Brevet FR2513050A1 — publié le 19830318

L'invention concerne un système de transmission d'informations à compression d'impulsions du côté réception et utilisant des mots de code obtenus per manipulation de phase d'élé ments de code et dont chacun est constitué par deux mots de code partiels de même longueur et choisis de manière que les fonctions d' autocorrélaticn de ces mots de code partiels présentent des maxima principaux de même signe et des mnxima secondaires de même valeur, rmais de signes différents et se compensant mutuellement. La fonction dtautoorrélation d'un télégramme bipolaire d'impulsions est constitué par le maximum principal désiré et par un certain nombre de maxima secondaires indésira- bles dont les amplitudes et la polarité dépendent du code Ainsi lors d'un chevauchement de deux ou de plusieurs télégrammes d'im- pulsion, par exemple dans la technique du radar, les maxima prin- cipaux attendus sont recouverts et sonten plus simulés par les maxima secondaires. On connatt les procédés permettant de compenser dans une large mesure les maxima secondaires apparaissant lors de la compression d'impulsions Selon un de ces procédés (ME Transaction on Information Theory, 1961, pages 8287; brevet allemand n O 1 261 907) deux mots de code partiez appartenant à un mct de code et comportant le même nombre de bit sont sélection nés de telle manière que les maxima secondairesde leurs fonctions d'autocorrélation possèdentdes signes opposés pour une même valeur en amplitude, tandis que les maxima principaux sont de mtme pola- rité Per addition des fonctions dtutocorrélation on obtient un doublage de l'amplitude du maximum principal tandis que tous les maxima secondaires sont éliminés. Dans ce procédé il faut veiller à ce que l'asso- ciation des signes entre les mots de code partiels correspondants restenttoujairns 6 uvoqueetce, indépendamment du trajet de pro- pagation et du processus de démodulation Ceci peut être obtei: par exemple dans un système de modulation à quatre fréquences, travaillant avec un codage en fréquence (FSK). Cependant dans de nombreux cas il est souhaita- ble, par exemple pour réduire la largeur de bande, d'utiliser une manipulation de phase,par exemple sous la forme du codage de phase (PSK) ou du codage de phase différentiel (DPSK) Si l'on désirait émettre les mots de code partiels mentionnés plus haut dans un système de modulation PSK ou DPSK par l'intermé- diaire de deux canaux de fréquence (mot de code partiel T C /180 manipulation d'une fréquence fl; mot de code par- tiel II: O /180 manipulation d'une fréquence f 2), cela pour- rait amener des difficultés dan_ le récepteur lors du mélange en retour, par exemple en signal video bipolaire Lors du mé- lange en retour, dans le cas des mots de code partiels dont la phase est marnipulée, la position de phase ainsi que l' association de polarité des éléments de code dépendent de la longueur du temps de propagation du signal et éventuellement également d'ins- tabilit 4 de phase de brève durée des circuits de traitement. Ainsi par exemple dans le cas dde l'utilisation du radar (sys- tèmes d'interrogation et de réponse) il faut tenir compte de distances variables de la cible De façon correspondante, la fonction d'autocorrélation d'un même mot de code partiel peut également fournir des relations de signes différentes en fonction du trajet de propagation Dans le cas le plus défavorable les fonctions d'autcorrélation de deux mots de code partiels ap- pariés peuvent être tels que les maxima secondaires s'ajoutent tandis qu 3 les maxima principaux désirés s'él minent. L'invention a pour but d'éliminer ces difficultés dans le cas de l'utilisation du codage de phase. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'un premier et un-second motsde code partiels sont formés respectivement par manipulation de phase d'une pre- mière fréquence fi et d'une seconde fréquence f 2 entre les va- leurs O et% , que les deux fréquences sont dans le rapport fi: f 2 = 1: n, N étant un nombre entier, que la fréquence in- férieure fi est manipulée par sauts de phase qui sont compris entre les valeurs O et O( /n, qu'après la réception, la fré- quence fi du mot de code partiel est multipliée par N et que pour l'exploitation de phase, du coté réception, pour les deux mots de code partielcn utilise la même fréquence de référence conforme en fréquence et en phase. Par suite de la multiplication par N de la fré- quence fi, les sauts de phase d'une valeur égale àO /n sont transformés du côté réception en des sauts de phase d'une valeur égale à(O Le mélange en retourpar exemple à la fréquence video (fréquence intermédiaire 0) peut donc être réa- lisé à la fréquence f 2 dans le cas des deux mots de code partiels. Les fonctions d'autocorrélation dans les deux canaux possèdent toujours la même polarité l'une par rapport à l'autre indépen- damment du temps de propagation des signaux et ce, avec des signes opposés dans le cas des maxima secondaires et des signes identiques dans le cas du maximum principal On est certain de ce fait que même dans le cas d'autres durées de propagation de signaux (distance variable de cible) il se produit toujours une addition des maxima principaux et une suppression dans une large mesure des m:xima secondaires. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré shématiquement au dessin annexé une forme de réali- sation du dispositif suivant l'invention. La figure I représente la variation dans le temps d'oscillations manipulées en phase. La figure 2 représente la partie émission du système de transmission d'informations conforme à l'invention. La figure 3 représente la partie réception du système de transmission d'informations conforme à l'invention. Pour expliquer le mode de fonctionnement du système, on indique tout d'abord à titre d'exemple la composi- tion des mots de code partiels appartenant à un mot de code. WT 1 est le mot de code partiel 1, tandis que WT 2 est le mot de code partiel 2 Si on suppose que chaque mot de code partiel est constitué au total par huit élémentsde code, on peut fixer la répartition suivante: WT 1 + + - WT 2 + ++ + Les différents éléments de code "-" et "+' peuvent être obtenus de façon simple à l'aide d'un codage à saut de phase (PSK) ou à l'aide d'un codage à saut de phase par différence (DPSK) Le signe "-" désigne une phase déterminée, par exemple 900, et le signe "+" désigne une autre phase, par exemple O La fonction d'aut Ocorrélation pour les mots de code partiels WT 1 et WT 2 a la composition suivante: AKF (WT 1): +, O, +, O, 3 +, O, -, 8 +, -, O, 3 +,, O, +, Os + AKF (WT 2): -, O, -, O, 3-, O, +, 8 +, +, O, 3-, O, -, O, - Lorsqu'on est certain que les signes indiqués pour les deux fonctions d'autocorrélation sont toujours effec- tivement conservés, les maxima secondaires s'éliminent lors de la superposition des deux fonctions et les maxima principaux s'addtionnent avec les signes correspondants. *-2513050 Dans le cas de l'utilisation du codage de phase il se présente cependant le danger que des variations dans l'in- formation sur la phase apparaissent par suite d'éloignements variables de la cible, ce qui peut conduire lors du mélange en retour à ce que l'information sur la phase, et donc l'informa- tion devant ttre transmise, soit modifiée Dans le cas extrême cela peut conduire à ce que tous les signes s'inversent et que les maxima principaux des fonctions d'autocorrélation AKF(WT 1) et AKF (WT 2) s'éliminent réciproquement tandis que les maxima secondaires d'additionnent. Etant donné que les deux mots de code partiels doivent être traités séparément, on utilise pour les différen- cier deux fréquences porteuses séparées fi et f 2 auxquelles on fait subir de façon correspondante une manipulation de phase. En figure 1, pour former un premier mot de code partiel pour une fréquence fi sur la ligne a,on réalise une mani- pulation de phase entre les valeurs O et 1 R/2 Le premier élé- ment de code CE 11 reproduisant le signe "-" possède la phase (initiale) O tandis que le second élément de code CE 12, qui doit reproduire le signe "+", possède la phase (initiale) 900, etc Sur la ligne b, pour former un second mot de code partiel, on a représenté une oscillation possédant la fréquence f 2 = 2 fi L'élément de code CE 21 commence avec la phase 1800 et reproduit le signe "+" conformément aux déterminations de la ligne a; l'élément de code CE 22 commence avec la phase 00 et reproduit le signe "-O de façon correspondante, etc Il résulte des valeurs indiquées précédemment de fréquence et de phase, des circuits de traitement particulièrement simples ainsi qu'une faible dépense. D'une façon générale on pourrait choisir les relations de phase suivantes: f 2 = N fi, le saut de phase s'effectuant pour la fréquence f 2 entre O et C O(= 1800 et N = 2. Sur la ligne c on a représenté l'oscillation de la ligne a dans o un doublement de la fréquence fi a été réa- lisé, de préférence par élévation au carré La phase (initiale) 00, comme dans le cas de l'élément de code CE 11, reste naturel- lement conservée également dans le cas de l'élément de code cor- respondant CE 1 l', tandis que la phase 90 dans le cas ds l'élé- ment de code CE 12 sur la ligne c passe, dans le cas de l'élément de code CE 12 ',à la valeur 180 , etc D'une façon générale, il se produit une multiplication par N de la phase (initiale) lors d'une multiplication par N de la fréquence fl. Si on réalise alors un mélange aussi bien de l'oscillation représentée sur la ligne a que de l'oscillation représentée sur la ligne b avec une fréquence commune de super- position f 2, cette fréquence de superposition possède la même position de phase relative et naturellement également la même fréquence aussi bien pour l'oscillation représentée sur la ligne b que pour l'oscillation représentée sur la ligne c Les deux oscillations sont donc démodulées dane une position de phase quelconque,mais identique pour les deux oscillations De ce fait on est certain que la position de phase relative n'est pas perdue pour les éléments de m:ode indépendamment de la position de phase absolue lors de la démodulation, ni également lorsque la position de phase des signaux devant être exploités est dif- férente par suite de durées de propagation différentes On sup- pose en effet qu'entre l'instant d'émission d'un mot de code partiel et l'instant d'émission du second mot de code partiel, il ne se produit aucune variation importante de la durée de pro- pagation Cela est pratiquement toujours le cas étant donné que des mots de code partiels appariés sont émis à un bref intervalle de temps l'un derrière l'autre En ce qui concerne les fonctions d' autocorrélation, les maxima principaux ont donc des signes toujours identiques, tandi L que les maxima secondaires ont tou- Jours des signes opposés, et il se produit une élimination des maxima secondaires. En figure 2 on a représenté le schéma-bloc de la constitution d'une station d'émission pour le système de trans- mission d'informatiorsconforme à l'invention Cette station d'é- mission comprend un oscillateur GO qui produit une fréquence fl égale par exemple à 90 f Mz Cette fréquence fl est envoyée a deux dispositifs T Ela et TE 1 b de manipulation de phase, cepen- dant qu'un déphaseur E 51 réalise un déphasage de 90 des signaux qui sont envoyés au dispositif T Ela de manipulation de phase. La commande de la manipulation de phase dans les dispositifs T Ela et TE 1 b est réalisée par ur dispositif de commande et de mémoire de code CSS Pour cela les mots de (ode partiels TW 1, TW 2 ainsi qu'éventuellement d'autres mots de code partiels TW 3, T,4, etc, sont mémorisés dans ce dispositif CSS de commande et de m 6 moire de code Les mots de code partiels appariés par exem- ple TW 1 et TW 2, possèdent le propriété consistant en ce que les m Fxima principaux de leursfonctions d'eutocorrélation coin- cident tandis que leurs maxima secondaires s'éliminent par super- position L'associition est réalisée de telle manière que les dispositifs T Ela et TE 1 b de manipulation de phase sont commandés par les mots de code partiels possédant un indice impair (TW 1, TW 3) Ll dispositif T Ela de manipulation de phase est rendu passant (affaiblissement de passage 0) lorsque le mot de code partiel TW 1 possède le signe "+" à une certaine place (par exem- ple l'élément de code CE 12) Le dispositif T Elb de manipulation de phase est rendu passant lorsque le mot de code partiel TW 1 possède le signe "-" à une place déterminée (par exemple l'élé- ment de code C Ell) Les deux dispositifs de manipulation de phase sont raccordés du côté sortie et une oscillation, dont la phase a été manipulée et qui est du type représenté sur la ligne a de la fig 1, est dornc envoyée à l'étage additionneur ASS Le dispositif de commande et de mémoire de code possède donc également la fonction d'un générateur de cadence et fixe la longueur et la succession des éléments de code. La fréquence fl est en outre envoyée à un étage multiplicateur SV qui la transforme en la fréquence de valeur double ú 2 = 2 fl Pour supprimer toute fréquence secondaire on prévoit un filtre de bande BFS dont la bande passante se situe autour de 180 M Hz dans le cas du présent exemple Les pertes apparaissant lors de la multiplication de fréquence sont compensées au moyen d'un amplificateur VS La fréquence f 2 parvient alors aux deux dispositifs TE 2 a et TE 2 b de manipulation de phase, brachés en parallèle et qui sont également commandéEs par le dispositif CSS de commande et de mémoire de code Avec le dispositif TE 2 b de manipulation de phase est branché un déphaseur P 52 qui réalise un déphasage da 1800 Ici les mots de code partiels possédant les indices pairs (TW 2, TW 4, etc) sont utilisés pour réaliser la commande du déphasage Les dis- positifs TE 2 a et TE 2 b sont rendus passants respectivement pour produire la phase O O et la phase 1800 L'élément de code CE 22 représenté sur la ligrne b de la figure I rend donc passant le dispositif TE 2 a tandis que l'élément de code CE 21 rend passant le dispositif TE 2 b La commutation des bandes passantes s'effec- tue toujours par un passage par zéro A la sortie des deux dispo- sitifs TE 2 a et TE 2 b de manipulation de phase,', interconnectés, il apparait donc un signal tel que celui représenté sur la ligne b de la figure 1 Ce signal est envoyé au circuit addi- tionneur AS Squi est dans le cas le plus simple un filtre d'ai- guillage, dont une bande passante correspont à la fréquence fi tandis que la seconde bande passante correspond à la fréquence f 2 De ce flit il est possible d'émettre simultanément les si- gnaux au moyen de l'antenne d'émission AS étant donné que ces de: signaux sont découplés dupoint de vue le la fréquence. Dans la station de réception représentée en fú- gure 3 les signaux provenant de la station d'émission représen- tée en figure 2 sont reçus par l'antenne réceptrice et par- viennent à un amplificateur d'entrée VE Les fréquences fi et f 2 sont séparées l'une de l'autre à l'aide de filtres passe- bande BF 1 et BF 2 si bien que la branche supérieure transmet les mots de code partiels possédant un indice impair (TW 1, TW 3,etc) et que la branche inférieure transmet les mots de code partiels possédant un indice pair (TW 2, TW 4, etc) Au filtre passe- bande BF 1 est raccordé un étage multiplicateur de fréquence EV, qui transforme la fréquence fi en la fréquence 2 fi, par exemple par élévation au carré Pour compenser les pertes ap- paraissant il est possible de prévoir un amplificateur additioal N Ve Un autre filtre passe-bande B Fe permet de supprimer des produits secondaires indésirables de la multiplication de fré- quence et laisse passer uniquement la fréquence 180 M Hz = 2 f 1. Les signaux de la branche ou voie de transmis- sion supérieure parviennent après un étage mélangeur M 1,à un dispositif PK 1 de compression d'impulsions, dont le code de référence est fourni par un dispositif CSE de commande et de mémoire de code Le ccntenu de ce dispositif correspond à celui du dispositif CSS situé du c Oté émission Les mots de code par- tiels possédant un indice impair (par exemple TW 1, TW 3 etc) sont envoyés en tant que code de référence au dispositif PK 1 de de compression d'impulsions On est certain de ce fait d'obtenir une autocorrélation de ces mets de code partiels Les mots de code partiels p ssédant des indices pairs scntenvoy,xprksunétage mélangeur U 2 au dispositif PK 2 de compression d'impulsions asso- cié à la seconde voie ou branche de transmission Le code de 8 2513050 référence associé est prélevé du dispositif CSE de commande et de mémoire de code et correspond aux mots de code partiels qui y sont contenus et possèd Ertles indices pairs (TW 2, TW 4 etc) A la borne c apparaît donc la fonction d'autocorrélation (AKF) 1 tandis qu'à la borne d apparaît la fonction d'autocorrélation (AIT) 2, les maxima principaux de ces deux fonctions d'auto- corrélation possédant toujours le même signe, tandis que leurs maxima secondaires possèdent des signes opposés pour deux même valeurs d'amplitude Lors de la superposition de ces deux fonc- tions d'autocorrélation (AKF) 1 et (AKF) 2, représentées uni- quement de façon schématique, dans un circuit additionneur ASE on obtient une impulsion principale ou maximale importante, dé- nuée de maxima secondaires et qui peut être traitée de façon habituelle dans le dispositif AE d'affichage ou d'exploitation. Pour cela on peut réaliser par exemple un décodage et un affi- chage numérique ou bien un traitement de l'information obtenue dans un calculateur. Pour les étages mélangeurs Ml et M 2 on prévoit un oscillateur EO commun qui oscille, avec une fréquence et une phase rigides, à une fréquence (fréquence de référence) de M Hz La stabilité de fréquence et dephame peut être améliorée à l'aide d'un dispositif SY de synchronisation On peut obtenir des conditions optimales lorsque l'oscillateur d'émission GO et l'oscillateur de réception EO sont synchronisés entre eux, ce qui peut être réalisé par exemple à l'aide de télégrammes de synchronisation situés avant ou après les mots de code. Etant donné qu'il se produit une diminution du rapport signal sur bruit dans le cas des mots de code possédant la fréquence fi, à cause du doublement de la fréquence dans 1 ' étage multiplicateur EV, il est approprié de compenser déjà cette perte de manière que les mots de code possédant la fréquence f 2 soient émis, du côté émission, avec un niveau dont la valeur soit plus élevée, de façon ccrrespondante, que celle des mots de code possédant la fréquence fi. Conformément à l'invention il est également pos- sible d'utiliser d'autres exploitations de phase à la place de la détection ce phase, utilisée en figure 3 > à l'àide d'un mélange à la fréquence intermédiaire O et de la formation de signaux video bipolaires, dont les signes reproduisent les rapports des phases On peut également utiliser par exemple des 9 c 2513050 ignes à retard du type décrit dans les chapitres 20-21 de la publication "Radar Handbook" de Skolnil: Le mélange à une frécuen- ce intermédiaire correspondante, à laquelle s'effectue l'exploi- tation, est également prévu de la façon décrite précédemment avec une fréquence de superposition avec phase et fréou 3 nce ri- gides. L'invention peut être utilisée de préférence dans des systèmes d'identification, en particulier dans des systèmes d'identification en liaison avec la technique des radars secondaires, car elle offre un degré élevé de sécurité contre les perturbations ou le brouillage Elle offre en outre des possibilités intéressantes de codage A ce sujet il peut 8 tre avantageux de modifier de temps en temps les mots de code, ce qui s'effectue simultanément du coté émission et du coté réception à l'aide d'une horloge US ou UE qui agit sur les dispositifs CSS et CSE de commende et de mémoire de code, situés respective- ment du côté émission et du côté réception, et modifie également le code de référence. R E V E N DI C A T I O N S i Syztème de transmission d'informations à com- pression d'impulsions du côté réception et utilisant des mots de code obtenus par manipulation de phase d'éléments de code et dont chacun est constitué par deux mots de code partiels de même lon- gvueur et choisis de mani\'e que les fonctions d'autocorrélation de ces mots de code partiels présentent des maxima principaux de même signe et des maxime secondaires de même valeur, mais de signes différents et se compensant mutuellement, caractérisé par le fait qu'un premier et un second mots de code partiels$ sont formés respectivement par manipulation de phase d'une pre- mière fréquence fl et d'une seconde fréquence f 2 entre les va- leurs 0 eta , cue les deux fréquences sont dans le rapport fl: f 2 = I: n, N étant un nombre entier, que la fréquence in- férieure f 1 est manipulée par sauts de phase qui sont compris entre les valeurs O et (/n, qu'après la réception, la fré- queice fl du mot de code partiel est multipliée par N et que pour l'exploitation de phase, du côté réception, pour les deux mots de code partiels on utilise la môme fréquence de référence conforme en fréquence et en phase. 2 Système de transmission d'informations sui- vant la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport fl: f 2 est choisi égal 1: 2 et qu'on choisit les sauts de phase de 00/900 pour les éléments de code du mot de code partiel la fréquence fl, tandis qu'on choisit les sauts de phase de D /150 pcur les éléments de code du mot de code partiel à la fréquence f 2. 3 Système de transmission d'informations sui- vant la revendication 2, caractérisa par le fait que le double- ment de la fréquence fl lors de la réception est réalisé par élévation au carré. 4 Système de transmission d'informations sui- vant l'une quelconque des revendications I à_ 3, caractérisé par le fait que du côté émission, les deux fréquences f 1 et f 2 sont fournies par un cscillateur commun (Go) par division de fréquen- ce et/ou par multiplication de fréquence. Système de transmission d'informations sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu du côté réception, un oscillateur (EO) qui délivre l'oscillation de superposition pour les porteuses des deux mots de code partiels et que le mélange s'effectue après la multiplication par N de la fréquence fi, à la fré- quence intermédiaire zéro ( 3 ignal video bipolaire). 6 Système de transmission d'informations sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par ln fait qu'une synchronisation de phase et de fréquence est pré- vue entre l'oscillateur (GO) situé du côté émission et l'oscil- lateur (EO) situé du côté réception. 7 Système de transmission d'informations sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'une réduction du rapport signal/bruit apparaissant du côté réception lors de la multiplication par N de la fréquence fi, est réalisée du côté émission grâce à une élévation corres- pondante du niveau d'émission par rapport à la fréquence f 2. 1 1