FR2696602A1 - Procédé et appareil permettant l'application de sauts de fréquence à une voie de signalisation dans un système de télécommunications. - Google Patents
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Abstract
Un système de télécommunications cellulaire fait sauter à la fois les voies de signalisation et les voies de conversation suivant une séquence commune de sauts en fréquence. Pour obtenir des informations sur le système de la part de la voie de signalisation, un poste d'abonné (20) attend sur une fréquence prédéterminée, c'est-à-dire sur une certaine porteuse, jusqu'à ce que la voie de signalisation, qui effectue des sauts en fréquence, arrive sur la fréquence prédéterminée. Après cela, le poste d'abonné obtient l'information de synchronisation, ainsi que l'information relative à la séquence de sauts, de la part de la voie de signalisation pendant le saut. Le poste d'abonné peut alors sauter en tandem avec le système, de façon à obtenir d'autres informations sur le système pendant les sauts suivants. Le système de télécommunications cellulaire admet le transfert assisté pour postes mobiles (MAHO) en autorisant le poste d'abonné à mesurer la voie de signalisation de cellules voisines d'une manière analogue et en utilisant les mesures pour aider au transfert d'une communication entre une cellule source et une cellule voisine.
Description
La présente invention concerne de façon générale les systèmes de
télécommunications et, plus particulièrement, les systèmes de télécommunications
employant des sauts de fréquence.
Dans les systèmes de télécommunications actuels, et plus particulière-
ment dans les systèmes de télécommunications cellulaires, l'accès au réseau de télécommunications cellulaire est offert à l'utilisateur se déplaçant à pied Pour fixer les idées dans le cadre de cette discussion, un utilisateur "piéton" est quelqu'un qui se déplace lentement (au maximum à 10 km/h), au contraire d'un utilisateur "motorisé" (dont la vitesse peut aller jusqu'à 100 km/h ou plus) Le réseau cellulaire associé à un tel déplacement motorisé fournira de façon continue des mesures des signaux auxiliaires utilisés par le système pour maintenir la qualité
de la voie de communication et effectuer les fonctions de transfert.
Il est crucial pour la bonne marche du système de télécommunications cellulaire d'utiliser une voie de signalisation servant à transmettre des informations sur le système aux abonnés La voie de signalisation possède des informations qui sont transmises aux abonnées sur des voies logiques, lesquelles comprennent une voie de commande de diffusion (BCCH) qui possède des informations sur le système, une voie de synchronisation (SCH), une voie d'appel de personnes (PCH), une voie pour messages courts (SMCII), une voie d'acceptation d'accès (AGCH), et une voie de données de diffusion (BDCH) Toutefois, dans les systèmes classiques, les voies de signalisation ne sont pas en mesure de répondre aux capacités de diversité de fréquence ou d'accès multiples par différence de code (CDMA) du fonctionnement en sauts de fréquence L'utilisation d'une porteuse RF à fréquence fixe pour la signalisation fait de la porteuse de signalisation le maillon faible du système en raison de difficultés rencontrées pendant la préparation et, ou bien,
l'utilisation commune du multiplexage temporel (TDM) avec des voies de conver-
sation subissant l'emploi de sauts de fréquence L'emploi d'une porteuse RF à fréquence fixe pour la signalisation rend aussi incommode, et peut- être même impossible, les réutilisations de fréquence améliorées par des techniques
SFH/CDMA.
Il existe donc un besoin pour un système de télécommunications cellulaire possédant une structure associée à une voie de signalisation qui est en mesure d'accepter des voies logiques pour la diffusion, l'appel de personnes, la synchronisation, l'accès et l'acceptation de l'accès, tout en éliminant les problèmes
ci-dessus indiqués, dans une configuration de complexité réduite.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise
à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels:
la figure 1 représente de façon générale un système de télécommuni-
cations cellulaire employant l'invention; la figure 2 montre une structure de trames destinée à un système de télécommunications "de classe élaborée" constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un schéma fonctionnel illustrant le fonctionnement d'un modem de classe élaborée, constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 4 représente une structure de trames destinée à un système de télécommunications "de classe simplifiée", constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est un schéma fonctionnel illustrant le fonctionnement d'un modem de classe simplifiée constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est un schéma fonctionnel montrant le côté émission d'un modem selon l'invention; la figure 7 est un schéma fonctionnel du côté réception d'un modem selon l'invention; la figure 8 est un schéma fonctionnel d'un modem constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 9 présente de façon générale une structure de formation de trames pour une voie, qui est en mesure d'accepter le fonctionnement en sauts de fréquence pour la voie de signalisation, selon l'invention; la figure 10 présente de façon générale un autre mode de réalisation d'une structure de formation de trames pour une voie, qui est en mesure d'accepter le fonctionnement en sauts de fréquence du type SFHJTDMA, comportant 5 voies de conversation pouvant accepter 32 kbit/s de signaux vocaux selon l'invention; la figure 11 présente de façon générale une structure de formation de trames pour une voie qui peut traiter commodément le transfert assisté pour postes mobiles (MAHO) selon l'invention; et la figure 12 illustre de façon générale une séquence d'apprentissage longue à complexité réduite produite à partir de la répétition de plusieurs
configurations de synchronisation courtes.
On se reporte d'abord à la figure 1, qui représente un système de télé-
communications et, plus particulièrement, un système de télécommunications cellulaire, désigné par la référence 10, constituant un mode de réalisation général de l'invention Le système de télécommunications cellulaire 10 est constitué de plusieurs cellules 12 de classe simplifiée, possédant chacune un site de base 13, qui sont groupées suivant une certaine forme de schéma de réutilisation de voie de
conversation (à 21 cellules, 7 cellules, etc) Dans le cadre de cette description,
l'expression "classe simplifiée" se rapporte à un système de télécommunications qui, en échange d'un coût de fonctionnement réduit, donne un retard plus faible, une portée plus courte et une vitesse de transfert adaptée à un trafic de piétons, en comparaison avec les systèmes cellulaires actuels En plus de la partie pour piétons de classe simplifiée du système, il est nécessaire qu'il existe une fonction pour mobiles dans le système cellulaire, jouant le rôle de la partie de classe élaborée du système PCS (système de télécommunications entre individus) Dans le cadre de la
description, l'expression "classe élaborée" désigne un système de
télécommunications qui fournit au moins le même type de performance, de portée et de capacité de transfert que les systèmes cellulaires actuels Ce système de classe élaborée est représenté par des cellules 11, possédant un site de base 15, qui, dans ce mode de réalisation préféré, fonctionne dans un schéma de réutilisation à une seule cellule Les systèmes de classe élaborée et de classe simplifiée fonctionnent ensemble de manière à offrir à l'utilisateur un service unique qui est transparent pour l'utilisateur Le système de classe simplifiée est commandé par un dispositif de commande 14 de classe simplifiée, tandis que le système de classe élaborée est commandé par le dispositif de commande 9 On peut prévoir facultativement un dispositif de commande globale 19 du réseau Le dispositif de commande 19 peut
être constitué par les parties 14 et 9.
Un exemple peut être fourni par un utilisateur piéton qui marche dans une rue en utilisant un téléphone à radiofréquences dans le système de classe simplifiée Ensuite, au cours de la communication, l'utilisateur entre dans un véhicule et démarre Le système doit pouvoir déterminer qu'un changement s'est produit et transférer la communication du système de classe simplifiée au système
de classe élaborée, d'une manière qui est transparente pour l'utilisateur.
Selon une autre possiblité, l'utilisateur peut souhaiter commander le
mode de fonctionnement du poste d'abonné A cet effet, il est prévu un commuta-
teur manuel, ou une touche de fonction programmable, sur le poste d'abonné, pour permettre à l'utilisateur de passer de la classe simplifiée à la classe élaborée, et inversement Dans le scénario ci- dessus proposé, lorsque le piéton entre dans le véhicule et démarre, la communication serait interrompue par le système de classe simplifiée dès que l'utilisateur atteint une vitesse dépassant les capacités du
système de classe simplifiée.
Selon une autre possibilité, il peut être prévu un poste d'abonné d'un prix réduit qui ne possède qu'une capacité de la classe simplifiée Ce type de poste est destiné à être utilisé dans les cas o on se déplace lentement (par exemple à la maison, au travail, dans les magasins, etc), mais il ne peut fonctionner avec le système de classe élaborée L'économie de coût ainsi réalisé résulterait de la possibilité ainsi offerte de retirer divers composants du poste d'abonné (par
exemple la correction d'erreurs sans voie de retour et l'entrelacement).
Toutefois, pour supprimer la nécessité de devoir transporter plusieurs téléphones, ou des téléphones à mode double, il est souhaitable de produire un système à mode double dans lequel les systèmes de classe élaborée et de classe simplifiée sont compatibles entre eux de façon qu'on puisse utiliser un unique émetteur-récepteur (poste d'abonné) Ainsi, l'invention propose un système à mode double dans lequel les protocoles des voies de conversation relatifs à chaque système fonctionnent sur une même structure de trames, si bien qu'un unique poste
d'abonné peut être conçu pour fonctionner dans l'un ou l'autre mode.
Dans le tableau 1 ci-après, on donne les particularités des voies de conversation relatives au système de classe simplifiée (piétons) et au système de
classe élaborée (mobiles).
Tableau 1
Protocoles de voies de conversation à mode double
SPECIFICATIONS CLASSE SIMPLIFIEE CLASSE ELABOREE
Codeur de signaux vocaux ADPCM à 32 kb/s LD-CELP à 16 bits Correction d'erreurs sansNon Débit 1/2 voie de retour Débit binaire 500 kb/s 500 kb/s Séparation des voies 400 k Hz 400 k Hz Procédé d'accès 10 tranches TDMTDMA 10 tranches SFH-CDMA Durée de la trame 2 ms 2 ms Voies de conversation 750 750 Modulation QPSK (Modulation de QPSK phase à quatre états) Voie de commande Oui, tranche spécialisée Oui, tranche spécialisée Procédé de duplex Division de fréquence Division de fréquence Capacité de transfert Oui Oui Diversité Antenne commutée Combinaison à taux max Sauts de fréquence Non Oui Puissance d'émission 10 m W 100 m W (moyenne) Dans le système de télécommunications de classe simplifiée (piétons), on utilise, de manière à obtenir des communications de qualité "interurbain", un codeur de signaux vocaux ADPCM (modulé par impulsions codées delta adaptatif) à 32 kb/s (kilobits par seconde) Aucune correction d'erreur ou égalisation n'est demandée dans le système de classe simplifiée Dans le système de classe élaborée, on utilise un codeur de signaux vocaux LD-CELP (prédictif linéaire excité par codes, à
retard faible) avec une correction d'erreurs sans voie de retour (FEC) de débit 1/2.
Toutefois, un codeur ADPCM à 32 kb/s utilisant deux tranches par trame ou un codeur à 8 kb/s utilisant une seule tranche toutes les deux trames offriraient également des possibilités de codage acceptables pour la classe élaborée. Comme on peut le voir dans le tableau 1, et comme cela est illustré sur la figure 2, la trame, désigne dans son ensemble par la référence 15, est, pour le système de classe élaborée une trame d'entrelacement à 20 sauts, 16 Chaque saut est constitué par une trame 17 TDMA (accès multiples par division temporelle) à tranches Chaque trame TDMA est constituée de 100 bits, qui comprennent 6 bits de montée de rampe (RU) ou de début, 20 bits pilote, 68 bits de données codées (bits de signaux vocaux), et 6 bits de descente de rampe (RD) ou de fin Les 68 bits de signaux vocaux comprennent des bits de signaux vocaux entrelacés, des bits FED, et des bits de signalisation Chaque tranche présente une longueur de us Ceci donne une trame TDMA de 2 ms et une trame d'entrelacement de ms Puisque ce protocole utilise à la fois l'accès multiple par différence de code (CDMA) avec sauts de fréquence lents (c'est-à-dire la séquence de sauts) et un accès multiple par division temporelle (TDMA) (c'est-à-dire une configuration à tranches multiples), ce protocole pourra être mieux caractérisé comme constituant
un procédé CDMAITDMA.
Le schéma fonctionnel d'un modem de classe élaborée, désigné dans son ensemble par la référence 30, est présenté sur la figure 3 Un signal de parole (signaux vocaux)/information est reçu sur une entrée d'un dispositif 31 de
formation de trames, et un signal de signalisation est reçu sur une deuxième entrée.
Dans le mode de réalisation préféré, les signaux vocaux sont reçus à 16 kb/s et la signalisation à 0,5 kb/s Le signal de sortie du dispositif 31 de formation de trames est un signal à 16,5 kb/s Cette trame est appliquée à l'entrée d'un dispositif 32 de
détection d'erreurs sans voie de retour (FED) 32 qui ajoute un signal supplémen-
taire à 0,5 kb/s au signal de 16,5 kb/s venant du dispositif 31 de formation de trames Le dispositif de sortie du FED 32 est envoyé à un dispositif 33 de correction d'erreurs sans voie de retour (FEC) Ce dernier reçoit le signal d'entrée de 17 kb/s et le code de façon à produire un signal de sortie de 34 kb/s Ce signal de 34 kb/s est ensuite entrelacé dans un dispositif d'entrelacement 34 Les bits de montée de rampe, les bits pilote et les bits de descente de rampe ( 16 kb/s) venant du bloc 36 sont ensuite ajoutés, dans un bloc 35 de formation de trames, à la trame de signal, ce qui donne un signal de sortie de voie de conversation de 50 kb/s On comparera cette valeur avec les tranches de 100 bits produites en relation avec la figure 2, puisque les trames de la figure 2 sont chacune de 2 ms, soit 500 trames par seconde Chaque trame étant de 100 bits, le débit conduit à ce même chiffre de 50 kb/s De la même façon, les 32 bits par trame fournis pour les bits de montée et
de descente et les bits pilote seraient de 16 kb/s pour 500 trames par seconde.
On se reporte maintenant à la figure 4, qui représente une trame de
classe simplifiée, désignée dans son ensemble par le numéro de référence 25.
Puisque le système de classe simplifiée n'a pas de sauts de fréquence, il n'y a pas de groupe de trames d'entrelacement Par conséquent, la trame de l'ordre le plus élevé dans le système de classe simplifiée est une trame TDMA, 17, possédant tranches Comme dans le système de classe élaborée, chaque tranche contient bits, qui comprennent 6 bits de montée de rampe (RU) ou de début, 2 bits différentiels, 9 bits de signalisation, 64 bits de signaux vocaux, 13 bits FED et 6 bits de descente de rampe (RD) ou de fin De plus, comme pour le système de classe élaborée, chaque trame présente une durée de 2001 us, ce qui donne 2 ms pour chaque trame TDMA Alors que les émissions en provenance du poste d'abonné sont régies par un protocole TDMA, les émissions venant du système de base peuvent être soit TDMA, auquel cas on n'utilise que les tranches nécessaires, soit multiplexées par division temporelle (TDM), auquel cas toutes les tranches sont remplies, qu'elles soient effectivement utilisées ou non Par conséquent, le système de classe simplifiée pourrait être caractérisé comme possédant un
protocole TDMA ou bien un protocole TDM/TDMA.
Sur la figure 5, est présenté le schéma fonctionnel d'un modem de classe simplifiée, désigné dans son ensemble par le numéro de référence 50 Le modem de classe simplifiée utilise la plupart des fonctions du modem de classe élaborée, qui peut, ou non, fonctionner de la même manière Sur la figure 5, le dispositif de formation de trames 31 reçoit le signal de parole (signaux vocaux) à 32 kb/s et l'information de signalisation à 4,5 kb/s Ceux-ci sont combinés dans le dispositif de formation de trames 31 de manière à former un signal à 36,5 kb/s Le signal à 36,5 kb/s est fourni à un dispositif FED 32 qui ajoute 6,5 kb/s pour la détection des erreurs Le signal résultant, de 43 kb/s, est ajouté, dans un bloc 35 de formation de trames, à un signal à 7 kb/s qui est constitué de bits de montée de rampe, de bits différentiels et de bits de descente de rampe, venant du bloc 51 Ceci
donne un signal de conversation de 50 kb/s.
Comme on peut le voir en comparant les figures 2 et 4, le groupe de trames TDMA de classe simplifiée est apparié à la partie TDMA du groupe de trames CDMA/TDMA qui est utilisé par la classe élaborée Du fait qu'il utilise les mêmes groupes de trames dans le système de classe élaborée et dans le système de classe simplifiée, un unique émetteur- récepteur peut être amené à fonctionner dans les deux classes, cet émetteur-récepteur utilisant un grand nombre de composants
identiques, ce qui donne, dans la plus grande mesure possible, un poste de télé-
communications plus petit et moins coûteux.
Le schéma fonctionnel de la partie émission, désignée dans son ensemble par le numéro de référence 60, d'un modem destiné à être utilisé dans un système à mode double est illustré sur la figure 6 Un signal de parole/information reçu est appliqué à l'entrée du modem et est présenté à un codeur vocal 61 de classe élaborée et un codeur vocal 62 de classe simplifiée Dans un mode de réalisation préférée, le codeur vocal 61 de classe élaborée est un codeur vocal LD-CELP à 16 kb/s et le codeur vocal 62 de classe simplifiée est un codeur vocal ADPCM à 32 kb/s Le signal de parole (signaux vocaux) sera traité par le codeur vocal qui a été sélectionné par le signal d'entrée de commande, quel que soit ce codeur vocal Les signaux codés sont ensuite mis en trames dans le dispositif de formation de trames 63 et se voient ajouter des bits de détection d'erreurs sans voie
de retour, dans le dispositif FEC 64.
Si le modem fonctionne dans le système de classe élaborée (comme cela a été indiqué par le signal de commande), le signal mis en trames se voit ajouter la correction d'erreurs sans voie de retour dans le dispositif FED 65 et est
entrelacé dans le dispositif d'entrelacement 66 A la suite du dispositif d'entrela-
cement 66 de la classe élaborée, ou du dispositif FED 64 de la classe simplifiée, les bits de montée, les bits de descente, et les bits différentiels ou les bits pilote sont ajoutés au signal dans le dispositif de formation de trames 67 Le signal est ensuite modulé dans le modulateur 69 Le schéma de modulation employé prendra la forme d'une modulation QAM (modulation d'amplitude en quadrature), par exemple une modulation de phase à quatre états (QPSK), une modulation QPSK ir/4, une modulation QPSK à décalage, une modulation QPSK différentielle, une modulation QPSK filtrée, etc Dans le mode de réalisation préféré, le schéma de modulation est la modulation QPSK filtrée Si le modem fonctionne dans la classe élaborée, le signal est ensuite mélangé, dans un mélangeur 71, avec la fréquence de codage de saut venant du bloc 70 Les signaux sont ensuite délivrés
par l'intermédiaire d'une antenne 72.
Sur la figure 7, est représenté le schéma fonctionnel du côté réception,
désigné en son ensemble par le numéro de référence 75, du modem En fonction-
nement, un signal de conversation est reçu sur l'antenne 76 S'il a été exploité dans le mode de classe élaborée (comme cela a été indiqué par le signal d'entrée de commande), le signal est alors mélangé, dans un mélangeur 78, avec une fréquence de décodage de saut, venant d'un bloc 77 Le signal est ensuite démodulé dans le
bloc 79.
Dans un environnement du type étalement de spectre avec retard, les multiples composantes d'un signal donné seront reçues à des moments différents et avec des phases différentes en fonction des réflexions du signal sur divers obstacles
(par exemple des bâtiments ou des montagnes) Ainsi, pour un modem fonction-
nant dans le mode de classe élaborée, le signal est fourni à un estimateur de séquence de probabilité maximale (MLSE) 88, qui est constitué d'un égaliseur 81 et d'un suppresseur d'interférences intersymbole (ISI) 80 L'égaliseur 81 considère la somme de tout le signal reçu et détermine o se situe le signal principal Le signal de sortie de l'égaliseur 81 est formé d'un groupe de "décisions formelles", ou de niveaux logiques O et 1, qui sont envoyées à l'entrée du suppresseur ISI 80 Le
suppresseur ISI 80 recueille le signal de sortie de "décision formelle" de l'égali-
seur 81 et utilise ce signal de sortie pour éliminer les interférences intersymbole dans le signal d'entrée Le signal échantillon résultant et un groupe de "décisions non formelles" venant du suppresseur ISI 80 sont désentrelacés dans un dispositif de désentrelacement 82, puis sont fournis à un décodeur de Viterbi 83 pour être décodés. A la suite du décodeur 83, ou du démodulateur 79 s'il s'agit du mode de classe simplifiée, le signal est décodé dans un décodeur approprié 84 ou 85 Le
signal de parole est ensuite délivré par le modem.
La figure 8 représente le schéma fonctionnel général d'un modem, désigné dans son ensemble par le numéro de référence 90, qui peut fonctionner dans le mode de classe élaborée ou dans le mode de classe simplifiée Le modem 90 comprend une partie de classe élaborée 93, une partie de classe simplifiée 94, et une partie commune 95 pour les composants qui sont utilisés à la
fois dans le mode de classe élaborée et le mode de classe simplifiée Le fonction-
nement du modem 90 est commandé par un dispositif de commande 91.
Le dispositif de commande 91 peut s'appuyer sur un ou plusieurs paramètres pour sélectionner le mode de classe élaborée ou le mode de classe simplifiée du modem 90 Selon un premier exemple, le dispositif de commande 91 peut être un simple commutateur manuel à l'aide duquel l'utilisateur place le modem 90 dans le mode de classe élaborée ou le mode de classe simplifiée Selon une autre possibilité, le dispositif de commande 91 peut fonder son choix sur la disponibilité du mode de classe simplifiée Par exemple, si l'utilisateur ne se trouve pas dans une zone possédant une couverture du type classe simplifiée (par exemple s'il se trouve dans une zone à population clairsemée), le dispositif de commande 91
devra sélectionner le mode de classe élaborée pour obtenir la déserte téléphonique.
Un autre paramètre de commande pourrait être le taux d'erreur sur les bits (BER) Si le BER est excessif, le dispositif de commande 91 sélectionnera le mode de classe élaborée Selon un autre exemple, l'utilisateur peut commencer dans le mode de classe simplifiée, et être transféré dans le mode de classe élaborée lorsque sa vitesse de déplacement augmente jusqu'à un niveau pour lequel le BER est inacceptable La mesure du rapport porteuse-bruit (C/I) pourrait donner le
même effet.
Un fonctionnement à sauts de fréquence lent (SFH) a été employé dans des systèmes cellulaires de la technique antérieure Un semblable système est le système cellulaire numérique (GSM) (Groupe Spécial Mobile) Dans cette forme de mise en oeuvre, les voies de signalisation ne sont pas aptes à utiliser les possibilités de diversité de fréquence ou d'accès multiples par différence de code (CDMA) du fonctionnement en sauts de fréquence Le GSM par exemple utilise une porteuse RF de fréquence fixe pour toutes les voies logiques, comme les voies de diffusion, les voies d'appel de personnes, les voies de synchronisation, les voies d'accès direct, et les voies de commande spécialisées L'utilisation d'une porteuse RF de fréquence fixe pour la signalisation fait de la porteuse de signalisation le maillon faible du système et rend difficile et peut être impossible l'amélioration de la réutilisation de fréquence par SFH/CDMA De plus, une porteuse RF de fréquence fixe, spécialisée est difficile à préparer et à partager via le multiplexage
TDM avec des voies de conversation soumises à l'emploi de sauts de fréquence.
On se reporte maintenant à la figure 2, qui montre une structure de formation de trames pour une voie qui autorise l'application d'un fonctionnement
en sauts de fréquence sur une voie de signalisation d'un système de télécommuni-
cations cellulaire selon l'invention La structure de formation de trames supporte des voies logiques comprenant, entre autres, des voies de diffusion, des voies d'appel de personnes, des voies de synchronisation, des voies d'accès et d'acceptation d'accès, tout en supprimant les problèmes ci-dessus évoqués, et, de plus, elle conserve une complexité réduite La structure de classe élaborée, présentée sur la figure 2, et décrite ci-dessus, maintient une compatibilité matérielle de base avec le système de classe simplifiée, tout en permettant le
transfert assisté pour postes mobiles (MAHO) avec une grande fiabilité.
Pour maintenir la compatibilité avec le système de classe simplifiée, sur chaque trame TDMA 17, on multiplexe N tranches de temps, o N est égal à 10 dans le mode de réalisation préféré Le débit binaire global de la voie est de 500 kb/s, o chaque tranche de temps compte pour 50 kb/s Les 50 kb/s par tranche de temps supportent 32 kb/s de données, mais, toutefois, avec le codage FEC, un rendement notablement moindre peut être atteint Il est important que les systèmes à venir puissent "supporter" des dessertes à de multiples débits de données Une desserte à plein débit pour les signaux vocaux doit reposer sur la modulation ADPCM à 32 kb/s Avec un codage FEC à débit 1/2, deux tranches de temps sur sont nécessaires Des codeurs vocaux ayant des débits de données de 16,8, et même 4 kb/s doivent aussi pouvoir être admis, afin que la capacité du système soit
améliorée.
L'accès multiple de base à la voie de signalisation est un hybride de TDMA et SFH/CDMA Du point de vue de la station de base 15, chaque trame TDMA 17 représente un palier, ou un saut de fréquence Une séquence de trames TDMA contiguës sautent sur des porteuses RF en s'appuyant sur une configuration
de sauts de fréquence, ou une séquence de sauts.
En ce qui concerne les liaisons avec d'autres cellules, l'accès multiple s'effectue par différence de code Les attributions de séquences de sauts à des cellules adjacentes s'effectuent de manière à produire une corrélation minimale entre éléments d'interférences potentielles entre cellules Pour supporter ce concept de CDMA, une voie de signalisation effectue des sauts de fréquence selon l'invention On se reporte à la figure 9, o est représentée une structure de formation de trames de voie qui permet le fonctionnement en sauts de fréquence pour la voie de signalisation, selon l'invention Une voie de signalisation qui, dans le mode de réalisation préféré, est désignée par l'appellation de porteuse de saut de commande commune (CCHC), saute en coordination avec le modèle ci-dessus mentionné par application de la CCHC, suivant un plan unique, sur la porteuse SFH/TDMA hybride de base (figure 2) Toutes les voies de conversation admettant des débits de données de 32 kb/s, ou moins, peuvent explorer la CCHC de la cellule de départ et celles de cellules adjacentes sans interruption de la liaison de la voie de conversation De cette manière, le système de télécommunications de classe élaborée est en mesure de faire effectuer des sauts de fréquence à une pluralité de voies de conversation sur une séquence de sauts, et est également en mesure de faire effectuer des sauts de fréquence à la voie de signalisation, ou CCHC, à l'intérieur de la même séquence de sauts Suivant ce scénario, les avantages de l'emploi de sauts de fréquence sont obtenus par la voie de signalisation, tandis que le système reste encore en mesure de maintenir la
fonctionnalité des voies logiques. La figure 9 montre de façon générale la structure échantillon d'une
porteuse SFHTDMA avec sauts, qui comporte une CCHC et quatre voies de conversation admettant 32 kb/s, du point de vue du poste d'abonné 20 Les tranches de temps repérées par "T" et "R" représentent respectivement les tranches de temps d'émission et de réception du poste d'abonné 20, pour une voie de conversation donnée (TC Hi) Chaque attribution de TCH relative à des signaux vocaux à plein débit se construit à partir de deux paires T/R, ce qui permet de passer facilement à des dessertes faites à des débits inférieurs Dans la rangée désignée par CCHC, les notations RA et RB sont les première et deuxième tranches de temps utilisées par la cellule pour diffuser diverses informations de commande Il est important de noter que les voies TCH 1, TCH 2, TCH 3 et TCH 4 peuvent recevoir RA ou RB avec au moins une tranche de temps d'intervalle, de façon à permettre la commutation du synthétiseur Les tranches de temps désignées par TA et TB admettent des demandes d'accès d'arrivée de la part d'un poste
d'abonné 20 dans le mode libre.
Comme indiqué sur la figure 9, les RA et RB sont uniformément séparés les uns des autres, et, dans le mode de réalisation préféré, il y a N/2 tranches de temps de l'un à l'autre à l'intérieur d'une trame TDMA 17 Dans le mode de réalisation préféré, une première tranche de temps, la tranche de temps 1 de la rangée CCHC, contient des informations de synchronisation qui sont connues du poste d'abonné 20 Une deuxième tranche de temps, la tranche de temps 6 de la rangée CCHC, contient des informations associées à la séquence de sauts qui est transmise par la station de base 15 Puisque la synchronisation doit être effectuée avant que la séquence de sauts ne puisse être obtenue, la première tranche de temps, la tranche de temps 1, doit toujours précéder la deuxième tranche de temps,
la tranche de temps 6.
La figure 10 représente de façon générale une structure de formation de trames qui admet des sauts de fréquence SFH/TDMA, comportant 5 voies de conversation qui admettent les signaux vocaux de 32 kb/s, selon l'invention De nouveau, la figure 10 est faite du point de vue du poste d'abonné 20 Il est également important de noter que les cinq TCH peuvent toutes explorer RA ou RB à partir de la structure de formation de trames de la figure 9, sans conflit avec la voie de conversation La structure de formation de trames de la figure 9 qui admet la CCHC peut être celle de la cellule de départ, ou de cellules adjacentes, étant donné que le poste d'abonné 20 connaît la séquence de sauts adjacente La structure de formation de trames de la figure 10 n'admet pas la CCHC, mais, au lieu de cela, produit jusqu'à cinq TCH supplémentaires par porteuse soumise aux sauts La première porteuse installée dans un site de cellule admet la CCHC en utilisant la structure de trames de la figure 9, tandis que les porteuses restantes, installées en un site de cellule, sont admises par la structure de trames de la figure 10 La soumission à des signaux vocaux de 16 kb/s et de débits moindres est beaucoup plus facile que la soumission à la desserte à plein débit Par conséquent, toute coupure dans la structure de formation de trames TCH présentée sur la figure
10 amènera à pouvoir explorer librement RA ou RB.
Pour aider à l'acquisition du système et au transfert assisté pour postes mobiles (MAHO), la CCHC n'est pas commandée en puissance ni soumise à une transmission discontinue ou un fonctionnement à débit variable Les principales voies logiques de la CCHC sont: voie de commande de diffusion (BCCH), informations sur le système; voie de synchronisation (SCH), qui facilite une acquisition rapide pour la porteuse, la synchronisation et les sauts; appel de personnes (PCH); voie pour messages courts (SMCH); voie d'acceptation d'accès (AGCH); voie de données de diffusion (BDCH), par exemple informations sur le trafic, météorologie, informations urgentes, informations boursières, Pour un vecteur donné de séquence de sauts, soit c=lcl, c 2cnl, la SCH se produit au moins chaque fois que la porteuse RF du palier ci est un élément de Co Dans le mode de réalisation préféré, Co est l'ensemble de porteuses RF qu'il faut au minimum utiliser dans le système Dans la configuration de base la plus étroite, C O peut ne contenir qu'une seule proteuse RF, tandis que le système de classe élaborée peut sauter, sur une multitude de porteuses RF, d'une trame TDMA à une trame TDMA Avant de faire accès au système, le poste d'abonné ne possède possède aucune connaissance "à priori" de la séquence de sauts Pour faire accès au système de télécommunications de classe élaborée SFH/IDMA, le poste d'abonné peut faire accès à une porteuse parmi les porteuses constituant C 0, acquérir la synchronisation avec la CCHC lorsque la porteuse RF s'est vue sauter dessus par la CCHC, et peut obtenir, après que la synchronisation a été acquise, les informations se rapportant aux sauts (c'est-à-dire les porteuses RF sur lesquelles il faut sauter et la séquence de sauts correspondante), auprès de la CCHC Puisque chaque tranche de temps ne porte qu'une quantité limitée d'informations, la SCH doit être répartie sur deux tranches de temps, une première tranche de temps contenant l'information de synchronisation et une deuxième tranche de temps possédant des informations au sujet de la séquence de sauts Par conséquent, après que le poste d'abonné 20 a fait accès à la trame TDMA appropriée sur laquelle la CCHC a sauté, la synchronisation a été acquise et une quantité suffisante d'informations relatives à la séquence de sauts a été obtenue pour permettre au poste d'abonné 20 de sauter en tandem avec le système de télécommunications de classe élaborée Sinon, lorsqu'une quantité suffisante d'informations relatives aux sauts n'a pu être obtenue dans une seule SCH, les informations relatives à la séquence de sauts peuvent être codées sur une multitude de SCH Selon ce scénario, le poste d'abonné 20 acquerra de multiples SCH et décodera graduellement, pour finalement obtenir, les
informations relatives à la séquence de sauts.
A titre d'autres exemples, le système de télécommunications de classe élaborée peut utiliser un total de 30 porteuses RF, comme décrit dans la trame d'entrelacement 16 de la figure 2 Co peut comporter par exemple 3 de ces porteuses RF Le poste d'abonné 20 peut "camper" alors sur l'une des trois porteuses de Co pour tenter d'obtenir l'acquisition du système, et il peut finalement trouver la meilleure cellule o se tenir à partir de mesures de qualité déterminées après le saut sur chaque CCHC Dans le mode de réalisation préféré, une moyenne d'une sur dix trames SFH Cf'DMA de la CCHC sera réservée à la SCH On suggère d'utiliser de multiples porteuses pour réduire la sensibilité du système aux interférences externes, ou au brouillage Le poste d'abonné 20 peut tenter l'acquisition sur certaines des porteuses de Co ou sur toutes celles-ci De plus, ce concept admet également un plan de fréquence par répartition des porteuses de Co sur le plan de fréquence, de sorte que l'ensemble Co sera divisé également et distinctement en sous-ensembles Les sous-ensembles peuvent être distribués dans un plan de réutilisation s'étendant sur un groupe de cellules adjacentes, dans le but de minimiser les interférences Co doit toujours comporter un couple de porteuses RF de base, qui sont obligatoires pour toutes les configurations du système On peut ajouter des éléments supplémentaires à C O lorsque le système le
demande, et ceux-ci peuvent être diffusés au poste d'abonné 20 sur la BCCH.
La SCH s'applique (comme sur une carte) sur une paire RA/RB (ou est distribuée sur deux tranches de temps), comme décrit en relation avec la figure 9. RA est constitué par la synchronisation, ou une séquence d'apprentissage 100, que l'on peut détecter par de nombreux moyens Dans le mode de réalisation préféré, la séquence d'apprentissage 100 est détectée à l'aide d'un filtre adapté RB contient une salve normale (informations de synchronisation courtes suivies de données) comprenant suffisamment d'informations pour assurer l'alignement sur la configuration de sauts Une séquence d'apprentissage longue, de complexité réduite, peut être produite à partir de la répétition de plusieurs configurations de synchronisation courtes Ce concept est présenté sur la figure 12 RU et RD désignent respectivement la montée et la descente de rampe (début et fin) SYNC désigne un marqueur, ou une configuration de synchronisation de longueur courte (inférieure ou égale à 10 symboles), convenant pour la réception par un filtre adapté La notation ui désigne une séquence binaire L'utilisation d'une séquence binaire appropriée empêche que l'acquisition se fasse sur un décalage de la structure de la SCH Puisque la SCH est entièrement connue, il est possible de l'utiliser comme pilote pour la correction de fréquence aussi bien que pour
l'acquisition des positionnements temporels.
Les voies BCCH, PCH, AGCH et BDCH et les voies d'accès sont appliquées, comme sur une carte, sur la CCHC par division temporelle portant sur
une structure de "supertrames" avec codage FEC entrelacé Un mode de fonction-
nement en tranches est facilement traité avec ces structures Des postes d'abonné, comme le poste d'abonné 20, peuvent contrôler la CCHC de façon discontinue, sur la base du groupe (au sens d'ensemble de voies traitées comme un tout) d'appel de
personnes qui lui est attribué, lequel pourrait être une fonction d'un numéro d'iden-
tification personnalisé du poste d'abonné.
La structure de formation de trames présentée sur la figure 11 permet d'effectuer de manière appropriée le transfert assisté pour postes mobiles (MAIO) selon l'invention Comme précédemment établi, le poste d'abonné 20 est en mesure de contrôler chaque CCHC Par conséquent, grâce à cette structure, toute voie de conversation à plein débit, ou à un débit inférieur, peut explorer un CCHC d'une cellule adjacente à chaque trame TDMA On sait que le saut de fréquence modère les effets de l'évanouissement lent et prend une moyenne des interférences Puisque la CCHC saute, la mesure d'une cellule quelconque peut être faite très rapidement (par exemple 10 trames si le saut a lieu toutes les 10 trames) sans que les effets de l'évanouissement lent ou d'interférences excessivement préjudiciables n'altère la
mesure De plus, puisque chaque trame TDMA contient une séquence d'appren-
tissage 100, on peut faire la mesure de qualité de la CCHC, qui est utilisée pour le MAHO, en la limitant à la seule séquence d'entraînement, sans qu'il soit nécessaire de mettre en tampon ou de traiter une tranche de temps toute entière Pour sonder la CCHC de la cellule adjacente, on utilise le même matériel que celui employé
pour sonder, du point de vue de la voie, la voie de conversation (voir figure 7).
Dans le mode de réalisation préféré, le matériel de réception est un récepteur à
filtre adapté, comme celui décrit sur la figure 7.
Si l'on utilise une première CCHC dans une zone de couverture prédé-
terminée, par exemple la zone de couverture de départ ou de source, on peut utiliser une deuxième CCHC comme voie de signalisation d'une zone de couverture voisine De cette manière, un poste d'abonné 20 est susceptible de mesurer la première CCHC, qui est celle de la zone prédéterminée de départ, et une deuxième CCHC, qui est celle d'une zone de couverture voisine Le poste d'abonné 20 est en mesure de se synchroniser à la fois sur la première et la deuxième CCHC, correspondant respectivement à la zone de couverture de départ et à la zone de couverture voisine, à l'aide de la séquence d'apprentissage 100, décrite sur la figure 11, de chacune des première et deuxième porteuses En mesurant une CCHC de l'une ou l'autre des zones de couverture de départ et de couverture voisine, tandis qu'elle saute sur un grand nombre de porteuses RF, on peut effectuer, dans un but de transfert de télécommunications, des mesures de qualité, par exemple le rapport porteuse-bruit (C/I) moyen, le rapport C/I médian, le rapport C/I le plus mauvais, le taux d'erreurs sur les bits (BER) avant décodage, la densité C/I, etc La plus utile parmi les mesures ci-dessus indiquées est le BER de la voie de commande adjacente En utilisant le BER comme mesure de qualité afin d'effectuer une comparaison entre la qualité de la voie de départ et celle de la voie voisine, on peut facilement mettre en oeuvre le MAHO à l'aide de la structure de formation de trames des figures 2 et 11 dans le système de télécommunications
de classe élaborée.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du
dispositif et du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement
illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas
du cadre de l'invention.
Claims (8)
1 Procédé d'application de sauts de fréquence (SFH) dans un système de télécommunications ( 10) à accès multiple par division temporelle (TDMA), le système de télécommunications ( 10) TDMA employant une voie de signalisation et une pluralité de voies de conversation, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: faire sauter, en fréquence, la pluralité de voies de conversation sur une séquence de sauts; et faire sauter en fréquence la voie de signalisation à l'intérieur de la
même séquence de sauts.
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération consistant à faire sauter en fréquence la voie de signalisation comprend en outre l'opération consistant à répartir la voie de signalisation sur deux tranches de temps parmi N tranches de temps multiplexées sur une trame TDMA ( 17), à répartir la voie de signalisation sur deux tranches de temps séparées de N/2 tranches de temps l'une de l'autre à l'intérieur de ladite trame TDMA ( 17), et en ce qu'une première tranche de temps desdites deux tranches de temps contient des informations de synchronisation et une deuxième tranche de temps desdites deux tranches de temps
contient des informations se rapportant à ladite séquence de sauts.
3 Procédé d'accès à un système de télécommunications ( 10) à accès multiple par division temporelle (TDMA) à sauts de fréquence (SFH), le système de télécommunications ( 10) sautant, en fréquence, d'une trame TDMA à une trame TDMA, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: faire accès à une porteuse prise parmi une pluralité de porteuses, sur laquelle pluralité de porteuses sautent une voie de signalisation et une pluralité de voies de conversation, à l'aide d'une séquence de sauts; acquérir la synchronisation sur la voie de signalisation lorsque la voie de signalisation a sauté sur ladite porteuse; et obtenir, une fois la synchronisation acquise, des informations relatives
à ladite séquence de sauts, de la part dudit signal de signalisation.
4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite voie de signalisation contient des sous-voies venant du groupe de sous-voies comprenant une voie de signalisation de diffusion (BCCH), une voie de synchronisation (SCH), une voie d'appel de personnes (PCH), une voie de messages courts (SMCH), une
voie d'acceptation d'accès (AGCH), et une voie de données de diffusion (BDCH).
Station de base à accès multiple par division temporelle (TDMA) à sauts de fréquence (SFH), la station de base SFH TDMA employant une voie de signalisation et une pluralité de voies de conversation, la station de base étant caractérisée en ce qu'elle comprend: un moyen permettant de produire une séquence de sauts permettant d'effectuer des sauts en fréquence d'une trame TDMA à une trame TDMA suivante; et un moyen, couplé audit moyen de production de séquence de sauts, qui permet d'émettre à la fois la voie de signalisation et la pluralité de voies de conversation suivant un mode de sauts en fréquence, à l'aide de ladite séquence de
sauts déterminée.
6 Station de base selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen permettant d'émettre à la fois la voie de signalisation et la pluralité de voies de conversation comprend en outre un moyen permettant de répartir la voie de signalisation sur deux tranches de temps prises parmi N tranches de temps multiplexées sur une trame TDMA ( 17), un moyen permettant de répartir la voie de signalisation sur deux tranches de temps séparées de N/2 tranches de temps l'une de l'autre à l'intérieur de ladite trame TDMA ( 17), et en ce qu'une première tranche de temps desdites deux tranches de temps contient des informations de synchronisation et la deuxième tranche de temps desdites deux tranches de temps
contient des informations relatives à ladite séquence de sauts.
7 Poste d'abonné qui fait accès à un système de télécommunications ( 10) à accès multiple par division temporelle (TDMA) à sauts en fréquence (SFH) lents, le système de télécommunication ( 10) sautant, en fréquence, d'une trame TDMA à une trame TDMA dans une zone de couverture prédéterminée, le poste d'abonné étant caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen permettant de faire accès à une porteuse prise parmi une pluralité de porteuses, sur laquelle pluralité de porteuses sautent, en fréquence, une voie de signalisation et une pluralité de voies de conversation, à l'aide d'une séquence de sauts;
un moyen, couplé audit moyen d'accès, servant à obtenir la synchroni-
sation sur la voie de signalisation lorsque la voie de signalisation a sauté sur ladite porteuse à l'intérieur de la zone de couverture prédéterminée et un moyen permettant, après que la synchronisation a été acquise, d'obtenir des informations
relatives à ladite séquence de sauts, de la part de ladite voie de signalisation.
8 Poste d'abonné selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il ne
possède aucune connaissance "à priori" de la séquence de sauts.
9 Système de télécommunications ( 10) à accès multiple par division
temporelle (TDMA) à sauts de fréquence (SFH) lents, le système de télécommu-
nications SFH TDMA ( 10) employant une station de base pour communiquer avec une pluralité de postes d'abonné, les postes d'abonné demandant l'accès à la station de base pour établir une communication, le système de télécommunication SFH TDMA étant caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen, placé à la station de base, qui sert à produire une séquence de sauts pour permettre le saut en fréquence d'une trame TDMA à une trame TDMA; un moyen, couplé audit moyen de production de séquence de sauts, qui permet de transmettre à la fois une voie de signalisation et une pluralité de voies de conversation sur une pluralité de porteuses, suivant un mode de sauts en fréquence utilisant ladite séquence de sauts déterminée; un moyen, placé en un poste d'abonné, qui permet de faire accès à une première porteuse prise parmi ladite pluralité de porteuses sur lesquelles ladite voie de signalisation et lesdites voies de conversation sautent en fréquence; un moyen, couplé audit moyen d'accès, qui permet de synchroniser la voie de signalisation lorsque la porteuse sur laquelle saute la voie de signalisation est ladite première porteuse, et un moyen permettant, après que la synchronisation
ait été acquise, d'obtenir des informations relatives à ladite séquence de sauts.
Système de télécommunication SFH TDMA selon la revendica-
tion 9, caractérisé en ce que ledit moyen permettant d'obtenir des informations relatives à ladite séquence de sauts comprend en outre un moyen qui permet d'obtenir en outre des informations sur le système, se rapportant à l'accès au système de télécommunications SF 11 TDMA, en vue de l'établissement d'une
communication entre ladite station de base et ledit poste d'abonné.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property |
Owner name: MOTOROLA MOBILITY, INC., US Effective date: 20110912 |