WO2011154466A1 - Procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée, procédé de fabrication de terminaux, terminaux et système de télécommunications - Google Patents

Procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée, procédé de fabrication de terminaux, terminaux et système de télécommunications Download PDF

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WO2011154466A1
WO2011154466A1 PCT/EP2011/059538 EP2011059538W WO2011154466A1 WO 2011154466 A1 WO2011154466 A1 WO 2011154466A1 EP 2011059538 W EP2011059538 W EP 2011059538W WO 2011154466 A1 WO2011154466 A1 WO 2011154466A1
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WO
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frequency
terminal
radio signals
frequency resource
terminals
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/059538
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Christophe Fourtet
Thierry Bailleul
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Sigfox Wireless
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Priority to BR112012031246-4A priority patent/BR112012031246B1/pt
Priority to RU2012156245/07A priority patent/RU2559834C2/ru
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Definitions

  • the present invention belongs to the field of telecommunications, especially wireless telecommunications.
  • the present invention relates more particularly to the multiplexing of the radio signals emitted by different terminals sharing the same frequency resource.
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • Each of these techniques is based on physical channel allocation mechanisms (frequency subband, time interval, spreading code) to the various terminals which are often very complex, dynamic and centralized at the station or network level. in general.
  • the present invention aims to solve the aforementioned problems, and aims in particular to provide a method of using a frequency resource shared by several terminals that is simple and inexpensive to implement, while ensuring a low level of collisions between signals radio transmitters from different terminals.
  • the present invention finds an advantageous, although in no way limiting, application in low-speed information collection systems, such as sensor arrays in which sensors repeatedly emit data representative of the measured physical quantity intended for a data collection station.
  • sensors embedded in electricity or gas meters which would emit data relating to electricity consumption or gas to a collection station in order to establish the billing associated with this consumption, may be mentioned as non-limiting examples. .
  • the present invention relates to a terminal comprising means for transmitting data towards a station in the form of radio signals, said radio signals being transmitted using a frequency resource shared between a plurality of terminals.
  • the terminal is configured to transmit radio signals whose instantaneous frequency spectrum is of width significantly less than a frequency drift of a means of frequency synthesis of said terminal.
  • the terminal comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination.
  • the terminal is statically configured to transmit radio signals in a single predefined frequency subband of the frequency resource, or according to a single predefined sequence of frequency subbands of said frequency resource.
  • the terminal is configured to autonomously determine when to transmit in a frequency subband of the shared frequency resource.
  • the terminal is configured to independently determine with which power transmit radio signals in a frequency subband of the shared frequency resource.
  • the radio signals are signals previously spread by means of a spreading code.
  • said terminal is statically configured to use a single predefined spreading code or a predefined sequence of spreading codes.
  • the present invention relates to a telecommunications system comprising:
  • At least one station comprising means for detecting and decoding radio signals transmitted simultaneously in frequency sub-bands different from the shared frequency resource.
  • the station of the telecommunications system comprises an FFT block adapted to determine a frequency spectrum of the shared frequency resource and a detector block adapted to search for at least one energy peak in the determined frequency spectrum, which may correspond to a signal radio transmitter issued by a terminal.
  • the present invention relates to a method of using a shared frequency resource between a plurality of terminals for transmitting data in the form of radio signals to at least one station, in which each terminal transmits data radio signals whose instantaneous frequency spectrum is of width significantly less than a frequency drift of a means of frequency synthesis of said terminal.
  • the method of using a shared frequency resource comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination.
  • each terminal is previously statically configured to transmit radio signals in a single predefined frequency subband of the frequency resource, or according to a single predefined sequence of frequency subbands of said frequency resource.
  • each terminal autonomously determines when to transmit in a frequency sub-band of the shared frequency resource.
  • each terminal independently determines with which power transmit radio signals in a frequency sub-band of the shared frequency resource.
  • the present invention relates to a method of manufacturing terminals intended to use a shared frequency resource.
  • Said manufacturing method comprises, for the manufacture of each terminal, the steps of:
  • the manufacturing method comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination.
  • each terminal is equipped with a frequency synthesis means whose frequency drift is significantly greater than one. predefined width of the instantaneous frequency spectrum of the radio signals to be transmitted by this terminal.
  • the step of determining the frequency sub-band of the frequency resource or the sequence of frequency sub-bands of said frequency resource to be allocated statically to a terminal comprises at least one of the following steps:
  • FIG. 1 a schematic representation of a telecommunications system comprising a station and a plurality of terminals
  • FIG. 2 a schematic representation of an example of occupation of a frequency sub-band by a radio signal transmitted by a terminal
  • FIG. 3 a diagrammatic representation of an example of variation, in the course of time as a function of temperature, of the occupation of a frequency sub-band by a terminal,
  • FIG. 4 a schematic representation of an example of division of a frequency resource into several ranges
  • FIG. 5 a schematic representation of an example of statistical multiplexing of radio signals in the shared frequency resource
  • FIG. 1 very schematically represents a telecommunications system 1 comprising several terminals 10 and a station 20.
  • the invention firstly relates to a method of using a shared frequency resource between several terminals 10 to transmit data in the form of radio signals to the station 20.
  • the term "station” generally means a receiver device adapted to receive radio signals in the entirety of the shared frequency resource.
  • the station 20 is for example any one of the terminals 10, or a particular device such as an access point to a wired or non-wired telecommunications network, centralizing the data transmitted by each of the terminals 10.
  • Radio signal is understood to mean an electromagnetic wave propagating via non-wired means, the frequencies of which are included in the traditional spectrum of radio waves (a few hertz to several hundred gigahertz) or in neighboring frequency bands.
  • Terminals 10 include means for transmitting radio signals, which are known to those skilled in the art.
  • a terminal 10 preferably comprises a programmed computer type device, comprising in particular a processor connected to one or more electronic memories in which are stored computer program code instructions.
  • a terminal 10 also comprises one or more specialized electronic circuits, of the ASIC, FPGA, etc. type.
  • Station 20 includes means for receiving radio signals, which are known to those skilled in the art.
  • the station 20 preferably comprises a programmed computer-type device, comprising in particular a processor connected to one or more electronic memories in which are memorized code instructions. computer program.
  • the station 20 also comprises one or more specialized electronic circuits, of the ASIC, FPGA, etc. type.
  • the invention is based on a principle of FDMA frequency multiplexing, that is to say that the radio signals are transmitted in frequency sub-bands different from the frequency resource.
  • the frequency resource consists of a single frequency band, called “multiplexing band” MC ("Multiplex Channel”), so that the reference will be used.
  • MC indifferently for the multiplexing band and the frequency resource.
  • the frequency resource MC is of frequency width designated by “multiplexing frequency bandwidth” MCB ("Multiplex Channel Bandwidth"), and of central frequency designated by “central multiplexing frequency” MCCF ("Multiplex Channel Central Frequency”).
  • FIG. 2 schematically represents a frequency subband used by a terminal 10.
  • Such a frequency sub-band is mainly determined by its central frequency, called the “typical terminal operating frequency frequency” (TTOF), and by its width, referred to as the “natural frequency bandwidth of the terminal” TNOFR ("Terminal Natural Operating Frequency Range”).
  • TTOF typically terminal operating frequency frequency
  • TNOFR Long Terminal Natural Operating Frequency Range
  • the frequency of operation TNOFR of a terminal 10 corresponds to the frequency width actually occupied by a radio signal over time, taking into account a frequency drift frequency synthesis means of this terminal 10 and taking into account the instantaneous spectral width of the radio signals emitted by said terminal 10, called “occupied frequency width" TOB ("Terminal Occupied Bandwidth").
  • the operating frequency width TNOFR is consequently substantially equal to the occupied frequency width TOB to which the frequency drift D (ie TOB + D) is added, a frequency drift D of 1 kiloHertz (kHz) being considered as corresponding to an accuracy of ⁇ 500 Hz (ie ⁇ D / 2) around the typical TTOF operation frequency.
  • the occupied frequency width TOB is measured as the band at -10 decibels (dB), that is to say as being the set of frequencies for which the measured energy has an attenuation of between 0 dB and - 10 dB with respect to the maximum energy measured for a frequency in the radio signal band.
  • the frequencies for which the energy has a greater attenuation than -10 dB ie -20 dB, -30 dB, etc.
  • other conventions for measuring the occupied frequency width TOB can be used (for example band at -30 dB), and the choice of a particular measurement convention can not be considered as limiting the invention. .
  • the frequency drift of the frequency synthesis means of the terminal 10 has the effect that the instantaneous central frequency of the spectrum of the radio signals emitted by the terminal 10, called the "actual operating frequency of the terminal" TROF ("Terminal Real Operating Frequency") , may be substantially different from the typical TTOF operation frequency.
  • TROF Terminal Real Operating Frequency
  • FIG. 3 illustrates this frequency drift of the actual operating frequency TROF with respect to the typical operation frequency TTOF, for example due to the temperature.
  • Parts a), b) and c) represent the actual TROF operating frequency in the TNOFR operating frequency width for three different temperatures.
  • the instantaneous frequency spectrum of the radio signals emitted by the terminal 10 is occupied frequency width TOB significantly lower than the frequency drift of a means of frequency synthesis of this terminal 10.
  • significantly lower is meant that the occupied frequency bandwidth TOB is at least five times less than the frequency bandwidth of TNOFR operation.
  • the frequency of operation TNOFR of the terminal is, because of the frequency drift of the frequency synthesis means of said terminal, at least five times greater than the width of the instantaneous frequency spectrum of the radio signals emitted by said terminal.
  • the occupied frequency width TOB is at least ten times smaller than the frequency of operation TNOFR, or at least a hundred times lower.
  • the lack of intrinsic frequency stability of the terminals i.e. their frequency drift
  • the typical TTOF operation frequencies of the different terminals 10 will preferably be determined according to a random or pseudo-random number generator, so that different terminals 10 are not assured of be assigned different typical TTOF operation frequencies and / or frequency subbands that do not overlap. It is therefore understood that by considering radio signals of occupied frequency bandwidth TOB significantly smaller than the frequency bandwidth of TNOFR operation, the frequency drift will advantageously contribute to frequency multiplexing radio signals emitted by different terminals in sub-bands. frequency overlapping at least partially.
  • the very low bit rate systems for example of the sensor array type, are a preferred application of the invention, although in no way limiting.
  • the occupied frequency width TOB is for example of the order of a few Hertz to a few hundred Hertz.
  • Frequency of TNOFR operation depends on technology implementation to synthesize the typical frequencies of TTOF operation.
  • the accuracy will for example be of the order of 2 to 40 ppm ("parts per million") so that for a typical frequency of TTOF operation equal to 1 gigahertz, the drift in frequency D will be substantially of the order of 2 kHz ( ⁇ 1 kHz for the accuracy of 2 ppm) at 40 kHz ( ⁇ 20 kHz for the accuracy of 40 ppm).
  • the frequency width of TNOFR operation will be substantially of the order of 2 kHz to 40 kHz.
  • the operating frequency width TNOFR will be substantially of the order of 2.1 kHz to 40.1 kHz, and the ratio TNOFR / TOB will then be substantially of the order from 21 to 401.
  • each terminal is previously statically configured to transmit radio signals in a single frequency sub-band of the frequency resource MC, or according to a only previously defined sequence of frequency sub-bands of said frequency resource to be successively used for the transmission of radio signals.
  • a predefined sequence is a sequence of frequency subbands, which the terminal 10 will use successively when it will have radio signals to be transmitted, and this cyclically.
  • cyclically is meant that when the terminal has used the last frequency sub-band of the sequence, it will rebasculera for the next transmission in a use of the first frequency sub-band of the sequence.
  • different sequences are used to configure each of the terminals 10, in order to limit the probability of collision between radio signals emitted by different terminals in the same frequency sub-band.
  • each terminal 10 is adapted to independently determine a frequency sub-band to be used for the transmission of radio signals.
  • a terminal 10 once configured, always uses the same frequency subband or the same frequency subband sequence by default, independently of the station 20, that is, without synchronizing in frequencies with said station 20 and without negotiating with said station 20 permission to use a frequency subband.
  • the configuration of a terminal 10, and therefore the allocation of a frequency sub-band or a sequence of frequency sub-bands to this terminal 10, is static.
  • a terminal 10 there is nothing to preclude a terminal 10 from being reconfigured in time, especially if it proves a posteriori that certain frequency sub-bands are unusable because of the presence, in these frequency sub-bands, of parasitic signals whose level does not allow the station 20 to correctly decode the radio signals transmitted by terminals 10.
  • Such a reconfiguration can for example be carried out by updating the software embedded in a terminal 10, or by a modification, after factory return of certain electronic components of the terminal 10.
  • each terminal 10 independently determines when to transmit radio signals in a frequency sub-band that is statically assigned to it, without temporally synchronizing with said station 20 and without negotiating with said station 20 permission to use this frequency subband at a given moment.
  • a terminal 10 may implement a prior activity search mechanism on a frequency sub-band that is statically assigned to it, and condition the transmission of a radio signal to non-detection in that region. frequency subband of a radio activity.
  • the radio signals are preferably previously spread signals by means of a spreading code.
  • each terminal 10 is statically configured to use a single predefined spreading code or a predefined sequence of spreading codes.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing terminals 10, in which each terminal 10 is statically configured to transmit in a single frequency sub-band of the resource shared MC frequency, or according to a single predefined sequence of frequency subbands.
  • the configuration of a terminal 10 is essentially by equipping the terminal 10 with software and / or hardware adapted means.
  • the software configuration is performed for example by storing computer program code instructions in a non-volatile electronic memory of the terminal 10 which, when executed by a processor of the terminal 10, ensure that the transmission of radio signals is performed in the only frequency sub-band allocated to it, or according to the only predefined sequence of frequency subbands assigned to it.
  • the hardware configuration is performed for example by implanting, during the manufacture of the terminal 10, specific discrete electronic components, and / or specialized electronic circuits.
  • the manufacture of the terminals 10 of the system 1 must make it possible to ensure that the terminals 10 use frequency sub-bands whose typical frequencies of TTOF operation are distributed in a substantially uniform manner in the shared MC frequency resource.
  • the manufacturing method comprises, for the manufacture of each terminal 10, the steps of:
  • terminal equipment 10 with statically configured frequency synthesis means for transmitting radio signals only in the frequency subband around the determined typical TTOF operation frequency, or only according to the predefined sequence of subbands frequencies around typical TTOF operation frequencies determined.
  • each terminal 10 is preferably equipped with frequency synthesis means whose frequency drift is significantly greater than the occupied frequency width TOB of the radio signals to be emitted by this terminal 10, so that the occupied frequency width TOB is at least five times smaller than the width frequency of operation TNOFR.
  • any type of random or pseudo-random number generator distributed according to a substantially uniform law may be implemented, the choice of a particular generator constituting a variant of implementation of the invention.
  • the frequency synthesis means whose terminals 10 are equipped, preferably comprise at least one quartz oscillator.
  • the synthesis means comprise for example one or more resonator oscillators SAW or BAW, LC, etc., considered known to those skilled in the art.
  • the frequency synthesis means comprise at least one quartz oscillator
  • the following architectures for the frequency synthesis means may be mentioned as non-limiting examples:
  • the static configuration of the terminals 10, as a function of one or more random or pseudo-random number generators is carried out according to the following general principle.
  • An interval of values mapped to the shared MC frequency resource is defined.
  • mapped is meant that each value in the predefined interval is associated with a frequency in the shared MC resource.
  • TTOF n typical operating frequencies
  • 1 ⁇ n ⁇ N which are advantageously distributed regularly in the shared MC frequency resource, for example substantially spaced MCB / N.
  • the predefined interval is then a set Ev of N possible discrete values.
  • the configuration method comprises a step of obtaining a random or pseudo-random number of value included in the set Ev, so that the probability of occurrence of a particular value in said together Ev is substantially equal to 1 / N.
  • said generator may be previously implemented to determine a sequence of values in the set Ev of N values, which is stored. For each new terminal 10 to be configured, the next value in the previously stored sequence is considered and, when the last value of said sequence is reached, the next terminal 10 is configured with the first value of said sequence.
  • the conversion of a given value, in the set Ev of N values, into a given frequency of a given TTOF operation associated with this value depends on the technologies used for the frequency synthesis means. From the value obtained in the set Ev, the method comprises a step of selecting parameters which will allow the terminal 10 to be configured so as to transmit radio frequency signals around the typical operating frequency associated with this value. Nonlimiting examples of selected parameters are given below for different types of frequency synthesis means.
  • each typical operating frequency TTOF n , 1 ⁇ n ⁇ N can be obtained by programming the fractional synthesizer with a fractional division of predefined value D n , 1 n n ⁇ N.
  • nO a given value, overall Ev corresponds to a typical frequency value TTOFno operation, and is associated with a fractional divisor value D n o the terminal 10 is configured to program the synthesizer with a fractional fractional division of value D no.
  • the means of frequency synthesis do not include fractional synthesizer but its mainly consist of an oscillator
  • several approaches are possible to configure the terminal 10 to use a typical frequency of No. TTOF particular operation. Some possible approaches are given below by considering in a nonlimiting manner a quartz oscillator.
  • a first approach consists in considering different crystal oscillators, each quartz oscillator being adapted to provide one of the typical operating frequencies TTOF n possible, 1 ⁇ n ⁇ N.
  • a second approach consists in modifying the oscillation frequency of a crystal oscillator by means of a varicap or other, at the terminals of which a voltage source of the terminal 10 applies a control voltage.
  • Each typical frequency of operation TTOF n 1 ⁇ n ⁇ N, is obtained by applying a voltage of value V n predefined, 1 ⁇ n ⁇ N.
  • a given value nO, in the set of N values, corresponds to a frequency The operation of TTOF value No. , and is associated with a voltage value Vn.
  • the terminal 10 is configured such that the voltage source forms a voltage of value V # at the terminals of the varicap.
  • the terminal 10 is configured to present, at the input of said D / A converter, a discrete value for obtaining, at the output of said D / A converter, the value V N o desired for the control voltage; said discrete value is for example stored in a flash memory of the terminal 10.
  • the value of the control voltage generated is mainly determined by the values of the components constituting the said voltage source.
  • electrical circuit such as a resistive bridge or the like
  • a control voltage of value V n is obtained by appropriate modification of the values of the components forming said electrical circuit. This change is made a priori or a posteriori: a priori modification: N groups of components of different values are considered, each group making it possible to obtain a voltage value V n among the N possible values.
  • the desired value V n o for the control voltage is selected as a function of the value obtained in the set Ev, and the components of the group making it possible to substantially obtain a voltage of value V n o, are implanted in the terminal 10 at the during its manufacture.
  • a posteriori modification a group of components being implanted in the terminal 10, the value of at least one of these components is modified. Such a modification is carried out by simple manipulation (manual or by a programmed automaton) of the component when it is a variable component (resistance, capacitance or variable inductance), or by physical retouching of said component, for example by means of of a laser manipulated by a programmed automaton.
  • a third approach, to modify the oscillation frequency of a quartz oscillator is to directly modify the characteristics of said crystal oscillator.
  • Such a modification is effected for example by a physical retouch of at least one passive component internal to the crystal oscillator (capacitance, inductance), for example by means of a laser manipulated by a programmed automaton, or even by mechanical forming. an internal inductance to said crystal oscillator, by a programmed automaton.
  • FIG. 4 represents such a division of the shared frequency resource MC into M ranges P m .
  • M groups of passive components are defined, making it possible to modify a priori the oscillation frequency of a quartz oscillator.
  • TTOFno desired determined according to a random number generator or pseudo-random
  • the range P m o in which is located said typical frequency of operation TTOF no and the components of the group associated with this range are located in the terminal 10.
  • the value of at least one of these components is modified a posteriori so as to obtain an oscillation frequency substantially equal to the typical operation frequency TTOF no.
  • random or pseudo-random number generators are used.
  • a first random or pseudo-random number generator to select a frequency range P m o of the shared frequency resource MC
  • a second random number generator to select a typical frequency of operation in the range P m o selected.
  • the static configuration of a terminal 10 transmitting radio signals according to a sequence is carried out analogously by selecting, according to a random or pseudo-random number generator, several typical operating frequencies.
  • a first random or pseudo-random number generator is considered for selecting a frequency range P m o of the shared frequency resource MC, then a second random number generator for selecting a sequence of frequencies. typical operations all within the range P m o.
  • the present invention also relates to the telecommunications system 1 comprising at least one station 20 and a plurality of terminals 10.
  • the frequency subbands used by the different terminals 10 are not necessarily disjointed. As a result, some of said frequency subbands may overlap in whole or in part (e.g., if the frequency of operation TNOFR is greater than the typical frequency spacing of possible TTOFn operations).
  • FIG. 5 schematically illustrates an example of statistical multiplexing of radio signals transmitted by different terminals in the shared MC frequency resource.
  • FIG. 5 illustrates, in the right part, a case where two frequency sub-bands of TNOFR width, allocated to different terminals, partially overlap, and where the frequency drift makes it possible to avoid a collision between the radio signals issued by these terminals.
  • all the terminals 10 have substantially the same frequency width of operation TNOFR. None excludes, according to other examples, to have terminals 10 which have different frequency widths of operation.
  • each terminal 10 is configured to independently determine when to transmit in a frequency sub-band that is statically assigned to it and / or with which power to transmit in this frequency sub-band.
  • the station 20 preferably comprises means for detecting and decoding radio signals transmitted simultaneously by different terminals in different frequency sub-bands.
  • radio signals having no synchronization, a priori, with the station 20 the latter must be able to detect any radio signal appearing in a multiplexing band MC, and to determine whether these radio signals correspond to radio signals emitted by terminals 10 or parasitic signals.
  • the station 20 uses a software radio-type implementation (SDR or "Software Defined Radio” in the English literature). Saxon), for example one or more of the following implementations, cited as non-limiting examples:
  • a digital baseband of width MCB of sufficient dynamics to process a plurality of signals in parallel.
  • FIG. 6 schematically represents a preferred embodiment of station 20. It will be noted that station 20 may also comprise other elements not shown in FIG. 6.
  • the station 20 mainly comprises an analog module 200 and a digital module 210.
  • the analog module 200 comprises in particular:
  • an antenna 201 adapted to receive radio signals in the multiplexing band MC
  • a band-pass filter 202 adapted to filter unwanted signals outside the multiplexing band MC
  • a local oscillator 204 adapted to a substantially sinusoidal signal, designated LOi, of frequency substantially equal to the central frequency of multiplexing MCCF,
  • phase-shifter 205 adapted to form a quadrature-phase replica of the signal LOi, designated by LOQ,
  • two mixers 206 adapted to mix a signal at the output of the antenna filter 202 with respectively the signal LOi and the signal LO Qj
  • two low-pass filters 207 respectively output from each mixer 206, designated by "anti-aliasing filters", of cut-off frequency for example substantially equal to half the MCB multiplexing frequency width (MCB / 2).
  • the digital module 210 comprises in particular two analog / digital converters (AN) 21 1 adapted to sample the signals at the output respectively of each anti-aliasing filter 207, for example with a sampling frequency substantially equal to the MCB multiplexing frequency width.
  • AN analog / digital converters
  • the output signals of the A / D converters 21 1 respectively correspond to the real part and to the imaginary part of a complex signal designated ST.
  • the digital module 210 then comprises several functional blocks.
  • the digital module 210 comprises an FFT block 212, adapted to transpose the complex signal ST from the time domain to the frequency domain, so as to obtain a complex signal SF representative of the frequency spectrum of the complex signal ST.
  • the digital module 210 then comprises a detector block 213, adapted to seek in the complex signal SF frequencies for which peaks of energy are obtained, which may correspond to the presence of a radio signal transmitted by a terminal 10.
  • the station 20 does not necessarily know the frequencies used by the various terminals 1 0, in particular because the actual frequency of TROF operation of a terminal 10 can be very different from the typical frequency of TTOF operation of this terminal due to the frequency drift.
  • the use of the FFT block 21 2 and the detector block 21 3 therefore makes it possible to determine whether terminals 1 0 are transmitting radio signals and, if necessary, to estimate their actual frequencies of operation TROF.
  • the FFT block 21 2 must be adapted to provide a complex signal SF with a granularity in the frequency domain making it possible to detect a radio signal with a busy frequency width TOB.
  • the minimum occupied frequency width TOBMIN is preferably considered.
  • the FFT block 21 2 is, for example configured to obtain frequency samples, in the frequency band from 0 Hz to MCB, with a step equal to MCB / TOB M IN, or for elementary frequencies 0, TOBMIN, 2 OB M IN, 3 OB M IN, MCB - TOBMIN-
  • the detector block 21 3 for example measures the energy for each elementary frequency.
  • a criterion for detecting a signal emitted by a terminal 1 0 is, for example, checked when the measured energy for an elementary frequency is greater than a predefined threshold.
  • the sinusoidal signal of frequency F e o is multiplied to the complex signal ST by means of a multiplying block 21 5. This multiplication makes it possible to reduce the signal, detected around the elementary frequency of value F e o, around the zero frequency 0 Hz.
  • the digital module 21 0 then comprises a low-pass filter block 21 6 with a cut-off frequency substantially equal to half the occupied frequency width TOB (ie TOB / 2). In the case where several widths frequency occupied are possible, it is considered preferably the maximum occupied frequency width TOBMAX (a cutoff frequency substantially equal to TOBMAX / 2).
  • the digital module 210 then comprises a decoder block 217 adapted to extract the data transmitted by a terminal 10.
  • the exact implementation of the decoding block 217 depends on a predefined protocol for formatting the data transmitted by the terminals 10, and sets implement means known to those skilled in the art.
  • the detector block 213 can be made to detect a plurality of elementary frequencies that may correspond to signals transmitted by terminals 10.
  • the detector block 213 may be required to detect a number Ns of such elementary frequencies.
  • the variable local oscillator blocks 214, multiplier 215, low-pass filter 216 and decoder 217 are advantageously replicated Ns times in order to process in parallel the signals around each of the Ns elementary frequencies that can be used by a terminal 10 .
  • the station 20 comprises means for frequency tracking the typical frequency of TTOF operation of a terminal 10, in order to follow the drift thereof.
  • the station 20 comprises means of performing a filtering adapted around any typical frequency of TTOF operation processed.
  • the present invention thus makes it possible to perform statistical multiplexing of the radio signals emitted by different terminals sharing the same frequency resource MC in a decentralized manner.
  • the use of frequency synthesis means whose frequency drift is greater than the instantaneous spectral width TOB of the radio signals emitted by the terminal 10 makes it possible to obtain statistical frequency multiplexing.
  • the terminals 10 are advantageously configured so static from the factory to transmit radio signals in a single predefined frequency subband, or according to a single predefined sequence of frequency subbands.
  • the typical frequencies of TTOF operation n are allocated in a substantially random manner, which also makes it possible to obtain statistical frequency multiplexing of the different radioelectric signals.
  • Such an approach may be referred to as FSFDMA for "Forced Statistical FDMA".
  • the invention does not require temporal and frequency synchronization of the terminals 10 with each other and with the station 20.
  • terminals 10 it is possible to produce terminals 10 according to the invention at low cost, which makes the invention particularly suitable for low-rate systems, such as sensor networks, for example systems employing signals radio frequency whose width of the instantaneous frequency spectrum is between 5 Hz and 5 kHz, or preferably between 5 Hz and 500 Hz.
  • the telecommunications system according to the invention is at the service of the terminals 10 insofar as they decide when and with what power to transmit, and to the extent that they are equipped with synthesis means such frequency drift is much greater than the occupied frequency width TOB.
  • the station 20 does not generally know in advance the time at which each terminal 10 plans to transmit and does not know in advance the frequency subband that will be used by each terminal 10 (plus particularly the actual frequency of operation TROF of each terminal 10).
  • the station 20 must therefore perform a search for radio signals potentially transmitted by terminals, and this throughout the multiplexing band MC.

Abstract

La présente invention concerne un terminal (10) comportant des moyens de transmettre des données en direction d'une station (20) sous la forme de signaux radioélectriques, lesdits signaux radioélectriques étant transmis en utilisant une ressource fréquentielle (MC) partagée entre une pluralité de terminaux (10), caractérisé en ce que ledit terminal est configuré pour émettre des signaux radioélectriques dont le spectre fréquentiel instantané est de largeur (TOB) significativement inférieure à une dérive en fréquence d'un moyen de synthèse fréquentielle dudit terminal. La présente invention concerne également un procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle, un procédé de fabrication de terminaux (10) et un système (1) de télécommunications.

Description

Procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée, procédé de fabrication de terminaux, terminaux et système de télécommunications
La présente invention appartient au domaine des télécommunications, notamment les télécommunications sans fil. La présente invention concerne plus particulièrement le multiplexage des signaux radioélectriques émis par des terminaux différents partageant une même ressource fréquentielle.
Les principales techniques connues de multiplexage de signaux radioélectriques dans les réseaux de télécommunications actuels, pour permettre à différents terminaux d'accéder à une ressource fréquentielle partagée pour communiquer avec une station, consistent principalement à multiplexer lesdits signaux radioélectriques :
- en les émettant dans des sous-bandes fréquentielles différentes
(« Frequency Division Multiple Access » ou FDMA dans la littérature anglo-saxonne) ;
- en les émettant dans des intervalles de temps différents (« Time Division Multiple Access » ou TDMA) ;
- en étalant leur spectre fréquentiel au moyen de codes généralement sensiblement orthogonaux entre eux (« Code Division Multiple Access » ou CDMA).
Chacune de ces techniques repose sur des mécanismes d'attribution des canaux physiques (sous-bande fréquentielle, intervalle de temps, code d'étalement) aux différents terminaux qui sont souvent très complexes, dynamiques et le centralisés au niveau de la station ou du réseau en général.
Ces mécanismes d'attribution nécessitent une étroite synchronisation en temps et/ou en fréquences d'un terminal avec d'une part la station, et d'autre part les autres terminaux, par l'intermédiaire d'un protocole souvent complexe et gourmand en énergie, car requérant une mise en route fréquente de chaque terminal.
On comprend que ces mécanismes d'attribution sont notamment incompatibles avec des systèmes de télécommunications à très bas débit (de l'ordre de quelques bits par seconde), du fait que ces débits sont insuffisants pour maintenir la synchronisation entre les terminaux et la station, et/ou à très forte portée (de l'ordre de quelques dizaines de kilomètres en milieu rural), du fait qu'il est très complexe de maintenir synchronisés entre eux des terminaux qui sont très éloignés (temps de propagation, effet Doppler, etc.).
La présente invention vise à résoudre les problèmes susmentionnés, et vise notamment à proposer un procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée par plusieurs terminaux qui soit simple et peu coûteux à mettre en œuvre, tout en garantissant un niveau faible de collisions entre signaux radioélectriques émis par des terminaux différents.
La présente invention trouve une application avantageuse, bien que nullement limitative, dans les systèmes de collecte d'informations bas débit, tels que les réseaux de capteurs dans lesquels des capteurs émettent de façon récurrente des données représentatives de la grandeur physique mesurée à destination d'une station de collecte de données. On peut citer, à titre d'exemple non limitatif, des capteurs embarqués dans des compteurs électriques ou gaz, qui émettraient des données relatives à la consommation électrique ou en gaz à une station de collecte en vue d'établir la facturation associée à cette consommation.
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un terminal comportant des moyens de transmettre des données en direction d'une station sous la forme de signaux radioélectriques, lesdits signaux radioélectriques étant transmis en utilisant une ressource fréquentielle partagée entre une pluralité de terminaux. Le terminal est configuré pour émettre des signaux radioélectriques dont le spectre fréquentiel instantané est de largeur significativement inférieure à une dérive en fréquence d'un moyen de synthèse fréquentielle dudit terminal.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le terminal comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles.
De préférence, le terminal est configuré de façon statique pour transmettre des signaux radioélectriques dans une seule sous-bande fréquentielle prédéfinie de la ressource fréquentielle, ou d'après une seule séquence prédéfinie de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle. De préférence, le terminal est configuré pour déterminer de façon autonome quand émettre dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle partagée.
De préférence, le terminal est configuré pour déterminer de façon autonome avec quelle puissance émettre des signaux radioélectriques dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle partagée.
De préférence, les signaux radioélectriques sont des signaux préalablement étalés au moyen d'un code d'étalement. Avantageusement, ledit terminal est configuré de façon statique pour utiliser un seul code d'étalement prédéfini ou une séquence prédéfinie de codes d'étalement.
Selon un second aspect, la présente invention concerne un système de télécommunications comportant :
- une pluralité de terminaux selon l'invention,
- au moins une station comportant des moyens de détecter et de décoder des signaux radioélectriques émis simultanément dans des sous-bandes fréquentielles différentes de la ressource fréquentielle partagée.
De préférence, la station du système de télécommunications comporte un bloc FFT adapté à déterminer un spectre fréquentiel de la ressource fréquentielle partagée et un bloc détecteur adapté à rechercher au moins un pic d'énergie dans le spectre fréquentiel déterminé, susceptible de correspondre à un signal radioélectrique émis par un terminal.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée entre une pluralité de terminaux pour émettre des données sous la forme de signaux radioélectriques à destination d'au moins une station, dans lequel chaque terminal émet des signaux radioélectriques dont le spectre fréquentiel instantané est de largeur significativement inférieure à une dérive en fréquence d'un moyen de synthèse fréquentielle dudit terminal.
Suivant des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles. De préférence, chaque terminal est préalablement configuré de façon statique pour émettre des signaux radioélectriques dans une seule sous-bande fréquentielle prédéfinie de la ressource fréquentielle, ou d'après une seule séquence prédéfinie de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle.
De préférence, chaque terminal détermine de façon autonome quand émettre dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle partagée.
De préférence, chaque terminal détermine de façon autonome avec quelle puissance émettre des signaux radioélectriques dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle partagée.
Selon un quatrième aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication de terminaux destinés à utiliser une ressource fréquentielle partagée. Ledit procédé de fabrication comporte, pour la fabrication de chaque terminal, les étapes de :
- obtention d'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire en fonction d'au moins un générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires distribués suivant une loi sensiblement uniforme,
- détermination d'une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle ou d'une séquence de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle en fonction de l'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire,
- équipement dudit terminal avec un moyen de synthèse fréquentielle configuré de façon statique pour transmettre des signaux radioélectriques seulement dans la sous-bande fréquentielle ou seulement d'après la séquence prédéfinie de sous- bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle déterminée en fonction de l'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire. Suivant des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé de fabrication comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles.
De préférence, chaque terminal est équipé d'un moyen de synthèse fréquentielle dont la dérive en fréquence est significativement supérieure à une largeur prédéfinie du spectre fréquentiel instantané des signaux radioélectriques devant être émis par ce terminal.
De préférence, l'étape de détermination de la sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle ou de la séquence de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle à attribuer de façon statique à un terminal comprend au moins l'une des étapes suivantes :
- sélection d'une valeur de division fractionnaire pour un synthétiseur fractionnaire de fréquences,
- sélection d'une valeur de tension de commande à appliquer à un oscillateur commandé en tension,
- sélection d'un groupe de composants à implanter dans le terminal pour modifier la fréquence d'oscillation d'un oscillateur,
- sélection d'une retouche physique à réaliser sur au moins un composant pour modifier la fréquence d'oscillation d'un oscillateur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent :
- Figure 1 : une représentation schématique d'un système de télécommunications comportant une station et une pluralité de terminaux,
- Figure 2 : une représentation schématique d'un exemple d'occupation d'une sous-bande fréquentielle par un signal radioélectrique émis par un terminal,
- Figure 3 : une représentation schématique d'un exemple de variation, au cours en fonction de la température, de l'occupation d'une sous-bande fréquentielle par un terminal,
- Figure 4 : une représentation schématique d'un exemple de découpage d'une ressource fréquentielle en plusieurs plages,
- Figure 5 : une représentation schématique d'un exemple de multiplexage statistique de signaux radioélectriques dans la ressource fréquentielle partagée,
- Figure 6 : une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'une station du système de télécommunications. La figure 1 représente, de façon très schématique, un système 1 de télécommunications comprenant plusieurs terminaux 10 et une station 20.
L'invention concerne tout d'abord un procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle partagée entre plusieurs terminaux 10 pour émettre des données sous la forme de signaux radioélectriques à destination de la station 20.
Dans le contexte de l'invention, on entend de manière générale par « station » un dispositif récepteur adapté à recevoir des signaux radioélectriques dans la globalité de la ressource fréquentielle partagée. La station 20 est par exemple l'un quelconque des terminaux 10, ou un dispositif particulier tel qu'un point d'accès à un réseau filaire ou non filaire de télécommunications, centralisant les données émises par chacun des terminaux 10.
On entend par « signal radioélectrique » une onde électromagnétique se propageant via des moyens non filaires, dont les fréquences sont comprises dans le spectre traditionnel des ondes radioélectriques (quelques hertz à plusieurs centaines de gigahertz) ou dans des bandes de fréquences voisines.
Il est à noter qu'on considère principalement le cas d'une émission de données par des terminaux 10 vers la station 20. L'émission éventuelle de données par la station 20 vers les terminaux 10 sort du cadre de l'invention.
Les terminaux 10 comportent des moyens d'émettre des signaux radioélectriques, considérés comme connus de l'homme de l'art. En outre, un terminal 10 comporte de préférence un dispositif du type ordinateur programmé, comprenant notamment un processeur relié à une ou des mémoires électroniques dans lesquelles sont mémorisées des instructions de code de programme d'ordinateur. Suivant certains modes de réalisation, un terminal 10 comporte également un ou des circuits électroniques spécialisés, de type ASIC, FPGA, etc.
La station 20 comporte des moyens de recevoir des signaux radioélectriques, considérés comme connus de l'homme de l'art. En outre, la station 20 comporte de préférence un dispositif du type ordinateur programmé, comprenant notamment un processeur relié à une ou des mémoires électroniques dans lesquelles sont mémorisées des instructions de code de programme d'ordinateur. Suivant certains modes de réalisation, la station 20 comporte également un ou des circuits électroniques spécialisés, de type ASIC, FPGA, etc.
L'invention repose sur un principe de multiplexage en fréquences FDMA, c'est-à-dire que les signaux radioélectriques sont émis dans des sous- bandes fréquentielles différentes de la ressource fréquentielle.
Dans la suite de la description, on se place dans le cas non limitatif où la ressource fréquentielle est constituée d'une seule bande fréquentielle, dite « bande de multiplexage » MC (« Multiplex Channel »), de sorte qu'on utilisera la référence MC indifféremment pour la bande de multiplexage et la ressource fréquentielle. Rien n'exclut, suivant d'autres exemples non détaillés, que la ressource fréquentielle se décompose en plusieurs bandes de multiplexage différentes, éventuellement non adjacentes.
La ressource fréquentielle MC est de largeur fréquentielle désignée par « largeur fréquentielle de multiplexage » MCB (« Multiplex Channel Bandwidth »), et de fréquence centrale désignée par « fréquence centrale de multiplexage » MCCF (« Multiplex Channel Central Frequency »).
La figure 2 représente schématiquement une sous-bande fréquentielle utilisée par un terminal 10.
Une telle sous-bande fréquentielle est déterminée principalement par sa fréquence centrale, dite « fréquence typique d'opération du terminal » TTOF (« Terminal Typical Operating Frequency ») et par sa largeur, dite « largeur fréquentielle d'opération naturelle du terminal » TNOFR (« Terminal Natural Operating Frequency Range »). La largeur fréquentielle d'opération TNOFR d'un terminal 10 correspond à la largeur fréquentielle effectivement occupée par un signal radioélectrique au cours du temps, en tenant compte d'une dérive en fréquence des moyens de synthèse fréquentielle de ce terminal 10 et en tenant compte de la largeur spectrale instantanée des signaux radioélectriques émis par ledit terminal 10, dite « largeur fréquentielle occupée » TOB (« Terminal Occupied Bandwidth »).
La largeur fréquentielle d'opération TNOFR est par conséquent sensiblement égale à la largeur fréquentielle occupée TOB à laquelle est ajoutée la dérive fréquentielle D (soit TOB+D), une dérive fréquentielle D de 1 kiloHertz (kHz) étant considérée comme correspondant à une précision de ± 500 Hz (soit ± D/2) autour de la fréquence typique d'opération TTOF.
La largeur fréquentielle occupée TOB est par exemple mesurée comme étant la bande à -10 décibels (dB), c'est-à-dire comme étant l'ensemble des fréquences pour lesquelles l'énergie mesurée présente une atténuation comprise entre 0 dB et -10 dB par rapport à l'énergie maximale mesurée pour une fréquence dans la bande du signal radioélectrique. En d'autres termes, les fréquences pour lesquelles l'énergie présente une atténuation plus importante que -10 dB (soit -20 dB, -30 dB, etc.) ne sont pas prises en compte dans la mesure de la largeur fréquentielle occupée TOB. Il est à noter que d'autres conventions de mesure de la largeur fréquentielle occupée TOB peuvent être utilisées (par exemple bande à -30 dB), et le choix d'une convention de mesure particulière ne saurait être considéré comme limitatif de l'invention.
La dérive en fréquence des moyens de synthèse fréquentielle du terminal 10 a pour effet que la fréquence centrale instantanée du spectre des signaux radioélectriques émis par le terminal 10, dite « fréquence réelle d'opération du terminal » TROF (« Terminal Real Operating Frequency »), peut être sensiblement différente de la fréquence typique d'opération TTOF.
La figure 3 illustre cette dérive en fréquence de la fréquence réelle d'opération TROF par rapport à la fréquence typique d'opération TTOF du fait par exemple de la température. Les parties a), b) et c) représentent la fréquence réelle d'opération TROF dans la largeur fréquentielle d'opération TNOFR pour trois températures différentes.
De préférence, le spectre fréquentiel instantané des signaux radioélectriques émis par le terminal 10 est de largeur fréquentielle occupée TOB significativement inférieure à la dérive en fréquence d'un moyen de synthèse fréquentielle de ce terminal 10. Par « significativement inférieure », on entend que la largeur fréquentielle occupée TOB est au moins cinq fois inférieure à la largeur fréquentielle d'opération TNOFR. En d'autres termes, la largeur fréquentielle d'opération TNOFR du terminal 10 est, du fait de la dérive en fréquence des moyens de synthèse fréquentielle dudit terminal, au moins cinq fois supérieure à la largeur TOB du spectre fréquentiel instantané des signaux radioélectriques émis par ledit terminal. Suivant des modes particuliers de réalisation, la largeur fréquentielle occupée TOB est au moins dix fois inférieure à la largeur fréquentielle d'opération TNOFR, voire au moins cent fois inférieure.
On comprend que plus le rapport entre la largeur fréquentielle occupée TOB et la largeur fréquentielle d'opération TNOFR est petit, plus la dérive en fréquence est importante. On comprend cependant que plus la dérive en fréquence tolérée est importante plus des moyens de synthèse fréquentielle à bas coût peuvent être mis en œuvre dans chacun des terminaux 10.
En outre, le manque de stabilité intrinsèque en fréquence des terminaux 10 (c'est-à-dire leur dérive en fréquence), peut être statistiquement tiré à profit pour diminuer la probabilité de collision entre des signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 différents.
En effet, on verra par la suite que les fréquences typiques d'opération TTOF des différents terminaux 10 seront préférentiel lement déterminées en fonction d'un générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires, de sorte que des terminaux 10 différents ne sont pas assurés de se voir attribuer des fréquences typiques d'opération TTOF différentes et/ou des sous-bandes fréquentielles qui ne se recouvrent pas. On comprend donc qu'en considérant des signaux radioélectriques de largeur fréquentielle occupée TOB significativement inférieure à la largeur fréquentielle d'opération TNOFR, la dérive en fréquences contribuera avantageusement à multiplexer en fréquences des signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 différents dans des sous-bandes fréquentielles se recouvrant au moins partiellement.
On comprend que, plus le rapport TOB/TNOFR entre la largeur fréquentielle occupée TOB et la largeur fréquentielle d'opération TNOFR diminue, plus la probabilité de collision entre des signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 différents diminue.
Tel qu'on l'a vu, les systèmes très bas débits, par exemple du type réseau de capteurs, sont une application préférée de l'invention, bien que nullement limitative. Dans le cas d'un système très bas débit, la largeur fréquentielle occupée TOB est par exemple de l'ordre de quelques Hertz à quelques centaines de Hertz.
La largeur fréquentielle d'opération TNOFR dépend de la technologie mise en œuvre pour synthétiser les fréquences typiques d'opération TTOF. Dans le cas de moyens de synthèse fréquentielle comprenant un oscillateur à quartz, la précision sera par exemple de l'ordre de 2 à 40 ppm (« parts per million ») de sorte, que pour une fréquence typique d'opération TTOF égale à 1 gigahertz, la dérive en fréquence D sera sensiblement de l'ordre de 2 kHz (± 1 kHz pour la précision de 2 ppm) à 40 kHz (± 20 kHz pour la précision de 40 ppm). Dans ce cas, la largeur fréquentielle d'opération TNOFR sera sensiblement de l'ordre de 2 kHz à 40 kHz. Plus particulièrement, dans le cas d'une largeur fréquentielle occupée TOB de 100 Hz, la largeur fréquentielle d'opération TNOFR sera sensiblement de l'ordre de 2.1 kHz à 40.1 kHz, et le rapport TNOFR/TOB sera alors sensiblement de l'ordre de 21 à 401 .
Dans un mode préféré de mise en œuvre du procédé d'utilisation de la ressource fréquentielle MC, chaque terminal est préalablement configuré de façon statique pour émettre des signaux radioélectriques dans une seule sous- bande fréquentielle de la ressource fréquentielle MC, ou d'après une seule séquence préalablement définie de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle, à utiliser successivement pour la transmission de signaux radioélectriques.
On note dés à présent qu'une séquence prédéfinie est une séquence de sous-bandes fréquentielles, que le terminal 10 va utiliser successivement lorsqu'il aura des signaux radioélectriques à transmettre, et ce de façon cyclique. Par « de façon cyclique », on entend que lorsque le terminal aura utilisé la dernière sous-bande fréquentielle de la séquence, il rebasculera, pour la transmission suivante, dans une utilisation de la première sous-bande fréquentielle de la séquence. De préférence, des séquences différentes sont utilisées pour configurer chacun des terminaux 10, afin de limiter la probabilité de collision entre des signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 différents dans une même sous-bande fréquentielle.
On comprend qu'en forçant chaque terminal 10 à émettre dans une seule sous-bande fréquentielle ou suivant une séquence prédéfinie de sous- bandes fréquentielles, la configuration se fait une fois pour toutes, et chaque terminal 10 est adapté à déterminer de façon indépendante une sous-bande fréquentielle à utiliser pour l'émission de signaux radioélectriques. Par « une fois pour toutes », on entend qu'un terminal 10, une fois configuré, utilise par défaut toujours la même sous-bande fréquentielle ou la même séquence de sous-bandes fréquentielles, de façon indépendante de la station 20, c'est-à-dire sans se synchroniser en fréquences avec ladite station 20 et sans négocier avec ladite station 20 la permission d'utiliser une sous- bande fréquentielle. En d'autres termes, la configuration d'un terminal 10, et par conséquent l'attribution d'une sous-bande fréquentielle ou d'une séquence de sous-bandes fréquentielles à ce terminal 10, est statique.
Rien n'exclut toutefois qu'un terminal 10 puisse être reconfiguré dans le temps, notamment s'il s'avère a posteriori que certaines sous-bandes fréquentielles sont inexploitables du fait de la présence, dans ces sous-bandes fréquentielles, de signaux parasites dont le niveau ne permet pas à la station 20 de décoder correctement les signaux radioélectriques transmis par des terminaux 10. Une telle reconfiguration peut par exemple s'effectuer par une mise à jour du logiciel embarqué dans un terminal 10, ou par une modification, après retour en usine, de certains composants électroniques du terminal 10.
De préférence, chaque terminal 10 détermine de façon indépendante quand émettre des signaux radioélectriques dans une sous-bande fréquentielle qui lui est attribuée de façon statique, sans se synchroniser temporellement avec ladite station 20 et sans négocier avec ladite station 20 la permission d'utiliser cette sous-bande fréquentielle à un instant donné. Dans une variante, un terminal 10 peut mettre en œuvre un mécanisme de recherche préalable d'activité sur une sous-bande fréquentielle qui lui est attribuée de façon statique, et conditionner l'émission d'un signal radioélectrique à la non- détection dans cette sous-bande fréquentielle d'une activité radioélectrique.
En variante ou en alternative, les signaux radioélectriques sont de préférence des signaux préalablement étalés au moyen d'un code d'étalement. De préférence, chaque terminal 10 est configuré de façon statique pour utiliser un seul code d'étalement prédéfini ou une séquence prédéfinie de codes d'étalement.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication des terminaux 10, dans lequel chaque terminal 10 est configuré de façon statique pour émettre dans une seule sous-bande fréquentielle de la ressource frequentielle MC partagée, ou d'après une seule séquence prédéfinie de sous- bandes fréquentielles.
La configuration d'un terminal 10 s'effectue essentiellement en équipant ce terminal 10 de moyens logiciels et/ou matériels adaptés. La configuration logicielle s'effectue par exemple en mémorisant dans une mémoire électronique non volatile du terminal 10 des instructions de code de programme d'ordinateur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur du terminal 10, assurent que l'émission de signaux radioélectriques s'effectue dans la seule sous-bande fréquentielle qui lui est attribuée, ou d'après la seule séquence prédéfinie de sous-bandes fréquentielles qui lui est attribuée. La configuration matérielle s'effectue par exemple en implantant, au cours de la fabrication du terminal 10, des composants électroniques discrets spécifiques, et/ou des circuits électroniques spécialisés.
La fabrication des terminaux 10 du système 1 doit permettre d'assurer que les terminaux 10 utilisent des sous-bandes fréquentielles dont les fréquences typiques d'opération TTOF sont réparties de façon sensiblement uniforme dans la ressource fréquentielle MC partagée.
De préférence, le procédé de fabrication comporte, pour la fabrication de chaque terminal 10, les étapes de :
- obtention d'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire en fonction d'au moins un générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires distribués suivant une loi sensiblement uniforme,
- détermination d'une fréquence typique d'opération TTOF ou d'une séquence de fréquences typiques d'opération TTOF en fonction de l'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire,
- équipement du terminal 10 avec un moyen de synthèse fréquentielle configuré de façon statique pour transmettre des signaux radioélectriques seulement dans la sous-bande fréquentielle autour de la fréquence typique d'opération TTOF déterminée, ou seulement d'après la séquence prédéfinie de sous- bandes fréquentielles autour des fréquences typiques d'opération TTOF déterminées.
Tel qu'indiqué précédemment, chaque terminal 10 est de préférence équipé d'un moyen de synthèse fréquentielle dont la dérive en fréquence est significativement supérieure à la largeur fréquentielle occupée TOB des signaux radioélectriques devant être émis par ce terminal 10, de sorte que la largeur fréquentielle occupée TOB est au moins cinq fois inférieure à la largeur fréquentielle d'opération TNOFR.
Au cours de l'étape d'obtention d'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire, tout type de générateur de nombres aléatoires ou pseudoaléatoires distribués suivant une loi sensiblement uniforme peut être mis en œuvre, le choix d'un générateur particulier ne constituant qu'une variante d'implémentation de l'invention.
Les moyens de synthèse fréquentielle, dont les terminaux 10 sont équipés, comportent de préférence au moins un oscillateur à quartz. Suivant d'autres exemples, les moyens de synthèse comportent par exemple un ou des oscillateurs à résonateurs SAW ou BAW, LC, etc., considérés connus de l'homme de l'art.
Dans le cas où les moyens de synthèse fréquentielle comportent au moins un oscillateur à quartz, on peut citer, à titre d'exemples non limitatifs, les architectures suivantes pour les moyens de synthèse fréquentielles :
- oscillateur à quartz direct, multiplié ou non,
- oscillateur à quartz suivi d'un oscillateur synchrone (sur une harmonique de l'oscillateur à quartz ou non),
- oscillateur à quartz monté en référence d'un synthétiseur à boucle de verrouillage de phase (PLL ou « Phase Locked Loop » dans la littérature anglo-saxonne) entière ou fractionnaire, combiné à un oscillateur contrôlé en tension (VCO ou « Voltage Controlled
Oscillator »).
La configuration statique des terminaux 10, en fonction d'un ou de plusieurs générateurs de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires s'effectue suivant le principe général suivant.
On définit un intervalle de valeurs mis en correspondance avec la ressource fréquentielle MC partagée. Par « mis en correspondance », on entend que chaque valeur dans l'intervalle prédéfini est associée à une fréquence dans la ressource fréquentielle MC partagée. De préférence, on se limite à un nombre N de fréquences typiques d'opération TTOFn possibles, 1 < n < N, qui sont avantageusement réparties régulièrement dans la ressource fréquentielle MC partagée, par exemple sensiblement espacées de MCB/N. L'intervalle prédéfini est alors un ensemble Ev de N valeurs discrètes possibles.
Pour un terminal 10 à configurer, le procédé de configuration comporte une étape d'obtention d'un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire de valeur comprise dans l'ensemble Ev, de sorte que la probabilité d'occurrence d'une valeur particulière dans ledit ensemble Ev est sensiblement égale à 1/N. Il est à noter que, de manière équivalente, ledit générateur peut être préalablement mis en œuvre pour déterminer une suite de valeurs dans l'ensemble Ev de N valeurs, qui est mémorisée. Pour chaque nouveau terminal 10 à configurer, on considère la valeur suivante dans la suite préalablement mémorisée et, lorsque la dernière valeur de ladite suite est atteinte, le terminal 10 suivant est configuré avec la première valeur de ladite suite.
La conversion d'une valeur donnée, dans l'ensemble Ev de N valeurs, en une fréquence typique d'opération TTOF donnée associée à cette valeur dépend des technologies utilisées pour les moyens de synthèse fréquentielle. A partir de la valeur obtenue dans l'ensemble Ev, le procédé comporte une étape de sélection de paramètres qui vont permettre de configurer le terminal 10 de sorte à émettre des signaux radiofréquences autour de la fréquence typique d'opération associée à cette valeur. On donne ci-après des exemples non limitatifs de paramètres sélectionnés, pour différents types de moyens de synthèse fréquentielle.
Lorsque les moyens de synthèse fréquentielle comportent un synthétiseur fractionnaire, chaque fréquence typique d'opération TTOFn, 1 ≤ n < N, peut être obtenue en programmant le synthétiseur fractionnaire avec une division fractionnaire de valeur prédéfinie Dn, 1≤ n < N. Une valeur nO donnée, dans l'ensemble Ev, correspond à une fréquence typique d'opération de valeur TTOFno, et est associée à une division fractionnaire de valeur Dno- Le terminal 10 est configuré de sorte à programmer le synthétiseur fractionnaire avec une division fractionnaire de valeur Dno-
Lorsque les moyens de synthèse fréquentielle ne comportent pas de synthétiseur fractionnaire mais son principalement constitués d'un oscillateur, plusieurs approches sont possibles pour configurer le terminal 10 pour utiliser une fréquence typique d'opération TTOFno particulière. Certaines approches possibles sont données ci-après en considérant de manière non limitative un oscillateur à quartz.
Une première approche consiste à considérer différents oscillateurs à quartz, chaque oscillateur à quartz étant adapté à fournir une des fréquences typiques d'opération TTOFn possibles, 1 < n < N.
Une seconde approche consiste à modifier la fréquence d'oscillation d'un oscillateur à quartz au moyen d'une varicap ou autre, aux bornes de laquelle une source de tension du terminal 10 applique une tension de commande. Chaque fréquence typique d'opération TTOFn, 1 < n < N, est obtenue en appliquant une tension de valeur Vn prédéfinie, 1 < n < N. Une valeur nO donnée, dans l'ensemble de N valeurs, correspond à une fréquence typique d'opération de valeur TTOFno, et est associée à une tension de valeur Vno- Le terminal 10 est configuré de sorte que la source de tension forme une tension de valeur Vno aux bornes de la varicap.
Ci-après on cite des exemples non limitatifs de techniques permettant de configurer un terminal 10 de sorte qu'une source de tension de ce terminal 10 délivre une tension de valeur Vno-
Dans le cas où la source de tension est principalement constituée d'un convertisseur numérique / analogique (N/A), le terminal 10 est configuré de sorte à présenter, en entrée dudit convertisseur N/A, une valeur discrète permettant d'obtenir, en sortie dudit convertisseur N/A, la valeur Vno souhaitée pour la tension de commande ; ladite valeur discrète est par exemple mémorisée dans une mémoire flash du terminal 10.
Dans le cas où la valeur de la tension délivrée par la source de tension est principalement déterminée par un circuit électrique, tel qu'un pont résistif ou autre, la valeur de la tension de commande générée est principalement déterminée par les valeurs des composants constituant ledit circuit électrique. Une tension de commande de valeur Vno est obtenue par une modification appropriée des valeurs des composants formant ledit circuit électrique. Cette modification s'effectue a priori ou a posteriori : - modification a priori : on considère N groupes de composants de valeurs différents, chaque groupe permettant d'obtenir une valeur Vn de tension parmi les N valeurs possibles. La valeur Vno souhaitée pour la tension de commande est sélectionnée en fonction de la valeur obtenue dans l'ensemble Ev, et les composants du groupe permettant d'obtenir sensiblement une tension de valeur Vno, sont implantés dans le terminal 10 au cours de sa fabrication.
- modification a posteriori : un groupe de composants étant implanté dans le terminal 10, la valeur d'au moins un de ces composants est modifiée. Une telle modification s'effectue par simple manipulation (manuelle ou par un automate programmé) du composant lorsqu'il s'agit d'un composant variable (résistance, capacité ou inductance variable), ou par retouche physique dudit composant, par exemple au moyen d'un laser manipulé par un automate programmé.
Une troisième approche, pour modifier la fréquence d'oscillation d'un oscillateur à quartz, consiste à modifier directement les caractéristiques dudit oscillateur à quartz. Une telle modification s'effectue par exemple par une retouche physique d'au moins un composant passif interne à l'oscillateur à quartz (capacité, inductance), par exemple au moyen d'un laser manipulé par un automate programmé, voire par formage mécanique d'une inductance interne audit oscillateur à quartz, par un automate programmé.
Il est à noter que les exemples précédents, pour obtenir une fréquence typique d'opération TTOFno souhaitée peuvent en outre être combinés. Une telle combinaison peut même s'avérer dans certains cas nécessaire lorsqu'une solution unique ne permettrait pas de balayer toute la ressource fréquentielle MC partagée et/ou ne permettrait pas d'avoir une précision suffisante pour différencier des fréquences typiques d'opération voisines (c'est le cas si une solution donnée ne permet pas d'avoir une précision inférieure à MCB/N).
Par exemple, on peut considérer un nombre M de groupes de composants, M étant inférieur à N, permettant d'obtenir des fréquences d'oscillation dans des plages Pm (1 < m < M) différentes de fréquences de la ressource fréquentielle MC partagée, chaque plage Pm comprenant P fréquences typiques d'opération TTOF possibles.
La figure 4 représente une telle division de la ressource fréquentielle MC partagée en M plages Pm. Suivant un exemple non limitatif, on définit M groupes de composants passifs, permettant de modifier a priori la fréquence d'oscillation d'un oscillateur à quartz. Pour une fréquence typique d'opération TTOFno souhaitée, déterminée en fonction d'un générateur de nombres aléatoire ou pseudo-aléatoires, on détermine la plage Pmo dans laquelle se trouve ladite fréquence typique d'opération TTOFno, puis les composants du groupe associé à cette plage sont implantés dans le terminal 10. Ensuite, la valeur d'au moins un de ces composants est modifiée a posteriori de sorte à obtenir une fréquence d'oscillation sensiblement égale à la fréquence typique d'opération TTOFno-
Il est à noter que suivants certains modes de mise en œuvre, plusieurs générateurs de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires sont utilisés. Suivant un exemple non limitatif, on considère un premier générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires pour sélectionner une plage Pmo de fréquences de la ressource fréquentielle MC partagée, puis un second générateur de nombres aléatoires pour sélectionner une fréquence typique d'opération dans la plage Pmo sélectionnée.
La configuration statique d'un terminal 10 émettant des signaux radioélectriques d'après une séquence s'effectue de manière analogue en sélectionnant, en fonction d'un générateur de nombres aléatoires ou pseudoaléatoires, plusieurs fréquences typiques d'opération. Suivant un mode particulier de mise en œuvre, on considère un premier générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires pour sélectionner une plage Pmo de fréquences de la ressource fréquentielle MC partagée, puis un second générateur de nombres aléatoires pour sélectionner une séquence de fréquences typiques d'opération toutes comprises dans la plage Pmo.
La présente invention concerne également le système 1 de télécommunications comprenant au moins une station 20 et une pluralité de terminaux 10.
On comprend que, du fait d'une utilisation de moyens de synthèse fréquentielle dont la dérive fréquentielle est significativement supérieure à la largeur fréquentielle occupée TOB et, le cas échéant, du fait d'une configuration statique des terminaux 10 en fonction d'au moins un générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires, les sous-bandes fréquentielles utilisées par les différents terminaux 10 ne sont pas nécessairement disjointes. Par conséquent, certaines desdites sous-bandes fréquentielles peuvent se recouvrir en tout ou partie (par exemple si la largeur fréquentielle d'opération TNOFR est supérieure à l'espacement entre fréquences typiques d'opération TTOFn possibles).
La figure 5 représente schématiquement un exemple de multiplexage statistique de signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 différents dans la ressource fréquentielle MC partagée. La figure 5 illustre notamment, dans la partie droite, un cas où deux sous-bandes fréquentielles de largeur TNOFR, attribuées à des terminaux 10 différents, se recouvrent partiellement, et où la dérive en fréquence permet d'éviter une collision entre les signaux radioélectriques émis par ces terminaux.
Dans la figure 5, tous les terminaux 10 ont sensiblement la même largeur fréquentielle d'opération TNOFR. Rien n'exclut, suivant d'autres exemples, d'avoir des terminaux 10 qui ont des largeurs fréquentielles d'opération différentes.
Dans le système 1 , chaque terminal 10 est configuré pour déterminer de façon autonome quand émettre dans une sous-bande fréquentielle qui lui est attribuée de façon statique et/ou avec quelle puissance émettre dans cette sous-bande fréquentielle.
La station 20 comporte de préférence des moyens de détecter et de décoder des signaux radioélectriques émis simultanément par des terminaux 10 différents dans différentes sous-bandes fréquentielles.
Ces signaux radioélectriques n'ayant aucune synchronisation, a priori, avec la station 20, celle-ci doit être capable de détecter tout signal radioélectrique apparaissant dans une bande de multiplexage MC, et de déterminer si ces signaux radioélectriques correspondent à des signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 ou à des signaux parasites.
De préférence, la station 20 utilise une implémentation du type radio logicielle (SDR ou « Software Defined Radio » dans la littérature anglo- saxonne), par exemple l'une ou plusieurs des implémentations suivantes, citées à titre d'exemples non limitatifs :
- génération d'oscillateurs locaux internes faibles bruits pour une bonne sélectivité entre les fréquences typiques d'opération TTOFn, utilisant un oscillateur à quartz direct ou multiplié, un oscillateur à quartz suivi d'un oscillateur synchrone, ou un oscillateur à quartz pilotant une synthèse PLL entière à pas large, ou un oscillateur à quartz pilotant une synthèse PLL fractionnaire et/ou une DDS (« Direct Digital Synthesis »),
- translation directe en bande de base avec une fréquence d'oscillation égale à la fréquence centrale de multiplexage MCCF ou à un multiple de MCCF, ou une implémentation hétérodyne, ou à conversion analogique / numérique directe autour de la fréquence centrale de multiplexage MCCF,
- détection d'énergie dans la bande de multiplexage MC, au moyen d'un algorithme basé sur une transformée de Fourier rapide (FFT ou « Fast Fourier Transform »).
- une bande de base digitale de largeur MCB, de dynamique suffisante pour traiter une pluralité de signaux en parallèle.
La figure 6 représente de façon schématique un mode préféré de réalisation de la station 20. On note que la station 20 peut également comporter d'autres éléments non représentés sur ladite figure 6.
Dans cet exemple non limitatif, la station 20 comporte principalement un module analogique 200 et un module numérique 210.
Tel qu'illustré par la figure 6, le module analogique 200 comporte notamment :
- une antenne 201 adaptée à recevoir des signaux radioélectriques dans la bande de multiplexage MC,
- un filtre passe-bande 202, dit « filtre d'antenne », adapté à filtrer des signaux indésirables en dehors de la bande de multiplexage MC,
- un amplificateur faible bruit 203,
- un oscillateur local 204 adapté à un signal sensiblement sinusoïdal, désigné par LOi, de fréquence sensiblement égale à la fréquence centrale de multiplexage MCCF,
- un déphaseur 205 adapté à former une réplique en quadrature de phase du signal LOi, désignée par LOQ,
- deux mélangeurs 206 adaptés à mélanger un signal en sortie du filtre d'antenne 202 avec respectivement le signal LOi et le signal LOQj
- deux filtres passe-bas 207 en sortie respectivement de chaque mélangeur 206, désignés par « filtres anti-repliement », de fréquence de coupure par exemple sensiblement égale à la moitié de la largeur fréquentielle de multiplexage MCB (soit MCB/2).
Tel qu'illustré par la figure 6, le module numérique 210 comporte notamment deux convertisseurs analogique / numérique (A N) 21 1 adaptés à échantillonner les signaux en sortie respectivement de chaque filtre anti- repliement 207, par exemple avec une fréquence d'échantillonnage sensiblement égale à la largeur fréquentielle de multiplexage MCB.
Les signaux en sortie des convertisseurs A/N 21 1 correspondent respectivement à la partie réelle et à la partie imaginaire d'un signal complexe désigné par ST. Cette représentation complexe est schématisée sur la figure 6 par l'addition des signaux en sortie des convertisseurs A/N 21 1 , l'un desdits signaux étant préalablement multiplié par l'unité imaginaire j (l'unité imaginaire étant le nombre complexe tel que j2 = - 1 ).
Le module numérique 210 comporte ensuite plusieurs blocs fonctionnels.
Tout d'abord, le module numérique 210 comporte un bloc FFT 212, adapté à transposer le signal complexe ST du domaine temporel au domaine fréquentiel, de sorte à obtenir un signal complexe SF représentatif du spectre fréquentiel du signal complexe ST.
Le module numérique 210 comporte ensuite un bloc détecteur 213, adapté à rechercher dans le signal complexe SF des fréquences pour lesquelles des pics d'énergie sont obtenus, susceptibles de correspondre à la présence d'un signal radioélectrique émis par un terminal 10.
En effet, la station 20 ne connaît pas nécessairement les fréquences utilisées par les différents terminaux 1 0, en particulier du fait que la fréquence réelle d'opération TROF d'un terminal 10 peut être très différente de la fréquence typique d'opération TTOF de ce terminal du fait de la dérive en fréquence. L'utilisation du bloc FFT 21 2 et du bloc détecteur 21 3 permet par conséquent de déterminer si des terminaux 1 0 sont en train d'émettre des signaux radioélectriques et, le cas échéant, d'estimer leurs fréquences réelles d'opération TROF.
A cet effet, le bloc FFT 21 2 doit être adapté à fournir un signal complexe SF avec une granularité dans le domaine fréquentiel permettant de détecter un signal radioélectrique de largeur fréquentielle occupée TOB. Dans le cas où plusieurs largeurs fréquentielles occupées sont possibles, on considère de préférence la largeur fréquentielle occupée minimale TOBMIN- Par exemple, en considérant une fréquence d'échantillonnage sensiblement égale à la largeur fréquentielle de multiplexage MCB, le bloc FFT 21 2 est par exemple configuré pour obtenir des échantillons fréquentiels, dans la bande fréquentielle allant de 0 Hz à MCB, avec un pas égal à MCB/TOBMIN, soit pour les fréquences élémentaires 0, TOBMIN, 2 OBMIN, 3 OBMIN, MCB - TOBMIN-
Le bloc détecteur 21 3 mesure par exemple l'énergie pour chaque fréquence élémentaire. Un critère de détection d'un signal émis par un terminal 1 0 est par exemple vérifié lorsque l'énergie mesurée pour une fréquence élémentaire est supérieure à un seuil prédéfini.
Lorsqu'un signal été détecté par le bloc détecteur 21 3, par exemple autour d'une fréquence élémentaire de valeur Feo, ladite valeur Feo est fournie en entrée d'un bloc oscillateur local variable 214, qui génère un signal sinusoïdal de fréquence Feo (sous la forme d'une exponentielle complexe).
Le signal sinusoïdal de fréquence Feo est multiplié au signal complexe ST au moyen d'un bloc multiplieur 21 5. Cette multiplication permet de ramener le signal, détecté autour de la fréquence élémentaire de valeur Feo, autour de la fréquence nulle 0 Hz.
Le module numérique 21 0 comporte ensuite un bloc filtre passe-bas 21 6, de fréquence de coupure sensiblement égale à la moitié de la largeur fréquentielle occupée TOB (soit TOB/2). Dans le cas où plusieurs largeurs fréquentielles occupées sont possibles, on considère de préférence la largeur fréquentielle occupée maximale TOBMAX (soit une fréquence de coupure sensiblement égale à TOBMAX/2).
Le module numérique 210 comporte ensuite un bloc décodeur 217 adapté à extraire les données émises par un terminal 10. L'implémentation exacte du bloc de décodage 217 dépend d'un protocole prédéfini de mise en forme des données émises par les terminaux 10, et met en œuvre des moyens considérés comme connus de l'homme de l'art.
Il est à noter que le bloc détecteur 213 peut être amené à détecter plusieurs fréquences élémentaires susceptibles de correspondre à des signaux émis par des terminaux 10. Par exemple, le bloc détecteur 213 peut être amené à détecter un nombre Ns de telles fréquences élémentaires. Dans ce cas, les blocs oscillateur local variable 214, multiplieur 215, filtre passe-bas 216 et décodeur 217 sont avantageusement répliqués Ns fois afin de traiter en parallèle les signaux autour de chacune des Ns fréquences élémentaires susceptibles d'être utilisées par un terminal 10.
Avantageusement, la station 20 comporte des moyens de poursuite en fréquence de la fréquence typique d'opération TTOF d'un terminal 10, afin de suivre la dérive de celle-ci. Avantageusement, la station 20 comporte des moyens d'effectuer un filtrage adapté autour de toute fréquence typique d'opération TTOF traitée.
De manière plus générale, la portée de la présente invention ne se limite pas aux modes de mise en œuvre et de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, mais s'étend au contraire à toutes les modifications à la portée de l'homme de l'art, ainsi qu'à leurs équivalents.
La présente invention permet donc d'effectuer un multiplexage statistique des signaux radioélectriques émis par des terminaux 10 différents partageant une même ressource fréquentielle MC de façon décentralisée. En effet, l'utilisation de moyens de synthèse fréquentielle dont la dérive en fréquence est supérieure à la largeur TOB spectrale instantanée des signaux radioélectriques émis par le terminal 10 permet d'obtenir un multiplexage statistique en fréquences.
En outre, les terminaux 10 sont avantageusement configurés de façon statique dès l'usine pour émettre des signaux radioélectriques dans une seule sous-bande fréquentielle prédéfinie, ou d'après une seule séquence prédéfinie de sous-bandes fréquentielles. Les fréquences typiques d'opération TTOFn sont attribuées de façon sensiblement aléatoire, ce qui permet également d'obtenir un multiplexage statistique en fréquences des différents signaux radioélectriques. Une telle approche peut être désignée par FSFDMA, pour « Forced Statistical FDMA ».
L'invention ne nécessite pas de synchronisation temporelle et fréquentielle des terminaux 10 entre eux et avec la station 20.
On comprend donc qu'il est possible de réaliser des terminaux 10 conformes à l'invention à faible coût, ce qui rend l'invention particulièrement adaptée aux systèmes à bas débit, tels que les réseaux de capteurs, par exemple des systèmes employant des signaux radioélectriques dont la largeur du spectre fréquentiel instantané est comprise entre 5 Hz et 5 kHz, voire préférentiel lement entre 5 Hz et 500 Hz.
Le système de télécommunications selon l'invention, et notamment la station 20, est au service des terminaux 10 dans la mesure où ceux-ci décident quand et avec quelle puissance émettre, et dans la mesure où ceux-ci sont équipés de moyens de synthèse fréquentielle tels que la dérive en fréquence est très supérieure à la largeur fréquentielle occupée TOB. Ainsi, la station 20 ne connaît en général pas à l'avance l'instant auquel chaque terminal 10 prévoit d'émettre et, ne connaît pas non plus à l'avance la sous-bande fréquentielle qui sera utilisée par chaque terminal 10 (plus particulièrement la fréquence réelle d'opération TROF de chaque terminal 10). La station 20 doit donc effectuer une recherche de signaux radioélectriques potentiellement émis par des terminaux, et ce dans toute la bande de multiplexage MC.

Claims

REVENDICATIONS
Terminal (10) comportant des moyens de transmettre des données en direction d'une station (20) sous la forme de signaux radioélectriques, lesdits signaux radioélectriques étant transmis en utilisant une ressource fréquentielle (MC) partagée entre une pluralité de terminaux (10), caractérisé en ce que ledit terminal est configuré pour émettre des signaux radioélectriques dont le spectre fréquentiel instantané est de largeur (TOB) significativement inférieure à une dérive en fréquence d'un moyen de synthèse fréquentielle dudit terminal.
Terminal (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est configuré de façon statique pour transmettre des signaux radioélectriques dans une seule sous-bande fréquentielle prédéfinie de la ressource fréquentielle (MC), ou d'après une seule séquence prédéfinie de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle (MC).
Terminal (10) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il est configuré pour déterminer de façon autonome quand émettre dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle (MC) partagée. Terminal (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est configuré pour déterminer de façon autonome avec quelle puissance émettre des signaux radioélectriques dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle (MC) partagée.
Terminal (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux radioélectriques sont des signaux préalablement étalés au moyen d'un code d'étalement, de préférence ledit terminal est configuré de façon statique pour utiliser un seul code d'étalement prédéfini ou une séquence prédéfinie de codes d'étalement.
Système (1 ) de télécommunications caractérisé en ce qu'il comporte :
- une pluralité de terminaux (10) conformes à l'une des revendications précédentes,
- au moins une station (20) comportant des moyens de détecter et de décoder des signaux radioélectriques émis simultanément dans des sous-bandes fréquentielles différentes de la ressource fréquentielle (MC) partagée. 7 - Système (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la station (20) comporte un bloc FFT (212) adapté à déterminer un spectre fréquentiel dans la ressource fréquentielle (MC) partagée et un bloc détecteur (213) adapté à rechercher au moins un pic d'énergie, dans le spectre fréquentiel déterminé, susceptible de correspondre à un signal radioélectrique émis par un terminal (10).
8 - Procédé d'utilisation d'une ressource fréquentielle (MC) partagée entre une pluralité de terminaux (10) pour émettre des données sous la forme de signaux radioélectriques à destination d'au moins une station (20), caractérisé en ce que chaque terminal (10) émet des signaux radioélectriques dont le spectre fréquentiel instantané est de largeur (TOB) significativement inférieure à une dérive en fréquence d'un moyen de synthèse fréquentielle dudit terminal.
9 - Procédé d'utilisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque terminal est préalablement configuré de façon statique pour émettre des signaux radioélectriques dans une seule sous-bande fréquentielle prédéfinie de la ressource fréquentielle (MC), ou d'après une seule séquence prédéfinie de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle.
10 - Procédé d'utilisation selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que chaque terminal (10) détermine de façon autonome quand émettre dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle (MC) partagée.
1 1 - Procédé d'utilisation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que chaque terminal (10) détermine de façon autonome avec quelle puissance émettre des signaux radioélectriques dans une sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle (MC) partagée.
12 - Procédé de fabrication de terminaux (10) de télécommunications destinés à utiliser une ressource fréquentielle (MC) partagée, caractérisé en ce qu'il comporte, pour la fabrication de chaque terminal (10), les étapes de :
- obtention d'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire en fonction d'au moins un générateur de nombres aléatoires ou pseudo-aléatoires distribués suivant une loi sensiblement uniforme, - détermination d'une sous-bande frequentielle de la ressource frequentielle (MC) ou d'une séquence de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle (MC) en fonction de l'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire,
- équipement dudit terminal (10) avec un moyen de synthèse fréquentielle configuré de façon statique pour transmettre des signaux radioélectriques seulement dans la sous-bande fréquentielle ou seulement d'après la séquence prédéfinie de sous- bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle (MC) déterminée en fonction de l'au moins un nombre aléatoire ou pseudo-aléatoire.
Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque terminal est équipé d'un moyen de synthèse fréquentielle dont la dérive en fréquence est significativement supérieure à une largeur (TOB) prédéfinie du spectre fréquentiel instantané des signaux radioélectriques devant être émis par ce terminal (10).
Procédé de fabrication selon l'une des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la sous-bande fréquentielle de la ressource fréquentielle (MC) ou de la séquence de sous-bandes fréquentielles de ladite ressource fréquentielle (MC) à attribuer de façon statique à un terminal (10) comprend au moins l'une des étapes suivantes :
- sélection d'une valeur de division fractionnaire pour un synthétiseur fractionnaire de fréquences,
- sélection d'une valeur de tension de commande à appliquer à un oscillateur commandé en tension,
- sélection d'un groupe de composants à implanter dans le terminal (10) pour modifier la fréquence d'oscillation d'un oscillateur,
- sélection d'une retouche physique à réaliser sur au moins un composant pour modifier la fréquence d'oscillation d'un oscillateur.
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