WO1994015414A1 - Procede pour optimiser le choix des frequences dans une transmission a frequences variables, et equipements pour sa mise en oeuvre - Google Patents

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WO1994015414A1
WO1994015414A1 PCT/FR1993/001261 FR9301261W WO9415414A1 WO 1994015414 A1 WO1994015414 A1 WO 1994015414A1 FR 9301261 W FR9301261 W FR 9301261W WO 9415414 A1 WO9415414 A1 WO 9415414A1
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frequencies
frequency
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Jean-Paul D'oliveira
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3Ei - Europeenne D'etudes Electroniques Et Informatiques (S.A.R.L.)
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    • H04B2001/7154—Interference-related aspects with means for preventing interference

Definitions

  • the present invention relates generally to the transmission, in particular of data, by radio means between a plurality of fixed or mobile stations.
  • radio communication is carried out at a fixed frequency.
  • the transmission is generally carried out with a power much higher than the power normally necessary for a quality transmission. This results in interference on frequencies which are too close.
  • variable carrier frequency which consists in allocating to each user a set of frequencies in a given band, each frequency being able to be occupied only for a duration lower than a duration, maximum limit, and to change transmission frequency as often as necessary to respect this limit.
  • variable frequency transmission systems generally do not make it possible to resolve the problem of transmission hazards; thus a significant power is always provided at the level of the transmission in order to cope with the various attenuations and disturbances mentioned above, and the badly received messages are re-emitted whenever necessary. But above all, the allocation of frequencies to the various users communicating simultaneously in the same band is not optimized.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages of the prior art and to propose a system ⁇ spectrum management in which it performs an optimization of the use of various usable frequencies.
  • the invention proposes, according to a first aspect, a method of radio transmission between two stations, of the type whose stations tune their transmit and / or receive circuits on a carrier frequency chosen from a discrete set of frequencies. in a given band and vary said frequency during transmission, characterized in that it comprises the following steps: (a) during at least certain phases of the transmission, at least one of the stations determines from the radio power received from the other station, and information previously stored, a transmission quality coefficient for each of the operating frequencies,
  • said station stores and updates in real time a table of transmission quality coefficients for the different exploitable frequencies
  • each station chooses the frequency to be used according to the content of said table.
  • Each station is preferably a transceiver station.
  • the invention relates to an apparatus for wireless transmission with a remote apparatus, of the type comprising:
  • means for tuning the carrier frequency of the reception circuit to a frequency chosen from a discrete set of frequencies in a given band, and for varying said frequency during transmission characterized in that it further comprises:
  • the invention relates to a transmission assembly comprising a central transceiver station and a plurality of mobile peripheral transceiver stations, each station comprising:
  • the central station comprises: means sensitive to the radio power received from each peripheral station by the reception circuit, for a plurality of frequencies, and to information previously stored, to establish a coefficient of transmission quality for each of the frequencies usable during communication with each peripheral station, means for storing and updating during transmission a plurality of tables of said transmission quality coefficients, corresponding to each peripheral station , and means of management of transmission frequencies capable of choosing the next frequency to be used for transmission with each peripheral station as a function of the content of the corresponding table.
  • a transmitter / receiver device which comprises an antenna 10, a circulator 11, a transmission amplifier 12, a transmission synthesizer 14 associated with a modulator 16, as well as a reception amplifier 22 , a reception synthesizer 24 associated with a demodulator 26.
  • All of these components, arranged to effect, by appropriate control of the output frequency of the synthesizers, a multi-frequency transmission, is of a conventional design, chosen according to the application, and will not be described in detail. .
  • a control circuit 30 is also provided. This, also conventionally, applies to the synthesizers 14, 24 the control signals which determine the frequency of the carrier on which transmission and reception are to take place, by modifying this frequency according to criteria which will be explained in detail below.
  • the carrier frequency of a particular channel is selected from among a set of n available channels, both in transmission and in reception, by a phase locked loop.
  • the circuit 30 also supplies the transmission amplifier 12 with a gain control signal, and applies the signals to the modulator 16, in particular binary signals modulated at low frequency, for example according to the conventional technique known as FSK (frequency shift coding). , which must be issued.
  • FSK frequency shift coding
  • the circuit 30 receives from the demodulator 26 on the one hand signals in a form identical to that of the transmitted signals, on the other hand an electrical signal representative of the radio power received, and finally an all-or-nothing signal indicating the absence or the presence of a carrier on the frequency considered, dictated by the reception synthesizer 24.
  • This control circuit 30 interfaces with a central digital processing unit 40 which processes, stores, etc. the information to be transmitted and the information received .
  • the circuit 30 is designed to optimize the choice of channels on which transmission / reception will take place. It includes for this purpose a module or automaton capable of deriving from the signal received information on the transmission quality of the channel currently in use. More specifically, we consider that the power radio frequency received, Pr, is determined as follows:
  • Pd is an attenuation term related to distance
  • Pm is an attenuation term related to masks
  • PR is a term related to multipaths.
  • Pd, Pm and PR are governed by theoretical equations, which themselves incorporate environmental parameters.
  • Pm and PR are random variables, the mean of which is equal to 1 and the probability density of which can be determined depending in particular on the environment.
  • control unit 30 comprises an automaton capable of calculating the average between the powers received for a set of different frequencies received, these powers being communicated by the circuit 26 preferably each time that a transmission in a given frequency takes place. This average is again calculated each time a new received power data is supplied to the unit 30, and is therefore updated dynamically.
  • the unit 30 observes that the power received in a given frequency varies little around an average value, it deduces therefrom that the effects of masks and multiple reflections are, for the period of time considered, which is a first indication of the quality of the transmission at this frequency.
  • the received power is compared to the average power calculated as above, which gives an idea of the attenuation due to the distance and the environment. This attenuation makes it possible to obtain a second quality index of the transmission at this frequency.
  • the unit 30 can incorporate a circuit in wired logic to perform these various operations, or even an integrated circuit made to measure.
  • the way in which the transmission quality indices for each frequency are established and combined can vary widely from one application to another; for example, it is possible to model in the circuit the theoretical equations of the terms Pd, Pm and PR, these equations being fed by environment parameters previously loaded in an associated memory.
  • These parameters are in particular parameters representative of the nature of the transmission environment (city, suburb, countryside, seaside, mountains, etc.), which notably influence the attenuation factor due to the distance and the probability densities of the attenuation factors due to masks and multiple reflections.
  • these parameters can be managed as a first approximation and updated by the control unit 30 itself, as a function of the temporal evolution of the power information actually received for each frequency, by appropriate statistical calculations.
  • the unit 30 contains in memory a table in which, for each exploited frequency of the band, a quality coefficient is dynamically kept up to date.
  • the unit 30 is also capable, from the presence or absence of carrier signal supplied by the demodulator 26, of determining dynamically the frequencies on which a transmission is already in progress and the frequencies which, on the contrary, are free.
  • the unit 30 is able to determine which will be the next frequency to be used.
  • the unit 30 incorporated in the master station will maintain a plurality of tables of quality coefficients, one for each slave station.
  • the determination of the free frequencies for transmission with a particular slave station can be carried out without having to scan the different frequencies of the band, because it is the station master who sets these frequencies himself.
  • the first consists in imposing on the master the new frequency on which the transmission will continue, and in indicating this frequency to the slave considered by a service channel, in a conventional manner in itself.
  • the unit 30 of the slave station does not include the functionalities described above.
  • the second approach consists in providing in the slave station a unit 30 which performs as described above, in parallel with the unit 30 of the master (and in synchronism with it, the necessary readjustments being ensured at the start of each transmission), an estimate the quality of each channel.
  • the same algorithms performed on each side should lead to the same choice for the next frequency to be used, so that the master and the slave agree on each other almost immediately.
  • the slave station chooses a next frequency different from the following frequency fixed by the master station (in particular following an event of which the master station is aware before the slave station, and for example the release of a frequency by another user of the system), then said slave station has to scan only a very limited number of frequencies to find the new frequency to be used.
  • This second solution is particularly advantageous when it is desired to avoid the use of a service channel.
  • each station can also be designed to make the choice of the new frequency not only as a function of the frequencies actually free or usable and their respective quality coefficients, but also in function of the deviation from the current frequency. It will be noted in this regard that, in a manner well known in the art, a phase locked loop takes all the more time to stabilize as the new frequency to be established is distant from the previous frequency. Thus, by choosing, between two following frequencies which have similar quality coefficients, the one whose value is closest to the commonly used frequency, the stabilization time is minimized and the risk of transmission error is reduced.
  • control unit 30 Taking into account the fact that the control unit 30 knows, by averaging the powers received for the various frequencies, the theoretical attenuation due to the environment and to the distance, it is capable of estimating the radioelectric distance between the two transceivers, and therefore the transmission power necessary to ensure transmission under conditions of suitable reliability.
  • the unit 30 makes it possible to fix the appropriate transmission power, preferably taking a safety margin preferably of the order of 5 to 20%.
  • control unit 30 makes it possible, in the event that it turns out that the radio distance is small, to ensure transmission with a power moderate, which saves the source of electrical energy, such as a battery or accumulator, of the station in question.
  • This characteristic is particularly advantageous in the case of mobile stations, which have the properties both of comprising an electrical energy source of limited capacity and of giving rise to significant variations in the radio distance with a distant station.
  • the part of the unit 30 responsible for optimizing the transmission frequencies and if necessary for controlling the transmission power can be produced in the form of a specialized integrated circuit, so as to carry out the necessary operations with the desired speed.
  • a circuit which ensures all the calculations for updating the table of quality coefficients, and switching to the next frequency in a period of the order of a few tens of ⁇ s.
  • the abovementioned duration is an extremely small fraction of this bit duration, so that the frequency change may be done without loss of information, at any time during the transmission of a bit.
  • the present invention applies quite advantageously to public and private radiocommunication networks between mobiles, operating in particular in accordance with French Standard No. 1382. This type of network is of particular interest in the fields of logistics, transport, technical management, electronic banking and temporary computer data processing installations.
  • the invention also finds application for reception only stations in which, by scanning the spectrum, the automaton determines the frequency bands free or not very congested, which allows to assign a quality coefficient which will condition, during reception, the choice of channels to scan in priority.
  • the averaging of the processing of the signals received, on different frequencies allows a characterization of the propagation conditions, for a frequency and at a given instant, and in a predictive manner (history and statistics), at the instant tO + 1, for each frequencies.
  • the calculation of the link quality criteria, carried out by the automaton, for each of the frequencies usable in the band can use known models, such as:
  • the present invention exclusively uses the spectral properties of the frequencies, in an environment, to define, from the current instant t0, which will be the best usable frequency at the instant tO + 1.
  • the stations are synchronized with each transmission (readjustment)
  • the channel can be changed:

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Abstract

L'invention concerne un procédé de transmission radioélectrique entre deux stations, du type dont les stations accordent leurs circuits sur une fréquence de porteuse choisie parmi un ensemble discret de fréquences et la font varier au cours de la transmission, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) pendant au moins certaines phases, au moins l'une des stations détermine à partir de la puissance radioélectrique reçue, et d'informations préalablement mémorisées, un coefficient de qualité de la transmission pour chacune des fréquences exploitables, (b) ladite station mémorise et actualise en temps réel une table de coefficients de qualité de transmission, (c) ladite station choisit la fréquence à utiliser en fonction du contenu de ladite table. L'invention concerne également des équipements de transmission hertzienne pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

Procédé pour optimiser le choix des fréσuences dans une transmission à fréquences va¬ riables et équipements pour sa mise en oeuvre
La présente invention a trait d'une façon générale à la transmission notamment de données par voie radioélectrique entre une pluralité de stations fixes ou mobiles. De façon classique, une communication radioélectrique est réalisée à fréquence fixe. Pour tenir compte des aléas de transmission et notamment de l'affaiblissement dû à la distance, des variations de niveau et des déphasages dûs aux masques ou aux trajets multiples (notamment dans le cas où au moins l'un des postes est mobile), et enfin à une mauvaise sélectivité en fréquence, on réalise généralement l'émission avec une puissance bien supérieure à la puissance normalement nécessaire pour une transmission de qualité. II en résulte un brouillage sur des fréquences trop voisines.
Par ailleurs, les systèmes de transmission à fréquence fixe dédient un canal particulier parmi l'ensemble des canaux disponibles à une communication particulière pendant toute la durée de cette communication, durée qui n'est pas connue à l'avance. Il en résulte une utilisation du spectre qui est loin d'être optimisée, à la fois en termes d'occupation et de qualité de la transmission.
Pour pallier les inconvénients de la technique antérieure, on a déjà proposé de réaliser unetransmission à. fréquence de porteuse variable, qui consiste à attribuer à chaque usager un ensemble de fréquences dans une bande donnée, chaque fréquence ne pouvant être occupée que pendant une durée inférieure à une durée, maximale limite, et à changer de fréquence de transmission aussi souvent que nécessaire pour respecter cette limite. On réalise ainsi un étalement du spectre, à savoir un meilleur remplissage de la bande hertzienne allouée, qui permet de satisfaire un plus grand nombre d'usagers avec un nombre de canaux limité. On évite ainsi d'effectuer l'intégralité d'une transmission sur un canal qui pourrait s'avérer de mauvaise qualité, entraînant un taux d'erreurs peu prévisible.
Cependant, les systèmes de transmission à fréquence variable connus ne permettent généralement pas de résoudre le problème des aléas de transmission; ainsi on prévoit toujours une puissance importante au niveau de l'émission pour faire face aux divers affaiblissements et perturbations mentionnés plus haut, et l'on réemet à chaque fois que c'est nécessaire les messages mal reçus. Mais surtout l'attribution des fréquences aux divers usagers communiquant simultanément dans la même bande n'est pas optimisée.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients de la technique antérieure et à proposer un système ~de gestion du spectre dans lequel on réalise une optimisation de l'utilisation des diverses fréquences exploitables.
L'invention propose à cet effet, selon un premier aspect, un procédé de transmission radioélectrique entre deux stations, du type dont les stations accordent leurs circuits d'émission et/ou de réception sur une fréquence de porteuse choisie parmi un ensemble discret de fréquences dans une bande donnée et font varier ladite fréquence au cours de la transmission, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (a) pendant au moins certaines phases de la transmission, au moins l'une des stations détermine à partir de la puissance radioélectrique reçue de l'autre station, et d'informations préalablement mémorisées, un coefficient de qualité de la transmission pour chacune des fréquences exploitables,
(b) ladite station mémorise et actualise en temps réel une table de coefficients de qualité de transmission pour les différentes fréquences exploitables,
(c) ladite station choisit la fréquence à utiliser en fonction du contenu de ladite table. Chaque station est de préférence une station émettrice- réceptrice.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un appareil pour une transmission par voie hertzienne avec un appareil distant, du type comportant:
- une antenne,
- un circuit de réception,
- des moyens pour accorder la fréquence de porteuse du circuit de réception sur une fréquence choisie parmi un ensemble discret de fréquences dans une bande donnée, et pour faire varier ladite fréquence au cours de la transmission, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- des moyens sensibles à la puissance radioélectrique reçue par le circuit de réception pour une pluralité de fréquences et à des informations préalablement mémorisées pour établir un coefficient de qualité de transmission pour chacune des fréquences exploitables,
- des moyens pour mémoriser et mettre à jour au cours- même de la transmission une table desdits coefficients de qualité de transmission, et
- des moyens de gestion des fréquences capables de choisir la prochaine fréquence à utiliser pour la transmission en fonction du contenu de ladite table. Enfin l'invention concerne un ensemble de transmission comportant une station émettrice-réceptrice centrale et une pluralité de stations émettrices-réceptrices périphériques mobiles, chaque station comprenant :
- une antenne, - un circuit d'émission,
- un circuit de réception,
- des moyens pour accorder la fréquence de porteuse des circuits d'émission-réception sur une fréquence choisie parmi un ensemble discret de fréquences dans une bande donnée, et pour faire varier ladite fréquence au cours de la transmission, caractérisé en ce qu'au moins la station centrale comprend: des moyens sensibles à la puissance radioélectrique reçue de chaque station périphérique par le circuit de réception, pour une pluralité de fréquences, et à des informations préalablement mémorisées, pour établir un coefficient de qualité de transmission pour chacune des fréquences exploitables au cours de la communication avec chaque station périphérique, des moyens pour mémoriser et mettre à jour au cours- même de la transmission une pluralité de tables desdits coefficients de qualité de transmission, correspondant à chaque station périphérique, et des moyens de gestion dés fréquences de transmission capables de choisir la prochaine fréquence à utiliser pour la transmission avec chaque station périphérique en fonction du contenu de la table correspondante.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure unique est un schéma-bloc d'un émetteur-récepteur à gestion de fréquences selon la présente invention. En référence au dessin, on a représenté un dispositif émetteur/récepteur qui comprend une antenne 10, un circulateur 11, un amplificateur d'émission 12, un synthétiseur d'émission 14 associé à un modulateur 16, ainsi qu'un amplificateur de réception 22, un synthétiseur de réception 24 associé à un démodulateur 26.
L'ensemble de ces composants, agencé pour effectuer, par commande appropriée de la fréquence de sortie des synthétiseurs, une transmission multi-fréquences, est d'une conception classique, choisie en fonction de l'application, et ne sera pas décrit en détail. Il est prévu en outre un circuit de commande 30. Celui- ci, de façon également conventionnelle, applique aux synthétiseurs 14, 24 les signaux de commande qui déterminent la fréquence de la porteuse sur laquelle l'émission et la réception doivent s'effectuer, en modifiant cette fréquence en fonction de critères que l'on expliquera en détail plus loin. De façon conventionnelle, la fixation de la fréquence de porteuse d'un canal particulier parmi un ensemble de n canaux disponibles s'effectue, tant en émission qu'en réception, par une boucle à verrouillage de phase.
Le circuit 30 fournit également à l'amplificateur d'émission 12 un signal de commande de gain, et applique au modulateur 16 les signaux, notamment signaux binaires modulés en basse fréquence par exemple selon la technique classique dite FSK (codage par décalage de fréquence), qui doivent être émis.
Le circuit 30 reçoit du démodulateur 26 d'une part des signaux sous une forme identique à celle des signaux émis, d'autre part un signal électrique représentatif de la puissance radioélectrique reçue, et enfin un signal en tout ou rien indiquant l'absence ou la présence d'une porteuse sur la fréquence considérée, dictée par le synthétiseur de réception 24. Ce circuit de commande 30 est interface avec une unité centrale de traitement numérique 40 qui traite, mémorise, etc.. les informations à émettre et les informations reçues .
Selon un aspect essentiel de la présente invention, le circuit 30 est conçu pour optimiser le choix des canaux sur lesquels l'émission/réception va s'effectuer. Il comprend à cet effet un module ou automate capable de dériver du signal reçu une information sur la qualité de transmission du canal actuellement en cours d'utilisation. Plus précisément, on considère que la puissance radioélectrique reçue, Pr, est déterminée comme suit :
Pr = Pd.Pm.PR (1)
où Pd est un terme d'atténuation lié à la distance, Pm est un terme d'atténuation lié aux masques, et PR est un terme lié aux trajets multiples. Les termes Pd, Pm et PR sont régis par des équations théoriques, qui incorporent elles-mêmes des paramètres liés à l'environnement. Les termes Pm et PR sont quant à eux des variables aléatoires, dont la moyenne est égale à 1 et dont la densité de probabilité peut être déterminée en fonction notamment de l'environnement.
On se référera pour davantage de détails sur ces équations théoriques aux ouvrages suivants :
"Propagation des ondes radioélectriques dans l'environnement terrestre", BOITHIAS, Editions DUNOD, Paris;
- "Statistique et calcul des probabilités", MASIERI, Editions SIREY, Paris;
- "Statistique Mathématique", WAERDEN, Editions DUNOD, Paris; et
- "Communication Systems and Techniques", SCH ARTZ, BENNET & STEIN, Editions McGraw-Hill. Selon un aspect essentiel de la présente invention, l'unité de commande 30 comporte un automate capable de calculer la moyenne entre les puissances reçues pour un ensemble de différentes fréquences reçues, ces puissances étant communiquées par le circuit 26 de préférence à chaque fois qu'une transmission dans une fréquence donnée à lieu. Cette moyenne est à nouveau calculée à chaque fois qu'une nouvelle donnée de puissance reçue est fournie à l'unité 30, et est donc mise à jour de façon dynamique.
Cette moyenne permet de s'affranchir dans toute la mesure du possible des variations aléatoires dues aux masques et aux réflexions multiples, et donc d'obtenir une grandeur représentative de l'atténuation due à la distance. De plus, au cours de chaque transmission élémentaire à une fréquence donnée, la puissance reçue réelle Pr est transmise à l'unité de commande 30, qui, à partir de l'évolution de la valeur de Pr et de la valeur moyenne courante discutée plus haut, va attribuer à la fréquence considérée un coefficient de qualité.
Plus précisément, dans le cas où l'unité 30 observe que la puissance reçue dans une fréquence donnée varie peu autour d'une valeur moyenne, elle en déduit que les effets de masques et de réflexions multiples sont, pour la période de temps considérée, réduits, ce qui constitue un premier indice de qualité de la transmission à cette fréquence. - En outre, la puissance reçue est comparée à la puissance moyenne calculée comme précédemment, ce qui permet d'avoir une idée de l'atténuation due à la distance et à l'environnement. Cette atténuation permet d'obtenir un deuxième indice de qualité de la transmission à cette fréquence.
Bien entendu, l'homme de l'art peut imaginer tout traitement mathématique ou statistique permettant d'extraire des puissances reçues Pr pour les diverses fréquences, tout autre paramètre significatif permettant d'évaluer la qualité du signal.
De façon concrète, l'unité 30 peut incorporer un circuit en logique câblée pour effectuer ces diverses opérations, ou encore un circuit intégré réalisé sur¬ mesure. La manière dont sont établis et combinés les indices de qualité de la transmission pour chaque fréquence peut varier largement d'une application à l'autre; par exemple , on peut modéliser dans le circuit les équations théoriques des termes Pd, Pm et PR, ces équations étant alimentés par des paramètres d'environnement préalablement chargés dans une mémoire associée. Ces paramètres sont notamment des paramètres représentatifs de la nature de l'environnement de la transmission (ville, banlieue, campagne, bord de mer, montagne, ...), qui influencent notamment le facteur d'atténuation dû à la distance et les densités de probabilité des facteurs d'atténuations dûs aux masques et aux réflexions multiples.
Mais dans une variante de réalisation particulièrement intéressante, ces paramètres peuvent être gérés en première approximation et mis à jour par l'unité de commande 30 elle- même, en fonction de l'évolution temporelle des informations de puissance effectivement reçue pour chaque fréquence, par des calculs statistiques appropriés.
Ainsi l'unité 30 contient en mémoire une table dans laquelle, pour chaque fréquence exploitée de la bande, -un coefficient de qualité est maintenu à jour de façon dynamique.
L'unité 30 est également capable, à partir du signal de présence ou d'absence de porteuse fourni par le démodulateur 26, de déterminer de façon dynamique les fréquences sur lesquelles une transmission est déjà en cours et les fréquences qui, au contraire, sont libres.
Ainsi, en confrontant la table de coefficients de qualité avec les informations sur les fréquences qui sont effectivement exploitables à un instant donné, l'unité 30 est capable de déterminer quelle sera la prochaine fréquence à utiliser.
Dans une configuration dans laquelle il existe un poste émetteur-récepteur maître, fixe, et une pluralité de postes émetteurs-récepteurs esclaves, fixes ou mobiles, l'unité 30 incorporée au poste maître tiendra à jour une pluralité de tables de coefficients de qualité, une pour chaque poste esclave. Dans ce cas, la détermination des fréquences libres pour la transmission avec un poste esclave particulier peut s'effectuer sans avoir à scruter les différentes fréquences de la bande, car c'est le poste maître qui fixe lui-même ces fréquences.
Dans cette configuration, deux solutions peuvent être envisagées pour la mise en concordance des fréquences côté maître et côté esclave : la première consiste à imposer au niveau du maître la nouvelle fréquence sur laquelle la transmission va se poursuivre, et à indiquer cette fréquence à l'esclave considéré par un canal de service, de façon classique en soi. Dans ce cas, l'unité 30 du poste esclave ne comporte pas les fonctionnalités décrites ci- dessus.
La seconde approche consiste à prévoir dans le poste esclave une unité 30 qui effectue comme décrit plus haut, en parallèle avec l'unité 30 du maître (et en synchronisme avec elle, les recalages nécessaires étant assurés au début de chaque transmission) , une estimation de la qualité de chaque canal. En principe, les mêmes algorithmes effectués de chaque côté doivent aboutir au même choix pour la fréquence suivante à utiliser, si bien que le maître et l'esclave s'accordent l'un sur l'autre de façon quasi- immédiate. Cela étant, dans le cas où le poste esclave choisirait une fréquence suivante différente de la fréquence suivante fixée par le poste maître (notamment suite à un événement dont le poste maître a connaissance avant le poste esclave, et par exemple la libération d'une fréquence par un autre usager du système), alors ledit poste esclave n'a à scruter qu'un nombre très limité de fréquences pour trouver la nouvelle fréquence à utiliser. Cette deuxième solution est particulièrement avantageuse lorsque l'on souhaite éviter le recours à un canal de service.
Par ailleurs, l'unité 30 de chaque poste peut également être conçue pour effectuer le choix de la nouvelle fréquence non seulement en fonction des fréquences effectivement libres ou exploitables et de leurs coefficients de qualité respectifs, mais également en fonction de l'écart par rapport à la fréquence courante. On notera à cet égard que, de façon bien connue dans la technique, une boucle à verrouillage de phase met d'autant plus de temps à se stabiliser que la nouvelle fréquence à établir est éloignée de la fréquence précédente. Ainsi, en choisissant, entre deux fréquences suivantes qui ont des coefficients de qualité voisins, celle dont la valeur est la plus proche de la fréquence couramment utilisée, on minimise la durée de stabilisation et l'on diminue le risque d'erreur de transmission.
On comprend tout 1 ' intérêt ' une gestion dynamique de l'allocation des fréquences telle que décrite ci-dessus dans le cas où au moins l'un des émetteurs-récepteurs est mobile, et situé par exemple à bord d'un véhicule. -En effet, lorsqu'un véhicule se déplace, les fréquences de transmission les meilleures peuvent très rapidement varier, en fonction des variations de localisation et d'environnement de ce même véhicule.
On va maintenant décrire un autre aspect intéressant de la présente invention.
Compte-tenu du fait que l'unité de commande 30 connaît, par moyennage des puissances reçues pour les diverses fréquences, l'atténuation théorique due à l'environnement et à la distance, elle est capable d'estimer la distance radio-électrique entre les deux émetteurs-récepteurs, et donc la puissance d'émission nécessaire pour assurer une transmission dans des conditions de fiabilité convenable. Par une commande appropriée du gain de l'amplificateur d'émission 12, l'unité 30 permet de fixer la puissance d'émission qui convient, en prenant de préférence une marge de sécurité de préférence de l'ordre de 5 à 20%.
Ainsi l'unité de commande 30 selon l'invention permet, dans le cas où il s'avère que la distance radioélectrique est faible, d'assurer une émission avec une puissance modérée, ce qui permet d'économiser la source d'énergie électrique, telle qu'une batterie ou un accumulateur, du poste en question. Cette caractéristique est particulièrement intéressante dans le cas des postes mobiles, qui ont pour propriétés à la fois de comporter une source d'énergie électrique de capacité limitée et de donner lieu à des variations importantes de la distance radioélectrique avec un poste distant.
Comme on l'a indiqué plus haut, la partie de l'unité 30 chargée de l'optimisation des fréquences de transmission et le cas échéant de la commande de la puissance d'émission peut être réalisée sous forme d'un circuit intégré spécialisé, de manière à effectuer les opérations nécessaires avec la rapidité souhaitée. Concrètement, -on peut réaliser un circuit qui assure l'ensemble des calculs de mise à jour de la table des coefficients de qualité, et le passage sur la fréquence suivante en une durée de l'ordre de quelques dizaines de μs. Dans le cas d'une transmission binaire standard dans laquelle la durée nécessaire pour la transmission d'un bit codé en FSK est de 800μs, la durée précitée est une fraction extrêmement faible de cette durée de bit, si bien que le changement de fréquence peut s'effectuer sans perte d'information, à n'importe quel moment au cours de la transmission d'un bit. La présente invention s'applique tout à fait avantageusement aux réseaux publics et privés de radiocommunication entre mobiles, opérant notamment conformément à la Norme Française No. 1382. Ce genre de réseau trouve un intérêt tout particulier dans les domaines de la logistique, des transports, de la gestion technique, de la monétique et des installations temporaires de téléinformatique .
L'invention trouve également application pour des stations à réception seule dans lesquelles, par balayage du spectre, l'automate détermine les bandes de fréquence libres ou peu encombrées, ce qui permet d'y affecter un coefficient de qualité qui conditionnera, lors de la réception, le choix des canaux à scruter en priorité.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit.
Gestionnaire de fréquences
La modélisation des conditions de propagation d'une onde radioélectrique, pour une fréquence donnée, permet d'attribuer un critère prédictif de "qualité" de la transmission.
Réciproquement, le moyennage des traitements des signaux reçus, sur différentes fréquences, autorise une caractérisation des conditions de propagation, pour une fréquence et à un instant donné, et de façon prédictive (historique et statistiques), à l'instant tO+ 1, pour chacune des fréquences.
Le calcul des critères de qualité de la liaison, réalisé par l'automate, pour chacune des fréquences utilisables dans la bande, peut mettre en oeuvre des modèles connus, tels que :
- CCIR
- CCIR / diffractions et réflexions multiples
- Okumura
- Okumura / diffractions et réflexions multiples - FCC
ou tout autres modélisations spécifiques. Ces modèles sont exploités dans les équations de traitement du signal afin de déterminer les meilleurs coefficients de propagation du canal.
De façon plus précise, la présente invention utilise exclusivement les propriétés spectrales des fréquences, dans un environnement, pour définir, à partir de l'instant courant tO, quelle sera la meilleure fréquence utilisable à l'instant tO+ 1.
Processeur de gestion des fréquences
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0003
Le synchronisme des stations est réalisé lors de chaque transmission (recalage)
Le traitement des fréquences Fa et Fb est, pour chaque station :
- semblable
- simultané
- synchrone et tend à se stabiliser sur la meilleure fréquence Fa ou Fb
Cet état, interdit par l'écart duplexeur, impose au système de façon auto-adaptative, la recherche du meilleur compromis de qualité pour les fréquences Fa et Fb
Le changement de canal peut s'effectuer :
- cycliquement (timer)
- de façon prédictive (évolution statistique de la qualité)
- sur contraintes réglementaires (partage des ressources)
- sur brouillage (phénomènes naturels ou artificiels)

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transmission radioélectrique entre deux stations émettrices-réceptrices, du type dans lequel les stations accordent leurs circuits d'émission et de réception sur une fréquence de porteuse choisie parmi un ensemble discret de fréquences dans une bande donnée et font varier ladite fréquence au cours de la transmission, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
(a) pendant au moins certaines phases de la transmission entre deux stations, chaque station détermine à partir des seuls signaux radioélectriques reçus de l'autre station, et d'in ormations préalablement mémorisées, un coefficient de qualité de la transmission pour chacune des fréquences exploitables,
(b) chaque station mémorise et actualise en temps réel une table de coefficients de qualité de transmission pour les différentes fréquences exploitables, (c) chaque station choisit la fréquence à utiliser en fonction du contenu de ladite table.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, au moins dans l'un des émetteurs-récepteurs, l'étape consistant, à l'issue de chaque changement de fréquence, à:
(d) détecter la présence ou l'absence d'une porteuse,
(e) dans le cas où aucune porteuse n'est détectée, choisir une autre fréquence en fonction du contenu de ladite table, et (f) réitérer les étapes (d) et (e) jusqu'à la détection d'une porteuse.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à déterminer au niveau de chaque station, la moyenne des puissances radioélectriques reçues dans les différentes fréquences, elle-même représentative de l'atténuation moyenne de puissance liée à l'environnement et à la distance entre les deux émetteurs-récepteurs, et à commander la puissance d'émission par le circuit d'émission en fonction de la valeur de ladite moyenne.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chaque changement de fréquence est effectué par pilotage d'une boucle à verrouillage de phase, caractérisé en ce que, dans le cas où au moins deux fréquences possèdent des coefficients de qualité voisins, on choisit dans l'étape (c) la fréquence dont la valeur est la plus proche de la valeur de la fréquence courante.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape initiale consistant à déterminer, parmi un ensemble de fréquences de la bande, les fréquences exploitables par balayage pas-à- pas du spectre de ladite bande et détection de porteuse.
6. Appareil pour une transmission par voie hertzienne avec un appareil distant, du type comportant: - une antenne (10),
- un circuit d'émission (12, 14, 16),
- un circuit de réception (22, 24, 26),
- des moyens (30) pour accorder la fréquence de porteuse des circuits d'émission et de réception sur des fréquences choisies parmi un ensemble discret de fréquences dans une bande donnée, et pour faire varier lesdites fréquences au cours de la transmission, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : des moyens (30) sensibles aux signaux radioélectrique reçus par le circuit de réception pour une pluralité de fréquences et à des informations préalablement mémorisées pour établir un coefficient de qualité de transmission pour chacune des fréquences exploitables,
- des moyens (30) pour mémoriser et mettre à jour au cours-même de la transmission une table desdits coefficients de qualité de transmission pour lesdites fréquences exploitables, et
- des moyens (30) de gestion des fréquences capables de choisir la prochaine fréquence à utiliser pour la transmission en fonction du contenu de ladite table.
7. Appareil selon la revendication 6 , caractérisé en ce que qu'il comprend en outre des moyens (30) de balayage du spectre de ladite bande et de détection de porteuse (26), pour déterminer ledit ensemble de fréquences exploitables.
8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens (30) pour calculer la moyenne des puissances radioélectriques reçues dans les différentes fréquences et pour extraire des signaux reçus des paramètres représentatifs de l'atténuation moyenne de puissance liée à l'environnement et à la distance entre les deux émetteurs-récepteurs, et des moyens (30, 12) pour commander la puissance d'émission par le circuit d'émission en fonction de la valeur de ladite moyenne.
9. Appareil selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel chaque changement de fréquence est effectué par pilotage d'une boucle à verrouillage de phase (14, 24), caractérisé en ce que, dans le cas où au moins deux fréquences possèdent des coefficients de qualité voisins, les moyens de gestion des fréquences (30) sont conçus pour choisir la fréquence dont la valeur est la plus proche de la valeur de la fréquence courante.
10. Ensemble de transmission comportant une station émettrice-réceptrice centrale et une pluralité de stations émettrices-réceptrices périphériques fixes ou mobiles, chaque station comprenant :
- une antenne (10),
- un circuit d'émission (12, 14, 16),
- un circuit de réception (22, 24, 26), - des moyens (14, 24, 30) pour accorder la fréquence de porteuse des circuits d'émission-réception sur une fréquence choisie parmi un ensemble discret de fréquences dans une bande donnée, et pour faire varier ladite fréquence au cours de la transmission, caractérisé en ce que chaque station comprend: des moyens (30) sensibles aux signaux radioélectriques reçus de chaque station périphérique par le circuit de réception, pour une pluralité de fréquences, et à des informations préalablement mémorisées pour établir un coefficient de qualité de transmission pour chacune des fréquences exploitables au cours de la liaison avec chaque station périphérique, des moyens (30) pour mémoriser et mettre à jour au cours-même de la transmission une pluralité de tables desdits coefficients de qualité de transmission, correspondant à chaque station périphérique, et des moyens de gestion des fréquences de transmission (30) capables de choisir la prochaine fréquence à utiliser pour la transmission avec chaque station périphérique en fonction du contenu de la table correspondante.
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