CA1126867A - Dispositif de controle de la qualite d'un signal de transmission numerique synchrone - Google Patents

Dispositif de controle de la qualite d'un signal de transmission numerique synchrone

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CA1126867A
CA1126867A CA323,010A CA323010A CA1126867A CA 1126867 A CA1126867 A CA 1126867A CA 323010 A CA323010 A CA 323010A CA 1126867 A CA1126867 A CA 1126867A
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Michel Lemoussu
Claude Cardot
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Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
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    • G06G7/1928Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for forming integrals of products, e.g. Fourier integrals, Laplace integrals, correlation integrals; for analysis or synthesis of functions using orthogonal functions for forming correlation integrals; for forming convolution integrals
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Abstract

La présente invention est du domaine des transmissions numériques synchrones. Elle a pour objet un dispositif de contrôle de la qualité d'un signal de transmission numérique en bande de base à intervalle de temps unitaire constant comportant un autocorrélateur à coïncidence de signe effectuant la corrélation des polarités de deux versions du signal reçu retardées l'une par rapport à l'autre d'un multiple entier de l'intervalle de temps unitaire. Cet autocorrélateur comprend en outre un limiteur absolu connecté en entrée et délivrant sur sa sortie un signal logique au niveau +1 si son signal d'entrée est positif et un autre niveau logique dans le cas contraire, un circuit à deux entrées chacune connectée à la sortie du limiteur absolu, l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard, ce circuit à retard introduisant un retard égal à un multiple entier d'un intervalle de temps unitaire, et un integrateur disposé en sortie et connecté à la sortie du circuit à deux entrées. Ce circuit à deux entrées peut être constitué par une porte logique " ou exclusif" ou par un multiplicateur. La présente invention a un domaine d'application analogue au diagramme de l'oeil.

Description

6~
L'invention est du domaine des transmissions numériques. Elle concerne plus particulièrement le contrôle de la qualité d'une transmission numérique synchrone. Ce contrôle s'effectue sur les données reçues lorqu'elles sont disponibles en bande de base. Il permet une estimation du degré de distorsion de~ signaux transmis et par conséquent du taux d'erreurs pouvant en résulter.
L'appréciation de la qualité dtun signal de transmission numérique en bande de base se ~ait généralement par l'étude de l~ouverture du diagramme de l'oeil qui est la ~igure ~ormée par la superposition de toutes les configu-rations possibles d'un moment du signal transmis. Cette étude se fait en général à l'aide d'un oscilloscope et nécessite un opérateur.
La présente invertion a pour but un dispositif yarticulièrement simple ~ournissant une indication quantitative de la qualité d'une liaison de trans-mission numérique synchrone.
Elle a pour objet un dispositif de contrôle de la qualité d'un signal de transmission numérique en bande de base à intervalle de temps unitaire constant comportant un autocorrélateur à colncidence de signes effectuant la corrélation des polarités de deux versions du signal reçu retardées l'une par rapport à l'autre d'un multiple entier d1un intervalle de temps unitaire.
Selon un premier mode de réaiisation le dispo~itif de contrôle comporte :
- un limiteur absolu cohnecté en entrée,.délivrant ~ur sa sortie un signal logique au niveau +1 si son signal d'entrée est positi~ et un niveau 0 dans le cas contraire, - une porte logique "ou exclusif" à deux ertrées connectées chacune à la sortie du limiteur absolu, l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard, - ledit circuit à retard introduisant un retard égal à un multiple entier d'un intervalle de temps unitaire, - et un intégrateur disposé en sortie et connecté à la sortie de la porte logique "ou exclusif".
3 Selon un deuxième mode de réalisation le dispositif de contrôle comporte :
- un limiteur absolu connecté en entrée, délivrant sur sa sortie un signal binaire au niveau +1 si son signal d'entrée est positif, et au niveau -1 dans le ca~ contraire, - un multiplicateur à deux entrées connectées chacune à la sortie du limiteur absolu, l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard, - ledit circuit à retard introduisant un retard égal à un multiple entier d'un intervalle de t~mp~ unitaire, - et un intégrateur disposé en ~ortie et connecté à la sortie du multiplica-teur.
D'autres caraetéristiques et avantages de 1'invention res~ortiront ' ~

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... . . , - . .. ,~:.: .. - ~. :

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~2~

des revendica-tions jointes et de la description ci-après de deux modes de realisation donnes à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans leque:L:
~ les figures 1 et 2 sont des schémas de deux dispositifs de contrôle selon l'invention - et les figures 3 et 4 sont des courbes illustrant le fonc--tionnement des dispositif représen-tés aux figures 1 et 2.
On va décrire ci-après deux exemples d'autocorre-lateur à colncidence de signe. On montrera ensuite qu'ils donnent une mesure qualitative des ecar-ts entre un inter-valle de temps de reference et les in-tervalles de temps se-parant les zeros consecutifs de leur signal d'entree e-t que cette mesure traduit la qualite d'une transmission numerique s~nchrone lorsque le signaL d'entree est le signal provenant de cette transmission et que l'intervalle de temps de reférence est pris égal à un mul-tipleentier de l'intervalle de temps uni.taire de la transmission précitée.
L'autocorrélateur à coïncidence de signe représenté
à la figure 1 comporte:
- un limi-teur absolu 2 disposé en entrée, - un additionneur 4 à deux entrées connectées chacune à la sortie du limiteur absolu 2, 17 une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard 3, - le circuit à retard 3, - et un intégrateur 6 connecté à la sortie de l'additionneur 4.
Un signal d'entrée s(-t) appliqué sur l'entrée 1 est reçu par le limiteur absolu 2 qui délivre en sortie un signal logique ul(t). Ce signal logique ul(t) est, par définition, au niveau logique 1 si le signal d'entrée s(t) est positif et au niveau 0 dans le cas contraire. Le circuit à retard 3 reçoit le signal ul(t) issu du limiteur absolu 2 et le retarde d'un temps ~. L'additionneur realise la fonction logique ou exclusif--. Il reçoit sur une de ses entrees le signal ul(t) issu du limiteur absolu 2 et sur l'autre le même signal retarde d'un temps T par le circuit à retard 3. Il delivre sur sa , . :
, : ., :~ -~, .
, ..
-: . , :,. ,:, . . . . .
. ~
, ...

æ~s6~

sortie 5 un signal q(t) applique a l'intégra-teur 6 dont le signal de sort.ie Qlt) disponible en 7 est relie au signal q(t) par la formule:
f to+tl Q(t) = t ~ q(t) dt (q(t) = O ou 1) 1 J t L'autocorrélateur a colcidence de signe représentë à
la figure 2 comporte:
- un limiteur absolu 12 disposé en entrée, - un multiplicateur 14 a deux entrées connectées chacune a la sortie du limiteur absolu 12 l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard 13, ~ le circuit a retard 13 .-- et un intégrateur 16 connec-té a la sortie du mul-tiplicateur 14.
Un signal d'entrée s(t) appliqué sur llen-tree 10 est re~u par le limiteur a~solu 12 qui, par definition, delivre un siynal de sortie u2(t) egal a -~1 si s(t) est positif et dans le cas contrai.re a -1. Le signal u2(t) est appliqué
sans delai sur une entree du multiplicateur 14 et avec un délai ~ sur l'autre. Il en resulte en sortie 15 du multiplicateur 1~ un signal p(t) qui est lié à celui q(t) de la porte logique ou exclusif-- 4 du circuit precedent par la formule p(t) = 1 - 2 q(t) Llintégrateur 16 délivre sur sa sortie 17 un signal P(t) lié au signal p(t) par la formule f to-~ tl P(t) ~ t I p(t) dt (p(t) = - 1.
1 J to Les signaux Q(t) et P(t) sont liés par la meme relation que les signaux p(t) et q(t).
Les circuits a retard 3 e-t 13 qui ne traitent que des signaux binaires peuvent être realisés a l'aide de registres ~ij- .
,,'~.~.

,' ' ' , ,.' ' ."1' . , `, . . .

,,',, , ,;

à decalage comportant n bascules et fonctionnant a une frequence n/~, n etant un nombre entier choisi de manière a réaliser un compromis acceptable entre le prix des regis-tres et la précision,des autocorrélateurs. En pratique le nombre n est choisi entre 10 et 100.
Les intégrateurs 6 et 16 peuvent être réalisés a l'aide de filtres passe bas de constante de temps tl.
Il a été constaté expérimentalement que les dispo-. sitifs decrits relativement aux f.igures 1 et 2, donnent une indica.tion sur la qualité d'un signal de transmission numérique synchrone, analogue a celle donnée par un diagramme de l'oeil lorsque le retard ~ de leurs circuits a retard 3, 13~ est choisi egal a un multiple entier de l'intervalle de temps unitaire T de la liaison et que la durée d'integration t1 est grande devant l'intervalle de temps unitaire T.
Pour expliciter ce phénomene, on peut montrer que les signaux de sortie des dispositifs décrits relativement aux figures 1 et 2 sont, comme la largeur du diagramme de l'oeil, sensibles aux ecarts ! en valeur absolue, entre l'in-tervalle de temps unitaire T et les intervalles de temps T' . séparant les passages par zero consécutifs du signal de transmission numerique sunchrone.
Pour ce faire on considere un signal s(t) compor-tant des passages par zéro séparé par un intervalle de temps T'. Un exemple de signal de ce tvpe appliqué à l'entrée 10 du schéma de la figure 2 peut être, si l'on~choisit pour origine des temps un passage par æéro de ce signal,:

' s(t) =.sin~r .. , . _ ,, . . ., . _, _ .. ,, ..... , .. . _ _ _ , , , , _ , , ,, _, , ' . '" : ' ' ' . . ' :, ' . :'' ~ ~Z6~ 7 ~,, - La ignalh~ (t) en sortie du limiteur ab~olu 12 s'exprlme par :

1~2(t) = sgn s(t) - sgn sin n t, La valeur du retard ~ apporté par le circuit 13 étant prise égale à T, les deux signaux appliqués au multiplicateur 14 ~ont alors :

S sgn sin ~ T~ et sgn sin ~ t T,T

Le ~ignal de sortie p(t) du multiplicateur 14 est donc égal à

p(t) - sgn sin ~ t, . sgn sin ~ t T,T

- sgn (sin ~ t, . sin ~ ~ T' ) - sgn (c09~ TT, - c03 ~ 2t T~ ) 0 L'étude de l'expression précédente montre que la parenthèse est toujoursné6ative lorsque T est égal à T' sauf pour les valeurs particulières de t telles que 009 ~2t T,T = 1 pour le~quelle~ elle est nulle.
En dehors de ces valeurs particulières de t, on a :

p~t) - - 1 il en résulte que la valeur moyenne p'(t) du signal p(t) prise sur une durée quelconque est égale à
Un raisonnement similaire à celui utilise pour T/T' - t montre que pour T/T' = O et T/T' = 2, la valeur moyenne p'(t) du signal p(t) est égale à ~ 1. .
Pour des valeur~ de T/T' dif~érente~ d'un nombre entier, p(t) est une fonction périodique de période T', la valeur moyenne p'(t) de p(t) peut de ce Pait se calculer ~ur une durée qui est un multiple entier de T' et en particulier sur une durée T'. Pour des valeurs non entière~ de T/T' com~
prises dans les intervalles (0,1) et (1,2), la parenthèse de l'expression de p(t) est positive une partie du temps et p'(t) est supérieur à -1. On peut montrer que p'(t) varie linéairement de -1 à +1 lorsque le rapport T/T' :~
varie de 1 à O et de 1 à 2. :~
La figure 3 est une courbe montrant la variation de p'(t) en ~onction du rapport T/T9. On remarque, d'après cette courbe9 que la valeur ~oyenne p'(t) ~v '~ , .
~.

.: , . ' :: . -: - :::' . .`:. :~ ; ' n'est minimale que lorsque 1' est egal à T' et qu'elle est indépendante du signe de l'ecart entre T et T'. La duree d'integ.ration -tl etant grande devant T, il en résulte d'une part que le signal P(t) n'est minimal que lorsque les inter-valles de temps T' entre les zeros consecutifs du signald'entree s(t) sont chacun strictement egaux a T et d'autre part que l'ecart du signal P(t) par rapport à sa valeur mini-male est représentatiE de la valeur moyenne des ecarts, pris en valeur absolue, des intervalles de temps T' par rapport a l'intervalle de temps unite T. Comme cette derniere pro-prieté est egalement vraie pour la largeur du diagramme de l'oeil on en deduit que le signal P(t) est representatif de la largeur du diagramme de l'oeil et donc de la qualite de la transmission.
La figure 4 est une courbe representant la valeur moyenne q'(-t) clu signal q(t) sur un intervalle T' pour un slgnaJ. s(t) analogue a celu:i consideré précédemment. Cette courbe est tracee en fonction de T/T' et se deduit de ].a precedente par la relation 0 p'(t~ - 1 - 2 q'(t) deja mentionnee pour les fonctions p~t) et q(t).
On remarque, d'apres cette courbe, que la valeur moyenne q'(t) evolue entre 0 et 1. Elle n'est. maximale que lorsque T est egal à T' et elle est independante du signe de l'ecart entre T et T'. Comme dans le cas preceden-t, la duree d'in-tegration tl étant grande devant T, il en résulte que le signal Q(t) n'est maximal que lorsque les intervalles de temps T' entre les zéros consécutifs du signal d'entree s(t) sont chacun strictement egaux à T et que l'ecart du signal Q(t) par rapport a sa valeur maximale est representa-tif de la valeur moyenne des ecarts, pris en valeur absolue, des intervalles de temps T' par rapport a l'i.ntervalle de ., . .

~31L2686~7 temps unite T. On en deduit egalement que le signal Q~t) est representatif de la lar~eur du diagramme de l'oeil et donc dc la qualite de la transmission.
Les deux dispositi~s què l'on vient de decrire Eournissent une information sur la qualite d'une transmission numerique comme le diagramme de l'oeil. Mais, comme ils délivrent des signaux directement exploitables, ils ont un domaine d'application beaucoup plus etendu.
On peut, sans sortir du cadre de l'invention, mo-difier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens equivalents.

W'' ~ .

.. . :

~.
.: :. . .: , . ' -. : ., ; .

Claims (6)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Dispositif de contrôle de la qualité d'un signal de transmission numérique en bande de base à intervalle de temps unitaire constant, caractérisé en ce qu'il comporte un autocorrélateur à coïncidence de signe effectuant la corrélation des polarités de deux versions du signal reçu retardées l'une par rapport à l'autre d'un multiple entier d'un intervalle de temps unitaire.
2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autocorrélateur à coïncidence de signe effectue la corrélation des polarités de deux versions du signal reçu retardées l'une par rapport à l'autre d'un inter-valle de temps unitaire.
3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un limiteur absolu connecté en entrée, délivrant sur sa sortie un signal logique au niveau +1 si son signal d'entrée est positif et un niveau logique 0 dans le cas contraire, - une porte logique " ou exclusif" à deux entrées chacune connectée à la sortie du limiteur absolu, l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard, - ledit circuit à retard introduisant un retard égal à un multiple entier d'un intervalle de temps unitaire, - et un intégrateur disposé en sortie et connecté à
la sortie de la porte logique " ou exclusif" .
4. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un limiteur absolu connecté en entrée, délivrant sur sa sortie un signal binaire au niveau +1 si son signal d'entrée est positif et au niveau -1 dans le cas contraire, - un multiplicateur à deux entrées connectées chacune à la sortie du limiteur absolu, l'une directement, l'autre par l'intermédiaire d'un circuit à retard, - ledit circuit à retard introduisant un retard égal à un multiple entier d'un intervalle de temps unitaire, - et un intégrateur disposé en sortie et connecté
à la sortie du multiplicateur.
5. Dispositif de contrôle selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit à
retard est un registre à décalage.
6. Dispositif de contrôle selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que ledit intégrateur est un filtre passe-bas.
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