WO1991002415A1 - Systeme de communications a acces multiple par repartition a codes avec porteuse activee par la voix de l'usager et synchronisation par code - Google Patents

Systeme de communications a acces multiple par repartition a codes avec porteuse activee par la voix de l'usager et synchronisation par code Download PDF

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WO1991002415A1
WO1991002415A1 PCT/EP1990/001276 EP9001276W WO9102415A1 WO 1991002415 A1 WO1991002415 A1 WO 1991002415A1 EP 9001276 W EP9001276 W EP 9001276W WO 9102415 A1 WO9102415 A1 WO 9102415A1
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code
user
pilot
voice
synchronization
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PCT/EP1990/001276
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Riccardo De Gaudenzi
Roberto Viola
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Agence Spatiale Europeenne
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/216—Code division or spread-spectrum multiple access [CDMA, SSMA]

Definitions

  • the present invention relates to a code division multiple access communication system in which the transmission carrier is activated by the voice of the user.
  • the frequency band available for mobile communications by satellite is limited so that the number of channels available to provide the service is insufficient to serve all potential users.
  • the main problem for setting up a communications system is therefore the efficiency of the system in terms of the capacity of information transmitted as a function of the frequency bandwidth for a given signal-to-noise ratio.
  • the code division multiple access system although having advantageous advantages, has hitherto been used in mobile satellite communications only for transmitting data and this because of the long acquisition time and the low efficiency of this system.
  • the aim of the present invention is to solve these practical problems and to improve the efficiency of a multiple access communication system by code distribution so as to make it possible to transmit not only data but also telephone messages. by satellite.
  • a method for ensuring synchronization between a user terminal and a pilot station in a code division multiple access communication system with a carrier activated by the voice of the user of the communications terminal, method according to which synchronization in the forward link is obtained by the transmission of a pilot code with the same clock frequency and the same carrier as the communication signals, the pilot code is transmitted without interruption and with a higher power than the signals in the return link, and the message transmission carrier activated by the voice of the user, is interrupted during the pauses of a message.
  • the user's voice is compressed by a voice processor and subdivided into two data streams in accordance with the hierarchical coding principle.
  • the present invention also relates to a system of satellite communications with multiple access by code distribution, in which each user terminal comprises a code acquisition and tracking device arranged to receive the pilot code and control a code generator which is arranged to produce a local replica of the user code used for the link to be established.
  • the present invention solves the problems of synchronization in satellite communications systems using the activation technique.
  • carrier of transmission by the voice of the user The probability of blocking is reduced thanks to the integration of a hierarchical coding by means of a minimum increase in the complexity of the mobile terminal.
  • the advantage of the invention is that it solves the synchronization problems posed by the use of voice activation in a code division multiple access communications system, and this with additional equipment. reduced. Thanks to the proposed solution, the invention makes it possible to operate a mobile communications system by satellite with a better efficiency, a lower level of interference and a better quality of service than an equivalent system with multiple access by frequency distribution.
  • the invention applies not only to a mobile communications system but also to any communications system in which there is a problem of synchronization.
  • a satellite relay system and a satellite communications system using small fixed terminals.
  • the synchronization method by means of a pilot code as proposed by the present invention makes it possible to considerably reduce the acquisition time in the circuits for receiving the data signals, thus leading to an increase. system performance.
  • FIG. 1 is a block diagram of a communications terminal according to the invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an earth station pi ⁇ according to the invention.
  • FIG. 3 is a graph illustrating the method of activating the carrier by the voice of the user of a communications terminal.
  • FIG. 4 graphically illustrates the operation of the method for acquiring and tracking code according to the invention.
  • the communications system described in the following by way of example is a mobile network using a transpemmer on board a transparent satellite and having access to the earth network via a centralized pilot station. Access is in both directions by multiple access by code division.
  • Each mobile communications terminal has the possibility of transmitting and receiving compressed digital information (telephone messages, data, signaling).
  • Each terminal is allocated two user codes (PN codes): a code for channel I and a code for channel Q.
  • PN codes user codes
  • the code for the channel in quadrature phase is delayed by half a code period relative to to the code for the in-phase channel to avoid problems related to the partial correlation between the signals of channels I and Q in the demodulator.
  • each communications terminal the signals representing the user's voice are compressed by a voice processor and subdivided into two data streams in accordance with the known hierarchical coding principle (see “Variable Rate Speech Coder Matching the Needs of Traffic Reconfigurability "by R. Viola and P. Mandarini, Proceedings of the 36th Congress of the International Astronautical Federation, Sweden, October 7-12, 1985).
  • a first data stream contains the basic parameters of the voice and the second data stream transmits data which improves the quality of the voice. This process had not yet been implemented in a spread spectrum system.
  • FIG. 1 A block diagram of a user terminal according to the invention is given in FIG. 1.
  • Each terminal comprises the conventional modulation and demodulation circuits but, according to one aspect of the invention, the transmission carrier is activated by the voice of the user, that is to say that the carrier is interrupted during the speech pauses. This reduces the level of interference on the link.
  • the transmission circuit comprises a device 21 having the task not only of compressing the speech signals to be transmitted but also of detecting the activity of the user's voice.
  • a so-called hybrid vocoder is particularly suitable for this task.
  • the objective in this is to favor the description of the voice source with a set of parameters giving a better representation of the speech signal examined "This technique is based on the work of BS Atal and JR Remde (A New Model for LPC Excitation for Producing Natural Sounding Speech at Low Bit Rates, Proceedings IEEE ICASP 1982, pages 614-617).
  • the tone signals are first conver ⁇ tis signal digital in the vocoder 21 with the voice recognition circuit 22.
  • the delay circuit 23 to the output of vocoder 21 is used to introduce
  • the digital signal is coded with c ⁇ nvolution in the encoder 24 which produces the bit streams I and Q. These bit streams are added logically with the respective PN codes in the logic circuit 25, then they are used in the modulator 26 to modulate the carrier.
  • a digital switch 27 controlled by the circuit voice recognition 22 interrupts the module signal during the message pause intervals. However, as will be seen below, when a too long pause appears, for example a pause of more than about four seconds, a forced activation of the carrier is carried out in the modulator 26 for a sufficient time interval to allow the blocking of the demodulator in the pilot station.
  • the coded and modulated signals are directed to a transmission antenna via the interface 10.
  • the reception circuit of the user terminal 100 includes a demodulator 16, a decoder 17 and a digital / analog converter 18 as well as, according to the invention, a code acquisition circuit 11-14 used for the synchronization as described below.
  • the entire operation of the user terminal is managed by a central processor 15.
  • the pilot station continuously transmits a pilot code to all the communication terminals 100.
  • the pilot code MC is transmitted with the same clock frequency and the same carrier frequency as the useful signal.
  • the pilot code is transmitted without interruption with a higher power than that of the signals in the return link.
  • This pilot code consists of a carrier with low data rate, which is spread by a code having the same length and the same code rate as the PN cpcjes of the communication terminals but which is orthogonal to them.
  • the message contains general information on the states of the system (for example the N 1 codes available).
  • FIG. 2 A block diagram of the pilot station is given in FIG. 2.
  • the antenna 30 is connected by a bidirectional line 201 to a diplexer 31 used to separate the signals received from the signals transmitted.
  • the reception circuit 202 comprises an amplifier 32 followed by a converter 33 transposing the signals from the RF radio frequency band into the intermediate frequency band IF.
  • the IF signal is then divided into a divider 34 to be applied to the different demodulators 35. These differ from each other only by the PN code which they track.
  • the demodulated signal is sent to a central processor 40 which performs all of the communications management tasks.
  • the transmission circuit 202 includes several modulators 36 which are distinguished from one another by the fact that they use a different PN code.
  • a pilot odulator 41 is used for sending the pilot code MC.
  • the different modulated signals are combined in a combiner 37 and then transposed into the RF radio frequency band by a converter 38. After plification in an amplifier 39, the RF signal is sent to the antenna 20 via of the dilexer 31.
  • the invention proposes to provide in each user terminal, a code acquisition and tracking system which is described below with reference again to FIG. 1.
  • Each terminal 100 being assumed to be continuously adjusted to the pilot code MC transmitted continuously by the pilot station, the output of interface 10 delivers the signal at intermediate frequency-IF which contains the signals switched by the satellite and the pilot code MC. This is derived by line 101 to the acquisition circuit 11 and transferred into the tracking loop of the pilot code 12 which extracts the time pulses CK and the start pulse ST therefrom.
  • the pulses CK and ST control the user code replica generator 13 which generates a synchronous replica of the user codes PN for the communication channels I and Q.
  • These PN codes are used, in a manner known per se compress the IF signal received on lines 102, 103 and 104 before its introduction into the demodulator 16 for binary reproduction.
  • the reconstituted bit stream is applied to the decoder 17.
  • An output of the latter delivers the telephonic signals which are introduced into the digital / analog converter 18 at the output of which the voice frequency signals are obtained.
  • Another output of the decoder 17 delivers the DATA data signals.
  • the synchronous replica of the PN user codes is generated in the user terminal without requiring a special acquisition and tracking subsystem.
  • the carrier which is supplied to the demodulator by a Costas loop.
  • a simple decompressor and a code replica generator provide PCT / EP90 / 01276
  • the system can be designed with a greater margin of tolerance for the pilot code compared to the telephone signal. In this way it is possible to keep the user terminal synchronized even in the presence of serious fading conditions.
  • the message can be partially disturbed by a deep fading, but the re-establishment of the demodulator is no longer delayed by the resynchronization time.
  • the pilot code which ensures synchronization in the forward link, cannot be used to ensure synchronization in the return link due to the decentralized topology of the network.
  • the solution proposed by the invention for the return link is based on a forced activation of the carrier when a long pause occurs, in order to avoid too long pauses between consecutive speech elements and thus avoid a considerable increase in the time d signal acquisition in the earth pilot station.
  • the method of forced activation of the carrier according to the invention is illustrated by the graph in FIG. 3.
  • the * diagram A shows three speech elements 300 consecutive from a user, which speech elements are separated by exemplary pauses 301 and 302.
  • the pause 301 is assumed to be shorter than a predetermined time interval, for example four seconds, the pause 302 is assumed to be longer than the said predetermined time interval.
  • Diagram B represents at 303 the output signal from the voice recognition device 22 (FIG. 1), which signal appears when a speech element 300 has been detected.
  • signals 303 activate the carrier and this activation is interrupted during normal speech pauses (for example pause 301).
  • a forced activation of the carrier is effected as soon as said predetermined period of time is reached. This is what signal 304 represents during pause 302. This forced activation is maintained for a sufficient time to allow the demodulator to be blocked in the pilot station.
  • the .forced activation of the carrier is controlled and controlled by the central processor 15 of the user terminal.
  • the user terminal is assumed to be on standby and synchronized with the pilot code MC permanently received (diagram A).
  • the user terminal is activated (diagram B) either because a call is received, or because the user of the terminal wishes to transmit a call.
  • the carrier is then activated (diagram D) using one of the PN codes available at this time (PNj code).
  • PNj code is deduced in the terminal by decoding the message contained in the received MC pilot code.
  • the demodulator corresponding to the PNj code continuously scans the full band of expected Doppler frequencies to find the delay uncertainty.
  • Tempsat time t2 (diagram E) the acquisition phase of the PN user code and the tracking loop ends PN code in the demodulator j in the pilot station confirms that the demodulator is blocked so that the user's message can be decoded at the pilot station. The request to use the PNj code is then accepted.
  • the pilot station sends an acknowledgment of receipt ACK (diagram F) to the user terminal by activation of the forward link with the user code PNj.
  • the PN code tracking loop is maintained on the last valid delay measurement for a period of time not exceeding a prescribed HLD interval (diagram E). If no signal is detected at the pilot station during the prescribed HLD interval (case illustrated in FIG. 4), a search process starts at time t6.
  • the scope of research increases linearly over time. The slope is calculated by considering the maximum variation of the late increase of the mobile.
  • pilot station is blocked again to continue and demodulate the user's message until the return link is disconnected during the next pause.
  • the HLD maintenance phase (diagram E) is restarted with the same sequence of events as described above.
  • the demodulator of the pilot station considers the conversation to have ended and the central processor 40 of the pilot station signals that the PNj code is again available for other users and a search process is restarted.

Abstract

Un système de communications comprenant une station pilote et des terminaux d'usagers (100), dans lequel la synchronisation dans la liaison aller est obtenue par la transmission d'un code pilote (MC) avec la même fréquence d'horloge et la même porteuse que les signaux de communication, en ce que le code pilote (MC) est transmis sans interruption et avec une puissance plus élevée que celle des signaux dans la liaison retour, et en ce que la porteuse de transmission de message activée par la voix de l'usager est interrompue pendant les pauses d'un message. L'invention s'applique notamment à un système de communications mobiles par satellite.

Description

SYSTEME DE COMMUNICATIONS A ACCES MULTIPLE PAR
REPARTITION A CODES AVEC PORTEUSE ACTIVEE PAR LA VOIX DE L'USAGER ET SYNCHRONISATION PAR CODE
La présente invention concerne un système de communi¬ cations à accès multiple par répartition à codes dans lequel la porteuse de transmission est activée par la voix de l'usager.
La bande de fréquences disponible pour les communica¬ tions mobiles par satellite est limitée de sorte que le nombre de canaux disponibles pour assurer le servi¬ ce est insuffisant pour desservir l'ensemble des usa- gers potentiels. Le problème principal pour la mise en service d'un système de communications est dès lors l'efficacité du système en terme de capacité d'infor¬ mations transmises en fonction de la largeur de bande de fréquences pour un rapport signal-bruit donné.
Le système à accès multiple par répartition à codes, bien que présentant des avantages intéressants, n'a été utilisé jusqu'à présent dans les communications mobiles par satellite que pour transmettre des données et cela en raison du long temps d'acquisition et de la faible efficacité de ce système.
Il a été proposé récemment d'améliorer le rendement des canaux de communication d'un système de communica- tions mobiles à accès multiple par répartition à codes en utilisant la technique d'activâtion de la porteuse par la voix de l'usager, cette technique ayant pour effet de réduire le nombre moyen d'usagers simultané¬ ment en communication et partant de réduire les inter- férences entre voies de communication ( "Co parison of CDMA and FDMA for the Mobilestar System" par I.M. Jacobs et al, Proceedings of the Mobile Satellite Conférence, Pasadena, California, May 3-5, 1988). Ce document expose les avantages théoriques de la techni- que proposée mais il n'indique pas comment le système peut fonctionner pas plus qu'il ne décrit de solution pour pouvoir exploiter un tel système en mode non- continu de manière à maintenir le temps d'acquisition d'un spectre étalé à une valeur compatible avec les besoins des communications téléphoniques en temps réel. ^e document précité n'apporte pas non plus de solution pour contrôler la congestion du trafic.
"Le but de la présente invention est de résoudre ces problèmes pratiques et d'améliorer l'efficacité d'un système de communications à accès multiple par répar¬ tition à codes de manière à permettre de transmettre non seulement des données mais également des messages téléphoniques par satellite.
Selon l'invention il est maintenant proposé un procédé pour assurer la synchronisation entre un terminal d'usager et une station pilote dans un système de communications à accès multiple par répartition à co- des avec une porteuse activée par la voix de l'usager du terminal de communications, procédé suivant lequel la synchronisation dans la liaison aller est obtenue par la transmission d'un code pilote avec la même fréquence d'horloge et la même porteuse que les si- gnaux de communication, le code pilote est transmis sans interruption et avec une puissance plus élevée que celle des signaux dans la liaison retour, et la porteuse de transmission de message activée par la voix de l'usager, est interrompue pendant les pauses d'un message. La voix de l'usager est comprimée par un processeur de voix et subdivisé en deux flux de données conformément au principe de codage hiérarchique.
La présente invention a également pour objet un systè¬ me de communications par satellite à accès multiple par répartition à codes, dans lequel chaque terminal d'usager comprend un dispositif d'acquisition et de poursuite de code agencé pour recevoir le code pilote et commander un générateur de codes qui est agencé pour produire une réplique locale du code d'usager utilisé pour la liaison a établir.
La présente invention résout les problèmes de la syn- chronisation dans les systèmes de communications par satellite en utilisant la technique d'activation de la. porteuse de transmission par la voix de l'usager. La probabilité de blocage se trouve réduite grâce à l'in¬ tégration d'un codage hiérarchique moyennant un accroissement minimum de la complexité du terminal mobile. L'avantage- de l'invention est qu'elle résout les problèmes de synchronisation posés par l'utilisa¬ tion de l'activâtion par la voix dans un système de communications à accès multiple par répartition à codes, et cela moyennant un équipement complémentaire réduit. Grâce à la solution proposée, l'invention permet d'exploiter un système de communications mobi¬ les par satellite avec un meilleur rendement, un moin¬ dre niveau d'interférence et une meilleure qualité de service qu'un système équivalent à accès multiple par répartition de fréquence.
L'invention s'applique non seulement à un système de communications mobiles mais également à tout système de communications dans lesquels se pose un problème de synchronisation. On peut citer, par exemple, un systè¬ me de relais par satellite et un système de communica¬ tions par satellite utilisant des petits terminaux fixes. Dans de tels systèmes, le procédé de synchroni¬ sation au moyen d'un code pilote comme proposé par la présente invention permet de réduire considérablement le temps d'acquisition dans les circuits de réception des signaux de données, conduisant ainsi à une augmen¬ tation du rendement du système.
L'invention est exposée plus en détail dans ce qui suit à l'aide des dessins ci-annexés.
La figure 1 est un schéma par blocs d'un terminal de communications selon l'invention.
La figure 2 est un schéma par blocs d'une station pi¬ lote terrienne selon l'invention.
La figure 3 est un graphique illustrant le procédé d'activation de la porteuse par la voix de l'usager d'un terminal de communications.
La figure 4 illustre graphiquement le fonctionnement du pr cédé d'acquisition et de poursuite de code selon 1' invention.
Description générale d'un mode de réalisation exem- plaire
Le système de communications décrit dans ce qui suit à titre exemplaire est un réseau mobile utilisant un transpemdeur à bord d'un satellite transparent et ayant accès au réseau terrien par l'intermédiaire d'une station pilote centralisée. L'accès se fait dans les deux sens par accès multiple par répartition à codes .
Chaque terminal de communications mobile a la possibi¬ lité de transmettre et de recevoir des informations numériques comprimées (messages téléphoniques, don¬ nées, signalisation). A chaque terminal sont alloués deux codes d'usager (codes PN) : un code pour le canal I et un code pour le canal Q. Le code pour le canal en quadrature de phase est retardé d'une demi-période de code par rapport au code pour le canal en phase afin d'éviter les problèmes liés à la corrélation partielle entre les signaux des canaux I et Q dans le démodula- teur.
Dans chaque terminal de communications, les signaux représentant la voix de l'usager sont comprimés par un processeur de voix et subdivisés en deux flux de données conformément au principe de codage hiérarchi¬ que connu (voir "Variable Rate Speech Coder Matching the Needs of Traffic Reconfigurability" par R. Viola and P. Mandarini, Proceedings of the 36th Congress of the International Astronautical Fédération, Stockholm, Sweden, October 7-12, 1985). Suivant ce procédé, un premier flux de données contient les paramètres de base de la voix et le second flux de données transmet des données qui améliorent la qualité de la voix. Ce procédé n'avait pas encore été mis en oeuvre dans un système à spectre étalé. La subdivision en deux flux de données codés dans un tel système confère à la sta¬ tion pilote la possibilité de diminuer la probabilité de blocage et de contrôler le niveau d'interférence en réduisant le nombre de codes actifs, c'est-à-dire en allouant un code unique à un nombre déterminé d'usa- gers. Un schéma par blocs d'un terminal d'usager selon l'invention est donné à la figure 1. Chaque terminal comprend les circuits de modulation et de démodulation classiques mais, suivant un aspect de l'invention, la porteuse de transmission est activée par la voix de l'usager, c'est-à-dire que la porteuse se trouve in¬ terrompue pendant les pauses de la parole. Cela réduit le niveau d'interférence sur la liaison.
Le circuit de transmission comprend un dispositif 21 ayant pour tâche non seulement de comprimer les si¬ gnaux de parole à transmettre mais également de dé¬ tecter l'activité de la voix de l'usager. Un vocodeur dit hybride convient particulièrement à cette tâche. L'objectif en ceci est de favoriser la description de la source vocale avec un ensemble de paramètres don¬ nant une meilleure représentation du signal de parole examiné» Cette technique est basée sur les travaux de B.S. Atal et J.R. Remde (A New Model for LPC Excita- tion for Producing Natural Sounding Speech at Low Bit Rates, Proceedings IEEE ICASP 1982, pages 614-617).
Les signaux à fréquences vocales sont d'abord conver¬ tis en signal' numérique dans le vocodeur 21 à l'aide du circuit de reconnaissance de voix 22. Le circuit de retard 23 à la 'sortie du vocodeur 21 sert à introduire
*_ un retard adéquat pour compenser le délai qui est nécessaire au circuit de reconnaissance de voix 22 pour reconnaître la parole. Le signal numérique est codé avec cσnvolution dans le codeur 24 qui produit les trains de bits I et Q. Ces trains de bits sont additionnés logiquement avec les codes PN respectifs dans le circuit logique 25, puis ils sont utilisés dans le modulateur 26 pour moduler la porteuse. Un commutateur numérique 27 commandé par le circuit de reconnaissance de voix 22 interrompt le signal module pendant les intervalles de pause du message. Cepen¬ dant, on le verra plus loin, lorsqu'une pause trop longue apparaît, par exemple une pause de plus de quatre secondes environ, une activation forcée de la porteuse est effectuée dans le modulateur 26 pendant un intervalle de temps suffisant pour permettre le blocage du démodulateur dans la station pilote. Les signaux codés et modulés sont dirigés vers une antenne de transmission par l'intermédiaire de l'interface 10.
Le circuit de réception du terminal d'usager 100 com¬ prend un démodulateur 16, un décodeur 17 et un conver¬ tisseur numérique/analogique 18 ainsi que, suivant l'invention, un circuit d'acquisition de code 11-14 servant à la synchronisation comme il est décrit ci- après. L'ensemble du fonctionnement du terminal d'usa¬ ger est géré par un processeur central 15.
Synchronisation
Le problème de la synchronisation en liaison avec l'activation par la voix de l'usager est résolu, selon l'invention, de façons différentes dans la liaison aller et dans la liaison retour.
Dans la liaison aller, la station pilote transmet sans interruption un code pilote à tous les terminaux de communications 100. Le code pilote MC est transmis avec la même fréquence d'horloge et la même fréquence porteuse que le signai utile. Le code pilote est transmis sans interruption avec une puissance plus élevée que celle des signaux dans la liaison retour. Ce code pilote se compose d'une porteuse à faible cadence de données, qui est étalée par un code ayant la même longueur et le même débit de code que les cpcjes PN des terminaux de communications mais qui leur est orthogonal. Le message contient les informations générales sur les états du système (par exemple les codes N1 disponibles).
Un schéma par blocs de la station pilote est donné à la figure 2. L'antenne 30 est connectée par une ligne bidirectionnelle 201 à un diplexeur 31 servant à sépa¬ rer les signaux reçus des signaux transmis. Le circuit de réception 202 comprend un amplificateur 32 suivi d'un convertisseur 33 transposant les signaux de la bande des radiofréquences RF dans la bande de fréquen- ces intermédiaire IF. Le signal IF est ensuite divisé dans un- diviseur 34 pour être appliqué aux différents démodulateurs 35. Ceux-ci ne diffèrent l'un de l'autre que par le code PN qu'ils poursuivent. Le signal démo¬ dulé est envoyé à un processeur central 40 qui exécute toutes les tâches de gestion des communications.
Le circuit de transmission 202, comprend plusieurs mo¬ dulateurs 36 qui se distinguent l'un de l'autre par le fait qu'ils utilisent un code PN différent. Un odula- teur pilote 41 sert à l'envoi du code pilote MC. Les différents signaux modulés sont combinés dans un com- binateur 37 puis transposés dans la bande de fréquen¬ ces radioélectriques RF par un convertisseur 38. Après a plification dans un amplificateur 39, le signal RF est envoyé à l'antenne 20 par l'intermédiaire du di¬ plexeur 31.
Comme la fréquence porteuse et le trajet aller du code pilote Bont les mêmes que ceux du signal activé par la voix de l'usager, le retard et l'effet Doppler qui affectent les deux signaux sont également les mêmes. Pour réaliser la synchronisation recherchée, l'inven¬ tion propose de prévoir dans chaque terminal d'usager, un système d'acquisition et de poursuite de code que l'on décrit ci-après en se reportant à nouveau à la figure 1. Chaque terminal 100 étant supposé réglé de façon continue sur le code pilote MC transmis en permanence par la station pilote, la sortie de l'in¬ terface 10 délivre le signal à fréquence intermédiaire- IF qui contient les signaux commutés par le satellite et le code pilote MC. Celui-ci est dérivé par la ligne 101 vers le circuit d'acquisition 11 et transféré dans la boucle de poursuite du code pilote 12 qui en ex¬ trait les impulsions de temps CK et l'impulsion de début ST. Les impulsions CK et ST commandent le géné- rateur de réplique de codes d'usager 13 qui génère une réplique synchrone des codes d'usager PN pour les canaux de communication I et Q. Ces codes PN servent, de façon connue en soi, à comprimer le signal IF reçu sur les lignes 102, 103 et 104 avant son introduction dans le démodulateur 16 pour la reproduction binaire. Le train de bits reconstitué est appliqué au décodeur 17. Une sortie de celui-ci délivre les signaux télé¬ phoniques qui sont introduits dans le convertisseur numérique/analogique 18 à la sortie duquel sont obte- nus les signaux à fréquences vocales. Une autre sortie du décodeur 17 délivre les signaux de données DATA.
Grâce à la boucle de poursuite du code pilote prévue dans le terminal d'usager, la réplique synchrone des codes d'usager PN se trouve générée dans le terminal d'usager sans nécessiter un sous-système d'acquisition et de poursuite spécial. Les mêmes considérations s'appliquent à la porteuse qui est fournie au démodu¬ lateur par une boucle de Costas . Un simple décompri- meur et un générateur de réplique de code apportent PCT/EP90/01276
10
une solution à ce problème. De plus, le système peut être conçu avec une plus grande marge de tolérance pour le code pilote par rapport au signal téléphoni¬ que. De cette façon il est possible de maintenir le terminal d'usager synchronisé même en présence de sérieuses conditions d'évanouissement. Le message peut être partiellement perturbé par un évanouissement profond, mais le rétablissement du démodulateur n'est plus retardé par le temps de resynchronisation.
Malheureusement, le code pilote, qui assure la syn¬ chronisation dans la liaison aller, ne peut être uti¬ lisé pour assurer la synchronisation dans la liaison retour en raison de la topologie décentralisée du réseau. La solution proposée par l'invention pour la liaison retour est basée sur une activation forcée de la porteuse lorsqu'une longue pause apparaît, afin d'éviter de trop longues pauses entre des éléments de parole consécutifs et éviter ainsi un accroissement considérable du temps d'acquisition du signal dans la station pilote terrienne.
Le procédé d'activation forcée de la porteuse selon l'invention est illustré par le graphique de la figure 3. Le* diagramme A montre trois éléments de parole 300 consécutifs d'un usager, lesquels éléments de parole sont séparés par des pauses exemplaires 301 et 302. La pause 301 est supposée plus courte qu'un intervalle de temps prédéterminé, par exemple quatre secondes, la pause 302 est supposée plus longue que ledit interval¬ le de temps prédéterminé. Le diagramme B représente en 303 le signal de sortie du dispositif de reconnaissan¬ ce de voix 22 (figure 1), lequel signal apparaît lors¬ qu'un élément de parole 300 a été détecté. Comme dé- crit plus haut, les signaux 303 activent la porteuse et cette activation est interrompue pendant les pauses normales de la parole (par exemple la pause 301). Cependant, lorsqu'une pause dépasse un laps de temps prédéterminé (par exemple quatre secondes en l'occur- rence) , une activation forcée de la porteuse est ef¬ fectuée dès que ledit laps de temps prédéterminé est atteint. C'est ce que représente le signal 304 pendant la pause 302. Cette activation forcée est maintenue pendant un certain temps suffisant pour permettre le blocage du démodulateur dans la station pilote. L'ac¬ tivation .forcée de la porteuse est commandée et con¬ trôlée par le processeur central 15 du terminal d'usa¬ ger.
e processus de synchronisation mis en oeuvre pour la liaison retour est décrit ci-après à l'aide de la figure 4.
Au temps tO, le terminal d'usager est supposé en attente et synchronisé sur le code pilote MC reçu en permanence (diagramme A).
Au temps tl, le terminal d'usager se trouve activé (diagramme B) soit parce qu'un appel est reçu, soit parce que l'usager du terminal désire transmettre un appel. La porteuse est alors activée (diagramme D) à l'aide de l'un des codes PN disponibles à ce moment (code PNj ) . Ce code PNj est déduit dans le terminal par décodage du message contenu dans le code pilote MC reçu. Le démodulateur correspondant au code PNj balaie en continu la bande complète des fréquences Doppler attendues pour trouver l'incertitude de retard.
Λu temps t2 (diagramme E) prend fin la phase d'acqui- sition du code d'usager PN et la boucle de poursuite du code PN dans le démodulateur j dans la station pilote confirme que le démodulateur est bloqué pour que le message de l'usager puisse être décodé à la station pilote. La requête d'utiliser le code PNj est alors acceptée. Au temps t3 la station pilote envoie un accusé de réception ACK (diagramme F) au terminal d'usager par activation de la liaison aller avec le code d'usager PNj.
Au terme de cet échange préliminaire de messages entre le terminal d'usager et la station pilote, qui consti¬ tue la phase de poursuite TRK (diagramme E), la por¬ teuse de la liaison retour est désactivée au temps t4 (diagramme D) et par conséquent la porteuse de la liaison aller est désactivée au temps t5 (diagramme F). A partir de cet instant, l'usager dispose d'une liaison bidirectionnelle pour la transmission et la réception téléphonique (diagramme G).
La boucle de poursuite de code PN est maintenue sur la dernière mesure de retard valable pendant un laps de temps n'excédant pas un intervalle prescrit HLD (dia¬ gramme E). Si aucun signal n'est détecté à la station pilote pendant l'intervalle prescrit HLD (cas illustré par la figure 4), un processus de recherche démarre au temps t6. L'étendue de la recherche augmente linéaire¬ ment avec le temps. La pente est calculée en considé¬ rant la variation maximale de l'accroissement de re¬ tard du mobile.
Au temps t7 se produit un élément de parole 300 (dia¬ gramme C) qui active de nouveau la porteuse pour la liaison retour (diagramme E).
Au temps t8 (diagramme E) la station pilote se trouve de nouveau bloquée pour poursuivre et démoduler le message de l'usager jusqu'à ce que la liaison retour soit déconnectée pendant la pause suivante.
La phase de maintien HLD (diagramme E) se trouve redé¬ marrée avec la même séquence d'événements que décrit ci-avant. Dans le cas où aucun blocage n'intervient après un laps de temps prédéterminé basé sur le temps imparti pour l'activation forcée, le démodulateur de la station pilote considère la conversation comme ter¬ minée et le processeur central 40 de la station pilote signale que le code PNj est de nouveau disponible pour d'autres usagers et un processus de recherche est redémarré.
Le mode de réalisation de l'invention décrit dans ce qui précède est un exemple donné à titre illustratif et l'invention n'est nullement limitée à cet exemple. Toute modification, toute variante et tout agencement équivalent doivent être considérés comme compris dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour assurer la synchronisation entre un terminal d'usager et une station pilote dans un systè¬ me de communications à accès multiple par répartition à codes avec une porteuse activée par la voix de l'usager du terminal de communications, caractérisé en ce que la synchronisation dans la liaison aller est obtenue par la transmission d'un code pilote (MC) avec la même fréquence d'horloge et la même porteuse que les signaux de communication, en ce que le code pilote (MC) est transmis sans interruption et avec une puissance plus élevée que celle des signaux dans la liaison retour, et en ce que la porteuse de transmis¬ sion de message activée par la voix de l'usager est interrompue pendant les pauses d'un message.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voix de l'usager est comprimée par un proces¬ seur de voix (21) et subdivisée en deux flux de don¬ nées conformément au principe de codage hiérarchique.
3. Système de communications par satellite à accès multiple par répartition à codes , caractérisé en ce que daps chaque terminal d'usager (100) la porteuse des signaux téléphoniques se trouve activée par la voix de l'usager et interrompue pendant les pauses des messages et par une station pilote centralisée (200) comprenant un processeur central (40) organisé pour gérer la répartition des codes d'usager (PN) entre les différents terminaux d'usagers (100), ledit processeur central (40) contrôlant en outre la transmission d'un code pilote (MC) à tous les terminaux (100), le code pilote servant à assurer la synchronisation de chaque terminal d'usager dans la liaison aller.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque terminal d'usager (100) comprend un dispo¬ sitif d'acquisition et de poursuite de code (11, 12) agencé pour recevoir le code pilote (MC) et commander un générateur de codes (13) qui est agencé pour pro¬ duire une réplique du code d'usager (PN) utilisé pour la liaison.
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