Brevet FR2789830A1 — publié le 20000818

Procédé et système pour accélérer la transmission de données temps réel. L'invention concerne la transmission d'informations numériques entre au moins une station émettrice et une pluralité de récepteurs, utilisant des sous porteuses de canaux radiofréquence ainsi qu'un protocole de transmission asynchrone par paquets contenant chacun un nombre prédéterminé de blocs élémentaires de données. L'homme du métier connaît déjà un tel protocole de transmission, notamment par le document pr ETS 300 751 (version de mai 1997), intitulé "Radiobroadcast systems; System for Wireless Infotainment Forwarding and Teledistribution (SWIFT)", disponible auprès du secrétariat de l'ETSI à Sophia Antipolis (France), et dénommé ci-après "document SWIFT". Actuellement, ce type de protocole de transmission asynchrone est utilisé pour le transfert des fichiers destinés à un groupe d'utilisateurs, et notamment pour la diffusion radio-fréquence de journaux écrits. Par opposition à un protocole de transmission asynchrone, comme par exemple celui prévu par la norme de transmission RDS (Radio Data System), et dans lequel les différentes trames de transmission sont synchronisées sur une horloge temporelle parfaitement définie, un protocole de transmission asynchrone n'est, par définition, pas synchronisé sur une base de temps prédéterminée. En conséquence, les récepteurs d'informations fonctionnant sur ce type de protocole asynchrone doivent rester en permanence allumés de façon à pouvoir acquérir, à n'importe quel instant, qui par définition n'est pas connu à l'avance, les informations numériques qui leurs sont destinées. Le document SWIFT prévoit différents types de paquets pour la transmission des données. Le paquet A0 comprend 190 blocs de données comportant des données proprement dites, des bits de correction et de bits de parité horizontale, suivis de 82 blocs de parité verticale. Toutefois, près de 30 % de la durée de transmission est consacré aux blocs de parité verticale. Un tel paquet est inadapté à la transmission de données temps réel car le paquet A0 ne peut être transmis qu'après calcul des blocs de parité verticale qui dépendent du contenu des blocs de données. Pendant la transmission des blocs de parité verticale, aucune donnée n'est transmise. Le paquet A1 comprend également 190 blocs de données semblables à ceux du paquet A0 suivis de 82 blocs de parité verticale au milieu desquels sont insérés 12 blocs d'informations temps réel. Ce paquet comprend 284 blocs ce qui la différencie des autres paquets généralement utilisés d'une longueur de 272 blocs et rend très difficile la synchronisation du réveil des récepteurs d'informations qui est effectuée après une période de mise en sommeil permettant de réduire leur consommation électrique et d'augmenter ainsi leur autonomie. Dans la pratique, le paquet Ai n'est guère utilisable. Le paquet B comprend 272 blocs, les blocs d'informations et les blocs de parité verticale étant intercalés ce qui permet une excellente continuité de la transmission des informations mais n'est pas adapté à la transmission d'informations temps réel dans la mesure o tout bloc de parité verticale quelque soit son rang dans le paquet dépend de données présentes dans les blocs de données quelque soit leurs rangs dans la paquet. Le paquet C comprend 272 blocs d'informations et est dépourvu de blocs de parité verticale. Ses performances de débit sont excellentes et ce paquet est parfaitement adapté à la transmission de données temps réel. Toutefois, sa sûreté est faible car aucune correction d'erreur n'est possible ce qui est un inconvénient majeur lorsque l'on souhaite transmettre des fichiers de taille importante pour lesquels la probabilité d'erreur est élevée. Bien entendu, toute insertion de blocs de parité verticale implique un retard à l'émission car le codeur de la station émettrice devra collecter les données, calculer les blocs de parité verticale puis les insérer dans le paquet. Un tel retard est évidemment nuisible lorsque l'on souhaite transmettre les informations en temps réel. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés existants. La présente invention a pour objet de proposer un procédé dans lequel la continuité et la sûreté de transmission des informations soit satisfaisante, la transmission d'informations temps réel soit aisée et la synchronisation du réveil des récepteurs possible. Le procédé, selon l'invention, est destiné à accélérer la transmission de données en temps réel. Les informations sont transmises depuis au moins une station fixe par des sous-porteuses de canaux radiofréquence en utilisant un protocole de transmission asynchrone par trames contenant chacune un nombre prédéterminé de lignes élémentaires. En émission, des données sont disposées dans des paquets comprenant des lignes d'un premier type comportant des bits de données, des bits de parité et des bits de détection d'erreur, et des lignes d'un deuxième type comportant des bits de parité, les lignes de deuxième type étant intercalées entre les lignes de premier type, et calculées à partir des lignes de premier type et permettant la correction d'erreurs sur les bits de données. Au moins une ligne de premier type est pourvue de données arbitraires prédéterminées, les lignes de deuxième type étant calculées à partir des lignes de premier type. En réception, on vérifie la bonne transmission des données au moyen des bits de parité des lignes de deuxième type. Les paquets à lignes de bits de parité verticale réparties permettent une meilleure continuité de la transmission des informations. Mais, de façon classique ce type de paquet interdit la transmission d'informations temps réel. L'insertion de lignes de données arbitraires pré-enregistrées dans un moyen d'émission et dans les récepteurs permet de transmettre des informations temps réel dans ce type de paquet. Avantageusement, après calcul des lignes de deuxième type, on remplace les données arbitraires par des données temps réel et on émet le paquet. En réception, on peut extraire les données temps réel, remplacer les données temps réel par les données arbitraires, et vérifier la bonne transmission des données au moyen des bits de parité des lignes de deuxième type. Dans un mode de réalisation de l'invention, le rang de la ligne de données arbitraires dans le paquet est constant et prédéterminé. Dans un mode de réalisation de l'invention, le rang de la ligne de données arbitraires est mémorisé dans un moyen d'émission et dans un moyen de réception. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la transmission d'une information est assurée par le rang de la ligne de données arbitraires dans le paquet. Le rang de la ligne de données arbitraires peut être déterminé en émission en fonction d'une information à transmettre, la ligne de données arbitraires étant transmise avec le paquet, les autres lignes de premier type étant décalées de façon correspondante, et le rang de la ligne de données arbitraires peut être repéré en réception par comparaison avec des données mémorisées pour en déduire la dite information. Avantageusement, les données arbitraires sont mémorisées dans un moyen d'émission et dans un moyen de réception. La présente invention a également pour objet un système de transmission d'informations numériques, comprenant au moins une station fixe émettant les informations par des sous-porteuses de canaux radiofréquence en utilisant un protocole de transmission asynchrone par paquets contenant chacun un nombre prédéterminé de blocs élémentaires, et plusieurs récepteurs comportant des moyens de réception radiofréquence et des moyens de traitement des données reçues. La station comporte des moyens de génération aptes à générer, au sein du protocole de transmission véhiculé par au moins un réseau spécifique de transmission identifiable matérialisé par au moins un canal spécifique de transmission sélectionné parmi lesdits canaux radiofréquence, des paquets successifs de transmission comportant chacun un nombre prédéterminé de lignes élémentaires, les moyens de génération étant aptes à disposer des données dans des paquets comprenant des lignes d'un premier type comportant des bits de données, des bits de parité et des bits de détection d'erreur, et des lignes d'un deuxième type comportant des bits de parité, les lignes de deuxième type étant intercalées entre les lignes de premier type et calculées à partir des lignes de premier type et permettant la correction d'erreurs sur les bits de données, au moins une ligne de premier type étant pourvue de données arbitraires prédéterminées, les lignes de deuxième type étant calculées à partir des lignes de premier type. Les moyens de traitement des récepteurs sont aptes à vérifier la bonne transmission des données au moyen des bits de parité des lignes de deuxième type. Ainsi, l'invention permet de combiner les qualités de continuité, de sûreté et de format standard du paquet B et l'adaptation à la transmission de données temps réel du paquet C en s'affranchissant de leurs inconvénients respectifs. Les données temps réel sont transmises sans perte de temps tandis que les données non temps réel bénéficient des blocs de parité verticale qui permettent leur correction en cas d'erreurs. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une structure de blocs élémentaires utilisables selon l'invention conformément à un protocole de transmission SWIFT, - la figure 2 représente schématiquement la structure d'une trame conforme à l'invention; et - la figure 3 illustre très schématiquement l'architecture interne d'un récepteur. Bien que l'invention n'y soit pas limitée, on s'appuiera maintenant dans l'exemple qui va être décrit, sur un protocole de transmission asynchrone du type de celui décrit dans le document SWIFT. En effet, un tel protocole de transmission autorise un débit net élevé de transmission d'informations, typiquement compris entre 6 kilobits/s et 10 kilobits/s, ce qui est particulièrement utile pour la transmission de messages vocaux. L'homme du métier connaît les caractéristiques d'un tel protocole de transmission asynchrone par paquets contenant chacun un nombre prédéterminé de blocs élémentaires. On en rappelle ici les caractéristiques essentielles relatives notamment à la structure de ces blocs élémentaires. L'homme du métier pourra éventuellement, pour plus de détails, se rapporter au document SWIFT précité dont le contenu est à toutes fins utiles incorporé à la présente description. Selon ce protocole de transmission, chaque bloc élémentaire BLC comporte (figure 1) un identifiant BIC suivi d'un en-tête ET indiquant le type du bloc. L'en-tête est suivi d'une partie utile DU contenant les données proprement dites du bloc BLC. Cette partie utile DU est suivie de bits de détection d'erreurs CRC et de bits de parité PRY. Chacun de ces blocs comprend en tout 288 bits. Ces blocs sont réunis par paquets de 272 blocs et ces paquets sont transmis les uns à la suite des autres de façon asynchrone, c'est-à-dire sans que l'on puisse déterminer temporellement et à l'avance les instants d'émission de ces paquets. La durée de transmission d'un paquet est typiquement de l'ordre de 5 secondes. Ce protocole de transmission asynchrone est véhiculé par une sousporteuse (centrée autour de 76 kHz) de canaux radiofréquence, situés typiquement dans la bande FM. Pour véhiculer le protocole de transmission asynchrone selon l'invention, on matérialise au moins un réseau spécifique de transmission identifiable en sélectionnant parmi lesdits canaux radiofréquence au moins un canal spécifique. Bien entendu, un réseau de transmission peut utiliser plusieurs canaux radiofréquence. De même, on peut définir plusieurs réseaux de transmission identifiables. Sur la figure 2 est représentée la structure d'un paquet de blocs de données conformes à l'invention, et comportant 190 blocs d'informations et 82 blocs de parité verticale soit un total de 272 blocs. Parmi les blocs de données, on a sélectionné un certain nombre de blocs dits temps réel et qui seront affectés à la transmission d'informations en temps réel. Dans l'exemple illustré, un bloc d'informations tous les seize blocs d'informations est dédié à cet usage. Avant la réception des informations temps réel par la station émettrice et leur insertion dans le paquet, les blocs d'informations temps réel c'est à dire les blocs de rang 16 et multiple de 16 sont pourvus de données arbitraires préenregistrées à la fois dans la station émettrice et dans chaque récepteur du réseau de transmission d'informations. Apres la mise en place des blocs d'informations non temps réel de rang 1 à 15, 17 à 31, etc., la station émettrice calcule les blocs de parité verticale à partir de l'ensemble des blocs de données quelque soit leur rang incluant donc les blocs de données non temps réel et les blocs arbitraires de rang 16 et multiple de 16. Avant l'émission de ce paquet, si des données temps réel doivent être transmises, on remplace un ou plusieurs blocs arbitraires de rang 16 ou multiple de 16 par des blocs de données temps réel. On émet alors le paquet qui est reçu par l'ensemble des récepteurs se trouvant à l'état actif. Les récepteurs auquel ce paquet est destiné effectuent tout d'abord l'extraction des données temps réel se trouvant dans les blocs de rang 16 et multiple de 16 afin de pouvoir afficher ou utiliser immédiatement lesdites données temps réel. Puis, des moyens de traitement de chaque récepteur remplacent les blocs de données temps réel par les blocs arbitraires préenregistrés identiques à ceux utilisés dans la station émettrice pour le calcul des blocs de parité verticale. Ces blocs arbitraires sont stockés dans une mémoire du récepteur. Les moyens de traitement effectuent ensuite la vérification de la parité verticale et si nécessaire la correction des bits erronés des blocs de données non temps réel. Si l'on se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 3 qui représente l'architecture interne d'un récepteur RC, on voit que ce récepteur, par exemple un récepteur portable autonome de radiomessagerie, est équipé d'une antenne de réception recevant le signal de radiofréquence SRF. Cette antenne est connectée à des moyens de réception 1 comportant, en tête, un étage haute fréquence 10, suivi d'un circuit spécifique de filtrage 11 permettant d'extraire la sous- porteuse SWIFT. Cet étage de filtrage est lui-même relié à un décodeur, par exemple celui commercialisé par la Société japonaise OKI sous la référence MSM 9553 et capable de délivrer en sortie, après correction d'erreurs et vérification de parité, les blocs élémentaires débarrassés notamment des bits CRC et PRY. Les moyens de réception comprennent en outre un circuit spécifique, non représenté ici à des fins de simplification, de recherche et de contrôle automatique de la fréquence du signal porteur, de façon à pouvoir se caler sur l'un des canaux de transmission. La sortie des moyens de réception est reliée à des moyens de traitement 2 incorporant un microprocesseur 20, par exemple 8 bits, associés, par l'intermédiaire d'un bus de communication, à une mémoire vive 21 et une mémoire morte 22. Des moyens de commande 3 sont aptent à activer momentanément les moyens de réception et les moyens de traitement en délivrant respectivement à ces deux moyens des instructions de commande correspondantes. Ces moyens de commande peuvent être incorporés de façon classique au sein même du microprocesseur 20, ou bien peuvent être réalisés par un circuit externe spécifique classique. Ces moyens de commande sont en conséquence aptent à mettre le récepteur, soit dans un état actif dans lequel il est capable de recevoir et de traiter les données contenues dans le signal porteur, soit dans un état de repos. L'ensemble du récepteur est alimenté par des moyens d'alimentation 4 comportant un élément de pile associé à un convertisseur continu continu utilisé pour élever la tension de cet élément de pile à celle nécessaire au fonctionnement du microprocessseur. Dans la mémoire morte du récepteur sont stockées différentes indications relatives au réseau et nécessaires son fonctionnement ainsi que les blocs arbitraires devant remplacer les blocs de données temps réel après extraction de ceux-ci. L'extraction et le remplacement seront réalisés par le décodeur. La station d'émission comportera essentiellement des moyens d'insertion, réalisés par exemple de façon logicielle au sein d'un microordinateur de type PC et recevant pour un récepteur désigné les différentes indications nécessaires à son fonctionnement et la transmission. Les moyens d'insertion gênèrent alors les en-têtes et les parties utiles de différents blocs élémentaires qui vous constituer les paquets. Tous ces éléments sont ensuite transmis à un codeur, par exemple celui commercialisé par la société suédoise SECTRA sous la référence TSE 760 qui achève la mise en forme de ces blocs, en y adjoignant notamment les blocs de détection d'erreurs CRC et de parité. Puis l'ensemble de ces blocs réunis en paquets, sont transmis au sein du signal. Le remplacement des blocs arbitraires pré-enregistrés par des blocs de données temps réel sera effectué par le codeur. L'invention est particulièrement bien adaptée à des réseaux de radiomessagerie par exemple de type Mobidarc ou à des applications de positionnement global par satellite (GPS) différentiel mettant en oeuvre, un satellite, une référence fixe et un émetteur mobile. Dans une variante, par exemple destinée à un jeu télévisé interactif, on pourrait prévoir qu'une réponse considérée comme bonne de la part d'un téléspectateur provoque le blocage des récepteurs des autres joueurs grâce aux données temps réel. Dans cette variante, on conneaît l'information à transmettre suite à la bonne réponse d'un téléspectateur mais le récepteur ne connaît pas l'instant de transmission. Dans chaque paquet on réserve de la place, par exemple un bloc, pour ladite information prédéterminée. En l'absence de ladite information prédéterminée, on prévoit d'émettre un motif arbitraire négatif occupant la même place. Lorsqu'on veut émettre ladite donnée temps réel prédéterminée, on la substitue à un ou plusieurs blocs de données qui est ou sont remis à l'emplacement réservé au motif arbitraire négatif. On peut ainsi transmettre une information temps réel avec un retard réduit au minimum tout en maintenant la transmission des données non temps réel et ce sans modification des blocs de parité qui seront calculés sur la base des données non temps réel et du motif arbitraire négatif. En réception, le récepteur recevra ladite donnée temps réel prédéterminée et effectuera alors les opérations prévues tel qu'un blocage ou une neutralisation d'une commande externe et/ou un affichage correspondant. Le récepteur après extraction des données temps réel remplacera celles-ci dans le paquet par le motif arbitraire négatif prédéterminé et pourra alors effectuer la vérification de la parité. On conserve ainsi la double transmission de données temps réel et de données non temps réel tout en accordant une priorité absolue à la transmission d'une donnée temps réel prédéterminée. 1l REVENDICATIONS 1. Procédé pour accélérer la transmission de données en temps réel, dans lequel les informations sont transmises depuis au moins une station fixe par des sous-porteuses de canaux radiofréquence en utilisant un protocole de transmission asynchrone par trames contenant chacune un nombre prédéterminé de lignes élémentaires, caractérisé par le fait qu'en émission, des données sont disposées dans des paquets comprenant des lignes d'un premier type comportant des bits de données, des bits de parité et des bits de détection d'erreur, et des lignes d'un deuxième type comportant des bits de parité, les lignes de deuxième type étant intercalées entre les lignes de premier type, et calculées à partir des lignes de premier type et permettant la correction d'erreurs sur les bits de données, qu'au moins une ligne de premier type est pourvue de données arbitraires prédéterminées, les lignes de deuxième type étant calculées à partir des lignes de premier type, et qu'en réception, on vérifie la bonne transmission des données au moyen des bits de parité des lignes de deuxième type. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel après calcul des lignes de deuxième type, on remplace les données arbitraires par des données temps réel et on émet le paquet. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, en réception, on extrait les données temps réel, on remplace les données temps réel par les données arbitraires, et on vérifie la bonne transmission des données au moyen des bits de parité des lignes de deuxième type. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rang de la ligne de données arbitraires dans le paquet est constant et prédéterminé. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le rang de la ligne de données arbitraires est mémorisé dans un moyen d'émission et dans un moyen de réception. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la transmission d'une information est assurée par le rang de la ligne de données arbitraires dans le paquet. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le rang de la ligne de données arbitraires est déterminé en émission en fonction d'une information à transmettre, la ligne de données arbitraires étant transmise avec le paquet, les autres lignes de premier type étant décalées de façon correspondante, et le rang de la ligne de données arbitraires est repéré en réception par comparaison avec des données mémorisées pour en déduire la dite information. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les données arbitraires sont mémorisées dans un moyen d'émission et dans un moyen de réception. 9. Système de transmission d'informations numériques, comprenant au moins une station fixe émettant les informations par des sous-porteuses de canaux radiofréquence en utilisant un protocole de transmission asynchrone par paquets contenant chacun un nombre prédéterminé de blocs élémentaires, et plusieurs récepteurs comportant des moyens de réception radiofréquence et des moyens de traitement des données reçues, caractérisé par le fait que la station comporte des moyens de génération aptes à générer, au sein du protocole de transmission véhiculé par au moins un réseau spécifique de transmission identifiable matérialisé par au moins un canal spécifique de transmission sélectionné parmi lesdits canaux radiofréquence, des paquets successifs de transmission comportant chacun un nombre prédéterminé de lignes élémentaires, les moyens de génération étant aptes à disposer des données dans des paquets comprenant des lignes d'un premier type comportant des bits de données, des bits de parité et des bits de détection d'erreur, et des lignes d'un deuxième type comportant des bits de parité, les lignes de deuxième type étant intercalées entre les lignes de premier type, et calculées à partir des lignes de premier type et permettant la correction d'erreurs sur les bits de données, au moins une ligne de premier type étant pourvue de données arbitraires prédéterminées, les lignes de deuxième type étant calculées à partir des lignes de premier type, les moyens de traitement des récepteurs étant aptes à vérifier la bonne transmission des données au moyen des bits de parité des lignes de deuxième type.