Brevet FR2266985A1 — publié le 19751031

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de transmission par radio relais de trains de signaux à modulation PCN (pulse-code modulation") ou modulation par impulsions codées à modulation de phase, ou modulation similaire, la transmission des informations sur le canal de service étant réalisée grâce à des moyens simples de façon telle que le factéur de qualité de transmission des signaux digitaux ne soit pas détérioré de façon appréciable. L'objet de la présente invention couvre également le dispositif à radio relais servant à la mise en oeuvre du procédé. Dans les liaisons par radio relais, on rencontre couramment la condition préalable que le personnel de service puisse disposer d'un canal de service, ce qui fait que ce personnel peut entrer en liaison avec chacun des radiorelais. Dans les stations radio surveillées, cette condition est évidente, mais dans les stations non surveillées, elle est également très souvent souhaitée. Dans les stations de radio non surveillées, la parole est remplacée par des signaux de télécontrôle continuels. Cependant, il faut également pouvoir transmettre la parole lors de travaux de réparation ou lors de con tôles périodiques. Pour la transmission des signaux de service et de télécommunication, qui seront désignés par la suite signaux de service, on conna1t plusieurs procédés. La solution la plus simple consiste à transmettre ces signaux par un système de transmission spécial (par exemple liaison radio en ondes courtes ou ligne de transmission phonique spéciale ou liaison spéciale par radiorelais). Dans certains cas, (par exemple pour des systèmes à capacité élevée, ou des systèmes à lignes), ces so- lutions sont vraiment économiques. Mais, dans la plus grande partie des cas, ces solutions sont trop onéreuses. Pour cette raison, on désirerait transmettre les informations de service concuremment avec l'information à transmettre grâce au meAme système, éventuellement en les mélangeant. Pour résoudre ce problème, on connaît diverses solutions. Dans les systèmes à division de fréquence analogiques, qui sont les plus utilisés, on tire favorablement parti du fait que le spectre du signal multiplexé est donné avec précision. La frontière inférieure du spectre, en fonction du canal utilisé est de l'ordre de grandeur de 10 à 100 kRz, par exemple 12 kRz ou 108 kHz. Dans la gamme de fréquences plus basses, appelée "gamme de fréquences vide" , on peut transmettre l'information de service et/ou l'information de contrôle. On peut séparer les informations dans le récepteur grace à des filtres appropriés. Si l'information principale à transmettre est par exemple une information de télévision la frontière inférieure du spectre est très basse (par exemple 25 Hz), et l'on ne peut donc employer ici ce procédé.Dans ce cas, on peut tirer un bon parti du fait que l'on peut respecter avec une précision élevée la frontière supérieure de la bande du signal de télévision, ce qui permet de transmettre les signaux de service aux canaux non associés, de façon analogue, au-dessus de la bande du signal utile, grâce à une fréquence porteuse auxiliaire. Cette dernière solution est rarement utilisée, car elle comporte plusieurs défauts. Un problème extrêmement complexe est de garantir un canal de service dans les dispositifs radiorelais transmettant des signaux digitaux, par exemple en système PGM ou DM (modulation delta)* La frontière inférieure du spectre de trains de signaux digitaux ne peut etre définie clairement, et c'est pourquoi on prévoit généralement la transmission de façon à pouvoir transmettre également le courant continu. La fréquence limite supérieure de la transmission peut être définie très difficilement. La limite supérieure du spectre de fréquence des impulsions à fronts raides est très élevée (multiple de la vitesse de transmission), ce qui fait que le spectre doit êtrelimité en fonction de la grandeur dont on dispose.Il ressort clairement des explications ci-dessus que l'information de service ne peut être transmise en dessous du canal des informations digitales, et avec des difficultés considérables au-dessus du canal de ces informations. Au lieu de cette solution, on emploie plutôt une solution selon laquelle l'information de service est codée de façon quelconque et est ensuite mélangée à l'information se trouvant déåà sous forme digitale dans un train de signaux à transmettre. En pratique, on met ce principe en application en utilisant un des canaux à transmettre en tant que canal de service. Cependant cette solution est éminemment désavantageuse du fait que ceux des circuits qui choisissent l'information de service mélangent également simultanément l'in- formation de service, la codent ou la décodant et doivent être disposés dans chacune de ces stations de retransmission. Ceci a évidemment pour effet d'augmenter le prix de revient de chacune des stations de retransmission, ainsi que d'augmenter la consommation de courant des différentes stations de retransmise sion. En outre, la construction des stations de retransmission devient complexe, et leur fiabilité diminue.Un autre inconvénient de cette solution est que sans l'utilisation du système de multiplexage, par exemple en utilisation simplex, ou dans le cas d'une panne de fonctionnement, on n'a plus la possibilité de passer les conversations de service ou les té lécontroles. La présente invention propose un procédé de transmission des informations de service grace aux signaux digitaux transmis par les stations de retransmission, sans qu'il y ait à coder obligatoirement l'information de service. Au contraire, cette information n'est pas codée et est transmise indépendamment de l'information principale à transmettre. le procédé de la présente invention est principalement caractérisé par l'utilisation des propriétés particulières d'un procédé de modulation-démodulation connu en soi. I1 est déjà connu, pour la transmission radio d'informations digitales, de moduler en phase l'information de l'émetteur, et de démoduler l'information reçue par le récepteur. Selon la présente invention, les signaux de llé- metteur et du récepteur sont soumis à quelques-unes de ces opérations qui assurent la transmission de l'information du canal de service. Le spectre du signal émis n'est pas plus large que le spectre de l'onde porteuse modulée en phase par des signaux digitaux. En outre, ilfaut noter que les signaux reçus ne sont mieux protégzs contre les bruits que dans une faible mesure par rapport aux signaux qui ne seraient pas transmis selon le procédé de l'invention (la différence n'est par exemple pas supérieure à 0,2 - 0,4 dB). La caractéristique essentielle du procédé de la présente demande est la suivante : le signal de l'oscillateur fondamental de l'émetteur, qui est en général piloté par quartz, est, avant amplification, multiplication de fréquence et modulation de phase, modulé en fréquence par le signal d'information de service. Dans le récepteur, le signal de sortie du démodulateur de fréquence est envoyé à un circuit hexapolaire comportant un filtre passe-bas et un filtre passe-haut. A la sortie du filtre passe-haut, apparat le signal comportant l'information digitale, tandis qu'à la sortie du filtre passe-bas apparaît le signal de service.On peut facilement expliquer le mode de fonctionnement en considérant que le spectre de l'information de service se trouve situé entre quelques centaines et quelques milliers de Hertz (par exemple entre 300 et 3.400 Hz), tandis que les signaux d'information digitaux se composent d'impulsions négatives et positives relativement étroites. On notera que la largeur des impulsions correspond à la valeur inverse de la fréquence du train de signaux digitaux. En pratique, les deux signaux ne s'influencent pas mutuellement. Ceci s'explique par le fait que bien que l'excursion en fréquence du signal du canal-de service ne soit pratiquement pas inférieure à celle du signal digital, sa fréquence est nettement inférieure, ce qui fait que son effet peut être maintenu au faible niveau désiré grâce à un choix approprié de la fréquence de coupure du filtre passe-haut. Naturellement, grâce à ce filtre, la partie basse fréquence du train de signaux digitaux est également filtrée, mais ceci ne provoque qu'une faible distorsion parfaitement admissible. Etant donné que la phase du signal d'émission-est modulée par les signaux digitaux, l'excursion en fréquence des basses fréquences, qui est proportionnelle à la modulation de la fréquence, est très faible. Par conséquent, le signal digital ne peut gêner le signal de service. L'invention sera miex comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé sur lequel la figure 1 est un bloc-diagramme de lté- metteur et du récepteur la figure 2 représente les signaux caractéristiques apparaissant dans l'émetteur et le récepteur. Le signal de l'oscillateur 1 piloté par quartz est modulé par le modulateur de fréquence 2 à excursion relativement faible. On envoie å l'entrée du modulateur de fréquence 2 le train de signaux de service. Le modulateur de phase 3 module la phase du signal de l'oscillateur 1 à l'aide des signaux digitaux 12. La fréquence porteuse, qui est modulée par les deux signaux précités, est amplifiée par l'amplificateur 4 jusqu'au niveau désiré, tandis que le multiplicateur de fréquence 5 multiplie la fréquence du signal de sortie de l'amplificateur 4. Dans le récepteur 6, le signal reçu est converti en fréquence intermédiaire, puis amplifié et envoyé dans le démodulateur de frequence 7 pour y être démodulé. Ensuite, le filtre passe-bas 8 assure le filtrage de bande désiré. A la sortie du filtre passe-bas 10 qui est branché à la sortie du filtre 8, apparaît le train de signaux de service 11. A la sortie du filtre passe-haut 9, également branché à la sortie du filtre 8, apparaît le signal 13 comportant l'information digitale qui n'est distordue que dans unie très faible et négligeable proportion. Le filtre passe-haut 9 est branché sur un circuit de relaxation (non représenté) à la sortie duquel apparaît le train de signaux reformés. La figure 2 montre les principales formes d'onde des signaux 12 et 14 . le signal modulé en fréquence 15 apparalt à la sortie du filtre passe-bas 8. Les signaux 16 et 13 se rapportent au fonctionnement du filtre passe-haut 9 en fonction du temps. Comme il ressort du dessin, il peut se produire, à cause de la chute de niveau, provoquée par le filtre passe-haut 9, une certaine interférence entre les signaux voisins. La possibilité de cette apparition est en pratique très faible, et la distorsion n'est pas supérieure à 3 à 5 % de llam- plitude des impulsions (comme déjà mentionné, on a une perte de qualité de 0,2 à 0,4 dB). Il est à remarquer que l'on forme à partir du signal 15, grâce à un circuit de relaxation connu en soi, les signaux binaires 14. En revenant à la détérioration du facteur de qualité du signal de service, ou à la distorsion ainsi provoquée, on peut dire que l'on peut maintenir à un faible niveau cette distorsion grâce à un choix approprié du démodulateur de fréquence et du filtre passe-bas 10. En ce qui concerne le niveau du bruit, le procédé de la présente demande présente des avantages certains. Ce problème a une grande importance car les dispositifs radio-relais digitaux fonctionnent très souvent avec un rapport signal/bruit de faible valeur, souvent de l'ordre de grandeur de 10 dB. Cependant, étant donné que les signaux de service se trouvent dans la gamme de fréquences inférieure on peut obtenir une amélioration certaine grâce à la modulation de fréquence. La demanderesse a établi, pour un exemple de réalisation, que la fréquence limite du filtre passe-bas 8 était de 150 fois celle du filtre passe-bas 10. Ainsi, on a mesuré à la sortie du filtre passe-bas 8 un rapport signal/ bruit de 10 dB, et à la sortie du filtre passe-bas 10 un rapport de 34 dB. L'excursion en fréquence est au moins 25 fois celle de la fréquence modulante la plus élevée, ce qui fait que l'amélioration de la modulation est d'environ 26 dB, c'est-à-dire que le rapport signal/bruit à la sortie du filtre passe-bas 10 est d'environ 60 dB. Cette valeur peut, à cause de l'interférence des signaux digitaux, décroStre quelque peu. Dans certains cas, l'amoindrissement de cette interférence est désiré. Selon la présente invention, on peut répondre à cette exigence de la façon suivante : à la sortie de l'amplificateur 4, on branche, outre le démodulateur 7, en parallèle avec celuici, un multiplicateur de fréquence unique. A l'entrée de ce multiplicateur, on relie, après un deuxième mélange éventuel un discriminateur de fréquence, et à sa sortie, le filtre passe-bas 10. On a ici la valeur n = 3600/ , A étant le saut de phase apparaissant à la cinquième ou sixième sortie. En pratique, on a la valeur A = 1800 , c'est-à-dire que dans ce cas, n = 2. Etant donné que les sauts de phase du énième signal sont également multipliés une seule fois, les sauts de phase du signal sont multipliés n fois, c'est-àdire que leur valeur est de 360 - Le saut de 1 3600 correspond visiblement à un signal non modulé. La modulation de fréquence créée par le signal de bande de base peut également entre créée par le modulateur de fréquence 2 de la figure 1 , qui en fait, fait varier la fréquence de 1'oscillateur. Une autre possibilité de réalisation est donnée par le fait qu'outre l'oscillateur 1, qui est modulé par le modulateur de fréquence 2, on prévoit dans l'émetteur un autre oscillateur et un étage mélangeur. Les deux oscillateurs sont reliés aux deux entrées de cet étage mélangeur, et le signal résultant du mélange est envoyé aux circuits suivants. Selon un autre mode de réalisation, l'émetteur comporte deux oscillateurs et deux étages mélangeurs, et l'on branche au moins entre un oscillateur et l'étage mélangeur d'autres circuits, par exemple des amplificateurs et des multiplicateurs de fréquence. Au cas où une plus faible excursion de fréquence serait admise, on peut réaliser la modulation produite par les signaux de bande de base de fa çon que les signaux de bande de base ll soient envoyés sur un intégrateur. ateur. A la sortie de ce dernier, on branche un modula- teur de phase. Ce modulateur de phase peut tre disposé directement apres l'oscillateur l ou après d'autres circuits additionnels, de façon avantageuse avant le multiplicateur de fréquence de l'émetteur. Le modulateur de fréquence 2 peut être soit un modulateur de fréquence classique, soit un circuit intégrateur suivi d'un modulateur de phase. Ce modulateur de phase peut astre construit de la même façon que le modulateur de phase 3. Dans ce cas, on envoie à l'entrée du modulateur de phase 3, en plus du signal 12, le signal de service ll intégré. De façon avantageuse, le signal de service ll est le signal de bande de base. Dans certains cas, une variante de ce signal peut être un signal codé par exemple par modulation delta. Dans ce dernier cas, selon la présente invention, le signal de service est transmis de façon analogique. La parole, en tant qu'information, la signalisation et l'information de mesure peuvent être multipliées par division de fréquence ou par division dans le temps. REVENLICATIONS 1. Procédé de transmission de conversations de service et/ou de signalisations et/ou d'informations de télésurveillance pour liaisons radio sous forme de transmission d'informations digitales, l'émetteur étant modulé en phase par les signaux digitaux, la fréquence du signal reçu par le récepteur étant démodulée, caractérisé par le fait que la fréquence de l'émetteur est modulée simultanément avec le signal de service, et que dans le récepteur les signaux digitaux sont séparés des signaux de service grâce à un filtre ou à un multiplicateur de fréquence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'information de service est codée, que la fréquence du signal de l'émetteur est modulée par ledit signal codé, et que les signaux reçus sont décodés. 3. Procédé selon l'une- quelconque des revendications 1 ou 2, selon lequel l'information de service se compose de plusieurs sortes d'informations indépendantes les unes des autres, comme par exemple la parole, la télécommunication, la télésurveillance, caractérisé car le fait que les différentes sortes d'informations sont multipliées par division de fréquence. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les diverses informations sont multipliées par division dans le temps. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre-du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour la transmission de conversations de service et/ou de signalisations et/ou d'informations de télésurveillance pour liaisons radio sous-forme de transmission d'informations digitales l'émetteur comportant un oscillateur comportant un oscillateur et un modulateur de phase avec éventuellement un amplificateur et un multiplicateur de fréquence, ou l'un de ces éléments, le récepteur comportant un amplificateur, un démodulateur de fréquence, un filtre de fréquence, avec éventuellement un étage mélangeur, caractérisé par le fait que l'émetteur comporte un modulateur de fréquence (2) et que dans le récepteur la sortie du démodulateur de fréquence (7) est reliée à un filtre passe-bas (8) , ou à un amplificateur comportant de façon avantageuse un convertisseur se composant de deux filtres, la fréquence de l'information de service se trouvant dans la bande passante de l'un des filtres (10), et dans la bande de blocage de l'autre filtre (9). 6. Dispositif selon la revendication 5, caracterisé par le fait qu'au lieu d'être reliée audit convertisseur, la sortie du démodulateur (7) est reliée a' un filtre passe-haut, l'entrée du démodulateur de fréquence (7) étant en parallèle avec un multiplicateur de fréquence auquel fait suite un modulateur de fréquence, et éventuellement entre ces deux derniers éléments, un circuit mélangeur et/ou un am- plificateur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le démodulateur de fréquence comporte un circuit intégrateur et un modulateur de phase lui faisant suite. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'émetteur comporte un démodulateur de phase unique. 9. -Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le modulateur de fréquence comporte un oscillateur modulé, un oscillateur oscillant librement, et un circuit mélangeur faisant suite à ce dernier. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5, 6 ou 9, caractérisé par le fait que dans l'émetteur, on branche entre l'étage mélangeur et les oscillateurs ou l'un de ces oscillateurs un multiplicateur de fréquence et un amplificateur. 11. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le signal de service (11) est envoyé à l'entrée d'un circuit codeur dont la sortie est reliée au modulateur de fréquence (2), tandis que dans le récepteur la sortie du filtre passe-bas laissant passer l'information de service est reliée à un décodeur.