Brevet FR2339291A1 — publié le 19770819

On sait qu'un message se présentant sous forme d'informations numériques peut être transmis sur faisceaux hertziens sous forme d'un signal obtenu en modulant la phase d'une onde porteuse par lesdites impulsions numériques. À la réception ledit signal est démodulé pour récupérer le message initial. On connaît déjà différents procédés permettant de faire correspondre à une suite d'informations numériques, une succession de phases ou de changements de phases d'une onde porteuse. Les plus courants sont les modulations de phases dites à deux, quatre ou huit phases. Ainsi, dsns une modulation à deux phases, chaque bit de valeur 1 est représenté par une onde porteuse dont la phase est la phase de référence ou phase 0, tandis que chaque bit de valeur O est représenté par une onde porteuse dont la phase est décalé de 5t par rapport à la précédente. On peut aussi, ce qui revient au même, utiliser deux ondes porteuses de phases respectives + #/2 . Dans une modulation à quatre phases, à chacune des quatre valeurs différentes que peut prendre chaque groupe de deux bits successifs, on fait correspondre une onde porteuse dont la phase est l'une des quatre phases, équidistantes et décalées de , de cette onde. Â la réception, on démodule le signal reçu pour restituer à partir de chaque phase du signal reçu la valeur correspondante de chaque élément binaire, ou de chaque groupe de 2 ou de 3 éléments binaires suivant que la modulation est à 2, 4(22) ou 8(25) phases. Pour cette opération de démodulation, il est évidemment néces- saire de connattre exactement la phase de référence de l'onde porteuse, ce qui implique une connaissance très précise de la fréquence de l'onde porteuse. On utilise actuellement différents procédés pour déterminer avec précision la fréquence de cette onde porteuse. Ainsi, pour une modulation à n phases, on peut, en multipliant en fréquence le signal reçu par n, faire apparattre une raie à une fréquence égale à n fois la fréquence porteuse, que lton utilise pour asservir un oscillateur à quartz controlable. La fréquence ainsi obtenue est ensuite divisée par n pour retrouver la fréquence de l'onde porteuse. L'inconvénient de ce procédé est qu'il introduit, en ce qui concerne la phase de référence de l'onde porteuse, une ambigulté dont la valeur est un multiple de 2tt/n, et des dispositifs complexes sont nécessaires pour lever cette ambiguïté. Le procédé de modulation selon l'invention pallie cet inconvénient car il a comme avantage principal de donner un signal modulé dont le spectre comporte une raie de fréquence pure à la fréquence de l'onde porteuse, bien que dans le plan des phases, les amplitudes des points représentatifs des différents états de phase soient constantes. Â cet effet, dans le procédé selon l'invention, on choisit les n états de phase #1... #i... #n , de probabilités d'apparition respectives P1... Pi... Pn , pour que l'une au moins des sommes ne soit pas nulle, ou, en d'autres termes, on crée une dissymétrie dans la répartition des phases dans le plan des phases. Une manière simple d'obtenir cette dissymétrie, lorsque tous les états de phase ont la même probabilité d'apparition, consiste à déterminer #1... #i... #n de telle sorte que #1 et #n soient 4# séparés par un angle de et que #i et #i+1 soient séparés par @@@ un angle de 2'I( . Ceci ni revient à répartir les n états de phase sur n + 1 n;t positions équidistantes du plan de phase, l'un des états de phase possibles n'étant pas utilisé. Si l'on place la phase non utilisée à l'origine, on aura alors pos #i - - 1, et le niveau moyen de la raie à la fréquence de l'onde porteuse sera Au point de vue numérique, avec une modulation à quatre phases, on obtient un niveau moyen de - 0,25, soit -12 d3 ; avec une modulation à huit phases, on obtient un niveau moyen de -0,125, soit -18 dB, etc. Le nombre de phases utilisées pour la modulation détermine donc directement le niveau de la raie à la fréquence porteuse. Un autre procédé pour déterminer les états de phases consiste à partir de la valeur qu'on désire pour le niveau de la raie de la fréquence porteuse. Si l'on fixe cette valeur à - r , avec r > n, on déterminera les phases #1... #n pour que les probabilités d'apparition p1... Pn étant supposées égales. D'autre part, les phases #1 et 1Ç= doivent hêtre suffisamment écartées pour faciliter la discrimination, et à cet effet on pré voit que#1 et #n sont séparés par un angle 2&alpha; supérieur ou égal à la moyenne des angles séparant une phase #. de la phase 2#-2&alpha; 2# soit 2&alpha; # ou 2&alpha; # @i @i+1 n - 1 n On peut ainsi obtenir, avec une modulation à quatre états de phases, un niveau de -18 dB, correspondant à r = 8, au lieu de -12 dB dans le cas précédent. De préférence, les intervalles séparant deux phases successives et #i+1 sont égaux, ce qui favorise la discriminationentre les phases. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en se référant au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente le diagramme de phase pour une modulation à quatre états de phases, dans le cas où les quatre états de phase sont choisis parmi cinq positions équidistantes, - la figure 2 représente un modulateur par commutation permettant d'obtenir la modulation correspondant au diagramme de la figure 1, et - la figure 3 représente le diagramme de phase dans le cas où l'on se fixe a priori le niveau moyen de la raie de la fréquence porteuse. Bur la figure 1, les états de phases 1 , #2 , , et sont représentés par les vecteurs aboutissant respectivement en #1, #2 , #3 et #4. @.etat de pnase #5, ou pnase zeru dans le cas de la figure, n'est pas utilisé dans la modulation à quatre phases selon l'invention. Les cinq phases Lesdites phases sont repérées par la valeur de leur projections sur les axes x et y correspondant aux sinus et cosinus des angles formés, à savoir, sur l'axe des x : + 0,309 et - 0,809, et sur l'axe des y : + 0,951 et # 0,588. La démodulation synchrone d'une onde porteuse ainsi modulée selon l'invention s'effectue d'une manière analogue à la démodulation d'une onde modulée selon un système à quatre phases équidistantes. Un premier seuil de détection correspond à l'axe Ox et permet de discriminer les phases 1 et 2, d'une part, des phases 3 et 4, d'autre part. Un deuxième seuil de détection situé en O'y' parallèlement à l'axe Oy et à une abscisse - 0,309, (moyenne des abscisses de #1 - #4 et de #2 - #3 ) permet de diseriminer la phase 1 de la phase 2 ou la phase 3 de la phase 4. La figure 2 représente un modulateur par commutation dont la borne d'entrée 1 est alimentée par l'onde porteuse de fréquence Po. Cette onde alimente soit directement, soit par l'intermédiaire d'un déphaseur 2 de #/2, les dispositifs pondérateurs 3, 4, 5 et 6 qui ont respectivement des valeurs de pondération égales à -0,809, 0,588, 0,951 et + 0,309- chacun de ces dispositifs pondérateurs multiplie l'amplitude du signal de fréquence B0 par la valeur de pondération respectite. Les bornes de sortie des dispositifs pondérateurs 3 et 4 sont reliées aux bornes d'entrée d'un circuit additionneur 7, soit directement pour le dispositif pondérateur 3, soit par l'intermédiaire d'un inverseur 8 pour le dispositif pondérateur 4. De même, les bornes de sortie des dispositifs pondérateurs 5 et 6 sont reliées aux bornes d'entrée d'un dispositif additionneur 9, soit directement pour le dispositif pondérateur 6, soit par l'intermédiaire d'un inverseur 10 pour le dispositif pondérateur 5. Les bornes de sortie des dispositifs additionneurs 7 et 9 sont reliées à un sélecteur Il dont la borne de sortie 12 est la borne de sortie du modulateur par commutation. Ce sélecteur est commandé par le premier bit de chaque groupe de deux bits du signal numérique à transmettre, ledit premier bit alimentant sa borne de commande 13.La position des inverseurs 8 et 10 est commandé par le second bit de chaque groupe de deux bits du signal numérique à transmettre, ledit second bit alimentant, suivant sa valeur l'une ou l'autre des bornes de commande 14 et 15 desdits inverseurs 8 et 10. le modulateur par commutation 16 fournit à sa borne de sortie 12 une onde modulée en phase présentant une modulation parasite en amplitude cette modulation d'amplitude résulte du fait que, lors de la commutation, les fronts de montée ou de descente des impulsions numériques ne sont pas strictement verticaux. Pour la supprimer, on adjoint audit modulateur par commutation 16 un oscillateur asservi en phase, ou VCO. A la borne de sortie 17 du VOO 18 on recueille une onde modulée en phase sans aucune modulation dtampli- tude parasite. Le dispositif de modulation ainsi décrit donne dans le spectre transmis une raie à la fréquence porteuse dont le niveau moyen est cos De même, dans le cas de deur phases utilisées sur trois possibles, ce niveau est à -6 dB et dans le cas de huit phases utilisées sur neuf possibles, ce niveau est à -18 dB, si l'on se place toujours dans le cas où les n + 1 positions sont équidistantes. Cependant, comme on l'a dit plus haut, on peut rendre le niveau de la fréquence porteuse indépendant du nombre de phases utilisées dans la modulation à condition de modifier la répartition des phases. Ainsi, pour avoir un niveau de la fréquence porteuse transmise égale à - r dans une modulation à n phases, il faut que les n phases #1... #n utilisées soient telles que D'autre part, pour faciliter la discrimination entre les phases, on choisit comme intervalle entre vp et 2# - 2&alpha; # @n 2# 2&alpha; , ce qui conduit à la condition : 2&alpha; # , n - 1 n et on répartit régulièrement les phases #.... Y sur l'angle 2# - 2&alpha;.Les phases #1... #n sont alors distantes dun angle 2# - 2&alpha; # = , et la relation ci-dessus s'écrit n - 1 Dans ces conditions, pour un système de modulation à quatre phases, on obtient un niveau de fréquence porteuse transmise de -18 dB pour &alpha; = 59,140 et # = 80,570. Cette répartition des phases est représentée par la figure 3. Une modulation selon cette répartition de phases peut être obtenue avec un dispositif de modulation semblable à celui représenté par la figure 2.Les coefficients de pondération des dispositifs pondérateurs 3, 4, 5 et 6 sont alors respectivement égaux à : - 0,763, 0,647, 0,858 et 0,513 Lors de la démodulation les seuils de décision sont, d'une part, l'axe Ox, et d'autre part, un axe O'y' parallèle à l'axe Oy et d'abscisse -0,125 (moyenne entre 0,513 et -0,763). On voit que cette manière de procéder permet d'obtenir un excellent niveau de raie sans augmenter le nombre d'états de phase, c'est-à-dire sans compliquer le modulateur. Etant donné que le procédé de modulation selon l'invention fournit une raie à la fréquence de l'onde porteuse dans le spectre de l'onde transmise et permet ainsi une détermination facile de ladite onde porteuse, il sera avantageusement utilisé dans le cas des transmissions en diversité, la combinaison des signaux reçus pouvant alors être effectuée sans ambigurté de phase. - R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de transmission de signaux numériques par modulation de phase dune onde porteuse, dans lequel on décompose le signal numérique en suites de q éléments binaires et lton fait correspondre à chacun des n = 2t niveaux pouvant dtre pris par une suite de q éléments un état de phase #i d'une onde porteuse, carac tdriaé par le fait qu'on choisit les n états de phase #1... #n, de probabilités d'apparition respectives p1... pi... pn, pour que l'une au moins des sommes ne soit pas nulle. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lorsque toutes les probabilités p1... pn sont égales, # 1 et #n sont séparés par un angle de 4# et # i et 9 i+1 sont séparés par un single n+1 @@ @@@ de 2# . n+1 3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel, les n états de phase étant tous équiprobables, pour obtenir un niveau de la fréquence porteuse égal 8 - , avec r > n, tout en conservant une r discrimination suffisante entre # 1 1 et T , on choisit les phases #1... #n de manière qu'elles obéissent à la relation cos #i et on prévoit entre #1 et #n un intervalle 2&alpha; # . 4.- Procédé selon la revendication 3, dans lequel les intervalles séparant deux phases successives 9 i et # i+7 sont égaux.