Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02259870 1999-O1-20
1
s PROCEDE DE COMMUNICATION D'INFORMATIONS ET
APPLICATION DE CE PROCEDE A UN SYSTEME DE TELERELEVE
DE COMPTEURS
La présente invention se rapporte à un procédé de communication dans
~o un système ayant plusieurs émetteurs aptes à émettre chacun un signal
de radiofréquence et un récepteur situé à distance des émetteurs pour la
réception et le traitement des signaux émis par les émetteurs, des
informations à transmettre étant divisées en symboles de N bits. Elle
s'applique notamment à un système de télérelève de compteurs.
ls
On connaît des systèmes ayant plusieurs émetteurs transmettant des
signaux de radiofréquence reçus par un récepteur situé à distance. En
particulier, le brevet US 4799059 décrit un système de télérelève dans
lequel, à la suite de la réception d'un signal d'éveil émis par le récepteur,
ao chaque émetteur transmet un signal de radiofréquence comportant des
informations relatives à un compteur d'eau, de gaz ou d'électricité. Les
informations sont notamment un préambule, un numéro d'identification, un
paramètre de fraude, les valeurs des paramètres mesurés, le type
d'instrument de mesure.
zs
Selon l'enseignement de ce document, les informations à transmettre sont
codées à l'aide d'un code correcteur d'erreurs BCH (Acronyme du nom de
ses inventeurs : Bose, Chaudhuri, Hocquenghem) y compris tout ou partie
du préambule utilisé notamment par le récepteur pour s'assurer que le
3o message reçu provient bien d'un émetteur du système. Les informations
présentées sous forme de bits, sont codées par un encodeur Manchester
qui transpose la suite de bits en une suite de chips plus adaptés à la
transmission.
3s Dans le brevet cité US 4799059, le nombre de bits consacrés aux
informations relatives à l'instrument de mesure et aux paramètres
mesurés est égal à cinquante quatre auxquels on ajoute cinq bits réservés
à une évolution éventuelle du message. Avec les séquences de
préambule de vingt et un bits et la séquence engendrée par le code
4o correcteur d'erreurs BCH de seize bits, le nombre total de bits d'un
CA 02259870 1999-O1-20
2
s message est égal à quatre vingt seize.
Or, il est intéressant de pouvoir allonger la longueur du message à
transmettre, et donc le nombre de bits qui le compose. En effet, on peut
souhaiter ajouter des informations permettant une meilleure gestion des
~o messages reçus, comme par exemple des indications relatives à la
localisation de l'instrument de mesure, ou encore améliorer la précision
des valeurs des paramètres mesurés.
Mais allonger la longueur du message à transmettre pose le problème de
is la dégradation des performances du système, due en particulier à
l'augmentation du nombre de collisions entre les messages issus des
différents émetteurs. Lorsque deux messages issus de deux émetteurs
différents sont reçus simultanément par le récepteur, ce dernier, au pire
ne peut traiter ces messages et au mieux traite des messages entachés
ao d'erreurs.
La présente invention concerne un procédé de communication
d'informations dans un système ayant plusieurs émetteurs aptes à
émettre chacun un signal de radiofréquence et un récepteur situé à
as distance des émetteurs, pour la réception et le traitement des signaux
émis par les émetteurs, des informations à transmettre étant divisées en
symboles de N bits et permettant de diminuer la probabilité de collision
entre deux trames provenant d'émetteurs différents, toutes choses étant
égales par ailleurs et en particuliers le nombre de bits d'information.
3o Autrement dit, l'invention permet de diminuer le taux d'occupation d'un
canal radiofréquence. Selon l'invention, le procédé se caractérise en ce
qu'il consiste à
- attribuer une valeur numérique à chaque symbole,
- effectuer une compression de données selon un codage "chip" dans
3s lequel les valeurs des symboles sont transposées dans une base B en
une valeur codée présentant x chiffres, chaque chiffre étant ensuite
représenté sous la forme de n chips, la base B, le nombre n de chips et
le nombre x de chiffres de la valeur codée respectant les conditions
4o B<_2~ et 2N 5 gX
CA 02259870 1999-O1-20
3
s
de manière à ce que le nombre total de chips x.n représentant la valeur
codée soit inférieur à 2.N.
Selon un mode préféré de réalisation, les chiffres formant la valeur codée
io sont représentés par un nombre égal de chip 1 et chip 0. Cela permet
d'éviter d'éventuelles composantes continues provenant de la suite des
chips émis, en obtenant une moyenne nulle de la répartition des chips de
valeur 1 et ceux de valeur 0. Les performances du système et notamment
de la réception du signal sont ainsi améliorées.
~s
Selon un mode particulier de réalisation, chaque symbole possède cinq
bits, la base B est la base 6, et le nombre n de chips est égal à quatre.
Dans ce cas, un symbole codé sous forme de chips selon l'enseignement
de l'art antérieur serait transmis sur dix chips alors que conformément à
ao l'invention la transmission est effectuée sur huit chips.
Selon un mode particulier de réalisation, les chiffres de la base 6 sont
choisis égaux, en ordre croissant, à 1, 2, 3, 5, 6, 7. Ce choix particulier
entraine une simplification de l'implémentation de la conversion binaire
Zs générant les chips à transmettre.
Selon un mode particulier de réalisation, le traitement des signaux reçus
par le récepteur comprend une étape de filtrage adapté.
~o Selon un mode préféré de réalisation, on applique un code correcteur
d'erreurs aux informations à transmettre. L'introduction de ce code
correcteur d'erreurs permet de diminuer le taux d'erreur message (TEM),
c'est-à-dire le rapport entre le nombre de messages mal reçus et le
nombre total de messages reçus au cours d'une période de temps
3s donnée. De plus, l'introduction d'un code correcteur d'erreurs augmente la
probabilité de succès relative à une lecture d'informations après
traitement. La fiabilité de la communication est donc accrue. Cela permet
de réduire la fréquence temporelle des émissions de message par un
même émetteur. Par conséquent, on augmente la durée de vies des piles
4o éventuellement nécessaires au fonctionnement des émetteurs, et on
CA 02259870 1999-O1-20
4
s diminue aussi le nombre de collisions. Avantageusement, le code
correcteur d'erreurs est un code Reed-Solomon.
Selon un mode particulier de réalisation, le code Reed-Solomon est défini
dans le corps de Galois CG(32).
De manière avantageuse, le code correcteur d'erreurs Reed-Solomon est
un code raccourci avec des paramètres [S = 21, K = 16, d = 6]. S
représente le nombre de symboles traités ; K représente le nombre de
symboles sur lesquels on applique le code correcteur d'erreurs Reed-
~s Solomon ; d est la distance minimale du code dans le corps de Galois
considéré et est égale à S - K + 1. Dans le corps de Galois CG(32), S
peut être égal au maximum à trente et un. L'utilisation d'un code raccourci
évite d'allonger inutilement la trame émise tout en conservant des
performances compatibles avec l'application envisagée.
Selon un mode avantageux de réalisation, le traitement des signaux reçus
par le récepteur comprend une étape d'attribution d'un indice de fiabilité à
chaque symbole au cours d'une étape de décompression des données.
zs En théorie, l'application d'un code correcteur d'erreurs Reed-Solomon
permet de corriger un nombre maximum d'erreurs égal à E [(d-1 )/2] où E
est l'opérateur de partie entière et d la distance minimale du code dans le
corps de Galois considérée. Si on utilise un code raccourci de paramètres
[21, 16, 6], le nombre d'erreurs que l'on peut corriger est égal à deux. Or,
3o comme on le verra plus en détail dans la description qui suit,
l'utilisation
des indices de fiabilité permet de corriger jusqu'à cinq erreurs.
Selon un mode préféré de réalisation, on ajoute en téte de trame un
préambule aux informations codées et compressées, ce préambule
~s comportant une séquence de niveau de signal et une séquence de
synchronisation. La séquence de synchronisation du préambule est du
type Turyn à corrélation apériodique. De manière préférée, cette
séquence de synchronisation est 000000001110010101100100.
4o Selon un mode particulier de réalisation, les signaux de radiofréquence
CA 02259870 1999-O1-20
s sont émis en permanence par les émetteurs sous forme d'impulsions
émises successivement à une période pseudo-aléatoire. Dans ce cas, le
système est dit "à une voie", en ce sens que les récepteurs ne sont pas
aptes à émettre des signaux et les émetteurs ne sont pas aptes à en
recevoir.
~o
Le procédé selon l'invention s'applique avantageusement à un système
de télérelève de compteurs, ceux-ci pouvant étre par exemple des
compteurs d'eau, de gaz, d'électricité ou de chaleur.
is Selon un mode de réalisation particulier, les informations à transmettre
sont divisées, dans cet ordre, en un champ d'identification, un champ de
catégorie, un champ de fraude, un champ de registre, un champ de
réseau, et un champ d'évolution.
ao Selon un autre mode de réalisation particulier, les informations à
transmettre sont divisées, dans cet ordre, en un champ d'identification, un
champ de catégorie, un champ de fin, un champ de canal, un champ
d'évolution et un champ de données.
zs La description qui suit, donnée à titre indicatif et non limitatif, fait
référence
aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 représente schématiquement un système mettant en oeuvre
le procédé de l'invention ;
~o - les figures 2A et 2B représentent schématiquement les étapes du
procédé selon l'invention mises en oeuvre par un émetteur et un
récepteur, respectivement ;
- la figure 3 représente schématiquement une suite de champs
d'informations ;
~s - la figure 4 représente schématiquement une autre suite de champs
d'informations ;
- la figure 5 représente schématiquement une suite de symboles ;
- la figure 6 représente schématiquement les étapes d'une compression
conformément à l'invention ;
40 - la figure 7 représente un tableau de correspondance entre les valeurs
CA 02259870 1999-O1-20
6
s des symboles en base 10 et en base 6, conformément à l'invention ;
- la figure 8 représente un tableau de correspondance entre les chiffres
de la base 6 et leur codage sur quatre chips, conformément à
l'invention ;
- la figure 9 représente schématiquement un préambule conforme à un
io mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 représente schématiquement une suite d'impulsions émise
par un émetteur conformément à un mode de mise en oeuvre du
procédé de l'invention ;
- la figure 11 représente schématiquement une suite de chips 101010.
is - la figure 12 représente schématiquement les étapes d'une
décompression conformément à l'invention.
Comme on peut le voir sur la figure 1, un système mettant en oeuvre le
procédé selon l'invention comprend plusieurs émetteurs 10A-10C aptes à
Zo émettre chacun un signal de radiofréquence. Dans l'exemple représenté,
chaque émetteur 10A-10C est relié à un instrument de mesure 12A-12C
qui peut étre un compteur d'eau, de gaz, d'électricité ou encore de
chaleur. Les paramètres mesurés par l'instrument de mesure sont délivrés
à l'émetteur. Ces paramètres avec d'autres informations relatives à
as l'instrument de mesure, et/ou à l'émetteur et/ou au système sont traités
pour étre transmis sous forme de modulation de l'amplitude d'un signal de
radiofréquence.
Le système décrit est un système "une voie" c'est-à-dire que chaque
~o émetteur 10A-10C émet en permanence un signal impulsionnel à une
période pseudo-aléatoire, par exemple à une période temporelle moyenne
T comprise entre deux et huit secondes. Les écarts à cette période
moyenne permettent de désynchroniser temporellement des impulsions
issues de deux émetteurs au même moment. Le système peut aussi être
3s du type "une voie et demi", pour lequel un signal d'éveil active l'émission
du signal de radiofréquence par les émetteurs.
La fréquence FA-FC du signal de radiofréquence émis par chaque
émetteur 10A-10C est pseudo-aléatoire et comprise dans une bande de
4o fréquences déterminées, par exemple allant de 902 MHz à 928 MHz.
CA 02259870 1999-O1-20
7
s Chaque impulsion issue d'un méme émetteur est donc émise par un
signal de fréquence différente de la précédente, ce qui a pour effet de
diminuer considérablement la possibilité que deux émetteurs transmettent
leurs impulsions au méme moment et à la même fréquence deux fois de
suite. Dans un système de télérelève d'instruments de mesure, tel que
io représenté sur la figure 1, la relève des instruments de mesure 12A-12C
est effectuée par un récepteur 14 qui peut-étre fixe ou mobile dans la
zone de couverture des émetteurs 10A-10C.
Le récepteur 14 reçoit et traite les signaux de radiofréquence émis par les
is émetteurs de manière à délivrer les informations concernant les
instruments de mesure 12A-12C ainsi que les paramètres mesurés par
ces derniers à des moyens de traitement 16 qui effectuent par exemple
des statistiques, émettent des facturations ou tout autre type de traitement
pouvant être utile à la bonne gestion d'un parc de compteurs.
Si les informations à transmettre doivent être traitées en temps quasi-réel
par les émetteurs 10A-10C, les opérations de réception et de traitement
effectuées par le récepteur 14 peuvent être découplées ; le récepteur 14
peut, par exemple, recevoir et stocker les informations portées par les
Zs signaux de radiofréquence, pour les traiter de manière différée.
Les figures 2A-2B représentent schématiquement les différentes étapes
du procédé de communication selon l'invention. La figure 2A représente
schématiquement les étapes mises en oeuvre par un émetteur 10, étant
~o entendu que ces étapes sont identiques pour tous les émetteurs du
système.
Au cours de l'étape 18, les informations reçues par l'émetteur 10 en
provenance de l'instrument de mesure 12 sont tout d'abord mises sous la
~s forme d'une série de champs, cette opération pouvant éventuellement
étre effectuée par l'instrument de mesure 12 lui-méme.
La figure 3 représente schématiquement une suite de champs convenant
à une utilisation avec des compteurs. Les données à transmettre sont par
4o exemple composées de quatre vingt bits se répartissant sur six champs
CA 02259870 1999-O1-20
8
s
ID: champs d'identification composé par exemple de trente deux
bits ; il représente le numéro d'identification du l'émetteur et/ou
du compteur auquel il est connecté ;
io CAT : champs de catégorie composé par exemple de huit bits ; il
représente le type de compteur (compteur d'eau, de gaz,
d'électricité ou autre), le format de lecture (binaire ou
hexadécimal), ainsi qu'éventuellement des caractéristiques de
l'emetteur (par exemple, basse ou haute puissance d'émission).
~s
FRAU : champs de fraude composé par exemple de huit bits ; il indique
si une fraude, telle qu'une tentative non autorisée de
manipulation du compteur ou de l'émetteur, a été commise. II
peut aussi contenir une indication du nombre de fraudes
zo commises.
REG : champs de registre composé par exemple de vingt quatre bits ; il
indique la valeur du paramètre mesuré.
zs RES : champs du réseau composé par exemple de deux bits ; il indique
si l'émetteur est relié à un compteur unique ou à plusieurs
compteurs reliés en réseau.
EVOL : champs d'évolution composé par exemple de six bits et réservé
~o à des évolutions éventuelles de l'arrangement des données. Le
champ évolution peut comporter les bits supplémentaires qu'il
faut éventuellement introduire pour que la division des
informations de données en symboles de N bits soit entière, ou
autrement dit que l'on ait un nombre entier de symboles de
3s N bits.
La figure 4 représente schématiquement une autre suite de champs
convenant à une utilisation avec des compteurs. Les données à
transmettre sont par exemple composées de quatre vingt bits se
4o répartissant sur six champs
CA 02259870 1999-O1-20
9
s
ID: champs d'identification composé deux bits ;
CAT : champs de catégorie composé par exemple de huit bits ;
~o FIN : champs de fin composé par exemple d'un bit prenant la valeur 0
tant que le champ ne fait pas partie du dernier paquet transmis
sur une fréquence donnée et la valeur 1 lorsque le champ fait
partie du dernier paquet transmis sur une fréquence de donnée ;
is CAN : champs de canal composé par exemple de six bits ; il indique le
numéro du canal radiofréquence utilisé ;
EVOL : champs d'évolution composé par exemple d'un bit ;
?o DON : champs de données composé par exemple de trente deux bits et
indiquant les valeurs des paramètres mesurées ;
Selon le mode de réalisation décrit sur la figure 2A, cette suite de bits est
divisée en symboles. Chaque symbole est composé de N bits, N étant par
as exemple égal à cinq. Dans ce cas, la suite de quatre vingt bits correspond
à seize symboles.
L'étape 20 suivante consiste à appliquer un code correcteur d'erreurs à
cette suite de bits. Le code correcteur d'erreurs est par exemple un code
3o Reed-Solomon. La théorie du code correcteur d'erreurs Reed-Solomon
est connue et décrite par exemple, dans l'ouvrage intitulé "Digital
Communications" rédigé par John G. PROAKIS édité par Mc Graw Hill
International Editions dans la collection Computer Science Series.
3s Le code correcteur d'erreurs Reed-Solomon utilisé est par exemple un
code raccourci défini sur le corps de Galois CG(32) avec des paramètres
[S=21, K=16, d=6]. Le choix des paramètres est un compromis entre le
nombre de bits à transmettre et le nombre d'erreurs à corriger pour obtenir
un TEM jugé acceptable. Les seize symboles sont représentés sous la
4o forme polynomiale suivante
CA 02259870 1999-O1-20
s
U(Y) - u15Y2° + u14Y'9 +....+ ~.1~y6 + u0Y5
où y représente la variable et U,S, ...., uo les amplitudes associées
appartenant à l'ensemble [0, 31 ].
Le polynôme générateur du code g(y) s'écrit
9'iY~ = iY - ~ Z~ iY - ~'~ iY - ~ °~ iY - ~+'~ iY - a+Z~
~s où ~ est une racine primitive du polynôme y5+ y2+ 1 = 0.
La forme du polynôme générateur découle du choix du corps de Galois.
L'application du code correcteur d'erreurs Reed-Solomon détermine des
zo symboles de redondance qui serviront, lors de la réception, à détecter et
corriger les erreurs intervenues au cours de la transmission dans la
composition des symboles.
Des symboles de redondance sont obtenus en divisant le polynôme u(y)
Zs par le polynôme générateur g(y). Le reste r(y) de cette division est un
polynôme de degré 4 et on obtient ainsi des mots de code c(y) pouvant
s'écrire sous la forme polynomiale
c(Y) = u (Y) + r (Y)
qui permet de déduire cinq symboles de redondance.
Le code correcteur d'erreurs Reed-Solomon autorise un codage
systématique qui permet l'écriture des mots de code sous la forme d'une
3s suite des seize symboles S1 - S16 sur lesquels le code Reed-Solomon a
été appliqué et d'une suite de cinq symboles de redondance R1-R5,
comme illustré sur la figure 5. Dans l'exemple décrit présentement, les
symboles de redondance possède eux aussi cinq bits.
4o L'étape 22 (figure 2A) suivante est constituée par une compression
CA 02259870 1999-O1-20
11
s décrite plus en détails ci-après en référence à la figure 6. La compression
consiste à faire correspondre chaque symbole issu du codage Reed-
Solomon à une valeur prédéfinie et représentée sous la forme d'un certain
nombre de chips. La notion de chip est explicitée plus en détails dans
l'ouvrage rédigé par John G. PROAKIS précédemment cité.
lo
Chaque symbole possédant cinq bits, il existe donc trente deux (25)
symboles différents auxquels on fait correspondre une valeur de 0 à 31.
Ainsi au cours de l'étape 23, la valeur correspondante est attribuée à
chaque symbole issu du codage Reed-Solomon.
Is
Au cours de l'étape 24, chaque valeur ainsi obtenue est transposée dans
une base B en une valeur codée présentant x chiffres.
Au cours de l'étape 25, chaque chiffre entrant dans la composition des
ao valeurs codées est représenté sous la forme n chips.
La base B, le nombre x de chiffres composant une valeur codée en
2N <_ BX base B, et le nombre n de chips respectant les conditions B <_ 2n et
de manière à ce que le nombre total de chips x.n représentant la valeur
zs codée en base B soit inférieur à 2. N.
Dans l'exemple de réalisation décrit présentement, la base B est choisie
comme étant la base 6, le nombre x étant égal à 2 et le nombre n de chips
étant choisi préférentiellement pair, par exemple égal à 4.
~o
Le tableau de la figure 7 présente les correspondances attribuées à
chacune des valeurs de 0 à 31 codées sur deux chiffres
(x = 2) en base 6. Dans ce tableau, les chiffres 1, 2, 3, 5, 6, 7 ont été
préférés à la représentation usuelle 0, 1, 2, 3, 4, 5.
~s
Le tableau de la figure 8 présente les chiffres de la base 6 codés sur
quatre chips. Pour obtenir ce résultat, on utilise trois vecteurs de base u,
v, w dont la représentation antipodale est orthogonale.
4o u = 1111
CA 02259870 1999-O1-20
12
s v=0101
w=0011
z est l'expression sur quatre chips du chiffre et est obtenu par l'opération
suivante
~o z = s.u O+ a.v O+ b.w
où s, a, b sont les trois bits de la représentation binaire du chiffre
concerné.
~s En effectuant ces opérations, on obtient donc un codage de chaque
symbole sur huit chips. Dans la pratique, une table de correspondance
peut directement attribuer à chaque symbole issu du codage Reed-
Solomon sa valeur codée sur huit chips.
?o En utilisant un codage chip usuel, selon l'art antérieur chaque bit d'un
symbole est codé sur deux chips, et on aboutit alors à un codage du
symbole sur dix chips.
A nouveau en référence à la figure 2A, l'étape 26 suivante consiste à
Zs ajouter un préambule à la tête de la suite de chips représentant les
symboles. Ce préambule comprend par exemple trente deux bits, chaque
bit étant codé sur deux chips, avec par exemple bit 0 = (chip 0, chie 1 ) et
bit 1 = (chip1, chip0).
~o La figure 9 représente schématiquement un mode de réalisation du
préambule 27 avant son codage sous forme de chie. Ce dernier comporte
une première séquence 28, par exemple de huit bits tous égaux. Sur la
figure 9, ces bits ont été choisis égaux à 1 mais ils peuvent être choisis
égaux à 0. La séquence 28 permet la détection du message transmis par
~s le récepteur ainsi qu'une calibration du niveau de signal. Une deuxième
séquence 29 de vingt quatre bits par exemple, suit la première 28 et est
du type TURYN du nom de son inventeur. On trouve une description
générale de ce type de séquence dans l'article de R. Turyn intitulé
"Sequence with Small Correlation" publiée dans l'ouvrage "Error
4o Correcting Codes", Proceedings of a Symposium at the University of
CA 02259870 1999-O1-20
13
s Wisconsir, Madison, May 6-8, 1968, édité par Henry B. Mann, John Wiley
& Sons, New York, 1968. Finalement, dans l'exemple de réalisation
présenté, on obtient un message constitué par un préambule comprenant
soixante quatre chips suivi de la suite des symboles comprenant cent
vingt huit chips, elle même suivi de la suite des symboles de redondance
~o comprenant quarante chips, soit un total de deux cent trente deux chips à
transmettre.
A nouveau en référence à la figure 2A, l'étape 30 suivante consiste à
transmettre le message. En permanence, l'émetteur va émettre des
is impulsions de signal de radiofréquence, chaque impulsion portant le
message mis à jour au fur et à mesure des modifications des paramètres
délivrés par le compteur.
La figure 10 représente schématiquement une suite d'impulsions 34
?o émises par un émetteur. Les impulsions 34 ne sont pas séparées
temporellement par une période fixe mais par une période qui varie
pseudo-aléatoirement autour d'une valeur moyenne T, par exemple
comprise entre deux et huit secondes.
?s De manière similaire, la fréquence du signal varie pseudo-aléatoirement
d'une impulsion à l'autre dans une bande de fréquences allant par
exemple de 902 Hz à 928 Hz.
Chaque émetteur étant indépendant des autres et fonctionnant de
~o manière similaire, on réduit de cette manière la probabilité d'occupation
d'un même canal radio au méme moment par deux impulsions issues de
deux émetteurs.
La figure 11 représente schématiquement une suite de chips 101010
3s portée par le signal de radiofréquence. Le message est transmis sous
forme de modulation d'amplitude "tout ou rien". Par exemple, la
transmission du chip 1 est effectuée par modulation du signal et celle du
chie 0 par absence de modulation. La durée d'émission d'un chip est par
exemple de 30.5 ps.
CA 02259870 1999-O1-20
14
s Lorsqu'un récepteur 14 se trouve dans la zone de couverture d'un
émetteur 10, il capte le signal de radiofréquence grâce à son antenne 36.
Les différentes étapes de la réception et du traitement du signal sont
décrites ci-après en référence à la figure 2B. Etant donné que la
fréquence du signal se situe dans la bande radio, le signal porteur du
io message transmis se trouve mélangé à une quantité d'autres signaux
émanant de radio téléphones, d'émetteurs radiophoniques, de
transducteurs actionnant des portes de garage ou encore de systèmes
d'alarme. Ces derniers signaux sont des parasites pour le récepteur 14
qui ne prend en compte, au cours de l'étape 38 que les signaux
~s présentant un préambule de la forme de celui décrit précédemment. La
détection du préambule permet en outre de synchroniser le traitement
effectué par le récepteur 14 avec le signal reçu. Les opérations suivantes
ne sont effectuées que sur les symboles du message dépouillé du
préambule.
La décompression - étape 40 - est réalisée par demi-symbole. Dans
l'exemple décrit plus haut, la compression est telle que huit chips
correspondent à une valeur codée en base 6. Ainsi un demi-symbole est
représenté par quatre chips, l'arrangement de ces derniers faisant
zs obligatoirement partie des ensembles de quatre chips représentés sur le
tableau de la figure 8 (colonne z).
La figure 12 représente schématiquement les étapes de décompression.
La décompression 40 se décompose en un filtrage adapté 50, une
3o normalisation des valeurs de sorties 52, et une attribution d'indices de
fiabilité 54.
L'étape 50 est donc constituée par un filtrage adapté. Un tel filtrage est
décrit de manière générale dans l'ouvrage de John G. PROAKIS
3s précédemment cité. Dans l'exemple décrit précédemment, trois filtres
adaptés FA(1 ), FA(2), FA(3) sont utilisés auxquels est ajouté un quatrième
FA(4) représentant l'énergie de l'ensemble de quatre chips considérés.
Les filtres adaptés sont définis comme suit
4o FA(1 ) _ + Z(1 ) + Z(2) - Z(3) - Z(4)
CA 02259870 1999-O1-20
s FA(2) _ + Z(1 ) - Z(2) + Z(3) - Z(4)
FA(3) _ + Z(1 ) - Z(2) - Z(3) + Z(4)
FA(4) _ + Z(1 ) + Z(2) + Z(3) + Z(4)
i0 où Z(i), avec 1 <_ i <_ 4 , représente l'énergie mesurée par le récepteur
14
pour le chip de numéro i.
Sur le tableau de la figure 8, on voit que le chiffre 5 correspond aux quatre
chips 1100, le chiffre 6 aux chips 1010, le chiffre 7 aux chips 1001. Pour
~s FA(1 ), FA(2) et FA(3) l'attribution des signes + ou - devant les énergies
correspond respectivement au chip 1 et au chip 0 pour chacun des
chiffres 5, 6, 7. FA(4) correspond à la somme des énergies, c'est-à-dire à
l'énergie totale reçue par le récepteur 14 pour la suite des quatre chips
considérée.
De manière équivalente, les filtres adaptés peuvent être définis à partir du
codage des chiffres 1, 2, 3 (figure 8).
FA(1 ), FA(2), FA(3) sont normalisés par rapport à FA(4) - étape 52 ; les
2s valeurs de sortie normalisées des filtres adaptés sont donc
F*(1 ) = FA(1 ) / FA(4)
F*(2) = FA(2) / FA(4)
F*(3) = FA(3) / FA(4)
Lorsque le récepteur 14 traite un demi-symbole, il calcule donc les valeurs
de F*(1 ), F*(2), F*(3) et détermine l'indice im (1 <_ im <_ 3) pour lequel la
valeur absolue de F*( im) est la plus grande.
3s Le chiffre en base 6 correspondant à la suite de quatre chips reçus est
alors égal à
im si F*( im) < 0
ou
im + 4 si F*( im) > 0
CA 02259870 1999-O1-20
16
s Le traitement synchronisé effectué par le récepteur 14 permet d'apparier
correctement les demi-symboles reçus et par conséquent les deux chiffres
en base 6 qui sont déduits.
La valeur codée en base 6 calculée à partir des chips reçus permet de
~o retrouver la valeur du symbole par simple correspondance dans un
tableau identique à celui de la figure 6.
Le symbole codé sur cinq bits est obtenu à partir de cette valeur par
simple correspondance.
is
A chacun de ces symboles est attribué un indice de fiabilité - étape 54.
Les indices de fiabilité sont déterminés à partir des filtres adaptés
normalisés. Un poids est calculé pour chaque demi-symbole reçu, ce
zo dernier étant codé sur quatre chips dans l'exemple décrit. Pour cela, on
détermine les premier et second maxima M,, M2 des valeurs absolues des
valeurs de sortie normalisées des filtres adaptés. Le poids P' du demi-
symbole considéré est alors : P' = M, - M2.
Zs Grâce à la synchronisation du traitement, le récepteur 14 effectue la
détermination du poids P" du demi-symbole qui forme un symbole avec le
précédent.
L'indice de fiabilité P du symbole considéré est alors égal au plus petit des
3o poids P' et P" soit
P = Min (P', P")
L'étape 40 de décompression permet donc d'obtenir chaque symbole, que
~s celui-ci corresponde à un symbole de données ou un symbole de
redondance, codé sur cinq bits dans l'exemple décrit. L'indice de fiabilité
P est ajouté à la suite de chaque symbole. Cet indice P est par exemple
codé sur deux bits, ce qui autorise quatre valeurs correspondant à la
probabilité estimée que le symbole considéré a bien été reçu par le
4o récepteur 14. P égal à 00 indique que le symbole est certainement erroné
CA 02259870 1999-O1-20
17
s alors que P égal à 11 indique qu'il est peu probable que le symbole
considéré soit erroné.
De retour à la figure 2B, l'étape 42 suivante consiste à effectuer la
détection et la correction des erreurs par application d'un décodage Reed-
~o Solomon à l'ensemble des symboles issus de la décompression.
La recherche des erreurs dans la trame effectuée à partir du calcul des
syndromes. Ces derniers sont au nombre de cinq lorsqu'on utilise le code
raccourci avec des paramètres [21, 16, 6]. L'ouvrage de S. LIN et D.I
is COSTELLO, Jr. (1983) "Error Control Coding Fundamentals and
applications" - Prentice-Hall, Englenwood Cliffs, N.Y. U.S.A. décrit de
manière générale le calcul des syndromes et leur utilisation pour la
détection et la correction d'erreurs.
zo Le récepteur 14 recherche si la trame considérée comporte zéro, une ou
deux erreurs, deux étant le nombre maximum théorique d'erreurs pouvant
étre traitées avec le code raccourci de paramètres [21, 16, 6]. Si le
récepteur détecte plus de deux erreurs, la trame n'est pas rejetée mais le
récepteur 14 utilise les indices de fiabilité pour tenter de la corriger.
as Comme cela a été mentionné plus haut, le système est capable de
corriger cinq erreurs. En fait pour diminuer la probabilité d'apparition de
cas où le traitement effectué aboutit à une solution acceptable par le
récepteur mais qui ne correspond pas au message réellement émis, on
limite le traitement à deux cas supplémentaires permettant la correction
~o éventuelle d'au plus quatre erreurs. Si malgré tout, après les différents
traitements effectués, le récepteur 14 détecte des erreurs restantes, la
trame est rejetée et par conséquent n'est pas transmise aux moyens de
traitement 16.
~s Le récepteur 14 calcule donc les syndromes. Si ces derniers sont tous
nuls, la trame ne comporte aucune erreur et est transmise aux moyens de
traitement 16.
Au cas où les syndromes ne sont pas nuls, le récepteur 14 recherche si
40 les syndromes présentent entre eux des rapports déterminés
CA 02259870 1999-O1-20
18
s SY2/SY, = SY,/SYo = SYo/SY_, = SY_,/SY_z
où SY_2, SY_,, SYo, SY,,SY2 représentent les syndromes calculés.
Si c'est le cas, cette relation entre les syndromes indique que la trame ne
comporte qu'une erreur unique et permet, de plus, de la localiser ainsi que
io d'en déduire sa valeur. En effet, on montre que dans ce cas la position p
de l'erreur est égale à
p = loge (SY2/SY, )
où ~ est la racine du polynôme générateur mentionnée plus haut, et la
valeur de l'erreur de l'erreur est égale à So. Le récepteur 14 corrige la
is trame et recalcule les syndromes qui doivent étre nuls. Si c'est le cas, le
récepteur 14 transmet la trame corrigée au moyens de traitement 16.
Au cas où la relation mentionnée plus haut n'est pas vérifiée, ou si après
recalcul les syndromes ne sont pas nuls, le récepteur 14 recherche si la
Zo trame considérée comporte deux erreurs.
Une erreur correspond à deux inconnues : la position de l'erreur et sa
valeur. Deux erreurs correspondent donc à quatre inconnues. Les cinq
syndromes permettent d'établir dans ce cas un système non linéaire de
as cinq équations à quatre inconnues. L'équation supplémentaire est utilisée
pour vérifier l'exactitude des résultats obtenus à partir de la résolution du
système des quatre autres équations. Si c'est le cas, le récepteur 14
corrige la trame et recalcule les syndromes qui doivent être nuls. Si c'est
le cas, le récepteur 14 transmet la trame corrigée aux moyens de
3o traitement 16.
Au cas où aucune solution ne découle du calcul précédent ou si les
résultats obtenus ne vérifient pas la cinquième équation, ou encore si
après recalcul les syndromes ne sont pas nuls, la trame comporte plus de
3s deux symboles erronés et dans une utilisation usuelle du décodage Reed-
Solomon, la trame serait rejetée. Le récepteur 14 mettant en oeuvre le
procédé de l'invention, utilise les indices de fiabilité calculés
précédemment afin d'essayer de corriger la trame malgré tout.
4o Pour cela, les quatre symboles présentant les indices de fiabilité les plus
CA 02259870 1999-O1-20
19
s faibles sont effacés par le récepteur 14 étant entendu toutefois que si le
nombre d'indices de fiabilité de faible valeur est supérieur à quatre, la
trame est rejetée. Par indice de fiabilité de faible valeur, on entend par
exemple des indices de valeur inférieure à trois si les indices sont codés
sur quatre valeurs. La position des effacements étant connue, il résulte
~o donc de cette opération quatre inconnues qui sont les valeurs réelles des
syndromes effacées. Le récepteur 14 résout un système de cinq
équations à quatre inconnues découlant de la mise en équation des
syndromes.
is Comme précédemment, à la suite de la résolution de ce système
d'équations, le récepteur 14 recalcule les syndromes qui sont nuls si les
erreurs ont été corrigées. Dans ce cas, le récepteur 14 transmet la trame
corrigée aux moyens de traitement 16. On comprend que l'attribution des
indices de fiabilité permet de réduire le nombre d'inconnues en faisant
ao l'hypothèse que les indices de fiabilité les plus faibles sont attribués à
des
symboles erronés dont la position est alors connue.
Dans le cas contraire, ou si le système d'équations n'accepte pas de
solution, le récepteur 14 efface les deux symboles possédant les indices
Zs de fiabilité les plus faibles. II recherche ensuite si la trame présente
une
erreur en plus des effacements par résolution par résolution du système
de cinq équations à quatre inconnues (position et valeur pour l'erreur,
position pour les deux effacements).
~o Si ce système admet des solutions et qu'après correction les syndromes
recalculés sont nuls, le récepteur 14 transmet la trame corrigée aux
moyens de traitement 16. Dans le cas contraire la trame est rejetée.
Un émetteur 10 convenable pour la mise en oeuvre du précédé selon
~s l'invention est principalement constitué d'un microprocesseur muni d'une
mémoire non volatile, du type E2PROM par exemple et d'une mémoire
vive (RAM) pour le stockage des valeurs. Le microprocesseur est
programmé de manière adaptée à la mise en oeuvre du procédé, ce qui
est aisément réalisé par l'Homme du Métier. Le microprocesseur est
4o connecté au module d'interface de communication comprenant des
CA 02259870 1999-O1-20
s moyens connus en soi pour engendrer, moduler et transmettre un signal
de radiofréquence par l'intermédiaire de l'antenne 32, figure 2A.
Un récepteur 14 convenable pour la mise en oeuvre du procédé selon
l'invention est principalement constitué d'un module d'interface de
io communication comprenant une antenne 36 - figure 2B - et des moyens
connus en soi pour recevoir et filtrer des signaux de radiofréquence
compris dans une bande de fréquences déterminée. Ce module délivre
ensuite les signaux sélectionnés à un microprocesseur associé à ses
mémoires usuelles ou à un ordinateur. La programmation du
~s microprocesseur ou de l'ordinateur est aisément réalisable par un Homme
du Métier.
La description qui précède a été donnée principalement en relation avec
une application à la télérelève de compteurs, mais de manière similaire
zo elle peut aussi s'appliquer à tout type de système au fonctionnement
analogue comme par exemple un système de télésurveillance ou de
sécurité. Les instruments de mesure sont alors des détecteurs de
présence et les données transmises correspondent à la localisation du
détecteur et aux paramètres qu'il mesure. Le récepteur peut alors être
as relié à un poste de sécurité qui déclenchera une alarme si une présence
anormale est détectée. La qualité des informations transmises est
différente mais le procédé de communication, objet de la présente
invention, s'applique de manière similaire.
