu'à un débit binaire maximum, pour transformer une séquence de données dite séquence d'entrée, en une séquence de symboles d'une constellation de points, dite séquence de sortie. L'invention concerne également un modem qui comporte notamment des moyens de codage, conformément à un procédé basé sur celui décrit dans la recommandation V34 du CCITT qui définit des débits binaires allant jusqu'à un débit binaire maximum, pour transformer une séquence de données dite séquence d'entrée, en une séquence de symboles d'une constellation de points. dite séquence de sortie. L'invention a d'importantes applications notamment dans le domaine des transmissions de données sur réseaux téléphoniques commutés et sur lignes téléphoniques analogiques point-à-point. La recommandation v34 du CCITT définit un procédé de codage pour modem traitant des débits binaires allant jusqu'à 28,8 kilo-bits par seconde en utilisant une constellation de points de 960 points au maximum. Toutefois les besoins en matière de capacité de transmission ne cessent d'augmenter, et un débit binaire de 28,8 kilo-bits par seconde est insuffisant pour certaines applications. Le but de la présente invention est d'augmenter la vitesse de transmission pour des systèmes de transmission comportant de tels modems. Pour cela, un système de transmission selon l'invention tel que décrit dans le paragraphe introductif est caractérisé en ce que le débit symbole de ladite séquence de sortie est choisi pour minimiser le nombre de points de la constellation, et en ce que ledit modem comporte des moyens de répartition des bits de ladite séquence d'entrée entre lesdits moyens de codage pour obtenir un débit binaire supérieur audit débit binaire maximum pour ladite séquence de sortie. Un modem d'un système de transmission selon l'invention utilise donc un procédé de codage basé sur celui qui est décrit dans la recommandation V34 du CCITT, mais permet d'atteindre des vitesses de transmission supérieures à celles autorisées dans ladite recommandation, en choisissant de façon adéquate le débit symbole à utiliser et en modifiant la répartition des bits de la séquence d'entrée entre les différents moyens de codage. L'invention présente l'avantage d'augmenter la vitesse de transmission de tels modems tout en conservant une taille de constellation raisonnable. En effet, la puissance transmise est proportionnelle à la surface de la constellation utilisée et la probabilité d'erreur sur un symbole est d'autant plus grande que les points de la constellation sont proches.L'augmentation du nombre de points de la constellation conduit donc soit à une augmentation de la puissance transmise soit à une augmentation de la probabilité d'erreur sur un symbole. Dans un mode de réalisation avantageux d'un système de transmission selon l'invention dont le débit binaire est égal à 32 kilo-bits par seconde, dans lequel la constellation est partitionnée en anneaux et en familles, dont les moyens de codage sont formés par: - des premiers moyens de sélection d'un anneau de la constellation, - des second moyens de sélection d'une famille de la constellation, - et des troisième moyens de sélection d'un point appartenant à la fois audit anneau et à ladite famille, le débit symbole est choisi égal à 3429 bauds par seconde, et les moyens de répartition fournissent: - 31 bits tous les 4 symboles audits premier moyens de codage, - et pour chacun de ces 4 symboles, 3 bits audits second moyens de codage et deux groupes successifs de 4 bits audits troisième moyens de codage. Ce mode de réalisation qui permet d'obtenir une vitesse de 32 kilo-bits par seconde est particulièrement intéressant d'un point de vue commercial étant donné le nombre d'équipements de télécommunications fonctionnant à un tel débit actuellement disponibles sur le marché. D'autres particularités, détails et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui sont donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels: - la figure 1 représente un système de transmission selon l'invention, - la figure 2 représente les trames échangées entre modem d'un système de transmission selon l'invention, - la figure 3 est une représentation d'un quart de la constellation, - la figure 4 représente un schéma d'un modem d'un système de transmission selon l'invention, - la figure 5 est une représentation schématique d'une partition d'une partie de la constellation. D'après la figure 1, un système de transmission selon l'invention comporte deux terminaux numériques TN1 et TN2 reliés à un réseau téléphonique commuté RTC par l'intermédiaire d'un modem MD1 et MD2 respectivement. Conformément à la recommandation V34 du CCITT, les trames SF échangées entre de tels modems, appelées super-trames, sont composées de J trames de données DF elles-même composées de P trames MF dites de "mapping" qui comportent 4 symboles SY à quatre dimensions. chaque symbole correspondant donc à deux points de la constellation. Ces trames sont représentées sur la figure 2. Dans l'exemple qui va maintenant être décrit, le débit binaire que l'on cherche à obtenir est égal à 32kb/s. Mais l'invention est applicable à d'autres débits. La recommandation V34 prévoit l'utilisation de 6 débits symboles différents: 2400, 2743. 2800, 3000, 3200, et 3429 bauds/s. Conformément à l'invention, le débit maximum de 3429 bauds/s est sélectionné, ce qui permet de minimiser le nombre de points de la constellation utilisée. En effet, pour un débit binaire donné. plus la fréquence baud est élevée et plus faible sera le nombre de bits à utiliser pour coder un symbole, c'est-à-dire plus faible sera le nombre de points de la constellation. La durée d'un symbole est donc égale à 291,63ps. La durée d'une super-trame est fixée par la recommandation V34 à 280ms, et la durée d'une trame de données à 35 ou 40ms de telle sorte que les valeurs de J et de P doivent être choisies de la façon suivante: P = 35 / (8 x 291,63) et J=8 ou P = 40 / (8 x 291,63) et J=7 Pour que P constitue une valeur entière, on choisit la première solution, soit P=15 et J=8. Chaque trame de données DF doit transmettre un nombre entier de bits N égal à: N = Débit binaire x 0.28 / J soit dans le cas présent: N = 32000 x 0.28 / 8 = 1120 Or le rapport N/P ne constitue pas un nombre entier. Le nombre de bits contenus dans une trame de "mapping" MF varie donc entre deux valeurs entières b et b-l selon un schéma périodique SW de période P de telle sorte que le nombre moyen de bits contenu dans une trame de "mapping" soit égal à N/P. La valeur de b-l est égale au quotient de la division euclidienne de N/P, et le schéma périodique SW est déterminé en tenant compte du reste r de cette division euclidienne. Pour un débit binaire de 32 kb/s, les valeurs de b et r sont donc les suivantes: b=75, r=10. Le schéma périodique SW est alors déterminé à l'aide d'un compteur CPT initialisé à zéro au début de chaque trame de données et incrémenté de r au début de chaque trame de "mapping". Si le compteur est inférieur à P, la trame de "mapping" correspondante ne comporte que b-l bits ce qui est indiqué par un bit 0 dans le schéma périodique SW, sinon elle en comporte b ce qui est indiqué par un bit 1 dans le schéma SW et le compteur est décrémenté de P. Ainsi. si P=15, b= 75 et r=10, on obtient successivement les résultats suivants: CPT=10 CPT CPT=20 CPT215 SWO=1 CPT=5 CPT=15 CPT215 SW2=1 CPT=O CPT=10 CPT CPT=15 CPT215 sw14=1 Le schéma SW obtenu est donc 011011011011011. Conformément à la recommandation V34 la constellation utilisée est partitionnée en anneaux et en familles. La figure 3 est une représentation d'un quart de cette constellation qui constitue une première famille A. Les autres quarts de la constellation qui constituent respectivement les familles B, C et D sont obtenus par rotations de 90 dans le sens des aiguilles d'une montre. La figure 4 représente un schéma d'un modem MD1 selon l'invention. I1 est doté d'une entrée E pour recevoir une séquence d'entrée. Cette entrée E est reliée à un premier circuit MO de répartition des bits reçus entre différents moyens de codage M1, M2 et M3 décrits dans la recommandation V34 du CCITT: - des premiers moyens M1 de sélection d'un anneau de la constellation, - des second moyens M2 de sélection d'une famille de la constellation, - et des troisième moyens M3 de sélection d'un point appartenant à la fois audit anneau et à ladite famille. Les K premiers (Sji 5i.K) bits de chaque trame MF (ou les K-1 premiers bits si la trame MF concernée ne contient que b-l bits; le Kème bit nécessaire en entrée desdits premiers moyens étant dans ce cas fixé à 0) sont fournis en entrée desdits premiers moyens, et les b-K bits restants (ou les b-2-K bits restant si la trame MF ne contient que b-l bits) sont divisés en quatre groupes correspondant chacun à un symbole à 4 dimensions. Les 3 premiers bits (1i.j.o . Ij,j,3) de chaque groupe j (j=O à 3) sont fournis en entrée desdits seconds moyens, et les 2q bits restants qui constituent deux sous-groupes (Q.j.o.o Qj.j.o.q et Qi,j,1,0...Qi,i,1,q) correspondant chacun à un point de la constellation sont fournis en entrée desdits troisième moyens. La partition en anneaux de la constellation a pour but de regrouper les symboles par puissances comparables. Les premiers moyens de codage M1 permettent de sélectionner, en cherchant à minimiser la puissance transmise, les anneaux dans la constellation à l'intérieur desquels seront choisis les 8 points de la trame de "mapping" MF. Le procédé de sélection d'un anneau à partir des K bits fournis en entrée desdits premiers moyens M1 est donné dans la recommandation V34 et n'a donc pas à être décrit ici. Conformément à ce procédé la valeur de K doit être déterminée de la façon suivante: K=O si bsl2 K=b-12-8q sinon, avec OsK Ainsi, si b=75, on obtient K=31 et q=4. Le nombre M d'anneaux à utiliser est alors défini comme le plus petit entier supérieur à 2K/8. On obtient donc: M=15. La partition en famille de la constellation a pour but de maximiser la distance entre deux points d'une même famille de façon à réduire la probabilité d'erreur. Les seconds moyens de codage permettent de sélectionner pour chaque symbole à coder une famille de la constellation. Ces seconds moyens comprennent un codeur en treillis M22 pour introduire de la redondance dans les données à coder, et un codeur différentiel M21 pour coder les symboles en tenant compte de leur différence de phase avec le symbole précédemment codé. Les 2 bits 1i.j.2 et 1i.j.3 sont fournis en entrée au codeur différentiel M21 qui délivre un entier Z(m) à des moyens M23 de sélection d'une famille. Ces moyens M23 reçoivent par ailleurs en entrée le bit Iij 1 et un bit Uo(m) délivré en sortie du codeur en treillis M22. Les troisième moyens de codage M3, enfin, permettent de sélectionner à partir de chaque groupe de q bits qui leur est fourni en entrée un point dans la famille et l'anneau préalablement sélectionnés par les premier et second moyens décodage. Comme cela a déjà été établi, pour obtenir un débit binaire de 32kb/s la valeur de q doit être prise égale à 4. La figure 5 représente les anneaux et les familles d'une partie de la constellation. Chaque anneau comporte 64 points: 16 points de chacune des 4 familles A, B, C et D. Pour simplifier la figure, seuls ont été représentés les points AO à A47 de la famille A, les points BO, B1 et B2 de la famille B, les points CO, C1 et C2 de la famille C et les points DO, D1 et D2 de la famille D. Conformément à la recommandation V34, les coordonnées du point sélectionné dans le plan sont délivrées en sortie des troisième moyens de codage M3 et sont fournies en entrée d'un dispositif de précodage M4 composé à partir d'un filtre d'égalisation à boucle. Une première sortie de ce filtre de boucle sert d'entrée au codeur en treillis M22 tandis qu'une seconde sortie sert d'entrée à un codeur non linéaire M5 décrit dans la recommandation V34 et servant à compenser les perturbations nonlinéaires par déformation de la constellation d'origine. La sortie de ce codeur non-linéaire est reliée à un modulateur M6 qui délivre sur une sortie S du modem MD1 les données à transmettre. Tout détail complémentaire relatif au fonctionnement de ce modem peut être trouvé dans la recommandation V34. Conformément à l'invention, la taille L de la constellation utilisée pour obtenir un débit de 32kb/s est donc de 960 points (L=4M.2q), ce qui correspond à la taille maximum prévue par la recommandation V34. REVENDICATIONS 1. Système de transmission de données entre un émetteur (TN1, TN2) et un récepteur (TN2, TN1) par l'intermédiaire d'au moins un modem (MD1, MD2) qui comporte notamment des moyens de codage (M1, M2, M3), conformément à un procédé basé sur celui décrit dans la recommandation V34 du CCITT qui définit des débits binaires allant jusqu'à un débit binaire maximum, pour transformer une séquence de données dite séquence d'entrée, en une séquence de symboles d'une constellation de points, dite séquence de sortie, caractérisé - en ce que le débit symbole de ladite séquence de sortie est choisi pour minimiser le nombre de points de la constellation, - et en ce que ledit modem comporte des moyens de répartition (MO) des bits de ladite séquence d'entrée entre lesdits moyens de codage (M1, M2, M3) pour obtenir un débit binaire supérieur audit débit binaire maximum pour ladite séquence de sortie. 2. Système de transmission selon la revendication 1 dont le débit binaire est égal à 32 kilo-bits par seconde, dans lequel la constellation est partitionnée en anneaux et en familles, dont les moyens de codage sont formés par: - des premiers moyens (M1) de sélection d'un anneau de la constellation, - des second moyens (M2) de sélection d'une famille de la constellation, - et des troisième moyens (M3) de sélection d'un point appartenant à la fois audit anneau et à ladite famille, caractérisé en ce que le débit symbole est choisi égal à 3429 bauds par seconde, et en ce que les moyens de répartition (MO) fournissent: - 31 bits tous les 4 symboles audits premier moyens de codage, - et pour chacun de ces 4 symboles, 3 bits audits second moyens de codage et deux groupes successifs de 4 bits audits troisième moyens de codage. 3. Modem (MD1, MD2) comportant notamment des moyens de codage (M1, M2, M3), conformément à un procédé basé sur celui décrit dans la recommandation V34 du CCITT qui définit des débits binaires allant jusqu'à un débit binaire maximum, pour transformer une séquence de données dite séquence d'entrée, en une séquence de symboles d'une constellation de points, dite séquence de sortie, caractérisé - en ce que le débit symbole de ladite séquence de sortie est choisi pour minimiser le nombre de points de la constellation, - et en ce qu'il comporte des moyens de répartition (MO) des bits de ladite séquence d'entrée entre lesdits moyens de codage pour obtenir un débit binaire supérieur audit débit binaire maximum pour ladite séquence de sortie. 4. Modem selon la revendication 3 dont le débit binaire est égal à 32 kilo-bits par seconde, dans lequel la constellation est partitionnée en anneaux et en familles. dont les moyens de codage sont formés par: - des premiers moyens (M1) de sélection d'un anneau de la constellation, - des second moyens (M2) de sélection d'une famille de la constellation, - et des troisième moyens (M3) de sélection d'un point appartenant à la fois audit anneau et à ladite famille, caractérisé en ce que le débit symbole est choisi égal à 3429 bauds par seconde, et en ce que les moyens de répartition (MO) fournissent: - 31 bits tous les 4 symboles audits premier moyens de codage, - et pour chacun de ces 4 symboles, 3 bits audits second moyens de codage et deux groupes successifs de 4 bits audits troisième moyens de codage.