Brevet FR2810818A1 — publié le 20011228

PROCEDE D'EGALISATION D'UN SIGNAL NUMERIQUE DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé d'égalisation de signaux numériques pour compenser les pertes par effet peau dans les lignes de transmission. L'invention trouve son application dans tout systeme de communication et de transmission de données. La propagation de signaux électriques à travers de longues lignes de transmission, par exemple des câbles coaxiaux, subit des pertes dues à l'effet de peau Ces pertes peuvent être modélisées électriquement Le modèle electrique des pertes par effet de peau couramment utilisé dans la littérature est montre à la FIG.1. Ce modèle est représenté sous la forme d'un réseau résistances et de bobines d'inductance montées échelle. Il modélise les pertes par effet de peau pour une unité de longueur donnée de la ligne de transmission. Chaque branche de niveau i du réseau en échelle comporte une résistance Ri et une bobine d'induction Li montées en série, avec Ri = (2i+1) Ro et Li = Lo/ 8 (i+ l) . Des techniques, dites techniques d'égalisation, ont été mises au point pour supprimer ou tout au moins compenser ces pertes par effet de peau. Idéalement, l'égalisation est effectuée par un réseau passif dont la fonction de transfert est l'inverse de celle de la ligne de transmission considérée de sorte que, lorsque la ligne de transmission et le réseau d'égalisation sont montés en cascade, la fonction de transfert résultante est le plus possible indépendante de fréquence. Ce réseau est placé en bout de ligne de transmission, côté récepteur. L'égalisation consiste alors à atténuer les fréquences les moins atténuées dans la ligne de transmission et à ne pas atténuer les fréquences déjà atténuées par la ligne de transmission. circuit d'égalisation connu est représenté à la .2. I1 comporte une pluralité de résistances, R1, R2 R3, une bobine d'inductance L; et un condensateur La mise en cascade de ce circuit d'égalisation avec ligne de transmission permet d'obtenir une atténuation quasi-identique pour toutes les fréquences du signal transmis à travers la ligne de transmission. La valeur éléments R1, R2, R3, L; et C1 du circuit d'egalisation dépend des caractéristiques de la ligne de transmission, notamment du type et de la longueur de la ligne de transmission. Ces valeurs peuvent parfois être très élevées, ce qui rend très difficile leur intégration. Par ailleurs, la valeur de tous ces composants est à réajuster lorsque la longueur de la ligne de transmission et/ou le débit des signaux numériques véhiculés à travers cette ligne est modifié. L'invention procède d'une recherche menée relativement à des procédés et des dispositifs d'égalisation en vue d'obtenir un dispositif d'égalisation qui soit plus facilement réglable lors de changements de débit des signaux ou de longueur de la ligne. L'invention concerne un procédé d'égalisation d'un signal numérique transmis à partir d'une entité émettrice vers une entité réceptrice à travers une ligne de transmission, ledit procédé d'égalisation etant destiné à compenser les pertes par effet peau dans ladite ligne de transmission de manière à genérer signal numérique égalisé, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: détourner une fraction dudit signal numérique en un point entre la sortie de ladite ligne de transmission et l'entrée de ladite entité réceptrice, la fraction restante dudit signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice, - appliquer un retard z à ladite fraction de signal numérique détournée, et - soustraire ladite fraction de signal numerique retardée à ladite fraction restante du signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice. Le retard appliqué à la fraction de signal numérique détournée est fonction du débit binaire dudit signal numérique. De préférence, l'amplitude de la fraction de signal numérique détournée est multipliée par un coefficient de pondération. La valeur de ce coefficient est fonction de la longueur et la qualité de la ligne de transmission et du débit binaire du signal numérique. L'invention concerne également un dispositif d'egalisation d'un signal numérique transmis à partir d' entité émettrice vers une entité réceptrice à travers une ligne de transmission, lequel dispositif d'egalisation est destiné à compenser les pertes par effet de peau dans ladite ligne de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte: - premier moyen pour détourner une fraction dudit signal numérique en un point entre la sortie de ladite ligne de transmission et l'entrée de ladite entité réceptrice et pour appliquer un retard à ladite fraction de signal numérique détournée, la fraction restante dudit signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice, et - un second moyen pour soustraire ladite fraction de signal numérique retardée à ladite fraction restante du signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice. D'autres caractéristiques et avantages de 'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suit et qui est faite en référence dessins annexés dans lesquels - FIG.1, déjà décrite, représente réseau électrique modélisant les pertes par effet de peau dans un câble coaxial; - La FIG.2, déjà décrite, montre un circuit d'égalisation connu; - la FIG.3 est un schéma illustrant le principe du procédé de l'invention; - la FIG.4 montre un premier dispositif mettant en ceuvre procédé d'égalisation de l'invention; et - la FIG. montre un deuxième dispositif mettant en #uvre le procédé d'égalisation de l'invention. Dans la suite de la description, on considère une ligne de transmission L subissant des pertes par effet peau dont la sortie est connectée à un récepteur. cherche selon l'invention à égaliser un signal numérique S(t) présent à la sortie de la ligne de transmission L. Selon l'invention, on effectue les étapes suivantes: - détourner une fraction du signal numérique S(t) en un point intermédiaire entre la sortie de la ligne de transmission et l'entrée du récepteur; fraction restante du signal numérique S(t) transmise directement au récepteur; - appliquer un retard i à la fraction de signal numérique détournée, et - soustraire la fraction de signal numérique retardée à la fraction restante du signal numérique allant directement au récepteur. Bien entendu, le retard i doit être inférieur à période binaire du signal numérique S(t) pour que fraction de signal retardée soit soustraite à fraction de signal restante se rapportant à un même bit d'information dans le signal S(t). Avantageusement, l'amplitude de la fraction de signal détournée est multipliée par un coefficient de pondération P avant d'être soustraite à la fraction restante du signal S(t). Ce mode réalisation préféré est illustré par la FIG.3. fraction, notée SI (t), du signal numérique S (t) detournée puis traitée par un bloc, référence 10, appliquant un retard T. La fraction restante signal numerique S(t) et la fraction de signal retardee sont transmises à un bloc référencé 20. Ce bloc chargé de multiplier l'amplitude de la fraction de signal retardé par P et de soustraire la fraction de signal ainsi multipliée à la fraction restante signal S(t). Un signal numérique égalisé S"(t) présent à la sortie du bloc 20 est ensuite transmis récepteur. Une égalisation optimale est obtenue pour des valeurs optimales du retard T et du coefficient de pondération P. La valeur du retard t appliqué est fonction du débit binaire du signal numérique S(t). Comme indiqué précédemment, T doit être inférieur à la période binaire, notée T, du signal S (t) . I1 est de préférence proche de T/2. Par exemple, pour un signal numérique S(t) dont le débit binaire est égal à 1,25 Gbps (T = 0, 8 ns) , T est pris égal à 0, 35 ns. La valeur de T indépendante de la longueur ou du type de ligne transmission employée. La valeur du coefficient de pondération P appliqué est quant à elle dépendante non seulement caractéristiques (type, longueur) de la ligne transmission L mais également du débit binaire du signal S Ainsi, cas de changement de type ou de longueur de ligne de transmission L, il suffit de réajuster valeur du coefficient de pondération P. En revanche, on modifie le débit des signaux numériques transmis à travers la ligne de transmission L, il faut réajuster la valeur du retard i et celle du coefficient de pondération P. Ce procédé d'égalisation peut être mis en #uvre par différents dispositifs. Un premier dispositif d'égalisation conforme à l'invention est montré à FIG.4. Ce dispositif est connecté à la sortie d' ligne de transmission L, qui est par exemple un câble coaxial. Le signal numérique avant transmission à travers la ligne de transmission L est noté e (t) . S (t) désigne le signal numérique à la sortie de cette ligne de transmission. L'impédance caractéristique de la ligne de transmission L est égale à Zc. Le dispositif d'égalisation comprend une ligne transmission de type stub, référencée S, dont première extrémité est connectée à la sortie de ligne de transmission L et une deuxième extrémité connectée à la masse à travers une résistance terminaison R. L'impédance caractéristique du stub est égale à celle de la ligne de transmission L, soit Z,,. La longueur du stub S est définie pour introduire un retard T/2. Ce dispositif d'égalisation fonctionne de la manière suivante. Un signal s(t) arrive à l'instant t à la sortie de la ligne de transmission L. Une fraction de ce signal se propage dans le stub S et arrive à 'instant t+2/2 à la deuxième extrémité du stub S. Cette fraction de signal est alors réfléchie par la résistance de terminaison R puis se propage à nouveau sens inverse dans le stub S. Cette fraction de signal débouche alors du stub S à l'instant t+2 et se combine ensuite avec le signal débouchant de la ligne de transmission L. On modifie la valeur du retard T en agissant sur la longueur du stub S. L'amplitude du signal réfléchi dépend du coefficient de réflexion en bout de stub. Or, le coefficient de réflexion p est égal à : Par conséquent, valeur du coefficient de corrélation P est égale à valeur absolue du coefficient de réflexion p. La valeur du coefficient de pondération est donc fixée par valeur de la résistance de terminaison R. Lorsque R Des simulations ont montré le bon fonctionnement d'un tel dispositif. Pour un câble double type KX22, une longueur de 20 mètres et d' impédance caractéristique égale à 50 S2, transportant un signal différentiel avec un débit binaire de 1.25 Gbps ( soit = 0,8 ns), le dispositif d'égalisation nécessaire est constitué d'un stub engendrant un retard 175 ps et une résistance de terminaison R de S2 (soit -0,64). I1 est possible de construire différemment le dispositif d'égalisation. Un dispositif d'égalisation, représenté par la FIG.5, comprend un amplificateur AMP dont l'entrée est reliée à la sortie de la ligne de transmission L et la sortie à une première entrée d'un additionneur ADD à deux entrées. La seconde entrée de additionneur ADD est directement connectée à la sortie de la ligne de transmission L. sortie de additionneur délivre le signal égalisé. retard i est introduit par l'amplificateur AMP. Ce retard correspond au temps de propagation des signaux à travers l'amplificateur. De même, un coefficient de pondération P, égal au gain G de l'amplificateur, est appliqué au signal S' (t) . Le gain de cet amplificateur est de préférence négatif pour transformer l'opération de soustraction du procédé en addition. Ce type dispositif d'égalisation avec amplificateur est plutot réserve pour les cas où le retard à appliquer inférieur à 1 ns, c'est-à-dire pour la transmission de signaux numériques dont le débit binaire est supérieur à 2 Gbps. Dans ce type de dispositif, le temps propagation à travers l'amplificateur est réglé agissant par exemple sur le courant de polarisation de l'amplificateur. Pour débits binaires plus faibles, de l'ordre de 100 Mbps, on peut envisager également de traiter numériquement le signal S' (t) à l'aide d'un processeur numérique, le signal S'(t) ayant préalablement été converti à l'aide d'un convertisseur analogique/numérique. Le retard et le coefficient de pondération sont alors générés par un traitement numérique. En conclusion, ce procédé d'égalisation peut être appliqué aussi bien à des câbles à paires de fils torsadés transportant des signaux avec un débit de l'ordre de 100 Mbps et sur des distances supérieures à 100 mètres qu'à des câbles coaxiaux transportant des signaux avec un débit supérieur à 1 Gbps et sur des distances de l'ordre de 10 à 30 mètres. REVENDICATIONS 1) Procédé d'égalisation d'un signal numérique transmis à partir d'une entité émettrice vers une entité réceptrice à travers une ligne de transmission (L), ledit procédé d'égalisation étant destiné à compenser les pertes par effet de peau dans ladite ligne de transmission de manière à générer un signal numérique égalisé, caractérisé en qu'il comporte les étapes suivantes: - détourner une fraction dudit signal numérique (S'(t)) en un point entre la sortie de ladite ligne de transmission et l'entrée de ladite entité réceptrice, la fraction restante dudit signal numérique allant directement à ladite entite réceptrice, - appliquer un retard (t) à ladite fraction de signal numérique détournée (S' (t) , et - soustraire ladite fraction de signal numérique retardée à ladite fraction restante du signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le retard (i) appliqué à ladite fraction de signal numérique détournée est fonction du débit binaire dudit signal numérique. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amplitude ladite fraction de signal numérique détournée (S' ) est multipliée par un coefficient de pondération (P) avant d'être soustraite à ladite fraction restante du signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé ce que ladite étape de multiplication par un coefficient de pondération (P) est effectuée après que ladite fraction de signal numérique détournée ait été retardée. 5) Procédé selon la revendications 3 ou 4, caractérisé en ce le coefficient de pondération (P) appliqué a ladite fraction de signal numérique détournée fonction de la longueur et la qualité de la ligne de transmission et du débit binaire du signal numérique. 6) Dispositif d'égalisation d'un signal numérique transmis à partir d'une entité émettrice vers une entité réceptrice à travers une ligne de transmission (L), lequel dispositif d'égalisation est destiné à compenser les pertes par effet de peau dans ladite ligne transmission, caractérisé en ce qu'il comporte. - un premier moyen pour détourner une fraction dudit signal numérique (S'(t)) en un point entre la sortie de ladite ligne de transmission et l'entrée de ladite entité réceptrice et pour appliquer un retard (T) à ladite fraction de signal numérique détournée, la fraction restante dudit signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice, et - un second moyen pour soustraire ladite fraction de signal numérique retardée à ladite fraction restante du signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé qu'il comporte en outre un troisième moyen pour multiplier la fraction de signal numérique détournée par un coefficient de pondération (P) avant d'être soustraite à ladite fraction restante du signal numérique allant directement à ladite entité réceptrice. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé que les premier, second et troisième moyens sont constitués par une ligne de transmission (S) de type stub dont une première extrémité est connectée à sortie de ladite ligne de transmission (L) et seconde extrémité est connectée à la masse par 1 intermédiaire d'une résistance de terminaison , valeurs dudit retard (T) et dudit coefficient pondération (P) étant fonction respectivement de longueur de ladite ligne de transmission (S) de type stub et de la valeur de ladite résistance de terminaison (R) . 9) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en que les premier, second et troisième moyens sont constitués par un amplificateur (AMP) ayant un gain négatif dont l'entrée est connectée à la sortie de ladite ligne de transmission (L), et - un additionneur (ADD) à deux entrées dont première entrée est connectée à la sortie dudit amplificateur (AMP) et dont une seconde entrée est connectée à la sortie de ladite ligne de transmission (L), ledit additionneur délivrant un signal numérique égalisé, et en ce que le temps de propagation des signaux au sein dudit amplificateur et la valeur du gain dudit amplificateur fixent respectivement la valeur dudit retard (T) et la valeur dudit coefficient de pondération (P) .