DOMAINE TECHNIQUE

Le domaine de l'invention est celui de la télétransmission sans fil de données entre des équipements esclaves et un équipement maître. L'invention concerne plus particulièrement la synchronisation des différents équipements esclaves sur une base de temps de référence de l'équipement maître. L'invention trouve notamment application avec l'instrumentation d'essais industriels, par exemple dans le domaine des transports, maritime ou aérospatial (essais en vol).

TECHNIQUE ANTÉRIEURE

L'instrumentation des essais industriels se faisait auparavant majoritairement en reliant des capteurs à des systèmes de conditionnement et d'acquisition de données à l'aide de câbles conducteurs. On cherche aujourd'hui à supprimer ces câbles dont l'installation est longue et difficile, qui nécessitent de modifier les structures (perçage) et sont intrusifs, lourds et finalement coûteux.

L'instrumentation se tourne donc de plus en plus vers des réseaux d'instrumentation sans fil. Pour réaliser des systèmes petits et peu chers, il est possible d'avoir recours à des standards (ou normes) de communication sans fil largement diffusés dans le grand public, prévus pour du réseau local ou des loT (« Internet Of Things » désignant l'internet des objets connectés), comme le Wi-Fi™, le Bluetooth™, le ZigBee™ ou l'Ultra Large Bande à Impulsions Radio (IR-UWB pour « Impulse Radio Ultra Wide Band »). Ces standards spécifient des formes d'ondes sur l'interface air (signal radiofréquence émis ou reçu) et des protocoles de mise en forme pour y transporter les données utiles. Il est également possible d'utiliser une technologie de téléphonie cellulaire (3G, 4G ou 5G) ou de réseau propriétaire longue distance (LoRaWan® ou SigFox par exemple).

L'exploitation d'un tel réseau d'instrumentation sans fil nécessite de synchroniser toutes les différentes terminaisons (équipements esclaves) qui procèdent à l'acquisition de données relevées par des capteurs. En effet, chaque acquisition doit être datée (« time- stamped » en anglais) de façon à pouvoir reconstituer un historique global des acquisitions et révéler les liens de corrélation entre les différents phénomènes physiques observés par une pluralité de capteurs. La plupart des standards mentionnés précédemment synchronisent les terminaisons en diffusant un message contenant la date d'un équipement maître (station de base ou point d'accès). Les équipements esclaves calent alors leurs horloges sur la date reçue. Etant donnée la variation du temps de vol (temps de propagation) du message et les incertitudes de temps de traitement, cette technique ne permet pas de synchroniser les terminaisons esclaves avec une précision meilleure que plusieurs dizaines de microsecondes, voire beaucoup plus dans le cas du Wi-Fi™ par exemple.

Cette précision de synchronisation s'avère insuffisante pour certains systèmes d'instrumentation qui peuvent nécessiter des synchronisations à moins de 100 nanosecondes. C'est le cas par exemple des systèmes qui réalisent de l'analyse modale des déformations à grande échelle d'un navire ou d'un avion, jusqu'à 20 ou 30kHz.

L'un des standards de communication précités permet une synchronisation plus fine. Il s'agit de l'Ultra large Bande à Impulsions Radio (IR-UWB) qui utilise des impulsions de très courte durée et un large spectre de fréquence et est ainsi capable de faire de la localisation très précise en lieux clos en mesurant précisément les temps de vol de la communication avec les terminaisons. Toutefois, l'IR-UWB dans son implémentation commerciale actuelle souffre d'une restriction de puissance et n'est donc pas utilisé pour faire de la transmission de données à haut débit, sa performance étant typiquement très inférieure à 10 Mbps.

Pour passer outre cette restriction, une solution décrite dans l'article « Hybridization of wireless technologies for the aerospace instrumentation », International Telemetering Conference Proceedings, Volume 55 (2019) consiste en une hybridation de l'IR-UWB avec un autre standard de communication sans fil à haut débit, en particulier le Wi-Fi.

Mais cette solution souffre d'autres contraintes. Tout d'abord, elle est très dépendante de fournisseurs de composants à usage du grand public qui sont différents pour les deux technologies, ce qui nécessite un nouveau design presque tous les ans alors que le cycle de vie des utilisateurs dans l'application particulière de l'instrumentation industrielle est typiquement de quinze à vingt ans. Ensuite, l'hybridation nécessite de coupler plusieurs signaux et bandes d'utilisation, ce qui impose des contraintes sur les équipements (duplication des chaînes électroniques, consommation accrue) et les antennes (multiplexage de bandes spectrales). Enfin, cette solution ne permet pas d'exploiter toutes les topologies d'interconnexion d'équipements utilisant des bandes passantes hétérogènes ou pouvant nécessiter de partitionner le système en plusieurs sous- réseaux, car elle est également limitée par les fonctions offertes par le Wi-Fi.

L'hétérogénéité des besoins (nombre de nœuds, débit, portée, consommation, dissipation, topologie, etc. et des contraintes réglementaires associées (notamment les bandes de fréquence et les puissances d'émission) nécessitent de proposer une solution générique compatible de tous les protocoles de communication sans fil.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

L'invention a pour objectif de répondre à ce besoin en proposant une solution générique qui apporte une capacité de synchronisation fine à n'importe quel protocole de communication sans-fil, même s'il n'est pas conçu pour cela.

Elle propose à cet effet un équipement d'un système de télétransmission de données conformément à un standard de communication sans fil, comprenant une unité de traitement couplée à une unité frontale radio qui assure une communication bidirectionnelle radiofréquence avec un équipement distant. L'unité frontale radio comprend un bloc analogique et un bloc numérique qui échangent des échantillons numériques de formes d'ondes. L'unité de traitement comporte un module de synchronisation configuré pour déclencher l'échange avec l'équipement distant de tops de synchronisation choisis parmi des messages du standard de communication sans fil. Le bloc numérique comprend un module d'identification configuré pour détecter et dater les tops de synchronisation échangés avec l'équipement distant.

L'invention fournit ainsi une solution qui est indépendante des protocoles de communication sans fil et qui est à même de garantir un synchronisme de haute performance (typiquement avec un écart temporel sub-microseconde, par exemple inférieur à 100ns) en tout point distant d'un réseau sans fil, par exemple d'instrumentation. De telle manière, selon le besoin, que ce soit pour obtenir des transmissions de très haut débit, interconnecter des équipements distants avec un minimum de contraintes de topologie ou être très résistant aux interférences ou à des environnements de propagation avec des multi-trajets, la sélection du protocole utilisé peut se faire sur ce seul critère de communication sans s'inquiéter de la performance de synchronisation.

Certains aspects préférés mais non limitatifs de cet équipement sont les suivants :

- pour détecter les tops de synchronisation, le module d'identification est configuré pour réaliser une corrélation des messages échangés avec l'équipement distant avec un profil connu des messages du standard de communication sans fil choisis pour tops de synchronisation ;

- le bloc numérique comprend un chronomètre fonctionnant dans une base de temps locale et le module d'identification exploite le chronomètre afin d'associer une date chronologique à chacun des tops de synchronisation détectés ;

- il comprend un générateur de signal d'horloge et le chronomètre est incrémenté par le signal d'horloge, par un multiple ou sous-multiple du signal d'horloge ou par un signal synchronisé sur le signal d'horloge ;

- le module d'identification est configuré pour rendre disponible au module de synchronisation les dates chronologiques des tops de synchronisation détectés ;

- le module de synchronisation est configuré pour traduire les dates chronologiques en dates calendaires ;

- il opère comme équipement esclave de l'équipement distant et le module de synchronisation est configuré pour déterminer une consigne de recalage temporel ;

- le module de synchronisation est configuré pour déterminer la consigne de recalage temporel en venant mesurer le temps de vol aller cumulé au temps de vol retour de tops de synchronisation échangés avec l'équipement distant ;

- le module de synchronisation est en outre configuré pour estimer une dérive d'une base de temps calendaire en venant dériver des consignes successives de recalage temporel ;

- le module de synchronisation est en outre configuré pour déterminer une consigne de recalage du signal d'horloge ; - l'unité de traitement comprend un module d'acquisition et de mise en forme de données issues d'un capteur ;

- il opère comme équipement maitre de l'équipement distant et le module de synchronisation est en outre configuré pour déterminer des dates calendaires à partir de dates chronologiques locales correspondant aux dates d'émission et de réception de tops de synchronisation détectés et datés par le module d'identification et, d'autre part, pour générer et transmettre à l'émetteur-récepteur des données utiles comprenant les valeurs desdites dates calendaires à émettre dans des messages de signalisation.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 est un schéma d'un équipement conforme à un mode de réalisation possible de l'invention ;

La figure 2 est un schéma illustrant un exemple d'échange de messages de synchronisation entre un équipement maitre (flèche pointillée de gauche) et un équipement esclave (flèche pointillée de droite).

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

L'invention concerne un système de télétransmission de données comprenant un équipement maître et une pluralité d'équipements esclaves, chaque équipement esclave étant en communication bidirectionnelle sans fil avec l'équipement maitre. La communication bidirectionnelle sans fil s'opère conformément à un standard de communication sans fil, par exemple WiFi, LTE, Bluetooth ou UWB.

Tous les équipements (maître et esclaves) disposent tous d'une base de temps locale. Ces équipements sont fonctionnellement identiques, la seule différence étant que la base de temps de l'équipement maître, qui peut être ou non synchronisée sur une base de temps universelle (système de positionnement par satellites, temps universel coordonné, etc.) ou une base de temps ultra-stable (horloge atomique), constitue par définition la base de temps de référence du système de télétransmission sur laquelle les équipements esclaves sont synchronisés.

En référence à la figure 1, l'invention propose ainsi un équipement 1 qui peut faire office de maître ou d'esclave selon que sa base de temps locale est asservie conformément au mécanisme présenté ci-après. Cet équipement 1 est en communication bidirectionnelle radiofréquence sur l'interface air avec un équipement distant, cet équipement distant étant l'équipement maître si l'équipement 1 est un équipement esclave ou au contraire un équipement esclave si l'équipement 1 est l'équipement maître.

L'équipement 1 comprend un générateur de signal d'horloge locale 10 qui cadence les traitements numériques, une unité frontale radio 20 couplée, d'une part, à une antenne 2 pour assurer la communication bidirectionnelle radiofréquence sur l'interface air avec l'équipement distant et, d'autre part, à une unité de traitement 50 configurée pour traiter les échantillons numériques des formes d'ondes échangées selon le standard de communication sans fil mis en œuvre. A l'autre extrémité, les données utiles télétransmises sont échangées par l'unité de traitement 50 avec une ou plusieurs applications 3 qui peuvent être externes à l'équipement.

Le générateur d'horloge locale 10 contient un oscillateur qui fournit un signal périodique de bonne stabilité alternant entre les niveaux logiques haut et bas, appelé signal d'horloge CLK. Le signal d'horloge CLK cadence l'ensemble des opérations de l'unité frontale radio 20 car elle pilote les conversions. Le signal d'horloge CLK ou un signal d'horloge synchrone dérivé CLK', multiple ou sous-multiple de CLK, vient également cadencer les calculs de l'unité de traitement 50. Le générateur d'horloge locale 10 peut disposer d'une commande d'ajustement (« tune » en anglais) qui permet d'accorder son rythme sur une petite plage relative de fréquence, par exemple en tension pour un oscillateur à quartz à tension contrôlée (VCXO pour « Voltage Controlled Xtal Oscillator »).

L'unité frontale radio 20 a pour fonction en émission de transformer les échantillons représentant la forme d'onde à émettre en un signal radiofréquence émis par l'antenne 2 et en réception de transformer le signal radiofréquence reçu en échantillons représentant la forme d'onde à traiter. Elle comprend un bloc analogique 30 et un bloc numérique 40 qui échangent des échantillons numériques de formes d'ondes. Pour la réception d'un signal, le bloc analogique 30 comprend un circuit radiofréquence d'entrée 33 classiquement en charge de filtrer et d'amplifier le signal radiofréquence incident sur l'antenne 2 ainsi que de le transformer en un signal de fréquence intermédiaire. Le bloc analogique 30 comprend par ailleurs un convertisseur analogique-numérique (ADC pour « Analog to Digital Converter ») 34 qui échantillonne le signal à fréquence intermédiaire pour fournir un signal numérique au bloc numérique 40. Au sein du bloc numérique 40, le signal numérique passe ensuite par un convertisseur-abaisseur numérique 45 (DDC pour « Digital Down Converter ») et par un filtre de décimation 46 qui viennent convertir le signal, soit en bande de base soit sur une porteuse numérique.

Ce signal échantillonné est fourni à l'unité de traitement 50 (Le., un processeur de signal numérique) laquelle comprend un émetteur-récepteur 51 (en anglais « transceiver » qui est la contraction de « transmitter and receiver ») ici en charge, entre autres, de démoduler et décoder le signal fourni par le bloc numérique 40.

On a décrit dans ce qui précède la réception d'un signal par l'équipement 1. La transmission d'un signal par l'équipement 1 s'opère selon un procédé inverse. L'émetteur- récepteur 51 vient dans ce cas, entre autres, coder et moduler le signal en bande de base ou sur une porteuse numérique, signal échantillonné qui est ensuite passé au bloc numérique 40. Dans le bloc numérique, ce signal passe par un filtre d'interpolation 48 et par un convertisseur-élévateur numérique 47 (DUC pour « Digital Up Converter ») qui viennent le convertir en un signal de fréquence intermédiaire. Le signal de fréquence intermédiaire est fourni à un convertisseur numérique-analogique (DAC pour « Digital to Analog Converter ») 33 du bloc analogique 30 puis à un circuit radiofréquence de sortie 31 venant le transformer en un signal radiofréquence transmis par l'antenne 2.

Le bloc analogique 30 exploite le signal d'horloge CLK pour cadencer les opérations de conversion réalisées par le convertisseur analogique-numérique 34 et le convertisseur numérique-analogique 33.

Le bloc numérique 40 est une unité qui traite le signal échantillonné à la cadence rapide CLK des échantillons des convertisseurs 33 et 34. Il peut typiquement être implanté dans un réseau de cellules programmables (FPGA pour « Field Programmable Gate Array ») ou dans un circuit intégré dédié aux fonctions de conversion. Son interface avec l'unité de traitement 50 échange des échantillons à un rythme inférieur, typiquement un sous- multiple du signal d'horloge CLK/n avec n entier. Aussi, le filtre de décimation 46 a pour rôle de filtrer la bande passante en évitant les repliements de spectre et de ne fournir qu'un échantillon sur n en sortie. A l'inverse, le filtre d'interpolation 48 a pour rôle d'augmenter le rythme des échantillons en fournissant n échantillons par échantillon en entrée tout en filtrant les images de spectre créées par ce sur-échantillonnage.

Certaines unités frontales radio 20 ne contiennent pas tous les éléments listés ci- dessus. Des unités dites à échantillonnage direct échantillonnent ainsi la fréquence radio sans passer par une fréquence intermédiaire. Il n'y a alors plus de convertisseurs 33 et 34. Lorsque l'unité de traitement 50 manipule les échantillons directement au rythme de CLK du bloc analogique 30 (n=l), les filtres 46 et 48 deviennent de simples filtres de mise en forme de type à réponse impulsionnelle finie (FIR pour « Finite Impulse Response ») qui peuvent éventuellement être incorporés dans l'unité de traitement 50.

L'unité de traitement 50 peut être implémentée dans un système sur puce (SoC pour « System On Chip »), dans un circuit intégré spécifique programmable (ASIC pour « Application Specific Integrated Circuit »), dans un réseau de cellules programmables (FPGA pour « Field Programmable Gate Array ») ou sur une unité à processeur comme une unité centrale de traitement (CPU pour « Central Processing Unit ») d'ordinateur. Typiquement, l'unité de traitement 50 dispose d'une unité de calcul avec un processeur sur laquelle il est possible d'exécuter les instructions d'un code et de programmer des algorithmes. L'unité de traitement 50 comprend au moins l'émetteur-récepteur 51 et un module de synchronisation 52.

La fonction de réception de l'émetteur-récepteur 51 reçoit de l'unité frontale radio 20 les échantillons de la forme d'onde reçue et fournit les données utiles reçues. La fonction d'émission de l'émetteur-récepteur 51 reçoit les données utiles à émettre et fournit les échantillons de la forme d'onde à émettre par l'unité frontale radio. Pour ce faire, l'émetteur-récepteur 51 exécute en particulier des algorithmes de (dé)codage et (dé)modulation, ainsi que de synchronisation du rythme symbole et de la fréquence porteuse, permettant tout d'abord en réception, d'interpréter la forme d'onde reçue en un message de données utiles transmises et ensuite en émission de transformer un message de données utiles à transmettre en une forme d'onde émise, tout ceci strictement selon le standard de communication sans fil mis en œuvre. Le standard peut ne comporter aucun mécanisme de synchronisation de base de temps. C'est en particulier le cas s'il ne prévoit aucun message de signalisation permettant d'envoyer à la contrepartie une quelconque information de date. De façon avantageuse, l'émetteur-récepteur 51 peut être un logiciel fonctionnant sur une architecture de traitement entièrement programmable sur FPGA, CPU ou SoC et on parle alors de « radio-logicielle ». Celui-ci peut alors être un gratuiciel et il n'est alors pas nécessaire de le développer. En général, un « transceiver » approvisionné sur étagère, qu'il soit une pure radio-logicielle ou incorpore des éléments hardware, n'intègre pas de mécanisme d'horodatage précis des instants d'émission ou de réception de messages ou trames du standard sur l'interface air.

L'unité de traitement 50 peut par ailleurs héberger d'autres fonctions, comme un module applicatif embarqué traitant les données utiles émises ou reçues 53. Cette architecture est préférable à celle d'une application externe 3 car elle est plus économique est compacte. Ce peut être un module d'acquisition et de mise en forme de données issues d'un capteur, par exemple dans une application d'instrumentation d'essais industriels ou d'internet des objets (loT pour « Internet of Things »). L'acquisition de ces données peut comprendre une conversion-analogique cadencée par le signal d'horloge locale CLK ou un sous-multiple de celle-ci. Plusieurs applications de traitement de données utiles peuvent être hébergées par l'unité de traitement 50, d'autres peuvent être extérieures à l'unité de traitement 50.

Selon l'invention, le bloc numérique 40 comprend un chronomètre ou « timer » 42 fonctionnant dans une base de temps locale qui cadence les échanges d'échantillons numériques avec le bloc analogique 30.

La base de temps locale peut être dérivée d'une horloge locale, par exemple le signal d'horloge CLK cadençant la conversion des convertisseurs 33, 34. En particulier, le chronomètre 42 peut être un compteur binaire d'une certaine profondeur M qui est incrémenté par le signal d'horloge CLK au front montant ou descendant de celui-ci, sinon par un multiple ou d'un sous-multiple du signal d'horloge CLK ou par un signal synchronisé sur celui-ci. Ce compteur peut présenter une profondeur M qui est une puissance de deux (M =2 ^P ) ou être remis à zéro après un nombre M de périodes d'horloge conçu de façon à ce que son cycle présente une durée congrue avec la milliseconde ou la seconde.

Dans une réalisation préférée, le chronomètre 42 fonctionne au rythme des échantillons numériques échangés entre le bloc numérique 40 et le bloc analogique 30 de l'unité frontale radio 20, soit CLK. Dans une autre réalisation, le chronomètre fonctionne au rythme du signal sous multiple de l'horloge locale CLK/n qui cadence les échantillons échangés entre l'unité frontale radio 20 et l'unité de traitement 50.

Dans le premier cas, une datation consiste à associer un numéro d'ordre aux échantillons échangés entre le bloc analogique 30 et le bloc numérique 40. Dans le second cas, la datation associe alors un numéro d'ordre à un échantillon sur n échangés entre le bloc analogique 30 et le bloc numérique 40. La datation fonctionne donc sur les couches les plus basses du système de communication, garantissant ainsi un temps de transit déterministe et fixe vers le medium radio et une datation débarrassée des effets de variabilité dus aux couches protocolaires de plus haut niveau. La date associée est un numéro d'ordre au rythme du chronomètre 42 avec une séquence cyclique de profondeur 2 ^P , cette date cyclique sera ainsi appelée date chronologique.

Le bloc numérique 40 comprend par ailleurs un module d'identification 43 de messages spécifiques échangés avec l'équipement distant, en particulier des messages définis par le standard de communication sans fil qui, dans le cadre de l'invention, servent à constituer des tops de synchronisation du récepteur. Par top de synchronisation du récepteur, on entend ici un message émis de façon récurrente par le standard de communication à des fins de récupération par le récepteur du rythme symbole et de la fréquence porteuse de l'émetteur, dans le sens maître-esclave ou dans le sens esclave- maitre, ce message contenant un profil connu facilement identifiable. Grâce à son module d'identification 43, le bloc numérique 40 peut détecter et dater les tops de synchronisation (à l'émission et/ou à la réception) et rendre disponible à un module de synchronisation 52 de l'unité de traitement 50 une information P portant la détection d'un top de synchronisation du récepteur et une information D de date chronologique correspondant ici à l'instant de réception et/ou d'émission du top de synchronisation détecté. Pour détecter les tops de synchronisation, le module d'identification 43 peut être configuré pour réaliser une corrélation des messages échangés avec l'équipement distant, à l'émission et/ou à la réception, avec un profil connu des messages constituant les tops de synchronisation.

Les profils connus qui sont des mots uniques, préambules, séquences d'apprentissage ou trames dédiées, peuvent être programmés de façon résidente dans le module d'identification 43 ou y être chargés à l'initialisation par l'unité de traitement 50. Par exemple, si on utilise le standard WiFi, alors le module d'identification 43 peut avantageusement être configuré pour identifier le préambule PLCP (« Physical Layer Convergence Procedure ») qui est placé au début de chaque trame transmise sur l'interface air. Dans une réalisation préférée, le module d'identification 43 calcule la corrélation du profil connu avec le message émis ou reçu au rythme des échantillons CLK entre les filtres 46 et 48 et les convertisseurs 45 et 47. Dans une autre réalisation, la corrélation est réalisée sur les échantillons échangés avec l'unité de traitement 50 et en particulier avec l'émetteur-récepteur 51, donc au rythme de CLK/n. La réalisation préférée a une résolution temporelle n fois plus fine mais nécessite n fois plus d'opérations. Le module d'indentification 43 sélectionne les pics de corrélation pertinents selon un algorithme qui peut avoir de nombreuses variantes. En général, il recherche le pic le plus élevé sur une certaine fenêtre glissante dans laquelle il ne peut pas y avoir deux profils connus et ne garde que ceux au-dessus d'un ratio de corrélation prédéfini avec l'énergie du signal. Pour un pic sélectionné, il fournit alors à l'unité de traitement 50 et en particulier au module de synchronisation 52 la date chronologique à laquelle s'est terminée la corrélation. Certains corrélateurs sont capables d'interpoler la courbe de corrélation entre les échantillons et peuvent donc fournir une date fractionnaire un peu plus précise du pic.

Le module de synchronisation 52 peut quant à lui être configuré pour traduire les dates chronologiques en des dates calendaires définies en jours, heures, minutes, secondes et fractions de seconde. Pour cela, le module de synchronisation 52 dispose d'une date de « reset », c'est-à-dire de la date calendaire qui était effective à l'instant du dernier passage à 0 du chronomètre 42, noté To, qui a lieu tous les M cycles de l'horloge CLK qu'il utilise. Dans ce cas, la date calendaire à l'instant q du chronomètre 42 vaut To+qT avec T la période du signal d'horloge CLK. En prenant q=M, on peut déterminer à l'avance la mise à jour de la prochaine date de reset. Il existe plusieurs techniques de reset de date calendaire. Dans une réalisation préférée, le module de synchronisation est configuré pour que la date de reset To puisse prendre n'importe quelle valeur avec une résolution de T. Dans une réalisation alternative, la résolution de la date de reset n'est que de MT, le cycle du chronomètre, qui peut être congru à la milliseconde ou à la seconde pour en simplifier le calcul des dates calendaires. Dans ce cas, la date de reset calendaire s'accompagne d'une date de reset chronologique qui peut valoir de 1 à M et met à zéro le chronomètre 42 avant qu'il n'arrive à M. La remise à l'heure implique donc ici un reset simultané de la date calendaire et du chronomètre.

Lorsque l'équipement 1 opère comme équipement esclave, la date de reset prend en compte une consigne de recalage temporel CRT de la base de temps calendaire et/ou de la base de temps chronologique vis-à-vis de la base de temps de référence de l'équipement maître. Cette consigne de recalage temporel CRT peut être déterminée par le module de synchronisation 52 au moyen de l'exploitation conjointe de dates chronologiques locales et de dates calendaires extraites des données utiles de messages de signalisation en réception de l'émetteur-récepteur 51. Les dates chronologiques locales correspondent aux pics de corrélations des profils remarquables à l'émission ou à la réception des tops de synchronisation et sont fournis par le module d'identification 43.

La détermination de la consigne de recalage temporel CRT peut s'opérer selon un mécanisme, basé sur un échange bidirectionnel et une mesure de temps de vol, qui s'apparente au protocole PTP (« Precision Time Protocol », IEEE1588). Le module de synchronisation 52 de l'équipement, maître ou esclave, déclenche de façon régulièrement répétée l'envoi par l'émetteur-récepteur 51 de tops de synchronisation et de messages de signalisation en lui fournissant des données utiles à émettre. Ces messages sont choisis dans la panoplie proposée par le protocole du standard implémenté par le transceiver 51 et peuvent avoir été conçus, entre autres, pour réaliser une fonction de synchronisation du récepteur en vis-à-vis. Il n'y a donc pas besoin d'adapter l'algorithme de l'émetteur- récepteur incorporé dans l'unité de traitement 50 pour implémenter l'invention. Comme représenté sur la figure 2, la synchronisation comprend l'envoi, par l'équipement maitre, d'un premier top de synchronisation « Sync » contenant un profil connu du standard de communication utilisé, comme un mot unique, un préambule ou une trame de synchronisation du sens aller. A l'émission, le module d'identification 43 de l'équipement maître détermine l'instant du pic de corrélation qui date la fin du passage du mot unique ou de la trame de synchronisation dans le bloc numérique du frontal radio. Le module de synchronisation de l'équipement maître transforme cette date chronologique en une date calendaire d'émission notée Tl, qui est par définition dans la base de temps de référence. A la réception par le bloc numérique de l'équipement esclave, celui-ci identifie le top de synchronisation « Sync » et date la fin du passage du mot unique dans le bloc numérique du frontal radio au moyen de son module d'identification 43. Sa date chronologique de réception est transformée par le module de synchronisation de l'équipement esclave en une date calendaire locale de réception notée T2.

L'équipement maître émet ensuite un message de signalisation, en l'espèce un message de suivi « Follow-Up(Tl) » contenant la date calendaire exacte d'émission Tl du premier top de synchronisation. L'émetteur-récepteur 51 de l'équipement esclave extrait les données utiles du message de suivi « Follow-Up » et la valeur de Tl est récupérée par le module de synchronisation de l'équipement esclave.

Dans l'autre sens, l'équipement esclave transmet ensuite un second top de synchronisation « Delay-Req » contenant un profil connu du standard de communication comme un mot unique, un préambule ou une trame de synchronisation du sens retour. A l'émission de ce top, le module d'identification 43 de l'équipement esclave détermine l'instant du pic de corrélation qui date la fin du passage du mot unique ou de la trame de synchronisation dans le bloc numérique du frontal radio. Le module de synchronisation de l'équipement esclave transforme cette date chronologique en une date calendaire locale d'émission notée T3. A la réception du second top de synchro « Delay-Req » par l'équipement maître, celui-ci identifie le pic de corrélation et date la fin du passage du mot unique dans le bloc numérique du frontal radio de l'équipement maître, au moyen de son module d'identification 43. Sa date chronologique de réception est transformée par le module de synchronisation en une date calendaire de réception notée T4 dans la base de temps de référence.

L'équipement maître transmet ensuite un second message de signalisation, en l'espèce un message de réponse de délai « Delay-Resp(T4) » contenant la date calendaire exacte de réception T4 du second top de synchronisation « Delay-Req ». L'émetteur- récepteur 51 de l'équipement esclave extrait les données utiles du message de réponse de délai « Delay-Resp » et la valeur de T4 est récupérée par son module de synchronisation 52.

Le module de synchronisation 52 de l'équipement esclave possède désormais tous les éléments pour procéder au recalage de la base de temps locale sur la base de temps de référence de l'équipement maître. Comme explicité ci-dessous, pour déterminer la consigne de recalage de la base de temps calendaire de l'équipement esclave, le module de synchronisation 52 vient mesurer le temps de vol aller cumulé au temps de vol retour (i.e. T4-T3+T2-T1) des tops de synchronisation échangés avec l'équipement distant.

Tl et T4 sont exprimés dans la base de temps calendaire de référence alors que T2 et T3 sont exprimés dans la base de temps calendaire locale de l'équipement esclave. Donc T4-T1 et T3-T2 définissent des intervalles de temps de valeur indépendante de la base de temps supposée très stable et précise. On voit à la figure 2 que la différence de ces deux intervalles correspond au temps de vol aller du top « Sync » et au temps de vol retour du top « Delay-Req ». Dans la pratique, le temps de vol varie lentement avec le canal de propagation et est donc identique dans les deux sens. On en déduit alors que celui-ci vaut TV= (T4-T3+T2-Tl)/2 et que la consigne de recalage à effectuer sur la base de temps calendaire locale de l'équipement esclave vaut CRT= T1-T2+TV = T4-T3-TV = (T4-T3- T2+T1J/2, c'est-à-dire qu'il faut ajouter CRT à la base de temps calendaire locale de l'équipement esclave pour la synchroniser sur la base de temps de l'équipement maître. Quand la base de temps locale de l'équipement esclave est synchronisée, on observe bien que (Tl+T4)/2 = (T2+T3J/2 donc CRT=0.

Il y a plusieurs façons d'appliquer le recalage CRT. La plus simple consiste simplement à ajouter la consigne CRT à la date de reset To lorsque celle-ci présente une résolution de T. Lorsque la résolution n'est que MT, le cycle du chronomètre 42, celui-ci doit également être remis à O à partir de la valeur de CRT, modulo MT. Si la période du signal d'horloge locale T est considérée comme une valeur nominale fixe, alors l'écart fréquentiel relatif de l'horloge locale provoquera une dérive de la base de temps locale. Ceci n'est pas nécessairement gênant lorsque les recalages sont réalisés de façon suffisamment fréquente pour être nettement inférieurs à la période T. Si ce n'est pas le cas ou si on souhaite améliorer la précision, il faut alors tenir compte de cette dérive. Pour ce faire, le module de synchronisation peut en outre être configuré pour estimer une dérive de la base de temps calendaire en venant dériver des consignes successives de recalage de la base de temps calendaire. Ce faisant, il est alors possible de corriger simultanément To et la valeur de la période T avec l'estimation de la dérive. La valeur du recalage CRT divisé par l'intervalle de temps écoulé depuis l'application du précédent recalage CRT constitue un estimateur de celle-ci. Autrement dit, si on note CRT(k) le k ^ième recalage appliqué à la date Tk, T doit être corrigé par T[l+CRT(k)/(Tk-Tk-i)]. Il est à noter qu'un recalage d'horloge seul sans recalage de date est également possible, T devant alors être corrigé par T[l+(CRT(k)- CRT(k-l))/(T _k -T _k -i)].

Dans un mode de réalisation possible, le module de synchronisation est en outre configuré pour déterminer une consigne Tu de recalage du signal d'horloge CLK. Certaines applications de données utiles 53 requièrent en effet un synchronisme d'horloge de sorte le recalage de date doit donc s'accompagner du recalage de l'horloge locale CLK pour la rendre synchrone à l'horloge de référence. Dans ce cas, on laisse T à sa valeur nominale et l'estimation de dérive est filtrée pour corriger le générateur d'horloge au moyen de sa commande de « tune ». Le module de synchronisation 52 génère cette commande Tu vers le générateur d'horloge locale 10 en l'incrémentant d'une valeur proportionnelle à l'estimateur CRT(k)/(Tk-Tk-i), ou à [CRT(k)-CRT(k-l)]/(Tk-Tk-i) lorsqu'on veut recaler l'horloge seule sans recaler la date, le tout constituant une boucle à verrouillage de phase (PLL pour « Phased Locked Loop »).

Il existe de nombreuses variantes à l'implémentation des algorithmes du module de synchronisation. En particulier, la séquence des tops de synchronisation et des messages de signalisation décrite plus haut correspond à l'implémentation du PTP sur Ethernet. Un ordre de message inversé est possible en commençant par l'esclave tout comme un regroupement de l'envoi de signalisation des valeurs de Tl et T4, ou un envoi de T2 et T3 par l'esclave suivi d'un calcul de recalage par le maître qui renverrait la consigne CRT à l'esclave. La datation en deux étapes par le chronomètre cyclique puis l'établissement de la correspondance calendaire peut aussi être modifiée. Il est par exemple possible que le chronomètre calcule les secondes (MT vaut un nombre entier de secondes), voire les minutes et les heures. Les échanges des tops de synchronisation et des messages de signalisation ayant lieu en une très petite fraction de seconde, les messages de signalisation pourraient acheminer des dates Tl et T4 chronologiques, sans traduction calendaire. La synchronisation fine se ferait donc modulo MT (quelques secondes ou minutes) et la remise à jour de l'heure et la date de l'esclave, au sens usuel, serait laissée à un protocole de réseau existant comme NTP (Network time Protocol, sur IP). On peut aussi imaginer un bloc numérique générant directement des dates calendaires, mais l'implémentation d'un compteur binaire rapide en hardware et d'un calendrier en logiciel demeure plus simple. Les algorithmes d'estimation de dérive de la fréquence d'horloge peuvent aussi être plus complexes et incorporer des fonctions de filtrage pour déterminer la valeur corrigée de la période T ou la commande « tune ».

On comprend de ce qui précède que lorsque l'équipement 1 opère comme équipement maître de l'équipement distant, son module de synchronisation est configuré, d'une part, pour déterminer des dates calendaires à partir de dates chronologiques locales correspondant aux dates d'émission et de réception Tl, T4 des tops de synchronisation « Sync », « Delay-Req » détectés et datés par le module d'identification de l'équipement maître et, d'autre part, pour générer et transmettre à l'émetteur-récepteur des données utiles comprenant les valeurs des dates calendaires Tl et T4 à émettre dans des messages de signalisation « Follow-Up(Tl) », « Delay-Resp(T4).

Selon un deuxième aspect, l'invention porte sur un système de télétransmission de données comprenant un équipement maître tel que précédemment décrit et une pluralité d'équipements esclaves tels que précédemment décrits.

Selon un troisième aspect, l'invention porte sur un procédé mis en œuvre au sein d'un équipement tel que précédemment décrit, comprenant les étapes d'identification et de datation dans une base de temps locale, au moyen du module d'identification du bloc numérique, des tops de synchronisation échangés avec l'équipement distant.

Lorsque l'équipement opère comme équipement esclave, ces étapes peuvent être complétées d'une étape de détermination par le module de synchronisation de l'unité de traitement, d'une consigne de recalage de la base de temps locale vis-à-vis d'une base de temps de référence de l'équipement maître en exploitant conjointement la datation des tops de synchronisation, réalisée par le module d'identification du bloc numérique, et des données utiles extraites de messages de signalisation par l'émetteur-récepteur.

Selon un quatrième aspect, l'invention porte sur un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un bloc numérique d'un équipement tel que précédemment décrit, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes d'identification et de datation du procédé selon le troisième aspect de l'invention.

Selon un cinquième aspect, l'invention porte sur un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par une unité de traitement de données d'un équipement tel que précédemment décrit, conduisent celui-ci à mettre en œuvre l'étape du procédé selon le quatrième aspect de l'invention de détermination de la consigne de recalage de la base de temps locale vis-à-vis de la base de temps de référence de l'équipement maitre.

L'invention offre un synchronisme ultra-performant en venant implémenter un mécanisme de synchronisation en parallèle et indépendamment du traitement du protocole contenu dans le standard de communication sans fil mis en œuvre. Ce mécanisme de synchronisation est donc opérationnel pour n'importe quel protocole de communication sans fil qui serait sélectionné, alors même qu'il n'est pas conçu pour de la synchronisation fine. Sa performance ne dépend que des tops de synchronisation choisis dans la panoplie de messages du standard, selon les caractéristiques des mots uniques, préambules, séquences d'apprentissage ou trames de synchronisation. Elle peut être aussi fine que quelques dizaines de nanosecondes selon la récurrence des communications des tops de synchronisation et la dérive propre des bases de temps locales. L'invention permet donc de communiquer des données avec n'importe quel protocole de communication sans fil tout en réalisant en parallèle une synchronisation performante.