FR2818784A1 - RADIO FREQUENCY RECEIVER FOR COUNTERLIGHT OF COUNTERS AND METHOD OF TELERELEVE OF COUNTERS COMPRISING SUCH A RECEIVER - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention se rapporte à un récepteur radiofréquence pour la télérelève d'un ensemble de compteurs et à une méthode de réception d'un signal de télérelève d'un ensemble de compteurs utilisant un tel récepteur. Un tel récepteur est apte à recevoir un signal radiofréquence formé par la superposition de signaux parasites et de messages émis par les compteurs avec une période aléatoire, lesdits messages comportant des données émises selon au moins un protocole de communication spécifique, dans au moins un canal de largeur en fréquence déterminé, dans une bande de fréquence déterminée comportant un nombre de canaux déterminé. Il s'applique notamment dans le domaine des liaisons de communication du type"à saut de fréquence" ("frequency hopping"en terminologie anglosaxonne). The present invention relates to a radio frequency receiver for remote reading of a set of counters and to a method of receiving a remote reading signal from a set of counters using such a receiver. Such a receiver is able to receive a radiofrequency signal formed by the superposition of parasitic signals and messages transmitted by the counters with a random period, said messages comprising data transmitted according to at least one specific communication protocol, in at least one channel of determined frequency width, in a determined frequency band having a determined number of channels. It applies in particular in the field of communication links of the type "frequency hopping" ("frequency hopping" in English terminology).
Les compteurs d'eau, de gaz, d'électricité ou de chaleur doivent être lus périodiquement principalement à des fins de facturation. Pour éviter qu'un opérateur se rende sur le lieu même d'installation des compteurs pour effectuer cette lecture, différents systèmes de télérelève ont été mis au point. Dans de tels systèmes, les compteurs sont munis d'émetteurs pour émettre des messages contenant bien entendu des données relatives au comptage mais aussi d'autres données telles que numéro d'identification, indicateur de tentative de fraude ou autre. Meters for water, gas, electricity or heat must be read periodically primarily for billing purposes. To prevent an operator from going to the actual place of installation of the meters to perform this reading, various remote reading systems have been developed. In such systems, the counters are provided with transmitters for sending messages containing, of course, data relating to the count but also other data such as identification number, indicator of attempted fraud or other.
Les émetteurs reliés aux compteurs émettent des messages modulés en amplitude dans une bande de fréquence notée BW qui est elle-même divisée en N canaux de largeur spectrale L = BW/N. Un émetteur donné émet avec une période d'émission aléatoire, successivement sur des canaux différents choisis aléatoirement selon le procédé dit du"saut de fréquence". The emitters connected to the counters emit amplitude modulated messages in a frequency band denoted BW which is itself divided into N channels of spectral width L = BW / N. A given transmitter transmits with a random transmission period, successively on different randomly selected channels according to the so-called "frequency hopping" method.
Les messages transmis sont perturbés par les signaux parasites engendrés par d'autres applications fonctionnant dans la même gamme de fréquence (perturbations, brouilleurs), du bruit blanc et/ou l'émission d'autres compteurs. The messages transmitted are disturbed by the spurious signals generated by other applications operating in the same frequency range (disturbances, jammers), white noise and / or the emission of other counters.
Les récepteurs peuvent être fixes ou mobiles et ont pour rôle de collecter les messages envoyés par ces émetteurs. Lorsqu'ils sont mobiles, un opérateur se déplace dans une zone géographique donnée et collecte les messages émis par les compteurs installés dans cette zone à des fins de traitement tels qu'émission de facture ou calcul statistique. The receivers can be fixed or mobile and their role is to collect the messages sent by these transmitters. When mobile, an operator travels in a given geographical area and collects messages from counters installed in that area for processing such as billing or statistical calculation.
Dans le cas d'une liaison de communication radiofréquence, on connaît un récepteur radiofréquence, encore appelé terminal de télérelève ou concentrateur, qui est installé dans un véhicule avec lequel l'opérateur de télérelève fait sa tournée. In the case of a radiofrequency communication link, a radio frequency receiver, also known as a remote metering terminal or concentrator, is known which is installed in a vehicle with which the remote metering operator makes his tour.
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Un premier type de récepteur de télérelève connu est constitué d'une pluralité de récepteurs, en fait un récepteur distinct par canal, soit N récepteurs indépendants fonctionnant en batterie reliés à une antenne. Ces récepteurs sont essentiellement analogiques. A first type of known remote metering receiver consists of a plurality of receivers, in fact a separate receiver per channel, ie N independent receivers operating in battery connected to an antenna. These receivers are essentially analog.
Chacun d'entre eux comprend un convertisseur de fréquence ("down converter"en terminologie anglo-saxonne) apte à délivrer la réplique du signal capté par l'antenne mais abaissé en fréquence sur l'entrée d'un filtre analogique centré sur la fréquence d'un canal et délivrant un signal analogique à l'entrée d'une chaîne de traitement numérique. Cette chaîne de traitement numérique est prévue pour reconnaître les messages émis par les compteurs par détection d'une séquence de bits particulière contenue en tête de chaque émission. Each of them comprises a frequency converter ("down converter" in English terminology) capable of delivering the replica of the signal picked up by the antenna but lowered in frequency on the input of an analog filter centered on the frequency a channel and delivering an analog signal to the input of a digital processing chain. This digital processing chain is designed to recognize the messages transmitted by the counters by detecting a particular bit sequence contained at the head of each transmission.
Puisqu'il comprend en fait N chaînes de réception, un terminal de ce type est très encombrant, complexe à installer et à régler et grand consommateur d'énergie. Il est par conséquent coûteux à réaliser et à utiliser. Since it comprises in fact N reception channels, a terminal of this type is very bulky, complex to install and regulate and a large consumer of energy. It is therefore expensive to make and use.
Un second type de récepteur de télérelève connu comprend un seul récepteur présentant un seul canal de réception de largeur Le et de fréquence centrale variable. La fréquence centrale du canal est modifiée pour balayer la bande BW afin que le récepteur puisse rechercher un message envoyé par un compteur. Un terminal de ce type ne considère qu'un seul canal à la fois et de ce fait tout message émis dans un autre canal sera perdu. Pour limiter ce problème des pertes de messages, ce type de terminal balaye la bande de fréquence très rapidement ce qui se traduit par une faible sensibilité. A second type of known remote metering receiver comprises a single receiver having a single reception channel of width Le and variable center frequency. The center frequency of the channel is changed to scan the BW band so that the receiver can search for a message sent by a counter. A terminal of this type only considers one channel at a time and therefore any message sent in another channel will be lost. To limit this problem of loss of messages, this type of terminal scans the frequency band very quickly which results in low sensitivity.
Un objet de la présente invention est de pallier ces inconvénients en proposant un récepteur et une méthode de télérelève d'un ensemble de compteurs comportant un récepteur unique multi-canaux fonctionnant de manière numérique et capable d'extraire plusieurs messages d'un signal radiofréquence reçu. An object of the present invention is to overcome these disadvantages by proposing a receiver and a remote reading method of a set of counters comprising a single multi-channel receiver operating digitally and capable of extracting several messages from a received radio frequency signal. .
Selon l'invention, le récepteur radiofréquence pour la télérelève d'un ensemble de compteurs, est apte à recevoir un signal radiofréquence formé par au moins des messages émis par les compteurs avec une période aléatoire selon au moins un protocole de communication, dans au moins un canal de largeur en fréquence déterminé, dans une bande de fréquence déterminée comportant un nombre de canaux déterminé, ledit récepteur comprend : According to the invention, the radiofrequency receiver for remote reading of a set of counters is able to receive a radiofrequency signal formed by at least messages transmitted by the counters with a random period according to at least one communication protocol, in at least a determined frequency-width channel, in a determined frequency band having a determined number of channels, said receiver comprises:
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- un module de réception unique apte à recevoir le signal radiofréquence, et à le transformer en un signal numérique, ledit signal numérique comprenant au moins les messages reçus contenus dans le signal radiofréquence sur la bande de fréquence et pour tous les canaux, - des moyens d'extraction reliés à la sortie du module de réception, lesdits moyens d'extraction étant aptes à extraire du signal numérique chacun des messages émis par chacun desdits compteurs. a single reception module adapted to receive the radio frequency signal and transform it into a digital signal, said digital signal comprising at least the received messages contained in the radio frequency signal on the frequency band and for all the channels; extraction means connected to the output of the receiving module, said extraction means being able to extract from the digital signal each of the messages transmitted by each of said counters.
Un avantage de ce type de récepteur est que seul le module radio-fréquence de réception fonctionne de manière analogique, l'ensemble du traitement du signal, de la démodulation et de l'extraction des messages est réalisé par un circuit numérique. Par conséquent, un tel récepteur est simple, peu encombrant, peu coûteux à réaliser et à utiliser et faible consommateur d'énergie. An advantage of this type of receiver is that only the receiving radio-frequency module operates in an analog manner, the entire signal processing, demodulation and message extraction is performed by a digital circuit. Therefore, such a receiver is simple, compact, inexpensive to achieve and use and low energy consumption.
Le module de réception comporte une antenne reliée à l'entrée d'un convertisseur de fréquence apte à délivrer sur la sortie un signal analogique répliquant le signal radiofréquence capté par l'antenne mais abaissé en fréquence. Le convertisseur de
fréquence est relié à un convertisseur analogique/numérique apte à échantillonner et quantifier le signal analogique. The receiving module comprises an antenna connected to the input of a frequency converter capable of delivering on the output an analog signal replicating the radio frequency signal picked up by the antenna but lowered in frequency. The converter
frequency is connected to an analog / digital converter able to sample and quantify the analog signal.
Les moyens d'extraction comportent une succession de différents éléments reliés en série : - un banc de filtres numériques divisant la bande de fréquence en un nombre de canaux déterminé, chaque canal présentant une largeur en fréquence déterminée ; - une unité de calcul déterminant une valeur et un contraste pour chaque canal ; - une unité d'identification balayant les canaux en déterminant une note de corrélation croisée pour chaque canal et cherchant à identifier des messages reçus à partir desdites notes, - une unité d'extraction destinée à extraire du signal numérique les messages identifiés. The extraction means comprise a succession of different elements connected in series: a bank of digital filters dividing the frequency band into a determined number of channels, each channel having a determined frequency width; a calculation unit determining a value and a contrast for each channel; an identification unit scanning the channels by determining a cross correlation note for each channel and seeking to identify messages received from said notes, an extraction unit for extracting the identified messages from the digital signal.
Le banc de filtres numériques est un banc de filtres poly-phases comportant un filtre passebas coopérant avec une unité réalisant une transformée de Fourier rapide. The digital filter bank is a bank of poly-phase filters comprising a low-pass filter cooperating with a unit performing a fast Fourier transform.
Selon un mode de réalisation particulier, le module de décodage comporte en outre une unité dite"IQ", transformant le signal numérique en un signal numérique complexe According to a particular embodiment, the decoding module further comprises a so-called "IQ" unit, transforming the digital signal into a complex digital signal
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comportant une composante en phase et une composante en quadrature. La dite unité"IQ" est connectée à l'entrée du banc de filtre. De façon avantageuse, l'unité de calcul, l'unité d'identification et l'unité d'extraction fonctionnent en temps réel, ce qui permet notamment une lecture simultanée de l'ensemble des canaux et une réception/extraction des messages quasi-simultanée. having an in-phase component and a quadrature component. The said "IQ" unit is connected to the input of the filter bank. Advantageously, the computing unit, the identification unit and the extraction unit operate in real time, which notably allows simultaneous reading of all the channels and reception / retrieval of the messages. simultaneously.
L'invention a également pour objet une méthode de réception d'un signal de télérelève d'un ensemble de compteurs. Ladite méthode comporte la succession d'étapes suivantes : - recevoir un signal radiofréquence formé par au moins des messages émis par des compteurs selon au moins un protocole de communication, ledit signal étant reçu dans une bande de fréquence déterminée comportant un nombre de canaux déterminé ; - transformer le signal radiofréquence en un signal analogique ;
- échantillonner et quantifier le signal analogique pour obtenir un signal numérique réel comprenant au moins tous les messages reçus contenus dans le signal radiofréquence ; - appliquer au signal numérique une transformée de Fourier rapide FFT combinée à un filtrage passe-bas pour séparer la bande de fréquence en canaux, chaque canal présentant une largeur en fréquence déterminée, et - extraire les messages de la bande de fréquence déterminée pour chacun des canaux. The invention also relates to a method of receiving a remote reading signal from a set of counters. Said method comprises the following succession of steps: - receiving a radiofrequency signal formed by at least messages transmitted by counters according to at least one communication protocol, said signal being received in a determined frequency band comprising a determined number of channels; transforming the radiofrequency signal into an analog signal;
sampling and quantizing the analog signal to obtain a real digital signal comprising at least all the received messages contained in the radiofrequency signal; applying to the digital signal a FFT fast Fourier transform combined with a low-pass filtering to separate the frequency band into channels, each channel having a determined frequency width, and extracting the messages from the frequency band determined for each of the canals.
Selon l'invention, l'étape d'extraction consiste à : - définir n phases temporelles d'observation possibles par bit, chaque message comprenant un nombre déterminé de bits, en translatant une fenêtre glissante de n échantillons par pas de un échantillon, n étant le nombre d'échantillons par bit ; - déterminer une valeur et un contraste pour chaque phase temporelle d'observation ; - mémoriser les valeurs et les contrastes ; - comparer les valeurs aux bits d'un préambule correspondant à un protocole de communication pour chaque phase temporelle d'observation ; et - générer une note de corrélation croisée en fonction du résultat de la comparaison et des contrastes ; - comparer la note de corrélation croisée avec un seuil de corrélation spécifique au protocole de communication pour chaque phase temporelle d'observation ; ladite méthode consistant en outre à : According to the invention, the extraction step consists in: - defining n possible observation time phases per bit, each message comprising a determined number of bits, by translating a sliding window of n samples by steps of a sample, n being the number of samples per bit; - determining a value and a contrast for each time phase of observation; - memorize values and contrasts; comparing the values with the bits of a preamble corresponding to a communication protocol for each observation phase of time; and - generating a cross-correlation score based on the result of the comparison and the contrasts; - comparing the cross-correlation score with a specific correlation threshold of the communication protocol for each observation time phase; said method further comprising:
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- sélectionner, parmi toutes les notes de corrélation croisée se trouvant au dessus du seuil de corrélation, les canaux et les phases temporelle d'observation correspondantes présentant la note de corrélation croisée la plus élevée ; - extraire les messages identifiés pour les canaux sélectionnés et pour les phases temporelle d'observation sélectionnées. selecting, from among all the cross-correlation scores above the correlation threshold, the corresponding channels and the corresponding observation time phases having the highest cross-correlation score; extracting the messages identified for the selected channels and for the selected observation time phases.
De façon avantageuse, l'énergie des échantillons est calculée avant l'étape d'extraction. Advantageously, the energy of the samples is calculated before the extraction step.
Selon une variante de réalisation, la méthode consiste après l'étape d'échantillonnage et de quantification à transformer le signal numérique réel en un signal numérique complexe, comportant une composante en phase 1 et une composante en quadrature Q. Dans le cadre de cette variante, l'énergie des échantillons est calculée à partir des composantes complexes 1 et Q. According to an alternative embodiment, the method consists, after the sampling and quantization step, of transforming the real digital signal into a complex digital signal, comprising a component in phase 1 and a component in quadrature Q. In the context of this variant , the energy of the samples is calculated from the complex components 1 and Q.
De façon avantageuse, les différentes étapes sont réalisées en temps réel. Advantageously, the different steps are performed in real time.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures l. a et l. b représentent un bit équivalent à un"1"et à un"0"logique respectivement, pour un signal en modulation du type OOK Manchester ; - la figure 2 représente schématiquement un récepteur selon l'invention avec les différentes unités fonctionnelles ; - la figure 3 représente de façon détaillée le module de réception du récepteur de la figure 2 ; - la figure 4 représente de façon détaillée le module de décodage du récepteur de la figure 2 ; - la figure 5 représente un signal radiofréquence reçu, l'énergie du signal échantillonné en fonction du temps et différentes fenêtres correspondant aux différentes phases, illustrant le principe de fonctionnement de l'unité de calcul ; - les figures 6. a et 6. b représentent les différentes étapes de la méthode de réception d'un signal de télérelève d'un ensemble de compteurs utilisant un récepteur selon l'invention pour un exemple de réalisation particulier. Other advantages and characteristics of the invention will emerge on reading the following description given by way of example and with reference to the appended drawings in which: FIGS. a and l. b represent a bit equivalent to a logical "1" and a "0", respectively, for a modulation signal of the OOK Manchester type; - Figure 2 schematically shows a receiver according to the invention with the different functional units; FIG. 3 shows in detail the reception module of the receiver of FIG. 2; FIG. 4 shows in detail the decoding module of the receiver of FIG. 2; FIG. 5 represents a received radio frequency signal, the energy of the sampled signal as a function of time and different windows corresponding to the different phases, illustrating the operating principle of the calculation unit; FIGS. 6a and 6b show the different steps of the method of receiving a remote reading signal from a set of counters using a receiver according to the invention for a particular exemplary embodiment.
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Un exemple de réalisation de l'invention va être décrit en relation avec deux types différents d'émetteurs et de protocoles de communication : - l'émetteur d'un premier type, par exemple commercialisé par la société ITRON, émet dans une bande de fréquence d'environ 10 MHz centrée sur 915 MHz et utilise un codage du type Manchester, - l'émetteur d'un second type, par exemple commercialisé par la société Schlumberger sous la désignation SURF, émet dans une bande de fréquence d'environ 8 MHz centrée sur 915 MHz et utilise en partie un codage du type Manchester et également un autre codage spécifique. An exemplary embodiment of the invention will be described in relation to two different types of transmitters and communication protocols: the transmitter of a first type, for example marketed by ITRON, transmits in a frequency band of approximately 10 MHz centered on 915 MHz and uses a Manchester-type coding, - the transmitter of a second type, for example marketed by Schlumberger under the designation SURF, transmits in a frequency band of approximately 8 MHz centered on 915 MHz and partly uses a Manchester type coding and also another specific coding.
Le codage de type Manchester consiste à coder chaque bit de donnée sur deux demi-bits ("chips"en terminologie anglo-saxonne), chaque demi-bit ayant une durée moitié par rapport à un bit. La modulation employée est du type OOK (On/Off Keying en terminologie anglo-saxonne) ce qui signifie que l'émetteur émet la porteuse pour un"1" logique et un silence pour un"0"logique. La figure l. a représente un bit équivalent à un "1"logique, le premier demi-bit"1"correspondant à l'émission du signal de la porteuse et le second demi-bit"0"correspondant à l'émission d'aucun signal. De même, la figure l. b représente un bit équivalent à un"0"logique, le premier demi-bit"0"correspondant à l'émission d'aucun signal et le second demi-bit"1"correspondant à l'émission du signal de la porteuse. The Manchester-type coding consists of coding each bit of data on two half-bits ("chips" in English terminology), each half-bit having a duration half of one bit. The modulation used is of the OOK (On / Off Keying) type, which means that the transmitter emits the carrier for a logical "1" and a silence for a logical "0". Figure l. a represents a bit equivalent to a logical "1", the first half-bit "1" corresponding to the transmission of the carrier signal and the second half-bit "0" corresponding to the transmission of no signal. Similarly, Figure l. b represents a bit equivalent to a logical "0", the first half-bit "0" corresponding to the transmission of no signal and the second half-bit "1" corresponding to the transmission of the carrier signal.
La structure d'un message selon le premier protocole comprend par exemple 192 demi-bits, soit 42 demi-bits pour le préambule, 118 demi-bits pour les données et 32 demi-bits pour l'algorithme de détection d'erreur. The structure of a message according to the first protocol comprises, for example, 192 half-bits, ie 42 half-bits for the preamble, 118 half-bits for the data and 32 half-bits for the error detection algorithm.
La structure d'un message selon le second protocole comprend par exemple 232 demi-bits, soit 16 demi-bits pour le pré-préambule, 48 demi-bits pour le préambule, 128 demi-bits pour les données et 40 demi-bits pour l'algorithme de détection et correction d'erreur de type Reed Solomon. The structure of a message according to the second protocol comprises for example 232 half-bits, ie 16 half-bits for the pre-preamble, 48 half-bits for the preamble, 128 half-bits for the data and 40 half-bits for the pre-preamble. the Reed Solomon error detection and correction algorithm.
Le récepteur selon l'invention permet de lire simultanément les messages émis selon le protocole de premier et de second type. D'autres types de protocoles différents de ceux décrits sont envisageables. The receiver according to the invention makes it possible to simultaneously read the messages transmitted according to the protocol of first and second type. Other types of protocols different from those described are possible.
Le récepteur radiofréquence 1, représenté sur la figure 2, comprend un module de réception 2 apte à capter un signal radiofréquence RF correspondant aux messages émis par un ensemble de compteurs (non représentés). The radiofrequency receiver 1, shown in FIG. 2, comprises a reception module 2 able to pick up an RF radio frequency signal corresponding to the messages transmitted by a set of counters (not shown).
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Le module de réception 2 délivre sur une sortie un signal numérique représentatif du signal radiofréquence RF. La sortie dudit module est reliée à un module de décodage 3. Le module de décodage permettant d'extraire du signal numérique les messages émis par chacun desdits compteurs. The reception module 2 delivers on an output a digital signal representative of the RF radio frequency signal. The output of said module is connected to a decoding module 3. The decoding module for extracting the digital signal messages issued by each of said counters.
Une mémoire de stockage 4, par exemple de type RAM est reliée à la sortie du module de décodage 3 pour stocker les données. Une unité de traitement 5, par exemple un microcontrôleur relié à la mémoire 4 exploite les données stockées. A storage memory 4, for example of the RAM type, is connected to the output of the decoding module 3 for storing the data. A processing unit 5, for example a microcontroller connected to the memory 4 exploits the stored data.
Le module de réception 2, représenté plus en détail sur la figure 3, comporte une antenne 6 et un convertisseur de fréquence 7. Le signal radiofréquence RF est capté par l'antenne 6. L'antenne est reliée à l'entrée du convertisseur de fréquence qui délivre sur sa sortie un signal analogique répliquant le signal radiofréquence RF mais abaissé en fréquence. Un filtre (non représenté) peut éventuellement être relié à la sortie ou à l'entrée du convertisseur de fréquence. A titre d'exemple, le signal radiofréquence émis dans une bande de fréquence d'environ 10 MHz de large et centré sur une fréquence d'environ 915 MHz est modifié de telle sorte que la largeur de bande et la largeur des canaux restent inchangées alors que la fréquence centrale est translatée à 41 MHz environ. The reception module 2, shown in more detail in FIG. 3, comprises an antenna 6 and a frequency converter 7. The RF radio frequency signal is picked up by the antenna 6. The antenna is connected to the input of the converter frequency which delivers on its output an analog signal replicating the radio frequency RF signal but lowered in frequency. A filter (not shown) may optionally be connected to the output or the input of the frequency converter. For example, the radiofrequency signal transmitted in a frequency band about 10 MHz wide and centered on a frequency of about 915 MHz is modified so that the bandwidth and the width of the channels remain unchanged then that the center frequency is translated to approximately 41 MHz.
Le fait d'abaisser le signal en fréquence permet de l'échantillonner avec les convertisseurs analogique-numérique actuellement disponibles de façon courante. Lowering the signal into frequency allows it to be sampled with the currently available analog-to-digital converters.
Un convertisseur analogique/numérique 8 dont l'entrée est reliée au convertisseur de fréquence 7 convertit le signal analogique en signal numérique, à savoir quantifié (en amplitude) et échantillonné (en temps). An analog / digital converter 8 whose input is connected to the frequency converter 7 converts the analog signal into a digital signal, namely quantized (in amplitude) and sampled (in time).
Selon un premier mode de réalisation, il est possible d'utiliser un convertisseur analogique/numérique quantifiant le signal analogique sur 8 bits ou moins. Dans ce cas, il est avantageux de relier la sortie du convertisseur analogique/numérique 8 à un contrôleur automatique de gain. According to a first embodiment, it is possible to use an analog / digital converter quantifying the analog signal on 8 bits or less. In this case, it is advantageous to connect the output of the analog / digital converter 8 to an automatic gain controller.
Selon un second mode de réalisation, le convertisseur analogique/numérique échantillonne à une fréquence d'environ 33,5 MHz sur 12 bits, pouvant être étendus à 14 bits ou plus. Dans ce cas, la dynamique utilisée pour quantifier et traiter le signal permet de se dispenser d'utiliser un contrôleur automatique de gain et de travailler en pleine échelle et de réduire l'effet perturbateur des signaux brouilleurs. Le taux de transfert de l'émetteur pouvant être fixé à 16384 bits/s, ceci signifie que chaque bit représente 2048 échantillons. In a second embodiment, the analog-to-digital converter samples at a frequency of about 33.5 MHz over 12 bits, expandable to 14 bits or more. In this case, the dynamics used to quantify and process the signal makes it possible to dispense with the use of an automatic gain controller and to work at full scale and to reduce the disturbing effect of the interfering signals. Since the transfer rate of the transmitter can be fixed at 16384 bits / s, this means that each bit represents 2048 samples.
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Le module de décodage 3, représenté plus en détail sur la figure 4, comporte une succession d'éléments spécifiques qui sont connectés en série : - un banc de filtres numérique 10, 11 ; - une unité de calcul 12 ; - une unité d'identification 13 ; et - une unité d'extraction 14. The decoding module 3, shown in more detail in FIG. 4, comprises a succession of specific elements which are connected in series: a digital filter bank 10, 11; a calculation unit 12; an identification unit 13; and - an extraction unit 14.
Selon un premier mode de réalisation particulièrement avantageux, le module de décodage comporte en outre une unité dite"IQ"9, connecté entre le module de réception 2 et le banc de filtre 10. According to a first particularly advantageous embodiment, the decoding module further comprises a so-called "IQ" unit 9, connected between the reception module 2 and the filter bank 10.
Selon un second mode de réalisation, un sous-échantillonneur est connecté entre le module de réception 2 et le module de décodage 3. Ce mode de réalisation trouve une application particulière lorsque le convertisseur analogique/numérique est plus performant que le module de décodage auquel il est relié. Le facteur de sous-échantillonnage doit être déterminé en fonction des performances respectives des deux modules. According to a second embodiment, an undersampler is connected between the reception module 2 and the decoding module 3. This embodiment finds a particular application when the analog / digital converter is more efficient than the decoding module to which it is connected. The subsampling factor must be determined based on the respective performance of the two modules.
Le rôle de ces différentes unités dans le module de décodage va être expliqué plus en détail par la suite. The role of these different units in the decoding module will be explained in more detail later.
L'unité dite"IQ"est reliée à la sortie du convertisseur analogique/numérique 8. Cette unité transforme le signal numérique réel en sortie du convertisseur en un signal numérique complexe, c'est à dire une composante en phase 1 et une composante en quadrature Q. The so-called "IQ" unit is connected to the output of the analog / digital converter 8. This unit transforms the actual digital signal at the output of the converter into a complex digital signal, ie a component in phase 1 and a component in Q. quadrature
Ainsi, les traitements et calculs ultérieurs pourront être effectués en utilisant des méthodes mathématiques applicables aux nombres complexes. En pratique, l'unité IQ a également pour fonction de ramener le signal en bande de base et de le filtrer. Thus, subsequent processing and calculations can be performed using mathematical methods applicable to complex numbers. In practice, the IQ unit also has the function of bringing the signal back to baseband and filtering it.
En sortie de l'unité IQ, avec l'exemple numérique précédent, chaque bit représente 1024 échantillons. Il est à noter qu'en sortie du convertisseur analogique/numérique chaque bit représentait 2048 échantillons, et par conséquent que l'unité IQ sous-échantillonne systématiquement d'un facteur deux. At the output of the IQ unit, with the previous numerical example, each bit represents 1024 samples. It should be noted that at the output of the analog / digital converter each bit represented 2048 samples, and therefore the IQ unit systematically downsamples by a factor of two.
Le banc de filtre 10, 11 permet de séparer le message codé et modulé du bruit blanc, des perturbations et/ou d'autres messages modulés. Le banc de filtre est un filtre poly-phases qui agit comme une série de filtres passe-bande qui divise la bande de fréquence en des The filter bank 10, 11 makes it possible to separate the coded and modulated message from white noise, disturbances and / or other modulated messages. The filter bank is a poly-phase filter that acts as a series of bandpass filters that divides the frequency band into
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canaux de manière à isoler le signal utile des interférences tout en réduisant le niveau de bruit blanc. Le filtre poly-phases est réalisé en combinant un filtre prototype passe-bas 10 et un module réalisant une transformée de Fourier rapide 11. La transformée de Fourier rapide réalise une séparation des canaux. Néanmoins, il existe un fort recouvrement entre les canaux de sorte que la discrimination en fréquence n'est pas très précise. De ce fait, le filtre passe-bas a pour fonction d'affiner la forme de chaque canal individuel pour les rendre plus"rectangulaire". channels to isolate the wanted signal from interference while reducing the white noise level. The poly-phase filter is produced by combining a low-pass prototype filter 10 and a module producing a fast Fourier transform 11. The fast Fourier transform performs a separation of the channels. Nevertheless, there is a strong overlap between the channels so that frequency discrimination is not very accurate. As a result, the low-pass filter functions to refine the shape of each individual channel to make them more "rectangular".
Dans l'exemple de réalisation de l'invention, le banc de filtre sépare la largeur de bande utile en 128 canaux de largeur 131 kHz couvrant une bande d'environ 17 MHz centrée sur 915 MHz. De ce fait, les échantillons sont répartis sur les 128 canaux et chaque bit ne représente plus que 8 échantillons. Tout le traitement du signal s'effectue sur la largeur de
bande de 17MHz mais la démodulation des messages est restreinte aux 77 canaux couvrant une bande d'environ 10 MHz centrée sur 915 MHz. In the exemplary embodiment of the invention, the filter bank separates the useful bandwidth into 128 channels of 131 kHz width covering a band of about 17 MHz centered on 915 MHz. As a result, the samples are distributed over the 128 channels and each bit represents only 8 samples. All the signal processing is done on the width of
17MHz band but demodulation of messages is restricted to the 77 channels covering a band of about 10 MHz centered on 915 MHz.
A la sortie de chaque canal du banc de filtre, le signal qui correspond à un flot de bits reçu doit être démodulé. L'unité de calcul 12 permet de démoduler le signal en calculant l'énergie et en essayant de reconnaître des trames de demi-bits pour obtenir des bits. Cette démodulation est effectuée d'une manière non cohérente dans le sens où l'unité de calcul ne connaît pas a priori la phase temporelle d'observation et la fréquence de la porteuse modulée. At the output of each channel of the filter bank, the signal corresponding to a received bit stream must be demodulated. The computing unit 12 demodulates the signal by calculating the energy and trying to recognize half-bit frames to obtain bits. This demodulation is performed in a non-coherent manner in the sense that the computing unit does not know a priori the time phase of observation and the frequency of the modulated carrier.
Si une unité IQ 9 est utilisée, l'énergie E de chaque échantillon est calculée à partir des
f59* composantes complexes 1 et Q, soit E == 1 + Q.
If an IQ 9 unit is used, the energy E of each sample is calculated from the
f59 * complex components 1 and Q, ie E == 1 + Q.
Comme nous l'avons vu dans l'exemple numérique précédent, pour chaque bit transmis par l'émetteur, le banc de filtre fournit en sortie 8 échantillons complexes par canal, lesdits échantillons étant mémorisés. Pour chaque canal et pour chaque bit, l'unité de calcul détermine une valeur V et un contraste C à partir des 8 échantillons, chaque valeur V et contraste C étant mémorisé dans une mémoire de l'unité de calcul. As we have seen in the previous numerical example, for each bit transmitted by the transmitter, the filter bank outputs 8 complex samples per channel, said samples being stored. For each channel and for each bit, the calculation unit determines a value V and a contrast C from the 8 samples, each value V and contrast C being stored in a memory of the calculation unit.
Le principe du calcul de la valeur V est de reconnaître la trame typique de chaque valeur
de bit possible. A titre d'exemple, si le bit transmis est"1", ceci correspond à un premier demi-bit"1"et un second demi-bit"0" (voir fig. La). Le banc de filtre génère en sortie une série de 4 échantillons avec une énergie importante correspondant au demi-bit"1"et une The principle of calculating the value V is to recognize the typical frame of each value
possible bit. By way of example, if the transmitted bit is "1", this corresponds to a first half-bit "1" and a second half-bit "0" (see Fig. La). The filter bank outputs a series of 4 samples with a high energy corresponding to the half-bit "1" and a
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série de 4 échantillons avec une énergie faible correspondant au demi-bit"0". L'unité de calcul 12 reconnaît alors la forme caractéristique d'un bit de valeur V = 1. series of 4 samples with low energy corresponding to the half-bit "0". The calculation unit 12 then recognizes the characteristic form of a bit of value V = 1.
Le contraste C est un estimateur de la qualité du bit reçu : le contraste C vaut"1"pour un bit bien contrasté et"0"pour un bit faiblement contrasté. Le contraste C est déterminé en
comparant la valeur absolue de la différence d'énergie entre le premier demi-bit Eo et le
En-Ei second demi-bit El normalisée par leur somme-----avec un seuil de contraste CT Eo +El
déterminé. The contrast C is an estimator of the quality of the received bit: the contrast C is "1" for a bit well contrasted and "0" for a low contrast bit. The contrast C is determined by
comparing the absolute value of the energy difference between the first half-bit Eo and the
In-Ei second half-bit El normalized by their sum ----- with a contrast threshold CT Eo + El
determined.
L'unité de calcul reçoit en entrée un flot de bits formé d'une succession demi-bits sans indication concernant le commencement du premier bit. Comme il y a 8 échantillons par bit, il y a 8 possibilités de point de commencement, communément dénommée phase temporelle d'observation. L'unité de calcul translate une fenêtre de 8 échantillons sur le flot de bits et calcule une valeur et un contraste pour chaque phase. The computing unit receives as input a stream of bits formed of a half-bit succession without indication as to the beginning of the first bit. Since there are 8 samples per bit, there are 8 start point possibilities, commonly referred to as the observation time phase. The calculation unit translates an 8-sample window into the bit stream and calculates a value and a contrast for each phase.
La figure 5 illustre par un exemple les valeurs V et contrastes C obtenus pour un premier demi-bit et un second demi-bit : le signal reçu sous la forme d'un flot de bits en fonction du temps est représenté en haut, au milieu l'énergie E de chaque échantillon en fonction du temps t, et en bas les différentes fenêtres translatées correspondant aux différentes phases temporelle d'observation. FIG. 5 illustrates by an example the values V and contrasts C obtained for a first half-bit and a second half-bit: the received signal in the form of a stream of bits as a function of time is represented at the top, in the middle the energy E of each sample as a function of time t, and at the bottom the different translated windows corresponding to the different temporal phases of observation.
Dans cet exemple, les premier et second demi-bits, valeurs V et contrastes C obtenus pour les différentes phases sont :
In this example, the first and second half-bits, values V and contrasts C obtained for the different phases are:
<tb>
<tb> Phase <SEP> 4 <SEP> échantillons <SEP> du <SEP> 4 <SEP> échantillons <SEP> du <SEP> valeur <SEP> V <SEP> contraste <SEP> C
<tb> temporelle <SEP> premier <SEP> demi-bit <SEP> second <SEP> demi-bit
<tb> d'observation
<tb> 1 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E <SEP> 0,0, <SEP> 0,0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> = <SEP> bon
<tb> 2 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> O <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> E1 <SEP> 0 <SEP> = <SEP> faible
<tb> 3 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> O, <SEP> ElouO0-faible
<tb> E, <SEP> O, <SEP> O, <SEP> O <SEP> O, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E00 <SEP> = <SEP> faible
<tb> 5 <SEP> 0, <SEP> 0,0, <SEP> 0 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E0 <SEP> 1 <SEP> = <SEP> bon
<tb> 6 <SEP> 0,0,0,E <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> O <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> = <SEP> faible
<tb> 7 <SEP> O, <SEP> O, <SEP> E, <SEP> E <SEP> E, <SEP> E, <SEP> O, <SEP> O <SEP> O <SEP> ou <SEP> 1 <SEP> O <SEP> = <SEP> faible
<tb> 80, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> EE, <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0 <SEP> = <SEP> faible
<tb> 1 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> =bon
<tb> <Tb>
<tb> Phase <SEP> 4 <SEP> samples <SEP> of <SEP> 4 <SEP> samples <SEP> of <SEP> value <SEP> V <SEP> contrast <SEP> C
<tb> time <SEP> first <SEP> half-bit <SEP> second <SEP> half-bit
<tb> observation
<tb> 1 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E <SEP> 0.0, <SEP> 0.0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> = <SEP > good
<tb> 2 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> O <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> E1 <SEP> 0 <SEP> = <SEP> low
<tb> 3 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0, <SE> O, <SEP> ElouO0-weak
<tb> E, <SEP> O, <SEP> O, <SEP> O <SEP> O, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E00 <SEP> = <SEP> low
<tb> 5 <SEP> 0, <SEP> 0.0, <SEP> 0 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E0 <SEP> 1 <SEP> = <SEP> Good
<tb> 6 <SEP> 0.0,0, E <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> O <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> = <SEP> low
<tb> 7 <SEP> O, <SEP> O, <SEP> E, <SEP> E <SEP> E, <SEP> E, <SEP> O, <SEP> O <SEP> O <SEP> or <SEP> 1 <SEP> O <SEP> = <SEP> low
<tb> 80, <SEP> E, <SEP> E, <SE> EE, <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0 <SEP> = <SEP> low
<tb> 1 <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E, <SEP> E <SEP> 0, <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> = good
<Tb>
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Dans l'exemple de réalisation selon l'invention, pour chaque nouvelle phase, l'unité de calcul fournit en sortie une valeur V et un contraste C pour chacun des 128 canaux. L'unité d'identification 13 balaye les différents canaux en temps réel et cherche à identifier des trames de bits correspondant à un préambule de message, ledit message étant émis selon le protocole du premier ou du second type. In the exemplary embodiment according to the invention, for each new phase, the computing unit outputs a value V and a contrast C for each of the 128 channels. The identification unit 13 scans the different channels in real time and seeks to identify bit frames corresponding to a message preamble, said message being transmitted according to the protocol of the first or second type.
L'étape d'identification s'effectue en deux temps, tout d'abord par une étape de corrélation croisée puis par une étape de décision de synchronisation. The identification step is performed in two stages, firstly by a cross-correlation step and then by a synchronization decision step.
L'étape de corrélation croisée s'effectue en comparant les valeur V détenninés aux bits de préambules connus afin de reconnaître un début de trame dans le flot de bits reçu. Cette étape génère également une note de corrélation croisée CC pour sélectionner les meilleures trames. La corrélation croisée est pondérée par les contrastes C (plus le contraste C est bon, plus la corrélation croisée est bonne). The cross-correlation step is performed by comparing the predetermined values V with the known preamble bits in order to recognize a frame start in the received bit stream. This step also generates a cross-correlation note CC to select the best frames. The cross-correlation is weighted by the C contrasts (the better the C contrast, the better the cross-correlation is).
L'unité d'identification compare chaque bit de la séquence (une séquence étant une succession de bits sélectionnée parmi le flot de bits reçus) avec le bit correspondant du préambule en tenant compte du contraste C déterminé précédemment et génère une note de corrélation croisée CC. The identification unit compares each bit of the sequence (a sequence being a succession of bits selected from the stream of bits received) with the corresponding bit of the preamble taking into account the contrast C determined previously and generates a cross correlation note CC .
Cette note est la somme d'incréments qui sont fonction de la comparaison et du contraste, par exemple : - l'incrément vaut 3 si la valeur V et le bit du préambule sont identiques et le contraste C est fort,
- l'incrément vaut 2 si la valeur V et le bit du préambule sont identiques et le contraste C est faible, - l'incrément vaut 1 si la valeur V et le bit du préambule sont différents et le contraste C est faible, - l'incrément vaut 0 si la valeur V et le bit du préambule sont différents et le contraste C est fort. This note is the sum of increments that are a function of the comparison and the contrast, for example: the increment is equal to 3 if the value V and the bit of the preamble are identical and the contrast C is strong,
the increment is equal to 2 if the value V and the bit of the preamble are identical and the contrast C is low, the increment is equal to 1 if the value V and the bit of the preamble are different and the contrast C is low, increment is 0 if the value V and the preamble bit are different and the contrast C is strong.
L'exemple suivant montre le calcul de la note de corrélation croisée CC pour le protocole du premier type. The following example shows the calculation of the cross-correlation note CC for the protocol of the first type.
Les deux premières lignes indiquent : - la séquence de bits reçue, - les contrastes associés, The first two lines indicate: - the bit sequence received, - the associated contrasts,
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La comparaison de la séquence de bits reçue avec le préambule du premier type (troisième ligne) fait apparaître des différences (différences entre crochet). L'utilisation de la valeur et du contraste permet de déterminer un incrément pour la détermination de la note de corrélation croisée :
The comparison of the bit sequence received with the preamble of the first type (third line) reveals differences (differences between hooks). The use of value and contrast determines an increment for determining the cross correlation score:
<tb>
<tb> Séquence <SEP> de <SEP> bits <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Contraste <SEP> C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Préambule <SEP> 1er <SEP> type <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [1] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [1] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [0] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Valeur <SEP> V <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [1] <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [1] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Contraste <SEP> C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [1] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [0] <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> [1] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Incrément <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb>
Les incréments sont finalement sommés pour le calcul de la note de corrélation croisée soit 58 dans l'exemple numérique du tableau précédent. <Tb>
<tb><SEP> Sequence of <SEP> bits <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP > 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Contrast <SEP> C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP > 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Preamble <SEP> 1st <SEP> type <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [ 1] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [1] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [0] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Value <SEP> V <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [1] <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP > 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [1] <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Contrast <SEP> C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [1] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> [0] <SEP > 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> [1] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> [0] <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Increment <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP > 2 <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3
<Tb>
The increments are finally summed for the calculation of the cross correlation score 58 in the numerical example of the preceding table.
L'étape de décision de synchronisation mise en ceuvre par l'unité d'identification 13 consiste à comparer la note de corrélation croisée avec un seuil de corrélation Dl ou D2 spécifique au protocole de communication du premier et second type respectivement. Par exemple, le seuil de corrélation Dl vaut 69 et D2 vaut 58. Les deux seuils de corrélation peuvent être paramétrés par l'utilisateur. The synchronization decision step implemented by the identification unit 13 consists of comparing the cross correlation score with a correlation threshold D1 or D2 specific to the communication protocol of the first and second type respectively. For example, the correlation threshold D1 is 69 and D2 is 58. The two correlation thresholds can be parameterized by the user.
Pour chaque phase temporelle d'observation, la note de corrélation croisée est calculée pour chacun des 77 canaux du banc de filtres. L'unité de synchronisation détermine toutes les notes de corrélation croisée se trouvant au dessus du seuil de corrélation, sélectionne la plus élevée et élimine l'ensemble des autres. Si plusieurs canaux présentent des notes de corrélation croisée identiques, le premier canal dans l'ordre des fréquences croissantes est sélectionné. For each observation time phase, the cross correlation score is calculated for each of the 77 channels of the filter bank. The synchronization unit determines all the cross-correlation scores above the correlation threshold, selects the highest and eliminates all others. If multiple channels have identical cross-correlation notes, the first channel in the order of increasing frequencies is selected.
Si dans la phase temporelle d'observation suivante, le même canal est sélectionné à nouveau, l'unité de synchronisation compare sa nouvelle note de corrélation croisée avec la précédente. If in the next observation time phase, the same channel is selected again, the synchronization unit compares its new cross correlation score with the previous one.
Pour un même canal, les notes de corrélation croisée CC sont comparées entre phases successives de telle sorte que seule la phase temporelle d'observation présentant la note de corrélation croisée la plus élevée soit sélectionnée. For the same channel, the cross-correlation scores CC are compared between successive phases so that only the observation time phase with the highest cross-correlation score is selected.
L'optimisation de la synchronisation se fait donc suivant deux dimensions : la dimension fréquentielle puisque l'unité de synchronisation sélectionne le canal présentant la meilleure Optimization of the synchronization is therefore done in two dimensions: the frequency dimension since the synchronization unit selects the channel presenting the best
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note de corrélation croisée, ainsi que la dimension temporelle puisque l'unité de synchronisation sélectionne la phase temporelle d'observation permettant décoder le message dans les meilleures conditions. cross correlation note, as well as the temporal dimension since the synchronization unit selects the observation time phase for decoding the message under the best conditions.
Dès qu'un préambule a été identifié, le canal et les paramètres de phase temporelle d'observation de la trame sont mémorisés. L'unité d'extraction 14 commence à rétablir systématiquement les bits du message identifié par l'unité d'identification pour le canal sélectionné et pour la phase temporelle d'observation sélectionnée. L'unité arrête l'extraction dès que la fin du message est détectée. As soon as a preamble has been identified, the channel and the frame phase time parameters of the frame are stored. The extraction unit 14 begins to systematically restore the bits of the message identified by the identification unit for the selected channel and for the selected observation time phase. The unit stops the extraction as soon as the end of the message is detected.
Avec les exemples numériques précédents, la capacité d'extraction est de huit messages pour chaque protocole de manière simultanée. With the previous numerical examples, the extraction capability is eight messages for each protocol simultaneously.
Lorsque des messages ont été extraits complètement, les données correspondantes sont stockées dans une mémoire 4. Les données sont ensuite exploitées par une unité de traitement 5, par exemple un microprocesseur. When messages have been extracted completely, the corresponding data are stored in a memory 4. The data is then used by a processing unit 5, for example a microprocessor.
L'ensemble du dispositif décrit, en particulier le module d'extraction 3 avec le convertisseur analogique numérique 8, la mémoire 4 et le microprocesseur 5, peut être réalisé sous la forme de composants électroniques discrets ou sous la forme d'un composant spécifique tel qu'un ASIC. The entire device described, in particular the extraction module 3 with the digital analog converter 8, the memory 4 and the microprocessor 5, can be produced in the form of discrete electronic components or in the form of a specific component such as ASIC.
Les différentes étapes de la méthode de réception d'un signal de télérelève d'un ensemble de compteurs utilisant un récepteur selon l'invention, pour un exemple de réalisation particulier, sont représentées sur les figures 6. a et 6. b. The various steps of the method for receiving a remote control signal from a set of counters using a receiver according to the invention, for a particular exemplary embodiment, are shown in FIGS. 6a and 6b.
Lors de la télérelève d'un ensemble de compteurs, chaque compteur émet des données sous la forme d'un message de NB bits selon un protocole de communication spécifique dans un canal déterminé de largeur en fréquence déterminée L, dans une bande de fréquence déterminée BW comportant un nombre de canaux déterminé N. Dans l'exemple de réalisation présenté, les trois compteurs CPT1, CPT2 et CPT3 émettent respectivement un message MESS1 de 96 bits selon le premier protocole dans le canal 5, un message MESS2 de 96 bits selon le premier protocole dans le canal 7 et un message MESS3 de 116 bits selon le second protocole dans le canal 65. A titre d'exemple, le premier protocole correspond à l'émetteur du premier type et le second protocole à l'émetteur du second type. During the reading of a set of counters, each counter transmits data in the form of a message of NB bits according to a specific communication protocol in a determined channel of determined frequency width L, in a determined frequency band BW with a given number of channels N. In the embodiment shown, the three counters CPT1, CPT2 and CPT3 respectively emit a 96-bit MESS1 message according to the first protocol in channel 5, a 96-bit MESS2 message according to the first protocol in channel 7 and a 116-bit MESS3 message according to the second protocol in channel 65. By way of example, the first protocol corresponds to the transmitter of the first type and the second protocol to the transmitter of the second type.
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Il résulte de ces émissions un signal radiofréquence RF correspondant à la superposition de ces différents messages et de signaux parasites PAR (bruit blanc et perturbations). Ce signal est successivement capté lors d'une étape a, transformé en un signal analogique abaissé en fréquence lors d'une étape b, puis numérisé (échantillonné et quantifié) lors d'une étape c. A titre d'exemple, le signal est échantillonné de telle sorte que chaque bit d'un message correspond à 8 échantillons. As a result of these emissions, an RF radio frequency signal corresponding to the superposition of these different messages and PAR parasitic signals (white noise and disturbances). This signal is successively picked up during a step a, transformed into a frequency-downed analog signal during a step b, and then digitized (sampled and quantized) in a step c. By way of example, the signal is sampled so that each bit of a message corresponds to 8 samples.
Selon une variante non représentée sur les figures 6, le signal numérique réel résultant de l'étape c est transformé en un signal numérique complexe, comportant une composante en phase et une composante en quadrature. According to a variant not shown in FIGS. 6, the real digital signal resulting from step c is transformed into a complex digital signal comprising an in-phase component and a quadrature component.
Une transformée de Fourier rapide FFT combiné à un filtrage passe-bas PPN est appliqué au signal numérique pour séparer la bande de fréquence BW en canaux, chaque canal présentant une largeur en fréquence déterminé L. Par simplification, seuls les canaux 1,5, 7,65 et 77 sont représentés sur les figures 6. A fast FFT Fourier transform combined with a low pass filtering PPN is applied to the digital signal to separate the frequency band BW into channels, each channel having a determined frequency width L. For simplicity, only the channels 1.5, 7 , 65 and 77 are shown in FIGS.
Pour chaque canal, une note de corrélation croisée CC est déterminée. Les étapes correspondantes sont représentées plus en détail sur la figure 6. b. For each channel, a cross correlation score CC is determined. The corresponding steps are shown in more detail in Figure 6. b.
Pour chaque canal, l'énergie des échantillons pour chaque bit du message est calculée, lors d'une étape d. For each channel, the energy of the samples for each bit of the message is calculated during a step d.
Pour chaque canal, on considère une fenêtre dite"glissante"de n échantillons correspondant à la durée d'un bit. Pour chaque bit, on calcule lors d'une étape f une valeur V et un contraste C par fenêtre d'observation de n échantillons. La fenêtre est glissante car elle est translaté lors d'une étape g sur le signal par pas d'un échantillon, ce qui définit pour chaque bit n positions possibles, appelées phase temporelle d'observation. La valeur V et le contraste C du bit sont ainsi calculés pour chaque canal et pour chaque phase temporelle d'observation. For each channel, consider a so-called "sliding" window of n samples corresponding to the duration of a bit. For each bit, during a step f, a value V and a contrast C are calculated by observation window of n samples. The window is slippery because it is translated during a step g on the signal in steps of a sample, which defines for each bit n possible positions, called observation time phase. The value V and the contrast C of the bit are thus calculated for each channel and for each observation time phase.
Dans l'exemple de réalisation, il y a 8 échantillons par bit et il en résulte 8 phases
temporelle d'observation (pol, (p2,..., < Ps correspondant à 8 fenêtres différentes. Les énergies des 8 échantillons ainsi que les valeurs VI, V2,..., Vs et contrastes CI, 2,..., Cs sont calculés pour tous les canaux. In the exemplary embodiment, there are 8 samples per bit and 8 phases result
temporal observation (pol, (p2, ..., <Ps corresponding to 8 different windows) The energies of the 8 samples as well as the values VI, V2, ..., Vs and contrasts CI, 2, ..., These are calculated for all channels.
Pour chaque canal et pour chaque phase, on mémorise l'ensemble des valeurs et des contrastes, lors de l'étape MEM. On compare les valeurs aux Np bits de préambule correspondant à un protocole de communication spécifique, lors de l'étape COMP. Une For each channel and for each phase, all the values and contrasts are memorized during the step MEM. The values are compared with the Np preamble bits corresponding to a specific communication protocol, during the step COMP. A
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note de corrélation croisée CC en fonction du résultat de la comparaison et du contraste C calculé précédemment est générée pour chaque canal et pour chaque phase temporelle d'observation (le calcul de la note de corrélation croisée est identique à celui expliqué en relation avec la description du récepteur). cross-correlation note CC according to the result of the comparison and the contrast C calculated previously is generated for each channel and for each observation time phase (the calculation of the cross-correlation score is identical to that explained in connection with the description receiver).
Il est également possible à partir de cette comparaison de déterminer le protocole de communication employé, car les valeurs correspondent à un préambule spécifique au protocole de communication employé. It is also possible from this comparison to determine the communication protocol used, because the values correspond to a preamble specific to the communication protocol used.
L'ensemble des étapes précédentes sont répétées pour l'ensemble des canaux, de telle sorte qu'une note est attribuée à chaque canal et pour chaque phase temporelle d'observation. All of the preceding steps are repeated for all the channels, so that a note is assigned to each channel and for each observation time phase.
La note de corrélation croisée CC est comparée à un seuil de corrélation spécifique au protocole de communication pour chacun des canaux du banc de filtre. The cross correlation score CC is compared with a correlation threshold specific to the communication protocol for each of the channels of the filter bank.
Toutes les notes de corrélation croisée se trouvant au dessus du seuil de corrélation sont déterminées et seul les canaux présentant la note la plus élevée sont sélectionnés (étape h). All cross-correlation scores above the correlation threshold are determined and only the channels with the highest score are selected (step h).
Les autres canaux ne présentant pas des notes de corrélation croisée se trouvant au dessus du seuil de corrélation ne sont pas sélectionnés (étape D. Au sein d'un même canal, les notes de corrélation croisées sont également comparées entre phases successives de manière à sélectionner la meilleure phase temporelle d'observation. The other channels not having cross-correlation scores above the correlation threshold are not selected (step D. Within the same channel, the cross-correlation scores are also compared between successive phases so as to select the best time phase of observation.
Pour chaque canal sélectionné avec la phase temporelle d'observation correspondante, les NB bits du message identifié sont extraits, lors de l'étape EXT, jusqu'à la détection de la fin du message. For each channel selected with the corresponding observation time phase, the NB bits of the identified message are extracted during the EXT step until the end of the message is detected.
Dans l'exemple de réalisation, le canal 5 présentant une phase temporelle d'observation (p3 est sélectionné et les 96 bits du message MESS1 transmis selon le premier protocole par le compteur CPT1 sont récupérés. De même, le canal 7 présentant une phase temporelle d'observation (p5 est sélectionné et les 96 bits du message MESS2 transmis selon le premier protocole par le compteur CPT2 sont récupérés. Enfin, le canal 65 présentant une phase temporelle d'observation (pl est sélectionné et les 116 bits du message MESS3 transmis selon le second protocole par le compteur CPT3 sont récupérés. In the exemplary embodiment, the channel 5 having an observation time phase (p3 is selected and the 96 bits of the message MESS1 transmitted according to the first protocol by the counter CPT1 are retrieved, likewise the channel 7 exhibiting a temporal phase. (p5 is selected and the 96 bits of the message MESS2 transmitted according to the first protocol by the counter CPT2 are retrieved Finally, the channel 65 having an observation time phase (p1 is selected and the 116 bits of the message MESS3 transmitted according to the second protocol by the counter CPT3 are recovered.
L'algorithme correspondant à la méthode peut être programmé dans un langage du type VHDL et chargé dans un circuit numérique programmable. Un tel circuit est par exemple commercialisé par la société ALTERA sous la désignation Apex600.The algorithm corresponding to the method can be programmed in a language of the VHDL type and loaded into a programmable digital circuit. Such a circuit is for example marketed by ALTERA under the designation Apex600.
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