WO2010097772A1 - Récepteur bi -protocole pour émetteur à énergie réduite - Google Patents

Récepteur bi -protocole pour émetteur à énergie réduite Download PDF

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Publication number
WO2010097772A1
WO2010097772A1 PCT/IB2010/050829 IB2010050829W WO2010097772A1 WO 2010097772 A1 WO2010097772 A1 WO 2010097772A1 IB 2010050829 W IB2010050829 W IB 2010050829W WO 2010097772 A1 WO2010097772 A1 WO 2010097772A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
listening
speed
frame
transmitter
frames
Prior art date
Application number
PCT/IB2010/050829
Other languages
English (en)
Inventor
Florent Pellarin
Michel Ramus
Bernard Grehant
Original Assignee
Somfy Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Somfy Sas filed Critical Somfy Sas
Priority to EP10708387.5A priority Critical patent/EP2401729B1/fr
Publication of WO2010097772A1 publication Critical patent/WO2010097772A1/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Definitions

  • Bi-protocol receiver for low energy transmitter.
  • the invention relates to a method of polling an order receiver, comprising an RF receiver circuit whose carrier frequency can be adjusted, and link elements whose communication rate parameters can be adjusted, enabling it to communicate.
  • low-rate FM modulated-frequency transmission-reception with command transmitters or with other command receivers belonging to the same bidirectional home-automation network, and on the other hand at least in high-level FM reception; flow rate with at least one simple transmitter, with a very low energy reserve and capable of transmitting a high-speed FM radio frequency signal on a fixed carrier frequency at each activation of the single transmitter by a user.
  • the invention furthermore relates to a transmission format of a simple transmitter intended to communicate with a command receiver using said method, an order receiver comprising hardware and / or software means for implementing said polling method. and a simple transmitter using said transmission format.
  • the invention therefore relates to the field of communications between command transmitters and command receivers in a bidirectional radio frequency home network, when certain network order receivers must also receive commands from particular transmitters, called simple transmitters, whose power reserve is limited to the point of being able to transmit only three frames at most of a radio frequency signal at each activation of the single transmitter by a user.
  • the invention applies in particular to the case where only two complete frames of signal can be transmitted during each activation or in the case where the transmission comprises a complete frame or two complete frames accompanied by one or more frames partial, for an energy content lower than that of three complete frames.
  • the problem is to ensure that an order sent by a simple transmitter will be well captured by a receiver of orders of the network, despite the use of different protocols.
  • the home automation network uses a low-speed protocol to optimize the reach of point-to-point communications, while the simple transmitter uses a high-speed protocol to transmit useful information in a minimum amount of time. and thus save energy.
  • the carrier frequencies may be different between the two protocols, and are necessarily different in the case where the network protocol uses a frequency hopping frequency agility mechanism.
  • the invention applies in particular to the case where three different frequency channels are used by the home automation network.
  • Such a simple emitter is for example described in patent EP 0836166.
  • the generation of electrical energy is directly caused by transformation of the mechanical energy provided by the user when pressing a control button of the transmitter.
  • the patent application EP 1858203 also describes the use of a single transmitter in a "Zigbee" type home automation network.
  • the range of communications between elements of the network is low, compensated by a strategy of repetition of messages by the elements of the network serving as relay.
  • the communication rates can be high.
  • the simple transmitter and the elements of the network communicate with the same high bit rate and on the same frequency range, which allows the receiver of commands to read a message beginning, that this one comes from a single transmitter or other network element.
  • US Pat. No. 6,072,803 describes a system able to determine whether a wired Ethernet communication is executed at 10 Mb / s or at 100 Mb / s.
  • the system includes a first transceiver capable of communicating at 10 Mb / s and a second transceiver capable of communicating at 100 Mb / s. Mb / s
  • the first transceiver detects the existence of a communication, it can be as well at high-speed as at low-speed, while when the second transceiver detects the existence of a communication, it is necessarily high-speed. There is successively validation and interrogation of the first transceiver then the second transceiver to determine the flow used.
  • US Pat. No. 7,483,403 describes a network in which the sensors or actuators are periodically activated between two periods of sleep.
  • a prior reading of a radiofrequency signal indicator (RSSI) makes it possible to activate the complete awakening of an element only if such a presence of radiofrequency signal is detected (at the right frequency), and if a particular preamble sequence is then recognized, for example an alternation of bits in the high state and bits in the low state.
  • RSSI radiofrequency signal indicator
  • US Patent 3,663,762 discloses a first-generation cellular mobile phone system.
  • the system includes in particular an inter-cellular transfer mechanism (Handove ⁇ ) based on the radio amplitude measurement of the signals received by the antennas of the stationary stations (Base Station) of the six neighboring cells of the cell having established the communication with the mobile station.
  • This transfer mechanism resulting from measurements by the basic elements of the network will subsequently be designated by NAHO (Network assisted handove ⁇ .
  • US Pat. No. 5,327,575 provides for an inter-cellular transfer based on information supplied to the fixed station by the mobile station, this information resulting from measurements made by the mobile station on the amplitude of the carriers that it receives, from the six adjacent cells, the list of which has been provided by the fixed station of the current cell, on a logical signaling and service channel (multiplexed with the logical channel of data flow).
  • This handoff mechanism is referred to as MAHO (Mobile Assisted Handover).
  • MAHO Mobile Assisted Handover
  • Patent application EP 1962530 likewise describes a cellular mobile communications system enabling the coexistence of old generation (GSM) and new generation (UTMS) systems.
  • GSM old generation
  • UTMS new generation
  • the MAHO process requires the insertion of observation periods of the other carrier frequencies during the communication flow of the data frames and control signals.
  • This observation mechanism can be used for the detection of GSM type signals during UTMS type communication.
  • the patent provides for a change in the rate (and power) of the communication frames normally replaced by the observation period, so that they can be transmitted for a shorter period of time and thus have a sufficient duration for the observation period. The change of flow therefore takes place in the context of the network communication.
  • US Pat. No. 5,381,443 describes a cellular network in which two communication protocols are used, one of low level (for mobile stations assigned to pedestrians), the other of high level (for mobile stations). assigned to automobiles for example).
  • the low-level protocol is fixed frequency while the high-level protocol is frequency hopping.
  • the frame formats are different but the actual communication rate is the same (500 Kbps) which makes it possible to use the same demodulator in both configurations.
  • the transition from one configuration to another is controlled by a manual switch or alternatively results from a automatic decision, for example if no low-level format is detected or if a measured error rate becomes excessive.
  • the signal structure emitted by the simple transmitter must be particularly well adapted to the management of two different protocols by the command receiver.
  • the patent application WO 2005/093682 inversely describes several waking paradigms of a low energy reserve order receiver when the transmission signal comprises a long preamble formed by a succession of pulses (high states followed by low states). The command receiver remains listening if it identifies the presence of a high state during an alarm and returns to sleep mode otherwise.
  • the prior art does not provide a simple and satisfactory solution to make a "bi-protocol" receiver capable of surely receiving a signal transmitted at high speed, over a maximum of three frames, by a simple transmitter with a very low energy reserve. , while satisfying the operating requirements of a low-speed home automation network. It does not give more solution on the choice of the structure of the signal emitted by the simple transmitter.
  • the polling method of a command receiver comprises an RF receiving circuit whose carrier frequency can be adjusted, and connecting elements whose communication rate parameters can be adjusted, allowing it to to communicate on the one hand in low-speed FM modulated frequency transmission-reception with command transmitters or with other command receivers belonging to the same bidirectional home automation network, and on the other hand at least in high FM reception -bit with at least one simple transmitter, with very low energy reserve and able to transmit a high-speed FM radio frequency signal on a fixed carrier frequency during each activation of the single transmitter by a user, in which, in a standby mode, the command receiver alternately alternates a first broadband listening period and a second listening period on the bottom. rate, this alternation being adapted to ensure the reading of a complete frame of the single transmitter including when the energy reserve of the single transmitter limits the emission to less than three complete frames.
  • the transition from a high-speed listening mode to a low-speed listening mode may be independent of the state of a radio signal amplitude indicator or any measurement of radio signal amplitude.
  • the receiver can be maintained in a high-speed listening mode if a preamble signal is received, for a duration at least equal to the duration between two modulation periods of the single transmitter or at least equal to the low-speed listening period.
  • the low-bit rate listening period can be repeated successively on a first carrier frequency, then on a second carrier frequency, then on a third carrier frequency.
  • the carrier frequency of the simple transmitter can be equal to the carrier frequency of the home network, which is constant, or remains equal to one of the carrier frequencies of the home network if it is has a frequency agility mechanism.
  • the sum of the duration of the broadband listening period and the duration of the low-speed listening period may be equal to a period of scanning of the home network, during which time the same carrier frequency is used.
  • the transmission signal of the single transmitter can comprise a complete frame or two complete frames accompanied by (s) one or more partial frames, for a total energy content less than that of three complete frames.
  • the transmission format of a simple transmitter, intended to communicate with a command receiver using the polling method as described above is such that the transmission signal comprises two frames whose minus the second frame is a complete frame, separated by a separation time such that:
  • the effective listening time being equal to the first listening period minus a setup time required for stabilizing the connecting elements and the RF receiving circuit when their flow parameters or the carrier frequency are modified
  • At least two preamble bytes of each frame are included in two consecutive high-speed effective listening sequences.
  • the transmission format according to the invention of a simple transmitter, intended to communicate with a command receiver using the polling method as described above is such that the transmission signal comprises a single frame complete, preceded by a first partial frame and a second partial frame comprising each at least three bytes of preamble, mutually separated by a first separation time and a second separation time such that:
  • At least two partial frames are included in the same effective broadband listening time, the effective listening time being equal to the first listening period minus an establishment time necessary for the stabilization of the elements of the and at least two preamble octets of the first partial frame and the full frame are included in two consecutive high-speed effective listening sequences.
  • the transmission format of a simple transmitter according to the invention is such that the transmission signal comprises two complete frames. preceded by a partial frame or framing a partial frame, each comprising at least three preamble octets such that: - at least two preamble bytes of two consecutive frames are included in the same effective broadband listening time, the effective listening duration being equal to the listening period minus an establishment time necessary for the stabilization of elements of the command receiver when their flow parameters are modified,
  • the command receiver comprises hardware and / or software means for implementing the scanning method as described above.
  • the transmitter implements the transmission format as described above.
  • FIG. 1 represents an installation comprising on the one hand a simple transmitter, and on the other hand an order receiver according to the invention, a command transmitter and another command receiver, all belonging to a home automation network. .
  • Figure 2 shows a signal frame of the home automation network.
  • FIG. 3 represents a channel scan sequence for a command receiver of the home network.
  • FIG. 4 represents the power and energy consumed by the command transmitter during the transmission of a signal.
  • Fig. 5 shows a scanning method using a radio signal amplitude indicator (RSSI).
  • RSSI radio signal amplitude indicator
  • FIG. 6 represents the scanning method according to the invention.
  • FIG. 7 represents a first variant of the scanning method according to the invention.
  • FIG. 8 is a temporal representation of a scan applying the first variant.
  • FIG. 9 represents a complementary step relating to a second variant.
  • FIG. 10 represents a sizing step prior to the implementation of the scanning method.
  • FIG. 11A shows a transmission frame format of the single transmitter.
  • Figure 11B shows a first type of transmission format of the single transmitter.
  • FIG. 11C represents a second type of transmission format of the simple transmitter.
  • FIG. 1 represents an installation comprising on the one hand a simple transmitter 30, and on the other hand a first command receiver 40 according to the invention, a command transmitter 10 and a second command receiver 20, belonging to all three to a home automation network.
  • Home automation network means that the various elements of the network allow the control of heating, air conditioning, lighting, solar protection, natural ventilation, closing or alarm devices in a building or its surroundings.
  • the communication in elements of the home network is done in frequency modulated radio waves (FM) and bidirectionally, as symbolized by a triple full arrow 2W.
  • the carrier frequency of the network is designated FN.
  • FN frequency modulated radio waves
  • LBR low bit rate
  • the bidirectional operation makes it possible to ensure the good reception of an order or its good execution by the recipient. It also allows an element to ensure, before transmitting, that the transmission frequency is free, according to a method known as LBT ("Listen Before TaIk").
  • the command transmitter 10 comprises a low-speed RF transmitter 11, comprising a low-rate modulation device modulating the carrier transmitted in the order to be transmitted, connected to a transmitting antenna 11a.
  • the first command receiver 40 comprises an HF reception circuit 41, connected on the one hand to a reception antenna 41a, and on the other hand to a demodulator circuit 42.
  • the demodulator circuit 42 is connected to a reception unit (UART) 43 and this is connected to a control unit 44.
  • UART reception unit
  • the demodulator and the RF receiver circuit can be grouped together in the same integrated circuit, while the unit Serial reception and the control unit are typically grouped in the same integrated circuit, for example a microcontroller.
  • the circuits above and the UART are also bidirectional to allow the dialogue of the first order receiver with the other elements of the network.
  • the control unit is connected to a first home automation actuator 45, for example a roller blind, blind or garage door drive motor.
  • the RF reception circuit is provided with an RSSI output indicating the strength or amplitude of the transmitted radio signal. This output is of analog type.
  • a signal amplitude link 46 connects the RSSI output to an analog input of the control unit 44.
  • the RF receiver circuit is also provided with a control input of the carrier frequency, connected to the control unit by a frequency control line 49, for adjusting the value FN of the carrier frequency.
  • the demodulator circuit 42 can operate in low-rate mode (LBR), but also in high-speed mode (HBR) according to the state of a flow control line 47. This control line connects a logic output of the control unit to a logic input of the demodulator.
  • the high-speed mode is for example 1 15 Kbps.
  • the series receiving unit 43 can operate in low-speed mode (LBR), but also in high-speed mode (HBR) depending on the state of a serial command line 48.
  • This command line connects a logic output of the control unit to a logic input of the demodulator.
  • a bit rate change can also be accompanied by a change in the serial structure of the UART, for example on the number and the nature of the bits accompanying each byte (start bit, end bit, etc.).
  • the demodulator circuit and the serial receiver unit therefore constitute link elements whose communication rate parameters can be adjusted.
  • the second command receiver 20 comprises elements identical to those of the first command receiver 40. By convention, elements of the same unit number are identical.
  • the signal amplitude link, the rate control line, and the serial command line have not been shown.
  • the single transmitter 30 comprises a high-speed RF transmitter 31 connected to a transmitting antenna 31a. It also comprises a microcontroller 32 and control keys 33. The action on a control key causes a transfer of energy 34 to a mechanical-electrical converter 35 comprising a storage capacitor 35a, as described in the prior art. .
  • a keyboard link 32a connects the control keys 33 to the microcontroller.
  • a first power line 35b connects the converter to the power supply Vcc of the microcontroller. This first power supply line is connected to a controlled switch 36 also connected to a second power supply line 31c connected to the power supply Vdd of the RF transmitter. The controlled switch is connected to a logic output of the microcontroller by an activation line 32b.
  • a control line 31b connects an output of the microcontroller to an input of the high-speed RF transmitter.
  • the mechanical movement energy is converted into electrical energy in the storage capacitor.
  • the microcontroller which analyzes which key has been activated and which prepares a corresponding control signal.
  • the high-speed RF transmitter is only powered for short periods of time, necessary for the transmission of the control signal by the microcontroller on the command line and its transmission on the antenna. During each transmission, the reserve of electrical energy stored in the storage capacitor decreases, and likewise the voltage at the terminals of the latter. Only a few frames (or packets) can be sent, up to three frames.
  • the transmission of the simple transmitter, in FM frequency modulation of a frequency carrier FO, is represented by a solid, unidirectional arrow 1W.
  • Figure 2 shows a signal frame of the home network, during a logon.
  • a dotted line represents the carrier level 50, which has a frequency FN.
  • In solid lines are the modulation blocks of the carrier.
  • a first preamble byte 51 modulates the carrier, then a second preamble byte 52, and so on until a fifty-second preamble byte 54.
  • Each preamble byte is, as in the prior art, formed of a succession of high and low states, ie 55H in hexadecimal. For a bit rate of 38400 bits per second, the duration of the preamble is therefore equal to 14 ms, taking into account the presence of the start and end bits.
  • the protocol used on the home automation network requires that only two consecutive byte bytes be detected to conclude that a signal is present.
  • FIG. 3 represents a channel scan sequence for a command receiver of the home network.
  • the home automation network uses a frequency agility mechanism such that three channels are available, for example in an authorized frequency range ISM (Scientific & Medical Industry) 868 MHz.
  • ISM Systemcientific & Medical Industry
  • the frequency FN may therefore be, according to the communications, a first frequency F1, a second frequency F2 or a third frequency F3. Also, an issuer of orders is listening on a first channel. If it finds a radio activity on this first channel, it listens to a second channel and so on: it only transmits on a free channel at the time of listening.
  • the receiver As soon as a preamble is detected on a channel, the receiver remains on this channel whose frequency becomes the communication frequency FN on the network, until the end of a communication session.
  • the long preamble of 14 ms ensures, for an element of the home automation network, at least two successive chances of capturing the preamble bytes on the channel where they are sent. This security is particularly useful for dealing with possible interference interference, and allows as will be seen below to reduce the effective listening time of each channel.
  • FIG. 4 represents, as a function of time, the power and the energy consumed by the simple transmitter during the emission of a signal.
  • Frequency FO transmission carrier may be one of the three frequencies of the network.
  • the vertical axis schematically represents the instantaneous power consumed in the simple transmitter, which can take two values: a start power Pstart, corresponding to the operation before activation of the controlled switch 36, and a power with modulation Pmod, corresponding to the operation during activation of the controlled transmitter and transmission of the modulated signal. Transitional regimes are not represented.
  • a first transmitted frame consumes the energy W11, while its preparation has consumed the energy W10.
  • a second transmitted frame consumes the energy W21, while its preparation required the energy W20.
  • the active RF transmitter may be advantageous to leave the active RF transmitter between two frames, but at low power level Po, so as to minimize the transient regime, as represented by a horizontal dotted line.
  • the power level Po may also represent the power consumed by the microcontroller 32 which must remain active to control the transmission.
  • the structure of the signal emitted by the simple transmitter may comprise frames or packets of different nature, as will be seen below, so as to reduce at most the energy.
  • TSIGN designates the total duration of the signal emitted by the single transmitter and TMIN the duration between the transmission of two frames.
  • Fig. 5 shows a scanning method using a radio signal amplitude indicator (RSSI). This method can be implemented in the control unit 44 of the first order receiver.
  • RSSI radio signal amplitude indicator
  • a first step E1 listening is done on a frequency channel FO corresponding to the single transmitter.
  • the demodulator circuit and the serial reception unit are in high-speed mode HBR, so as to identify a preamble transmitted at high speed.
  • a second step E2 it is tested if a high-speed preamble is detected. If so, we proceed to the third step E3 in which the complete high-speed message is read, and the corresponding command is executed, then we loop on the second step. If not, the method proceeds to the fourth step E4, wherein the signal level is tested using the signal strength indicator RSSI, on the network frequency FN.
  • the second step is looped if no signal is present, while moving to a fifth step E5 if a signal is detected.
  • step E6 we test whether a low-flow type preamble is present. As indicated above, this test may require the recognition of two successive bytes of preamble. If the test is negative, we go back to the first step. If the test is positive, then we remain in low-speed mode for complete reading of the message and execution of the command it contains, during a seventh step E7. We then return to the first step.
  • This scanning method has the advantage of favoring listening in the high-speed mode corresponding to the emission of the simple transmitter. It is also compatible with a variable FN frequency on three channels: it is enough to iterate the test RSSI of the fourth step on each of the frequencies F1, F2, F3 and to retain for the following steps the frequency FN where a signal is present .
  • this method has a great disadvantage insofar as it strongly degrades (from 3 to 5 dB) the detection sensitivity of the communications of the home network.
  • current technologies do not make it possible to obtain as good sensitivity of RSSI detection as during stabilized listening, all the elements of the reception chain being active.
  • FIG. 6 represents the scanning method according to the invention. This method is implemented in the control unit 44 of the first order receiver.
  • an eleventh step E11 listening is done on a frequency channel FO corresponding to the single transmitter.
  • the demodulator circuit and the serial receiver unit are in high-speed mode HBR, so as to be able to identify a preamble transmitted at high speed.
  • a twelfth step E12 it is tested whether a high-speed preamble is detected. If so, we proceed to the thirteenth step E13 in which the complete high-speed message is read, and the corresponding command is executed, then we loop on the twelfth step. If not, the process proceeds to the fourteenth step E14, in which it is tested if a timer T, triggered in the eleventh step, reaches a first value of duration T1.
  • step E18 it is tested whether a timer T, engaged during the passage to the fifteenth step, reaches a second value of duration T2. If no, we loop on the sixteenth step, if yes we return to the eleventh step E1 1.
  • This scanning method has the advantage of being independent of the state of the radio signal indicator (RSSI) and therefore of having a better sensitivity than the previous method vis-à-vis communications on the home automation network. It also allows to alternate, during each course of the process, the frequencies scanned on the network.
  • RSSI radio signal indicator
  • a first variant of the scanning method has a preliminary step E15a arranged before the fifteenth step.
  • FIG. 8 is a temporal representation of a scan applying the first variant.
  • the duration is equal to the network scanning period TFN, as described below, for example 3 ms.
  • All periods denoted FO correspond to a high-speed mode HBR, while all periods denoted F1, F2, F3 correspond to a low-speed mode LBR.
  • the frequency FO is chosen equal to one of the three frequencies, for example F2, which makes it possible to limit, in one out of three cases, the reconfiguration operations to the simple change of the flow parameters.
  • the times T1 and T2 are further selected to ensure the reception of network frames and frames from the single transmitter.
  • FIG. 9 represents a complementary step E13a inserted between step E12 and step E13 of the method, in a second variant.
  • This step consists of testing whether a high-speed signal, of the preamble type, is present. If this is the case, then we force a broadband listening for an additional duration T3.
  • This step is particularly useful when using a type of transmission of the simple transmitter comprising one or more partial frames separated from the complete frame, as will be described in Figure 1 1.
  • FIG. 10 represents a dimensioning step E20, prior to the implementation of the scanning method. This dimensioning step comprises two rules, preferably applicable simultaneously.
  • the first rule is to choose a network scan period equal to the sum of the high-speed and low-speed scan times.
  • the second rule is to choose a duration TMIN greater than the duration T2 of scanning in low-flow.
  • TMIN is greater than the duration T2 of scanning in low-flow.
  • This choice allows a setting time of the new bit rate parameters of the order of 300 ⁇ s and an effective listening duration of 1, 2 ms in each bit rate, with a change of scanning frequency every 3 ms.
  • a duration of 1.2 ms allows the capture of more than 4 bytes of preamble: the network protocol does not have to suffer from the reduction of the effective listening time on each frequency.
  • the alternation is adapted to ensure the reading of a complete frame of the single transmitter including when the energy reserve of the single transmitter limits the emission to less than three complete frames.
  • the adaptation is at the same time static, by a judicious choice of the first listening period T1 and the second period listening, but also dynamic, according to step E13a of the method, for extending a period of broadband listening.
  • Figure 11A shows a complete transmission frame format of the single transmitter.
  • a complete transmission frame, or complete packet includes all the elements necessary for the detection by a receiver already stabilized in a high-speed listening mode (demodulator and UART parameterized in high-speed).
  • the complete packet begins with three preamble bytes BO, B1, B2 represented by hatches. Each byte is associated with a Start bit (low state) and a Stop bit (high state), while the preamble byte itself contains the sequence 10101010 (actually 55H, 01010101, but a serial transmission starts with the LSB LSB).
  • the 30 bits corresponding to the three preamble octets are presented as a regular succession of high and low states.
  • the next two bytes B4 and B5 are bytes for the purpose of emptying the UART, for example residual bits among the 30 preamble bits, resulting from the possible offset when setting in bytes the UART. These bytes contain only high bits (FFH). Then come 3 bytes of data B6-B8 (also in English: payload) including the coding of the order to be executed and finally a byte of redundancy test cyclic B9, to identify an error in the transmission of the previous three bytes.
  • FH high bits
  • FIG. 11B represents in its upper part a first type of transmission format of the simple transmitter.
  • This transmission format comprises the transmission of two complete frames designated by PKT1 for the first frame and by PKT2 for the second frame. These two frames are identical and of the same duration, respectively designated by T01 and by T03, for example 780 ⁇ s, which is the duration of 9 times 10 bits at 1 Kbps (1 bit at high bit rate then 8.7 ⁇ s).
  • the two frames are separated by a separation time T02, equivalent to the duration TMIN of FIG. 4, for example 740 ⁇ s.
  • the transmission signal comprising these two frames thus forms an indivisible and unique set, emitted during each activation of the single transmitter.
  • the lower part of the figure represents the sequence of scanning of the command receiver as it takes place in the absence of signal reception.
  • the transmission signal is represented in two particular positions, on the left and on the right of the figure, corresponding for example to a first activation ACT1 and a second activation ACT2 of the single transmitter by the user.
  • the polling sequence of the command receiver has been arranged so as to favor the duration of listening in high-speed, without penalizing the reception of low-speed signals, and maintaining the polling interval at its duration TFN initial, for example 3 ms.
  • duration T1 Concerning now the first value of duration T1, there is shown explicitly the establishment time T10 (for example 300 ⁇ s) and the effective listening time in high-speed T11 (for example 1600 ⁇ s).
  • step E13a of the method maintains the high-speed listening until complete reading of the second packet.
  • step E13a of the method maintains the high-speed listening until complete reading of the first packet. This maintaining high-speed listening is represented by a T3 arrow.
  • FIG. 11C represents a second type of transmission format of the simple transmitter, applicable to a polling of the command receiver identical to that of FIG. 1B.
  • This second type of transmission format secures good reception of the high-speed signal while reducing the necessary transmission energy. It consists in emitting a complete frame only after transmission of at least one partial frame. Preferentially, a partial frame comprises only the three preamble bytes. Preferably, two partial frames are sent before the complete frame.
  • Figure 1 1 C corresponds to the preferred version of this second type of format.
  • the transmitted signal corresponding to a first activation ACT1 'of the single transmitter.
  • the signal emitted is represented on the right during a second activation ACT2 '.
  • the signal emitted during an activation thus comprises a first PKT1 1 packet consisting of only three preamble bytes and of duration T04 (260 ⁇ s for 30 bits in 1 Kbps) then a first separation duration T05 without emission (570 ⁇ s) then a second packet PKT12 again consisting of three preamble bytes and duration T06 then equal to T04, then a second separation period T07 without transmission, for example equal to the first separation time, and finally a third packet PKT13 consisting of a complete frame of duration T08 equal to the durations T01 and T02 of the previous case.
  • each reception therefore extends the listening for a duration T3 greater than the duration T2 and represented by a full arrow T3-1 from the first packet, then by a full arrow T3-2 from the second packet which makes it possible to fully capture the three preamble octets of the complete PKT13 frame.
  • the reception of these preamble bytes causes an extension of the broadband listening of duration T3, not shown, allowing the reading of the complete frame in application of the step E13. If the whole signal slips slightly to the left, the first packet will not be captured in its entirety but the second packet continues to play its role.
  • the complete frame is captured during the broadband listening. This is no longer the case if the entire signal is shifted to the left, for example by an amount equal to the duration of two bytes.
  • the first packet is fully captured during the previous listening sequence, and therefore actually extends this high-speed listening until the second packet is received, the latter also acting up to the complete frame.
  • the preceding rule applies to partial frames formed only by three preamble bytes and to the three bytes of each preamble. It is thus protected from any variation on poorly controlled parameters such as the actual T10 establishment time of actual listening.
  • the microcontroller Compared to the first type of transmission format, the microcontroller operates for an additional 30 ⁇ s but 260 ⁇ s is gained in transmission time, which gives a very positive energy balance.
  • the first packet PKT1 of the signal emitted by the simple transmitter in FIG. 11B may consist of a frame partial and not a complete frame, this partial frame preferably comprising only three bytes of preamble as in Figure 1 1 C.
  • the energy balance is improved.
  • the two full frames of FIG. 11B can also be made more robust by adding a fourth preamble byte to each, as represented in dashed lines by a BO * byte in FIG.
  • At least two preamble bytes of the first frame and the last frame are included in two consecutive sequences S1, S2 of effective high-speed listening T1 1.
  • a frame is said to be complete if it contains all the information elements necessary to transmit and recognize a valid command contained in the frame, it is said to be partial in the opposite case.
  • a partial frame according to the invention preferentially contains only preamble bytes.

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Abstract

Procédé de scrutation d'un récepteur d'ordres, comprenant un circuit de réception HF (41 ) dont la fréquence porteuse peut être ajustée, et des éléments de liaison (42, 43) dont les paramètres de débit de communication peuvent être ajustés, lui permettant de communiquer d'une part en émission-réception modulée en fréquence FM bas-débit (LBR) avec des émetteurs d'ordres ou avec d'autres récepteurs d'ordres appartenant à un même réseau domotique bidirectionnel (2W), et d'autre part au moins en réception FM haut-débit (HBR) avec au moins un émetteur simple, à très faible réserve énergétique et apte à émettre un signal radiofréquences FM (1 W) de haut-débit sur une fréquence porteuse fixe (FO) lors de chaque activation de l'émetteur simple par un utilisateur, dans lequel, dans un mode de veille, le récepteur d'ordres alterne de manière répétitive une première période (T1 ) d'écoute en haut- débit (HBR) et une deuxième période (T2) d'écoute en bas-débit (LBR), cette alternance étant adaptée pour assurer la lecture d'une trame complète de l'émetteur simple y compris lorsque la réserve énergétique de l'émetteur simple limite l'émission à moins de trois trames complètes.

Description

Récepteur bi-protocole pour émetteur à énergie réduite.
L'invention concerne un procédé de scrutation d'un récepteur d'ordres, comprenant un circuit de réception HF dont la fréquence porteuse peut être ajustée, et des éléments de liaison dont les paramètres de débit de communication peuvent être ajustés, lui permettant de communiquer d'une part en émission-réception modulée en fréquence FM bas-débit avec des émetteurs d'ordres ou avec d'autres récepteurs d'ordres appartenant à un même réseau domotique bidirectionnel, et d'autre part au moins en réception FM haut-débit avec au moins un émetteur simple, à très faible réserve énergétique et apte à émettre un signal radiofréquences FM de haut-débit sur une fréquence porteuse fixe lors de chaque activation de l'émetteur simple par un utilisateur. L'invention concerne en outre un format d'émission d'un émetteur simple destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant ledit procédé, un récepteur d'ordres comprenant des moyens matériels et/ou logiciels de mise en œuvre dudit procédé de scrutation et un émetteur simple utilisant ledit format d'émission. L'invention concerne donc le domaine des communications entre émetteurs d'ordres et récepteurs d'ordres dans un réseau domotique bidirectionnel radiofréquences, lorsque certains récepteurs d'ordres du réseau doivent de plus recevoir des ordres issus d'émetteurs particuliers, dits émetteurs simples, dont la réserve d'énergie est limitée au point de ne pouvoir émettre que trois trames au plus d'un signal radiofréquences lors de chaque activation de l'émetteur simple par un utilisateur.
L'invention s'applique en particulier au cas où seules deux trames complètes de signal peuvent être émises lors de chaque activation ou encore au cas où l'émission comprend une trame complète ou deux trames complètes accompagnée(s) d'une ou plusieurs trames partielles, pour un contenu énergétique inférieur à celui de trois trames complètes. Le problème est d'assurer qu'un ordre émis par un émetteur simple sera bien capté par un récepteur d'ordres du réseau, malgré l'usage de protocoles différents.
En effet, le réseau domotique utilise un protocole qualifié de bas-débit, pour optimiser la portée des communications point à point, alors que l'émetteur simple utilise un protocole haut-débit, afin de transmettre l'information utile en un minimum de temps et ainsi économiser l'énergie. De plus, les fréquences de porteuse peuvent être différentes entre les deux protocoles, et sont nécessairement différentes dans le cas où le protocole du réseau utilise un mécanisme d'agilité fréquentielle par saut de fréquence.
L'invention s'applique en particulier au cas où trois canaux de fréquences différentes sont utilisés par le réseau domotique.
Il est clair que l'émission du signal par l'émetteur simple est totalement asynchrone par rapport au trafic sur le réseau. La perturbation engendrée par cette émission vis-à-vis du protocole réseau est mineure dans la mesure où elle peut être corrigée par les mécanismes de répétition du protocole réseau. Le problème essentiel reste donc que cette émission asynchrone puisse produire un contenu utile au moment où le récepteur d'ordres écoute avec les paramétrages de débit et de fréquence correspondant à l'émetteur simple.
Un tel émetteur simple est par exemple décrit dans le brevet EP 0836166. La génération d'énergie électrique est directement provoquée par transformation de l'énergie mécanique fournie par l'utilisateur lors d'un appui sur une touche de commande de l'émetteur. La demande de brevet EP 1858203 décrit également l'usage d'un émetteur simple dans un réseau domotique de type « Zigbee ». Dans un tel réseau, la portée de communications entre éléments du réseau est faible, compensée par une stratégie de répétition des messages par les éléments du réseau servant de relais. Il en résulte que les débits de communication peuvent être élevés. De ce fait, l'émetteur simple et les éléments du réseau communiquent avec un même débit élevé et sur une même plage de fréquences, ce qui permet la lecture par le récepteur d'ordres d'un début de message, que celui-ci provienne d'un émetteur simple ou d'un autre élément du réseau.
Il est connu de la demande de brevet WO 03/088604 de transmettre des informations vers différents récepteurs sous forme de trames de données entrelacées de manière à pouvoir s'adapter au débit de réception de données de chaque récepteur.
La demande de brevet US 2008/0253327 décrit des réseaux de capteurs (ou d'actionneurs) regroupés sous forme d'associations ou « clusters » comprenant chacune un nœud-maître et des « sous-nœuds ». La communication est effectuée sur une fréquence différente dans chaque cluster, tout en laissant libres des créneaux temporels pour permettre la communication d'un cluster à l'autre, celle-ci étant effectuée par le nœud- maître d'un premier cluster vers le nœud-maître d'un deuxième cluster en utilisant la fréquence du deuxième cluster.
Le brevet US 6,072,803 décrit un système apte à déterminer si une communication Ethernet filaire est exécutée à 10Mb/s ou à 100 Mb/s. Le système comprend un premier transceiver apte à communiquer à 10Mb/s et un deuxième transceiver apte à communiquer à 100 Mb/s. Quand le premier transceiver détecte l'existence d'une communication, celle-ci peut être aussi bien à haut-débit qu'à bas-débit, tandis que quand le deuxième transceiver détecte l'existence d'une communication, celle-ci est nécessairement à haut-débit. Il y a successivement validation et interrogation du premier transceiver puis du deuxième transceiver pour déterminer le débit utilisé.
Le brevet US 7,483,403 décrit un réseau dans lequel les capteurs ou actionneurs sont périodiquement activés entre deux périodes de sommeil. Une lecture préalable d'un indicateur de signal radiofréquences (RSSI) permet de n'activer le réveil complet d'un élément que si une telle présence de signal radiofréquences est détectée (à la bonne fréquence), et si une séquence particulière de préambule est ensuite reconnue, par exemple une alternance de bits à l'état haut et de bits à l'état bas. Plusieurs canaux sont utilisés, et ceux-ci sont échantillonnés successivement en suivant une séquence correspondant à l'ordre de priorité des canaux.
Le brevet US 3,663,762 décrit un système cellulaire de téléphonie mobile de première génération. Le système comprend en particulier un mécanisme de transfert inter-cellulaire (en anglais : Handoveή basé sur la mesure d'amplitude radio des signaux reçus par les antennes des stations fixes {Base Station) des six cellules voisines de la cellule ayant établi la communication avec le poste mobile. Ce mécanisme de transfert résultant de mesures par les éléments de base du réseau sera par la suite désigné par NAHO (Network assisted handoveή.
Inversement, le brevet US 5,327,575 prévoit un transfert inter-cellulaire basé sur une information fournie à la station fixe par le poste mobile, cette information résultant de mesures effectuées par le poste mobile sur l'amplitude des porteuses qu'il reçoit, provenant des six cellules adjacentes dont la liste lui a été fournie par la station fixe de la cellule en cours, sur un canal logique de signalisation et de service (multiplexe avec le canal logique de flux de données). Ce mécanisme de transfert intercellulaire est désigné par MAHO (Mobile assisted handover). Ces mécanismes nécessitent un scanning de différentes fréquences, non utilisées dans la communication en cours, pendant des créneaux temporels prédéfinis.
La demande de brevet EP 1962530 décrit de même un système de communications mobile cellulaire permettant la coexistence de système d'ancienne génération (GSM) et de nouvelle génération (UTMS). Dans le réseau GSM, le processus MAHO nécessite l'insertion de périodes d'observation des autres fréquences porteuses pendant le flot de communication des trames de données et de signaux de contrôle. Ce mécanisme d'observation peut être mis à profit pour la détection de signaux de type GSM pendant une communication de type UTMS. Le brevet prévoit une modification du débit (et de la puissance) des trames de communication normalement remplacées par la période d'observation, de manière à pouvoir les émettre pendant une durée plus brève et ainsi dégager une durée suffisante pour la période d'observation. Le changement de débit a donc lieu dans le cadre de la communication réseau.
Plus anciennement, le brevet US 5,381 ,443 décrit un réseau cellulaire dans lequel deux protocoles de communication sont utilisés, l'un de bas niveau (pour des postes mobiles affectés à des piétons), l'autre de haut niveau (pour des postes mobiles affectés à des automobiles par exemple). Le protocole bas niveau est à fréquence fixe tandis que le protocole haut-niveau est à saut de fréquence. Dans les deux cas, les formats de trame sont différents mais le débit réel de communication est le même (500 Kbps) ce qui permet d'utiliser un même démodulateur dans les deux configurations. Le passage d'une configuration à l'autre est commandée par un interrupteur manuel ou alternativement résulte d'une décision automatique, par exemple si aucun format bas-niveau n'est détecté ou si un taux d'erreurs mesuré devient excessif.
La structure du signal émis par l'émetteur simple doit être particulièrement bien adaptée à la gestion de deux protocoles différents par le récepteur d'ordres. La demande de brevet WO 2005/093682 décrit de manière inverse plusieurs paradigmes de réveil d'un récepteur d'ordres à faible réserve énergétique lorsque le signal d'émission comprend un préambule long formé d'une succession d'impulsions (états hauts suivis d'états bas). Le récepteur d'ordres reste en écoute s'il identifie la présence d'un état haut au cours d'un réveil et repasse en mode sommeil dans le cas contraire.
L'art antérieur ne donne pas de solution simple et satisfaisante pour rendre un récepteur « bi-protocole » capable de recevoir de manière certaine un signal émis à haut-débit, sur trois trames au plus, par un émetteur simple à très faible réserve énergétique, tout en satisfaisant les exigences de fonctionnement d'un réseau domotique à bas-débit. Il ne donne pas plus de solution sur le choix de la structure du signal émis par l'émetteur simple.
Selon l'invention, le procédé de scrutation d'un récepteur d'ordres, comprend un circuit de réception HF dont la fréquence porteuse peut être ajustée, et des éléments de liaison dont les paramètres de débit de communication peuvent être ajustés, lui permettant de communiquer d'une part en émission-réception modulée en fréquence FM bas-débit avec des émetteurs d'ordres ou avec d'autres récepteurs d'ordres appartenant à un même réseau domotique bidirectionnel, et d'autre part au moins en réception FM haut-débit avec au moins un émetteur simple, à très faible réserve énergétique et apte à émettre un signal radiofréquences FM de haut-débit sur une fréquence porteuse fixe lors de chaque activation de l'émetteur simple par un utilisateur, dans lequel , dans un mode de veille, le récepteur d'ordres alterne de manière répétitive une première période d'écoute en haut-débit et une deuxième période d'écoute en bas-débit, cette alternance étant adaptée pour assurer la lecture d'une trame complète de l'émetteur simple y compris lorsque la réserve énergétique de l'émetteur simple limite l'émission à moins de trois trames complètes.
Selon une variante de l'invention, le passage d'un mode d'écoute en haut-débit à un mode d'écoute en bas-débit peut être indépendant de l'état d'un indicateur d'amplitude de signal radio ou de toute mesure d'amplitude de signal radio.
Selon une variante de l'invention, le récepteur peut être maintenu dans un mode d'écoute haut-débit si un signal de préambule est capté, pendant une durée au moins égale à la durée séparant deux périodes de modulation de l'émetteur simple ou au moins égale à la période d'écoute en bas-débit.
Selon une variante de l'invention, la période d'écoute en bas-débit peut avoir lieu de manière répétée successivement sur une première fréquence porteuse, puis sur une deuxième fréquence porteuse, puis sur une troisième fréquence porteuse.
Selon une variante de l'invention, la fréquence porteuse de l'émetteur simple peut être égale à la fréquence porteuse du réseau domotique, celle-ci étant constante, ou reste égale à l'une des fréquences porteuses du réseau domotique si celui-ci comporte un mécanisme d'agilité fréquentielle. Selon une variante de l'invention, la somme de la durée de la période d'écoute haut-débit et de la durée de la période d'écoute bas-débit peut être égale à une période de scrutation du réseau domotique, durée pendant laquelle une même fréquence porteuse est utilisée.
Selon une variante de l'invention, il se peut que seules deux trames complètes de signal soient émises lors de chaque activation de l'émetteur simple ou le signal d'émission de l'émetteur simple peut comprendre une trame complète ou deux trames complètes accompagnée(s) d'une ou plusieurs trames partielles, pour un contenu énergétique total inférieur à celui de trois trames complètes.
Selon l'invention, le format d'émission d'un émetteur simple, destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant le procédé de scrutation tel que décrit ci-dessus, est tel que le signal d'émission comprend deux trames dont au moins la deuxième trame est une trame complète, séparées par une durée de séparation telle que :
- au moins deux octets de préambule de chaque trame sont compris dans une même durée d'écoute effective haut-débit, la durée d'écoute effective étant égale à la première période d'écoute diminuée d'un temps d'établissement nécessaire à la stabilisation des éléments de liaison et du circuit de réception HF lorsque leurs paramètres de débit ou la fréquence porteuse sont modifiés,
- au moins deux octets de préambule de chaque trame sont compris dans deux séquences consécutives d'écoute effective haut-débit.
Alternativement, le format d'émission selon l'invention d'un émetteur simple, destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant le procédé de scrutation tel que décrit ci-dessus, est tel que le signal d'émission comprend une seule trame complète, précédée d'une première trame partielle et d'une deuxième trame partielle comprenant chacune au moins trois octets de préambule, séparées mutuellement par une première durée de séparation et par une deuxième durée de séparation telles que :
- au moins deux trames partielles sont comprises dans une même durée d'écoute effective haut-débit, la durée d'écoute effective étant égale à la première période d'écoute diminuée d'un temps d'établissement nécessaire à la stabilisation des éléments de liaison et du circuit de réception HF lorsque leurs paramètres de débit ou la fréquence porteuse sont modifiés, - au moins deux octets de préambule de la première trame partielle et de la trame complète sont compris dans deux séquences consécutives d'écoute effective haut-débit.
Alternativement, le format d'émission d'un émetteur simple selon l'invention, destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant le procédé de scrutation tel que décrit ci-dessus, est tel que le signal d'émission comprend deux trames complètes précédées d'une trame partielle ou encadrant une trame partielle, comprenant chacune au moins trois octets de préambule de telle sorte que : - au moins deux octets de préambule de deux trames consécutives sont compris dans une même durée d'écoute effective haut-débit, la durée d'écoute effective étant égale à la période d'écoute diminuée d'un temps d'établissement nécessaire à la stabilisation d'éléments du récepteur d'ordres lorsque leurs paramètres de débit sont modifiés,
- au moins deux octets de préambule de la première trame et de la dernière trame sont compris dans deux séquences consécutives d'écoute effective haut-débit. Selon l'invention, le récepteur d'ordres comprend des moyens matériels et/ou logiciels de mise en œuvre du procédé de scrutation tel que décrit ci-dessus.
Selon l'invention, l'émetteur met en œuvre le format d'émission tel que décrit ci-dessus.
La figure 1 représente une installation comprenant d'une part un émetteur simple, et d'autre part un récepteur d'ordres selon l'invention, un émetteur d'ordres et un autre récepteur d'ordres, appartenant tous trois à un réseau domotique.
La figure 2 représente une trame de signal du réseau domotique.
La figure 3 représente une séquence de scrutation de canaux pour un récepteur d'ordres du réseau domotique. La figure 4 représente la puissance et l'énergie consommée par l'émetteur d'ordre lors de l'émission d'un signal.
La figure 5 représente un procédé de scrutation utilisant un indicateur d'amplitude de signal radio (RSSI).
La figure 6 représente le procédé de scrutation selon l'invention. La figure 7 représente une première variante du procédé de scrutation selon l'invention.
La figure 8 représente temporellement une scrutation appliquant la première variante.
La figure 9 représente une étape complémentaire, relative à une deuxième variante.
La figure 10 représente une étape de dimensionnement préalable à la mise en œuvre du procédé de scrutation.
La figure 11 A représente un format de trame d'émission de l'émetteur simple. La figure 1 1 B représente un premier type de format d'émission de l'émetteur simple. La figure 1 1 C représente un deuxième type de format d'émission de l'émetteur simple.
La figure 1 représente une installation comprenant d'une part un émetteur simple 30, et d'autre part un premier récepteur d'ordres 40 selon l'invention, un émetteur d'ordres 10 et un deuxième récepteur d'ordres 20, appartenant tous trois à un réseau domotique. Par réseau domotique, on entend que les différents éléments du réseau permettent la commande d'appareils de chauffage, de climatisation, d'éclairage, de protection solaire, de ventilation naturelle, de fermeture ou d'alarme dans un bâtiment ou à ses abords.
La communication en éléments du réseau domotique s'effectue en ondes radio modulées en fréquence (FM) et de manière bidirectionnelle, comme symbolisé par une triple flèche pleine 2W. La fréquence porteuse du réseau est désignée par FN. Pour favoriser une transmission directe à grande distance (par exemple 300 mètres en champ libre), un faible débit LBR (« Low Bit Rate ») est utilisé, par exemple 38.4 Kbps.
Le fonctionnement bidirectionnel permet de s'assurer de la bonne réception d'un ordre ou de sa bonne exécution par le destinataire. Il permet aussi à un élément de s'assurer, avant d'émettre, que la fréquence d'émission est libre, selon un procédé dit LBT (« Listen Before TaIk »).
Bien que les éléments du réseau soient bidirectionnels, on les représente sur la figure par leur fonction principale : émetteur radio pour un émetteur d'ordres (ou un capteur), récepteur radio pour un récepteur d'ordres. Un même circuit « transceiver » permet de fonctionner indifféremment en émetteur ou en récepteur. L'émetteur d'ordres 10 comprend un émetteur HF bas-débit 1 1 , comprenant un dispositif de modulation bas-débit modulant la porteuse émise selon l'ordre à transmettre, raccordé à une antenne d'émission 1 1 a.
Le premier récepteur d'ordres 40 comprend un circuit de réception HF 41 , raccordé d'une part à une antenne de réception 41 a, et d'autre part à un circuit démodulateur 42. Le circuit démodulateur 42 est raccordé à une unité de réception série (UART) 43 et celle-ci est raccordée à une unité de contrôle 44. Il s'agit d'une représentation fonctionnelle : le démodulateur et le circuit de réception HF peuvent être regroupés dans un même circuit intégré, tandis que l'unité de réception série et l'unité de contrôle sont typiquement regroupées dans un même circuit intégré, par exemple un micro-contrôleur. Les circuits ci-dessus et l'UART sont de plus bidirectionnels pour permettre le dialogue du premier récepteur d'ordres avec les autres éléments du réseau.
L'unité de contrôle est raccordée à un premier actionneur domotique 45, par exemple un moteur d'entraînement de volet roulant, de store ou de porte de garage.
Le circuit de réception HF est muni d'une sortie RSSI indiquant la force ou l'amplitude du signal radio émis. Cette sortie est de type analogique. Une liaison d'amplitude de signal 46 raccorde la sortie RSSI à une entrée analogique de l'unité de contrôle 44.
Le circuit de réception HF est également muni d'une entrée de commande de la fréquence porteuse, reliée à l'unité de contrôle par une ligne de commande de fréquence 49, permettant d'ajuster la valeur FN de la fréquence porteuse. Le circuit démodulateur 42 peut fonctionner en mode bas-débit (LBR), mais aussi en mode haut-débit (HBR) selon l'état d'une ligne de commande de débit 47. Cette ligne de commande relie une sortie logique de l'unité de contrôle à une entrée logique du démodulateur. Le mode haut-débit est par exemple 1 15 Kbps.
De même, l'unité de réception série 43 peut fonctionner en mode bas- débit (LBR), mais aussi en mode haut-débit (HBR) selon l'état d'une ligne de commande série 48. Cette ligne de commande relie une sortie logique de l'unité de contrôle à une entrée logique du démodulateur.
Un changement de débit peut aussi s'accompagner d'un changement de structure série de l'UART, par exemple sur le nombre et la nature des éléments binaires accompagnant chaque octet (bit de début, bit de fin etc.).
Le circuit démodulateur et l'unité de réception série constituent donc des éléments de liaison dont les paramètres de débit de communication peuvent être ajustés.
Le deuxième récepteur d'ordres 20 comprend des éléments identiques à ceux du premier récepteur d'ordres 40. Par convention, des éléments de même chiffre unitaire sont identiques. On n'a pas représenté la liaison d'amplitude de signal, ni la ligne de commande débit, ni la ligne de commande série.
Alternativement, le démodulateur 22 et l'unité de réception série 23 du deuxième récepteur d'ordres ne fonctionnent qu'en mode bas-débit, auquel cas les lignes de commande sont inutiles. L'émetteur simple 30 comprend un émetteur HF haut-débit 31 raccordé à une antenne d'émission 31 a. Il comprend également un microcontrôleur 32 et des touches de commande 33. L'action sur une touche de commande provoque un transfert d'énergie 34, vers un convertisseur mécanique-électrique 35 comprenant un condensateur de stockage 35a, comme décrit dans l'art antérieur.
Une liaison clavier 32a raccorde les touches de commande 33 au microcontrôleur. Une première ligne d'alimentation 35b relie le convertisseur à l'alimentation Vcc du microcontrôleur. Cette première ligne d'alimentation est raccordée à un interrupteur commandé 36 également raccordé à une deuxième ligne d'alimentation 31 c reliée à l'alimentation Vdd de l'émetteur HF. L'interrupteur commandé est relié à une sortie logique du microcontrôleur par une ligne d'activation 32b. Une ligne de commande 31 b relie une sortie du microcontrôleur à une entrée de l'émetteur HF haut-débit.
Lors de l'activation d'une touche par l'utilisateur, l'énergie mécanique de mouvement est convertie en énergie électrique dans le condensateur de stockage. Il y a aussitôt alimentation du microcontrôleur qui analyse quelle touche a été activée et qui prépare un signal de commande correspondant.
Pour économiser l'énergie, l'émetteur HF haut-débit n'est alimenté que pendant des durées courtes, nécessaires à la transmission du signal de commande par le microcontrôleur sur la ligne de commande et à son émission sur l'antenne. Lors de chaque émission, la réserve d'énergie électrique stockée dans le condensateur de stockage diminue, et de même la tension aux bornes de ce dernier. Seules quelques trames (ou paquets) peuvent donc être émises, trois trames au maximum. L'émission de l'émetteur simple, en modulation de fréquence FM d'une porteuse de fréquence FO, est représentée par une flèche pleine, unidirectionnelle 1W.
La figure 2 représente une trame de signal du réseau domotique, lors d'une ouverture de session. Un trait pointillé représente le niveau de porteuse 50, celle-ci ayant une fréquence FN. En trait plein figurent les blocs de modulation de la porteuse. Un premier octet de préambule 51 module la porteuse, puis un deuxième octet de préambule 52 et ainsi de suite jusqu'à un cinquante-deuxième octet de préambule 54. Chaque octet de préambule est, comme dans l'art antérieur, formé d'une succession d'états haut et bas, soit 55H en hexadécimal. Pour un débit de 38400 bits par seconde, la durée du préambule est donc égale à 14 ms, compte-tenu de la présence des bits de début et de fin. Vient ensuite la modulation des données utiles 55. Deux autres octets peuvent être insérés avant les données utiles pour la synchronisation de l'UART et/ou le démarrage de l'acquisition.
Le protocole utilisé sur le réseau domotique, par exemple dans le réseau « io-homecontrol » (marque déposée), nécessite que seulement deux octets de préambule consécutifs soient détectés pour conclure à la présence d'un signal.
Le fait qu'un préambule de début de session soit aussi long s'explique par les contraintes de réveil d'éléments autonomes placés en mode de sommeil, et par le mécanisme de saut de fréquence décrit ci-dessous.
La figure 3 représente une séquence de scrutation de canaux pour un récepteur d'ordres du réseau domotique. En effet, le réseau domotique utilise un mécanisme d'agilité en fréquence tel que trois canaux sont disponibles, par exemple dans une gamme de fréquences autorisée ISM (Industrie Scientifique & Médical) 868 MHz.
La fréquence FN peut donc être, selon les communications, une première fréquence F1 , une deuxième fréquence F2 ou une troisième fréquence F3. Aussi, un émetteur d'ordres se met-il en écoute sur un premier canal. S'il constate une activité radio sur ce premier canal, il écoute un deuxième canal et ainsi de suite : il n'émet que sur un canal libre au moment de l'écoute préalable.
Inversement, un récepteur d'ordres scrute un premier canal de fréquence F1 pendant 3 ms, puis un deuxième canal de fréquence F2 pendant 3 ms, puis un troisième canal de fréquence F3 pendant 3 ms et de nouveau le premier canal, et ainsi de suite en absence de toute porteuse. De manière plus générale, on désigne par TFN la durée ou période d'une scrutation réseau. (TFN = 3 ms dans le cas considéré).
Dès qu'un préambule est détecté sur un canal, le récepteur reste sur ce canal dont la fréquence devient la fréquence FN de communication sur le réseau, ceci jusqu'à l'issue d'une session de communication. Le préambule long de 14 ms assure donc, pour un élément du réseau domotique, au moins deux chances successives de capter les octets de préambule sur le canal où ils sont émis. Cette sécurité est particulièrement utile pour faire face à un éventuel brouillage parasite, et permet comme on le verra plus bas de réduire la durée effective d'écoute de chaque canal.
La figure 4 représente en fonction du temps la puissance et l'énergie consommée par l'émetteur simple lors de l'émission d'un signal. Sur cette figure, on suppose que l'énergie disponible dans le condensateur de stockage permet seulement l'émission de deux trames. La fréquence porteuse d'émission FO peut être une des trois fréquences du réseau. L'axe vertical représente schématiquement la puissance instantanée consommée dans l'émetteur simple, pouvant prendre deux valeurs : une puissance de début Pstart, correspondant au fonctionnement avant activation de l'interrupteur commandé 36, et une puissance avec modulation Pmod, correspondant au fonctionnement pendant activation de l'émetteur commandé et émission du signal modulé. Les régimes transitoires ne sont pas représentés. Une première trame émise consomme l'énergie W11 , tandis que sa préparation a consommé l'énergie W10. Une deuxième trame émise consomme l'énergie W21 , tandis que sa préparation a nécessité l'énergie W20.
On suppose ici par exemple que la somme W10 + W11 + W20 + W21 est égale à l'énergie disponible dans le condensateur de stockage (cette énergie disponible étant plus faible que l'énergie stockée, puisque les composants électroniques cessent de fonctionner au-dessous d'une tension minimum). Dans la figure 4, seules deux trames identiques sont donc émises pour répéter la commande correspondant à la touche activée par l'utilisateur. Si le dispositif de conversion d'énergie est plus performant, ou si le rendement d'émission de l'émetteur HF est meilleur, alors une troisième trame peut être émise, comme représenté en trait pointillé, consommant l'énergie W31 pour l'émission et l'énergie W30 pour sa préparation.
En variante, il peut être avantageux de laisser l'émetteur HF actif entre deux trames, mais à faible niveau de puissance Po, de manière à minimiser le régime transitoire, comme représenté par un trait pointillé horizontal. Le niveau de puissance Po peut aussi représenter la puissance consommée par le microcontrôleur 32 qui doit rester actif pour commander l'émission.
Alternativement, la structure du signal émis par l'émetteur simple peut comporter des trames ou paquets de nature différente, comme il sera vu plus bas, de manière à réduire au plus l'énergie.
On désigne par TSIGN la durée totale du signal émis par l'émetteur simple et par TMIN la durée séparant l'émission de deux trames.
La figure 5 représente un procédé de scrutation utilisant un indicateur d'amplitude de signal radio (RSSI). Ce procédé peut être implanté dans l'unité de contrôle 44 du premier récepteur d'ordres.
Dans une première étape E1 , l'écoute se fait sur un canal de fréquence FO correspondant à l'émetteur simple. Le circuit démodulateur et l'unité de réception série sont en mode haut-débit HBR, de manière à pouvoir identifier un préambule transmis en haut-débit. Dans une deuxième étape E2, il est testé si un préambule haut-débit est détecté. Si oui, on passe à la troisième étape E3 dans laquelle le message complet haut-débit est lu, et la commande correspondante est exécutée, puis on boucle sur la deuxième étape. Si non, le procédé passe à la quatrième étape E4, dans laquelle le niveau de signal est testé à l'aide de l'indicateur de force de signal RSSI, sur la fréquence réseau FN. On boucle sur la deuxième étape si aucun signal n'est présent, tandis qu'on passe à une cinquième étape E5 si un signal est détecté. Dans cette étape, le circuit démodulateur et l'unité de réception série sont placés en mode bas-débit LBR. On passe à une sixième étape E6, dans laquelle on teste si un préambule de type bas-débit est présent. Comme indiqué plus haut, ce test peut nécessiter la reconnaissance de deux octets successifs de préambule. Si le test est négatif, on retourne à la première étape. Si le test est positif, alors on reste en mode bas-débit pour lecture complète du message et exécution de la commande qu'il contient, lors d'une septième étape E7. On retourne alors à la première étape.
Ce procédé de scrutation présente l'avantage de privilégier l'écoute dans le mode haut-débit correspondant à l'émission de l'émetteur simple. Il est de plus compatible avec une fréquence FN variable sur trois canaux : il suffit d'itérer le test RSSI de la quatrième étape sur chacune des fréquences F1 , F2, F3 et de retenir pour les étapes suivantes la fréquence FN où un signal est présent.
Par contre, ce procédé présente un fort inconvénient dans la mesure où il dégrade fortement (de 3 à 5 dB) la sensibilité de détection des communications du réseau domotique. En effet, les technologies actuelles ne permettent pas d'obtenir une aussi bonne sensibilité de détection RSSI que lors d'une écoute stabilisée, tous les éléments de la chaîne de réception étant actifs.
De plus, il n'est pas possible actuellement de tester l'indicateur RSSI sur une fréquence FN tout en maintenant l'écoute sur la fréquence FO : quelques centaines de microsecondes sont perdues lors de chaque reconfiguration du récepteur sur chaque fréquence FN.
La figure 6 représente le procédé de scrutation selon l'invention. Ce procédé est implanté dans l'unité de contrôle 44 du premier récepteur d'ordres.
Dans une onzième étape E11 , l'écoute se fait sur un canal de fréquence FO correspondant à l'émetteur simple. Le circuit démodulateur et l'unité de réception série sont en mode haut-débit HBR, de manière à pouvoir identifier un préambule transmis en haut-débit. Dans une douzième étape E12, il est testé si un préambule haut-débit est détecté. Si oui, on passe à la treizième étape E13 dans laquelle le message complet haut-débit est lu, et la commande correspondante est exécutée, puis on boucle sur la douzième étape. Si non, le procédé passe à la quatorzième étape E14, dans laquelle il est testé si une temporisation T, enclenchée lors de la onzième étape, atteint une première valeur de durée T1. On boucle sur la douzième étape si la durée T1 n'est pas atteinte, tandis qu'on passe à une quinzième étape E15 si la durée est atteinte. Dans cette étape, le circuit démodulateur et l'unité de réception série sont placés en mode bas-débit LBR. On passe à une seizième étape E16, dans laquelle on teste si un préambule de type bas-débit est présent. Comme indiqué plus haut, ce test peut nécessiter la reconnaissance de deux octets successifs de préambule. Si le test est positif, alors on reste en mode bas-débit pour lecture complète du message et exécution de la commande qu'il contient lors d'une dix-septième étape E17. On retourne alors à la seizième étape. Alternativement on peut retourner à la onzième étape. Si le test est négatif, on passe à une dix-huitième étape E18 dans laquelle on teste si une temporisation T, enclenchée lors du passage à la quinzième étape, atteint une deuxième valeur de durée T2. Si non, on boucle sur la seizième étape, si oui on retourne à la onzième étape E1 1.
Ce procédé de scrutation présente l'avantage d'être indépendant de l'état de l'indicateur de signal radio (RSSI) et donc de présenter une meilleure sensibilité que le procédé précédent vis-à-vis des communications sur le réseau domotique. Il permet de plus d'alterner, lors de chaque parcours du procédé, les fréquences scrutées sur le réseau.
Ainsi, une première variante du procédé de scrutation, décrite à la figure 7, dispose une étape préliminaire E15a disposée avant la quinzième étape. Dans cette étape préliminaire, on passe successivement d'une valeur FN = F1 à une valeur FN = F2 puis à une valeur FN = F3 puis de nouveau FN = F1 en changeant lors de chaque passage dans cette étape préliminaire.
La figure 8 représente temporellement une scrutation appliquant la première variante. On prend pour la somme de la première valeur de durée T1 et de la deuxième valeur de durée une durée égale à la période de scrutation réseau TFN, comme décrit plus bas, par exemple 3 ms.
Toutes les périodes notées FO correspondent à un mode haut-débit HBR, tandis que toutes les périodes notées F1 , F2, F3 correspondent à un mode bas-débit LBR. Préférentiellement, la fréquence FO est choisie égale à une des trois fréquences, par exemple F2, ce qui permet de limiter, dans un cas sur trois, les opérations de reconfiguration au simple changement des paramètres de débit.
Les durées T1 et T2 sont de plus choisies de manière à garantir la réception de trames du réseau et de trames issues de l'émetteur simple.
La figure 9 représente une étape complémentaire E13a venant s'insérer entre l'étape E12 et l'étape E13 du procédé, dans une deuxième variante. Cette étape consiste à tester si un signal haut-débit, de type préambule, est présent. Si c'est le cas, alors on force une écoute haut- débit pendant une durée supplémentaire T3. Cette étape est particulièrement utile lorsqu'on utilise un type d'émission de l'émetteur simple comprenant une ou plusieurs trames partielles séparés de la trame complète, comme il sera décrit à la figure 1 1 .
Préférentiellement, la durée T3 est prise plus longue que la durée T2. On peut également prendre une durée supplémentaire T3 plus longue que la durée TMIN séparant l'émission de deux trames. La figure 10 représente une étape de dimensionnement E20, préalable à la mise en œuvre du procédé de scrutation. Cette étape de dimensionnement comprend deux règles, applicables de préférence simultanément.
La première règle consiste à choisir une période de scrutation réseau égale à la somme des durées de scrutation haut-débit et bas-débit.
La deuxième règle consiste à choisir une durée TMIN supérieure à la durée T2 de scrutation en bas-débit. Cependant, des règles plus précises et plus performantes sont illustrées par la suite aux figures 1 1 B et 11 C.
Une application des deux règles conduit par exemple à prendre T1 = T2 = 1 ,5 ms.
Ce choix permet un temps d'établissement des nouveaux paramètres de débit de l'ordre de 300 μs et une durée d'écoute effective de 1 ,2 ms dans chaque débit, avec un changement de fréquence de scrutation toutes les 3 ms. Une durée de 1.2 ms permet la capture de plus de 4 octets de préambule : le protocole réseau n'a donc pas à souffrir de la réduction du temps d'écoute effectif sur chaque fréquence.
Pour garantir la bonne réception du signal émis par l'émetteur simple, il est cependant avantageux d'adapter au mieux la structure du signal d'émission de ce dernier, ainsi que la séquence de scrutation du récepteur d'ordres. Ainsi donc l'alternance est adaptée pour assurer la lecture d'une trame complète de l'émetteur simple y compris lorsque la réserve énergétique de l'émetteur simple limite l'émission à moins de trois trames complètes. L'adaptation est à la fois statique, par un choix judicieux de la première période d'écoute T1 et de la deuxième période d'écoute, mais aussi dynamique, en application de l'étape E13a du procédé, permettant de prolonger une période d'écoute haut-débit. Ces aspects sont détaillés dans les figures 1 1 A à 11 C.
La figure 1 1 A représente un format de trame d'émission complète de l'émetteur simple.
Une trame d'émission complète, ou paquet complet, comprend tous les éléments nécessaires à la détection par un récepteur déjà stabilisé dans un mode d'écoute haut-débit (démodulateur et UART paramétrés en haut-débit).
Le paquet complet commence par trois octets de préambule BO, B1 , B2 représentés par des hachures. A chaque octet est associé un bit de Start (état bas) et un bit de Stop (état haut), tandis que l'octet de préambule lui-même contient la séquence 10101010 (en fait 55H, 01010101 , mais une transmission série commence par le bit de poids faible LSB). Autrement dit, les 30 bits correspondant aux trois octets de préambule se présentent comme une succession régulière d'états haut et bas. Quel que soit l'instant où le démodulateur et/ou l'UART devient réellement actif au cours de l'émission du premier octet de préambule, on a ainsi l'assurance qu'au moins deux séquences seront reconnues comme deux octets successifs de préambule.
Les deux octets suivants B4 et B5 sont des octets ayant pour but de vider l'UART, par exemple des bits résiduels parmi les 30 bits de préambule, résultant du décalage éventuel lors de la mise en octets de l'UART. Ces octets ne contiennent que des bits à l'état haut (FFH). Ensuite viennent 3 octets de données B6-B8 (en anglais également : payload) comprenant le codage de l'ordre à exécuter et enfin un octet de test de redondance cyclique B9, permettant d'identifier une erreur dans la transmission des trois octets précédents.
Sur la droite de la figure 1 1 A apparaît la représentation de la trame, mise à l'échelle temporelle des figures 1 1 B et 1 1 C.
La figure 1 1 B représente dans sa partie supérieure un premier type de format d'émission de l'émetteur simple. Ce format d'émission comprend l'émission de deux trames complètes, désignées par PKT1 pour la première trame et par PKT2 pour la deuxième trame. Ces deux trames sont identiques et de même durée, respectivement désignée par T01 et par T03, par exemple 780 μs soit la durée de 9 fois 10 bits à 1 15 Kbps (1 bit à haut-débit durant alors 8.7 μs). Les deux trames sont séparées par une durée de séparation T02, équivalente à la durée TMIN de la figure 4, par exemple 740 μs. Le signal d'émission comprenant ces deux trames forme donc un ensemble indivisible et unique, émis lors de chaque activation de l'émetteur simple. La partie inférieure de la figure, représente la séquence de scrutation du récepteur d'ordres telle qu'elle se déroule en absence de réception de signal. Le signal d'émission est représenté dans deux positions particulières, sur la gauche et sur la droite de la figure, correspondant par exemple à une première activation ACT1 et à une deuxième activation ACT2 de l'émetteur simple par l'utilisateur.
La séquence de scrutation du récepteur d'ordres a été aménagée de manière à privilégier la durée d'écoute en haut-débit, sans pour autant pénaliser la réception de signaux bas-débit, et en maintenant l'intervalle de scrutation à sa durée TFN initiale, par exemple 3 ms.
La première valeur de durée T1 , affectée au haut-débit HBR, devient ainsi égale à 1.9 ms, tandis que la deuxième valeur de durée T2, affectée au bas-débit LBR, devient ainsi égale à 1.1 ms. Si on retranche 300 μs comme temps d'établissement à cette dernière valeur, on constate qu'il reste 800 μs pour une écoute effective en bas-débit. Chaque bit en bas- débit correspond à 26 μs (pour 38.4 Kbps), soit 260 μs pour les 10 bits correspondant à un octet et un peu moins de 800 μs pour la transmission complète de trois octets. On constate donc que ce choix garantit la réception de deux octets consécutifs de préambule bas-débit, dans la deuxième valeur de durée T2 affectée au bas-débit.
Concernant maintenant la première valeur de durée T1 , on a représenté explicitement le temps d'établissement T10 (par exemple 300 μs) et le temps d'écoute effective en haut-débit T11 (par exemple 1600 μs).
Dans la première position particulière du signal d'émission (activation ACT1 , à gauche de la figure), on constate que la première trame PKT1 est intégralement captée par le récepteur d'ordres. Si l'activation ACT1 est décalée, de sorte que un peu moins que deux octets de préambule du premier paquet soient captés, alors ce sont les trois octets de préambule du deuxième paquet PKT2 qui deviennent intégralement captés. L'application de l'étape E13a du procédé maintient alors l'écoute en haut-débit jusqu'à lecture complète du deuxième paquet.
Dans la deuxième position particulière du signal d'émission (activation ACT2, à droite de la figure), on constate qu'aucune trame ne correspond intégralement à une durée d'écoute effective du récepteur d'ordres. On constate cependant que deux premiers octets de préambule du premier paquet apparaissent en fin d'écoute effective haut-débit (séquence S1 ). L'application de l'étape E13a du procédé maintient alors l'écoute en haut- débit jusqu'à lecture complète du premier paquet. Ce maintien en écoute haut-débit est représenté par une flèche T3. Si l'activation ACT2 est décalée, de sorte que un peu moins que deux octets de préambule du premier paquet soient captés, alors c'est plus de deux octets de préambule du deuxième paquet PKT2 qui deviennent intégralement captés dans la séquence d'écoute haut-débit S2 qui suit, ce qui permet une lecture complète du deuxième paquet
Selon ce premier type de format d'émission avec deux trames complètes, il convient donc d'adapter la durée de séparation T02 et les durées respectives affectées au haut-débit et au bas-débit de manière à satisfaire la double relation :
- au moins deux octets de préambule de chaque trame compris dans une même durée d'écoute effective haut-débit T11 ,
- au moins deux octets de préambule de chaque trame compris dans deux séquences consécutives S1 , S2 d'écoute effective haut-débit T1 1.
Cette double relation assure qu'un contenu utile sera assurément capté par le récepteur d'ordres.
Dans ce premier format, les valeurs numériques servant d'exemple donnent une durée cumulée d'émission de 1560 μs et une durée totale de signal TSIGN (= T01 +T03+T02) de 2300 μs.
La figure 1 1 C représente un deuxième type de format d'émission de l'émetteur simple, applicable à une scrutation du récepteur d'ordres identique à celle de la figure 1 1 B.
Ce deuxième type de format d'émission sécurise la bonne réception du signal haut-débit tout en réduisant l'énergie d'émission nécessaire. Il consiste à n'émettre une trame complète qu'après émission d'au moins une trame partielle. Préférentiellement, une trame partielle ne comprend que les trois octets de préambule. Préférentiellement, deux trames partielles sont émises avant la trame complète.
La figure 1 1 C correspond à la version préférée de ce deuxième type de format. On a représenté à gauche le signal émis correspondant à une première activation ACT1 ' de l'émetteur simple. De même on a représenté à droite le signal émis (identique en format) lors d'une deuxième activation ACT2'.
Le signal émis lors d'une activation comprend donc un premier paquet PKT1 1 constitué seulement de trois octets de préambule et de durée T04 (260 μs pour 30 bits en 1 15 Kbps) puis une première durée de séparation T05 sans émission (570 μs) puis un deuxième paquet PKT12 de nouveau constitué de trois octets de préambule et de durée T06 alors égale à T04, puis une deuxième durée de séparation T07 sans émission, par exemple égale à la première durée de séparation, et enfin un troisième paquet PKT13 constitué d'une trame complète et de durée T08 égale aux durées T01 et T02 du cas précédent.
Lors de la première activation ACT1 ', on constate que les deux premiers paquets sont correctement reçus pendant l'écoute effective en haut-débit. En application de l'étape E13a, chaque réception prolonge donc l'écoute pendant une durée T3 supérieure à la durée T2 et représentée par une flèche pleine T3-1 issue du premier paquet, puis par une flèche pleine T3-2 issue du deuxième paquet, ce qui permet en fait de capter intégralement les trois octets de préambule de la trame complète PKT13. A son tour, la réception de ces octets de préambule provoque une prolongation de l'écoute haut-débit de durée T3, non représentée, permettant la lecture de la trame complète en application de l'étape E13. Si l'ensemble du signal glisse légèrement sur la gauche, le premier paquet ne sera pas capté dans son intégralité mais le deuxième paquet continue à jouer son rôle.
Lors de la deuxième activation ACT2', on constate que la trame complète est captée lors de l'écoute haut-débit. Ce n'est plus le cas si l'ensemble du signal est décalé la gauche, par exemple d'une quantité égale à la durée de deux octets. Par contre, le premier paquet est intégralement capté lors de la séquence d'écoute précédente, et prolonge donc en fait cette écoute haut-débit jusqu'à réception du deuxième paquet, celui-ci agissant de même jusqu'à la trame complète.
Selon ce premier type de format d'émission avec deux trames partielles et une trame complète, il convient donc d'adapter les durées de séparation T05 et T07 et les durées respectives affectées au haut-débit et au bas-débit de manière à satisfaire la double relation :
- au moins deux trames partielles comprises dans une même durée d'écoute effective haut-débit T1 1
- au moins deux octets de préambule de la première trame partielle et de la trame complète compris dans deux séquences consécutives S1 , S2 d'écoute effective haut-débit T11. Cette double relation assure qu'un contenu utile sera assurément capté par le récepteur d'ordres.
Préférentiellement, et comme représenté sur la figure 1 1 C, la règle précédente s'applique à des trames partielles formées seulement de trois octets de préambule et aux trois octets de chaque préambule. On est ainsi à l'abri de toute variation sur des paramètres mal maîtrisés comme le temps réel d'établissement T10 de l'écoute effective. Dans ce deuxième format, les valeurs numériques servant d'exemple donnent une durée cumulée d'émission de 1300 μs et une durée totale de signal TSIGN (= T04+T05+T06+T07+T08) de 2240 μs.
Par rapport au premier type de format d'émission, le microcontrôleur fonctionne pendant 30 μs supplémentaires mais on gagne 260 μs en temps d'émission, ce qui donne un bilan énergétique très positif.
Il est bien entendu possible de combiner les enseignements de la figure 1 1 B et de la figure 1 1 C. Par exemple, le premier paquet PKT1 du signal émis par l'émetteur simple dans la figure 11 B peut être constitué d'une trame partielle et non d'une trame complète, cette trame partielle ne comportant préférentiellement que trois octets de préambule comme dans la figure 1 1 C. Le bilan énergétique en est amélioré. Par contre, on perd l'avantage statistique de pouvoir capter dans au moins la moitié des cas une trame complète valide si une des deux trames complètes est victime d'un brouillage parasite.
On peut aussi rendre les deux trames complètes de la figure 11 B plus robustes en ajoutant un quatrième octet de préambule à chacune, comme représenté en pointillé par un octet BO* sur la figure 1 1 A.
On peut encore ajouter une trame partielle formée de trois octets de préambule avant les deux trames complètes de la figure 1 1 B et par exemple rapprocher ces deux trames complètes.
On peut enfin au contraire écarter les deux trames complètes de la figure 1 1 B et insérer une trame partielle entre ces deux trames complètes.
- Ces deux derniers cas ne sont pas représentés, les enseignements des figures 1 1 B et 1 1 C s'appliquant sans difficulté pour l'homme du métier, les deux relations suivantes restant à satisfaire :au moins deux octets de préambule de deux trames consécutives sont compris dans une même durée d'écoute effective haut-débit T11 , la durée d'écoute effective étant égale à la première période d'écoute T1 diminuée du temps d'établissement T10 nécessaire à la stabilisation des éléments de liaison et du circuit de réception HF lorsque leurs paramètres de débit ou la fréquence porteuse sont modifiés,
- au moins deux octets de préambule de la première trame et de la dernière trame sont compris dans deux séquences consécutives S1 , S2 d'écoute effective haut-débit T1 1.
Cette double relation assure qu'un contenu utile sera assurément capté par le récepteur d'ordres.
Dans toute la description, une trame est dite complète si elle contient tous les éléments d'information nécessaires à transmettre et reconnaître une commande valide contenue dans la trame, elle est dite partielle dans le cas contraire. Une trame partielle selon l'invention ne contient préférentiellement que des octets de préambule.

Claims

Revendications :
1. Procédé de scrutation d'un récepteur d'ordres, comprenant un circuit de réception HF (41 ) dont la fréquence porteuse peut être ajustée, et des éléments de liaison (42, 43) dont les paramètres de débit de communication peuvent être ajustés, lui permettant de communiquer d'une part en émission-réception modulée en fréquence FM bas-débit (LBR) avec des émetteurs d'ordres ou avec d'autres récepteurs d'ordres appartenant à un même réseau domotique bidirectionnel
(2W), et d'autre part au moins en réception FM haut-débit (HBR) avec au moins un émetteur simple, à très faible réserve énergétique et apte à émettre un signal radiofréquences FM (1 W) de haut-débit sur une fréquence porteuse fixe (FO) lors de chaque activation de l'émetteur simple par un utilisateur, caractérisé en ce que, dans un mode de veille, le récepteur d'ordres alterne de manière répétitive une première période (T1 ) d'écoute en haut-débit (HBR) et une deuxième période (T2) d'écoute en bas-débit (LBR), cette alternance étant adaptée pour assurer la lecture d'une trame complète de l'émetteur simple y compris lorsque la réserve énergétique de l'émetteur simple limite l'émission à moins de trois trames complètes.
2. Procédé de scrutation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le passage d'un mode d'écoute en haut-débit (HBR) à un mode d'écoute en bas-débit (LBR) est indépendant de l'état d'un indicateur d'amplitude de signal radio (RSSI) ou de toute mesure d'amplitude de signal radio.
3. Procédé de scrutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le récepteur est maintenu dans un mode d'écoute haut-débit si un signal de préambule est capté, pendant une durée (T3) au moins égale à la durée séparant deux périodes de modulation (TMIN) de l'émetteur simple ou au moins égale à la période (T2) d'écoute en bas-débit.
4. Procédé de scrutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la période d'écoute en bas-débit a lieu de manière répétée successivement sur une première fréquence porteuse (F1 ), puis sur une deuxième fréquence porteuse (F2), puis sur une troisième fréquence porteuse (F3).
5. Procédé de scrutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence porteuse de l'émetteur simple (FO) est égale à la fréquence porteuse du réseau domotique (FN), celle-ci étant constante, ou reste égale à l'une des fréquences porteuses (F1 ,
F2, F3) du réseau domotique si celui-ci comporte un mécanisme d'agilité fréquentielle.
6. Procédé de scrutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la somme de la durée de la période d'écoute haut-débit (T1 ) et de la durée de la période d'écoute bas-débit (T2) est égale à une période de scrutation (TFN) du réseau domotique, durée pendant laquelle une même fréquence porteuse est utilisée.
7. Procédé de scrutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que seules deux trames complètes de signal peuvent être émises lors de chaque activation de l'émetteur simple ou en ce que le signal d'émission de l'émetteur simple comprend une trame complète ou deux trames complètes accompagnée(s) d'une ou plusieurs trames partielles, pour un contenu énergétique total inférieur à celui de trois trames complètes.
8. Format d'émission d'un émetteur simple destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant le procédé de scrutation de la revendication 1 , caractérisé en ce que le signal d'émission comprend deux trames (PKT1 , PKT2) dont au moins la deuxième trame (PKT2) est une trame complète, séparées par une durée de séparation (T03) telle que :
- au moins deux octets de préambule de chaque trame sont compris dans une même durée d'écoute effective haut-débit (T1 1 ), la durée d'écoute effective étant égale à la première période d'écoute (T1 ) diminuée d'un temps d'établissement (T10) nécessaire à la stabilisation des éléments de liaison (42, 43) et du circuit de réception HF (41 ) lorsque leurs paramètres de débit ou la fréquence porteuse sont modifiés, - au moins deux octets de préambule de chaque trame sont compris dans deux séquences consécutives (S1 , S2) d'écoute effective haut-débit T1 1.
9. Format d'émission d'un émetteur simple destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant le procédé de scrutation de la revendication 1 , caractérisé en ce que le signal d'émission comprend une seule trame complète (PKT13), précédée d'une première trame partielle (PKT1 1 ) et d'une deuxième trame partielle (PKT12) comprenant chacune au moins trois octets de préambule, séparées mutuellement par une première durée de séparation (T05) et par une deuxième durée de séparation (T07) telles que :
- au moins deux trames partielles sont comprises dans une même durée d'écoute effective haut-débit (T1 1 ), la durée d'écoute effective étant égale à la première période d'écoute (T1 ) diminuée d'un temps d'établissement (T10) nécessaire à la stabilisation des éléments de liaison (42, 43) et du circuit de réception HF lorsque leurs paramètres de débit ou la fréquence porteuse sont modifiés,
- au moins deux octets de préambule de la première trame partielle et de la trame complète sont compris dans deux séquences consécutives (S1 , S2) d'écoute effective haut-débit T1 1.
10. Format d'émission d'un émetteur simple destiné à communiquer avec un récepteur d'ordres utilisant le procédé de scrutation de la revendication 1 , caractérisé en ce que le signal d'émission comprend deux trames complètes précédées d'une trame partielle ou encadrant une trame partielle, comprenant chacune au moins trois octets de préambule de telle sorte que :
- au moins deux octets de préambule de deux trames consécutives sont compris dans une même durée d'écoute effective haut-débit T1 1 , la durée d'écoute effective étant égale à la période d'écoute diminuée d'un temps d'établissement (T10) nécessaire à la stabilisation d'éléments du récepteur d'ordres (42, 43) lorsque leurs paramètres de débit sont modifiés,
- au moins deux octets de préambule de la première trame et de la dernière trame sont compris dans deux séquences consécutives
(S1 , S2) d'écoute effective haut-débit T1 1.
1 1. Récepteur d'ordres comprenant des moyens matériels et/ou logiciels de mise en œuvre du procédé de scrutation selon l'une des revendications 1 à 7.
12. Emetteur simple mettant en œuvre le format d'émission selon l'une des revendications 8 à 10.
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