Brevet FR2474791A1 — publié le 19810731

BLA/MOA 1 La présente invention concerne les systèmes de transmission radioélectrique en diversité, entre deux stations terminales, de signaux à haute fréquence modu- lés par l'information à transmettre, et en particulier les réseaux de télécommunication comportant de tels sys- tèmes dont les deux stations ne sont généralement pas en visibilité, la liaison étant assurée, le plus souvent, par propagation en diffisuion tropo ou ionosphérique. De telles liaisons présentent une atténuation de propagation très variable en fonction du temps. Pour assurer en permanence la transmission des informations, il n'est pas économiquement rentable et même, dans bien des cas, il est pratiquement impossible de mettre en oeuvre des équipements ayant une marge de transmission suffisante pour assurer une qualité de communication mi- nimale donnée lors d'une atténuation de propagation ma- ximale rencontrée pendant un très faible pourcentage de temps. Il est alors constitué plusieurs \voies de trans- mission en parallèle, dont les caractéristiques sont suffisamment distinctes pour ne pas être affectées si- multanément par une même atténuation de propagation, on obtient ainsi un fonctionnement en diversité o les si- gnaux de chaque voie sont combinés, après des pondéra- tions automatiquement ajustées, afin d'obtenir à chaque instant une qualité au moins égale à celle de la voie présentant la meilleure qualité. Il est connu de mettre en oeuvre, isolément ou en combinaison, les modes de diversité angulaire, d'es- pace, de fréquence, etc..., et plus récemment la diver- sité temporelle, appliquée généralement aux transmis- sions numériques, qui assure une redondance dans la transmission de l'information, à des instants suffisam- ment éloignés pour bénéficier de conditions de propaga- tion différentes. Bien entendu,il en résulte un accroissement impur- tant des équipements utilisés et donc du coût des ins- tallations. La diversité en fréquence à laquelle se rapporte plus particulièrement l'invention, est un des modes le plus communément utilisé. Pour mettre en oeuvre un ordre N de diversité de fréquence, il doit être prévu, par liaison, selon l'art connu, outre N récepteurs, N émetteurs d'une même puis- sance P, et de fréquence porteuse distincte. Ces N émetteurs peuvent comporter un seul amplificateur de puissance, mais sa puissance crête doit être égale à N2P avec une linéarité suffisante pour éviter des ni- veaux excessifs de produits d'intermodulation. La présente invention a pour but un système de transmission en diversité comportant une structure de mise en oeuvre en diversité de fréquence beaucoup plus simple et économique, utilisée seule, ou associée avec les autres modes de diversité, y compris la diversité de fréquence en structure classique. Selon l'invention, un système de transmission radioélectrique, entre deux stations terminales, à tra- vers plusieurs voies de propagation en diversité, de signaux à haute fréquence modulée par l'information à transmettre, chaque station comportant respectivement au moins un émetteur et un récepteur superhétérodyne, est caractérisé en ce que l'émetteur comprend: un gé- nérateur de signal porteur modulé en fréquence par un signal discret de fréquence F. selon un indice déterminé de manière à obtenir une amplitude aussi voisine que possible entre N parmi les raies du spectre créé par cette modulation, N étant un entier positif supérieur à 1; un dispositif de modulation des raies de ce spec- 2474791. tre par des signaux d'information dont la fréquence la plus élevée est inférieure à F;et un amplificateur d'au moins une partie du spectre délivré par le dispositif de modulation, suivi d'un filtre passe bande de largeur de bande légèrement supérieure à (N-1)F. L'invention sera mieux comprise et d'autres ca- ractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'un émetteur du système de transmission selon l'invention - la figure 2 est une variante de la figure 1 applicable à la modulation en fréquence par les signaux d'information; - la fiúre 3 est un exemple de schéma de princi- pe d'un récepteur du système de transmission selon l'in- vention. Sur la figure 1, un oscillateur 1 de fréquence f, est modulé, en fréquence, par un générateur 2 d'un si- gnal sinusoïdal de fréquence F; sa sortie 3 est connec- tee à une entree de porteuse d'un dispositif de modula- tion 10 dont l'entrée de modulation 4 reçoit les in- formations à transmettre et la sortie 5 est reliée à une antenne 6 a travers une chaine d'amplification 7 suivie d'un filtre passe bande 8. L'indice de modulation en fréquence du générateur 1 est choisi égal à 1,435 dans cet exemple, il en résul- te à sa sortie 3 un spectre de raies de Bessel A dont la raie centrale f et celles du premier jeu de bande latérale symétrique (fCF) sont de même amplitude et concentrent, dans une bande égale à 2F, 90% de la puissance fournie par le générateur 1. Le dispositif de modulation comporte un modula- teur de phase numérique classique, 10, l'information à transmettre lu_ étant appliquée sous forme de trains binaires dont l1 fréquence du rythme est nettement 2474791 i inférieure à F. L'expérience montre que, en sortie du modulateur , chacune des raies du spectre de Bessel est modulée comme si elle était seule, pour constituer le spectre B, sans modifier la relation de phase privilégiée qui existe entre elles de sorte que l'amplificateur 7 se comporte avec ce spectre de raies modulées comme avec un signal unique modulé en fréquence. C'est ainsi que, dans cet exemple, l'amplifica- teur délivre une puissance moyenne P, somme des puis- sances de chacune de trois raies égales approximative- ment à P, avec une puissance de crête égale à 2P alors qu'elle serait égale à 6P si chaque raie résultait de générateurs différents et était donc décorelléeen phase. Le filtre passe bande 8 a pour but de limiter le rayonnement de l'antenne 6 aux seules trois raies uti- les, il a donc une largeur de bande légèrement supérieu- re à 2F. Tout ce qui vient d'être dit s'applique égale- ment à un dispositif de modulation comportant un modula- teur en amplitude ou en fréquence de tout type connu dans ces deux derniers cas également, chaque raie du spectre de Bessel est modulée comme si elle était seu- le. Ce fait d'expérience est vérifié-par le calcul, dans le cas de la modulation de fréquence, à partir du déve- loppement mathématique de l'expression d'une onde modu- lée en fréquence par la somme de deux signaux sinusoï- daux qui peut se mettre sous la forme de la somme des raies du spectre de Bessel relatif à un des signaux, chacune d'elles étant modulée en fréquence par l'autre signal. La figure suivante montre un exemple d'émission en modulation de fréquence appliquant cette propriété. Sur la figure 2, o les repères identiques à ceux de la figure 1 concernent les mêmes organes, le 2474791 i générateur 2 est couplé à l'oscillateur 1 à travers un sommateur 11 recevant sur une deuxième entrée 14 les informations à transmettre. Un exemple de récepteur permettant de recevoir les signaux ainsi émis est montré par la figure sui- vante. Sur la figure 3, une antenne 31 alimente à tra- vers un filtre de bande 32, un mélangeur 33 couplé à un générateur d'oscillation locale 35 et dont la sortie 36 est reliée, à travers un amplificateur 37 suivi d'un filtre 38, aux entrées de trois dispositifs de filtrage et de démodulation 39 à 41 dont les sorties respectives sont connectées à un combineur de diversité 42 dont la sortie 43 restitue l'information transmise. les organes 32 à 38 sont ceux d'un récepteur classique oỉ ls signaux à fréquence intermédiaire sont amplifiés dans une bande déterminée par le filtre 38 et de largeur choisie, à titre d'exemple, un peu supé- rieure à 2F, bande du spectre transmis par les émet- teurs précédemment décrits. Les dispositifs 39 et 41 isolent et démodulent chacune des composantes du spectre C des trais por- teuses reçues avec des amplitudes relatives variables, fonction des atténuations de propagation distinctes qui les affectent. Afin de faciliter le filtrage, il est prévu un filtre identique pour chaque dispositif précédé d'un convertisseur de fréquence, la largeur de bande de ce filtre étant un peu supérieure au spectre de chaque raie. Le cormbineur43 estdetype classique, il addi- tionne en permanence les trois signaux reçus avec une pondération relative de leurs niveaux en fonction de leur qualité. L'émetteur et le récepteur décrits ci-dessus constituent un système de transmission en diversité de 2474791 J fréquence particulièrement simple et économique car il contient peu d'organes supplémentaires par rapport à une liaison classique monoporteuse. L'ordre de diversité N, égal à 3 dans cet exem- ple décrit,peut être quelconque, et en particulier égal à 5 avec un indice de modulation par la fréquence F égal à 1,8 environ. Bien entendu, un tel système suppose, en pra- tique, qu'il soit utilisé pour lutter contre des per- turbations de propagation décorellées pour des écarts de fréquence porteuse relativement réduits, sï non le système devient difficilement réalisable et perd de son intérêt. Mais les études accomplies récemment dans ce domaine ont enrichi les connaissances des spécialistes qui peuvent maintenant calculer au plus juste l'écart de fréquence minimal nécessaire ettirer un profit maxi- mal des dispositifs décrits. Un exemple particulièrement intéressant d'appli- cation concerne les liaisons à propagation ionosphéri- que, en bande décamétrique notamment o de fréquents évanouissements sélectifs sont décorellés à des écarts de fréquence souvent inférieurs à la largeur de bande d'une voie téléphonique. La simplicité de ce système permet de l'appli- quer également aux radiocommunications à partir de vé- hicules mobiles. En diffusion troposphérique o un ordre de di- versité élevé est fréquemment utilisé, le système dé- crit permet, par sa simple substitution aux jeux d'é- metteurs-récepteurs de tout système de transmission comportant un ou plusieurs types de diversité, de mul- tiplier par N l'ordre de diversité initial afin d'aug- menter la qualité de la liaison ou de permettre, à qualité égale, de réduireles performances des autres organes, tels que la puissance des émetteurs ou le gain 2474791 1 des antennes afin d'optimiser le coût des équipements. Il est à noter que le système décrit est compatible avec la diversité en fréquence classique à condition de prévoir un éca=t de fréquence suffisant pour cette dernière. Ce système de transmission en diversité de fré- quence, est bien adapté aux liaisons par diffusion utilisant une seule antenne par terminal. 2474791 1 REVENDICATIONS 1. Système de transmission radioélectrique, en- tre deux stations terminales, à travers plusieurs voies de propagation en diversité, de signaux à haute fré- quence modulés par l'information à transmettre, chaque station comportant respectivement au moins'un émetteur et un récepteur superhétérodyne, caractérisé en ce que l'émetteur comprend: un.générateur de signal porteur modulé en fréquence par un signal discret de fréquence F, selon un indice déterminé de manière à obtenir une amplitude aussi voisine que possible entre N parmi les raies du spectre créé par cette modulation, N étant un entier positif supérieur à 1; un dispositif de modu- lation des raies de ce spectre par des signaux d'infor- mation dont la fréquence la plus élevée est inférieure à F;et un amplificateur d'au moins une partie du spec- tre délivré par le dispositif de modulation, suivi d'un filtre passe bande de largeur de bande légèrement supé- rieure à (N-1)F. 2. Système de transmission selon la revendica- tion 1 caractérisé en ce que le récepteur comporte, en série, un amplificateur à fréquence intermédiaire ayant une largeur de bande légèrement supérieure à (N-1)F; N circuits, filtrant, amplifiant et démodulant respecti- vement chacune des N raies; et un combineur de diver- sité couplé aux sorties des N circuits. 3. Système de transmission selon l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de modulation est un dispositif de modulation en fré- quence. 4. Système de transmission selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que le dispositif de modula- tion comporte un circuit additionneur du signal discret et des signaux d'information. 5. Système de transmission selon la revendica- 2474791] tion 3, caractérisé en ce que l'émetteur comporte en outre un mélangeur, inséré entre le générateur et l'am- plificateur, et un oscillateur hétérodyne couplé au mé- langeur, le dispositif de modulation étant un circuit de modulation en fréquence de l'oscillateur hétérodyne. 6. Système de transmission selon l'une des re- vendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de modulation est un dispositif de modulation de phase numérique. 7. Système de transmission selon l'une des re- vendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le disposi- tif de modulation est un modulateur d'amplitude. 8. Système de transmission selon l'une des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'indice est sensiblement égal à 1,435,N étant égal à 3. 9. Système de transmission selon l'une des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'indice est sensiblement égal à 1,8, N étant égal à 5. 10. Réseau de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comprsnd au moins un système de transmission selon l'une des revendications 1 à 9.