Brevet FR2752501A1 — publié le 19980220

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION PAR RADIODIFFUSION L'invention se rapporte à un procédé de transmission par radiodiffusion de signaux numériques d'images de télévision, de sons et de données par une station de base à des utilisateurs et retour par l'intermédiaire d'une voie de retour avec un fonctionnement à deux voies et à multiplexage temporel et avec une modulation de radiofréquence en vue d'une radiocommunication. L'invention se rapporte aussi à un dispositif de transmission par radiodiffusion o de signaux numériques d'images de télévision, de sons et de données avec des émetteurs et des récepteurs comportant des modulateurs et des démodulateurs de radiofréquence et des antennes et qui disposent d'une voie de retour en vue de la radiocommunication. Un procédé de ce genre est décrit par exemple dans DAVIC 1.1, Specification Part 08, Lower Layer Protocols And Physical Interfaces, LMDS Specifications, Revision 1.1 03/1996. Ce procédé permet, dans le domaine de la transmission en radiofréquence d'applications interactives en télévision, la transmission de flux de données non symétriques et aussi de quelques flux de données symétriques tels qu'ils sont nécessaires pour le prolongement radio du câble. Avec ce principe, on peut transmettre en même temps dans les deux directions des signaux ATM (Asynchronous Transfer Mode) et des signaux MPEG (signaux d'images, de sons et de données qui sont codés suivant la règle du Motion Picture Expert Group). On travaille actuellement dans de nombreux pays à la réalisation de systèmes interactifs à large bande. La grande largeur de bande est nécessaire à la transmission des signaux vidéo. Certains systèmes sont même radioélectriques. Normalement, on utilise pour la voie de retour en radiofréquence une plage de fréquence à proximité de la voie d'aller. Plus la voie d'aller et la voie de retour sont proches l'une de l'autre, plus les propriétés de propagation des deux voies coïncident et plus on peut utiliser la même antenne pour les deux voies. Les propositions de normalisation DAVIC (Digital Audio-Visual Council) considèrent actuellement une séparation en fréquence des deux voies de ce genre. La figure 2 montre le partage des fréquences lors de la transmission entre la STB (Set-Top Box) et le convertisseur bidirectionnel qui convertit du o côté utilisateur le signal émis et le signal reçu. Les brevets US 4747160 et EP 0282347 proposent pour le découplage l'utilisation de différentes polarisations des vecteurs de champ. Mais ce procédé a l'inconvénient de ne pouvoir être utilisé que dans le champ hertzien et d'autres procédés doivent être utilisés pour l'alimentation des systèmes d'antennes. L'inconvénient d'une petite distance entre les voies est le couplage du signal émis sur le côté réception. C'est pourquoi certains fabricants préfèrent utiliser des antennes séparées. Le surcoût lié à cette solution côté utilisateur devrait toutefois être évité. L'invention a pour but de réduire le coût côté utilisateur mais aussi côté station de base. L'objet de l'invention est donc d'exploiter doublement les antennes du côté utilisateur et du côté station de base, d'éviter l'utilisation de filtres coûteux pour la séparation des plages de signaux et de trouver une solution pouvant aussi être utilisée pour les voies d'alimentation. Ce problème est résolu par un procédé du type mentionné en introduction et caractérisé par le fait que - on forme côté émetteur, après la numérisation et avant l'émission, des intervalles de temps vides dans le flux de données, -on supprime la modulation de radiofréquence pendant ces temps vides et on commute l'antenne émettrice sur la réception pour la voie de retour, - on utilise pour la voie de retour la même bande de fréquence que pour la transmission par radiodiffusion, - on commande par la commutation côté émetteur, de manière synchrone, la commutation des antennes réceptrices des utilisateurs et - on lit ou écrit côté émetteur et côté récepteur une mémoire également commandée par la commutation côté émetteur. De préférence, on utilise pour la modulation de la voie d'aller ou de la voie de retour un procédé orthogonal à porteuses multiples. De préférence, on utilise comme modulation de la voie de retour, pour son utilisation simultanée par plusieurs utilisateurs, un procédé de multiplexage par répartition en code. De préférence, on forme au moyen de la station de base des temps vides destinés à la transmission d'informations numériques et des temps vides o destinés à des premiers appels et à des signaux d'utilisateurs et on les insère dans le flux de données, et on prescrit les temps vides destinés à des premiers appels et à des signaux d'utilisateurs selon une trame temporelle sous forme de temps vides revenant périodiquement, la durée de la période étant fixée en fonction du volume du trafic et de l'éloignement de la station de base. De préférence, on attribue à chaque utilisateur accepté un code qui lui est propre et qui, en cas de longue interruption de l'appel en retour de la part de l'utilisateur d'une durée fixée qui dépend, de préférence, de la densité du trafic, est effacé et attribué ailleurs. Pour ce qui est du dispositif, le problème est résolu par un dispositif du type mentionné en introduction et caractérisé par le fait que la station de base et les utilisateurs comportent à chaque fois des mémoires, des convertisseurs et des dispositifs de commutation destinés à la commutation de direction de l'antenne comme antenne émettrice ou réceptrice et un dispositif de commande qui, dans la station de base, produit des temps vides d'émission et qui, côté utilisateur, est branché en fonction de la commande de la station de base et en fonction de temps prédéterminés. De préférence, dans le convertisseur de la station de base et des utilisateurs, le même oscillateur est utilisé pour l'émission et la réception. De préférence, un signal de commutation pour l'activation de la commutation est envoyé aux convertisseurs par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation radiofréquence. De préférence, dans le cas de réseaux de distribution par câble intercalés et fonctionnant seulement dans un sens avec une station en tête de ligne au niveau de l'antenne réceptrice et avec une pluralité d'utilisateurs, la commutation d'antenne s'effectue dans la station en tête de ligne et la mémorisation s'effectue chez l'utilisateur et dans la station en tête de ligne et le sens de retour est shunté au moyen de liaison(s) radio supplémentaire(s), de préférence dans la bande ISM. A l'aide de l'invention, on peut très facilement exploiter le même canal radiofréquence pour fournir des signaux vidéo, c'est-à-dire des flux de données continus, pour les directions d'aller et de retour. La contradiction, qui veut que d'une part des flux de données vidéo continus soient nécessaires pour la voie d'aller et que d'autre part des temps vides plus grands soient o nécessaires dans le flux de données pour l'utilisation comme voie de retour, est surmontée en intercalant des mémoires côté réception. Le procédé réunit des voies de retour logiques et les voies d'aller logiques en une voie physique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma représentant une station de base et une station d'utilisateur, la figure 2 illustre le partage connu des fréquences selon DAVIC, la figure 3 illustre un domaine d'utilisation de l'invention. Selon la figure 1, une mémoire FIFO (premier entré-premier sorti) est utilisée pour produire des temps vides dans le flux de données D 1 devant être émis par la station de base. Ce flux de données D 1 est envoyé en même temps dans le circuit de commande St 1. Le circuit de commande St 1 produit, en fonction des données et d'un temps prédéterminé, des signaux de commande pour l'opération de lecture dans la mémoire FIFO, des signaux d'activation pour le modulateur Mo ou le démodulateur De et des signaux d'activation pour la conversion correspondante, vers le haut au moyen de UC et vers le bas au moyen de DC. Le circuit de commande St 1 fixe le flux de signaux dans le canal radiofréquence et naturellement aussi dans les dispositifs émetteurs et récepteurs. La retransmission des signaux depuis la conversion vers le traitement des signaux peut s'effectuer selon le même régime temporel. Les circuits de commande St 2 présents du côté des utilisateurs sont normalement toujours branchés en réception. C'est seulement lorsque le circuit de commande St 1 produit un temps vide dans le flux de données, 2752501 lorsqu'il passe en réception, lorsque le flux de données émis précédemment autorise une commutation et lorsqu'il y a une demande de cet utilisateur, que le circuit de commande St 2 correspondant passe en émission. Les intervalles de temps vides dans le flux de données de la station de base sont divisés avantageusement en temps vides destinés à des premiers appels et à des signaux d'utilisateurs, qui reviennent périodiquement mais dont les durées sont déterminées en fonction du volume du trafic et de l'éloignement de la station de base, et en temps vides destinés aux informations numériques des utilisateurs. Après qu'un signal de demande a o été transmis par un dispositif utilisateur dans les temps vides destinés aux premiers appels et aux signaux d'utilisateurs et après que cette demande a été acceptée par la station de base, des informations numérisées par le dispositif utilisateur peuvent être transmises à la station de base dans les temps vides, prévus à cet effet, du flux de données. La transmission du signal de commutation par le circuit de commande St 1 à l'unité de conversion peut s'effectuer, comme dans le cas de la commutation de la polarisation reçue dans des installations à satellites, au moyen d'une tension différente sur la ligne d'alimentation radiofréquence. L'alimentation des convertisseurs peut également s'effectuer au moyen de cette ligne. Ces exploitations avantageuses de la ligne d'alimentation en vue de la transmission dans les deux directions, pour la transmission de la tension d'alimentation et de la tension de commutation, peuvent naturellement aussi s'effectuer du côté utilisateur. Ainsi, I'utilisation de ce procédé ne demande toujours qu'une seule ligne vers l'unité de conversion. La figure 3 montre l'utilisation avantageuse de l'invention dans une liaison. La figure montre une liaison passant d'un serveur vidéo VS, par l'intermédiaire de la station de base BS, du convertisseur (convertisseur élévateur de fréquence UC, convertisseur abaisseur de fréquence DC) et du champ hertzien, à, côté utilisateur, à nouveau le convertisseur (convertisseur élévateur de fréquence UC, convertisseur abaisseur de fréquence DC) et le matériel annexe STB (Set-Top Box). La liaison représentée autorise le flux de signaux dans les deux sens, la station de base fixant le régime temporel, c'est-à-dire les temps vides. Les convertisseurs sont constitués, des deux côtés d'une liaison de ce genre, d'unités UC destinées à la conversion en des fréquences supérieures et d'unités DC destinées à la conversion en des fréquences inférieures. On a aussi représenté du côté utilisateur un ordinateur PC avec le clavier Ta et un téléviseur FS. Dans les réseaux de distribution par câble qui ne peuvent pas fonctionner dans la direction de retour, la voie de retour est formée par le fait que chaque abonné dispose d'un émetteur dans la bande ISM qui shunte la voie jusqu'à la station en tête de ligne du réseau de distribution par câble. Dans la station en tête de ligne peut alors avoir lieu une transformation selon le procédé à créneau temporel décrit précédemment pour la suite de la voie de io retour entre la station de base et la station en tête de ligne. Sur la voie de retour entre l'abonné et la station en tête de ligne, on peut utiliser un procédé par saut de fréquence. Une transmission de signaux de télévision analogiques dans les directions d'aller et de retour est également possible, les circuits de commande pouvant utiliser seulement les trames de synchronisation et des signaux de commande externes pour l'exploitation. L'utilisation du procédé ne se limite pas au canal radiofréquence. Il peut aussi bien être utilisé sur les lignes d'alimentation vers les convertisseurs et même sur un câble raccordé. Liste des abréviations et des termes techniques utilisés ATM Asynchronous Transfer Mode, mode de transfert asynchrone par paquets BS station de base D 1 - flux de données, flux de données d'émission de la station de base D 2 - flux de données, flux de données de réception de l'utilisateur D 3 - flux de données, flux de données d'émission de l'utilisateur D 4 - flux de données, flux de données de réception de la station de base io FS - téléviseur St 1 - circuit de commande de la station de base St 2 - circuit de commande de l'utilisateur DC - Down Converter, convertisseur abaisseur de fréquence De - démodulateur FIFO First In First Out, mémoire de données LMDS- Local Multipoint Distribution Service System, système micro-onde local (f= 10 à 60 GHz) MAC - Medium Access Control, commande d'accès MMDS - Multichannel Multipoint Distribution Service System, système de distribution micro-onde multipoint (f = 2 à 10 GHz) Mo - modulateur NIU - Network Interface Unit, interface avec le réseau PC - ordinateur personnel Sp - mémoire STB - Set-Top Box, matériel annexe chez l'abonné Ta - clavier TDMA- Time Division Multiple Access, répartition dans le temps pour l'accès simultané de différents abonnés UC - Up Converter, convertisseur élévateur de fréquence VOD Video-On-Demand, vidéo à la demande VS - Videoserver, serveur qui fournit de nombreux programmes télévisés simultanés mais se déroulant différemment dans le temps MPEG-Signal - signaux d'images, de sons et de données qui sont codés suivant la règle MPEG (Motion Picture Expert Group) Random access - accès aléatoire Frequency hopping - procédé de saut de fréquence REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission par radiodiffusion de signaux numériques d'images de télévision, de sons et de données par une station de base (BS) à des utilisateurs et retour par l'intermédiaire d'une voie de retour avec un fonctionnement à deux voies et à multiplexage temporel et avec une modulation de radiofréquence en vue d'une radiocommunication, caractérisé par le fait que - on forme côté émetteur, après la numérisation et avant l'émission, des intervalles de temps vides dans le flux de données (D 1), - on supprime la modulation de radiofréquence pendant ces temps vides et on commute l'antenne émettrice sur la réception pour la voie de retour, on utilise pour la voie de retour la même bande de fréquence que pour la transmission par radiodiffusion, - on commande par la commutation côté émetteur, de manière synchrone, la commutation des antennes réceptrices des utilisateurs, et - on lit ou on écrit côté émetteur et côté récepteur une mémoire également commandée par la commutation côté émetteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise pour la modulation de la voie d'aller ou de la voie de retour un procédé orthogonal à porteuses multiples. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise comme modulation de la voie de retour, pour son utilisation simultanée par plusieurs utilisateurs, un procédé de multiplexage par répartition en code. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on forme au moyen de la station de base (BS) des temps vides destinés à la transmission d'informations numériques et des temps vides destinés à des premiers appels et à des signaux d'utilisateurs et on les insère dans le flux de données (D 1), et qu'on prescrit les temps vides destinés à des premiers appels et à des signaux d'utilisateurs selon une trame temporelle sous forme o de temps vides revenant périodiquement, la durée de la période étant fixée en fonction du volume du trafic et de l'éloignement de la station de base (BS). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après le premier appel, on attribue à chaque utilisateur accepté un code qui lui est propre et qui, en cas de longue interruption de l'appel en retour de la part de l'utilisateur d'une durée fixée qui dépend, de préférence, de la densité du trafic, est effacé et attribué ailleurs. 6. Dispositif de transmission par radiodiffusion de signaux numériques d'images de télévision, de sons et de données avec des émetteurs et des récepteurs comportant des modulateurs (Mo) et des démodulateurs (De) de radiofréquence et des antennes et qui disposent d'une voie de retour en vue de la radiocommunication, caractérisé par le fait que la station de base (BS) et les utilisateurs comportent à chaque fois des mémoires (FIFO, Sp), des convertisseurs (UC, DC) et des dispositifs de commutation destinés à la commutation de direction de l'antenne comme antenne émettrice ou réceptrice et un dispositif de commande (St 1, St 2) qui, dans la station de base (BS), produit des temps vides d'émission et qui, côté utilisateur, est branché en fonction de la commande de la station de base (BS) et en fonction de temps prédéterminés. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, dans le convertisseur (UC, DC) de la station de base (BS) et des utilisateurs, le même oscillateur est utilisé pour l'émission et la réception. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un signal de commutation pour l'activation de la commutation est envoyé aux convertisseurs (UC, DC) par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation radiofréquence. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, dans le cas de réseaux de distribution par câble intercalés et fonctionnant seulement dans un sens avec une station en tête de ligne au niveau de l'antenne réceptrice et avec une pluralité d'utilisateurs, la commutation5 d'antenne s'effectue dans la station en tête de ligne et la mémorisation s'effectue chez l'utilisateur et dans la station en tête de ligne et le sens de retour est shunté au moyen de liaison(s) radio supplémentaire(s), de préférence dans la bande ISM.