Brevet FR2749115A1 — publié le 19971128

DESCRIPTION PROCEDE ET SYSTEME DE TRANSMISSION D'INFORNATIONS NUMéRIQUES A ETALEMENT DE SPECTRE PAR SEQUENCE DIRECTE L'invention concerne un procédé et un système de transmission d'informations numériques à étalement de spectre par séquence directe. Elle peut s'appliquer à tous systèmes de transmission d'informations fixes ou lentement mobiles à faible court. Lorsqu'il est recherché une transmission d'informations discrète, confidentielle et résistante aux brouillages, il est connu de recourir aux techniques dites d'étalement de 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, dans les systèmes par étalement de spectre à séquence directe existants, la démodulation est souvent complexe et coûteuse car elle nécessite des boucles d'asservissement complexes et des procédures d'accrochages longues. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précédents et de réaliser un système de transmission d'informations simple et à faible court, dans lequel la partie émission ne comporte pas de modulation complexe et la partie réception ne comporte pas de boucle d'asservissement, ni de phase d'accrochage. Pour cela, conformément à l'invention, à l'émission l'information numérique est codée par commutation de deux codes pseudo-aléatoires linéaires maximaux de longueurs différentes. Deux spectres de raies associés aux deux codes sont donc émis alternativement suivant l'état binaire de l'information. A la réception, le signal reçu est filtré par des filtres à bandes étroites centrés sur les raies des codes émis et une décision est prise après détection d'amplitude et comparaison de l'amplitude de chaque raie à un niveau de seuil correspondant. Selon l'invention, le procédé de transmission d'informations numériques à étalement de spectre par séquence directe, les informations étant constituées de valeurs binaires, est caractérisé en ce qu'il consiste - à l'émission, à engendrer au rythme d'un même signal d'horloge, deux codes pseudo-aléatoires de longueurs différentes, à sélectionner et à émettre alternativement, au rythme de l'information numérique, l'un ou l'autre des deux codes pseudo-aléatoires suivant la valeur binaire de l'information à transmettre, - à la réception, à détecter l'énergie reçue à différentes fréquences choisies, ces fréquences appartenant à deux spectres de raies différents correspondant aux deux codes engendrés à l'émission, à comparer l'énergie reçue aux différentes fréquences choisies à des niveaux de seuils de détection correspondants, à prendre une décision sur la valeur binaire de l'information émise par application de critères de vraisemblance. L'invention concerne également un système de transmission d'informations numériques à étalement de spectre par séquence directe comportant un dispositif d'émission et un dispositif de réception, caractérisé en ce que le dispositif d'émission comporte des moyens de génération de deux codes pseudoaléatoires de longueurs différentes commandés par une même horloge de code et un moyen de commutation commandé par l'information numérique à transmettre pour sélectionner alternativement l'un des deux codes pseudo-aléatoires, et en ce que le dispositif de réception comporte des moyens de filtrage accordés sur des fréquences choisies appartenant à deux spectres différents correspondant aux deux codes pseudo aléatoires, des moyens de détection d'amplitude et un dispositif de décision. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma de principe d'un dispositif d'émission, selon l'invention - la figure 2, un exemple schématique de deux spectres de raies correspondant aux codes linéaires maximaux connus respectivement sous les noms de code 7H et 13F - la figure 3, un schéma de principe d'un dispositif de réception, selon l'invention. la figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif d'émission, selon l'invention. Le dispositif d'émission comporte un générateur de codes 10 commandé par une horloge de code H et destiné à engendrer deux codes pseudo-aléatoires linéaires maximaux de longueurs différentes, les deux codes étant rythmés par la même horloge H. Le générateur de code 10 peut être par exemple un registre à décalage en réaction linéaire comportant plusieurs étages. Les deux codes sont alors obtenus au moyen de deux rebouclages différents du registre à décalage. L'information numérique à transmettre et constituée par des états de valeurs binaires vient commander un moyen de commutation 11 qui pour chaque bit de données sélectionne l'un ou l'autre des codes pseudo-aléatoires suivant la valeur binaire O ou 1 de l'information. La commutation des longueurs de codes se fait au rythme de l'information numérique, ce rythme étant asynchrone par rapport à l'horloge des codes c'est la commutation des codes à la même fréquence d'horloge qui code l'information. Ainsi, un bit de données de valeur "O" génère un code dont l'énergie est située à certaines fréquences, un bit de données de valeur "1" génère un autre code dont l'énergie est située sur des raies à d'autres fréquences. Le signal en bande de base constitué par la commutation instantanée de deux spectres de raies est alors appliqué sur un modulateur 12 à deux états de phase 0-s pour moduler une fréquence porteuse fp. Le signal modulé est alors émis par une antenne 13 après amplification dans un amplificateur 14. A titre d'exemple, sur la figure 1, le registre à décalage comporte trois étages et est rebouclé de deux façons différentes correspondant respectivement à un premier code linéaire maximal de deux bits de longueur 22-1 = 3bits appelé code 7H, et à un deuxième code linéaire maximal de trois bits de longueur 23-1= 7bits appelé code 13F. Les deux spectres de raies correspondant à ces deux codes sont représentés sur la figure 2 pour deux périodes d'horloge TH successives, ces deux périodes d'horloge correspondant au premier lobe du spectre. Les raies correspondant au spectre du code 7H sont situées aux fréquences fo, fl, f2, f3 ; les raies correspondant au spectre du code 13F sont situées aux fréquences f'O à f'7. Les fréquences f'7 et f3 correspondent à l'annulation du premier lobe de chacun des spectres. Les deux spectres ne sont jamais superposés mais se succèdent alternativement suivant la valeur du bit d'information à transmettre. Pour obtenir des raies ayant suffisamment d'énergie, des codes courts sont préférentiellement choisis. La figure 3 représente un schéma de principe d'un dispositif de réception, selon l'invention. A la réception, le signal est reçu par l'intermédiaire d'une antenne 20, filtré dans un filtre 21 destiné à limiter la bande d'entrée du récepteur, et transposé en fréquence par modulation, dans un modulateur 22, avec une fréquence porteuse f'p délivrée par un oscillateur local 23. La transposition de fréquence est de préférence une transposition homodyne, la fréquence porteuse f'p étant la même que la fréquence porteuse fp utilisée à l'émission, de manière à obtenir un repliement du spectre sur lui-même. Une transposition à fréquence intermédiaire peut également être utilisée à condition que cette fréquence intermédiaire soit supérieure ou égale au double de la fréquence d'horloge du code de manière à éviter des interférences avec le repliement du deuxième lobe du spectre du code reçu. le signal est ensuite traité en parallèle sur deux voies différentes, chacune des voies comportant en série un filtre 24,25 en peigne à bande étroite suivi d'un amplificateur 26, 27, et des moyens 28, 29 de détection d'amplitude et de filtrage. Les filtres 24, 25 sont par exemple des filtres à quartz ou à ondes de surface accordés sur des fréquences choisies correspondant aux raies du spectre du premier code, respectivement du deuxième code, sélectionné à l'émission. Les moyens de détection d'amplitude sont constitués par des détecteurs en parallèle, chaque détecteur étant destiné au traitement du signal reçu dans l'une des bandes de fréquences choisies. En sortie des dispositifs de détection et de filtrage 28,29, les signaux issus de chacun des moyens 28, 29, de détection d'amplitude et de filtrage sont alors appliqués simultanément à un dispositif de décision 30 destiné à scruter chacune des bandes de fréquences choisies et filtrées par les filtres 24,25, à rejeter les éventuels brouilleurs et à prendre une décision sur la valeur "O" ou "1" du bit d'information émis par application de critères de vraisemblance. L'antibrouillage est assuré par un traitement statistique des signaux obtenus dans chaque bande de fréquences après détection d'amplitude. Pour cela, le dispositif de décision 30 effectue une comparaison de l'amplitude de chacun des signaux obtenus à un niveau de seuil de détection correspondant, détermine, pour chaque voie de réception, le nombre de raies qui ont un niveau d'énergie supérieur aux différents niveaux de seuil de détection fixés pour chacune de ces raies, et prend une décision en faveur de l'émission d'une information de valeur "O", respectivement de valeur "1", si pour la voie de réception correspondant au traitement du code émis associé à cette valeur de l'information, il y a un certain pourcentage de raies qui ont une énergie supérieure aux différents niveaux de seuil de détection correspondants, alors que pour une majorité des bandes de fréquence traitées sur l'autre voie de réception, l'énergie reçue est inférieure aux niveaux de seuils de détection associés. Dans le cas où toutes les bandes de fréquences sont brouillées, le dispositif de décision prend une décision arbitraire. A titre d'exemple, dans le cas où la transmission d'un bit d'information de valeur "O", respectivement de valeur "1", correspond à l'émission d'un code 7H, respectivement d'un code 13F, et dans le cas où, pour chacun des codes, seul le premier lobe du spectre correspondant à ce code est considéré, huit bandes de fréquences sont susceptibles de recevoir de l'énergie, ces bandes de fréquences étant respectivement centrées sur les fréquences fl et f2 pour le code 7H, et sur les fréquences F'1 à f'6 pour le code 13F. Dans ces conditions, le dispositif de réception comporte une première voie de réception destinée à la détection des signaux reçus dans les six bandes de fréquences f'i (i prenant les valeurs 1 à 6) correspondant au spectre du code 13F et une deuxième voie de réception destinée à la détection des signaux reçus dans les deux bandes de fréquences fj (j prenant les valeurs 1 ou 2) correspondant au spectre du code 7H. Les signaux détectés dans chacune des bandes de fréquences f'i et fj sont ensuite appliqués au dispositif de décision qui est l'organe intelligent du système. le dispositif de décision compare l'amplitude de chacun des signaux détectés dans les bandes de fréquence f'i, respectivement fj à des niveaux de seuil de détection correspondants S'i, respectivement Sj et détermine la valeur de l'information émise en appliquant différents critères. Par exemple, les critères peuvent être les suivants - si tous les signaux détectés sur la première, respectivement la deuxième, voie de réception ont une amplitude supérieure aux différents niveaux de seuil de détection correspondants, et si tous les signaux détectés sur la deuxième, respectivement la première, voie de réception ont une amplitude inférieure aux niveaux de seuil de détection correspondants, alors le code émis est le code 13F, respectivement le code 7H, et la valeur de l'information transmise est égale à 1, respectivement à 0. - si tous les signaux détectés sur la première, respectivement la deuxième, voie de réception ont une amplitude supérieure aux différents niveaux de seuil de détection correspondants, et si il existe un seul signal détecté sur la deuxième, respectivement la première, voie de réception qui a une amplitude supérieure au niveau de seuil de détection correspondant, alors il existe un brouilleur dans une bande de fréquence, le code émis est le code 13F, respectivement le code 7H, et la valeur de l'information émise est égale à 1, respectivement à 0. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit, notamment, dans un système plus complexe où toutes les bandes de fréquences risquent d'être brouillées, il est possible de ne pas se limiter au premier lobe de chacun des spectres et d'utiliser pour chacun des spectres des filtres en peigne accordés sur des fréquences appartenant à différents lobes du spectre. Il est également possible de réaliser un système autoadaptatif en prévoyant en outre des moyens de commutation permettant de sélectionner des bandes de fréquences appartenant par exemple au second lobe du spectre lorsque les bandes de fréquence du premier lobe du spectre sont brouillées. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission d'informations numériques à étalement de spectre par séquence directe, les informations étant constituées de valeurs binaires, caractérisé en ce qu'il consiste - à l'émission, à engendrer au rythme d'un même signal d'horloge, deux codes pseudo-aléatoires de longueurs différentes, à sélectionner et à émettre alternativement, au rythme de l'information numérique, l'un ou l'autre des deux codes pseudo-aléatoires suivant la valeur binaire de l'information à transmettre, - à la réception, à détecter l'énergie reçue à différentes fréquences choisies, ces fréquences appartenant à deux spectres de raies différents correspondant aux deux codes engendrés à l'émission, à comparer l'énergie reçue aux différentes fréquences choisies à des niveaux de seuils de détection correspondants, à prendre une décision sur la valeur binaire de l'information émise par application de critères de vraisemblance. 2. Procédé de transmission d'informations numériques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la décision sur la valeur de l'information binaire émise est prise en considérant pour chaque spectre de raies, le pourcentage de raies du spectre qui ont une énergie supérieure aux différents niveaux de seuils de détection correspondants. 3. Système de transmission d'informations numériques à étalement de spectre par séquence directe comportant un dispositif d'émission et un dispositif de réception, caractérisé en ce que le dispositif d'émission comporte des moyens de génération (10) de deux codes pseudo-aléatoires de longueurs différentes commandés par une même horloge de code et un moyen de commutation (11) commandé par l'information numérique à transmettre pour sélectionner alternativement l'un des deux codes pseudo-aléatoires, et en ce que le dispositif de réception comporte des moyens de filtrage (24,25) accordés sur des fréquences choisies appartenant à deux spectres différents correspondant aux deux codes pseudo aléatoires, des moyens (28,29) de détection d'amplitude et un dispositif de décision (30). 4. Système de transmission d'information selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de génération (10) de deux codes pseudo-aléatoires comportent un registre à décalage en réaction linéaire, les deux codes étant obtenus au moyen de deux rebouclages différents du registre à décalage. 5. Système de transmission d'informations selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens (28,29) de détection d'amplitude sont constitués par des détecteurs en parallèle, chaque détecteur étant destiné à détecter un niveau d'énergie reçu à l'une des fréquences choisies.