Brevet FR2824205A1 — publié le 20021031

commande (14) de type numérique et/ou analogique. La présente invention concerne un équipement de radiocommunication comportant des moyens adaptés à appliquer un coefficient N à un signal ou aux signaux utiles émis par l'équipernent. Elle s'applique dans le cas d'une multiplication de la fréquence du signal par un coefficient N. L'expression un signal porteur de l'information. L'invention est utilisée dans le cas d'une modulation en phase lo et/ou d'une modulation en fréquence du signal utile. El le conce rne, par exemple, les éq uipements de radiocommunications jaisceaux hertziens, liaisons point à point, liaisons point-multipoint,) fonctionnant en bande de fréquences millimétriques. Dans les équipements de radiocommunication, la chane d'émission comporte généralement un dispositif permettant de transposer la fréquence du signal utile porteur de l'information en bande radiofréquence. La fréquence Fo de l'oscillateur local se trouve donc être du mêrne ordre de grandeur que la fréquence d'émission Fe. Ceci implique le développement de fonctions dans des gammes de fréquences élevées qui sont difficiles à réaliser notamment dans le domaine millimétrique. Il est aussi connu des chanes d'émission o l'étape de multiplication en fréquence est effectuée sur le signal de transposition en fréquence. L'idée de l'invention repose sur une nouvelle approche o le coefficient N est appliqué sur le ou les signaux utiles émis par un équipement de radiocommunication. L'objet de l'invention concerne un équipement radiofréquence comportant au moins un émetteur et/ou un récepteur d'un ou de plusieurs signaux utiles SO caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif adapté à appliquer un coefficient N au signal ou aux signaux utiles. Ceci peut correspondre à une multiplication du signal par un coefficient N. Selon un mode de réalisation, I'émetteur comprend au moins un dispositif adapté à moduler en phase ou en fréquence le ou les signaux utiles de fréquence Fm, au moins un dispositif de transposition en fréquence du ou des signaux utiles modulés, un dispositif adapté à mélanger le ou les signaux utiles modulés de fréquence Fm et la fréquence de transposition Fo afin d'obtenir un signal S4 à une fréquence Fr sensiblement égale à Fo+Fm. Dans le cas d'une modulation en phase, le coefficient de lO multIplication N est par exemple un nombre impair, dont la valeur est supérieure ou égale à m-1, o m est le nombre d'états de la modulation en phase. L'équipement est utilisé par exemple dans le domaine des fréquences supérieures à 10 GHz et de préférence supérieures à 25 GHz. L'invention concerne aussi un procédé d'émission eVou de réception d'un ou de plusieurs signaux utiles SO caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape o un coeffcient N est appliqué sur un ou des signaux utiles. Le procédé concerne par exemple un procédé d'émission d'un signal utile comportant au moins ies étapes suivantes: moduler le ou les signaux utiles SO de fréquence Fm' transposer le signal modulé S. à une fréquence Fm+Fo', avec Fo' la fréquence de transposition, À multiplier le signal modulé transposé S3 par un coefficient N afin d'obtenir un signal S4 à une fréquence d'émission Fe. Le signal est par exemple modulé en phase et le signal modulé transposé est multiplié par un coefficient N impair, ayant une valeur supérieure ou égale à m-1, o m est le nombre d'états de phase de la modulation. L'invention offre notamment les avantages suivants: une architecture simplifiée de la partie haute fréquence d'une chane d'émission, I'utilisation d'un minimum de composants dans la partie radiofréquence de l'émetteur, par exemple, 5. Ia réduction du nombre de puces dans le cas d'une application en bande millimétrique. Les puces millimétriques sont d'un coût élevé et d'une mise en place technologique difficile, une intégration réduite. o D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appara'^tront mieux à la lecture de la description qui suit donnée à titre illustratif et nullement limitatif en relation aux figures qui représentent: La figure 1 un schéma d'une chane d'émission selon l'invention, La figure 2 une variante de la chane d'émission de la figure 1 incluant un diviseur de fréquence, La figure 3 une variante de la chane d'émission de la figure 1 intégrant un diviseur de phase, La figure 4 un exemple chiffré de mise en _uvre de l'invention. De man ière à m ieux faire comp rend re l'objet de l'invention, la description qui suit, donnée à titre illustratif et nullement limitatif, concerne une chane d'émission d'un équipement radiofréquence intogrant un dispositif adapté à multiplier par un coefficient N le ou les signaux utiles SO émis. Sans so rtir du cad re de l 'invention, le coefficient pou rrait être u n coefficient de division conduisant à un résultat identique à celui obtenu avec le coefficient de multiplication. La figure 1 représente un exemple d'une chane d'émission d'un équipement radiofréquence. Elle comporte un modulateur 1 fournissant un signal utile S porteur de l'information, modulé en phase et de fréquence Fm, un oscillateur local 2 à une fréquence Fo', un mélangeur 3 recevant le signal utile modulé et un signal S2 à la fréquence Fo afin de les mélanger et produire un signal S3 à une fréquence Fr sensiblement égale ou égale à Fm + Fo. Ce signal S3 transposé en fréquence est envoyé vers un dispositif 4 adapté à ie multiplier par un coefficient N de façon à produire un signal S4 à la fréquence d'émission Fe, (Fe = N(Fo' + Fm)). Le signal multiplié est ensuite transmis à un amplificateur 5 permettant de lui donner la puissance suffisante pour son 1 0 émission. La multiplication par N du signal S3 de fréquence Fr et de phase initiale r génère une fréquence d'émission Fe = N.Fr et une rotation de phase N. qJr. Le principe du fonctionnement de la chane d'émission dans le cas d'une modulation de phase est décrit ci-après. En sortie du modulateur 1, le signal S de fréquence Fm est modulé par des sauts de phase correspondants aux données ou bits représentatifs de l' information à transmettre. La lettre m désigne le nombre d'états et dépend de la modulation de phase utilisée. a) Pour une modulation de tvue BPSK (abrégé anglo-saxon de Binary Phase Shift Key), la porteuse modulée peut se mettre sous la forme: S(t) = AxV(kTs)cOs(21rFm'+(p()) avec A, une constante correspondant à l'amplitude du ou des signaux, V(kTs) =+/-V dans l'intervalle de temps [kTs,(k+1)Ts]' o V(kTs) représente la valeur des bits qui codent l'information, Ts le temps symbole, avec Ts = r*Tb o Tb est la durée d'un bit et r le nombre de bits permettant de coder une information. La valeur de r est fonction de la modulation utilisée, par exemple r=1 en BPSK. Les phases ou ies sauts de phase valent: ix-pour i [O, m-1], m En modulation BPSK, m = 2 et deux états de phase 0 et sont ainsi obtenus. b) Pour une modulation QPSK (Quadrature Phase Shift keying), lo la porteuse modulée S,(t) s'exprime selon l'expression: S (t) = VI(kTs)A cos(27rF"t) + VQ(kTs)A sin(27rFm) = 1.41AVcos(2'TFmt-(k)) Il existe alors deux choix possibles pour les valeurs de Vl et de VQ dans l'intervalle de temps [kTs, (k+1)Ts]: ler cas: Vl(kTs) =+/-V et VQ(kTs)=+/-V 2ème cas: (Vl(kTs)' VQ(kTs) = [(V,O)' (-V'O)' (O,V)' (O,-V)] OU Vl(kTS) et VQ(kTS) représentent la valeur des bits qui codent I'information, s le temps symbole, avec Ts = r*Tb o Tb est la durée d'un bit et r le nombre de bits permettant de coder une information, la valeur de r est fonction de la modulation utilisée, par exemple r=2 en QPSK. Les phases ou les sauts de phase correspondants valent: dans le 1er cas, _(2i+1)x-pour i [O,(m/2)-1] avec m=4 m en QPSK ce qui conduit à quatre états de phase +I-(14) et +/-(3,T/4) et dans le 2ième cas, i2 pour i [O,...m-1], ce qui conduit à m quatre états de phase 0, n/2,, 3/2 pour la modulation QPSK. Le coefficient m représentatif du nombre d'états de phase pour une modulation donnée est m=2r, la valeur du coefficient r dépend de la modulation utilisée. Par exemple, pour la modulation BPSK (abrégé anglo-saxon de Bit Phase Shift keying) r=1 et m=2, pour la modulation en QPSK (abrégé lo anglo-saxon de Quadrature Phase Shift Keying) r=2 et m = 4. La valeur du coefficient N de multiplication est choisi par exemple en fonction de l'architecture de la chane d'émission et des performances de l'équipement radiofréquence. Dans le cas d'une modulation de phase QPSK, avec un coefficient N de multiplication en fréquence choisi comme étant un nombre impair ayant une valeur supérieure ou égale à (m-1), les sauts de phase à l'origine ix- ou +(2i + 1)x-deviennent respectivement des sauts de phase de N[ ix-] m m ou N[_ (2i+ 1)x-]. m Dans cet exemple, tous les états de phase modulo 2 sont retrouvés. La figure 2 schématise une première variante de réalisation du dispositif décrit à la figure 1 permettant notamment d'améliorer les performances spectrales du signal obtenu après multiplication. Pour cela, la charne d'émission comporte en plus des éléments décrits à la figure 1, un diviseur 6 de fréquence disposé avant le mélangeur 3. Ce diviseur divise le signal utile modulé S de fréquence Fm par un coefficient K,, afin d'obtenir un signal S', de fréquence Fm/K avant d'effectuer l'opération de transposition en fréquence à l'aide de la fréquence Fo' de l'oscillateur local 2. La figure 3 schématise une deuxième variante de réalisation o la chane d'émission comporte un diviseur 7 de phase ayant un coefficient de division K2. Ce diviseur est par exemple intégré dans le modulateur 1. Sans sortir du cadre de l'invention, le diviseur peut se trouver à l'extérieur du modulateur. Le modulateur 1 produit un signal S", dont la phase 4) est divisée par un coefficient K2 ce qui conduit à / K2. Ce signal est ensuite transmis au lo mélangeur pour être transposé en fréquence à l'aide de la fréquence Fo selon le schéma décrit en relation avec la figure 1 par exemple. Les valeurs des coefficients K, et K2 sont choisies par exemple selon des critères semblables à ceux utilisés pour le choix du coefficient de multiplication N. Le fait de diviser offre notamment la possibilité: de multiplier par un coefficient N quelconque, choisi en respectant les critè res précités sans restriction de condition afin de retrouver to us l es états de phase modulo 2, le coefficient de division étant alors égal au nombre N. À de pouvoir filtrer après division dans une bande passante plus étroite de l'ordre du débit (pour un débit de 4 Mbits, la bande nécessaire est au minimum de l'ordre de 4 M Hz, c'est la bande de base. Il n'est en effet pas possible de filtrer après muitiplication le signal portant l'information dans une bande inférieure à N *(bande de base) sans détériorer la qualité de transmission. La figure 4 représente un exemple chiffré de mise en _uvre de l'invention. Le modulateur de phase 1 génère une fréquence Fm à 1 GHz modulée par des sauts de phase correspondants aux données. Les sauts de phase ne sont pas filtrés et le signal modulé obtenu est un signal modulé à enveloppe constante. Le signal Fm est ensuite transposé par l'oscillateur local à 12.5 GHz afin d'obtenir un signal dont la fréquence Fr est égale à 13.5 GHz. Le signal est ensuite multiplié par 3 en utilisant un amplificateur multiplicateur de fréquence par 3 avant d'être transmis à un ensemble d'amplificateurs 5 afin de lui donner la puissance d'émission voulue. La modulation à enveloppe constante permet notamment de saturer de la chane d'émission sans détériorer les performances de transmission et l'utilisation du principe selon l'invention et sont particulièrement bien appropriées à l'utilisation du dispositif. Le choix pour la valeur de N est par exemple fonction de la modulation. En modulation BPSK, les sauts de phase 0/T d'origine deviennent des sauts de phase 0/3, ce qui donne encore 0/ (modulo 2 n). En modulation QPSK, les sauts de phase 0, /2,, 3/2, deviennent des sauts de phase 0, 3 /2, 3 et 9 /2 soit 0, T/2, et 3/2 (modulo 2c). Dans les deux exemples précités, les états de phase modulo 2?, sont retrouvés. Le dispositif décrit ci-dessus s'applique pour toutes les valeurs de fréquence mais se révèle plus particulièrement intéressant dans le cas d'une source pour la fréquence de transposition difficile à réaliser ou d'un coût élevé. Ceci correspond à des fréquences RF (Radio Fréquence) et OL élevées. L'exemple donné ci-dessus met en _uvre une modulation de phase, mais peut, sans sortir du cadre de l'invention, être utilisé pour une modulation en fréquence. Bien qua la pUncipe mis en uv dens la presents venton a# ate donna pour une chalice d'6mission, I'lnvention s'applique aussi pour une choline de Stepson Sun quement diquence. De mama, tour modulation auto que la moduin BPSK, OPSK preaches consonant une enveloppe constante ou senslblemen1 constante peuven161re usages dans le cadre de la prAsente invendon. REVENDICATIONS 1 - Equipement radiofréquence comportant au moins un émetteur et/ou un récepteur d'un ou de plusieurs signaux utiles S0 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (4) adapté à appliquer un coefficient N au signal ou aux signaux utiles S0. 2 - Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que I'émetteur comprend au moins un dispositif (1) adapté à moduler en fréquence ou en phase le ou les signaux utiles de fréquence Fm, en ce que le dispositif multiplicateur (4) est disposé après ledit dispositif de modulation (1) et au moins un dispositif (2) de transposition en fréquence et un dispositif (3) pour mélanger le signal utile S. modulé Fm et la fréquence de transposition Fo, afin d'obtenir un signal S3 à une fréquence Fr sensiblement égale à Fo+Fm 3 - Equipement selon la revendication 2 caractérisé en ce que la modulation est une modulation en phase et le coefficient N de multiplication est un nombre impair, supérieur ou égal à m-1, o m est le nombre d'états de la modulation. 4 - Equipement selon l'une des revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (6) de division en fréquence par un coefficient K, disposé avant le dispositif de multiplication (4). - Equipement selon l'une des revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (7) de division en phase par un coefficient K2 avant le dispositif de multiplication (4). 6 - Equipement selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que la modulation en phase est une modulation de type BPSK ou QPSK. 7 - Utilisation de 1' équipement selon l'une des revendications 1 à 6 dans le domaine des fréquences supérieures à 10 GHz et de préférence supérieures à 25 GHz. 8 - Procédé utilisé dans un équipement d'émission et/ou de réception d'un ou de plusieurs signaux utiles SO caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape o un coefficient N est appliqué au signal ou aux signaux utiles. lo 9 - Procédé d'émission d'un signal utile selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: moduler en phase ou en fréquence le ou les signaux utiles SO de fréquence Fm, À transposer le signal modulé S à une fréquence Fm+Fo'' avec Fo la fréquence de transposition, multiplier le signal modulé transposé S3 par un coefficient N afin d'obtenir un signal S4 à une fréquence d'émission Fe. - Procédé d'émission selon la revendication 9 caractérisé en ce que le signal utile est modulé en phase et le coefficient N est un nombre impair, ayant une valeur supérieure ou égale à m-1, o m est le nombre d'états de phase de la modulation. 11 - Procédé selon l'une des revendications 8 à 10 caractérisé en