Brevet FR2182632A1 — publié le 19731214

L'invention, concernant la technique de la communication électrique ou radio-électrique, est plus spécifiquement relative à un dispositif pour régénérer la raie du rythme d'un message à signaux binaires aléatoires ne véhiculant pas de puissance sur ce rythme. I1 s'agit ici de messages binaires équiprobables, pouvant entre transmis par ondes hertziennes porteuses, qui offfent une certaine analogie avec les transmissions à bande latérale u- nique et porteuse supprimée, en ce sens qu'il n'y a pas,dans leur spectre de fréquences, de raie discrète à la fréquence ? du rythme d'horloge digital qui véhicule le message, ctest-à-dire, pas de puissance transmise sur ce rythme0 Notamment les codes connus NRZ (ou non retour à zéro) et biphase (dit aussi split-phase), sous leurs diverses variantes, ou un signal PSK, présentent cette particularité0 Or, quand on veut décoder le message, -et en supposant bien entendu qu'on ne dispose pas d'une liaison supplémentaire pour fournir à la réception les signaux d'horloge, avec leur polarité appropriée - il est indispensable de recréer, cô- té réception, à partir du message, la raie manquante Pour cela on fait nécessairement appel à un processus non linéaire, Ce problème a déjà été résolu, avec un organe non linéaire, dans des conditions plus ou moins avantageuses par rapport au bruit d'interférence. Une solution intéressante est déjà fournie, pour un certain nombre de cas particuliers et avec une structure générale, per la demande de brevet français n07143472 au nom de la Demanderesse. Parmi les solutions connues du problème, on connatt celle, classique, qui utilise un organe (squarer) d'élévation au carré et aussi celle dans laquelle on détecte les transitions- du signal pour déclencher un monostable de durée /2 (avec F = î/oe 9 Fêtant la fréquence d'horloge)0 Mais ces méthodes sont à fonctionnement limité à cause méthode surtout n'étant du bruit, la deuxième / utilisable que pour des signaux faiblement bruités, La présente invention a pour objet de fournir, à partir de moyens différents, une solution de ce problème qui, tout en offrant l'avantage de donner un bon rendement en présence de bruit, est constituée avec une structure générale valable pour un code quelconque et s'adaptant delle-même à pratiquement toute fréquence d'horloge possible, entre de très larges limite Dans cette solution nouvelle, on utilise néanmoins un processus non linéaire connu suivant lequel on fait multiplier le signal par lui-même, après l'avoir retardé d'un temps dont la durée est en relation proportionnelle fixe avec la période d'horloge T = 1/F;; on sait qu'il est avantageux à cet égard d'adopter T/2 comme valeur du retard en question, On observera cependant qu'il s'agit ici de retrouver le rythme d'horloge et qu'il faut donc, par ailleurs, disposer de moyens pour établir ce rythme, afin d'en déduire ledit retard0 Ainsi, l'invention a pour objet de fournir un dispositif pour régénérer la raie du rythme d'un message à signaux binaires aléatoires ne véhiculant pas de puissance sur ce rythme, grâce à la multiplication, dans un organe à cet effet, du signal par lui-même retardé d'une durée de retard en relation proportionnelle fixe avec la période d'horloge dudit rythme, ce dispositif étant pourvu par ailleurs de moyens, associés audit organe, pour établir ce rythme et commander ledit organe0 L'invention sera mieux expliquée et comprise par la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple-non limitatif, avec référence aux dessins, montrant - à la fig.2, des formes d'ondes des signaux; - à la fig03, un registre à décalage; et - à la fig04, le schéma général d'une installation selon l'invention0 On rappellera d'abord, en se référant à la figol, le principe de l'opération de multiplication, qui consiste à retarder le signal binaire d'une quantité d , avec O A ( T, g étant la période du rythme digital et à multiplier ce signal par le même signal non retardé, Le signal S(t) est à appliquer à un dispositif à retard 1, présentant la valeur de retard d , ce qui fournit le signal S(t- d ); celui-ci est appliqué à une entrée d'un multiplieur 2 dont l'autre entrée reçoit directement le signal S(t) par une voie dérivée Sur la fig,2, on a porté, à la ligne (a), le signal d'horloge, de fréquence F et période T; à la ligne (b), le si- gnal S(t) correspondant.On suppose que ce signal a été au préalable mis en forme Si nécessaire pour obtenir des créneaux rec tangulairesO C'est un signal aléatoire, avec la même période T et une probabilité de transition p (avec O 4 p ( 1) ou, plus exactement une probabilité pour qu'une transition se produise aux instants T, 2T, 3, etcs. Sur la ligne (c), le signal S(t) a été décalé d'une quantité a, qui est ici d'une demi-période et et devient S(t-# ). Sur la ligne (d), les signaux des li- gnes (b) et (c) ont été multipliés l'un par l'autre; cette opération fournit la raie recherchée. Graphiquement, on peut décomposer le signal S(t)xS(t-#) en deux signaux t s(t) x s(t-#) = I (t) + Y (t) comme on le voit sur la fig.2. Cette décomposition fait apparaitre, d'une part un signal I(t), périodique et au rythme digital r, qui est celui cherché, et d'autre part un signal aléatoire Y(t). La puissance disponible sur la raie est fonction du retard t , avec un maximum pour # = 2/2, et aussi de la densité de transition du signal S(t), ladite puissance étant proportionnelle à p. Le retard A pourrait entre réalisé à l'aide d'une ligne à retard ou d'un filtre. L'un des mérites de l'invention consiste à réaliser cette opération en profitant de l'aspect digital du message (renforcé si nécessaire par des organes traitant les si gnaux pour leur donner la forme adéquate) et en utilisant, comme élément pour produire le retard, un registre à décalage commandé0 Ce registre à décalage comporte, comme en soi connu, N bascules et le signal en sortie du registre se trouve retardé, après passage dans le registre, d'un temps A = NT, si le registre est commandé par le rythme F. Or, on a besoin d'un retard inférieur à T, ou en particulier de T/2. I1 est donc utile que le rythme de commande du registre soit au moins de 2 F, ou commodément, de F multiplié par une certaine puissance de deux. On peut supposer, à titre d'exemple, quton utilise un registre à décalage à quatre bascules, comme représenté sur la g., alimenté par le signal S(t). La première bascule est alimenté/directement sur son entrée j et indirectement avec retard par l'inverseur I sur son entrée k, les bascules successives se commandant l'une l'autre comme en soi connu, On suppose ici qu'on dispose d'un rythme 42. Sur les quatre sorties, on recueille des signaux S(t-41), S(t-ss2), S(tA3), S(t- #), avec #1= T/4 après la première bascule et #2=T/2 après la seconde bascule. On voit que si l'on dispose de rythmes multiples de F, par puissances de 2 ( 2S, 4F, 8F, etc..) il conviendra de constituer le registre par un nombre convenable de bascules, fonction du rythme de commande, pour obtenir le retard désiré; c'est- à-dire que si le registre 1 comporte m bascules, on devra disposer d'une fréquence de pilotage égale à 2n!, avec m = 2a, ou encore que la channe de division qui doit fournir cette fréquence, comme on le verra plus loin, comporte elle-même au moins n bascules, avec n = a + lo Le nombre de bascules du registre à décalage sera fonotion de la bande de bruit à l'entrée du dispositif0 Plus le registre comportera de bascules (le rythme d'échantillonnage augment tant dans la même proportion), plus la puissance restituée sur la raie, en présence de bruit, sera importante. Il convient de bien préciser ici que pour la réalisation du générateur de raie, le multiplieur 2 doit titre un opérateur de multiplication simultanée (de préférence sans retard propre) à deux entrées et une sortie. Ce peut btre un multiplieur analogique; mais on peut aussi profiter de l'aspect digital du traitement pour réaliser simplement le multiplicateur et en tirer un avantage supplémentaire0 En effet, en binaire, on cons- tate qu'un circuit logique OU exclusif (qui réalise la fonction A+B = somme modulo 2) équivaut dans ce cas à un multiplicatueur Ainsi dans l'invention, on associera un registre à décalage commandé et une cellule OU exclusif, montés respective- ment comme les éléments 1 et 2 de la figure 1, Il reste cependant à associer à ce montage des moyens pour produire la fréquence 2mF, susceptible de piloter le registre à décalage0 C'est ce que montre la fige.4. Dans l'installation que représente la fig.4, on retrouve les éléments 1 (registre) et 2 (multiplicateur ou OU exclusif) de la figolo De plus, ces éléments sont alimentés en À par l'intermédiaire d'un amplificateur séparateur 3 et d'un limiteur 4 à deux niveaux de limitation haut et bas, par exemple O et + 4V, de sorte qu'on obtient,à l'entrée du registre 1, des signaux vraiment rectangulaires tels que ceux représentés sur la ligne (b) de la fig.2.A la sortie de l'organe multiplicateur 1-2, on a branché une boucle de phase 5 qui s'accroche sur la fréquence P, Cette boucle de phase a une structure qui est dans l'ensemble classique, en ce sens qu'elle comporte suivant une boucle et dans l'ordre un comparateur de phase 6, ici avantageusement réalisé sous forme d'un OU exclusif puisqu'on a affaire à des digits binaires, un amplificateur translateur 7, fournissant un signal symétrique par rapport à zéro, un filtre de boucle 8 du type analogique passif, un amplificateur opérationnel différentiel 9, de préférence réalisé en circuit intégré, recevant sur sa deuxième entrée une tension de référence, et un oscillateur 10 commandé en tension (VCO). Normalement, une telle boucle s'accroche s'il lui est fourni un message comportant une raie0 C'est le cas à condition que l'organe multiplicateur 1-2 puisse fonctionner en générateur de raie; pour cela il doit être convenablement piloté et la boucle inclut à cet effet une channe de division 11, constituée de préférence par une série de bascules et en pratique réalisée en circuits intégrés Les signaux d'horloge recréés localement, à la fréquence F, peuvent être prélevés par exemple en B, à la sortie de la channe de division, à l'endroit où ils alimentent la deuxième entrée du OU exclusif 6 On voit que les différents éléments 1-2 et 6 à 11 de cette installation sont indissociables pour la génération de la raie recherchée. Cette installation offre de nombreux avantages, car elle est robuste, étant réalisée avec une majorité de circuits intégrés, y compris le registre 1; elle ne comporte aucun réglage et peut fonctionner à n'importe quelle fréquence sans nouveau réglage (dans les limites très larges, imposées par l'inertie des bascules), ce que ne permettent pas les autres dispositifs connus; elle n'a pas besoin de filtre d'entrée pour restituer une raie. I1 est clair que si la fréquence varie, le pilotage du registre 1, découlant de la modification de la fréquence du VCO 10, suit automatiquement la variation de la fréquence et adopte instantanément la valeur du retard du registre, en conservant un rapport fixe avec la fréquence de la boucle, De plus, si l'on change notablement la fréquence de fonctionnement, on peut aussi commuter la prise dans la channe de division llo I1 va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, on pourrait introduire, sur chacune des deux entrées du multiplieur 2, des retards supplémentaires fixes et égaux, Ce qui importe c'est d'avoir, entre ces deux entrées, un retard, produit par le registre, réglable sous la commande de la boucle de phase0 REV CAT D CATIONS 1. Dispositif pour régénérer la raie du rythme d'un message à signaux binaires aléatoires ne véhiculant pas de puissance sur ce rythme, grâce à la multiplication, dans un organe multiplicateur, du signal par lui-m8me retardé d'une durée de retard plus petite que la période d'horloge dudit rythme, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : des moyens pour fournir le message sous forme de signaux digitaux séquentiels; le susdit organe multiplicateur, recevant lesdits signaux digitaux séquentiels, cet organe étant essentiellement constitué par l'association de deux voies d'alimentation, dont l'une inclut un registre à décalage commandé, et d'un opérateur de multiplication à deux entrées, reliées respectivement auxdites voies, et à une sortie, le registre à décalage produisant, entre les deux entrées de la cellule alimentées par lesdits signaux, le retard recherché; et-une boucle de phase montée à la sortie dudit organe et incluant une channe de division, avec des moyens de liaison entre ladite channe et l'entrée de pilotage du registre à décalage pour commander le décalage de ce dernier. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que ledit opérateur de multiplication est un multiplieur analogique. 3. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que ledit opérateur de multiplication est un multiplieur digital bi naira. 4. Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que ledit opérateur de multiplication est une cellule du type OU ex exclusif. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit régistre à décalage est constitué par m bascules avec m = 2a et la channe de division par un nombre de bascules au moins égal à n avec n = a + 1. 6. Dispositif selon revendication 1 ou 5, caractérisé en ce qu'un signal prélevé sur la boucle de phase commande le re gistre à décalage.