Brevet FR2820908A1 — publié le 20020816

La présente invention concerne la structure fonctionnelle des modems adaptatifs. Pour que des modems puissent échanger des données de manière efficace, ils doivent caractériser la liaison ou le canal les reliant, c'est-à-dire déterminer le débit maximal pour lequel les données sont reçues sans erreurs. Dans une première phase de mise en service, de préactivation pour une négociation de débit, ils échangent, à un débit préalablement spécifié, des stimuli de sondage de la liaison sous forme de motifs pseudo-aléatoires de symboles de codage en ligne, représentant des bits de données embrouillés selon un polynôme connu, et le modem récepteur analyse le signal analogique reçu pour déterminer sa corrélation avec le motif attendu et ainsi mesurer la distorsion apportée par la liaison, c'est-à-dire la qualité, plus précisément la non-qualité, de celle-ci, limitant le débit maximal possible. Pour chaque type de modulation, a priori fixée par la structure des modems, et pour chaque débit symbole et chaque motif, le résultat de corrélation fournit une réponse impulsionnelle représentant l'énergie reçue, distordue et entachée de bruit, dont la forme caractérise l'aptitude de la liaison à transmettre à des débits élevés. Lorsqu'un débit possible a aussi été déterminé, les modems passent alors dans une deuxième phase de mise en service, d'activation de la liaison, dans laquelle ils échangent des symboles pour déterminer des coefficients d'égalisation permettant de corriger les symboles transmis, en fonction de la distorsion mesurée. La forme de chaque symbole reçu est comparée à celle du symbole nominal attendu pour mesurer les effets de la distorsion de la liaison. Les effets de la distorsion sont ainsi modélisés afin de déterminer la contredistorsion correspondante à appliquer dans une troisième phase, de transmission de symboles utiles, pour une communication établie. La première phase, de réactivation, nécessite un bloc de filtrage numérique transverse relativement complexe car il effectue simultanément des calculs de corrélation sur un motif (ou séquence) constitué d'une pluralité M de quelques containers de symboles traités en parallèle. Le bloc de filtrage comporte une chaîne de registres à retard constituant un registre à décalage dans lequel défilent les M derniers symboles reçus. Par des sorties parallèles, les M symboles sont lus et multipliés, dans M multiplieurs, par des coefficients de pondération individuels dont les résultats sont additionnés dans un additionneur à M entrées. Lorsqu'un motif prévu occupe en totalité le filtre, c'est-à-dire qu'il vient d'être reçu en entier, le résultat de l'addition ci-dessus présente un pic d'amplitude indiquant une corrélation maximale. Le motif est ainsi détecté, donc délimité par rapport aux deux motifs voisins, et on peut alors analyser finement la réponse impulsionnelle fournie par l'additionneur comportant le pic de corrélation mais aussi des ondulations parasites représentatives de la distorsion. Par ailleurs, la phase suivante d'activation met en oeuvre un bloc de filtrage à retour de décision, monté en rebouclage sur un circuit multiniveaux de reconnaissance des symboles, appelé slicers en anglais. Les symboles reçus sont d'abord transformés en un niveau de tension spécifique à la forme de chacun et le comparateur multiniveaux compare le niveau du symbole courant reçu à une échelle de niveaux nominaux des symboles possibles. L'écart de niveau terminal, entre le niveau d'un symbole reçu et le niveau le plus proche de l'échelle, représente l'effet de la distorsion. Le bloc de filtrage comporte une chaîne d'une pluralité de N étages à retard dans lesquels défilent les N symboles antérieurs comportant les écarts ci-dessus, issus du comparateur, pour subir un filtrage d'analyse dont le résultat réglera l'adaptation d'égalisation des symboles courants ultérieurs. Les N symboles sont à cet effet multipliés par des coefficients de pondération puis sont tous additionnés pour fournir une valeur d'une fonction représentant la moyenne des erreurs résiduelles, en sortie du comparateur, cette fonction corrigeant les symboles courants successifs en entrée du comparateur pour tendre à en annuler l'erreur en sortie. Lorsque ce but est quasiment atteint, on transmet ces coefficients au modem émetteur, pour qu'il applique une contre-distorsion correspondante et on passe à la troisième phase, de transmission utile. Les deux blocs de filtrage ci-dessus représentent un gros volume de circuits logiques. La présente invention vise à réduire ce volume. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un modem adaptatif comportant une chaîne de réception de signaux de symboles numériques comprenant des premiers moyens de filtrage, agencés pour effectuer un traitement de corrélation, entre des motifs de symboles reçus et des motifs attendus, et des deuxièmes moyens de filtrage agencés pour effectuer un traitement d'adaptation d'égalisation sur les symboles reçus, caractérisé par le fait que les premiers moyens de filtrage et les deuxièmes moyens de filtrage sont constitués par un ensemble de filtrage commun, agencé pour fonctionner en partage de temps entre le traitement de corrélation et le traitement d'égalisation. Comme les premiers moyens de filtrage et les deuxièmes moyens de filtrage sont actifs successivement, on peut donc utiliser des moyens communs en partage de temps. L'invention concerne aussi un procédé de mise en service d'une liaison de transmission de données reliant deux modems, dans lequel - un modem, émetteur, émet des motifs de symboles de sondage de la liaison, - l'autre modem reçoit les motifs, effectue sur eux un traitement de filtrage de corrélation avec des motifs attendus et détermine un débit de transmission possible qu'il communique au modem émetteur, - le modem émetteur émet des symboles de test à un débit compatible avec le débit possible et - le modem récepteur effectue un traitement de filtrage d'égalisation des symboles reçus, procédé caractérisé par le fait que, dans le modem récepteur, on utilise un même ensemble de calcul, à fonctionnement en partage de temps, pour successivement effectuer le traitement de filtrage de corrélation et le traitement de filtrage d'égalisation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente schématiquement deux modems reliés par une liaison de transmission de données pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 2 représente une chaîne de réception de données de l'un des modems et - la figure 3 représente un ensemble de filtrage selon l'invention. La figure 1 représente deux modems 1, 2 reliés par une liaison 3 de transmission de données, ici une paire torsadée de fils d'une ligne téléphonique. Le modem 1 est représenté ici uniquement par une chaîne d'émission 10 comprenant un bloc d'embrouillage 12, commandé par un bloc 11 de fourniture d'un polynôme d'embrouillage, pour embrouiller des bits engendrés localement (flèche à gauche) et les émettre sur la liaison 3 à travers un bloc d'interface 13 comportant un émetteur de signaux adapté aux caractéristiques physiques de la liaison 3. Les bits sont émis sous la forme de symboles de données représentant chacun un bloc de bits de longueur fixe et de valeur particulière. Le modem 2 est représenté ici uniquement par une chaîne de réception 20 comprenant une interface 21 de réception des symboles de la liaison 3, avec ici transposition de fréquence, qui retransmet les symboles reçus à un bloc de corrélation 23, commandé par un bloc 22 de fourniture des séquences ou mots de corrélation utilisés par le modem émetteur 1, le bloc 23 fournissant les résultat de corrélation à un bloc numérique 24 de traitement de ceux-ci. Les modems 1 et 2 sont ici identiques, c'est-à-dire que le modem 1 comporte une chaîne de réception semblable à celle du modem 2, qui luimême comporte une chaîne d'émission semblable à celle du modem 1. Une phase de préactivation a pour but de mesurer la distorsion de propagation des symboles apportée par la liaison 3. En effet, la liaison 3 atténue différemment les diverses composantes fréquentielles des symboles, en particulier elle atténue notablement les composantes aux fréquences élevées, et, en outre, la liaison 3 propage ces composantes à des vitesses différentes, ce qui provoque des débordements temporels d'intermodulation entre symboles successifs. Chaque symbole a une forme particulière qui correspond à la valeur particulière du bloc de bits. Le nombre des symboles possibles est donc égal au nombre de combinaisons différentes de bits dans un bloc de longueur déterminée. Une pluralité de trains successifs de motifs de symboles sont émis par le modem 1 pour effectuer la réactivation, c'est-à-dire sonder la liaison 3 pour en déterminer les caractéristiques de distorsion dans les conditions de l'essai. Le modem récepteur 2 effectue, dans le bloc 23, le calcul de corrélation des motifs de symboles reçus avec ceux attendus, ce qui fournit des courbes de réponse impulsionnelle. Une réponse impulsionnelle présente une forme de pic d'impulsion principale qui s'atténue en oscillant, l'axe des abscisses représentant une rangée de coefficients, dont, en théorie, un seul représente la totalité du signal utile reçu et les autres sont nuls. En pratique, chaque symbole reçu étant distordu et bruité, sa corrélation avec la forme du symbole attendu, ou forme nominale théorique du symbole émis, n'est pas parfaite et le spectre des amplitudes des autres coefficients représente les deux défauts évoqués ci-dessus. L'analyse de corrélation de chaque symbole reçu consiste donc à effectuer un calcul de corrélation avec chacun des symboles possibles, et seul le symbole nominal semblable au symbole émis produit le pic ci-dessus, les autres ne fournissant qu'une réponse plate. Lors de la phase de réactivation, le calcul de corrélation fournissant une courbe de réponse ne porte pas uniquement sur un seul symbole mais sur la séquence des N symboles d'un mot. Le calcul de corrélation, effectué par l'ensemble de filtrage de la figure 3, consiste à pondérer une suite d'échantillons des symboles transmis et à en effectuer la somme pour détecter le pic éventuel de réponse impulsionnelle. Un jeu de coefficients de pondération correspondants représente alors cette réponse. L'activation de la liaison 3 consiste à transmettre, au modem émetteur 1, le spectre ou histogramme des coefficients de pondération de la réponse impulsionnelle pour que le modem émetteur 1 applique une contre- distorsion correspondante aux données utiles qu'il va émettre. La distorsion étant une caractéristique stable, ou lentement variable, on peut prévoir ses effets et donc appliquer des mesures préventives. Le bruit est par contre essentiellement aléatoire et représente un état de fait auquel il faut s'adapter en limitant le débit. La liaison 3 est alors activée pour fonctionner à un débit optimal, ou maximal, déterminé à partir de la courbe de réponse impulsionnelle. La chaîne de réception de symboles de données de la figure 2 comporte en tête un bloc de filtrage d'égalisation 31 destiné à compenser la distorsion de propagation de la liaison transmettant les symboles de données. Chaque symbole représente un bloc de plusieurs bits de valeur particulière. Dans le bloc d'égalisation 31, le symbole actuel reçu subit un traitement qui en modifie la forme afin d'en éliminer la distorsion due à la propagation. Dans un étage de sortie du bloc d'égalisation 31 est en outre effectuée une transformation de la forme du symbole reçu actuel égalisé, en vue de faciliter les traitements aval de reconnaissance de celui-ci. Chaque symbole actuel est ainsi transformé en un signal continu présentant un niveau de tension spécifique au symbole. Le signal de niveau correspondant est transmis à un circuit comparateur multiniveaux 33, qui positionne le niveau actuel dans une échelle prédéterminée de niveaux nominaux de référence attendus représentant les symboles possibles. La transformation ci-dessus du symbole actuel en un niveau continu aurait pu, en variante, être prévue en entrée du circuit comparateur multiniveaux 33. Le niveau de l'échelle le plus proche du niveau actuel reçu, donc à écart minimal ek, indique, a priori, le symbole possible à sélectionner comme représentant le symbole émis. Les écarts ek successifs commandent, par une liaison non représentée, un bloc de calcul du bloc de filtrage d'égalisation 31 pour adapter cycliquement des coefficients de pondération d'échantillons du symbole actuel reçu et ainsi reconstituer au mieux sa forme d'émission. Le bloc d'égalisation 31 est en fait actif lorsque la communication a été établie et que des symboles utiles sont transmis. Par contre, il est transparent dans la phase précédente, d'activation, et c'est alors un bloc de filtrage 13 à retour de décision qui est actif. Le bloc d'égalisation 31 et le comparateur multiniveaux 33 sont reliés par un soustracteur 12 dont l'entrée négative est reliée en sortie du bloc de filtrage de retour de décision 34 à l'étages commandé par le comparateur multiniveaux 33, c'est-à-dire en recevant des signaux de niveau translatés spécifiquement selon le symbole reconnu et comportant encore un écart ou erreur de niveau qu'il convient d'analyser, ce qui est effectué dans le bloc 34. Le soustracteur 12 permet donc d'ajouter ou retrancher au symbole égalisé une combinaison linéaire de symboles antérieurs filtrés par l'ensemble de filtrage de la figure 3. Le jeu de coefficients de pondération des échantillons des symboles antérieurs, qui fournit une correction optimale au niveau du soustracteur 12, est alors mémorisé et transmis au modem 1 pour qu'il applique une contre-distorsion correspondante aux symboles utiles de communication établie. Le bloc 31 est alors activé. La figure 3 représente l'ensemble de traitement de filtrage 50 qui effectue, en partage de temps, le traitement du bloc 23, de corrélation, puis celui du bloc 33, d'égalisation adaptative. L'ensemble 50 comporte une rangée d'étages à retard en série, à décalage, 51,52 avec des sorties parallèles de lecture de chaque étage 51,52 et de l'entrée de l'ensemble 50, les échantillons de symboles y étant retardés à chaque fois d'une période symbole. Une série de N multiplieurs 61,62, avec ici N = 255, permet de multiplier chaque échantillon par un coefficient de pondération ao à a254. Les résultats de multiplication sont combinés dans un additionneur de sortie 70 et le résultat global est transmis à un bloc d'analyse 71 qui effectue le traitement approprié pour déterminer le degré d'optimisation ou l'efficacité du filtrage, en fonction des coefficients qui peuvent évoluer. Ainsi le modem adaptatif comporte une chaîne 20 de réception de signaux de symboles numériques comprenant des premiers circuits de filtrage 23, effectuant un traitement de corrélation, entre des motifs de symboles reçus et des motifs attendus, et des deuxièmes circuits de filtrage 34 effectuant un traitement d'adaptation d'égalisation sur les symboles reçus, les premiers circuits de filtrage 23 et les deuxièmes circuits de filtrage 34 étant constitués par l'ensemble de filtrage commun 50, fonctionnant en partage de temps entre le traitement de corrélation et le traitement d'égalisation. Pour la mise en service de la liaison de transmission de données 3 reliant deux modems 1, 2, - le modem émetteur 1 émet des motifs de symboles de sondage de la liaison 3, - l'autre modem 2 reçoit les motifs, effectue sur eux un traitement de filtrage de corrélation avec des motifs attendus et détermine un débit de transmission possible qu'il communique au modem émetteur 1, - le modem émetteur 1 émet des symboles de test à un débit compatible avec le débit possible et - le modem récepteur 2 effectue un traitement de filtrage d'égalisation des symboles reçus, ceci en utilisant le même ensemble de calcul 50, à fonctionnement en partage de temps, pour successivement effectuer le traitement de filtrage de corrélation et le traitement de filtrage d'égalisation. REVENDICATIONS 1-Modem adaptatif comportant une chaîne (20) de réception de signaux de symboles numériques comprenant des premiers moyens de filtrage (23), agencés pour effectuer un traitement de corrélation, entre des motifs de symboles reçus et des motifs attendus, et des deuxièmes moyens de filtrage (34) agencés pour effectuer un traitement d'adaptation d'égalisation sur les symboles reçus, caractérisé par le fait que les premiers moyens de filtrage (23) et les deuxièmes moyens de filtrage (34) sont constitués par un ensemble de filtrage commun (50), agencé pour fonctionner en partage de temps entre le traitement de corrélation et le traitement d'égalisation. 2-Procédé de mise en service d'une liaison de transmission de données (3) reliant deux modems (1,2), dans lequel - un modem, émetteur, (1) émet des motifs de symboles de sondage de la liaison (3), - l'autre modem (2) reçoit les motifs, effectue sur eux un traitement de filtrage de corrélation avec des motifs attendus et détermine un débit de transmission possible qu'il communique au modem émetteur (1), - le modem émetteur (1) émet des symboles de test à un débit compatible avec le débit possible et - le modem récepteur (2) effectue un traitement de filtrage d'égalisation des symboles reçus, procédé caractérisé par le fait que, dans le modem récepteur (2), on utilise un même ensemble de calcul (50), à fonctionnement en partage de temps, pour successivement effectuer le traitement de filtrage de corrélation et le traitement de filtrage d'égalisation.