FR2652470A1 - Method and device for limiting the rise of secondary lobes in a power transmission installation for a digital single carrier having two or four phase states - Google Patents
Method and device for limiting the rise of secondary lobes in a power transmission installation for a digital single carrier having two or four phase states Download PDFInfo
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de limitation des remontées de lobes secondaires du spectre émis par une installation d'émission de puissance à mono-porteuse numérique modulée à deux ou quatre états de phase. Elle concerne plus particulièrement, mais pas exclusivement, le domaine des télécommunications par satellite utilisant les nouvelles techniques de transmission numérique. The present invention relates to a method and to a device for limiting the rise of side lobes of the spectrum emitted by a power transmission installation with a digital single-carrier modulated with two or four phase states. It relates more particularly, but not exclusively, to the field of telecommunications by satellite using new digital transmission techniques.
Les émissions dans la direction d'un satellite mettent en jeu des puissances élevées en raison de l'éloignement du satellite. Les amplificateurs de puissance utilisés pour générer ces émissions sont généralement du type TUBE A ONDES PROGRESSIVES (TOP),
KLYSTRON, ou ETAT SOLIDE. Leur puissance à saturation, pour des raisons économiques évidentes, est toujours réduite au minimum. Elle est néanmoins, en émission monoporteuse, prévue suffisante pour permettre une limitation satisfaisante de la remontée des lobes secondaires qui se produit sur une porteuse numérique lorsque la puissance à émettre se rapproche de la puissance à saturation, ces lobes secondaires risquant alors de perturber les émissions sur les fréquences adjacentes.Emissions in the direction of a satellite involve high powers due to the distance of the satellite. The power amplifiers used to generate these emissions are generally of the PROGRESSIVE WAVE TUBE (TOP) type,
KLYSTRON, or SOLID STATE. Their power at saturation, for obvious economic reasons, is always reduced to a minimum. It is nevertheless, in single-carrier transmission, provided sufficient to allow a satisfactory limitation of the rise of the secondary lobes which occurs on a digital carrier when the power to be transmitted approaches the saturation power, these secondary lobes then running the risk of disturbing the transmissions. on adjacent frequencies.
Pour donner un ordre de grandeur, l'organisme international "INTELSAT" qui détient actuellement la majorité du trafic international par satellites, spécifie que la densité d'énergie émise sur les remontées de spectre d'une mono-porteuse numérique en QPSK (modulation à quatre états de phase), type IBS/IDR, doit rester inférieure de 26 dB à la densité moyenne d'énergie de la porteuse dans sa bande. Dans le cas d'un amplificateur à
TOP, cette réjection de 26 dB n'est possible actuellement que si le recul de sortie, ou "Back-Off", de ce TOP se situe au voisinage de 5 dB, ce qui pénalise le prix de revient de l'installation en raison de la puissance à saturation relativement élevée que doit nécessairement présenter ce TOP pour permettre 11 obtention d'un recul suffisant.To give an order of magnitude, the international organization "INTELSAT" which currently holds the majority of international satellite traffic, specifies that the energy density emitted on the spectrum uplifts of a digital single-carrier in QPSK (modulation at four phase states), type IBS / IDR, must remain 26 dB lower than the average energy density of the carrier in its band. In the case of an amplifier with
TOP, this rejection of 26 dB is currently only possible if the output setback, or "Back-Off", of this TOP is in the vicinity of 5 dB, which penalizes the cost of the installation due to the relatively high saturation power that this PT must necessarily present in order to allow sufficient recoil to be obtained.
Pour pallier à cet inconvénient, il a déjà été proposé des moyens de linéarisation directe des amplificateurs de puissance hyperfréquence utilisés dans ce type d'émetteur. Ces moyens consistent à reproduire, à l'aide d'un montage approprié, une non-linéarité qui compense celle créée par l'amplificateur de puissance. Un tel équipement fonctionne à la fréquence de l'amplificateur, c'est à dire en hyperfréquence, ce qui conduit à un coût non négligeable inhérent à la technologie hyperfréquence, notamment pour des émetteurs de petite ou moyenne puissance. To overcome this drawback, it has already been proposed means for direct linearization of the microwave power amplifiers used in this type of transmitter. These means consist in reproducing, using an appropriate assembly, a non-linearity which compensates for that created by the power amplifier. Such equipment operates at the frequency of the amplifier, that is to say at microwave frequency, which leads to a non-negligible cost inherent in microwave technology, in particular for small or medium power transmitters.
L'invention vise à restreindre, sans augmentation de coût substantielle, la puissance utilisable de ces amplificateurs de puissance, par limitation des remontées de lobes secondaires du spectre émis par une installation d'émission de puissance à mono-porteuse numérique modulée à deux ou quatre états de phase (modulation BPSK ou QPSK). The invention aims to restrict, without substantial increase in cost, the usable power of these power amplifiers, by limiting the sidelobe rises of the spectrum emitted by a power transmission installation with a digital single-carrier modulated to two or four. phase states (BPSK or QPSK modulation).
Elle consiste, au niveau du modulateur mais après le filtrage numérique en bande de base, à détecter réellement ou fictivement l'enveloppe du signal modulant normalement obtenue en sortie de ce modulateur, et à appliquer au signal, toujours au niveau de ce modulateur, une modulation de phase, auxiliaire et correctrice, par cette enveloppe de porteuse modulée, cette modulation de phase suivant une loi de modulation opposée à celle due à la conversion Amplitude/Phase de l'amplificateur de puissance de l'émetteur.It consists, at the level of the modulator but after the digital filtering in baseband, in actually or fictitiously detecting the envelope of the modulating signal normally obtained at the output of this modulator, and in applying to the signal, still at the level of this modulator, a phase modulation, auxiliary and corrective, by this modulated carrier envelope, this phase modulation according to a modulation law opposite to that due to the Amplitude / Phase conversion of the power amplifier of the transmitter.
De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante de quelques exemples non limitatifs de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel - Figure 1 est la fonction de transfert Amplitude/Amplitude
d'un amplificateur de puissance à TOP utilisé dans une
installation d'émission de puissance en direction d'un
satellite ; - Figure 2 est la fonction de transfert Amplitude/Phase de
ce même amplificateur à TOP ; - Figures 3 à 5 représentent respectivement les spectres
de sortie obtenus, par simulation, pour ce même
amplificateur à TOP et pour trois reculs d'entrée,
respectivement 8 dB, 10 dB, 12 dB, auxquels
correspondent respectivement des reculs de sortie de 2,9
dB, 4,4 dB, et 6 dB ;; - Figure 6 montre de même, pour un recul d'entrée 5 dB
donnant un recul de sortie de 2,3 dB, le spectre de
sortie qui serait obtenu en supprimant complètement la
réponse en phase de ce même amplificateur à TOP ; - Figure 7 montre le spectre qui serait obtenu dans les
mêmes conditions que la figure 6, mais en ne gardant que
le quart de la variation de phase due à la réponse Amplitude/Phase ; - Figure 8 est un schéma synoptique d'un premier dispositif
de mise en oeuvre de l'invention ; - Figure 9 est un schéma synoptique d'un autre dispositif
de mise en oeuvre de l'invention ; - Figure 10 est une variante du dispositif de la figure 9.In any case, the invention will be well understood, and its advantages and other characteristics will emerge from the following description of a few non-limiting examples of embodiment, with reference to the appended schematic drawing in which - Figure 1 is the Amplitude / transfer function. Amplitude
of a PT power amplifier used in a
power transmission installation in the direction of a
satellite; - Figure 2 is the Amplitude / Phase transfer function of
this same TOP amplifier; - Figures 3 to 5 respectively represent the spectra
output obtained, by simulation, for the same
amplifier to TOP and for three input setbacks,
respectively 8 dB, 10 dB, 12 dB, to which
respectively correspond output setbacks of 2.9
dB, 4.4 dB, and 6 dB ;; - Figure 6 shows the same, for a 5 dB input recoil
giving an output recoil of 2.3 dB, the spectrum of
output that would be obtained by completely removing the
phase response of this same amplifier to PT; - Figure 7 shows the spectrum that would be obtained in the
same conditions as figure 6, but keeping only
a quarter of the phase variation due to the Amplitude / Phase response; - Figure 8 is a block diagram of a first device
implementation of the invention; - Figure 9 is a block diagram of another device
implementation of the invention; - Figure 10 is a variant of the device of Figure 9.
En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, il est représenté - En figure 1 la courbe de réponse Amplitude/Amplitude 1 d'un amplificateur de puissance à TOP utilisable dans une installation de puissance, numérique et à mono-porteuse, en direction d'un satellite. Sur ce graphique, le recul
d'entrée est porté en abscisses, à un dB par carreau, et
le recul de sortie est porté en ordonnées, également à
un dB par carreau.Referring first of all to Figures 1 and 2, there is shown - In Figure 1 the Amplitude / Amplitude 1 response curve of a PT power amplifier usable in a power installation, digital and single-carrier, in the direction of a satellite. On this graph, the hindsight
input is plotted on the abscissa, to one dB per square, and
the output recoil is plotted on the ordinate, also at
one dB per square.
- En figure 2 la courbe de réponse Amplitude/Phase 2 de ce
même amplificateur à TOP. Le recul d'entrée est porté en
abscisses, à 5 dB/carreau, et le déphasage est porté en
ordonnées, à 5 degrés/carreau.- In figure 2 the Amplitude / Phase 2 response curve of this
same amplifier to TOP. Entry recoil is carried in
abscissa, at 5 dB / square, and the phase shift is carried
ordered, at 5 degrees / square.
Ces deux caractéristiques sont non linéaires, et la courbe 1 montre que lorsque le niveau d'entrée augmente, il apparait une certaine compression du niveau de sortie, ce qui n'est pas particulièrement surprenant. These two characteristics are non-linear, and curve 1 shows that as the input level increases, there is some compression of the output level, which is not particularly surprising.
En revanche, la courbe 2 montre que la phase, que l'on pourrait s'attendre à voir sensiblement constante, varie considérablement avec le niveau d'entrée de l'amplificateur. Le signal en sortie de l'amplificateur est donc finalement à la fois comprimé en amplitude et modulé en phase en fonction de l'enveloppe du signal modulant à l'entrée de cet amplificateur. Or l'on sait qu'une uns mono-porteuse numérique en BPSK ou en QPSK (modulation à deux ou à quatre états de phase) présente une importante modulation de son enveloppe qui est due au filtrage émission.On the other hand, curve 2 shows that the phase, which one might expect to see substantially constant, varies considerably with the input level of the amplifier. The signal at the output of the amplifier is therefore finally both amplitude compressed and phase modulated as a function of the envelope of the signal modulating at the input of this amplifier. Now, it is known that a digital single-carrier unit in BPSK or in QPSK (modulation with two or four phase states) has a significant modulation of its envelope which is due to transmission filtering.
Ces non-linéarités ont pour effet néfaste d'entraîner la remontée des lobes secondaires dans le spectre émis en sortie de l'amplificateur de puissance. These non-linearities have the detrimental effect of causing the secondary lobes to rise in the spectrum emitted at the output of the power amplifier.
A titre illustratif, les figures 3, 4, et 5 représentent les spectres de sortie 3, 4, 5 obtenus par simulation pour ce même TOP pour trois reculs d'entrée, respectivement 8dB, 10 dB, et 12 dB, auxquels correspondent respectivement des reculs de sortie de 2,9 dB, 4,4 dB, et 6 dB. Sur ces graphiques, les fréquences sont classiquement portés en abscisses, et les décibels sont portées en ordonnées avec 5 dB/carreau. By way of illustration, FIGS. 3, 4, and 5 represent the output spectra 3, 4, 5 obtained by simulation for this same PT for three input declines, respectively 8dB, 10 dB, and 12 dB, to which respectively correspond 2.9dB, 4.4dB, and 6dB output rollbacks. On these graphs, the frequencies are conventionally plotted on the abscissa, and the decibels are plotted on the ordinate with 5 dB / square.
Sur la figure 3 (recul de sortie de 2,9 dB), les remontées de lobes secondaires 6,7 présentent un maximum de densité d'énergie émise qui est inférieur d'environ 22 dB à la densité moyenne de l'énergie de la porteuse dans sa bande, ce qui est insuffisant par rapport aux normes
INTELSAT qui préconisent une différence d'au moins 26 dB.In figure 3 (output recoil of 2.9 dB), the sidelobe rises 6.7 exhibit a maximum emitted energy density which is approximately 22 dB lower than the average energy density of the carrier in its band, which is insufficient compared to the standards
INTELSAT which recommend a difference of at least 26 dB.
Dans le cas de la figure 4 (recul de sortie de 4,4 dB), la différence est d'environ 24 dB, et est donc encore insuffisante. In the case of FIG. 4 (output retreat of 4.4 dB), the difference is about 24 dB, and is therefore still insufficient.
Cette différence est en revanche de l'ordre de 27 dB dans le cas de la figure 5 (recul de sortie de 6 dB), ce qui correspond bien aux performances souhaitées. This difference is on the other hand of the order of 27 dB in the case of FIG. 5 (output decrease of 6 dB), which corresponds well to the desired performance.
De ces trois courbes 3, 4, 5, il apparaît que pour obtenir, avec cet amplificateur à TOP, une réjection de 26 dB sur les lobes latéraux 6 et 7, il faut utiliser un TOP dont le recul de sortie se situe autour de 5 dB. From these three curves 3, 4, 5, it appears that to obtain, with this PT amplifier, a rejection of 26 dB on the side lobes 6 and 7, it is necessary to use a PT whose output recoil is around 5 dB.
L'invention, qui vise à diminuer le recul de sortie nécessaire pour un tel amplificateur de puissance, se base sur l'observation faite par l'inventeur, selon laquelle l'effet de modulation de phase, du à la caractéristique non-linéaire Amplitude/phase de cet amplificateur, est largement prépondérant pour ce phénomène de remontée de lobes secondaires sur l'effet de compression d'amplitude du à sa caractéristique nonlinéaire Amplitude/Amplitude. The invention, which aims to reduce the output recoil necessary for such a power amplifier, is based on the observation made by the inventor, according to which the phase modulation effect, due to the non-linear characteristic Amplitude / phase of this amplifier, is largely predominant for this phenomenon of secondary lobe rise on the amplitude compression effect due to its nonlinear Amplitude / Amplitude characteristic.
A titre illustratif de cette constatation, la figure 6 montre le spectre 8 tracé, par simulation et toujours pour ce même TOP, en supprimant (fictivement) complètement la réponse en phase de la figure 2, et en ne gardant donc que la caractéristique non-linéaire en amplitude de la figure 1. Cette courbe 8 a été tracée pour un recul d'entrée de 5 dB donnant un recul de sortie de 2,3 dB, et l'on constate alors que l'on obtient une réjection des lobes secondaires 6 et 7 qui est sensiblement égale à la valeur de 26 dB souhaitée. By way of illustration of this observation, FIG. 6 shows the spectrum 8 plotted, by simulation and still for this same PT, by (fictitiously) completely suppressing the phase response of FIG. 2, and therefore keeping only the non- characteristic. linear in amplitude of FIG. 1. This curve 8 was plotted for an input retreat of 5 dB giving an output retraction of 2.3 dB, and it is then noted that a rejection of the secondary lobes is obtained. 6 and 7 which is substantially equal to the desired 26 dB value.
Il apparaît finalement qu'il est possible, si l'on arrive à supprimer la distorsion de phase, de gagner sensiblement pour une même réjection des lobes secondaires, 3 dB sur la puissance nécessaire pour l'émetteur : pour une puissance à émettre donnée, il est possible d'utiliser un amplificateur qui, à saturation émet deux fois moins de puissance, donc beaucoup moins onéreux. It finally appears that it is possible, if we manage to eliminate the phase distortion, to gain appreciably for the same rejection of the secondary lobes, 3 dB on the power necessary for the transmitter: for a given power to be transmitted, it is possible to use an amplifier which, at saturation, emits half the power, and therefore much less expensive.
Le procédé de l'invention a en conséquence pour objet d'introduire très en amont et plus précisément au niveau du modulateur et après filtrage numérique, une prédistorsion en phase permettant de compenser l'effet du à la non-linéarité de phase, qui est normalement obtenu en sortie de l'amplificateur de puissance. The object of the method of the invention is therefore to introduce very upstream and more precisely at the level of the modulator and after digital filtering, a phase predistortion making it possible to compensate for the effect of the phase non-linearity, which is normally obtained at the output of the power amplifier.
Par ailleurs, l'inventeur a observé que la correction ainsi obtenue avait pour avantage de ne pas être sensible. A titre illustratif, la figure 7 montre le spectre 9 obtenu par simulation, toujours pour ce même
TOP, en ne gardant que le quart de la variation de phase due à sa caractéristique non-linéaire Amplitude/Phase : le résultat est très peu différent du précédent. Ceci montre que la distorsion due à la réponse Amplitude/phase, bien qu'étant la cause principale de distorsion, n'est pas très critique quant à la précision à apporter pour améliorer les remontées du spectre.Cette remarque est très intéressante car, la correction de phase à apporter n' étant pas très sensible, et les émetteurs ayant tous sensiblement les mêmes réponses en phase, il est possible de mettre en oeuvre la présente invention à l'aide de dispositifs pré-correcteurs convenant à la fois pour tous les amplificateurs d'un même type.Furthermore, the inventor observed that the correction thus obtained had the advantage of not being appreciable. By way of illustration, FIG. 7 shows the spectrum 9 obtained by simulation, again for this same
TOP, keeping only a quarter of the phase variation due to its non-linear Amplitude / Phase characteristic: the result is very little different from the previous one. This shows that the distortion due to the Amplitude / phase response, although being the main cause of distortion, is not very critical as to the precision to be provided to improve the spectrum increases. This remark is very interesting because, the phase correction to be made not being very sensitive, and the transmitters all having substantially the same phase responses, it is possible to implement the present invention using pre-correcting devices suitable for both amplifiers of the same type.
Le procédé de l'invention consiste, au niveau du modulateur mais après le filtrage numérique en bande de base, à détecter réellement ou fictivement l'enveloppe du signal modulant normalement obtenue en sortie de ce modulateur, et à appliquer au signal, toujours au niveau de ce modulateur, une modulation de phase, auxiliaire et correctrice, par cette enveloppe de porteuse modulée, cette modulation de phase auxiliaire suivant une loi opposée à celle due à la conversion Amplitude/Phase de l'amplificateur de puissance de l'émetteur. The method of the invention consists, at the level of the modulator but after the digital baseband filtering, in actually or fictitiously detecting the envelope of the modulating signal normally obtained at the output of this modulator, and in applying to the signal, always at the level of this modulator, an auxiliary and corrective phase modulation, by this modulated carrier envelope, this auxiliary phase modulation according to a law opposite to that due to the Amplitude / Phase conversion of the power amplifier of the transmitter.
Un premier dispositif (entièrement numérique) de mise en oeuvre de ce procédé est schématisé sur la figure 8, relative à une modulation à quatre états de phase, ou
QPSK, et qui représente le modulateur, avec dispositif 10 de pré-correction conforme à l'invention.A first device (entirely digital) for implementing this method is shown diagrammatically in FIG. 8, relating to a modulation with four phase states, or
QPSK, and which represents the modulator, with pre-correction device 10 according to the invention.
Classiquement, le train numérique en bande de base est séparé en deux trains indépendants, P et Q, chacun de fréquence moitié, qui sont appliqués aux deux entrées 11 et 12 du dispositif de filtrage numérique 13. Conventionally, the digital baseband train is separated into two independent trains, P and Q, each of half frequency, which are applied to the two inputs 11 and 12 of the digital filtering device 13.
Les deux trains filtrés A et B en sortie 14 et 15 du filtre numérique 13 représentent respectivement le terme réel A et le terme imaginaire B du signal analytique
A + iB représentatif de la modulation QPSK qui sera obtenue plus loin, en sortie du modulateur.The two filtered trains A and B at the output 14 and 15 of the digital filter 13 respectively represent the real term A and the imaginary term B of the analytical signal
A + iB representative of the QPSK modulation which will be obtained later, at the output of the modulator.
Le module
de ce signal analytique est l'information représentative du signal modulant.The module
of this analytical signal is the information representative of the modulating signal.
Pour détecter fictivement cette enveloppe, ces voies A et B sont appliquées, en 16 et 17, à un circuit 18 de calcul numérique de cette valeur de R par application de la formule
R2 = A2 + B2
Cette valeur R ainsi calculée est appliquée en 19 à un circuit de calcul 20 dans lequel ont été préalablement rentrées, par l'accès 21, les valeurs des déphasages (R) qui donnent la courbe de variation opposée à la réponse Amplitude/Phase (figure 2) de l'amplificateur de puissance de l'installation.To fictitiously detect this envelope, these channels A and B are applied, at 16 and 17, to a circuit 18 for digital calculation of this value of R by application of the formula
R2 = A2 + B2
This value R thus calculated is applied at 19 to a calculation circuit 20 in which have been entered beforehand, via the access 21, the values of the phase shifts (R) which give the variation curve opposite to the Amplitude / Phase response (figure 2) of the installation power amplifier.
A chaque valeur de R appliquée en 19 correspond ainsi dans le circuit 20 une valeur de déphasage 9(R), et ce même circuit de calcul fournit directement sur ses sorties 22 et 23 la valeur du sinus et du cosinus de cet angle 9. Each value of R applied at 19 thus corresponds in circuit 20 to a phase shift value 9 (R), and this same calculation circuit supplies directly on its outputs 22 and 23 the value of the sine and cosine of this angle 9.
Ces valeurs sin (p(R) et cos (R) en 22 et 23 sont appliquées à un autre circuit de calcul numérique 24, qui reçoit également les trains A et B précités, et qui effectue la rotation de phase correctrice souhaitée du vecteur signal complexe "A + iB" par calcul du produit
(A + iB) i-ç(R)
En pratique, cette rotation de phase se ramène simplement à la réalisation des deux opérations numériques suivantes
X = A. cos (R) - B.sin (R)
Y = A. sin (R) + B.cos 9(R) où X et Y sont les deux trains numériques "pré-corrigés en phase" en sorties 25 et 26 du circuit de calcul 24.These values sin (p (R) and cos (R) at 22 and 23 are applied to another digital calculation circuit 24, which also receives the aforementioned A and B trains, and which performs the desired corrective phase rotation of the signal vector complex "A + iB" by product calculation
(A + iB) i-ç (R)
In practice, this phase rotation is simply reduced to carrying out the following two numerical operations
X = A. cos (R) - B.sin (R)
Y = A. sin (R) + B.cos 9 (R) where X and Y are the two digital trains “pre-corrected in phase” at outputs 25 and 26 of calculation circuit 24.
I1 est bien évident que le MODEM de la figure 8 étant un MODEM numérique, le circuit 10 de pré-correction de phase est en fait totalement intégré à ce MODEM, et n'est donc réalisé que par des ajouts de programmation (ou "SOFTWARE"), sans ajout d'aucun élément électronique matériel proprement dit. It is obvious that the MODEM of FIG. 8 being a digital MODEM, the phase pre-correction circuit 10 is in fact totally integrated into this MODEM, and is therefore only carried out by programming additions (or "SOFTWARE "), without the addition of any physical electronic element itself.
Les deux trains X et Y sont appliqués ensuite à la partie restante du modulateur, qui comporte très classiquement sur chaque voie une convertisseur
Digital/Analogique 27, 28, un filtre analogique, 29,30, et un modulateur en anneau respectif 31, 32 recevant chacun la fréquence intermédiaire en provenance de l'oscillateur local 33, l'un à travers un déphaseur de 90 degrés 34, et l'autre directement, afin d'obtenir les deux voies en quadrature souhaitées en 35 et 36, ces deux voies étant ensuite classiquement additionnées en 37 pour obtenir en 38 le train finalement modulé à quatre états de phase, ce train étant appliqué à la partie restante de la chaîne de transmission comportant l'amplificateur de puissance dont la rotation de phase est ainsi pré-corrigée.The two trains X and Y are then applied to the remaining part of the modulator, which very conventionally comprises a converter on each channel.
Digital / Analog 27, 28, an analog filter, 29,30, and a respective ring modulator 31, 32 each receiving the intermediate frequency from the local oscillator 33, one through a 90 degree phase shifter 34, and the other directly, in order to obtain the two desired quadrature tracks at 35 and 36, these two tracks then being conventionally added at 37 to obtain at 38 the train finally modulated with four phase states, this train being applied to the remaining part of the transmission chain comprising the power amplifier, the phase rotation of which is thus pre-corrected.
Il faut noter que les signaux (P, Q), (A, B), (X, Y) sont définis (aux points où ils sont représentés)sous forme numérique (le passage en analogique étant effectué par les codeurs digital/analogique 27, 28). It should be noted that the signals (P, Q), (A, B), (X, Y) are defined (at the points where they are represented) in digital form (the change to analog being made by the digital / analog encoders 27 , 28).
Autrement dit, toutes les opérations précédentes sont des opérations de calcul numérique. Pour créer cette modulation de phase dont le spectre va occuper sensiblement le double du spectre initial et en tenant compte du filtrage nécessaire pour supprimer les harmoniques de la fréquence d'échantillonnage (pour constituer les voies analogiques à émettre), il faut disposer d'un minimum de 4 échantillons par symbole.In other words, all the preceding operations are numerical calculation operations. To create this phase modulation, the spectrum of which will occupy approximately twice the initial spectrum and taking into account the filtering necessary to remove the harmonics from the sampling frequency (to constitute the analog channels to be transmitted), it is necessary to have a minimum of 4 samples per symbol.
La réalisation de la figure 8 est entièrement numérique, et a en conséquence pour avantage de pouvoir être réalisée sans aucun ajout de matériel, par simple ajout de "SOFTWARE", c'est à dire de programmation. On decrira maintenant, en référence à la figure 9, un mode analogique de réalisation de cette pré-correction de rotation de phase. The embodiment of FIG. 8 is entirely digital, and consequently has the advantage of being able to be carried out without any addition of material, by simple addition of “SOFTWARE”, ie programming. With reference to FIG. 9, an analog embodiment of this phase rotation pre-correction will now be described.
Sur cette figure 9, la référence 39, désigne le modulateur QPSK proprement dit, qui reçoit sur son entrée 40 le train numérique modulant. Il en sort en 41 la porteuse en fréquence intermédiaire, modulée à quatre états de phase dans cet exemple, qui est appliquée au circuit de pré-correction de phase 10 de l'invention. In this FIG. 9, the reference 39 designates the QPSK modulator proper, which receives on its input 40 the modulating digital train. There emerges at 41 the intermediate frequency carrier, modulated with four phase states in this example, which is applied to the phase pre-correction circuit 10 of the invention.
Le signal en 41 voit son enveloppe détectée dans un circuit de détection 42, et ce signal d'enveloppe détectée est appliqué à un circuit de réponse analogique 43 représentatif de la courbe "Amplitude/Phase" inverse de celle de l'amplificateur de puissance (figure 2) et apte à fournir sur sa sortie 44 un coefficient de pente de modulation, en degrés/dB, apte à commander, en sens inverse de la modulation de phase créée plus loin par l'enveloppe du signal modulant dans l'amplificateur de puissance, un modulateur de phase auxiliaire 45 qui reçoit le signal en 41. Le train ainsi pré-corrigé en phase sort du pré-correcteur 10 en 46 pour être appliqué à la partie restante de la chaîne de transmission. The signal at 41 has its envelope detected in a detection circuit 42, and this detected envelope signal is applied to an analog response circuit 43 representative of the “Amplitude / Phase” curve inverse to that of the power amplifier ( FIG. 2) and capable of supplying at its output 44 a modulation slope coefficient, in degrees / dB, capable of controlling, in the opposite direction to the phase modulation created later by the envelope of the modulating signal in the amplifier of power, an auxiliary phase modulator 45 which receives the signal at 41. The train thus pre-corrected in phase leaves the pre-corrector 10 at 46 to be applied to the remaining part of the transmission chain.
Enfin, la figure 10 montre une variante de réalisation du correcteur 10 de la figure 9, qui est en fait une solution hybride numérique-analogique car elle comporte une partie des éléments de la figure 8. Finally, FIG. 10 shows an alternative embodiment of the corrector 10 of FIG. 9, which is in fact a digital-analog hybrid solution because it comprises some of the elements of FIG. 8.
Selon cette forme de réalisation, les voies A et
B en sortie du dispositif 13 de filtrage numérique en bande de base sont, comme dans le cas de la réalisation selon la figure 8, appliquées à un circuit 18 de calcul numérique du module
du signal analytique
A + iB c'est à dire de détection de l'enveloppe du signal modulant obtenue après filtrage numérique en bande de base.According to this embodiment, the channels A and
B at the output of the digital baseband filtering device 13 are, as in the case of the embodiment according to FIG. 8, applied to a digital calculation circuit 18 of the module
of the analytical signal
A + iB, ie detection of the envelope of the modulating signal obtained after digital baseband filtering.
En revanche, l'analogie avec le dispositif de la figure 8 s'arrête là, car la partie restante du correcteur de phase fonctionne de façon plutôt semblable à la réalisation selon la figure 9. On the other hand, the analogy with the device of FIG. 8 stops there, because the remaining part of the phase corrector operates in a manner rather similar to the embodiment according to FIG. 9.
En conséquence, la valeur numérique de l'enveloppe
R en sortie 19 de l'organe de calcul 18 est convertie en signal analogique dans un convertisseur digital-analogique 47, et ce signal d'enveloppe est appliqué, à l'instar du dispositif selon la figure 9, à un circuit de réponse analogique 43 représentatif de la courbe "Amplitude/Phase" inverse de celle de l'amplificateur de puissance situé en aval de la chaîne, et apte à fournir sur sa sortie 44, un coefficient de pente de modulation inverse de celui relatif à la modulation de phase qui sera créée par l'enveloppe du signal modulant dans l'amplificateur de puissance.Consequently, the numerical value of the envelope
R at the output 19 of the calculation unit 18 is converted into an analog signal in a digital-analog converter 47, and this envelope signal is applied, like the device according to FIG. 9, to an analog response circuit 43 representative of the "Amplitude / Phase" curve inverse to that of the power amplifier located downstream of the chain, and capable of supplying at its output 44, a modulation slope coefficient opposite to that relating to the phase modulation which will be created by the modulating signal envelope in the power amplifier.
Le signal ainsi créé en 44 commande un modulateur de phase auxiliaire correcteur 45, qui reçoit en 41 le signal issu de la partie restante 48 (après filtrage par 13) du modulateur, et le signal finalement pré-distordu en phase sort comme précédemment de ce modulateur auxiliaire 45 en 46 pour être appliqué à la partie restante de la chaîne de transmission. The signal thus created at 44 controls an auxiliary corrective phase modulator 45, which receives at 41 the signal coming from the remaining part 48 (after filtering by 13) of the modulator, and the signal finally pre-distorted in phase comes out as above from this. auxiliary modulator 45 to 46 to be applied to the remaining part of the transmission chain.
Le signal en sortie de l'émetteur est finalement totalement corrigé en distorsion de phase, de sorte que les spectres corrigés obtenus, comme la demanderesse a pu le vérifier pour des reculs d'entrée inférieurs à 10 dB, sont pratiquement identiques aux courbes selon la figure 6 (correction de phase totale, selon une loi à pente constante) et selon la figure 7 (correction de phase partielle des trois quarts). The signal at the output of the transmitter is finally completely corrected for phase distortion, so that the corrected spectra obtained, as the applicant has been able to verify for input setbacks of less than 10 dB, are practically identical to the curves according to the FIG. 6 (total phase correction, according to a law with constant slope) and according to FIG. 7 (partial phase correction of three quarters).
Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. As goes without saying, the invention is not limited to the embodiments which have just been described.
C'est ainsi que la possibilité d'ajouter à la précorrection de phase une pré-correction en amplitude n'est pas exclue du cadre de la présente invention, et que d'autres modes de mise en oeuvre seraient imaginables.It is thus that the possibility of adding an amplitude pre-correction to the phase precorrection is not excluded from the scope of the present invention, and that other embodiments would be imaginable.
Dans tous les modes de réalisation, la chaîne émission (entre le modulateur et l'entrée de l'émetteur) doit avoir une bande suffisante (au sens de l'absence de distorsion linéaire de phase) pour laisser passer le spectre élargi par cette modulation de phase de pré-correction. In all the embodiments, the transmission chain (between the modulator and the input of the transmitter) must have a sufficient band (in the sense of the absence of linear phase distortion) to allow the spectrum widened by this modulation to pass. pre-correction phase.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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FR8912708A FR2652470A1 (en) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | Method and device for limiting the rise of secondary lobes in a power transmission installation for a digital single carrier having two or four phase states |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=9385906
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