Brevet FR2567700A1 — publié le 19860117

COMBINER POUR RECEPTION EN DIVERSITE La présente invention se rapporte aux combineurs qui permettent de mélanger les signaux de sortie d'au moins deux récepteurs, de télémesure par exemple, fonctionnant en diversité, afin d'obtenir un signal ayant le meilleur rapport signal sur bruit (S/B) possible. I1 est bien connu de transmettre un même signal sur deux voies distinctes soumises a des perturbations décorrélées. Par exemple, on transmet une télémesure à l'aide de deux porteuses de fréquences distinctes suffisamment éloignées pour ne pas âtre soumises aux mêmes évanouissements (fading). A la réception, on choisit le signal le moins perturbe. Le critère de choix est le plus souvent le niveau de reception des porteuses, obtenu à partir des valeurs des contrôles automatiques de gain (CAG) des récepteurs. Le rapport S/B du signal final est donc celui du signal sélectionné. On sait aussi augmenter ce rapport S/B du signal final en combinant de manière judicieuse - pendant en particulier du type de modulation des porteuses - ces deux signaux. On peut, par exemple, faire une somme ponderée et obtenir une améliora- tion de 3 dB du rapport S/B du signal final lorsque les rapports S/B des deux signaux de réception sont égaux. Même dans le cas d'un simple choix du signal de sortie, le critere de decision suppose que les niveaux nominaux de sortie et les réactions des CAG soient identiques pour les deux récepteurs. Ceci implique que les réglages de départ soient les mêmes, ainsi que les dérives ulterieures. Ces conditions sont ra rement realisees. Elles le sont d'autant moins que l'usage est d'utiliser un combineur distinct pouvant être raccordé à toutes sortes de recepteurs de caractéristiques diverses. Un tel combineur doit donc posséder des moyens de réglage et d'étalonnage importants et compliqués, et ces moyens ne peuvent être utilisés que rarement. Le combineur, selon l'invention, utilise des moyens de traitement des signaux de sortie et de CAG des récepteurs commandés par un dispositif à microprocesseur, qui permettent de ramener ces signaux à des valeurs normalisées et de les traiter à partir d'une table de référence implantée dans une mémoire lors d'une phase d'étalonnage pilotée par ce même dispositif à microprocesseurs. D'autres particularités et avantages de l'invention appa rairont clairement dans la description suivante presentée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, le schéma synoptique d'un combineur selon l'in vention, - la figure 2, une table utilisée dans la logique 106 de la figure 1 Le système de réception en diversité représente sur la figure 1 comprend deux récepteurs 101 et 102 relies à un générateur d'étalonnage 103 et à un ensemble d'elements formant un combineur selon l'invention. Les entrées des récepteurs sont relies par des commutateurs 104 et 105 d'une part aux antennes de réception et d'autre part à la sortie du générateur 103. Ces commutateurs sont actionnés par une sortie d'une logique à microprocesseur 106. Cette logique comprend d'une manière connue un microprocesseur muni de mémoires mortes et vives ainsi que de circuits d'entree / sortie. Un programme inscrit dans cette memoire permet de faire fonctionner le combineur tant en étalonnage qu'en réception normale. Le générateur 103 est lui-meme commandé, en particulier en niveau de sortie et en modulation par la logique 106, par I'.intermédiaire, par exemple, de signaux conformes aux normes du bus IEEE. Les sorties video des récepteurs sont appliquées respectivement à des atténuateurs programmables 107 et 108 commandés par la logique 106. Les sorties de ces atténuateur sont appliquées, par l'intermédiaire d'un commutateur o, lui-même commandé par la logique 106, à un convertisseur analogique/numérique à carac téristique logarithmique. Les sorties de ce convertisseur sont appliquees sur les entrées de la logique 106. Les connexions de service du convertisseur, telles que les horloges, les remises à zéro, etc, n'ont pas été représentées sur la figure, ainsi que celles des autres organes. Pendant le processus d'étalonnage, un signal de niveau et de modulation détermine est appliqué sur les entrées des récepteurs. Les signaux de sortie vidéo, convertis en - numérique, sont successiven,ent mesurés par la logique 106 qui commande en conséquence les atténuateurs 107 et 108 pour obtenir en sortie de ceuxci des signaux normalisés de même niveau. Les sorties de CAG des récepteurs sont successivement déca lées par addition de tensions continues dans des additionneurs 111 et 112, et amplifiées par des amplificateurs à gain réglables 113 et 114. Les tensions do décalage et de commande de gain proviennent des quatre convertisseurs numérique / analogique 115 à 118 recevant des signaux numériques de la logique 106. En sortie des nultiplicateurs 113 et 114, les signaux de CAG sont appliqués à deux convertisseurs analogique / numérique 119 et 120. Ces convertisseurs sont de préférence logarithmiques. Les sorties de ces convertisseurs sont appliquées sur les entrées de la logique 106. Pendant le processus d'étalonnage, des signaux de niveau maximal et minimal, selon les conditions de réception prévues, sont appliques sur les entrées des récepteurs. Les signaux de CAG correspondant, convertis en numérique, sont mesures par la logique 106 qui commande en conséquence les convertisseurs 115 à 118 de manière a fournir aux additionneurs 111 et 112 des tensions permettant de fixer les niveaux minimal s de CAG à une valeur constante (réglage de pente). Ce processus de normalisation est nécessaire en raison des comportements très variables des tensions de CAG selon les récepteurs, leurs réglages et leurs dérives. Le processus d'etalonnage se poursuit ensuite, toujours sous la commande de la logique 106, par l'envoi sur les entrées des récepteurs de signaux non modulés dont les niveaux croissent par echelon entre les valeurs maximales et minimales prevues. Comme ces signaux ne sont pas modules, les signaux vidéo en sortie des récepteurs representent le bruit en réception pour chaque échelon du niveau d'entrée de ces récepteurs. Ce bruit, normalise dans les attenuateurs 107 et 108 puis numérisé dans le convertisseur 110, est mesuré pour chaque échelon par la logique 106 puis mémorisé dans la mémoire de celle-ci. De même, les niveaux de CG (normalisés et numérisés) correspondant à chaque échelon sont mémorises dans cette éoire. On sait que la combinaison des signaux vidéo pour obtenir un signal de sortie du combineur ayant le meilleur rapport S/B se fait par une addition pondéree selon une loi qui dépend du type de modulation et dont les paramètres sont les niveaux de bruit en sortie des récepteurs. Cette addition peut se faire par exemple par l'intermédiaire d'un potentiomètre électronique 121 commandé par la logique 106. Celle-ci détermine le bruit en sortie de chaque récepteur à partir du niveau de CAG mesure et selon les données mesurées pendant l'étalonnage, qui font correspondre a un niveau de CAG déterminé un niveau de bruit lui-même déterminé. Elle peut alors détermi- ner à partir de ces niveaux de bruit et de la loi de pondération introduite par ces moyens de commande, un clavier par exemple, le coefficient a ae pondération entre les deux signaux vidéo. Une telle détermination peut conduire à des calculs relativement longs et incompatibles avec la rapidité souhaitée pour la réaction du combineur. Selon l'invention, ces calculs sont faits l'avance pendant l'étalonnage, pour chaque couple de niveaux de CAG et le resultat, qui est un mot binaire, representant a et directement applicable à la commande du potentiomètre 121 est mémorisé dans une table représentée partiellement sur la figure 2 pour le cas où les CAG sont numérisés sur 64 niveaux. Les deux premières colonnes comprennent les valeurs des CAG et l'on remarque que pour une valeur déterminée d'un CAG, il y a 64 lignes de la table correspondant aux 64 valeurs de l'autre CAG décrivant l'échelle de variation de ce dernier. Chacune de ces lignes comprend la valeur de a calculée pour les deux valeurs du CAG, ainsi que la valeur d'un coefficient Q décrit plus loin. Dans ces conditions, cette table peut être représentée par une simple mémoire de 4096 mots contenue dans la logique 106. En effet, il y a 4096 couples de valeurs des CAG qui peuvent correspondre directement aux 4096 adresses de cette mémoire, puisqu'ils sont numerisés. En lisant donc le mot de la mémoire à l'adresse définie par les deux mots représentant les CAG, pris ensemble et dans le bon ordre, on obtiendra donc un mot de n bits (n défini par l'organisation de la r,Temoire) dont les n1 premiers représentent le coefficient a et les n - n1 derniers le coefficient Q. il est bien clair que cette structure permet une très gran de rapidite de réponse aux variations des valeurs des CAG, puisqu'en reponse à l'arrivée des deux mots de CAG, il y a simple ment lecture d'un mot dans la mémoire et envoi de ce mot vers le potentiomètre 101. De même, cette structure ne consomme qu'un matériel très réduit puisque la logique 106 comprend déjà une memoire vive et qu'il y a simplement lieu d'en augmenter éventuellement la taille. En résumé, pendant une phase préalable d'étalonnage, la logique 106 commande le générateur 103 pour appliquer aux récepteurs 101 et 102 des signaux d'entree déterminés. Les récepteurs délivrent à partir de ces signaux d'entrée des signaux vidéo et de CAG qui sont numérisés, puis mesurés par la logique 106. Celle-ci commande la normalisation de ces signaux puis remplit une table permettant d'obtenir un coefficient a, caractéristique du mélange à effectuer, en fonction des valeurs des CAG. Ensuite, pendant une phase d'exploitation, ou les signaux de réception arrivent sur les récepteurs, la logique 106 mesure les CAG et lit dans une table la valeur de c. correspondant à cette mesure. Cette valeur est adressée au potentidmètre 121 où elle commande la pondération du mélange des signaux vidéo. En outre, à chaque valeur de a peut être associé un coefficient Q qui donne en quelque sorte la qualité du signal de sortie vidéo du combineur, selon une loi , elle aussi variable en fonction du type de mélange choisi. L'intérêt de ce coefficient Q est l'utilisation de trois combineurs matériellement identiques dans le cas d'une reception en quadruple diversité (fréquence et polarisation par exemple). En effet, il faut au troisième combineur, qui reçoit en entrée les sorties vidéo des deux premiers, des informations analogues aux CAG des récepteurs.Ces informations seront alors les signaux Q de sortie des logiques des deux premiers combineurs, appliqués directement sur les entrées de la logique du combineur final, puisqu'ils sont déjà numérisés et que les logiques des combineurs d'entree ont pu les élaborer selon la normalisation nécessaire. L'utilisation de convertisseurs analogique / numérique à caractéristique logarithmique tant pour le signalvidéo que pour les CAG permet de combiner avec un maximum de performances des signaux video correspondant à des signaux d'entrée des récepteurs ayant une dynamique de près de 100 dB, tout en ayant un matériel relativement simple travaillant sur un nombre de bits raisonnable (8 pour le signal video et 6 pour les CAG). Combiné avec l'utilisation de la table remplie à l'étalonnage et lue à l'exploitation, ceci permet de faire l'étalonnage en quelques secondes et d'avoir un temps de réponse, par rapport à la variation de niveau des CAG, de quelques microsecondes. R E V EN D I C A T I O N S 1. Combineur pour réception en diversité, du type comDre- nant des moyens (121) pour auditionner de manière pondérée deux signaux vidéo, et des moyens (106) pour commander cette addition a partir de deux signaux de commande automatique de gain CAG, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (107, 198) pour nonnaliser les signaux vidéo à un niveau déterminé, ces moyens pour normaliser les signaux de CAG en seuil (111, 112) et en pente (113, 114), un potentiomètre à commande nuérique (121) formant les moyens d'addition des signaux vidéo, un convertisseur analogique / numérique à caractéristique logarithmique (110) pour convertir en numérique les signaux vidéo, des moyens (119, 120) pour convertir en numérique les signaux de CAG, et une logique à microprocesseur (106) pour recevoir les signaux vidéo et de CAG convertis en numérique et commander les moyens de normalisation des signaux vidéo et de CAG et le potentiomètre a commande numerique. 2. Combineur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la logique (106) permet en outre de commander un générateur exte-- rieur d'étalonnage pour déterminer les réglages des moyens de normalisation des signaux vidéo (107, 108) et de CAG (111 - 114). 3. Combineur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la logique (106) comprend une mémoire qui est remplie lors Je l'étalonnage par un premier ensemble de rots numeriques destinés à commander le potentiomètre numérique (121), cRaque mot corres. pondant à- un couple de valeurs des signaux de CAG, ces couples couvrant toute la gamme de variation de ces signaux, et l'adresse de chaque mot dans la mémoire étant constituée par un mot formé par les valeurs numériques du couple de valeurs correspondant à ce mot. 4. Combineur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mémoire de la logique (106) comprend en outre un deuxième ensemble de mots numeriques destinés a donner une synthèse des valeurs des signaux de CAG, chacun des mots de ce deuxième ensemble étant associé à un mot du premier et ayant la même adresse que celui-ci.