FR2894749A1

FR2894749A1 - HIGH-FREQUENCY DATA TRANSMISSION SYSTEM FOR HF TRANSMISSION USING STANDARD RECEIVER RECEIVERS

Info

Publication number: FR2894749A1
Application number: FR0512602A
Authority: FR
Inventors: Pierre Andre Laurent
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-15
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: WO2007068666A1; FR2894749B1

Abstract

Système et procédé de transmissions de données à haut débit, les données étant transmises sous forme de trames composées d'un préambule et de blocs de données, chaque bloc comprenant une séquence fixe ou probe et des données, le système comportant au moins un émetteur et un récepteur, l'émetteur comporte au moins un moyen adapté à générer pour une trame Tn une séquence de synchronisation comportant au moins une première probe Si et une deuxième probe Sf définies à partir d'une probe originale SBi du bloc de données Bi, et en ce que les probes Si, Sf ainsi générées ont une autocorrélation sensiblement identique à celle de la probe originale.A system and method for high-speed data transmissions, the data being transmitted in the form of frames composed of a preamble and data blocks, each block comprising a fixed or probe sequence and data, the system comprising at least one transmitter and a receiver, the transmitter comprises at least one means adapted to generate for a frame Tn a synchronization sequence comprising at least a first probe S1 and a second probe Sf defined from an original probe SBi of the data block Bi, and in that the probes Si, Sf thus generated have an autocorrelation substantially identical to that of the original probe.

Description

SYSTEME DE TRANSMISSIONS DE DONNEES A HAUT DEBIT ADAPTE A LA TRANSMISSIONHIGH SPEED DATA TRANSMISSION SYSTEM ADAPTED FOR TRANSMISSION

SUR VOIE HF UTILISANT DES EMETTEURS-RECEPTEURS STANDARD L'invention concerne notamment un système de transmissions à haut débit adapté à la transmission sur voie haute fréquence ou HF utilisant des émetteurs-récepteurs standards. The invention relates in particular to a high-speed transmission system adapted to high-frequency or HF transmission using standard transceivers.

Le domaine technique concerné est notamment celui de la transmission de données quelconques (fichiers, textes, parole numérisée, etc.) dans la gamme de fréquence HF (fréquences comprises entre 3 MHz et 30 MHz), très populaire auprès des radio-amateurs en raison de sa portée élevée. II existe de nombreux types de modems (modulateurs-démodulateurs) pour la HF. The technical field concerned is notably that of the transmission of any data (files, texts, digitized speech, etc.) in the HF frequency range (frequencies between 3 MHz and 30 MHz), very popular with radio amateurs because of its high reach. There are many types of modems (modulators-demodulators) for HF.

Depuis de nombreuses années, les modems en question se partagent en deux catégories principales : • les modems série dans lesquels le signal à transmettre est une porteuse basse fréquence BF, généralement à 1800 Hz, modulée en général à une vitesse de 2400 bauds, et occupant une bande passante similaire à celle de la voix humaine, à savoir entre 300 et 3400 Hz, • les modems parallèles où une multitude de sous-porteuses régulièrement réparties dans la bande sont modulées à faible vitesse et de façon synchrone. Ce principe est connu sous le nom d'OFDM, abréviation anglo-saxone de 25 Orthogonal Frequency Digital Modem. On peut aussi mentionner le système Mondial Radio Numérique DRM (Digital Radio Mondiale) qui est de type modem parallèle mais qui est destiné à la radio-diffusion et occupe en conséquence des canaux de 9 ou 10 KHz mentionnés ci-dessus. 30 La plupart de ces modems bien que performants présentent les limites suivantes : • Pour les modems en série : o Une dynamique réduite (rapport entre la puissance crête et la puissance moyenne), ce qui est favorable du point de vue du rendement de la transmission, o Une complexité élevée qui croît comme au moins le carré de la durée de la réponse impulsionnelle du canal ; • Pour les modems parallèles : o Une dynamique relativement élevée, nécessitant d'émettre une puissance moyenne bien en dessous de la puissance crête que peut délivrer l'émetteur, 10 o Une faible complexité (ce type de modem était déjà normalisé avant les années 1980, où l'on disposait de moyens de calcul très limités, par exemple l'ANDVT à 39 porteuses et 2400 bauds/secondes. For many years, the modems in question fall into two main categories: • serial modems in which the signal to be transmitted is a low frequency carrier BF, generally at 1800 Hz, generally modulated at a speed of 2400 baud, and occupying a bandwidth similar to that of the human voice, namely between 300 and 3400 Hz, • parallel modems where a multitude of subcarriers regularly distributed in the band are modulated at low speed and synchronously. This principle is known as OFDM, an Anglo-Saxon abbreviation for Orthogonal Frequency Digital Modem. We can also mention the World Digital Radio (DRM) system (Digital Radio Mondiale), which is of the parallel modem type but which is intended for broadcasting and therefore occupies channels of 9 or 10 KHz mentioned above. Most of these high-performance modems have the following limitations: • For serial modems: o Reduced dynamics (ratio of peak power to average power), which is favorable from the point of view of transmission efficiency o A high complexity that grows as at least the square of the duration of the impulse response of the channel; • For parallel modems: o A relatively high dynamic, requiring an average power well below the peak power that the transmitter can deliver, 10 o A low complexity (this type of modem was already standardized before the 1980s , where one had very limited computing means, for example the ANDVT 39 carriers and 2400 bauds / seconds.

Ces modems présentent notamment comme inconvénient de ne pas 15 pouvoir être utilisés tels quels avec des émetteurs/récepteurs E/R du commerce, notamment pour les raisons suivantes : • si le début de la transmission, synchronisation initiale, n'a pas été reçu, le message complet est perdu, • la distorsion des émetteurs, le plus souvent des push/pull en classe B ou AB 20 fait que le signal émis est entaché d'un bruit intrinsèque qui réduit notablement les performances, • la largeur de bande du signal est telle que les récepteurs ne reçoivent pas la totalité du signal, ce qui ne fait qu'aggraver les choses, • le contrôle automatique de gain ou CAG du récepteur a tendance à réagir 25 très fortement, en particulier après une impulsion du bruit, bruit atmosphérique notamment. Il réduit quasi-instantanément le gain du récepteur à une faible valeur et de ce dernier ne reprend sa valeur initiale qu'après un temps assez long, • enfin, les émetteurs/récepteurs étant adaptés à la voix comportent des 30 systèmes de pré-accentuation, désaccentuation, contrôle automatique de niveau ou ALC (en anglo-saxon automatic level control), qui modifient la forme du signal et rendent la réception encore plus difficile.5 L'invention concerne un système de transmissions de données à haut débit, les données étant transmises sous forme de trames composées d'un préambule et de blocs de données, chaque bloc comprenant une séquence fixe ou probe et des données, le système comportant au moins un émetteur et un récepteur caractérisé en ce que l'émetteur comporte au moins un moyen adapté à générer, pour une trame Tn, une séquence de synchronisation comportant au moins une première probe Si et une deuxième probe Sf définies à partir d'une probe originale SB; du bloc de données Bi, et en ce que les probes Si, Sf ainsi générées ont une autocorrélation sensiblement identique ou identique à celle de la probe originale et en ce que le préambule lui-même formé des probes Si, de symboles intermédiaires et de la probe Sf a lui très bonne fonction d'autocorrélation. On peut utiliser une modulation à 8 états de phase pour les portions fixes des trames. On utilise par exemple une séquence auto-baud choisie parmi n 15 séquences possibles aussi distantes que possible. La première probe Si est par exemple déterminée en appliquant une rotation directe ou inverse de n fois 90 au nième symbole de la probe originale. La deuxième probe Sf peut être déterminée en appliquant une rotation inverse ou directe de n fois 90 au nième symbole de la probe originale. 20 L'objet de l'invention concerne aussi un procédé de transmission de données à haut débit, les données étant transmises sous forme de trames composées d'un préambule et de blocs de données, chaque bloc comprenant une séquence fixe ou probe et des données, caractérisé en ce qu'il comporte au moins 25 les étapes suivantes : pour une trame Tn générer une séquence de synchronisation comportant au moins une première probe Si et une deuxième probe Sf définies à partir d'une probe originale SB; du bloc de données (Bi), et les probes Si, Sf ainsi générées ayant une autocorrélation sensiblement identique à celle de la probe standard et en ce que le préambule lui-même formé des probes Si, de symboles 30 intermédiaires et de la probe Sf a lui très bonne fonction d'autocorrélation. Le procédé comporte par exemple une étape de démodulation où : pour une trame Tn, le dernier bloc de données Bn est démodulé en utilisant la probe SBn_1 du bloc qui le précède et la probe Si de la séquence d'acquisition de la trame suivante, les autres blocs de données sont démodulés en utilisant la probe SBi qui les précèdent et la probe SB;+.1 qui précède le bloc de données suivant. These modems have the particular disadvantage of not being able to be used as is with commercial transmitters / receivers E / R, especially for the following reasons: • if the beginning of the transmission, initial synchronization, has not been received, the complete message is lost, • transmitter distortion, most often push / pull in class B or AB 20, causes the transmitted signal to be tainted by an intrinsic noise that significantly reduces performance, • the signal bandwidth is such that the receivers do not receive the entire signal, which only aggravates things, • the automatic gain control or AGC of the receiver tends to react very strongly, especially after a pulse of noise, noise particularly atmospheric. It almost instantly reduces the gain of the receiver to a low value and the latter returns to its initial value after a long enough time, finally, the transmitters / receivers being adapted to the voice comprise 30 pre-emphasis systems , deemphasis, automatic level control or ALC (English-speaking automatic level control), which change the shape of the signal and make the reception even more difficult. The invention relates to a system of high-speed data transmissions, the data being transmitted in the form of frames composed of a preamble and data blocks, each block comprising a fixed or probe sequence and data, the system comprising at least one transmitter and a receiver characterized in that the transmitter comprises at least one means adapted to generate, for a frame Tn, a synchronization sequence comprising at least a first probe S1 and a second probe Sf defined from a probe original SB; of the data block Bi, and in that the probes S1, Sf thus generated have an autocorrelation substantially identical or identical to that of the original probe and in that the preamble itself formed of the probes S1, of intermediate symbols and of the probe Sf has a very good autocorrelation function. An 8-phase phase modulation can be used for the fixed portions of the frames. For example, a self-baud sequence chosen from n possible sequences as distant as possible is used. The first probe Si is for example determined by applying a direct or inverse rotation n times 90 to the nth symbol of the original probe. The second probe Sf can be determined by applying an inverse or direct rotation of n times 90 to the nth symbol of the original probe. The object of the invention also relates to a high-speed data transmission method, the data being transmitted in the form of frames composed of a preamble and blocks of data, each block comprising a fixed or probe sequence and data. , characterized in that it comprises at least the following steps: for a frame Tn generate a synchronization sequence comprising at least a first probe S1 and a second probe Sf defined from an original probe SB; of the data block (Bi), and the probes Si, Sf thus generated having an autocorrelation substantially identical to that of the standard probe and in that the preamble itself formed of the probes S1, of intermediate symbols and of the probe Sf it has a very good autocorrelation function. The method comprises for example a demodulation step where: for a frame Tn, the last data block Bn is demodulated using the probe SBn_1 of the block which precedes it and the probe Si of the acquisition sequence of the following frame, the other blocks of data are demodulated using the probe SBi that precedes them and the probe SB; +. 1 which precedes the next block of data.

Le système selon l'invention offre notamment les avantages suivants : • l'adaptation à des équipements du commerce, par réduction de la largeur de bande du signal et modification de sa fréquence centrale ; • l'émission par trames indépendantes jointives, chaque trame pouvant être reçue sans que ses voisines le soient ; • l'émission d'une porteuse pure avant tout signal utile pour permettre aux systèmes de régulation de gain à l'émission et à la réception de se stabiliser avant la partie utile du message ; • des trames composées d'une séquence d'acquisition connue, suivie d'une forme d'onde choisie parmi n connues afin de définir le mode de transmission courant (auto-baud), elle-même suivie de p blocs identiques comportant chacun une séquence connue ou probe suivie d'un bloc de données; • la séquence d'acquisition est formée elle-même d'une probe au début, d'une probe à la fin, et d'une partie centrale, le tout étant optimisé pour maximiser la probabilité d'acquisition et minimiser la probabilité de faux accrochage ; • les séquences connues, probes et séquences d'acquisition sont de préférence toutes modulées à 8 états de phase. The system according to the invention notably offers the following advantages: • adaptation to commercial equipment, by reducing the bandwidth of the signal and modifying its central frequency; • Transmission by independent frames joined, each frame can be received without its neighbors are; • the transmission of a pure carrier before any useful signal to allow the gain and receive gain control systems to stabilize before the useful part of the message; Frames composed of a known acquisition sequence, followed by a waveform chosen from n known in order to define the current transmission mode (auto-baud), itself followed by p identical blocks each comprising a known sequence or probe followed by a block of data; • the acquisition sequence itself consists of a probe at the beginning, a probe at the end, and a central part, the whole being optimized to maximize the probability of acquisition and minimize the probability of false hanging; The known sequences, probes and acquisition sequences are preferably all modulated with 8 phase states.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent : • La figure 1, un exemple de schéma d'émission par trames de durée fixe, voisine d'une demi-seconde, • La figure 2, les représentations de différents types de modulation, • La figure 3, l'intercorrélation d'une séquence connue ou probe, • La figure 4, un exemple du module des trois inter corrélations possibles des séquences connues initiales, finales et standard selon l'invention et la figure 5 le module de l'autocorrélation d'un exemple de séquence, • La figure 6 un exemple de variantes proposées pour la structure d'un message avec et sans données de servitude. Other features and advantages of the invention will appear better on reading the following description of an exemplary embodiment given by way of illustration and not limited to the appended figures which represent: FIG. 1, an example of a diagram of FIG. transmission by frames of fixed duration, close to half a second, • FIG. 2, representations of different types of modulation, • FIG. 3, intercorrelation of a known or probe sequence, • FIG. example of the module of the three possible inter-correlations of the initial, final and standard known sequences according to the invention and FIG. 5 the module of the autocorrelation of an example of a sequence, FIG. 6 an example of variants proposed for the structure of a message with and without data of servitude.

L'idée de l'invention consiste notamment à définir un préambule de synchronisation, qui a une durée au moins égale au double de celle des séquences fixes ou probes qui permettent d'estimer le canal de transmission, sachant qu'il n'y a qu'une probe avant chaque bloc de données. Forme de l'onde Le modem utilisé est par exemple un modem de type série, comprenant un émetteur et un récepteur, ce qui permet notamment de maximiser le rendement de l'émetteur. Il comporte notamment un moyen adapté pour mettre en oeuvre les différentes étapes de l'invention, notamment la génération du préambule de synchronisation. Pour l'exemple, la vitesse de modulation est de 1600 bauds, ce qui fait occuper au message une largeur de bande de 2200 Hz, centrée sur une fréquence centrale Fc de 1400 Hz (de 300 à 2500 Hz). En pratique, plus de 99% de la puissance est concentrée entre 500 Hz et 2300 Hz. Chaque émission est, par exemple, précédée de l'envoi d'une porteuse pure d'amplitude bien définie sur la fréquence centrale Fc, ou bien d'une série de symboles aléatoires, d'une durée de 100 à 400ms, afin de permettre aux mécanismes de régulation de gain (émetteur et récepteur) de se stabiliser à une valeur proche de l'optimum. L'émission se fait par trames de durée fixe, de durée voisine d'une demi-seconde par exemple, chaque trame pouvant être reçue indépendamment des autres, ce qui permet d'accrocher une communication en cours, même si on n'a pas détecté le début. The idea of the invention consists in particular in defining a synchronization preamble, which has a duration at least equal to twice that of the fixed or probes sequences which make it possible to estimate the transmission channel, knowing that there is no than one probe before each block of data. Waveform The modem used is for example a serial type modem, comprising a transmitter and a receiver, which in particular maximizes the efficiency of the transmitter. It comprises in particular a means adapted to implement the different steps of the invention, in particular the generation of the synchronization preamble. For the example, the modulation speed is 1600 baud, which makes the message occupy a bandwidth of 2200 Hz, centered on a central frequency Fc of 1400 Hz (300 to 2500 Hz). In practice, more than 99% of the power is concentrated between 500 Hz and 2300 Hz. Each emission is, for example, preceded by the sending of a pure carrier of well-defined amplitude to the central frequency Fc, or else a series of random symbols, lasting from 100 to 400 ms, in order to allow the gain control mechanisms (transmitter and receiver) to stabilize at a value close to the optimum. The transmission is done in frames of fixed duration, of duration close to half a second for example, each frame can be received independently of the others, which makes it possible to hang a communication in progress, even if one does not have detected the beginning.

La figure 1 représente un exemple de schéma d'émission de plusieurs trames Tn. Sur la figure on a indiqué selon un axe temporel, une première trame Ti comprenant une première partie synchronisation initiale 1, comprenant une probe initiale Si et une probe finale Sf ; une deuxième partie auto-baud 2, une troisième partie 3 comprenant plusieurs blocs Bi. Chaque bloc Bi comprend une probe SB; et des données Di. Pour l'exemple et pour des raisons de simplicité, on prend des trames dont la longueur est multiple de la durée des trames de vocodeurs qui numérisent la voix par paquets de 22.5 ms, puisque le système peut être amené à transmettre de la parole numérisée. FIG. 1 represents an example of a transmission scheme of several Tn frames. In the figure there is indicated along a time axis, a first frame Ti comprising a first initial synchronization part 1, comprising an initial probe Si and a final probe Sf; a second auto-baud part 2, a third part 3 comprising several blocks Bi. Each block Bi comprises an SB probe; and Di data. For the sake of simplicity, we take frames whose length is a multiple of the duration of the vocoder frames that digitize the packet voice by 22.5 ms, since the system may be required to transmit digitized speech.

On prend, par exemple, une durée de trame de 0.54 seconde, ce qui correspond à la fois à 24 trames vocodeur et 864 symboles à 1600 bauds. Une trame vocodeur de 22.5 ms correspond à 36 symboles à 1600 bauds. On peut donc en principe prendre comme durée de trame n'importe quel multiple de 22.5 ms. Par exemple 0.45 s, soit 20 trames vocodeur. Cependant, comme chaque trame comporte des parties fixes qui ne véhiculent aucune information, il vaut mieux choisir, à performances égales, une trame assez longue pour maximiser le débit utile. Structure des trames Toutes les portions fixes des trames (signaux ne véhiculant pas d'information) utilisent, une modulation à 8 états de phase (8-PSK), comme il est représenté sur les schémas de la figure 2. Ceci présente au moins 3 avantages : 1 ù la variation d'amplitude du signal est relativement faible et comporte peu de 15 passages à l'origine où l'amplificateur de l'émetteur-récepteur présente souvent une distorsion non négligeable ; 2 ù il est beaucoup plus facile de trouver des séquences de n symboles ainsi modulées et ayant de bonnes propriétés d'auto corrélation et d'inter corrélation qu'avec une modulation plus simple, comme avec une modulation binaire (à deux 20 états de phase) : il y a en effet 8n possibilités et non pas seulement 2n possibilités et donc plus de degrés de liberté ; 3 ù les traitements effectués avec ces signaux fixes sont souvent à base de corrélations complexes simples qui reviennent à des multiplications par +1, -1, 0, ou 0.707 qui peut approximé par 181/256. 25 Une trame comporte 3 parties. La première partie 1 comprend par exemple : une séquence de synchronisation initiale de durée Ts (acquisition), fixe et connue, éventuellement choisie dans un jeu de plusieurs séquences ayant de bonnes 30 propriétés d'inter corrélation. Cette séquence sert à la fois à : la détection de présence du message, - la détermination de l'instant d'arrivée du message, - l'estimation initiale du décalage en fréquence du message. 25 Par exemple, 16 séquences de 15 symboles en 8-PSK, ce qui permet de distinguer jusqu'à 16 modes de transmission possibles correspondant à 4 bits d'information. Un exemple de telles séquences (à des rotations et permutations près) est donné ci-dessous (phases des symboles en degrés) : 1 : 315 90 0 90 45 0 270 180 270 90 0 0 225 225 225 2 135 90 180 90 45 180 270 180 90 270 180 0 225 45 45 3 315 90 180 270 225 180 90 0 90 90 0 0 225 225 45 4 : 315 270 180 270 225 0 270 180 90 90 180 180 225 45 225 5 : 135 270 180 90 225 0 270 0 270 90 0 0 45 45 45 6 : 315 270 0 90 225 180 270 0 90 270 180 0 45 225 225 7 : 315 270 180 270 45 0 90 180 270 270 180 0 45 225 45 8 : 315 90 0 90 225 0 90 180 90 270 0 180 45 45 45 9 : 135 270 180 90 45 0 90 0 90 270 0 180 225 225 225 10 : 135 90 180 90 225 180 90 180 270 90 180 180 45 225 225 11 135 270 0 270 225 180 270 180 270 270 0 180 225 225 45 12 : 135 270 0 270 45 180 90 180 90 90 0 0 45 45 225 13 : 315 90 180 270 45 180 270 0 270 270 0 180 45 45 225 14 : 135 90 0 270 225 0 90 0 270 270 180 0 225 45 225 15 : 315 270 0 90 45 180 90 0 270 90 180 180 225 45 45 16 : 135 90 0 270 45 0 270 0 90 90 180 180 45 225 45 (le carré du module de leurs distances mutuelles est 32) On peut aussi avoir des variantes où l'on n'a besoin que de 4 séquences d'auto baud de 8 symboles chacune. For example, we take a frame duration of 0.54 seconds, which corresponds to 24 vocoder frames and 864 1600 baud symbols. A vocoder frame of 22.5 ms corresponds to 36 symbols at 1600 bauds. It is therefore possible in principle to take as frame duration any multiple of 22.5 ms. For example 0.45 s, or 20 vocoder frames. However, as each frame has fixed parts that do not convey any information, it is better to choose, with equal performance, a frame long enough to maximize the useful rate. Frame structure All fixed portions of the frames (non-information-conveying signals) use an 8-PSK modulation as shown in the diagrams in Figure 2. This has at least 3 Advantages: 1 where the amplitude variation of the signal is relatively small and has few passages at the origin where the amplifier of the transceiver often has a significant distortion; 2 where it is much easier to find sequences of n symbols thus modulated and having good autocorrelation and inter-correlation properties than with simpler modulation, as with a binary (two-phase) modulation. ): there are indeed 8n possibilities and not only 2n possibilities and therefore more degrees of freedom; 3 - the treatments performed with these fixed signals are often based on simple complex correlations that return to multiplications by +1, -1, 0, or 0.707 which can be approximated by 181/256. A frame has 3 parts. The first part 1 comprises, for example: an initial synchronization sequence of duration Ts (acquisition), fixed and known, possibly chosen in a set of several sequences having good inter-correlation properties. This sequence serves both: the presence detection of the message, - the determination of the instant of arrival of the message, - the initial estimate of the frequency offset of the message. For example, 16 sequences of 15 symbols in 8-PSK, which makes it possible to distinguish up to 16 possible transmission modes corresponding to 4 information bits. An example of such sequences (at rotations and permutations) is given below (symbol phase in degrees): 1: 315 90 0 90 45 0 270 180 270 90 0 0 225 225 225 2 135 90 180 90 45 180 270 180 90 270 180 0 225 45 45 3 315 90 180 270 225 180 90 0 90 90 0 0 225 225 45 4: 315 270 180 270 225 0 270 180 90 90 180 180 225 45 225 5: 135 270 180 90 225 0 270 0 270 90 0 0 45 45 45 6: 315 270 0 90 225 180 270 0 90 270 180 0 45 225 225 7: 315 270 180 270 45 0 90 180 270 270 180 0 45 225 45 8: 315 90 0 90 225 0 90 180 90 270 0 180 45 45 45 9: 135 270 180 90 45 0 90 0 90 270 0 180 225 225 225 10: 135 90 180 90 225 180 90 180 270 90 180 180 45 225 225 11 135 270 0 270 225 180 270 180 270 270 0 180 225 225 45 12: 135 270 0 270 45 180 90 180 90 90 0 0 45 45 225 13: 315 90 180 270 45 180 270 0 270 270 0 180 45 45 225 14: 135 90 0 270 225 0 90 0 270 270 180 0 225 45 225 15: 315 270 0 90 45 180 90 0 270 90 180 180 225 45 45 16: 135 90 0 270 45 0 270 0 90 90 180 180 45 225 45 (the square of the module of their mutual distances is 32) We can also have variants where we only need 4 auto baud sequences of 8 symbols each.

L'un des choix possibles (à des rotations et permutations près, tout 30 comme précédemment) est le suivant (nombres complexes de module unité) : A = 1 / 3 B = (2*2^1/z / 3 = (1 - A^2) ^% C = 2 / 3 D = 5 ^ 1/3 / 3 = (1 -C"2) ^ 1/2 1 : {+l, 0} {+1, 0} {+l, 0} {+1, 0} {+1, 0"+l, 0"+l, 0"+l, 0} 2 : { 0,-1} { 0,+1} {+A,+B} {-1, 0} { 0,-1} {-1, 0} {-1, 0}{ 0,+1} 3 : { 0,+11 { 0,-1} {-A,-B} { 0,-1} { 0,+1} {-C,+D} {-C,+D}{-1, 0} 4 : {-1, 0) {-1, 0} {-1, 0} { 0,+1} {-1, 0} {+C,-D} {+C,-D}{ 0,-1} (le carré du module de leurs distances mutuelles est 21 1/3) La troisème partie 3 comprend par exemple : Un ou plusieurs blocs Bi de données comportant chacun : 1 ù une séquence fixe et connue appelée probe de durée Tp, permettant d'évaluer la réponse impulsionnelle de l'ensemble émetteur+canal de transmission+récepteur, la probe est désignée SBi, avec Bi un bloc de données ; l'expérience montre qu'une probe de 3n symboles au moins est le plus souvent suffisante pour estimer une réponse impulsionnelle de n symboles au plus. Par exemple, une probe de 30 symboles modulés en 8-PSK, adaptée à une réponse impulsionnelle globale de 10 symboles, soit 10/1600 = 6.25 ms. 2 ù des symboles de données DBi (pour le bloc Bi) véhiculant de 1 à 4 bits par symbole selon le schéma de modulation courant. Par exemple, 81 symboles pouvant être modulés : à 2 états de phase (BPSK ou en anglo-saxon binary phase shift 25 keying), - ou 4 états de phase ( QPSK ou en anglo-saxon quaternary PSK ), - ou 8 états de phase ( 8-PSK), ou - ou 8(16) états d'amplitude et de phase (8(16)-QAM ou 8(16) states quadrature amplitude modulation , 30 - ou 8Q 16-APSK (< 16 states Amplitude and Phase Shift keying). La figure 2 représente les constellations correspondantes, ensembles de 2" points dans le plan complexe : 2 états de phase, BPSK, 35 - 4 états de phase, QPSK, - 8 états de phase, 8-QPSK, - 8 états d'amplitude et de phase (1 et 2), 16 états d'amplitude et de phase (1 et 2). Dans les exemples donnés, le nombre p de blocs vaut 7 et on aboutit ainsi à 72+15+7 (30+81) = 864 symboles au total dans chaque trame, dont 7*81 = 567 symboles de données (1050 symboles de données par seconde). Dans le cas des trames de 0.45 secondes citées plus haut, la composition d'une trame la plus voisine en performances serait la suivante : - séquence de synchronisation de 75 symboles (4% de plus), -séquence d'auto baud de 15 symboles (inchangé), - 6 blocs (un de moins) comportant une probe de 30 symboles (inchangé). Démodulation des champs de données Chaque champ de données DB; est précédé et suivi d'une probe afin d'estimer le canal de transmission avant l'étape de démodulation, en utilisant, par exemple, l'algorithme d'égalisation par bloc de décision dit BDFE ou en anglo-saxon Block Decision Feedback Equalisation . La séquence d'auto baud est, par exemple, démodulée en utilisant la fin de la séquence d'acquisition (probe avant Sf) et la probe SB; précédant le premier bloc de données Bi (probe après) . Un bloc de données Bi est démodulé en utilisant la probe SB; et la probe 20 SB; +1 du bloc de données qui le suit. Le dernier bloc de données au sein d'une trame est démodulé en utilisant la probe qui le précède (probe avant SBi) et le début de la séquence d'acquisition (probe après) de la trame suivante. Ceci explique pourquoi le préambule de synchronisation a une durée 25 d'au moins égale à deux probes, puisqu'il commence et finit par une probe. En pratique, on cherche tout d'abord une probe standard ou probe original (celle précédant chaque bloc de données) ayant les meilleures propriétés d'auto corrélation possible, afin notamment de définir les probes Si et Sf de la séquence de synchronisation. 30 Par exemple celle-ci (phases en degrés) : 180 225 45 270 180 225 180 45 225 90 180 0 0 180 0 270 315 135 45 180 0 315 315 225 315 225 315 315 45 135 Le module de son auto corrélation est représenté en figure 3. One of the possible choices (at rotations and permutations, all as before) is as follows (complex unit number): A = 1/3 B = (2 * 2 ^ 1 / z / 3 = (1 - A ^ 2) ^% C = 2/3 D = 5 ^ 1/3 / 3 = (1 -C 2) ^ 1/2 1: {+ 1, 0} {+1, 0} {+ 1 , 0} {+1, 0} {+1, 0 "+ 1, 0" + 1, 0 "+ 1, 0} 2: {0, -1} {0, + 1} {+ A, + B } {-1, 0} {0, -1} {-1, 0} {-1, 0} {0, + 1} 3: {0, + 11 {0, -1} {-A, -B } {0, -1} {0, + 1} {-C, + D} {-C, + D} {- 1, 0} 4: {-1, 0) {-1, 0} {-1 , 0} {0, + 1} {-1, 0} {+ C, -D} {+ C, -D} {0, -1} (the square of the module of their mutual distances is 21 1/3) The third part 3 comprises, for example: one or more data blocks Bi each comprising: 1 - a fixed and known sequence called probe of duration Tp, making it possible to evaluate the impulse response of the transmitter + transmission channel + receiver assembly, the probe is designated SBi, with Bi a block of data; Experience shows that an probe of at least 3n symbols is most often sufficient to estimate an impulse response of n symbols at most. For example, an 8-PSK modulated symbol probe adapted to an overall pulse response of 10 symbols, ie 10/1600 = 6.25 ms. 2 - data symbols DBi (for the block Bi) carrying 1 to 4 bits per symbol according to the current modulation scheme. For example, 81 symbols that can be modulated: 2 phase states (BPSK or in English binary phase shift 25 keying), - or 4 phase states (QPSK or PSK quaternary English), - or 8 states of phase (8-PSK), or - or 8 (16) states of amplitude and phase (8 (16) -QAM or 8 (16) states quadrature amplitude modulation, 30- or 8Q 16-APSK (<16 states Amplitude Phase 2 represents the corresponding constellations, sets of 2 "points in the complex plane: 2 phase states, BPSK, 35 - 4 phase states, QPSK, - 8 phase states, 8-QPSK, 8 amplitude and phase states (1 and 2), 16 amplitude and phase states (1 and 2) In the examples given, the number p of blocks is equal to 7 and thus 72 + 15 + 7 (30 + 81) = 864 total symbols in each frame, of which 7 * 81 = 567 data symbols (1050 data symbols per second) In the case of frames of 0.45 seconds mentioned above, the composition of a nearest frame the performance would be as follows: - synchronization sequence of 75 symbols (4% more), - auto baud sequence of 15 symbols (unchanged), - 6 blocks (one less) with a probe of 30 symbols (unchanged ). Demodulation of data fields Each data field DB; is preceded and followed by an probe in order to estimate the transmission channel before the demodulation step, using, for example, the decision block equalizing algorithm called BDFE or in English Block Decision Feedback Equalization . The auto-baud sequence is, for example, demodulated using the end of the acquisition sequence (probe before Sf) and the probe SB; preceding the first data block Bi (probe after). A block of data Bi is demodulated using the probe SB; and probe 20 SB; +1 of the block of data that follows it. The last block of data within a frame is demodulated using the probe that precedes it (probe before SBi) and the start of the acquisition sequence (probe after) of the next frame. This explains why the synchronization preamble has a duration of at least two probes since it begins and ends with an probe. In practice, we first look for an original standard probe or probe (the one preceding each data block) having the best autocorrelation properties possible, in particular to define the probes S1 and Sf of the synchronization sequence. For example this (phases in degrees): 180 225 45 270 180 225 180 45 225 90 180 0 0 180 0 270 315 135 45 180 0 315 315 225 315 225 315 315 45 135 The module of its self correlation is represented in figure 3.

On déduit de cette probe standard ou probe original deux autres probes obtenues de la façon suivante : 1. La première probe est obtenue en appliquant une rotation directe de n fois 90 au nième symbole de la probe originale, et forme le début de la 5 séquence d'acquisition, elle est référencée Si, 180 315 225 180 180 315 0 315 225 180 0 270 0 270 180 180 315 225 225 90 0 45 135 135 315 315 135 225 45 225 2. La deuxième probe est obtenue en appliquant une rotation inverse de n fois 90 au nième symbole de la probe originale, et forme la fin de la 10 séquence d'acquisition, la deuxième probe est référencée Sf. 180 135 225 0 180 135 0 135 225 0 0 90 0 90 180 0 315 45 225 270 0 225 135 315 315 135 135 45 45 45 On montre facilement que les probes ainsi générées ont une auto corrélation identique à celle de la probe originale. 15 Sans sortir du cadre de l'invention, on peut utiliser une rotation inverse pour obtenir la première probe et une rotation directe pour la deuxième probe. La procédure complète de calcul des 3 probes, la probe standard, la première probe Si et la deuxième probe Sf inclut par exemple l'optimisation de l'inter corrélation entre elles. 20 La figure 4 montre le module des trois inter corrélations possibles pour les probes Si, Sf, et S. Enfin, on optimise l'auto corrélation de la séquence de synchronisation initiale par exemple, en ajustant au mieux ses symboles centraux (entre les probes de début et de fin) et la phase de la probe de fin (par pas de 45 ). 25 On minimise ainsi la probabilité de fausse alarme, car, par construction, l'acquisition initiale n'a pratiquement aucune chance de se faire sur une des probes précédant les données proprement dites. Two other probes obtained from this standard probe or original probe are deduced as follows: 1. The first probe is obtained by applying a direct rotation of n times 90 to the nth symbol of the original probe, and forms the beginning of the sequence For acquisition, it is referenced Si, 180 315 225 180 180 315 0 315 225 180 0 270 0 270 180 180 315 225 225 90 0 45 135 135 315 315 135 225 45 225 2. The second probe is obtained by applying a rotation In inverse order of n times 90 to the nth symbol of the original probe, and forming the end of the acquisition sequence, the second probe is referenced Sf 180 135 225 0 180 135 0 135 225 0 0 90 0 90 180 0 315 45 225 270 0 225 135 315 315 135 135 45 45 45 It is easy to show that the probes thus generated have a self correlation identical to that of the original probe. Without departing from the scope of the invention, reverse rotation may be used to obtain the first probe and direct rotation for the second probe. The complete procedure for calculating the 3 probes, the standard probe, the first probe Si and the second probe Sf for example includes the optimization of the inter-correlation between them. FIG. 4 shows the modulus of the three possible inter-correlations for the probes Si, Sf, and S. Finally, the autocorrelation of the initial synchronization sequence is optimized, for example, by optimally adjusting its central symbols (between probes start and end) and end probe phase (in steps of 45). The probability of false alarm is thus minimized because, by construction, the initial acquisition has practically no chance of being on one of the probes preceding the data itself.

Par exemple (72 phases en degrés) : 180 315 225 180 180 315 0 315 225 180 0 270 0 270 180 180 315 225 225 90 0 45 135 135 315 315 135 225 45 225 0 315 180 315 180 0 0 90 315 180 225 90 180 135 225 0 180 135 0 135 225 0 0 90 0 90 180 0 315 45 225 270 0 225 135 315 315 135 135 45 45 45 Le module de l'auto corrélation de cette séquence est en figure 5. Tous les autres blocs de données DBi sont démodulés en utilisant la probe SBi qui les précèdent et la probe SBi+1 qui précède le bloc de données suivant D Bi+1 For example (72 phases in degrees): 180 315 225 180 180 315 0 315 225 180 0 270 0 270 180 180 315 225 225 90 0 45 135 135 315 315 135 225 45 225 0 315 180 315 180 0 0 90 315 180 225 90 180 135 225 0 180 135 0 135 225 0 0 90 0 90 180 0 315 45 225 270 0 225 135 315 315 135 135 45 45 45 The autocorrelation module of this sequence is in figure 5. All other blocks DBi data are demodulated using the SBi probe that precedes them and the SBi + 1 probe that precedes the next data block D Bi + 1

Données de servitude optionnelles 10 Parmi les symboles de données d'une trame, on peut répartir aussi uniformément que possible des symboles dits de servitude qui véhiculent des informations complémentaires relatives au système, par exemple l'identité de l'émetteur, un bit indiquant la fin de communication, etc. Ces symboles utilisent une modulation à faible nombre d'états (2 ou 4) 15 et le train binaire qui en définit la valeur, est codé avec une forte redondance et soigneusement entrelacé pour obtenir une robustesse nettement supérieure à celle des données utilisateur. Par exemple, parmi les 7x81 symboles de données sont répartis 24 symboles de servitude en QPSK véhiculant 12 bits d'information protégés par un 20 code de Golay (24, 12) répété 2 fois soit au total 48 bits transmis pour 12 bits utiles. On peut bien entendu envisager d'autres possibilités (nombre de bits, codage). Si l'on veut un débit plus élevé, on ne transmet pas les données de servitude, mais on garde l'auto baud, avec des capacités réduites comme 25 mentionné plus haut: 4 modes différents au lieu de 16. Optional servitude data Among the data symbols of a frame, it is possible to distribute as uniformly as possible so-called servitude symbols which convey additional information relating to the system, for example the identity of the transmitter, a bit indicating the end of communication, etc. These symbols use a low number of states (2 or 4) modulation and the bitstream which defines its value is coded with a strong redundancy and carefully interleaved to obtain a much higher robustness than that of the user data. For example, among the 7x81 data symbols are distributed 24 QPSK servicing symbols carrying 12 information bits protected by a Golay code (24, 12) repeated 2 times or a total of 48 bits transmitted for 12 useful bits. One can of course consider other possibilities (number of bits, coding). If we want a higher bit rate, we do not transmit the data of servitude, but we keep the baud, with reduced capacities as mentioned above: 4 different modes instead of 16.

115 On en profite pour raccourcir les probes (ce qui suppose un canal et des émetteurs/récepteurs E/R de qualité suffisante) et allonger les plages de données pour augmenter le débit. Le message a toujours la même structure et comporte donc des trames 5 ainsi constituées : préambule d'acquisition de 72 symboles, auto-baud de 8 symboles, - 7 blocs comportant une probe de 19 symboles et une plage de données de 93 symboles.We take this opportunity to shorten the probes (which supposes a channel and transmitters / receivers E / R of sufficient quality) and lengthen the data ranges to increase the flow. The message always has the same structure and thus comprises frames 5 thus constituted: preamble acquisition of 72 symbols, auto-baud of 8 symbols, - 7 blocks comprising a probe of 19 symbols and a data range of 93 symbols.

10 Total : 72 + 8 + 7 (19 + 93) = 864 symboles comme précédemment. La figure 6 montre les deux variantes proposées (avec et sans données de servitude). On notera que la variante haut débit offre un débit supplémentaire de 20 0/0 de symboles de données pures par seconde par rapport à la variante de base.10 Total: 72 + 8 + 7 (19 + 93) = 864 symbols as before. Figure 6 shows the two proposed variants (with and without service data). It should be noted that the broadband variant offers an additional bit rate of 20% of pure data symbols per second with respect to the basic variant.

15 Modulations à 2 ou 4 états de phase Afin d'éviter les importantes variations d'amplitude du signal émis, la constellation de référence (à 2 ou 4 points) subit une rotation voisine de 90 degrés d'un symbole à l'autre (symboles de données uniquement, les autres étant à 8 états 20 de phase. On peut prendre par exemple une rotation de 37x/8 (67.5 ) qui a l'avantage de présenter une périodicité courte de 16 symboles. 25Modulations with 2 or 4 phase states In order to avoid the large amplitude variations of the transmitted signal, the reference constellation (at 2 or 4 points) undergoes a rotation close to 90 degrees from one symbol to another ( Data symbols only, the others being 8 phase states, for example a rotation of 37x / 8 (67.5) which has the advantage of having a short periodicity of 16 symbols.

Claims

1 - System for high-speed data transmissions, the data being transmitted in the form of frames composed of a preamble and data blocks, each block comprising a fixed or probe sequence and data, the system comprising at least one transmitter and a receiver characterized in that the transmitter comprises at least one means adapted to generate, for a frame Tn, a synchronization sequence (1) comprising at least a first probe S1 and a second probe Sf defined from an original probe SB; of the data block (Bi), and in that the probes Si, Sf thus generated have an autocorrelation substantially identical or identical to that of the original probe.

2 - Method of transmission of high-speed data, the data being transmitted in the form of frames, Tn, composed of a preamble and data blocks, each block (Bi) comprising a fixed or probe sequence and data, characterized in what it involves at least the following steps; for a frame Tn, generating a synchronization sequence comprising at least a first probe S1 and a second probe Sf defined from an original probe S (Bi) of the data block (Bi), the probes S1, Sf thus generated having an autocorrelation substantially identical to that of the standard probe.

3 - Process according to claim 2 characterized in that it uses a modulation with 8 phase states for the fixed portions of the frames.

4 - Process according to claim 2 characterized in that it comprises a self-baud sequence selected from n possible sequences as distant as possible.

5 - Process according to claim 2 characterized in that the first probe Si is determined by applying a direct or inverse rotation n times 90 to the nth symbol of the original probe.

6 - Process according to claim 2 characterized in that the second probe Sf is determined by applying a reverse rotation or direct n times 90 to the nth symbol of the original probe.

7 - Process according to claim 2 characterized in that it comprises a demodulation step where: • for a frame Tn, the last data block Bn is demodulated using the probe S (Bn-1) of the block which precedes it and the probe If the acquisition sequence of the next frame, • the other data blocks are demodulated using the probe S (Bi) which precedes them and the probe S (Bi + 1) which precedes the next block of data . 15