FR2498033A1 - Equipement radiotelephonique fonctionnant en duplex temporel sur une seule frequence porteuse - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES EQUIPEMENTS RADIOTELEPHONIQUES MOBILES QUI SONT RACCORDES A UN RESEAU TELEPHONIQUE FIXE. ELLE PERMET DE REDUIRE LE TEMPS DE TRANSMISSION ENTRE ABONNES DANS CE GENRE D'EQUIPEMENT DE FACON A CE QUE LE PHENOMENE D'ECHO DE PAROLE NE SOIT PAS GENANT. LES PAROLES D'ABONNES SONT NUMERISEES. CELLES ARRIVANT A UN RECEPTEUR 11 SONT D'ABORD ECRITES AU RYTHME D'UNE HORLOGE 23 DANS UNE MEMOIRE ADRESSABLE 15 PUIS EN SONT EXTRAITES VERS UN ECOUTEUR 18 A TRAVERS UN DECODEUR NUMERIQUE 17 AU RYTHME D'UNE AUTRE HORLOGE 25 DONT LE RYTHME EST INFERIEUR A LA MOITIE DU RYTHME DE L'HORLOGE 23. UNE AUTRE MEMOIRE ADRESSABLE 32 STOCKE AU RYTHME D'UNE AUTRE HORLOGE 36 LA PAROLE NUMERISEE VENANT D'UN MICROPHONE 30. ELLE EN EST EXTRAITE VERS L'EMETTEUR 10 AU RYTHME D'UNE HORLOGE 39 QUI EST PLUS QUE LE DOUBLE DE CELUI DE L'HORLOGE 36. LE PHENOMENE D'ECHO INTERVIENT ALORS AVEC UN RETARD VOISIN DE 128MS, CE QUI LE REND NON GENANT POUR LES ABONNES. APPLICATIONS: EQUIPEMENTS RADIOTELEPHONIQUES RELIES AU RESEAU DE TELEPHONIE PUBLIQUE.

Description

EQUIPEMENT RADIOTELEPHONIQUE FOIbiCTIONNANT EN DUPLEX
TEMPOREL SUR UNE SEULE FREQUENCE PORTEUSE
La présente invention concerne un équipement radiotéléphonique fonctionnant en duplex temporel sur une seule fréquence porteuse par émission et réception en temps partagé.

Dans des liaisons duplex de cette sorte un abonné d'un équipement mobile et un abonné du réseau téléphonique peuvent parler simultanément entre eux et sans interruption de conversation. Le partage du temps d'utilisation de la fréquence nécessite l'utilisation d'une modulation numérique transmise, en général à une vitesse double de celle fournie par un codeur microphonique numérique, et par conséquent à la réception la division par deux de cette vitesse avant décodage et transmission à un écouteur. La commutation émission-réception doit être automatique et synchronisée à la commutation de l'équipement du correspondant.

Le partage dans le temps de la fréquence se fait au niveau de la porteuse, mais au niveau microphone et écouteur il ne faut pas que la liaison soit hachée. Pour cela la modulation numérique à l'émission est obtenue à l'aide d'un codeur Delta permettant la numérisation de la parole. La parole numérisée est d'abord introduite dans un registre à décalage à une fréquence de valeur L kHz. Aussitôt cette mémoire remplie la parole numérisée est extraite pour être émise à une fréquence de valeur de M kHz qui est pratiquement la double de la fréquence L kHz. Pendant cette période la mémoire se vide donc deux fois plus vite qu'elle ne se remplit. Elle est ensuite utilisée pendant une autre période équivalente pour la réception de la parole numérisée en provenance du correspondant et elle se remplit à la fréquence de M kHz.Aussitôt la mémoire remplie elle est vidée à la fréquence de L kHz, puis après décodage dans un décodeur Delta la parole est envoyée à l'écouteur. La mémoire se remplit donc deux fois plus vite qu'elle ne se vide.

En utilisant deux registres de décalage on peut réaliser l'émission et la réception de la parole en temps partagé de la manière suivante pendant qu'une mémoire se remplit à fréquence lente L kHz de la parole issue du microphone et simultanément se vide à la même fréquence L kHz de la parole en provenance du récepteur destinée à l'écouteur, la seconde mémoire se vide à la fréquence rapide M kHz de la parole issue du microphone destinée à l'émetteur puis se remplit à la fréquence rapide M kHz de la parole venant du récepteur. L'instant d'après le rôle des mémoires est inversé et le cycle continue.

Dans un système d'émission réception en temps partagé de ce genre il existe donc un retard de transmission L t qui est égal au temps de stockage de l'information à émettre qui est contenue dans une mémoire plus le temps nécessaire pour les émettre sur l'antenne.

Ce retard Lt n'a guère d'importance dans une conversation entre deux abonnés distants, en liaison mobile - mobile directe, et non raccordés à un réseau téléphonique. Par contre il s'est avéré que si des liaisons de ce type sont établies entre un équipement d'un mobile et le réseau téléphonique par l'intermédiaire d'une station fixe de raccordement au réseau, le retard de transmission At entraîne un phénomène d'écho très gênant pour les abonnés en communication.

Cet écho gênant provient de ce que le raccordement entre la liaison radio et le réseau téléphonique est fait à l'aide d'un transformateur hybride en vue de passer de 2 fils à 4 fils, à savoir 2 fils coté réseau et 4 fils côté radio dont 2 fils d'émission et 2 fils de réception.

L'impédance d'équilibrage de ce transformateur hybride est fonction de l'impédance de la ligne téléphonique sur laquelle il est raccordé.

Elle varie dans de grandes propositions empêchant un équilibrage correct du transformateur hybride.

I1 s'en suit que la parole émise à partir du microphone de l'équipement mobile revient dans l'écouteur de ce dernier avec un niveau faiblement atténué et avec un retard égale à deux fois le temps de transmission t défini précédemment.

Cette gène pour un abonné est d'autant plus sensible que le retard est important. Ce retard peut couramment atteindre des valeurs de l'ordre de 400 millisecondes.

II est possible théoriquement d'atténuer l'écho avec un suppresseur d'écho du genre utilisé pour les liaisons avec des satellites. Cependant un tel matériel est volumineux et inadapté à un équipement de radio téléphonie mobile.

Ce problème a été également résolu par la présente invention qui a pour but principal de réduire le retard de transmission A t de tel manière que l'écho devienne pratiquement non gênant pour des abonnés en communication.

Les problèmes précédents ont été résolus dans un équipement radiotéléphonique fonctionnant en duplex temporel sur une seule fréquence porteuse par émission-réception en temps partagé comprenant un émetteur et un récepteur travaillant avec des périodes d'émission-récep tion alternées et synchrones, dans lequel des données numériques arrivant au récepteur sont écrites au rythme d'une première horloge dans une première mémoire de type adressable et de là sont extraites vers un écouteur à travers un décodeur numérique, une deuxième mémoire de type adressable recevant au rythme d'une seconde horloge une parole provenant d'un microphone et numérisée par un codeur numérique, celleci en étant ensuite extraite pour être émise par l'émetteur ; une troisième horloge, dont le rythme est inférieur à la moitié du rythme de la première horloge, et qui impose la cadence d'extraction des données de la première mémoire une quatrième horloge, dont le rythme est plus que le double de celui de la deuxième horloge, et qui impose uniquement la cadence d'extraction à la deuxième mémoire.

Les objets et caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ciannexés dans lesquels:
- la figure 1 représente un schéma synoptique d'un équipement radio téléphonique selon la présente invention.

- la figure 2 représente un chronogramme du fonctionnement du présent équipement.

- la figure 3 représente un chronogramme du fonctionnement de la mémoire de réception du présent équipement.

- la figure 4 représente un chronogramme de fonctionnement de la mémoire d'émission du présent équipement.

L'équipement radiotéléphonique qui est représenté schématiquement par la figure 1 comprend un émetteur 10 et un récepteur 11 tous les deux reliés par un dispositif de commutation 14 d'antenne avec une antenne 12.

Un commutateur 13 d'émission en réception et vice versa commande l'alternat. Ce récepteur 11 est équipé pour pouvoir recevoir des données numériques d'un émetteur correspondant qu'il soit fixe ou qu'il soit mobile, par exemple d'un émetteur raccordé au réseau téléphonique. Les données numériques sont transmises du récepteur 11 à l'entrée des données d'une mémoire adressable 13 de capacité de stockage suffisante, par exemple de 2048 éléments binaires. Delà elles sont ensuite transmises à une mémoire 16 tampon, qui les sort à la cadence d'une horloge 25 à 16 kHz puis sont envoyées à un décodeur numérique 17. Après décodage elles parviennent à un écouteur 18.

Les adresses des données entrantes sont déterminées par un dispositif de décodage d'adresse 19. Un compteur "écriture" 22 envoie le code d'adresse au dispositif de décodage d'adresse 19 quand il est incrémenté par une horloge 23 dite "d'entrée des données de réception" dont la mise en service est commandée par le commutateur d'alternat 13.

La fréquence choisie pour cette horloge 23 est de préférence voisine de 34 kHz. Le compteur 22 "écriture " place également un dispositif 20 "écriture-lecture" en état d'écrire les données se présentant sur la voie 14 dans la mémoire 15.

Le compteur "écriture" 22 est remis à zéro par le commutateur 13 à chaque alternat de réception en émission. Au passage de l'émission en réception c'est un compteur "lecture" 24 qui est remis à zéro par le commutateur 13. Ce compteur "lecture" 24 envoie le code d'adresse "lecture" au dispositif de décodage 19 et il est incrémenté par une horloge 25 de "sortie des données de réception" à un rythme de 16 kHz.

Pour qu'un abonné de cet équipement puisse converser en duplex simultanément et sans interruption de paroles avec un abonné d'un équipement identique il faut pouvoir lire et écrire alternativement les données dans la mémoire 15. Pour cela comme il va être montré par la suite lors du fonctionnement de cet équipement l'horloge 23 à 34 kHz a été rendu prioritaire par rapport à l'horloge 25 à 16 kHz dans le choix de
I'adressage grâce à un dispositif 26 "de priorité de l'horloge 23 à 34 kHz
sur celle 25 à 16 kHz".

La parole de l'abonné parlant dans un microphone 30 est d'abord transformée en données numériques dans un codeur numérique 31 de type
Delta puis envoyée dans une mémoire 32 de type adressable. Cette seconde mémoire 32 à une capacité de stockage identique à la première mémoire 15 et elle sert à stocker transitoirement pendant un temps prédéterminé la parole avant son envoi vers l'entrée d'une mémoire tampon 40 dont la sortie est reliée à l'émetteur 10. Comme la mémoire 13, la mémoire 32 est associée à un dispositif de décodage d'adresse 33, un dispositif 34 "d'écriture-lecture" en mémoire, ainsi que d'un compteur "écriture" 35 qui est incrémenté à une fréquence inférieure de plus de la moitiè à la fréquence de l'horloge 23. Cette fréquence peut être donnée, par exemple par une horloge 36 fonctionnant à 16 kHz.

L'extraction des données qui ont été entrées en mémoire 32 est opérée au moyen d'un compteur "lecture" 38, incrémenté par une horloge 39 à 34 kHz, du dispositif de décodage d'adresse 33 et du dispositif 34 "d'écriture-lecture". Un dispositif 37 "de priorité d'horloge de 34 kHz sur 16 kHz" donne également ici la priorité à l'écriture en mémoire 32 sur la lecture de celle-ci.

Le fonctionnement de cet équipement va maintenant être décrit en liaison avec le chronogramme représenté par la figure 2. La parole d'un abonné parlant dans le microphone 30 à un instant quelconque de la conversation est d'abord numérisée dans le codeur Delta 31. Ensuite elle est stockée dans la mémoire 32 de type adressable. Cette mémoire 32 est remplie à la fréquence de 16 kHz par 2048 éléments binaires venant du codeur 31 c'est-à-dire en 128 millisecondes. Après 68 ms de remplissage elle commence par être vidée à une fréquence voisine de 34 kHz. Elle est vide à la fin des 128 ms.

Pendant la première partie de ce temps, qui est de 68 ms la mémoire 19 est uniquement à l'état d'écriture. Cette période comprend deux fois 4 ms, = soit 8 ms qui sont utilisées pour la transmission du message de synchronisation au début des périodes d'émission et de réception. Après ces 68 ms jusqu'à la fin de ces 128 ms, pendant 60 ms la mémoire 32 passe alternativement de l'état écriture à l'état lecture et dans le temps où un élément binaire est mis en mémoire deux éléments binaires en sont extraits.

A la réception sur l'antenne de l'équipement de raccordement au réseau téléphonique correspondant (non représenté) les informations sont stockées comme dans le présent équipement dans une mémoire 15 de type adressable. Cette mémoire 15 se remplit donc de 2048 éléments binaires en 60 ms, mais dès le début de cette mise en mémoire 15 les informations en sont extraites à la fréquence de 16 kHz en direction de l'écouteur de l'abonné pendant 128 ms.

Dans la première période de 60 ms la mémoire 15 passe alternativement de l'état écriture à Pétat lecture, c'est-àdire que chaque fois deux éléments binaires sont entrés en mémoire 15 quand un élément binaire en est extrait vers l'écouteur de l'abonné.

Lorsque les 2048 éléments binaires ont été inscrits, dans la mémoire 15, celle-ci s'est déjà vidée des 1024 - 64 = 960 premiers éléments binaires reçus. Par conséquent durant la seconde période de 68 ms la mémoire 15 est uniquement à l'état de lecture des 1088 eb. restants en mémoire 15.

Si on fait abstraction de la durée de propagation dû à la distance séparant deux équipements radiotéléphoniques en communication et qui sont pourvus tous les deux des mêmes moyens de commutation décrits précédemment, on voit que la conversation entre deux abonnés s'établit avec un retard de seulement 64 ms. Pratiquement comme la durée de propagation dans un réseau radiotéléphonique classique est inférieure à 1 ms, le phénomène d'écho interviendra avec un retard de 128 ms, ce qui le rend pratiquement non gênant tandis qu'il était gênant dans le cas antérieur décrit dans le préambule où il était de l'ordre de 400 millisecondes.

On va maintenant expliquer à l'aide de la figure 3 comment sont effectuées alternativement la lecture et l'écriture des données numériques dans la mémoire 15 aux deux fréquences de 16 et 34 kHz, à l'aide du dispositif 26 "de priorité de l'horloge à 34 kHz sur l'horloge à 16 kHz".

Pendant la première période de 60 ms (voir figure 2), ce dispositif 26 donne la priorité de l'écriture à 34 kHz dans la mémoire 15 par rapport à sa lecture à 16 kHz.

Durant cette période si une impulsion de lecture Il à 16 kHz précéde une impulsion d'écriture il à 34 kHz la lecture sera autorisée dès que le premier élément binaire (en abrégé e.b. par la suite) sera inscrit dans la mémoire 15. Ensuite le dispositif 26 valide la lecture de ce premier e.b. et il est extrait de la mémoire 15 vers la mémoire tampon 16.

L'impulsion suivante i2 à 34 kHz permettra l'écriture du deuxième e.b. et la relecture du premier e.b. parce qu'entre temps une nouvelle impulsion à 16 kHz n'a pas eu lieu et que le compteur 22 n'a pas changé de position.

Dès que la nouvelle impulsion 12 à 16 kHz a eu lieu le deuxième e.b.

est extrait de la mémoire 15, soit avant l'apparition de la troisième impulsion 13 à 34 kHz, soit après l'inscription du troisième e.b. On voit que de cette façon aucun e.b. ne sera oublié.

Le fonctionnement de la seconde mémoire 32 sera expliqué en relation avec le chronogramme représenté par la figure 4. On a vu précédemment (fig.2) que la mémoire 32 est chargée pendant des périodes successives de 128 ms avec la parole de l'abonné parlant dans le microphone 30 et que pendant les dernières 60 ms d'une période de 128 ms elle est également lue.

Par conséquent la lecture du premier élément binaire entré dans la mémoire 32 doit intervenir après inscription de l'e.b. NO: 1152 (=1024+128 e.b.). Dans ce total les 128 e.b. sont écrits durant le temps de commutation d'environ 4 ms de Pétat d'émission en réception et du temps suivant (environ 4 ms) de réception en émission, c'est-à-dire en deux fois 4 ms à la fréquence de 16 kHz.

Le dispositif 37 de "priorité d'horloge de fréquence 34 kHz sur celle à 16 kHz" ne valide l'écriture (impulsion il de l'horloge 16 kHz) de l'élément binaire NO 1152 qu'après que la première impulsion II de l'horloge 39 à 34 kHz ait permis l'inscription du premier e.b. venant du microphone 30. A la deuxième impulsion 12 de l'horloge à 34 kHz le deuxième e.b. sera lu dans la mémoire 32 environ 29,4 microsecondes après le premier e.b, puis le dispositif de priorité autorisera l'écriture de l'e.b. NO 1152 puisque aucun changement n'est intervenu dans l'état de l'adresse en l'absence d'une nouvelle impulsion d'horloge à 16 kHz. La lecture de l'e.b. N03 intervient ensuite dès l'apparition de la troisième impulsion 13 de l'horloge à 34 kHz.La deuxième impulsion i2 d'horloge à 16 kHz ayant précédée la troisième impulsion I3 de l'horloge à 34 kHz, dès que celle-ci 13 est retombée, le dispositif de priorité 37 valide l'écriture de l'e.b : N 1153. A la quatrième impulsion 14 de horloge à 34 kHz l'e.b.

N 4 est lu, puis tout de suite après l'e.b. Nu 1153 est encore inscrit dans la mémoire 32 en l'absence d'une nouvelle impulsion de l'horloge à 16 kHz.

Le processus décrit précédemment continue ainsi pendant toute la durée de la communication entre les abonnés. Les différentes valeurs de temps d'écriture et de lecture qui viennent d'être citées le sont à titre indicatif, car il est évident que ces valeurs peuvent être modifiées dans certaines limites sans que les principes de l'invention en soient modifiées.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Equipement radiotéléphonique fonctionnant en duplex temporel sur une seule fréquence porteuse par émission réception en temps partagé, comprenant un émetteur (10) et un récepteur (II) travaillant avec des périodes d'émission-réception alternées et synchrones, dans lequel des données numériques arrivant au récepteur (11) sont écrites au rythme d'une première horloge (23) dans une première mémoire de type adressable (15) et de là sont extraites vers un écouteur (18) à travers un décodeur numérique (17), une deuxième mémoire de type adressable (32) recevant au rythme d'une seconde horloge (36) une parole provenant d'un microphone (30) et numérisée par un codeur numérique (31), celle en étant ensuite extraite pour être émise par l'émetteur (10), caractérisé en ce qu'il comprend une troisième horloge (25), dont le rythme est inférieur à la moitié du rythme de la première horloge (23), et qui impose la cadence d'extraction des données de la première mémoire (I 5), ainsi qu'une quatrième horloge (39), dont le rythme est plus que le double de celui de la deuxième horloge (36), et qui impose uniquement la cadence d'extraction à la deuxième mémoire (32).

2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif (26) "de priorité de la première horloge (23) sur la deuxième horloge (25)" commandant alternativement : l'écri- ture d'un e.b. à la fréquence de la première horloge dans la mémoire (15), et la lecture de celui-ci à la vitesse de la deuxième horloge (25) au cours des périodes de réception des données numériques.

3. Equipement selon la revendications 1, caractérisé en ce qu'il comprend un second dispositif (37) "de priorité de la quatrième horloge (39) sur la troisième horloge (36)" commandant alternativement : l'écriture d'un e.b. à la fréquence de la troisième horloge (36) dans la deuxième mémoire (32), et la lecture de celle-ci à la fréquence de la quatrième horloge (39), au cours des périodes d'émission de la parole numérisée.

4. Equipement selon la revendication I, caractérisé en ce que la première horloge (23) et la quatrième horloge (39) fonctionnent à la fréquence de 34 kHz, et en ce que la deuxième horloge (2S) et la troisième horloge (36) fonctionnent à la fréquence de 16 kHz.

5. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la durée du décalage entre l'entrée des données dans la mémoire (32) et leur émission sur l'antenne (12) est égale à 64 ms et la durée du décalage entre l'entrée des données dans la mémoire (15) et leur sortie de l'écouteur (18) est également égal à 64 ms.