Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
JB/MV
` F 11430
CIT-ALCATEL ~ ~ ~ g ~-
BREVET D'INVENTION
DISPOSITIF DE ~ECUPERATION DE RYTHME
Irvention de Michel LEMOUSSU
Société Anonyme dite
COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELEC0~NICATIONS CIT-ALCATEL
. -- ., ~ ,
La présente invention est relative a la transmission de
données. Elle concerne la récupération à la réception, du rythme d'un
signal numérique synchrone tran~mis par une modulation linéaire.
Dans un système de transmis3ion de données utilisant une
modulation linéaire, un signal binaire synchrone est soumis à une
mi~e en ~orme par un codeur avant d'être modulé et émis. Cette mise
en forme, qui a pour rale de limiter la bande passante du signa.l trans-
mis, transforme le signal binaire synchrone en un ~ignal à plusieurs
niveaux dont le speetre ne comporte aucune raie à la ~réquence de
rythne de sorte que la récupération du ryt.~me en réception ne peut
:. ................................. .
:':
`77 2.
s'effectuer par si~ple ~iltrage du signal reçu et démodulé, et néce~site
un traitement non linéaire du signal démodulé.
On connaît des diqpo~itifs de récupération de rythme qui
comportent un oscillateur centre sur la fréquence de rythme a~servi
par une boucle à verrouillage de phase sur le qignal de sorkie d'un ~;
redresseur double alternance recevant le signal démodulé . Ce~ dispo-
sitifs ont l'inconvénient de ne tolérer qu'un ~aible déphasage entre
le~ porteuses d'émis~ion et de réception~
La presente invention a pour but d'é~iter cet inconvénient.
Elle a pour objet un dispositi~ de récupération du rythme
pour un 3ystème de transmission de données par une modulation linéaire
comportant à la réception un demodulateur synchrone à deux porteuse~
en quadrature avec deux sortie~ l'une dite en phase, l'autre dite
en quadrature. Ce di~po~iti~ comporte :
- un premier redres3eur connecté à la sortie en phase du
démodulateur,
- un deuxième redresseur connecté à la sortie en quadrature
du démodulateur,
- un premier multiplicateur à deux entrées et une ~ortie,
ayant l'une de ~es entrées connectée à la sortie du premier redresseur
et l'autre entrée connectée à la sortie d'un oscillateur co~mandé
en ten~ion ~ournis3ant la ~réquence du rythme récupéré,
- un deuxième multiplicateur à deux entrées et une sortie
ayant l'une de ses entrées connectée à la sortie du deuxième redres~eur
et l'autre entrée connectée à la ~ortie dudit oscillateur co~mandé
en tension ~ournissant la ~réquence du rythme recupéré,
- un premier ~iltre paqse-bas connecté à la sortie du premier
multiplicateur,
~ ~ ~ 3.
- un deuxième ~iltre pa~se-bas connecté à la sortie du deuxième
multiplicateur,
- un sommateur à deux entrées et une ~ortie dont l'une des
entrées e t connectée à la sortie du premier flltre pas~e-bas et dont
l'autre entrée est oonnectée à la sortia du deuxième ~iltre passe-
DaS
- et ledit oscillateur co = ndé en ten~ion avec une entrée
de commande connectée à la sortie du sommateur et une sortie qui délivre
la fréquence du rythme récupéré et qui est connectée à 1'une des entrées
des premier et deuxième multiplicateurs.
Dans un mode pré~éré de réalisation on utilise, comme redresseurs,
des redresseurs à double alternance, on intercale des limiteurs absolus
entre ces derniers et les multiplicateurs, et l'on emploie des portes
logiques du type "ou exclusif" comme multiplicateurs.
D'autreq caractériqtiques et avantages de l'invention ressortiront
des revendications jointes et de la description ci-après d'un mode
de réali~ation donné à titre d'exemple et adapté à un système de trans-
mission de donnée~ en modulation d'amplitude à bande latérale unlque.
Cette desoription sera faite en regard du dessin dans lequel :
- la rigure 1 represente le sohéma ~énéral d'un système
de transmission de données en modulation d'amplitude à bande latérale
unique,
- la figure 2 repré~ente le sohéma d'un circuit de recupéra~
tion de rythme selon l!invention utilisé dans la partie réception
du système de transmission représenté à la ~igure 1
- et le flgures 3 et 4 sont des diagrammes explicltant
le fonctionnement du dispositif de récupération de rythme représenté
à la ~igure précédente.
;
i7~ 4.
On distingue sur la figure 1 un sy~tème de trans~ission
de données avec un dispositif d'emission 1, un dispositif de réception 2
et un canal de transmis~ion 3 reliant les dispositifs d'émission
et de réception.
Le dispositi~ d'émission 1 comporte :
- une source de données 4 fournissant des symboles binaires
à un rythme ou débit binaire 1/T,
- un brouilleur 5 connecté en sortie de la source de données 4,
- un codeur 6 connecté à la suite du brouilleur 5
- et un circuit de modulation 7.
Le brouilleur 5 effectue une somme modulo 2 des signaux
binaires de la source de données avec les signaux binaire~ d'une
séquence p eudoaléatoire. Sa structure et ~on fonctionnement sont
bien connus. On rappelera qimplement qu'il permet de mettre à profit
la propriété du ~peetre de raies d'un train d'impulsions~ propriété
selon laquelle la densité des raies augmente avec l'irrégularité
d'apparition des impulsions, irrégularité qui donne aux impulsions
le caractère d'un signal de bruit. Cette augmentation de densité
du 3pectre de raies est une propriété très~ intéres~ante car elle
facilite la récupération du rythme.
Le codeur 6 effectue la mise en ~orme du ~ignal binaire
pour le rendre apte à une modulation d'amplitude en bande latérale
unique. Il existe di~férentes mises en ~orme possibles. La plus utilisée
est déno~mée réponse partielle classe I1V. On pourra se reporter pour
cette dernière à un article de E.R. Kretzmer intitulé "Generalisation
of a technique ~or binary data communication" et publié dan~ la revue I.E.E.E.
Trans. Commu. tech. COM 14 n 1 feb 1966. Cette mise en ~orme permet
6~7 5.
d'atteindre la cadence de Nyquist (2 symboles par hertz de bande passante).
Elle est égale~ent bien adaptée à la modulation d'amplitude à bande
latérale unique car elle donne un signal nlayant que peu d'énergie
autour de la ~réquence nulle. Dans la suite de la description on admettra,
de manière non limitative, que la mise en ~orme adoptée est de ce
type.
Le cirouit de modulation 7 e~fectue la modulation d'amplitude
à bande latérale unique et, comme c'eqt souvent le caq ajoute, au
signal de modulation à bande latérale unique, un pilote à bas niYeau
à la fréquence de la porteuse de modulation.
Le dispositif de réception comporte :
- un circuit de récuperation de porteuse 8 connecté à l'entrée,
- un démodulateur 9 connecté à l'entrée et à la qortie du
- circuit de récupération de porteuse 8 et fournissant le signal reçu
démodulé,
- un circuit de récupération de rythme 10 connecté en sortie
du démodulateur 9~
- un éga~iseur 11 conneoté à la suite du démodulateur et
recevant le rythme récupéré,
- un décodeur 12 connecté à la sortie de l'égaliseur 11
- et un débrouilleur l3 connecté à la suite du décodeur 12
et fourni3~ant une estimatlon du signal engendré par la source de
donnée~ 4.
Le circuit de récupération de porteuse 8 fonctionne à partir
de l'onde pilote contenue dans le signal reçu. Il rsçoit souvent une
in~ormation d'erreur de phase de la part de l'égaliseur.
Le démodulateur 9 est un démodulateur synchrone.
~ ' -' ;, '`:
-' '~ '
~ ~3Lg~7~
6.
Le circuit de récupération de rythme 10 permet de retrouver
la fréquence de rythme des données engendrées par la qource 4 à partir
du signal reçu et démodulé.
L'égaliseur 11 a pour but de corriger les distorsions d'amplitude
et de temps de propagation de groupe engendrée~ par le canal de transmission.
Ses caractéristique~ de transmis~ion sont inverses de celles du canal 3
de manière à obtenir une réponse globale plate en amplitude et linéaire
en phase. Il e~t en général autoadaptatiP et réali~é sous ~or~e numérique
il traite alors de3 échantillons du signal prélevés à la cadenoe délivrée
par le circuit de récupération de rythme.
Le décodeur 12 permet de retouver des ~ignaux 90uq ~orme
binaire et le débrouilleur 13 de~ signaux binaire~ identiques à ceux
engendrés par la source de données 4. Ils ~ont également pilotés par
le circuit de récupération de rythme 10.
A l'exception du démodulateur at du circuit de récupération
de rythme, le~ di~férents circuits mentionné~ précédemment ne seront
pas detaillés. En ef~et ils n'intéressent pas directement l'invention
et leur réalisation eqt bien connue dans la technique.
Dans les ~y~tèmes de transmission de l'art antérieur, le
démodulateur synchrone est en ~énéral constitué par un multiplicateur
qui ef~ectue le produiS entre le signal reçu et la porteuse ~ournie
par le cirouit de récupération 8, et par un filtre passe-bas qui est
disposé a la quite et qui élimine du produit obtenut les compo~anteq
indésirable~ . Le circuit de récupération du rythme comporte un redresseur
connecté à la sortie du démodulateur et suivi soit d'une boucle à
verrouilla~e de phase soit d t un ~iltre centr2s l'un et l'autre sur
la ~réquence du rythme 1/T.
`
:
: - ..
7~7
7.
Le traitement non linéaire que ~ait ~ubir le redresseur
au signal en bande de base i93U du démodulateur ~ait apparaître une
raie à la ~réquence de rythme 1/T en phase avec celle d'émission.
Malheureusement on constate expérimentalement que l'amplitude de cette
dernière dépend du dépha~age entre la porteuse d'émission et la porteuse
de réception. La figure 3 repré~ente la forme de la courbe de variation
de llamplitude de cette raie en fonction du dépha~age ~ entre les
porteuse~ d'émi~q~ion et de réception. Elle ~ontre que ladite amplitude
accuse un maximum pour un déphasage nul et un minimum pour un dépha3age
égal à ~ qr Lorsque le déphasage ~ s'écarte trop de la valeur nulle,
l'amplitude de la raie est in~u~isante pour permettre la récupération
du rythme.
Le circuit de récupération de rythme, qui e3t représenté
à la figure 2 ne présente pas ce défaut. Il se conneote derrière un
démodulateur à deux porteuse~q en quadrature jouant le rôle du démodulateur
synchrone g. Ce démodulateur comporte, comme représenté à la rigure 2,
deux multiplicateurs 20, 21 9UiViS chacun d'un filtre pas~e-ba~ 22,
23. L'un 20 des multiplicateurs effectue le produit du signal reçu e (t)
privé de l'onde porteus2, par la porteuse récuperée p (t) délivrée
par le circuit de récupération de porteuse t8 ~i~ure 1). Le filtre
pa3se-bas 22t qui le suit, élimine du produit obtenu, le~ composantes
indésirables et délivre sur une ~ortie 25 dite en pha~e un signal
~1 ~t) qui est le signal démodulé lorqque les porteuses d'émission et de
réception 30nt en phase. L'autre multiplicateur 21 e~ectue le produit
du ~ignal reçu e (t) privé de l'onde porteuse, par la porteuse récupérée p (t~
a~ectée au préalable d'un retard de phase de 2~ par un circuit déphaseur 25.
Le filtre pa3se-bas 23 qui le suit, élimine du produit obtenu, les
~ ` ''': :
~ 9~ 8.
composantes indé~irables et délivre sur une sortie 27 dite en quadrature
un signal x2 (t).
Le circuit de récupération de rythme 10 proprement dit comporte,
comme représenté sur la figure 2 :
- un premier redresseur 30 à double alternance connecté
en entrée à la sortie en phase 26 du démodulateur à deux porteu~eq
en quadrature 9,
- un deuxième redresseur 31 à double alternance connecté
en entrée à la sortie en quadrature 27 du démodulateur à deux porteuses
en quadrature 9,
- un premier limiteur absolu 32 connecté à la suite du premier .
redresseur 30 délivrant un signal x'1 (t),
- un deuxième llmiteur absolu 33 connecté à la ~uite du
deuxième redresseur 31 et délivrant un si~nal x'2 (t),
- un premier multiplicateur 34 à deux entrées dont l'une
e~t connectée à la sortie du premier limiteur ab~olu 32 et dont l'autre
est connectée à la sortie d'un o~cillateur contrôlé en tension 39,
- un deuxième multiplicateur 35 à deux entrées dont l'une
est connectée à la 30rtie du deuxième limiteur absolu 33 et dont l'autre
e~t connectée à la sortie de l'oscillateur controlé en tension 39,
- un premier ~iltre passe-bas 36 connecté à la sortie du
premier multiplicateur 34,
- un deuxième ~iltre pa~e~bas 37 connecté à la sortie du
deuxième multiplicateur 35,
- un sommateur 38 à deux entrées dont l'une est connectée
à la suite du premier ~iltre passe~bas 36 et dont l'autre est connectée
à la suite du deuxième ~iltre paq~e-ba~ 37
6~7~
9-
- et ledit oscillateur commandé en tension 39 dont l'entrée
de commande est connectée à la sortie du sommateur 38 et dont la sortie
est connectée à une entrée de chacun des premier et s0cond ~ultiplicateurs 34
et 35.
L'o~cillateur commandé en tension 39 délivre un signal rectan-
gulaire dont la ~réquence peut varier dan~ une plage étroite autour
de celle de rythme 1/T en ~onction du signal appliqué à 90n entrée
de co~ande par le ~ommateur 38.
Les premier et deuxième multiplicateur~ 34 et 35 sont des
portes logiques du type "ou exclusi~" à deux entrées.
La ~ortie en pha~e 26 du démodulateur 9 fournit un signal x
(t) qui corre~pond au signal démodulé obtenu avec un démodulateur
synchrone à une 3sule porteuse. Le redres~eur 30 permet de faire apparaître
dans ce signal, de manière connue en soi, une raie à la fréquence 1/T,
en phase avec le rythme d'émission, dont l'amplitude varie avec l'angle
de déphasagc ~ entre le~ porteuses d'émission et de réception avec
une loi représentee ~ur la ~igure 4 par la courbe A qui est l'analo~ue
de celle repré entée à la ~igure 3. Le li~iteur absolu 32 po~ède
un seuil ré~lable a~usté pour obtenir un maximum d'amplitude de la
raie à la fréqu~nce 1/T dan~ le signal x'l (t).
La sortie en quadrature 27 du démodulateur 9 ~ournit un
signal x2 (t3 qui correspond à un signal démodule obtenu avec un démodulateur
synchrone à une ssule porteuse présentant par rapport à la porteuse
émlssion un écart de phase ~ égal à~ ~ 2. Le redresseur 31 permet
de ~aire apparaltre, comme dans le cas du signal x1 (t), une raie
à la fréquence 1/T en phase avec le rythme d'émission dont l'amplitude
varie avec l'angle du dépha~age ~ entre les porteusas d'émission
6~7
10.
et de réception avec une loi qui peut se déduire de celle repréqentée
à la figure 3 en remplacant ~ par ~ ,ce qui compte tenu du ~ait que ~
et ~sont liés par la relation ~ ~ ~ ~ 2 conduit à la loi représentée
sur la figure 4 par la courbe B. Les deux signaux x1 (t) et x2 (t)
présentent de~ raies à la ~réquence 1/T dont les amplitudes varient
en sens inverses l'une de l'autre en fonction du déphasage ~ entre
les porteuses d'émission et de réception. L'utilisation simultanée
de ceq deux signaux x1 (t) et x2 (t) permet donc de 3 'a~ranchir des
e~et~ du déphasa~e ~entre les porteuse~ d'emission et de réception.
Chacun d'eux est appliqué à un comparateur de phase distinct constitué
du multiplicateur 34 suivi du ~iltre pas~e-bas 36 ou du multiplica-
teur 35 ~uivi du riltre passe-ba~ 37. Le~ tension~ continues i~sues
de ces comparateurs sont additionnée~ dans le sommateur 38 et appliquées
à 1'entrée de commande de 1'oscillateur contrôlé en tenqion 39 selon
la technique des boucles de phase.
On peut sans ortir du cadre de l'invention modi~ier certaines
disposition~ ou remplaoer certainq moyen~ équivalents. On peut nota~ment
ne pas utiliser les circuits limiteur~ ab~olus 3Z,33 et employer des
multiplicateurs analogiques.
~' :
