EP2044746A1 - Procede de transmission de signaux de donnees dans un reseau telephonique - Google Patents

Procede de transmission de signaux de donnees dans un reseau telephonique

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Publication number
EP2044746A1
EP2044746A1 EP07823254A EP07823254A EP2044746A1 EP 2044746 A1 EP2044746 A1 EP 2044746A1 EP 07823254 A EP07823254 A EP 07823254A EP 07823254 A EP07823254 A EP 07823254A EP 2044746 A1 EP2044746 A1 EP 2044746A1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
vocoder
voice
telephone network
transmission means
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07823254A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gaël HENDRYCKX
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Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Sagem Defense Securite SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2044746A1 publication Critical patent/EP2044746A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis

Definitions

  • the present invention relates to a method for transmitting data signals in a telephone network.
  • a telephone network is generally accessible by means of a terminal, such as a telephone set, comprising a vocoder and voice signal transmission means, incorporating, for example, coding / decoding, filtering and compression means, and a communication protocol that are adapted to transmit the voice signals without degrading them. It has been envisaged to transmit data signals using the telephone network as support.
  • the data signals are for example used to control a terminal or to carry the encrypted voice.
  • the characteristics of the data signals are very different from those of the voice signals so that the vocoder and the voice signal transmission means, especially during compression, would degrade the data signals.
  • An object of the invention is to provide a means for transmitting data signals over a telephone network without resorting to dedicated transmission means.
  • a method of transmitting a data signal in an accessible telephone network by means of a vocoder and means for transmitting voice signals comprising the steps of: - obtaining a modulated signal by dividing the data signal into frames associated with states, orthogonal to each other, of a set of carriers (OFDM),
  • the structure of the data signal after the OFDM modulation is close to that of a voice signal so that its passage through the vocoder and the voice signal transmitting means only little or no deterioration. , the data signal.
  • the signal of data can be transmitted over the telephone network using the voice signal transmission means and therefore without resorting to dedicated means for transmitting data signals.
  • the telephone network comprises terminals 2 enabling the users of the network 1 to establish communications with each other via the network 1.
  • the network 1 may use, in a manner known per se, in itself. , a wired or wireless transmission mode, or combine these two modes of transmission.
  • Each terminal 2 operates in transmission and reception and comprises a transformation module 3 connected via a processing module 4 to transmission means 5 connecting the terminal 2 to the network 1.
  • the processing module 4 is arranged in a manner known per se to provide a voice activity detection function (or "VAD") for introducing, in the signals to be transmitted comprising blanks, a comfort noise instead of the blanks and a vocoder function ( of the English "voice encoder" or "vocoder", voice coder).
  • VAD voice activity detection function
  • vocoder The function of vocoder, known in itself and here of GSM type "FuIl rate”, “Enhanced FuIl rate” or “HaIf rate” (for "Global System for mobile Communication””Global system of mobile communication", “full rate “ “solid rate”, “half-rate") performs, on transmission, a spectral analysis of the signals and codes these signals for transmission on the network 1 via the transmission means 5.
  • the processing module 4 also decodes the signals received during reception.
  • the processing module 4 is one of the usual components of the terminal 2.
  • the transformation module 3 comprises a processor and a memory for memorizing the signals before sending them to the processing module 4.
  • Each terminal 2 operates in a conventional manner for transmitting and receiving voice signals via a microphone and a speaker not shown here. The transmission and reception of voice signals will therefore not be detailed here.
  • the processor of the transformation module 3 executes an algorithm arranged to produce a modulated signal from a data signal provided via a link member 6 by a device not shown for supplying data signals, here a device for encrypting the data signal.
  • voice such a device comprises a vocoder associated with an encryption module providing encrypted data for example by a 128-bit AES algorithm.
  • the transformation module 3 is here arranged to divide each received data signal into frames associated with states, orthogonal to each other, of a set of carriers and performs a correction coding by means of a COFDM algorithm ("Coded Orthogonal Frequencies"). Division Multiplexing ", orthogonal division coded multiplexing).
  • COFDM algorithm Coded Orthogonal Frequencies
  • Division Multiplexing ", orthogonal division coded multiplexing).
  • the parameters of the algorithm are as follows:
  • phase-shift-modulated carriers of the PSK-2 type ("Phase Shift Keying"), the frequencies of the carriers are spaced by 50 Hz, the minimum frequency being about 1000 Hz,
  • the number of symbols is 50 per second
  • the processor is also arranged for:
  • LDPC low-density parity check
  • the insertion of the blanks between successive frames makes it possible to vary the modulated signal so as to deceive the detection of vocal activity.
  • the detection of voice activity is based on the presence of fluctuations in a voice signal representative of a current speech while an absence of fluctuations is likened to a silence that the processor of the processing module 3 will replace by a signal portion representative of a comfort noise. Without these fluctuations introduced into the modulated signal, the modulated signal varies slightly so that there is a risk that the processor considers the modulated signal to be essentially representative of a blank.
  • the vocoder 4 is arranged in such a way that the frames of the signal processed by the vocoder 4 are interleaved on transport frames.
  • the parameters of the modulation may be different from those described and the modulation may be performed using an OFDM algorithm. So, the minimum frequency can be 800 Hz, 40 carriers can be used and the modulation can be performed in PSK-4.
  • the method can be implemented by a device separated, as a micro-headset device incorporating the transforming means and connectable, by a wired link, wireless or infrared, to a conventional terminal (such as a mobile phone or an Internet telephony station) comprising the processing module and the transmission means.
  • a conventional terminal such as a mobile phone or an Internet telephony station
  • the fluctuation of the signal is optional and especially useful in the presence of a voice activity detector.

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Abstract

Procédé de transmission d'un signal de données dans un réseau téléphonique (1) accessible par un vocodeur et des moyens de transmission (5) de signaux de voix, comprenant les étapes de: obtenir un signal modulé en divisant le signal de données en trames associées à des états, orthogonaux entre eux, d'un ensemble de porteuses (OFDM), traiter le signal modulé dans le vocodeur (4), envoyer le signal traité dans les moyens de transmission (5) de signaux de voix.

Description

Procédé de transmission de signaux de données dans un réseau téléphonique.
La présente invention concerne un procédé de trans- mission de signaux de données dans un réseau téléphonique.
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION
Un réseau téléphonique est généralement accessible au moyen d'un terminal, comme un poste téléphonique, com- portant un vocodeur et des moyens de transmission de signaux de voix, incorporant par exemple des moyens de codage/décodage, de filtrage, de compression, et un protocole de communication qui sont adaptés pour transmettre les signaux de voix sans les dégrader. II a été envisagé de transmettre des signaux de données en utilisant comme support le réseau téléphonique. Les signaux de données sont par exemple utilisés pour piloter un terminal ou pour transporter de la voix chiffrée. Cependant, les caractéristiques des signaux de don- nées sont très différentes de celles des signaux de voix de sorte que le vocodeur et les moyens de transmission des signaux de voix, notamment lors de la compression, dégraderaient les signaux de données.
Pour remédier à ce problème, des moyens de transmis- sion de signaux de données ont été associés aux moyens de transmission de signaux de voix. Ces moyens de transmission de signaux de données sont analogues aux moyens de transmission de signaux de voix mais sont spécialement adaptés pour transmettre les signaux de données sans les dégrader.
Il arrive cependant que les opérateurs du réseau téléphonique limitent les possibilités d'utilisation de moyens de transmission de données, notamment pour des raisons économiques, ou que des gouvernements bloquent les communications de données de sorte que la transmission de signaux de données sur ce réseau n'est pas possible.
En outre, les lieux publics, les hôtels et autres lieux de passage ne disposent pas tous de moyens de raccordement au réseau téléphonique permettant l'utilisation d'un modem permettant d'utiliser les moyens de transmission de signaux de données.
Par ailleurs, tous les réseaux téléphoniques ne sont pas adaptés à l'utilisation de tels moyens de transmission de données, rendant alors impossible la transmission de signaux de données sans une forte dégradation des signaux .
OBJET DE L' INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant de transmettre des signaux de données sur un réseau téléphonique sans recourir à des moyens de transmission dédiés.
RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de transmission d'un signal de données dans un réseau téléphonique accessible au moyen d'un vocodeur et de moyens de transmission de signaux de voix, comprenant les étapes de : - obtenir un signal modulé en divisant le signal de données en trames associées à des états, orthogonaux entre eux, d'un ensemble de porteuses (OFDM),
- traiter le signal modulé dans le vocodeur,
- envoyer le signal traité dans les moyens de transmission de signaux de voix.
De manière surprenante, la structure du signal de données après la modulation OFDM est proche de celle d'un signal de voix de sorte que son passage dans le vocodeur et les moyens de transmission de signaux de voix ne dé- grade que peu, ou pas, le signal de données. Le signal de données peut donc être transmis sur le réseau téléphonique en utilisant les moyens de transmission des signaux de voix et donc sans recourir à des moyens dédiés de transmission de signaux de données. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de 1' invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS II sera fait référence à la figure annexée représentant schématiquement un réseau téléphonique permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L' INVENTION Le réseau téléphonique, généralement désigné en 1, comprend des terminaux 2 permettant aux utilisateurs du réseau 1 d'établir entre eux des communications via le réseau 1. Le réseau 1 peut utiliser, de façon connue en elle-même, un mode de transmission filaire ou hertzien, ou combiner ces deux modes de transmission. Chaque terminal 2 fonctionne en émission et réception et comprend un module de transformation 3 relié par l'intermédiaire d'un module de traitement 4 à des moyens de transmission 5 assurant la liaison du terminal 2 au réseau 1. Le module de traitement 4 est agencé de façon connue en elle-même pour assurer une fonction de détection d'activité vocale (ou "VAD") pour introduire, dans les signaux à émettre comportant des blancs, un bruit de confort à la place des blancs et une fonction de vocodeur (de l'anglais "voice encoder" ou "vocoder", codeur de voix) .
La fonction de vocodeur, connue en elle-même et ici de type GSM "FuIl rate", "Enhanced FuIl rate" ou "HaIf rate" (pour "Global System for mobile Communication" "Système global de communication mobile", "taux plein", "taux plein renforcé", "demi-taux") effectue, lors de l'émission, une analyse spectrale des signaux et code ces signaux en vue de leur transmission sur le réseau 1 via les moyens de transmission 5. Le module de traitement 4 assure également le décodage des signaux reçus lors de la réception. Le module de traitement 4 fait partie des composants habituels du terminal 2.
De façon connue en elle-même, le module de transformation 3 comprend un processeur et une mémoire pour mémo- riser les signaux avant de les envoyer vers le module de traitement 4.
Chaque terminal 2 fonctionne de façon classique pour l'émission et la réception de signaux de voix, via un microphone et un haut-parleur non représentés ici. L'émis- sion et la réception de signaux de voix ne seront donc pas détaillées ici.
Le processeur du module de transformation 3 exécute un algorithme agencé pour produire un signal modulé à partir d'un signal de données fourni via un organe de liaison 6 par un dispositif non représenté de fourniture de signaux de données, ici un dispositif de chiffrement de la voix (un tel dispositif comprend un vocodeur associé à un module de chiffrement fournissant des données chiffrées par exemple par un algorithme AES 128 bits) . Le module de transformation 3 est ici agencé pour diviser chaque signal de données reçu en trames associées à des états, orthogonaux entre eux, d'un ensemble de porteuses et effectue un codage de correction au moyen d'un algorithme COFDM ("Coded Orthogonal Frequencies Division Multiplexing", multiplexage codé par division en fréquences orthogonales). Les paramètres de l'algorithme sont les suivants :
- 32 porteuses modulées en décalage de phase de type PSK-2 ("Phase Shift Keying"), - les fréquences des porteuses sont espacées de 50 Hz, la fréquence minimale étant de 1000 Hz environ,
- le nombre de symboles est de 50 par seconde,
- il n'y a pas de temps de garde. Le processeur est également agencé pour :
- rassembler les données utiles dans des trames de 736 bits dont 400 sont occupés par les données utiles,
- effectuer un codage d'erreur par contrôle de parité basse densité LDPC ("Low-Density Parity-Check") , - insérer un blanc toutes les quatre trames,
- introduire une trame de resynchronisation toutes les quatre trames.
L'insertion des blancs entre des trames successives permet de faire fluctuer le signal modulé de manière à tromper la détection d'activité vocale. En effet, la détection d'activité vocale repose sur la présence de fluctuations dans un signal de voix représentatif d'un discours en cours alors qu'une absence de fluctuations est assimilée à un .silence que le processeur du module de traitement 3 va remplacer par une portion de signal représentative d'un bruit de confort. Sans ces fluctuations introduites dans le signal modulé, le signal modulé varie faiblement de sorte qu'il y aurait un risque que le processeur considère le signal modulé comme essentiellement représentatif d'un blanc.
Le vocodeur 4 est agencé de telle manière que les trames du signal traité par le vocodeur 4 sont entrelacées sur des trames de transport.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit mais englobe toutes les variantes entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, les paramètres de la modulation peuvent être différents de ceux décrits et la modulation peut être réalisée au moyen d'un algorithme OFDM. Ainsi, la fréquence minimale peut être 800 Hz, 40 porteuses peuvent être utilisées et la modulation peut être réalisée en PSK-4.
Bien que la mise en œuvre du procédé de l'invention ait été décrite comme étant réalisée à partir d'un terminal regroupant le module de transformation, le module de traitement et les moyens de transmission, le procédé peut être mis en œuvre par un dispositif séparé, comme un dispositif micro-oreillette incorporant les moyens de trans- formation et raccordable, par une liaison filaire, hertzienne ou infrarouge, à un terminal classique (comme un téléphone mobile ou un poste de téléphonie par Internet) comportant le module de traitement et les moyens de transmission. La fluctuation du signal est facultative et surtout utile en présence d'un détecteur d'activité vocale.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transmission d'un signal de données dans un réseau téléphonique accessible par un vocodeur et des moyens de transmission de signaux de voix, comprenant les étapes de :
- obtenir un signal modulé en divisant le signal de données en trames associées à des états, orthogonaux entre eux, d'un ensemble de porteuses (OFDM), - traiter le signal modulé dans le vocodeur, envoyer le signal traité dans les moyens de transmission de signaux de voix.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un codage de correction est réalisé lors de la modulation (COFDM) .
3. Procédé selon la revendication 2, comprenant l'étape de faire fluctuer le signal modulé pour tromper un détecteur d'activité vocale disposé en amont du vocodeur.
4. Procédé selon la revendication 3, les fluctuations sont obtenues en introduisant un blanc entre des trames successives.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les fréquences des porteuses sont espacées de 50 Hz, la fréquence minimale étant de 1000 Hz environ.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les porteuses sont au nombre de 32.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chaque porteuse est modulée par décalage de phase (PSK) .
EP07823254A 2006-07-26 2007-07-06 Procede de transmission de signaux de donnees dans un reseau telephonique Withdrawn EP2044746A1 (fr)

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