Modulation d'un siσnal numérique à spectre étroit et à enveloppe sensiblement constante Modulation of a digital signal with a narrow spectrum and a substantially constant envelope
La présente invention concerne une technique de modulation d'un signal numérique. Elle s'applique donc dans le domaine des transmissions, notamment dans celui des radiofréquences .The present invention relates to a technique for modulating a digital signal. It therefore applies in the field of transmissions, in particular in that of radio frequencies.
Une application typique vise les systèmes de radiocommunication, en particulier les systèmes dits "large bande" . De tels systèmes sont naturellement conçus pour offrir une forte capacité et il convient donc d'adopter une modulation à efficacité spectrale élevée, ce qui revient à dire que le spectre d'un canal donné doit être le plus étroit possible compte tenu des spécifications techniques.A typical application is aimed at radiocommunication systems, in particular so-called "broadband" systems. Such systems are naturally designed to offer a high capacity and it is therefore necessary to adopt a modulation with high spectral efficiency, which amounts to saying that the spectrum of a given channel must be as narrow as possible given the technical specifications.
De plus, on utilise généralement une modulation à enveloppe constante, ce qui permet de minimiser la complexité des émetteurs. En effet, si le signal présente des variations d'amplitude relativement importantes, il faut que les étages d'amplification, en particulier l'amplificateur de puissance, soient parfaitement linéaires. II apparaît cependant que toutes les modulations à enveloppe constante connues jusqu'à présent ont un spectre qui présente un lobe latéral.In addition, constant envelope modulation is generally used, which makes it possible to minimize the complexity of the transmitters. Indeed, if the signal has relatively large amplitude variations, the amplification stages, in particular the power amplifier, must be perfectly linear. However, it appears that all of the constant envelope modulations known up to now have a spectrum which has a lateral lobe.
Ce lobe latéral, s'il est situé dans le spectre d'un canal voisin, va augmenter le niveau d'interférences dans ce canal voisin.This lateral lobe, if it is located in the spectrum of a neighboring channel, will increase the level of interference in this neighboring channel.
A titre d'exemple, la modulation GMSK (pour "Gaussian Minimum Shift Keying" ) employée dans le système GSM présente un lobe latéral situé à -40 dBc et à 200 kHz du lobe principal , alors que 1 ' espacement entre deux canaux adjacents est lui aussi de 200 kHz. On comprend bien que l'efficacité spectrale est réduite en conséquence.For example, the GMSK modulation (for "Gaussian Minimum Shift Keying") used in the GSM system has a side lobe located at -40 dBc and 200 kHz from the main lobe, while the spacing between two adjacent channels is also 200 kHz. It is clear that the spectral efficiency is reduced accordingly.
On connaît par ailleurs les modulations QAM (pour "Quadrature Amplitude Modulation") dont le spectre ne présente pas de lobe latéral pour peu qu'on utilise un filtre de mise en forme approprié.
Cependant, ces modulations provoquent de fortes variations de l'amplitude du signal modulé. Comme mentionné plus haut, il convient dans ce cas d'utiliser des amplificateurs plus complexes et, partant, plus coûteux. La présente invention a ainsi pour objet une technique de modulation qui présente un spectre sans lobe latéral tout en conservant une enveloppe pratiquement constante.We also know the QAM modulations (for "Quadrature Amplitude Modulation") whose spectrum does not have a side lobe as long as an appropriate shaping filter is used. However, these modulations cause large variations in the amplitude of the modulated signal. As mentioned above, it is appropriate in this case to use more complex amplifiers and therefore more expensive. The present invention thus relates to a modulation technique which presents a spectrum without lateral lobe while retaining a practically constant envelope.
L'invention s'applique donc à un signal de transmission résultant de la modulation d'un signal numérique de données par une fonction de modulation dépendant du temps t, ce signal de données étant formé d'une suite de bits chacun bjç identifié par son rang k et présentant une durée T, ce signal de transmission consistant en une sommation indexée sur le rang k du produit de la constante complexe j à la puissance k, de la fonction de modulation h(t-kT) et d'un signal d'entrée. Selon l'invention, le signal d'entrée étant une fonction du signal de données, la fonction de modulation est une fonction gaussienne du temps t. Avantageusement, cette fonction de modulation est ainsi définie : t2 The invention therefore applies to a transmission signal resulting from the modulation of a digital data signal by a modulation function dependent on time t, this data signal being formed of a series of bits each bjç identified by its rank k and having a duration T, this transmission signal consisting of a summation indexed on rank k of the product of the complex constant j at the power k, of the modulation function h (t-kT) and of a signal d 'Entrance. According to the invention, the input signal being a function of the data signal, the modulation function is a Gaussian function of time t. Advantageously, this modulation function is thus defined: t 2
2σ2T2 h ( t ) = — e , où2σ 2 T 2 h (t) = - e, where
G 27T le paramètre σ est un facteur de forme qui détermine l'étalement d'un bit. La forme la plus simple de mise en oeuvre deG 27T the parameter σ is a form factor which determines the spread of a bit. The simplest form of implementation of
1 ' invention consiste à définir le signal d' entrée comme étant égal au signal de données.The invention consists in defining the input signal as being equal to the data signal.
Toutefois, en adoptant cette solution, le signal de transmission présente encore des variations d'amplitude qui, bien que minimes, apportent toujours quelques contraintes sur les amplificateurs de l'émetteur.
Ainsi, de préférence, le signal d'entrée vaut :However, by adopting this solution, the transmission signal still presents amplitude variations which, although minimal, always bring some constraints on the amplifiers of the transmitter. Thus, preferably, the input signal is worth:
N F(k) = ∑a" B n , où n =0NF (k) = ∑a "B n , where n = 0
- N, niveau de correction, est un entier naturel strictement positif, - a est une constante de correction positive,- N, level of correction, is a strictly positive natural integer, - a is a constant of positive correction,
- le polynôme _ est ainsi défini :- the polynomial _ is defined as follows:
L 2 ML 2 M
B k n = Σ ( π » k + p > < «*B k n = Σ (π " k + p ><" *
1 =1 i =0 1 > une famille d'entiers relatifs pτ_ j_ est construite de sorte qu'il existe un entier naturel M qui permette de vérifier les relations suivantes:1 = 1 i = 0 1 > a family of relative integers pτ_ j_ is constructed so that there exists a natural integer M which makes it possible to verify the following relationships:
M MM M
M MM M
Y p — ∑ p = 2nY p - ∑ p = 2n
^ 1 ,2 i ^ 1 ,2 i -1 i =0 i =1 p < p quel que soit i^ 1, 2 i ^ 1, 2 i -1 i = 0 i = 1 p <p whatever i
1 ,i 1 ,i +11, i 1, i +1
- L représente le nombre total de ces familles.- L represents the total number of these families.
A titre d'exemple, la constante de correction a pour 1_ valeur e σ2 • L'invention concerne également un modulateur pour produire le signal de transmission.For example, the correction constant has for 1_ value e σ2 • The invention also relates to a modulator for producing the transmission signal.
Selon un mode de réalisation privilégié, le modulateur comprend un processeur numérique qui reçoit le signal d'entrée pour produire la partie réelle et la partie imaginaire du signal de transmission, un premier mélangeur pour multiplier la partie réelle par une porteuse, un dephaseur recevant cette porteuse pour la déphaser de π/2, un deuxième mélangeur pour multiplier la partie imaginaire par le signal de sortie du dephaseur, et un additionneur
pour faire la somme des signaux de sortie des deux mélangeurs .According to a preferred embodiment, the modulator comprises a digital processor which receives the input signal to produce the real part and the imaginary part of the transmission signal, a first mixer to multiply the real part by a carrier, a phase shifter receiving this carrier for the phase shift of π / 2, a second mixer to multiply the imaginary part by the output signal of the phase shifter, and an adder to sum the output signals of the two mixers.
Avantageusement, lorsque le niveau de correction est supérieur à zéro, le processeur numérique comprend un premier module pour produire les polynômes B^11.Advantageously, when the level of correction is greater than zero, the digital processor comprises a first module for producing the polynomials B ^ 11 .
De plus, le processeur numérique comprend un deuxième module pour produire des échantillons numériques du signal de transmission, quatre échantillons E^+i étant associés au bit bjς pour i variant de 0 à 3 et valant : k ~5 q 1 i 1 7 E = V j .( b +—. B + .B ). hIn addition, the digital processor comprises a second module for producing digital samples of the transmission signal, four samples E ^ + i being associated with the bit bjς for i varying from 0 to 3 and being equal to: k ~ 5 q 1 i 1 7 E = V j. (B + -. B + .B). h
4k+i ^ q 8 q 54 q 4(k~q )+i q =k4k + i ^ q 8 q 54 q 4 (k ~ q) + iq = k
L'invention concerne aussi un démodulateur pour restituer le signal de données à partir du signal de transmission.The invention also relates to a demodulator for restoring the data signal from the transmission signal.
De préférence, ce démodulateur comprend un organe de transposition en bande de base qui reçoit un signal ayant fait l'objet d'une modulation par la fonction de modulation, un multiplieur complexe pour multiplier le signal de sortiePreferably, this demodulator comprises a base band transposition member which receives a signal which has been the subject of a modulation by the modulation function, a complex multiplier for multiplying the output signal
_ • JEÈ. de cet organe de transposition par l'expression e 2T, un opérateur de convolution qui effectue la convolution du signal de sortie du multiplieur complexe et de la fonction de modulation, et un organe de décision qui restitue le signal de données en fonction du signe de la partie réelle du résultat de cette convolution._ • JEÈ. of this transposition organ by the expression e 2T , a convolution operator which performs the convolution of the output signal of the complex multiplier and of the modulation function, and a decision organ which restores the data signal as a function of the sign of the real part of the result of this convolution.
Cet organe de transposition est couramment un filtre de Hubert.This transposition organ is commonly a Hubert filter.
La présente invention apparaîtra maintenant de manière plus détaillée dans le cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, un schéma d'un modulateur selon l'invention,The present invention will now appear in more detail in the context of the following description of exemplary embodiments given by way of illustration with reference to the appended figures which represent: FIG. 1, a diagram of a modulator according to the invention,
- la figure 2, un schéma d'un premier module d'un mode de réalisation du modulateur,
- la figure 3, un schéma d'un deuxième module de ce même mode de réalisation du modulateur,FIG. 2, a diagram of a first module of an embodiment of the modulator, FIG. 3, a diagram of a second module of this same embodiment of the modulator,
- la figure 4, un schéma d'un démodulateur selon 1 ' invention . II s'agit donc de moduler un signal numérique de données qui consiste en une suite de bits bjς prenant la valeur + ou -1.- Figure 4, a diagram of a demodulator 1 according to the invention. It is therefore a question of modulating a digital data signal which consists of a series of bits bjς taking the value + or -1.
On connaît 1 ' expression suivante d'un signal de transmission modulé S qui recouvre plusieurs types de modulation :The following expression of a modulated transmission signal S is known which covers several types of modulation:
S=∑jk.h( t-kT ).bk , où k k est l'indice du bit courant bjς, j , la constante complexe telle que j =-l , T, la durée d'un bit, t représente le temps, et h la fonction de modulation. Lorsque h est une fonction rectangle, on parle de modulation "offset QPSK" .S = ∑j k .h (t-kT) .b k , where kk is the index of the current bit bjς, j, the complex constant such that j = -l, T, the duration of a bit, t represents time, and h the modulation function. When h is a rectangle function, we speak of "QPSK offset" modulation.
Selon l'invention, h est une fonction gaussienne qui prend par exemple la forme suivante : t2 According to the invention, h is a Gaussian function which for example takes the following form: t 2
1 2σ T h(t) = e
1 2σ T h (t) = e
Le paramètre σ est un facteur de forme qui détermine l'étalement d'un bit.The parameter σ is a form factor which determines the spread of a bit.
En notant B la demi bande passante à 3dB du spectre et en adoptant le terme In pour figurer le logarithme népérien, on a la relation suivante :By noting B the half bandwidth at 3dB of the spectrum and by adopting the term In to represent the natural logarithm, we have the following relation:
Vin 2Wine 2
B . T =B. T =
2 πσ2 πσ
Le fait d'adopter une gaussienne comme fonction de modulation permet de supprimer le lobe latéral qui est
présent dans les spectres de modulation a enveloppe constante.Adopting a Gaussian as a modulation function makes it possible to suppress the lateral lobe which is present in the constant envelope modulation spectra.
On remarque toutefois que le signal modulé est encore sujet à des variations d'amplitude bien que celles-ci soient notablement réduites par rapport a une modulation de type QAM.Note however that the modulated signal is still subject to amplitude variations although these are significantly reduced compared to a QAM type modulation.
Ainsi, selon un autre aspect de l'invention, on ajoute un terme correctif C au signal modulé tel que défini ci- dessus :Thus, according to another aspect of the invention, a corrective term C is added to the modulated signal as defined above:
• N est un entier figurant un niveau de correction, 1_• N is an integer representing a level of correction, 1_
• a est une constante qui vaut e 2 •• a is a constant which is equal to e 2 •
Les polynômes Bk n sont construits de la manière suivante. On recherche, pour une valeur donnée de n, toutes les familles d'entiers relatifs pτ_ j_ de sorte qu'il existe un entier naturel M qui permette de vérifier les relations suivantes : M M
The polynomials B k n are constructed as follows. We search, for a given value of n, all families of relative integers pτ_ j_ so that there is a natural integer M which allows us to verify the following relationships: MM
1 =0 1 =11 = 0 1 = 1
M MM M
= 2 n ( 2)= 2 n (2)
1 ,2 i - Σ 1 ,2 i —11, 2 i - Σ 1, 2 i —1
1 =0 1 =1 p < p quel que soit i (3)1 = 0 1 = 1 p <p whatever i (3)
1 ,i 1 ,i +11, i 1, i +1
Il convient de rechercher les valeurs limites de p^ ^ c'est à dire pi Q et pτ_ 2M*The limit values of p ^ ^ should be sought, ie pi Q and pτ_ 2M *
De l'équation (1) il vient que pj Q es^ négatif ou nul, en effet :
MFrom equation (1) it follows that pj Q is ^ negative or zero, in fact: M
Or d ' après 1 ' équation ( 3 ) , cette expression est négative ou nulle.According to equation (3), this expression is negative or zero.
De même, le terme Pi,2M est positif ou nul.Similarly, the term Pi, 2M is positive or zero.
En effet, l'équation (1) peut s'écrire :Indeed, equation (1) can be written:
MM
P = Σ ( P . ~~ P )P = Σ (P. ~~ P)
1 ,2 M l ,2 i -1 1 ,2 i -2 i =1 Or d ' après 1 ' équation ( 3 ) , cette expression est positive ou nulle. Par ailleurs, les entiers relatifs pi -^ constituant une suite strictement croissante, il existe un seul entier naturel z pour lequel le produit Pi,z«Pl,z-l est négatif ou nul.1, 2 M l, 2 i -1 1, 2 i -2 i = 1 Now according to equation (3), this expression is positive or zero. Furthermore, the relative integers pi - ^ constituting a strictly increasing sequence, there exists a single natural integer z for which the product Pi, z "Pl, z- l is negative or zero.
Si z est pair, l'équation (2) peut s'écrire : z 1 M . 5 „ . . , . 2„ . ,.If z is even, equation (2) can be written: z 1 million. 5 „ . . , . 2 „ . ,.
-r.2 4- r.2 + f n2 - pr.?2 Λ . , ) = 2n - ^Pl,2i Pl,2i -1 Pl,z ^ ^Pl,2i rl,2i +l i=- +l i=0 -r.2 4- r.2 + fn 2 - pr.?2 Λ . ,) = 2n - ^ P l, 2i P l, 2i -1 P l, z ^ ^ P l, 2i r l, 2i + li = - + l i = 0
22
Si z est impair, l'équation (2) peut s'écrire : z-3If z is odd, equation (2) can be written: z-3
!+ 1<PÏ,2i-Pl,2i-J + Pï,Z-l+ i=
! + 1 < P Ï, 2i- P l, 2 iJ + P ï, Z -l + i =
2 Dans les deux expressions ci-dessus, le membre de gauche de l'équation se présente sous la forme d'une somme de termes positifs, ce qui implique que chacun de ces termes soit au plus égal à 2n. Ainsi :
SI Z < 2M, 22 In the two expressions above, the left side of the equation is in the form of a sum of positive terms, which implies that each of these terms is at most equal to 2n. So : IF Z <2M, 2
1,2M 1,2 M < 2n1.2M 1.2M <2n
(P 1,2M '1,2M )(P 1, 2M + P ) ≤ 2n,(P 1.2M '1.2M) (P 1, 2M + P) ≤ 2n,
1.2M - 1 en posant (p1 2M - P1/2M ) = a , avec 1 < a < 2n1.2M - 1 by setting (p 1 2M - P 1 / 2M ) = a, with 1 <a <2n
On vérifie aisément que (n/a+a/2) (n+l/2) lorsque a est compris entre 1 et 2n.We can easily verify that (n / a + a / 2) (n + l / 2) when a is between 1 and 2n.
Il s'ensuit que pi 2M es^ inférieur ou égal à n.It follows that pi 2M is ^ less than or equal to n.
On démontre de la même manière que p^ Q est supérieur ou égal à - n.We prove in the same way that p ^ Q is t greater than or equal to - n.
Il résulte de ce qui précède que l'ensemble des familles d'entiers relatifs p^ j_ est un ensemble fini.It follows from the above that the set of families of relative integers p ^ j_ is a finite set.
Pour une valeur de n donnée, on considère maintenant la première famille pi i qui est obtenue pour 1=1. Pour construire cette famille, on part de p^ o=-n puis on recherche empiriquement la suite des entiers relatifs p^ ι , •••'Pi 2M 1^ satisfait aux équations (1), (2) et(3).For a given value of n, we now consider the first family pi i which is obtained for 1 = 1. To build this family, we start from p ^ o = -n then we empirically search for the sequence of relative integers p ^ ι, ••• 'Pi 2M 1 ^ satisfies equations (1), (2) and (3).
A titre d'exemple, lorsque n=l, il existe une seule famille F1={p1/0, plfl, Pιf2}={-1, 0, +1}.For example, when n = l, there is one family F = {p 1 1/0, p lfl, Pι f2} = {- 1, 0, 1}.
Si n est supérieur a l, on recherche toutes les familles de la même manière en incrémentant successivement tous les pτ_ j.. Dans ce cas, 1 varie de 1 à L.If n is greater than l, we find all families in the same way by successively incrementing all pτ_ j. In this case, 1 varies from 1 to L.
Pour les premières valeurs de n, ces familles sont :For the first values of n, these families are:
- n=2, F1={p1/0 ={-2, -1, +1}- n = 2, F 1 = {p 1/0 = {- 2, -1, +1}
F2={P2,0 ={-l, +1, +2} F 2 = { P2,0 = {- l, +1, +2}
"I, 0, +1, +2} "I, 0, +1, +2}
F3={P3,0 ={-l, +2, +3} F 3 = { P3,0 = {- l, +2, +3}
- n=4, F!={p1/0 ={-4, -3, +1}- n = 4, F! = {p 1/0 = {- 4, -3, +1}
F2={P2,0 P2,3' P2,4}={"3' "2, 0, +1, +2} F3={P3,0 ={-2, 0, +2} F4=(P4,0 P4,3' P ,4}={-2. "I, 0, +2, +3} 5=(P5,0
={-!, +3, +4}
Finalement, le polynôme Bk n est obtenu par 1 ' expression suivante : F 2 = { P2,0 P2,3 'P2,4} = {" 3 '" 2, 0, +1, +2} F 3 = {P3,0 = {- 2, 0, +2} F 4 = ( P4.0 P4.3 'P, 4} = {- 2. "I, 0, +2, +3} 5 = ( P5.0 = {- !, +3, +4} Finally, the polynomial B k n is obtained by the following expression:
En reprenant les exemples précédents : Using the previous examples:
Bk1 = bk-l-bk-bk+lBk 1 = b kl- b k- b k + l
Bk2 = bk-2-bk-l-bk+l + bk-l-bk+l-bk+2 B k 2 = b k-2- b kl- b k + l + b kl- b k + l- b k + 2
Bk3 ≈ bk-3-bk-2-bk+l + bk-2-bk-l-bk-bk+l-bk+2 + bk-l-bk+2-bk+3 Bk4 = bk-4-bk-3-bk+l + bk-3-bk-2-bk-bk+l-bk+2 + bk-2-bk-bk+2 + bk-2-bk-l-bk-bk+2-bk+3 + bk-l-bk+3-bk+4 On peut maintenant reprendre 1 ' équation du signal modulé S : B k 3 ≈ b k-3- b k-2- b k + l + b k-2- b kl- b k- b k + l- b k + 2 + b kl- b k + 2- b k +3 B k 4 = b k-4- b k-3- b k + l + b k-3- b k-2- b k- b k + l- b k + 2 + b k-2- b k- b k + 2 + b k-2- b kl- b k- b k + 2- b k + 3 + b kl- b k + 3- b k + 4 We can now resume the equation of the modulated signal S:
eut s'écrire : should have written:
On peut ainsi définir un signal d ' entrée F ( k ) : We can thus define an input signal F (k):
F ( k ) = ∑ a n B k π n =0 Lorsque N=0, on retrouve le mode de réalisation le plus simple de l'invention tandis que, plus N est grand, plus les variations d'amplitude du signal modulé S sont limitées .F (k) = ∑ a n B k π n = 0 When N = 0, we find the simplest embodiment of the invention while, the larger N, the more the amplitude variations of the modulated signal S are limited.
On remarquera que le spectre de ce signal est indépendant de N. Il vaut :Note that the spectrum of this signal is independent of N. It is worth:
L'invention concerne naturellement un modulateur pour produire le signal modulé S et l'injecter sur une porteuse.
Bien que la réalisation d'un modulateur ainsi spécifié soit à la portée de 1 'homme du métier, on donne maintenant un exemple parmi tant d'autres d'une telle réalisation.The invention naturally relates to a modulator for producing the modulated signal S and injecting it on a carrier. Although the realization of a modulator thus specified is within the reach of one skilled in the art, we now give one example among many of such an embodiment.
En référence à la figure 1, le modulateur comprend un processeur numérique PR qui reçoit les bits bjς pour produire la partie réelle I et la partie imaginaire Q du signal modulé S : S = I + jQ.With reference to FIG. 1, the modulator comprises a digital processor PR which receives the bits bjς to produce the real part I and the imaginary part Q of the modulated signal S: S = I + jQ.
Il comprend aussi un premier mélangeur Ml pour multiplier la partie réelle I par la porteuse C et un second mélangeur M2 pour multiplier la partie imaginaire Q par la porteuse déphasée de π/2. A cet effet, un dephaseur DEP reçoit cette porteuse pour l'injecter sur le deuxième mélangeur M2.It also includes a first mixer Ml to multiply the real part I by the carrier C and a second mixer M2 to multiply the imaginary part Q by the carrier phase-shifted by π / 2. To this end, a DEP phase shifter receives this carrier to inject it on the second mixer M2.
Il comprend également un additionneur AD pour faire la somme des signaux de sortie des deux mélangeurs Ml, M2.It also includes an adder AD to sum the output signals of the two mixers Ml, M2.
Finalement, le modulateur comporte une base de temps BDT qui fournit d'une part les signaux d'horloge Ck au processeur numérique PR et, d'autre part, la porteuse au premier mélangeur Ml et au dephaseur DEP. II fonctionne pour les valeurs les plus variées des différentes constantes et notamment avec un niveau de correction N égal a 0. Cependant, en vue d ' obtenir de bonnes performances et pour faciliter la tâche du processeur PR, les valeurs suivantes sont retenues à titre d'exemple :Finally, the modulator comprises a time base BDT which supplies on the one hand the clock signals Ck to the digital processor PR and, on the other hand, the carrier to the first mixer M1 and to the phase shifter DEP. It operates for the most varied values of the various constants and in particular with a level of correction N equal to 0. However, in order to obtain good performance and to facilitate the task of the PR processor, the following values are retained as 'example:
1 - facteur de forme : Q" — —= ; de ce fait, la 3 In 2 1_ constante a = e 2 vaut 1/8, ce qui permet de réaliser une multiplication par a en procédant à un décalage de trois bits vers la droite,1 - form factor: Q " - - =; therefore, the 3 In 2 1_ constant a = e 2 is 1/8, which allows a multiplication by a by shifting three bits towards the right,
- niveau de correction N = 2, - valeur des bits bjς : + ou - 1,- correction level N = 2, - value of the bits bjς: + or - 1,
- signal modulé S exprimé sur 12 bits,- modulated signal S expressed on 12 bits,
- facteur de suréchantillonnage : 4.
Le signal modulé S résulte donc d'une suite d'échantillons numériques produits au rythme de quatre par temps bit T.- oversampling factor: 4. The modulated signal S therefore results from a series of digital samples produced at the rate of four per bit time T.
La fonction de modulation h(t) est elle aussi représentée par une suite de nombre positifs hq de 11 bits. On choisit un facteur d'échelle approprié de sorte que le signal modulé S puisse bien être codé sur 12 bits :The modulation function h (t) is also represented by a series of positive numbers hq of 11 bits. An appropriate scale factor is chosen so that the modulated signal S can indeed be coded on 12 bits:
(nq)θ<q ll = {0,1,5,17,47,116,253,485,816,1205,1563,1780} La fonction h(t) est paire, si bien que pour tout q compris en 0 et 11, h23-q = hq. Compte tenu du facteur d'échelle adopté, q est nul pour q < 0 ou q > 23 : la fonction est mémorisée pour -3T < t < 3T.( n q) θ <q ll = {0,1,5,17,47,116,253,485,816,1205,1563,1780} The function h (t) is even, so that for all q included in 0 and 11, h2 3 - q = hq. Given the scale factor adopted, q is zero for q <0 or q> 23: the function is stored for -3T <t <3T.
Par ailleurs, du fait du suréchantillonnage, on peut poser que q = 4.k + i, i variant de 0 à 3 ; autrement dit, k est la partie entière de q/4.Furthermore, due to oversampling, we can assume that q = 4.k + i, i varying from 0 to 3; in other words, k is the integer part of q / 4.
En référence à la figure 2 et à titre d'exemple, le processeur PR comprend un premier module pour calculer les expressions Bjζ 1 et Bj . Les calculs correspondants sont ici réalisés au moyen d'un registre à décalage qui, à un instant de référence, comprend les bits bjç+2 à bjς-2 • B^1 est obtenu par un premier multiplieur PI qui fait le produit des bits, bjζ_ι , bjς, et bjς+i • Pour obtenir Bjζ , ϋ est prévu un deuxième multiplieur P2 qui fait le produit des bits bjζ-2, bk-l' et bjς+i un troisième multiplieur P3 qui fait le produit des bits bjζ-i, bjç+i, et bjς+2 et un sommateur R pour faire la somme des sorties des deuxième P2 et troisième P3 multiplieurs.With reference to FIG. 2 and by way of example, the processor PR comprises a first module for calculating the expressions Bj ζ 1 and Bj. The corresponding calculations are here carried out by means of a shift register which, at a reference instant, comprises the bits bjç + 2 to bjς-2 • B ^ 1 is obtained by a first multiplier PI which produces the product of the bits, bjζ_ι, bjς, and bjς + i • To obtain Bj ζ , ϋ is provided a second multiplier P2 which makes the product of bits bj ζ -2, b kl 'and bjς + i a third multiplier P3 which makes the product of bits bjζ -i, bjç + i, and bjς + 2 and a summator R to sum the outputs of the second P2 and third P3 multipliers.
Le processeur PR comprend également un deuxième module représenté dans la figure 3. Ce deuxième module est chargé de calculer les échantillons numériques du signal modulé S, ceci par filtrage des signaux d'entrée suréchantillonnés au moyen d'un filtre de réponse impulsionnelle h(t) . Les quatre échantillons E^+i associés au bit bjς pour i variant de 0 à 3 valant donc :
k ~ 5 Q 1 i 1 2 The processor PR also includes a second module shown in FIG. 3. This second module is responsible for calculating the digital samples of the modulated signal S, this by filtering the oversampled input signals by means of an impulse response filter h (t ). The four samples E ^ + i associated with the bit bjς for i varying from 0 to 3 therefore being worth: k ~ 5 Q 1 i 1 2
E = ∑ j .( b + -. B + . B ). hE = ∑ j. (B + -. B +. B). h
4 k + i ^ Q 8 q 64 q 4 ( k ~ q ) + i q = k4K + i ^ Q 8 q 64 q 4 (k ~ q) + iq = k
Cette expression peut encore s ' écrire :This expression can still be written:
F4k+i = Eki° + Eki l + Eki2, avec k -5 F 4k + i = E ki ° + E ki l + E ki 2, with k -5
E,ki- = Σ j ' b n ' h 4Λ(t ,k-q x)_+ι_ι- = X0υ +^0υ <4> q=k k -5 E , ki- = Σ j ' b n' h 4 Λ ( t , kq x) _ + ι_ι- = X 0 υ + ^ 0 υ < 4 > q = kk -5
E = ∑ Jq.--Bq 1. 4(k_q )+. =x1+jy1 (5) ki q =k k "~5 q 1E = ∑ J q .-- B q 1 . 4 (k _ q) + . = x 1 + jy 1 (5) ki q = k k "~ 5 q 1
= ∑ j • -B -h =x2+jy (6) ki ^ 64 q 4(k-q)+ι z q =k= ∑ j • -B -h = x 2 + jy (6) ki ^ 64 q 4 (kq) + ι z q = k
Les nombres XQ, YO, xi Yi/ x2' et y2 sont des nombres réels.The numbers XQ, YO, x i Yi / x 2 'and y2 are real numbers.
A titre d'exemple, le deuxième module comprend un premier echantillonneur EQ qui reçoit le bit bk pour le fournir à un premier aiguilleur AQ synchronisé avec cet echantillonneur. Le premier aiguilleur produit comme signal de sortie IQ successivement le premier échantillon du bit bk puis le troisième échantillon de ce même bit bk changé de signe. Il produit également comme signal de sortie QQ successivement le deuxième échantillon du bit bk puis le quatrième échantillon de ce même bit bk changé de signe. Le deuxième module fait ensuite la corrélation (repérée par l'opérateur * dans la figure) du signal de sortie IQ avec la fonction de modulation h selon 1 ' équation ( 4 ) pour produire la première composante réelle x0. On remarque que seuls les termes correspondant à un indice q pair sont non nuls.By way of example, the second module comprises a first sampler EQ which receives the bit b k to supply it to a first switcher A Q synchronized with this sampler. The first switcher produces as output signal I Q successively the first sample of the bit b k then the third sample of this same bit b k changed sign. It also produces as output signal Q Q successively the second sample of bit b k then the fourth sample of this same bit b k changed sign. The second module then correlates (marked by the operator * in the figure) the output signal I Q with the modulation function h according to equation (4) to produce the first real component x 0 . Note that only the terms corresponding to an even index q are non-zero.
L'opération de corrélation discrète n'est pas plus détaillée car il s'agit là d'une technique bien connue de 1 'homme du métier .
Le deuxième module procède aussi à la corrélation du signal de sortie QQ avec la fonction de modulation h selonThe discrete correlation operation is not more detailed since it is a technique well known to one skilled in the art. The second module also correlates the output signal Q Q with the modulation function h according to
1 ' équation ( 4 ) pour produire la première composante imaginaire YQ. On remarque que seuls les termes correspondant à un indice q impair sont non nuls.1 equation (4) to produce the first imaginary component Y Q. Note that only the terms corresponding to an odd index q are non-zero.
De même, le deuxième module comprend un deuxième echantillonneur E^ qui reçoit le signal Bjç1 pour le fournir à un deuxième aiguilleur A^ synchronisé avec cet echantillonneur. Le deuxième aiguilleur produit comme signal de sortie 1^ successivement le premier échantillon du terme Bjς1 puis le troisième échantillon de ce même terme changé de signe. Il produit également comme signal de sortie Q^ successivement le deuxième échantillon du terme Bjç1 puis le quatrième échantillon de ce même terme changé de signe. Le deuxième module fait ensuite la corrélation du signal de sortie Iχ avec la fonction de modulation h multipliée par la constante a (1/8 dans le cas présent) selon l'équation (5) pour produire la deuxième composante réelle x^ .Similarly, the second module includes a second sampler E ^ which receives the signal Bjç 1 to supply it to a second switcher A ^ synchronized with this sampler. The second switcher produces as output signal 1 ^ successively the first sample of the term Bjς 1 then the third sample of this same term changed sign. It also produces as output signal Q ^ successively the second sample of the term Bjç 1 then the fourth sample of this same term changed sign. The second module then correlates the output signal Iχ with the modulation function h multiplied by the constant a (1/8 in this case) according to equation (5) to produce the second real component x ^.
Le deuxième module procède aussi à la corrélation du signal de sortie Q^ avec la fonction de modulation h multipliée par 1/8 selon l'équation (5) pour produire la deuxième composante imaginaire y^ .The second module also correlates the output signal Q ^ with the modulation function h multiplied by 1/8 according to equation (5) to produce the second imaginary component y ^.
De manière analogue, le deuxième module produit les troisièmes composante réelle 2 et imaginaire y2 à partir de l'expression Bk 2 selon l'équation (6).Similarly, the second module produces the third real 2 and imaginary component y2 from the expression B k 2 according to equation (6).
La partie réelle I du signal modulé résulte de la somme des trois composantes réelles x0, xχf X2 et sa partie imaginaire Q résulte de la somme des trois composantes imaginaires yo, y et γ2. L'invention concerne tout aussi naturellement un démodulateur pour récupérer le signal de données à partir du signal modulé S. Bien que la réalisation d'un démodulateur ainsi spécifié soit à la portée de l'homme du métier, on donne maintenant un exemple parmi tant d'autres d'une telle réalisation.
En référence à la figure 4, le démodulateur comprend un organe de transposition en bande de base FIL qui reçoit un signal r(t) ayant fait l'objet d'une modulation telle que décrite ci-dessus. Cet organe de transposition est couramment réalisé à l'aide d'un filtre de Hubert.The real part I of the modulated signal results from the sum of the three real components x 0 , xχ f X 2 and its imaginary part Q results from the sum of the three imaginary components yo, y and γ 2 . The invention also quite naturally relates to a demodulator for recovering the data signal from the modulated signal S. Although the production of a demodulator thus specified is within the reach of those skilled in the art, an example is now given among others of such an achievement. With reference to FIG. 4, the demodulator comprises a transposition member in base band FIL which receives a signal r (t) which has been the subject of a modulation as described above. This transposition device is commonly produced using a Hubert filter.
Le démodulateur comprend également un multiplieur complexe MUL pour multiplier le signal de sortie de l'organeThe demodulator also includes a complex multiplier MUL to multiply the output signal of the organ
. πt_ de transposition FIL par l'expression e 2T et produire ainsi un signal de fréquence égale au quart de temps bit. II comporte aussi un opérateur de convolution CONV qui effectue la convolution du signal de sortie du multiplieur complexe MUL et de la fonction de modulation h(t) définie plus haut.. πt_ of transposition FIL by the expression e 2T and thus produce a signal of frequency equal to the quarter of bit time. It also includes a convolution operator CONV which performs the convolution of the output signal of the complex multiplier MUL and of the modulation function h (t) defined above.
Le résultat de cette convolution est interprété par un organe de décision DEC qui restitue le bit bk en fonction du signe de la partie réelle de ce résultat.The result of this convolution is interpreted by a decision-making body DEC which restores the bit b k as a function of the sign of the real part of this result.
L'invention concerne donc une technique de modulation numérique qui s'applique quelle que soit la manière dont est représentée la fonction de modulation, y compris à l'aide d'une loi de compression. Elle ne se limite pas aux exemples de réalisations décrits ci-dessus. En particulier, il est possible de remplacer tout moyen par un moyen équivalent.
The invention therefore relates to a digital modulation technique which applies regardless of how the modulation function is represented, including using a compression law. It is not limited to the examples of embodiments described above. In particular, it is possible to replace any means with equivalent means.