Brevet FR2542536A1 — publié le 19840914

-1- DISPOSITIF DE RECUPERATION DE LA PORTEUSE D'UN SIGNAL D'ENTREE MODULE PAR SAUTS D'AMPLITUDE ET PAR SAUTS DE PHASE L'invention concerne un dispositif de récupération de la porteuse d'un signal d'entrée modulé par sauts d'amplitude et par sauts de phase (notamment modulation MAQ) pourvu d'un oscil- lateur à commande de fréquence pour produire ladite porteuse, d'un détecteur à quadrature pour fournir des signaux représentant l'am- plitude du signal d'entrée projetée sur deux composantes P et Q en quadrature du signal fourni par ledit oscillateur et pour détermi- ner ainsi les états de modulation du signal d'entrée et de moyens de correction pour former, à partir d'un circuit de détermination de zones dans le plan des composantes P et Q, un signal de correc- tion pour ladite commande de fréquence dudit oscillateur. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français N O 2 466 145 déposée le 11 août 1980 Dans ce dispositif connu, le signal de correction est élaboré pour tous les états du signal d'entrée considérés avec la même importance quelle que soit la zone dans laquelle il se trouve Or si le signal d'entrée est transmis par un canal subissant le phénomème dit "d'évanouis- sement sélectif", la position des états par rapport aux composan- tes en quadrature n'est plus celle des points idéaux mais dépend de la succession des états transmis L'incertitude de ces points est d'autant plus importante que le phénomène d'évanouissement sélectif est prononcé Il peut même arriver que les domaines d'in- certitudes deviennent adjacents Dans ce cas, le dispositif connu fonctionne mal car les états pour lesquels l'amplitude du signal est faible sont générateurs de bruits et entachent d'erreurs impor- tantes le signal de correction. L'invention propose un dispositif de récupération de porteuse du genre mentionné dans le préambule qui présente un fonc- tionnement tout aussi satisfaisant tant en présence d'évanouisse- ment sélectif qu'en son absence. k 542536 -2- Pour cela, un tel dispositif de récupération est remar- quable en ce que les moyens de correction comportent un circuit de pondération à la sortie duquel apparaît le signal de correction dépendant selon des poids variables de différentes zones définies par le circuit de détermination de zones. Un avantage apporté par l'invention est qu'en choisis- sant convenablement les différents poids du circuit de pondéra- tion, il est possible d'éviter le problème de faux accrochages, ce qui peut être décelé par l'examen de la courbe dite courbe en "S" (on se reportera à ce sujet à l'article de A LECLERT et P VANDAMME du rapport GLOBECOM'82 intitulé "Universal carrier recovery loop for QASK et PSK signal sets"). La description suivante faite en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un dispositif de récupération de la porteuse d'un signal modulé en modulation MAQ 16, dispositif réalisé conformément à l'invention. La figure 2 montre la répartition des états de modula- tion dans le plan P, Q. La figure 3 montre la formation des zones. La figure 4 montre la courbe en "S"' du dispositif de la figure 1, c'està-dire la caractéristique de comparateur de phase que présente ce dispositif. La figure 5 montre une autre répartition des zones. La figure 6 montre un autre dispositif de récupération de porteuse conforme à l'invention. La figure 7 montre la courbe en "S" du dispositif mon- tré à la figure 6. A la figure 1 o est montré un dispositif de récupéra- tion de porteuse conforme à l'invention, la référence 1 indique un détecteur à quadrature qui fournit des signaux sur des fils lp et lq à partir desquels on détermine tous les états d'un signal d'entrée appliqué à la borne 2; ces signaux disponibles sur des fils lp et lq sont la projection de l'amplitude du signal d'entrée -3- sur les composants P et Q en quadrature d'un signal fourni par un oscillateur 3 muni d'une commande de fréquence 4 La figure 2 re- présente la configuration de ces états lorsque l'oscillateur 3 est considéré comme synchronisé Dans cet exemple décrit la modulation du signal d'entrée envisagée est la modulation MAQ 16 c'est-à-dire une modulation à 16 états; ces états sont repérés sur la figure 2 par El, E 2, E 3,, E 16; l'état El est caractérisé par des signaux d'amplitude " 1 " rapportée sur les composantes P et Q, l'état E 3 par des signaux d'amplitude " 3 " rapportée sur les composantes P et Q, l'état E 2 par des signaux d'amplitudes " 3 " et " 1 " rapportées res- pectivement sur les composantes P et Q et l'état E 4 par des signaux d'amplitudes " 1 " et " 3 " rapportées respectivement sur les composan- tes P et Q Les états E 5, E 6, E 7 et E 8 occupent des positions symé- triques, par rapport à la composante Q aux états El, E 4, E 3 et E 2. Quant aux états E 9, E 10, Ell, E 12, E 13, E 14, E 15 et E 16 ils occu- pent des positions symétriques, par rapport à la composante P, aux états E 5, E 8, E 7, E 6, El, E 4, E 3 et E 2 respectivement. Si, notamment, l'oscillateur n'est pas synchronisé avec le signal d'entrée, les états n'occupent plus les positions idéales définies ci-dessus Pour ramener ces états vers leurs positions ini- tiales, on a prévu des moyens pour fournir un signal de correction à la commande de fréquence 4 via un filtre passe-bas intégrateur 5. Ces moyens comportent entre autres un circuit de détermination de zones 10 dans le plan des composantes P et Q et conformément à l'in- vention un circuit de pondération 12 à la sortie duquel apparaît le signal de correction dépendant, selon des poids variables, de diffé- rentes zones définies par le circuit de détermination de zones. Le circuit de détermination de zones 10 comprend un addi- tionneur 15 dont les entrées sont connectées aux fils lp et lq et dont la sortie est connectée à un circuit de décision 16, un organe de soustraction 17 dont l'entrée (+) est connectée au fil lq, dont l'entrée (-) est connectée au fil lp et dont la sortie est connectée à un circuit de décision 18, un circuit de décision 19 dont l'entrée est connectée au fil lq et un circuit de décision 20 dont l'entrée est connectée au fil lp Les circuits 16, 18, 19 et 20 fournissent un signal logique de valeur " 1 " lorsque le signal à leur entrée est supérieur à 1101 " et la valeur logique " O " si le signal ne l'est pas. Les valeurs logiques à la sortie apparaissent à la cadence d'appari- tion des différents états du signal d'état Pour cela il est prévu, comme cela est eonnu, un générateur de cadencement 25 qui fournit des signaux H représentant cette cadence d'apparition et ces signaux H sont appliqués aux différents circuits de décision 16, 18, 19 et D'autres circuits de décision sont prévus: le circuit 30 dont l'entrée est connectée au fil lq fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée supérieur à "+ 3 " et " O " autrement le circuit 31 dont l'entrée est connectée au fil lq fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée inférieur à "-3 " et " O " autrement le circuit 32 dont l'entrée est connectée au fil lp fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée supérieur à "+ 3 " et " O " autrement le circuit 33 dont l'entrée est connectée au fil lp fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée inférieur à "-3 " et " O " autrement le circuit 34 dont l'entrée est connectée au fil lq fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée supérieur à "+ 2 " et " O " autrement le circuit 35 dont l'entrée est connectée au fil lq fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée inférieur à "-2 " et " O " autrement le circuit 36 dont l'entrée est connectée au fil lp fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée supérieur à "+ 2 " et " O " autrement le circuit 37 dont l'entrée est connectée au fil lp fournit un signal " 1 " pour un signal d'entrée inférieur à "-2 " et " O " autrement. Différents circuits logiques vont déterminer différentes zones à partir des signaux logiques fournis par ces circuits de décision. Les portes "OU EXCLUSIF" 40, 41 et 42 déterminent des -5- zones X représentées par les références Xl à X 8 à la figure 3 a La porte 42 est munie de deux entrées dont une est connectée à la sor- tie de la porte 40 et l'autre, à la sortie de la porte 41 Les deux entrées de la porte 40 sont réunies à la sortie des deux circuits de décision 19 et 20 et les deux entrées de la porte 41 à la sortie des circuits 16 et 18 Le signal de sortie de la porte 42 fournit un signal de valeur logique " 1 " pour les zones hachurées X 2, X 4, X 6 et X 8 et la valeur " O " pour les autres zones Xl, X 3, X 5 et X 7 Ces différentes zones sont délimitées d'une part par les axes P et Q et d'autre part par les droites d'équation p + q = O et p q = O o p est la valeur d'abscisse et q la valeur d'ordonnée. Les portes "OU" 45, 46 et 47 et la porte "OU EXCLUSIF" 48 à sortie inverseuse coopérant avec la porte 42 déterminent des zones Y représentées par les références Y 1 à Y 16 à la figure 3 b. La porte 48 est munie d'une première entrée qui est connectée à la sortie de la porte 42 et une deuxième à la sortie de la porte 47. La porte 47 est munie d'une première entrée qui est connectée à la sortie de la porte 45 et d'une deuxième à la sortie de la porte 46; les deux entrées de la porte 45 sont reliées respectivement aux sor- ties des circuits de décision 30 et 31 et celles de la porte 46 aux sorties des circuits 32 et 33 Le signal de sortie de la porte 48 fournit un signal de valeur logique " 1 " pour les zones hachurées Y 1, Y 4, Y 5, Y 8, Y 9, Y 12, Y 13 et Y 16 et la valeur "O O " pour les zones res- tantes Y 2, Y 3, Y 6, Y 7, Y 10, Y 11, Y 14 et Y 15 Dans le plan P, Q ces zones sont délimitées d'une part par les axes P, Q et les droites p + q = O et p q = O et d'autre part par un carré défini par les droites p = 3, p = -3, q = 3 et q = -3. Les portes "OU" 50, 51 et 52 et la porte "OU EXCLUSIF" 53 coopérant avec la porte 42 déterminent des zones Z représentées par les références Zl à Z 16 à la figure 3 c La porte 53 est munie d'une première entrée qui est connectée à la sortie de la porte 42 et une deuxième à la sortie de la porte 52 La porte 52 est munie d'une première entrée qui est connectée à la sortie de la porte 50 et d'une deuxième à la sortie de la porte 51 Les deux entrées de la porte 50 sont reliées respectivement aux sorties des circuits -6- de décision 34 et 35 et celles de la porte 51 aux sorties des cir- cuits 36 et 37 Le signal de sortie de la porte 53 fournit un 3 si- gnal de valeur logique 11 " pour les zones hachurées Z 2, Z 3, Z 6, Z 7, Z 10, Zil, Z 14 et Z 15 et la valeur " O " pour les zones restantes ZI, Z 4, Z 5, Z 8, Z 9, Z 12, Z 13 et Z 16 Dans le plan P, Q ces zones sont délimitées d'une part par les axes P, Q et les droites p + q = O, p q = O et d'autre part par un carré défini par les droites p = 2, p = -2, q = 2 et q = -2. A partir des signaux de sortie des portes 42, 48 et 53 le circuit de pondération fournit un signal au filtre passe-bas intégrateur de la manière suivante: aux valeurs logiques " 1 " des signaux de sortie des por- tes 42, 48 et 53 on affecte respectivement des valeurs positives +x, +y, +z et aux valeurs " O ", -x, -y, -z. ces valeurs affectées sont ensuite additionnées par un additionneur 60. Si les valeurs de x, y, z sont telles que x= 3,5, y= 2 et z= 0,5 on définit alors des zones de pondération ZP 1, ZP 2, ZP 3, ZP 4, ZP 5-et ZP 6 représentées à la figure 3 d qui ne montre que le premier qua- drant du plan P, Q. A la zone Z Pl délimitée par l'axe P, la droite p q = 0 et la droite p = 2, la valeur "-2 " est affectée. A la zone ZP 2 délimitée par l'axe P, la droite p q = O et la droite p = 2 et la droite p = 3, la valeur "-1 " est affectée. A la zone ZP 3 délimitée par l'axe P, la droite p q = 0 et la droite p = 3, la valeur "-5 " est affectée. Aux zones ZP 4, ZP 5 et ZP 6 symétriques, par rapport à la droite p q = 0, aux zones ZP 1, ZP 2 et ZP 3 les valeurs "+ 2 ", "+ 1 " et "+ 5 " sont respectivement affectées. Pour les autres quadrants, la répartition des zones se détermine par des rotations successives du premier quadrant autour du point d'intersection des droites P et Q. Il est intéressant de noter que les circuits de décision peuvent être utilisés pour fournir des signaux logiques correspon- dant aux différents états E 1 à E 16 Si on apelle FQ, FP, FQ 2, FQ 2 ', 7- FP 2 et FP 2 ' les signaux à la sortie des circuits de décision 19, , 34, 35, 36 et 37 respectivement, un circuit de codage 70 four- nit des signaux représentant les états E 1 à E 16 Le circuit de codage 70 effectue les opérations logiques suivantes. E 3 = FQ 2 FP 2 E 7 = FQ 2 FP 2 ' Ell = FQ 2 ' FP 2 ' E 15 = FQ 2 ' FP 2 E 4 = FQ 2 FP E 3 E 2 = FP 2 FQ E 3 E 1 =FP FQ E 3 E 2 4 E 8 = FP 2 'FQ E 7 E 6 = FP FQ 2 E 7 E 5 = FP FQ E 7 E 6 E 12 =FP FQ 2 'E 11 E 10 = FP 2 ' FQ Ell E 9 = FP FQ E 11 E 10 E 12 E 16 = FP 2FQ E 15 E 14 = FQ 2 ' FQ E 15 -20 E 13 = FP F E 15 4- E-16 Il est bien évident qu'à partir des circuits de décision et des circuits logiques, les états peuvent être déterminés direc- tement par des dibits; par exemple, le premier dibit d'un état donne le numéro du quadrant, ceci est obtenu par les comparateurs 19 et 20 et le deuxième dibit donne la place du dibit dans le quadrant ceci est obtenu par les comparateurs 34 à 37 et les portes 50 et 51. On a représenté à la figure 4, la courbe en "S", ou carac- téristique de phase du dispositif de récupération de porteuse de la figure 1 En ordonnées, on a porté les unités arbitraires tan- dis qu'en abscisses les angles sont repérés en degrés On constate qu'avec ce dispositif de l'invention, on n'est pas confronté avec les problèmes de faux accrochages. Au lieu des zones montrées à la figure 3 d on peut prendre la configuration de zones ZP 100 à ZP 105 indiquées à la figure 5. A la zone ZP 100 délimitée par l'axe P, la droite p q = O -8- et la droite p = 2 la valeur "-5 ' est affectée. A la zone ZP 101 délimitée par l'axe P, la droite q = 2 et la droite p = 2 la valeur "-1 " est affectée. A la zone ZP 102 délimitée par la droite p q = O et la droite q = 2 la valeur "-5 " est affectée. Aux zones ZP 103, ZP 104 et ZP 105 symétriques, par rapport à la droite p q = 0, aux zones ZP 102, ZP 101 et ZP 100 sont affec- tées respectivement les valeurs "+ 5 ", "+ 1 " et "+ 5 ". Pour les autres quadrants, la répartition des zones se déduit par des rotations successives des zones du premier quadrant. Le dispositif montré en variante à la figure 6 réalise la configuration de zones de la figure 5 Les éléments communs avec ceux de la figure 1 portent les mêmes références Ce disposi- tif est formé d'un circuit de détermination de zones 10 comportant les éléments 15, 16, 17, 18, 19, 20, 34, 35, 36, 37, 40, 41, 42, et 51 déjà cités, une porte "OU EXCLUSIF" 80 dont les entrées sont reliées aux sorties des portes 50 et 51 et dont la sortie est reliée à l'entrée d'une autre porte "OU EXCLUSIF" 81, l'autre entrée de la porte 81 est reliée à la sortie de la porte 42 A la sortie de la porte 42 on a un signal qui détermine les zones X déjà citées et à la sortie de la porte 81 on a un signal qui détermine des zones V et qui, combiné avec celui des X au moyen du circuit de pondération 12, permet d'obtenir la configuration de zones mon- trée à la figure 5 Pour cela, le circuit de pondération affecte la valeur v = 2 pour un signal de valeur logique " 1 " à la sortie de la porte 81 et la valeur v = -2 pour la valeur logique " O " et affecte la valeur x = 3 pour un signal de valeur logique " 1 " à la sortie de la porte 42 et la valeur x = -3 pour un signal de valeur logique " O ". Cependant la courbe "S" présente deux plages A et B o l'on peut théoriquement avoir des phénomènes de faux accrochages. En pratique, comme ces points sont situés sur l'axe des abscisses ces phénomènes ne se produisent pas. -9- REVENDICATIONS. 1 Dispositif de récupération de la porteuse d'un signal d'en- trée modulé par sauts d'amplitude et par sauts de phase (notamment modulation MAQ) pourvu d'un oscillateur à commande de fréquence pour produire ladite porteuse, d'un détecteur à quadrature pour fournir des signaux représentant l'amplitude du signal d'entrée projetée sur deux composantes P et Q en quadrature du signal fourni par ledit os- cillateur et pour déterminer ainsi les états de modulation du signal d'entrée et de moyens de correction pour former, à partir d'un cir- cuit de détermination de zones dans le plan des composantes P et Q, un signal de correction pour ladite commande de fréquence dudit oscillateur, caractérisé en ce que les moyens de correction compor- tent un circuit de pondération à la sortie duquel apparaît le signal de correction dépendant selon des poids variables de différentes zones définies par le circuit de détermination de zones. 2 Dispositif de récupération de porteuse selon la revendi- cation 1, convenant pour une porteuse modulée selon seize états (MAQ 16), caractérisé en ce que le circuit de détermination de zones détermine des zones: ZP 1, ZP 2, ZP 3, ZP 4 à ZP 6 dans le premier qua- drant. la zone Z Pl étant délimitée pratiquement par l'axe P, la droite p q = O et la droite p = 2. La zone ZP 2 étant délimitée pratiquement par l'axe P, la droite p q = O et la droite p = 2 et la droite p = 3. La zone ZP 3 étant délimitée pratiquement par l'axe P, la droite p q = O et la droite p = 3. Les zones ZP 4, ZP 5 et ZP 6 étant symétriques, par rapport à la droite p q = 0, aux zones ZP 1, ZP 2 et ZP 3. Les zones dans les autres quadrants se déduisant par rotations suc- cessives de 90 par rapport au point d'intersection des axes P et Q des zones du premier quadrant et en ce que le circuit de pondération affecte une valeur de l'ordre de "a" et "-a" aux zones Z Pl et ZP 4, une valeur de l'ordre de "b" et "-b" aux zones ZP 2 et ZP 5, -10- une valeur de l'ordre de "c" et f 7 c" aux zones ZP 3 et ZP 6, ou jal = 2, Ibl = 1 et Ic I = 5, l'affectation pour les zones des autres quadrants, se déduisant aussi par ladite rotation. 3 Dispositif de récupération de porteuse selon la revendi- cation 1, convenant pour une porteuse modulée selon seize états (MAQ 16), caractérisé en ce que le circuit de détermination de zones détermine des zones ZP 100 à ZP 105 dans le premier quadrant: La zone ZP 101 étant pratiquement délimitée par l'axe P, la droite q = 2 et la droite p = 2. La zone ZP 102 étant pratiquement délimitée par la droite p q = O et la droite q = 2. Les zones ZP 103, ZP 104 et ZP 105 étant symétriques, par rapport à la droite p q = 0. Les zones des autres quadrants se déduisant par rotations successives de 90 par rapport au point d'intersection des axes P et Q des zones du premier quadrant et en ce que le circuit de pondération affecte: une valeur de l'ordre de "j" et "-j" aux zones ZP 100 et ZP 105. une valeur de l'ordre de "fk" et "-k" aux zones ZP 101 et ZP 104. une valeur de l'ordre de " 1 " et "-1 " aux zones ZP 102 et ZP 103. o |il = 111 = 5 et Ikl = 1. 4 Dispositif de récupération de porteuse selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le circuit de détermination de zones comporte des circuits de décision, caractérisé en ce qu'une partie au moins de ces circuits de décision est utilisée pour déterminer les états. 5 Dispositif de récupération de porteuse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de correction sont constitués à partir de circuits logiques.