FR2792794A1 - Analogue frequency modulation carrier phase recovery broadcast reception has difference between sample pair compared to difference of amplitude value to detect discontinuity, and if detected, current sample is aligned with adjacent sample - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE DEPLIEMENT D'UN SIGNAL DE PHASE,METHOD FOR DEPLIING A PHASE SIGNAL,
SYSTEME DE DEPLIEMENT DE PHASE LINEAIRE LINEAR PHASE DEPLIANCE SYSTEM
ET DISPOSITIF DE RECUPERATION DE PORTEUSE AND CARRIER RECOVERY DEVICE
La présente invention est relative à un procédé de The present invention relates to a method of
dépliement d'un signal de phase, à un système de déplie- unfolding of a phase signal, to an unfolding system
ment de phase linéaire et à un dispositif de récupération linear phase and a recovery device
de porteuse correspondants.corresponding carriers.
En radiodiffusion analogique à modulation de fré- In analogue broadcasting with frequency modulation
quence, un écart de fréquence se traduit, après démodula- quence, a difference in frequency is reflected, after demodulation
tion, par une composante continue. Cet écart de fréquence ou "désaccord" est facile à corriger, car il suffit de filtrer cette composante continue. Un tel processus de tion, by a continuous component. This difference in frequency or "disagreement" is easy to correct, because it suffices to filter this continuous component. Such a process of
correction est réalisé dans tous les récepteurs analogi- correction is performed in all analogue receivers
ques de bonne qualité.good quality.
Dans le cas de la transmission d'un signal numéri- In the case of the transmission of a digital signal
que, le problème de la synchronisation de porteuse est that, the problem of carrier synchronization is
beaucoup plus critique, car un écart de fréquence se tra- much more critical because a frequency deviation
duit par une rotation de la constellation d'états d'ampli- by a rotation of the constellation of amp states.
tude et de phase de la modulation considérée, ce qui rend study and phase of the considered modulation, which makes
impossible tout décodage ultérieur. impossible any subsequent decoding.
Pour assurer la récupération de porteuse, diffé- To ensure carrier recovery, different
rentes solutions ont jusqu'à ce jour été proposées. Some solutions have so far been proposed.
Une première solution, ainsi que représenté en fi- A first solution, as represented by
gure la, consiste à conduire un processus dirigé par une gure, consists of conducting a process led by a
décision non linéaire (DD) appliquée à un signal u(n) cor- nonlinear decision (DD) applied to a signal u (n) cor-
rigé en phase à partir d'un signal reçu avant récupération de porteuse x(n) = ei().d(n) + w(n) o d(n) est le signal utile de puissance égale à 1 et w(n) un bruit additif blanc gaussien, de variance W. Le dispositif correspondant représenté en figure la comprend une prise de décision, circuit non linéaire, un détecteur de phase, un filtre de boucle, un intégrateur et un circuit de correction de phase délivrant le signal corrigé en phase u(n) à partir du signal reçu x(n). L'erreur de phase, en l'absence de bruit, vérifie la relation s(n)="n)-ó(n) o 4n) représente la phase du phased from a received signal before carrier recovery x (n) = ei () d (n) + w (n) od (n) is the useful signal of power equal to 1 and w (n) a Gaussian white additive noise of variance W. The corresponding device represented in FIG. 1a comprises decision-making, a non-linear circuit, a phase detector, a loop filter, an integrator and a phase correction circuit delivering the corrected signal. in phase u (n) from the received signal x (n). The phase error, in the absence of noise, satisfies the relation s (n) = "n) -ó (n) o 4n) represents the phase of the
signal reçu x(n) et (n) l'estimation de celle-ci. received signal x (n) and (n) the estimate thereof.
Le filtre de boucle H(z) est un filtre passe-bas dont la fonction de transfert s'écrit: H(z)= G,+ 2 Sur la figure la, K désigne le gain de boucle, K pouvant être pris égal à 1, le gain scalaire de l'ensemble pouvant The loop filter H (z) is a low-pass filter whose transfer function is written: H (z) = G, + 2 In FIG. 1a, K denotes the loop gain, K can be taken as equal to 1, the scalar gain of the assembly being
être inclus dans les valeurs de G1 et G2. Un tel disposi- be included in the values of G1 and G2. Such a provision
tif permet de corriger un déphasage entre le signal reçu tif corrects a phase difference between the received signal
x(n) et un signal de référence fourni soit par une sé- x (n) and a reference signal provided either by a sequence
quence d'apprentissage, soit par la décision sur les sym- of learning, either by the decision on the sym-
boles.bols.
En ce qui concerne les détecteurs de phase suscep- With regard to phase detectors capable of
tibles d'être mis en oeuvre dans ces dispositifs, ceux-ci peuvent réaliser une détection de la forme: lm u(n J-(n)]j E(n)= ar int - u(n) (n) avec, pour d(n)= d(n) u(n)*(n)= d(nf expj(4(n)- (n))+w(n)d(n)exp(- j(n)) can be implemented in these devices, they can perform a detection of the form: lm u (n J- (n)] j E (n) = ar int - u (n) (n) with, for d (n) = d (n) u (n) * (n) = d (nf exp (4 (n) - (n)) + w (n) d (n) exp (- j (n))
o d*(n) et d*(n) représentent l'expression complexe conju- o d * (n) and d * (n) represent the conjugated complex expression
guée de la décision prise et du signal utile respective- of the decision taken and the respective useful signal
ment.is lying.
De nombreux autres détecteurs de phase sont sus- Many other phase detectors are sus-
ceptibles d'être utilisés ainsi que décrit par exemple dans la thèse publiée par D. MOTTIER: "Association des fonctions d'égalisation, de synchronisation et de décodage These can be used as described for example in the thesis published by D. MOTTIER: "Association of functions of equalization, synchronization and decoding
canal pour les transmissions numériques à grande efficaci- channel for high-performance digital transmissions
té spectrale", Thèse de doctorat de l'Université de Rennes Spectral T, "Doctoral Thesis of the University of Rennes
(France), Nov. 1997.(France), Nov. 1997.
Dans ces conditions, si l'erreur de phase est fai- Under these conditions, if the phase error is
ble, (n)-$(n)<<, et si le bruit est faible w(n/Jd(ni)2<"1 l'erreur de phase s(n) vérifie la relation: s(n)( "n)-+(n)+ w'(n) avec w'(n)= wi (n)/d(nl2 o wi(n) désigne la partie imaginaire de w(n)d'(n)exp(-j(n))= Im[w(n)d exp(-j$(n)), le système représenté ble, (n) - $ (n) <<, and if the noise is weak w (n / Jd (ni) 2 <"1 the phase error s (n) satisfies the relation: s (n) (") n) - + (n) + w '(n) with w' (n) = wi (n) / d (nl2 o wi (n) denotes the imaginary part of w (n) of (n) exp (-) j (n)) = Im [w (n) d exp (-j $ (n)), the system represented
en figure la pouvant alors être ramené à une boucle linéa- in the figure can then be reduced to a linear loop.
risée, telle que représentée en figure lb, dont l'étude en risée, as shown in FIG. 1b, the study of which
régime établi peut être ramenée à celle d'un système li- established regime can be reduced to that of a
néaire bouclé classique dont la fonction de transfert en boucle fermée vérifie la relation: (1- z) + Z- 1_ Q() ( -,2 + -' (GI (i - z-)+ G2) classical looped neimer whose closed-loop transfer function satisfies the relation: (1- z) + Z-1_Q () (-, 2 + - '(GI (i - z -) + G2)
L'utilisation de ce type de dispositif tel que re- The use of this type of device as
présenté en figures la et lb est très répandue dans les presented in figures la and lb is very common in
systèmes de récupération de porteuse en communication nu- carrier recovery systems in digital communication.
mérique, en raison du fait que les structures en boucle présentent un certain nombre d'avantages, tels qu'une fai- ble complexité calculatoire, une grande simplicité de mise en oeuvre et de bonnes performances en régime établi en due to the fact that loop structures have a number of advantages, such as low computational complexity, simplicity of implementation and good performance under steady-state conditions.
présence d'un écart de phase ou de fréquence. presence of a phase difference or frequency.
Toutefois, ce type de dispositif présente des in- However, this type of device presents
convénients.disadvantages.
En premier lieu, le processus est piloté par la décision non linéaire, ce qui exclut son utilisation avec des rapports signal à bruit faibles. Une telle situation First, the process is driven by the non-linear decision, which precludes its use with low signal-to-noise ratios. Such a situation
provoque une propagation des erreurs et une importante dé- causes a spread of errors and an important
gradation des performances.gradation of performance.
En deuxième lieu, un tel système présente des in- In the second place, such a system presents
convénients liés, non plus à la prise de décision, mais à l'utilisation d'une structure bouclée. Le premier de ces inconvénients est relatif à l'accrochage, ou acquisition, related inconveniences, no longer to decision-making, but to the use of a looped structure. The first of these drawbacks relates to the hanging, or acquisition,
de la boucle, notamment pour des écarts de fréquence im- of the loop, in particular for imbalances of
portants, cette acquisition présentant le caractère d'un this acquisition has the character of a
phénomène lent et aléatoire. Confer H.MEYR et ai. "Syn- slow and random phenomenon. Confer H.MEYR and ai. "Syn-
chronization in Digital Communications", Vol. 1, Wiley, chronization in Digital Communications ", Vol 1, Wiley,
1990. En effet, si l'écart de fréquence est trop impor- 1990. Indeed, if the frequency difference is too large
tant, le modèle linéaire n'est plus valable et le temps de the linear model is no longer valid and the time of
convergence, ou d'acquisition, augmente de façon impor- convergence, or acquisition, increases significantly
tante. Cet inconvénient apparaît d'une importance majeure aunt. This drawback appears to be of major importance
pour l'utilisation des structures bouclées pour la récupé- for the use of looped structures for the recovery of
ration de porteuse, de telles structures, pour cette rai- carrier, such structures, for this reason.
son, n'étant pas en pratique utilisées dans les modes de sound, not being practically used in the modes of
transmission par paquets, pour lesquels les structures di- packet transmission, for which the structures
rectes ou Feed Forward sont utilisées. Rails or Feed Forward are used.
Le deuxième de ces inconvénients est relatif à l'absence de robustesse de ces systèmes en régime établi, dès lors que la phase à compenser ne correspond pas à un écart de phase et/ou de fréquence fixe, confer l'article intitulé "A Survey of Digital Phase-Locked Loops" publié par W. LINDSEY, C.M. CHIE, Proceedings of the IEEE, Vol.69, The second of these drawbacks relates to the lack of robustness of these systems in steady state, since the phase to be compensated does not correspond to a phase deviation and / or fixed frequency, confer the article entitled "A Survey of Digital Phase-Locked Loops "published by W. LINDSEY, CM CHIE, Proceedings of the IEEE, Vol.69,
No.4, Apr.1981.No.4, Apr.1981.
La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des systèmes de récupération de porteuse de The present invention aims to overcome the drawbacks of the carrier recovery systems of
l'art antérieur précédemment cités. the prior art previously mentioned.
En particulier, dans ce but, un objet de la pré- In particular, for this purpose, an object of the
sente invention est la mise en oeuvre d'un procédé de dé- This invention is the implementation of a method for
pliement d'un signal de phase permettant, du fait de cette opération de dépliement, le signal de phase étant ainsi rendu sensiblement continu sur tout intervalle temporel de mise en oeuvre, de rendre la détection de phase conduite folding of a phase signal allowing, because of this unfolding operation, the phase signal being thus made substantially continuous over any time interval of implementation, to make the phase detection conducted
sur cet intervalle sensiblement linéaire. on this substantially linear interval.
Dans ce même but, un objet de la présente inven- For the same purpose, an object of the present invention
tion est en outre la mise en oeuvre d'un système de déplie- In addition, the implementation of a system of unfolding
ment de phase sensiblement linéaire permettant de délivrer phase of substantially linear phase to deliver
un signal de phase dépliée correspondant. a corresponding unfolded phase signal.
Un autre objet de la présente invention est égale- Another object of the present invention is also
ment la mise en oeuvre, à partir d'un système de dépliement the implementation, from a system of unfolding
de phase sensiblement linéaire tel que mentionné précédem- substantially linear phase as mentioned above
ment, d'un dispositif de récupération de porteuse d'un si- of a carrier recovery device of a
gnal reçu dont la vitesse de convergence, ou d'acquisition, est sensiblement améliorée vis-à-vis de celle des dispositifs de synchronisation de porteuse de received, whose speed of convergence, or acquisition, is substantially improved vis-à-vis that of the carrier synchronization devices of
l'art antérieur.the prior art.
Le procédé de dépliement d'un signal de phase con- The process of unfolding a phase signal
tinu par intervalles, objet de l'invention, procédé dans an interval, object of the invention, a process in which
lequel on détecte l'amplitude s(n) de ce signal par échan- which the amplitude s (n) of this signal is detected by sampling
tillonnage successif, est remarquable en ce que l'on cal- succession, is remarkable in that one cal-
cule la différence 5n,n-1 = s(n)- s(n-1) entre chaque couple d'échantillons successifs, formé par un échantillon separates the difference 5n, n-1 = s (n) -s (n-1) between each pair of successive samples, formed by a sample
courant et un échantillon adjacent, on compare cette dif- current and an adjacent sample, this difference is compared
férence 8n,n-1 à une valeur de référence représentative de la valeur d'amplitude égale à chaque intervalle, afin de détecter une discontinuité de ce signal. En présence d'une telle discontinuité, on aligne la valeur de l'échantillon 8n, n-1 to a reference value representative of the amplitude value equal to each interval, in order to detect a discontinuity of this signal. In the presence of such a discontinuity, the value of the sample is aligned
courant, respectivement adjacent, et la valeur des échan- current, respectively adjacent, and the value of the
tillons suivants, par décalage de la valeur de ces échan- the following factors, by shifting the value of these
tillons de la valeur d'amplitude égale à chaque intervalle et on construit une suite de valeurs échantillonnées sd(n) corrigées. Ceci permet de délivrer un signal déplié dont la plage de dépliement est égale à la somme de toutes les hauteurs, sur lesquelles la détection par échantillonnage correlates the amplitude value equal to each interval and builds a series of sampled values sd (n) corrected. This makes it possible to deliver an unfolded signal whose unfolding range is equal to the sum of all the heights on which the sampling detection
successif est réalisée.successively is realized.
Le système de dépliement de phase linéaire d'un The linear phase unfolding system of a
signal de phase continu par intervalles, objet de la pré- continuous phase signal at intervals, the object of the
sente invention, ce signal étant constitué par une suite d'échantillons numériques d'échantillon courant s(n) est remarquable en ce que, en vue de délivrer un signal de According to the invention, this signal consisting of a series of current sample digital samples s (n) is remarkable in that, in order to deliver a signal of
phase dépliée constitué par une suite d'échantillons cor- unfolded phase consisting of a series of samples cor-
rigés d'échantillon corrigé courant sd(n), ce système com- corrected sample ruled stream sd (n), this system com-
porte un circuit soustracteur recevant, sur une première entrée, la suite d'échantillons numériques d'échantillon courant s(n) et, sur une deuxième entrée, la suite d'échantillons corrigés d'échantillon corrigé précédent sd(n-1) antérieur à l'échantillon corrigé courant sd(n) Ce circuit soustracteur délivre un signal différence carries a subtraction circuit receiving, on a first input, the sequence of current sample digital samples s (n) and, on a second input, the sequence of corrected sample corrected samples previous sd (n-1) prior to the current corrected sample sd (n) This subtractor circuit delivers a difference signal
Oa(n) = ú(n) - sd(n-1) entre le couple d'échantillons suc- Oa (n) = ú (n) - sd (n-1) between the pair of samples
cessifs formé par l'échantillon courant ú(n) et l'échan- of the current sample ú (n) and the sample
tillon corrigé précédent sd(n-1). Un module de calcul d'une valeur de décalage est prévu, lequel comporte un corrected tillon previous sd (n-1). A module for calculating an offset value is provided, which comprises a
comparateur du signal de différence à la valeur zéro, dé- difference signal comparator to the zero value, de-
livrant une valeur de signe k = 1 de cette différence, et un circuit de calcul d'une valeur de décalage Ob(n) = rem(Oa(n)+kp, 2p)-kp, reste de la division par 2p de la valeur de cette différence, augmentée respectivement diminuée du demi-intervalle p en fonction de la valeur du signe de cette différence, reste diminué respectivement augmenté du demi-intervalle p en fonction de la valeur du giving a value of sign k = 1 of this difference, and a circuit for calculating an offset value Ob (n) = rem (Oa (n) + kp, 2p) -kp, remainder of the division by 2p of the value of this difference, increased respectively by the half-interval p as a function of the sign value of this difference, remains decreased respectively increased by the half-interval p as a function of the value of the
signe de cette différence, ce circuit de calcul d'une va- sign of this difference, this circuit for calculating a
leur de décalage délivrant cette valeur de décalage. Un their offset delivering this offset value. A
module sommateur reçoit, sur une première entrée, la va- module receives, on a first input, the value of
leur de décalage Ob(n) = rem(Oa(n)+kp,2p)-kp et, sur une their offset Ob (n) = rem (Oa (n) + kp, 2p) -kp and, on a
deuxième entrée, la suite d'échantillons corrigés d'échan- second entry, the series of samples corrected for
tillon corrigé précédent sd(n-1) antérieur à l'échantillon corrigé courant Ed(n). Le module sommateur délivre la suite d'échantillons corrigés d'échantillon courant Ed(n) previous corrected chord sd (n-1) prior to the current corrected sample Ed (n). The summing module delivers the set of corrected samples of current sample Ed (n)
vérifiant la relation sd(n)=Ob(n)+sd(n-1) constituant le si- checking the relation sd (n) = Ob (n) + sd (n-1) constituting the
gnal de phase déplié. Un module retardateur d'une période d'échantillonnage reçoit la suite d'échantillons corrigés d'échantillon corrigé courant sd(n) et délivre la suite d'échantillons corrigés d'échantillon précédent cd(n-1) Phase diagram unfolded. A delay module of a sampling period receives the corrected current corrected sample sequence sd (n) and delivers the following corrected sample sequence cd (n-1)
antérieur à l'échantillon corrigé courant sd(n) aux modu- prior to the current corrected sample sd (n) to the moduli
les soustracteur et sommateur.the subtractor and summator.
Le dispositif de récupération de porteuse d'un si- The carrier recovery device of a
gnal reçu, suite d'échantillons de rang n courant, objet de l'invention, comporte une boucle à verrouillage de phase. Cette boucle permet à partir d'une valeur de phase parasite estimée $(n) d'engendrer un signal reçu corrigé u(n, u(n), U)=x(n).exp(-j4(n)), x(n) représentant le signal reçu somme d'un signal utile eió(n).d(n) et d'un bruit additif, The signal received, following samples of rank n current, object of the invention comprises a phase locked loop. This loop allows from an estimated parasitic phase value $ (n) to generate a corrected received signal u (n, u (n), U) = x (n) .exp (-j4 (n)), x (n) representing the received signal sum of a useful signal eió (n) .d (n) and an additive noise,
w(n). L'entité (n) représente l'argument de phase para- w (n). Entity (n) represents the phase argument para-
site du signal reçu. Le signal reçu corrigé, estimation site of the received signal. Received signal corrected, estimate
d'un symbole courant, est soumis à un processus de déci- of a common symbol, is subject to a decision-making process
sion non linéaire pour engendrer un symbole décidé. Un mo- non-linear generation to generate a decided symbol. One
dule détecteur de phase permet de soumettre le signal corrigé u(n) et le symbole décidé d(n) à une détection de dule phase detector makes it possible to subject the corrected signal u (n) and the decided symbol d (n) to a detection of
phase pour engendrer un signal d'erreur de phase s(n) en- phase to generate a phase error signal s (n)
tre le signal reçu corrigé u(n) et le symbole décidé d(n). be the corrected received signal u (n) and the decided symbol d (n).
La boucle à verrouillage de phase permet de calculer, à partir du signal d'erreur de phase s(n), l'argument de phase parasite estimée pour l'échantillon suivant de rang n+l suivant cet échantillon courant à partir d'un filtre de boucle H(z)=GI+ G2 délivrant un signal d'erreur de The phase-locked loop makes it possible to calculate, from the phase error signal s (n), the estimated parasitic phase argument for the following sample of rank n + 1 according to this current sample from a loop filter H (z) = GI + G2 delivering an error signal of
phase filtré Ef(n) et d'un opérateur intégrateur déli- filtered phase Ef (n) and of an integrating operator
vrant, à partir du signal d'erreur de phase filtré, la va- setting, from the filtered phase error signal, the
leur de phase parasite estimée pour l'échantillon suivant. their estimated parasitic phase for the next sample.
Le dispositif de récupération de porteuse, objet de la présente invention, est remarquable en ce que le module The carrier recovery device, object of the present invention, is remarkable in that the module
détecteur de phase est constitué par un système de déplie- phase detector consists of an unfolding system
ment de phase linéaire délivrant un signal de phase dé- a linear phase signal delivering a phase signal de-
pliée précédemment cité. Ce système reçoit le signal folded previously cited. This system receives the signal
corrigé u(n) et le symbole décidé d(n), et délivre un si- corrected u (n) and the decided symbol d (n), and delivers a
gnal d'erreur de phase dépliée Ed(n). La boucle à ver- unintense phase error code Ed (n). The loop with
rouillage de phase permet de calculer, à partir du signal phase rust makes it possible to calculate, from the signal
d'erreur de phase dépliée gd(n), l'argument de phase para- phase error error gd (n), the phase argument para-
site estimée pour l'échantillon suivant de rang n+l, sui- estimated site for the next sample of rank n + 1, followed by
vant cet échantillon courant.this current sample.
L'invention trouve application à tout récepteur d'un signal de transmission sur fréquence porteuse, tel The invention finds application to any receiver of a carrier frequency transmission signal, such as
qu'un signal de radio ou de télévision. than a radio or television signal.
Elle sera mieux comprise à la lecture de la des- It will be better understood by reading the
cription et à l'observation des dessins ci-après dans les- and following the drawings below in the-
quels, outre les figures la et lb relatives à l'art antérieur: - la figure 2a représente un organigramme général which, in addition to FIGS. 1a and 1b relating to the prior art: FIG. 2a represents a general flowchart
illustrant les étapes de mise en oeuvre du procédé de dé- illustrating the stages of implementation of the method of
pliement d'un signal de phase conforme à l'objet de la présente invention; folding a phase signal according to the subject of the present invention;
- la figure 2b représente un organigramme illus- FIG. 2b represents an illustrative flowchart
trant les étapes de mise en oeuvre du procédé de dépliement trant stages of implementation of the unfolding process
d'un signal de phase conforme à l'objet de la présente in- a phase signal in accordance with the purpose of this
vention dans un mode de réalisation préférentiel non limi- in a preferred, non-limiting embodiment
tatif; - la figure 2c représente, sous forme de schémas blocs, fonctionnels, un processus de dépliement de phase linéaire, mettant en oeuvre le procédé illustré en figure 2b; - la figure 3 représente le schéma fonctionnel tative; FIG. 2c represents, in the form of functional block diagrams, a linear phase unfolding process, implementing the method illustrated in FIG. 2b; - Figure 3 shows the block diagram
d'un système de dépliement de phase linéaire dans une réa- of a linear phase unfolding system in a real
lisation matérielle, opérant conformément aux étapes de la figure 2b et aux blocs fonctionnels illustrés en figure 2c; hardware, operating in accordance with the steps of Figure 2b and the functional blocks illustrated in Figure 2c;
- la figure 4a représente un dispositif de récupé- FIG. 4a shows a device for recovering
ration de porteuse conforme à l'objet de la présente in- carrier in accordance with the purpose of this
vention; - la figure 4b représente un détail de réalisation de la figure 4a; - la figure 4c et la figure 4d représentent des vention; FIG. 4b represents a detail of embodiment of FIG. 4a; FIG. 4c and FIG.
diagrammes ou schémas permettant de présenter un justifi- diagrams or diagrams for presenting a justification
catif théorique du dispositif de récupération de porteuse illustré en figures 4a et 4b; - la figure 4e représente la réponse à un écart de fréquence d'un dispositif de récupération de porteuse tel que représenté en figure 4a ou 4b; - la figure 4f représente la réponse du dispositif de récupération de porteuse tel que représenté en figure 4a, dans le cas d'un écart de fréquence Af.Ts = 0,1 pour une modulation de type MAQ-4 et un rapport signal à bruit de 15 dB; theoretical concept of the carrier recovery device illustrated in FIGS. 4a and 4b; FIG. 4e represents the response to a frequency deviation of a carrier recovery device as represented in FIG. 4a or 4b; FIG. 4f represents the response of the carrier recovery device as represented in FIG. 4a, in the case of a frequency difference Af.Ts = 0.1 for a QAM-4 type modulation and a signal-to-noise ratio 15 dB;
- la figure 5a représente un dispositif de récupé- FIG. 5a shows a device for recovering
ration de porteuse conforme à celui représenté en figure 4a mais dans lequel un module de blanchiment de l'erreur de phase corrigée a été introduit; carrier arrangement according to that shown in Figure 4a but wherein a blister module of the corrected phase error has been introduced;
- la figure 5b représente un diagramme de la va- FIG. 5b represents a diagram of the
leur d'erreur de phase corrigée, de la valeur de l'erreur de prédiction et de l'erreur quadratique moyenne en dB en fonction du nombre d'itérations ou d'échantillons; - la figure 5c représente un diagramme d'erreur de phase dépliée pour une rampe de fréquences de pente n, = -4 obtenu grâce à la mise en oeuvre d'un dispositif de their corrected phase error, the value of the prediction error and the mean squared error in dB as a function of the number of iterations or samples; FIG. 5c represents an unfolded phase error diagram for a ramp of frequencies of slope n, = -4 obtained thanks to the implementation of a device of
récupération de porteuse tel que représenté en figure 5a. carrier recovery as shown in Figure 5a.
Une description plus détaillée du procédé de dé- A more detailed description of the process of
pliement d'un signal de phase, du système de dépliement de Il folding of a phase signal, of the unfolding system of
phase linéaire et d'un dispositif de récupération de por- linear phase and a device for recovering
teuse conformes à l'objet de la présente invention sera maintenant donnée en liaison avec les figures 2a, 2b et suivantes. En premier lieu, des considérations relatives à l'amélioration des boucles à verrouillage de phase seront in accordance with the subject of the present invention will now be given in connection with FIGS. 2a, 2b and following. In the first place, considerations relating to the improvement of phase-locked loops will be
données ci-après.given below.
Ainsi que rappelé relativement aux dispositifs de l'art antérieur, le processus de récupération de porteuse As recalled with respect to the devices of the prior art, the carrier recovery process
conduit par une décision non linéaire peut être vu en ré- led by a non-linear decision can be seen in
gime établi comme une boucle à verrouillage de phase de gime established as a phase locked loop of
type classique.classic type.
Il est donc proposé d'améliorer l'estimation de la phase par la boucle puis d'appliquer ces résultats à la It is therefore proposed to improve the estimation of the phase by the loop and then to apply these results to the
récupération de porteuse.carrier recovery.
Une boucle à verrouillage de phase est une struc- A phase locked loop is a structure
ture bouclée permettant de retrouver la valeur de phase, et donc la valeur de fréquence, d'un signal noyé dans du bruit. looped circuit for recovering the phase value, and therefore the frequency value, of a signal embedded in noise.
Selon une première analyse, on indique qu'une bou- According to an initial analysis, it is
cle à verrouillage de phase linéarisée est similaire à un dispositif de récupération de porteuse au détecteur de phase près. En effet, dans une boucle à verrouillage de phase, la détection de phase est effectuée sur le signal The linearized phase lock key is similar to a near phase detector carrier recovery device. Indeed, in a phase locked loop, the phase detection is performed on the signal
u(n).a).
Le temps d'acquisition d'une boucle à verrouillage de phase est en général évalué pour un écart de fréquence donné. Le signal de phase vérifie alors la relation: @(n)= Q0nf(n) Dans cette relation, Q0 représente l'écart de pulsation réduite et F(n) est l'échelon unité défini par F(n)=0 si The acquisition time of a phase locked loop is generally evaluated for a given frequency deviation. The phase signal then verifies the relation: @ (n) = Q0nf (n) In this relation, Q0 represents the reduced pulsation difference and F (n) is the unit step defined by F (n) = 0 if
n<0 et F(n)=l sinon.n <0 and F (n) = l otherwise.
Compte tenu de la relation précédente, on indique que Q0=2nAfFs o Af est l'écart de fréquence considéré et Given the previous relationship, we indicate that Q0 = 2nAfFs where Af is the frequency difference considered and
Ts la période d'échantillonnage du signal. Ts the sampling period of the signal.
Pour un écart de fréquence suffisamment faible, la For a sufficiently small frequency difference, the
boucle à verrouillage de phase reste dans le domaine li- phase-locked loop remains in the
néaire et dans ce cas, l'écart de fréquence est compensé par une boucle d'ordre 2 et l'erreur de phase vérifie la relation (1): E(n) = Qo (C2 + 2)n/2 sin(nO) in this case, the frequency difference is compensated by a second order loop and the phase error satisfies the relation (1): E (n) = Qo (C2 + 2) n / 2 sin (nO )
L'erreur de phase apparaît donc comme une sinusoïde amor- The phase error therefore appears as an amorphous sinusoid
tie. En régime linéaire, on note que l'écart de fréquence n'intervient que dans l'amplitude de la réponse. Dans la relation précédente, a, 3 et 0 sont des paramètres de la tie. In linear mode, it is noted that the frequency difference only intervenes in the amplitude of the response. In the previous relation, a, 3 and 0 are parameters of the
boucle à verrouillage de phase. Toutefois, une telle rela- phase locked loop. However, such a relationship
tion n'est valable que dans la plage de linéarité du dé- tion is valid only in the linear range of the de-
tecteur de phase, c'est-à-dire pour des écarts de fréquence faibles. A titre d'exemple, le détecteur arc tangente délivrant un signal de phase E(n)=arctan Im[u(n)] Re[u(n)J) phase detector, that is for low frequency deviations. By way of example, the tangent arc detector delivering a phase signal E (n) = arctan Im [u (n)] Re [u (n) J)
est linéaire pour Is(nj(.is linear for Is (nj (.
Au contraire, lorsque l'écart de fréquence est On the contrary, when the frequency difference is
trop important, le modèle linéaire précité n'est plus va- too important, the aforementioned linear model is no longer
lable et toute étude analytique exacte est rendue diffi- lable and any exact analytical study is made difficult.
cile en raison de la forte non-linéarité de la période d'acquisition. Dans un tel cas, la simulation peut seule donner because of the strong non-linearity of the acquisition period. In such a case, the simulation alone can give
une évaluation des performances de la boucle à ver- an evaluation of the performance of the
rouillage de phase.phase rusting.
En référence aux travaux de H. MEYR et autres, pu- With reference to the work of H. MEYR and others,
bliés dans l'article intitulé "Synchronization in Digital Communications", Vol.i, Wiley, 1990, on indique que le temps d'acquisition est proportionnel au carré de l'écart de fréquence et apparaît en tout état de cause nettement In the article entitled "Synchronization in Digital Communications", Vol.i, Wiley, 1990, it is indicated that the acquisition time is proportional to the square of the frequency difference and appears in any case clearly.
plus élevé que dans le cas du modèle linéaire. higher than in the case of the linear model.
Ainsi, dans certains cas, pour un écart de fré- In some cases, for example, for a difference in
quence important, le temps d'acquisition peut excéder plu- importantly, the acquisition time may exceed several
sieurs dizaines de milliers d'échantillons. tens of thousands of samples.
Dans un certain nombre d'applications telles que par exemple la transmission de données par paquets, un tel In a number of applications such as for example packet data transmission, such
temps d'acquisition est inacceptable, les modèles linéai- acquisition time is unacceptable, the linear models
res de l'art antérieur ne pouvant donc être utilisés. res the prior art can not be used.
En référence aux considérations précédentes, on indique que le fonctionnement d'une boucle à verrouillage de phase dans la plage de linéarité de la boucle est, d'une part, plus simple à étudier et rend, d'autre part, Referring to the preceding considerations, it is indicated that the operation of a phase-locked loop in the linearity range of the loop is, on the one hand, simpler to study and makes, on the other hand,
la convergence, ou l'acquisition, de cette boucle plus ra- convergence, or acquisition, of this lo-
pide. La présente invention a donc pour objet la mise en oeuvre d'une boucle à verrouillage de phase permettant de pide. The subject of the present invention is therefore the implementation of a phase-locked loop making it possible to
présenter une plage de linéarité qui peut être rendue in- have a range of linearity that can be made
finie, c'est-à-dire d'une plage de linéarité correspondant finite, that is to say a corresponding linearity range
à la somme de tous les intervalles sur lesquels la détec- the sum of all the intervals over which the detection
tion par échantillonnage successif d'un signal de phase continu par intervalles est réalisée. On comprend ainsi que la plage de linéarité du système de détection de phase, objet de la présente invention, peut être rendue aussi grande que nécessaire en fonction des nécessités de l'utilisation de cette boucle, cette plage de linéarité successive sampling of a continuous phase signal at intervals is carried out. It is thus understood that the range of linearity of the phase detection system, object of the present invention, can be made as large as necessary depending on the requirements of the use of this loop, this range of linearity.
pouvant de ce fait être qualifiée d'infinie. so that it can be described as infinite.
Le but précédemment indiqué est atteint et réalisé conformément au procédé, objet de la présente invention, par un processus de dépliement du signal de phase, lequel The previously indicated goal is achieved and achieved in accordance with the method, object of the present invention, by a process of unfolding the phase signal, which
permet de linéariser le système de détection de phase cor- allows to linearize the phase detection system cor-
respondant, ainsi que mentionné précédemment. respondent, as mentioned above.
Le procédé de dépliement d'un signal de phase con- The process of unfolding a phase signal
tinu par intervalles, conforme à l'objet de la présente tinu interval, consistent with the purpose of this
invention, sera maintenant décrit en liaison avec les fi- invention will now be described in connection with the
gures 2a et 2b.gures 2a and 2b.
En référence à la figure 2a, on indique que l'am- Referring to FIG. 2a, it is indicated that the
plitude E(n) du signal de phase considéré est détectée par échantillonnage successif. On dispose ainsi d'une suite d'échantillons de signal de phase noté E(n), n désignant E (n) of the phase signal considered is detected by successive sampling. We thus have a series of phase signal samples denoted E (n), n denoting
le rang de l'échantillon courant.the rank of the current sample.
Par signal de phase continu par intervalles, on indique que le signal de phase est continu sur des plages By continuous phase signal at intervals, it is indicated that the phase signal is continuous on tracks
d'amplitude fixe Ai, l'amplitude du signal de phase va- of fixed amplitude Ai, the amplitude of the phase signal varies
riant entre une amplitude minimale -p et une amplitude maximale +p sur chacun des intervalles Ai considérés. On laughing between a minimum amplitude -p and a maximum amplitude + p on each of the intervals Ai considered. We
comprend en particulier que le procédé, objet de la pré- in particular, that the process, object of the present invention,
sente invention, peut être mis en oeuvre pour un signal de invention, can be implemented for a signal of
phase linéaire sur chaque intervalle Ai correspondant. linear phase on each corresponding interval Ai.
Dans ce cas et à titre d'exemple non limitatif, la valeur de s(n) peut être donnée par la relation relative à d'un détecteur de phase classique: (n) = arctan (Imru(n)]) [Re[u(n)]] In this case and by way of nonlimiting example, the value of s (n) can be given by the relation relative to a classical phase detector: (n) = arctan (Imru (n)]) [Re [ a)]]
En référence à la figure 2a, suite à l'échan- With reference to FIG. 2a, following the exchange
tillonnage du signal de phase correspondant s(n), le pro- the corresponding phase signal s (n), the
cédé de dépliement d'un signal de phase, objet de la présente invention, consiste à calculer, en une étape a), la différence 8n,n-1 = e(n)- s(n-1) entre chaque couple d'échantillons successifs formé par un échantillon courant According to one embodiment of the present invention, the method of calculating, in a step a), the difference 8n, n-1 = e (n) -s (n-1) between each pair of successive samples formed by a current sample
de rang n et un échantillon adjacent de rang n-1. of rank n and an adjacent sample of rank n-1.
L'étape a) précitée est alors suivie d'une étape b) consistant à effectuer la détection d'une discontinuité par comparaison de la différence ân,n-1 à une valeur de référence, notée Vref sur la figure 2a, 6n,n-1 > Vref ou The aforesaid step a) is then followed by a step b) consisting of detecting a discontinuity by comparing the difference a n, n-1 with a reference value, denoted Vref in FIG. 2a, 6n, n -1> Vref or
Èn,n-1 < -Vref. A titre d'exemple non limitatif, on indi- En, n-1 <-Vref. As a non-limitative example, we indicate
que que la valeur de référence peut être constituée par toute valeur supérieure ou égale à une valeur telle que la that the reference value may be constituted by any value greater than or equal to a value such that the
demi-amplitude de la plage d'amplitude fixe Ai. half amplitude of the fixed amplitude range Ai.
* L'étape b) est alors suivie d'une étape c) consis-* Step b) is then followed by a step c)
tant à effectuer un alignement des valeurs de l'échan- to align the values of the sample.
tillon courant s(n) et des échantillons suivants sur la valeur s(n-1), lequel constitue un échantillon antérieur à l'échantillon courant. Le processus d'alignement peut être réalisé par décalage de la valeur de ces échantillons de la valeur d'amplitude égale à chaque intervalle de façon à déplier le signal, c'est-à-dire à supprimer sensiblement toute discontinuité. L'étape c) est alors complétée par un processus consistant à construire une suite de valeurs échantillonnées Ed(n) corrigé. Ce processus réalisé à l'étape c) permet alors de délivrer un signal déplié, suite d'échantillons corrigés sd(n) et dont la plage de dépliement est égale à la somme de toutes les plages notée Ai et sur lesquelles la détection par échantillonnage i current sample s (n) and subsequent samples on the value s (n-1), which constitutes a sample prior to the current sample. The alignment process can be performed by shifting the value of these samples by the amplitude value equal to each interval so as to unfold the signal, that is to say to substantially eliminate any discontinuity. Step c) is then completed by a process of constructing a series of sampled values Ed (n) corrected. This process carried out in step c) then makes it possible to deliver an unfolded signal, following corrected samples sd (n) and whose unfolding range is equal to the sum of all the ranges denoted by Ai and on which the detection by sampling i
successif est réalisée.successively is realized.
Le mode opératoire tel que représenté en figure 2a The procedure as shown in FIG. 2a
pour la mise en oeuvre du procédé objet de la présente in- for the implementation of the process which is the subject of this
vention, implique simplement la mémorisation de l'échan- tillon E(n-1) antérieur à l'échantillon courant du signal de phase avant dépliement. Un tel mode opératoire peut être mis en oeuvre sans difficulté mais il implique une double mémorisation, c'est-à-dire la mémorisation de l'échantillon antérieur s(n-1) et de l'échantillon courant This invention merely involves storing sample E (n-1) prior to the current sample of the unfolded phase signal. Such a procedure can be implemented without difficulty but it involves a double storage, that is to say the storage of the previous sample s (n-1) and the current sample
ú(n) du signal de phase non déplié et bien entendu la mé- ú (n) of the unfolded phase signal and, of course, the
morisation de la suite d'échantillons sd(n) constitutive Morisation of the suite of samples sd (n) constitutive
du signal déplié.unfolded signal.
Un mode de mise en ouvre préférentiel du procédé de dépliement d'un signal de phase conforme à l'objet de la présente invention, permettant une réalisation pratique A preferred embodiment of the method of unfolding a phase signal in accordance with the subject of the present invention, allowing practical realization
d'un système de dépliement de phase du type boucle à ver- a phase unfolding system of the loop-type
rouillage de phase sera maintenant donné en liaison avec phase rusting will now be given in connection with
la figure 2b.Figure 2b.
Ainsi que représenté sur la figure précitée, dans As shown in the above figure, in
ce mode de mise en oeuvre préférentiel, le procédé de dé- this preferred embodiment, the method of
pliement d'un signal de phase, objet de la présente inven- folding of a phase signal, object of the present invention.
tion, suite à la détection de l'amplitude g(n) du signal de phase précité par échantillonnage successif, le signal following the detection of the amplitude g (n) of the aforesaid phase signal by successive sampling, the signal
de phase étant continu sur des intervalles Ai et présen- phase being continuous over intervals Ai and present
tant une amplitude 2p, consiste à mémoriser la valeur de amplitude 2p, consists in memorizing the value of
l'échantillon corrigé précédent sd(n-1). Une telle opéra- the previous corrected sample sd (n-1). Such an operation
tion implique un coût supplémentaire négligeable puisque la valeur de l'échantillon corrigé précédent sd(n-1) peut implies a negligible additional cost since the value of the previous corrected sample sd (n-1) can
être facilement obtenue à partir de la suite d'échan- be easily obtained from the following sequence of
tillons corrigés successifs constitutive du signal déplié. successive corrected marks constituting the unfolded signal.
Sur la figure 2b, l'opération de mémorisation peut être réalisée par l'application d'un retard d'une période d'échantillonnage, notée z-1, à l'étape 1001, pour obtenir la valeur échantillonnée gd(n-1) correspondante à partir In FIG. 2b, the storage operation can be performed by applying a delay of a sampling period, denoted z-1, in step 1001, to obtain the sampled value gd (n-1 ) corresponding from
de la suite d'échantillons corrigés sd(n). of the sequence of corrected samples sd (n).
L'étape 1001 est alors suivie d'une étape 1002 consistant à calculer la différence vérifiant la relation Step 1001 is then followed by a step 1002 of calculating the difference verifying the relation
(2):(2):
Oa(n) = ú(n) - Ed(n-1) entre le couple d'échantillons successifs formé par l'échantillon courant d'amplitude ú(n) et l'échantillon Oa (n) = ú (n) - Ed (n-1) between the pair of successive samples formed by the current sample of amplitude ú (n) and the sample
corrigé précédent Ed(n-1).corrected previous Ed (n-1).
L'étape 1002 est alors suivie d'une étape 1003 consistant à comparer cette différence à la valeur zéro par un test de comparaison de supériorité ou d'égalité à Step 1002 is then followed by a step 1003 of comparing this difference with the value zero by a comparison test of superiority or equality to
cette valeur zéro.this zero value.
Sur réponse vraie au test 1003 précité, le procé- On a true answer to the aforementioned test 1003, the procedure
dé, objet de la présente invention, consiste à calculer, en une étape 1004, une valeur de décalage, notée Ob(n), obtenue par le reste de la division de la valeur Oa(n)+p The object of the present invention is to calculate, in a step 1004, an offset value, denoted Ob (n), obtained by the remainder of the division of the value Oa (n) + p.
par la valeur 2p, ce reste étant diminué du demi- by the value 2p, this remainder being reduced by half
intervalle p. Si au contraire, la différence calculée à l'étape 1003 est inférieure à zéro, strictement, c'est-à-dire interval p. If on the contrary, the difference calculated in step 1003 is less than zero, strictly, that is to say
Oa(n) < 0, le procédé objet de la présente invention con- Oa (n) <0, the process which is the subject of the present invention
siste à calculer cette valeur de décalage, notée Ob(n), obtenue par le reste de la division de la valeur Oa(n)-p par 2p augmenté du demiintervalle p. Ainsi, en référence à la figure 2b, on indique que la valeur de décalage vérifie la relation (3): Si Oa(n) 2 0, Ob(n) = rem(Oa(n)+p,2p)-p ou la relation (4): Si Oa(n) < O, Ob(n) = rem(Oa(n)-p,2p)+p Dans les relations précédentes, on indique que le symbole rem(X,Y) représente le reste de la division de X par Y. Les étapes 1004 et 1005 de calcul de la valeur de décalage sont alors suivies d'une étape 1006 consistant à calculer la valeur de l'échantillon corrigé sd(n) pour l'échantillon courant. Cette valeur d'échantillon corrigée vérifie la relation (5): Ed(n) = sd(n-1) + Ob(n) is to calculate this offset value, denoted Ob (n), obtained by the remainder of the division of the value Oa (n) -p by 2p plus the half-interval p. Thus, with reference to FIG. 2b, it is indicated that the offset value satisfies the relation (3): If Oa (n) 2 0, Ob (n) = rem (Oa (n) + p, 2p) -p or the relation (4): If Oa (n) <O, Ob (n) = rem (Oa (n) -p, 2p) + p In the previous relations, we indicate that the symbol rem (X, Y) represents the remainder of the division of X by Y. The steps 1004 and 1005 of calculating the offset value are then followed by a step 1006 of calculating the value of the corrected sample sd (n) for the current sample. This corrected sample value satisfies the relation (5): Ed (n) = sd (n-1) + Ob (n)
Le processus de dépliement du signal de phase pré- cédemment mentionné peut être mis en oeuvre à condition que la détection The process of unfolding the aforementioned phase signal can be implemented provided that the detection
du signal de phase non dépliée z(n) présente une caractéristique de phase périodique et continue par intervalles. C'est le cas en particulier de la fonction undeployed phase signal z (n) has a periodic and continuous phase characteristic at intervals. This is particularly the case for the function
arctangente par exemple.arctangente for example.
D'une manière générale, on note 2p la période du détecteur de phase permettant de délivrer le signal s(n), In a general way, the period of the phase detector for delivering the signal s (n),
pour un détecteur arctangente, il vient p=n. for an arctangent detector, it comes p = n.
Le procédé de dépliement d'un signal de phase tel que représenté en figure 2b peut être mis en oeuvre par un The method of unfolding a phase signal as represented in FIG. 2b can be implemented by a
processus itératif bouclé tel que représenté en figure 2c. iterative process buckled as shown in Figure 2c.
Dans ce cas, pour tout signal de phase non dépliée s(n), obtenu dans les conditions précédemment mentionnées de continuité et de périodicité, le processus itératif peut être schématisé par la boucle représentée en figure 2c dans laquelle un processus de soustraction à chaque In this case, for any unfolded phase signal s (n), obtained under the aforementioned conditions of continuity and periodicity, the iterative process can be schematized by the loop represented in FIG. 2c in which a subtraction process at each
échantillon de phase s(n) des valeurs d'échantillon corri- phase sample s (n) of the sample values corri-
gé sd(n-1) antérieur est effectué, pour obtenir la valeur de différence Oa(n), puis application à cette valeur de ge sd (n-1) is carried out, to obtain the difference value Oa (n), then application to this value of
différence d'un processus de dépliement de phase pour ob- difference of a phase unfolding process to ob-
tenir la valeur de décalage Ob(n), et addition ou accumu- hold the offset value Ob (n), and add or accumulate
lation à cette première valeur de décalage de la valeur lation at this first offset value of the value
Fd(n-1) conformément à la relation (5) pour obtenir la va- Fd (n-1) according to relation (5) to obtain the desired
leur d'échantillon corrigé sd(n) courante. Un retard d'une période d'échantillonnage z-1 permet d'obtenir la valeur de l'échantillon corrigé Ed(n-1) antérieur à la valeur their sample sample corrected sd (n) current. A delay of a sampling period z-1 makes it possible to obtain the value of the corrected sample Ed (n-1) prior to the value
d'échantillon corrigé sd(n) courant. corrected sample sd (n) current.
En référence aux figures 2b et 2c précitées, le procédé, objet de la présente invention, permet de définir With reference to FIGS. 2b and 2c above, the method which is the subject of the present invention makes it possible to define
un système de dépliement de phase linéaire, tel que repré- a linear phase unfolding system, as represented
senté en figure 3.felt in figure 3.
En référence à la figure précitée, on indique que With reference to the aforementioned figure, it is indicated that
le signal de phase étant constitué par la suite d'échan- the phase signal being constituted by the following
tillons numériques d'échantillon courant s(n), ce système comprend un circuit soustracteur, noté 1, recevant sur une première entrée la suite d'échantillons numériques d'échantillon courant s(n) et sur une deuxième entrée, l'entrée de soustraction, la suite d'échantillons corrigés d'échantillon corrigé précédent Ed(n-1) antérieur à s (n), this system comprises a subtractor circuit, denoted 1, receiving on a first input the sequence of current sample digital samples s (n) and on a second input, the input of subtraction, the sequence of corrected sample corrected samples previous Ed (n-1) prior to
l'échantillon corrigé courant sd(n). Le circuit soustrac- the corrected current sample sd (n). The circuit subtracting
teur 1 délivre ainsi un signal différence vérifiant la re- In this way, transmitter 1 delivers a difference signal verifying the re-
lation (2), différence entre le couple d'échantillons successifs formé par l'échantillon courant E(n) du signal de phase non déplié et l'échantillon corrigé précédent sd(n-1). lation (2), the difference between the pair of successive samples formed by the current sample E (n) of the unfolded phase signal and the corrected previous sample sd (n-1).
En outre, le système de dépliement de phase li- In addition, the phase unfolding system
néaire, objet de l'invention, comprend un module 2 de cal- the object of the invention comprises a module 2 for calculating
cul d'une valeur de décalage, cette valeur de décalage ass of an offset value, this offset value
vérifiant les relations (3) et (4) précédemment mention- checking relations (3) and (4) previously mentioned
nées dans la description.born in the description.
Le module 2 de calcul de valeur de décalage peut comprendre, ainsi que représenté en figure 3 dans un mode de réalisation non limitatif, un circuit 20 comparateur du The offset value calculation module 2 may comprise, as shown in FIG. 3 in a non-limiting embodiment, a comparator circuit 20 of the
signal différence Oa(n) à la valeur 0, ce circuit compara- difference signal Oa (n) at the value 0, this circuit compares
teur 20 délivrant une valeur de signe k = 1 de la diffé- 20 delivering a value of sign k = 1 of the difference
rence précitée. Le module 2 de calcul de valeur de mentioned above. Module 2 for calculating the value of
décalage comporte également un circuit 21 de calcul de va- offset also comprises a circuit 21 for calculating
leur de décalage Ob(n) vérifiant la relation (6): Ob(n) = rem(Oa(n)+kp, 2p)-kp Cette valeur de décalage est constituée par le reste de la their offset Ob (n) satisfying the relation (6): Ob (n) = rem (Oa (n) + kp, 2p) -kp This offset value is constituted by the rest of the
division par 2p de la valeur de cette différence, augmen- division by 2p of the value of this difference, increases
tée respectivement diminuée du demi-intervalle p en fonc- respectively diminished by the half-interval p
tion de la valeur du signe de la différence précitée, ce the value of the sign of the above-mentioned difference, this
reste étant diminué respectivement augmenté du demi- remainder decreased respectively increased by half
intervalle p en fonction de la valeur du signe de la dif- interval p depending on the value of the sign of the dif-
férence précitée. Le circuit de calcul 21 de la valeur de décalage et le module 2 de calcul de la valeur de décalage délivrent la valeur de décalage précitée Ob(n). Un circuit sommateur 3 reçoit sur une première entrée la valeur de décalage précitée Ob(n) et sur une deuxième entrée la mentioned above. The calculation circuit 21 of the offset value and the module 2 for calculating the offset value deliver the aforementioned offset value Ob (n). A summing circuit 3 receives on a first input the aforementioned offset value Ob (n) and on a second input
suite d'échantillons corrigés d'échantillon corrigé précé- following corrected samples of the previously corrected sample
dent sd(n-1) antérieur à l'échantillon corrigé courant. Le tooth sd (n-1) prior to the current corrected sample. The
circuit sommateur 3 délivre la suite d'échantillons corri- summing circuit 3 delivers the sequence of samples corri-
gés d'échantillon corrigé courant sd(n) vérifiant la rela- corrected current sample sd (n) verifying the rela-
tion (5) précédemment mentionnée dans la description. tion (5) previously mentioned in the description.
Enfin, un circuit retardateur d'une période Finally, a delay circuit of one period
d'échantillonnage, circuit 4, reçoit la suite d'échan- sample, circuit 4, receives the following sample
tillons corrigés d'échantillon corrigé courant sd(n) et délivre la suite d'échantillons corrigés d'échantillon corrected sample corrected samples current sd (n) and delivers the set of sample corrected samples
corrigé précédent Ed(n-1) antérieur à l'échantillon corri- corrected previous Ed (n-1) prior to the corri-
gé courant Ed(n) au circuit soustracteur 1, c'est-à-dire à l'entrée de soustraction du circuit soustracteur précité, current ge Ed (n) to the subtractor circuit 1, that is to say to the subtraction input of the aforementioned subtractor circuit,
et au circuit sommateur 3 précédemment mentionné. and summing circuit 3 previously mentioned.
Une description plus détaillée d'un dispositif de A more detailed description of a device for
récupération de porteuse d'un signal reçu, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée carrier recovery of a received signal, according to the subject of the present invention, will now be given
en liaison avec les figures 4a, 4b et 4c. in connection with Figures 4a, 4b and 4c.
Sur la figure 4a, on a représenté un dispositif de récupération de porteuse d'un signal reçu, conforme à l'objet de la présente invention, dans lequel ce signal FIG. 4a shows a carrier recovery device of a received signal, in accordance with the subject of the present invention, in which this signal
reçu x(n) est constitué par une suite d'échantillons re- received x (n) consists of a series of samples
présentatifs d'un signal utile et d'un bruit additif w(n). presenting a useful signal and an additive noise w (n).
Le signal reçu vérifie ainsi la relation (7): x(n) = ei(n).d(n) + w(n) Dans cette relation, (n) représente l'argument de phase The received signal thus satisfies the relation (7): x (n) = ei (n) .d (n) + w (n) In this relation, (n) represents the phase argument
parasite de ce signal reçu, n désigne le rang de l'échan- parasite of this received signal, n denotes the rank of the sample
tillon courant. Le dispositif de récupération de porteuse, objet current tillon. The carrier recovery device, object
de la présente invention, comporte une boucle à ver- of the present invention, comprises a loop with
rouillage de phase permettant, à partir d'une valeur de phase rust allowing, from a value of
phase parasite estimée 4(n), d'engendrer, circuit multi- estimated parasitic phase 4 (n), of generating, multi-circuit
plicateur 30, un signal reçu corrigé u(n), vérifiant la relation: u(n) = x(n).exp(-j(n)) ce signal reçu corrigé consistant en une estimation d'un symbole courant. La boucle à verrouillage de phase permet plier 30, a corrected received signal u (n), verifying the relation: u (n) = x (n) .exp (-j (n)) this corrected received signal consisting of an estimation of a current symbol. The phase locked loop allows
de soumettre le signal corrigé u(n) à un processus de dé- to subject the corrected signal u (n) to a process of de-
cision non linéaire 32a, 32b, pour engendrer un symbole non-linear direction 32a, 32b, to generate a symbol
décidé d(n). Un module détecteur de phase permet de sou- decided d (n). A phase detector module makes it possible to
mettre le signal corrigé u(n) et le symbole décidé d(n) à une détection de phase pour engendrer un signal d'erreur setting the corrected signal u (n) and the decided symbol d (n) to phase detection to generate an error signal
de phase s(n) entre ce signal reçu corrigé u(n) et le sym- phase s (n) between this corrected received signal u (n) and the symbol
bole décidé d(n). La boucle à verrouillage de phase permet de calculer, à partir du signal d'erreur de phase s(n), l'argument de phase parasite estimée pour l'échantillon decided b (n). The phase-locked loop makes it possible to calculate, from the phase error signal s (n), the estimated parasitic phase argument for the sample
suivant de rang n+1 suivant l'échantillon courant, à par- following order of rank n + 1 according to the current sample,
tir d'un filtre de boucle portant les références 34, 35 et noté H(z)= Gl+ G2. Le filtre de boucle délivre un signal I-z' d'erreur de phase filtré ef(n) et un opérateur intégrateur portant les références 36, 37 délivre, à partir du signal firing a loop filter bearing the references 34, 35 and denoted H (z) = Gl + G2. The loop filter delivers a filtered phase error signal I-z 'ef (n) and an integrating operator with the references 36, 37 delivers, from the signal
d'erreur de phase filtré of(n), la valeur de phase para- filtered phase error of (n), the para- phase
site estimée pour l'échantillon suivant. L'opérateur 38 délivre le terme de correction au circuit multiplicateur 30. Conformément à un aspect particulièrement remar- quable du dispositif de récupération de porteuse, objet de la présente invention, tel que représenté en figure 4a, le module détecteur de phase 33 est constitué par un système estimated site for the next sample. The operator 38 delivers the correction term to the multiplier circuit 30. In accordance with a particularly remarkable aspect of the carrier recovery device, object of the present invention, as shown in FIG. 4a, the phase detector module 33 is constituted by a system
de dépliement de phase linéaire AZ tel que décrit précé- linear phase unfolding AZ as described above.
demment dans la description et représenté par exemple en in the description and represented for example in
figure 3. Le module détecteur de phase 33 reçoit le signal corrigé u(n), en particulier la partie réelle et la partie imaginaire de ce dernier par les modules 31a, 31b, ainsi FIG. 3. The phase detector module 33 receives the corrected signal u (n), in particular the real part and the imaginary part of the latter by the modules 31a, 31b, and
que le symbole décidé d(n) obtenu après décision non li- that the decided symbol d (n) obtained after a decision not
néaire sur les parties réelle et imaginaire du signal u(n) neon on the real and imaginary parts of the signal u (n)
ainsi que représenté à la figure 4a précédemment mention- as shown in Figure 4a previously mentioned
née. Sur la figure 4a, le système de dépliement de phase linéaire est noté AM. Il délivre un signal d'erreur de phase déplié, noté sd(n), remplaçant le signal d'erreur de born. In FIG. 4a, the linear phase unfolding system is denoted AM. It delivers an unfolded phase error signal, denoted sd (n), replacing the error signal of
phase ú(n) des dispositifs de l'art antérieur. phase ú (n) devices of the prior art.
La boucle à verrouillage de phase telle que repré- The phase locked loop as shown
sentée en figure 4a permet alors de calculer, à partir dudit signal d'erreur de phase dépliée Ed(n), l'argument de phase parasite estimé pour l'échantillon suivant de FIG. 4a then makes it possible to calculate, from said unfolded phase error signal Ed (n), the estimated parasitic phase argument for the next sample of
rang n+l suivant l'échantillon courant. rank n + 1 according to the current sample.
Un justificatif théorique du mode opératoire du dispositif à récupération de porteuse représenté en figure 4a sera maintenant donné en liaison avec les figures 4b, A theoretical justification of the operating mode of the carrier recovery device shown in FIG. 4a will now be given in connection with FIGS. 4b,
4c et 4d.4c and 4d.
Pour un détecteur de phase de type arctangente, l'erreur de phase g(n) vérifie la relation: (Im[u(n)d * (n)] s(n)= arctan Re[u(n)d*(n)]j Re[u(n)d *(n)] Cette erreur de phase peut être dépliée ainsi que For a phase detector of the arctangent type, the phase error g (n) satisfies the relation: (Im [u (n) d * (n)] s (n) = arctan Re [u (n) d * ( n)] j Re [u (n) d * (n)] This phase error can be unfolded as well as
représenté en figure 4b pour fournir l'erreur de phase dé- represented in FIG. 4b to provide the phase error de-
pliée sd(n).folded sd (n).
En référence à la figure 4c, on indique que le With reference to FIG. 4c, it is indicated that the
fonctionnement de la boucle à verrouillage de phase per- operation of the phase locked loop
mettant la réalisation du dispositif de récupération de porteuse conforme à l'objet de la présente invention et tel que représenté en figure 4c, se trouve sensiblement putting the embodiment of the carrier recovery device according to the subject of the present invention and as shown in FIG. 4c, is substantially
simplifié. En effet, si l'on considère l'ensemble repré- simplified. Indeed, if we consider the whole
senté sur la figure 4c, pour un signal r(n) - ej<(n) + w(n) 4c, for a signal r (n) - ej <(n) + w (n)
o +(n) représente la phase du signal utile et w(n) un si- o + (n) represents the phase of the wanted signal and w (n) represents a
gnal de bruit, cet ensemble, reprenant les éléments fonc- noise, this set, incorporating the functional elements
tionnels incorporés dans la boucle à verrouillage de phase incorporated in the phase locked loop
représentée en figure 4a constitutive du dispositif de ré- represented in FIG. 4a constituting the device for
cupération de porteuse, objet de la présente invention, carrier recovery, object of the present invention,
comprend le système de détection d'argument du signal cor- includes the signal detection system of the cor-
rigé u(n) et le système de dépliement de phase linéaire AZ conformes à l'objet de la présente invention, permettant ruler u (n) and linear phase unfolding system AZ in accordance with the object of the present invention, allowing
de délivrer le signal d'erreur de phase corrigé sd(n) ain- to output the corrected phase error signal sd (n) and
si que la boucle à verrouillage de phase proprement dite, if the phase locked loop itself,
comportant le filtre de boucle et le système intégrateur. comprising the loop filter and the integrating system.
Ainsi, le système de correction de phase précédemment men- Thus, the phase correction system previously mentioned
tionné dans la description, peut être ramené à l'ensemble in the description, may be reduced to the whole
représenté en figure 4d, lequel constitue un bloc sensi- represented in FIG. 4d, which constitutes a sensory block
blement linéaire vis-à-vis des arguments de phase, phase linearly with regard to phase, phase
parasite @(n) et phase parasite estimée @(n). parasite @ (n) and estimated parasitic phase @ (n).
En effet, en référence à la figure 4d, le signal d'erreur de phase corrigé $d(n) vérifie la relation (8): sd(n)- =O(n) -@((n) Indeed, with reference to FIG. 4d, the corrected phase error signal $ d (n) satisfies the relation (8): sd (n) - = O (n) - @ ((n)
Dans cette relation, la valeur de l'erreur de phase corri- In this relationship, the value of the phase error corri-
gée sd(n) est linéaire par rapport à la phase parasite @(n) ainsi que par rapport à la phase parasite estimée @(n). Ainsi, la réponse de la boucle à verrouillage de dd (n) is linear with respect to the parasitic phase @ (n) as well as with respect to the estimated parasitic phase @ (n). Thus, the response of the lock loop of
phase constitutive du dispositif de récupération de por- constituent phase of the device for recovering
teuse, objet de la présente invention, lors d'un écart de fréquence Af correspondant à la valeur Q0 précédemment subject of the present invention, during a frequency deviation Af corresponding to the value Q0 previously
mentionnée dans la description peut s'écrire selon la re- mentioned in the description can be written according to the
lation (9): Ed(n)= Qo(2 +:2)n/2 sin(nO) On constate ainsi que l'écart de pulsation Q0 = 2nAfTs n'intervient que dans l'amplitude de la réponse à lation (9): Ed (n) = Qo (2 +: 2) n / 2 sin (nO) We thus note that the pulse difference Q0 = 2nAfTs only intervenes in the amplitude of the response to
l'écart de fréquence et la constante de temps de la ré- the frequency difference and the time constant of the
ponse dépend uniquement des paramètres a,c et 0 du filtre response only depends on filter parameters a, c and 0
de boucle.of loop.
Sur la figure 4e, on a représenté la réponse de la boucle à verrouillage de phase constitutive du dispositif FIG. 4e shows the response of the phase-locked loop constituting the device.
de récupération de porteuse, objet de la présente inven- carrier recovery, object of the present invention.
tion, représentée en figure 4a, pour divers écarts de fré- tion, shown in Figure 4a, for various frequency deviations
quence en l'absence de bruit et avec un écart de phase quence in the absence of noise and with a phase difference
initial nul.initial null.
A l'observation de la figure précitée, on peut constater que l'opération de dépliement de phase du signal de phase permet la mise en oeuvre d'un fonctionnement de la On observing the above-mentioned figure, it can be seen that the phase unfolding operation of the phase signal allows the implementation of an operation of the
boucle en régime linéaire quel que soit l'écart de fré- linear loop irrespective of the frequency deviation
quence, l'acquisition de la porteuse étant obtenue au bout the acquisition of the carrier being obtained at the end
d'un nombre d'itérations n'excédant pas 300, cette opéra- number of iterations not exceeding 300, this operation
tion permettant ainsi de simplifier l'étude de la conver- which makes it possible to simplify the study of
gence de la boucle à verrouillage de phase et du dispositif d'acquisition de porteuse tout en augmentant de of the phase-locked loop and the carrier acquisition device while increasing
manière considérable la vitesse d'acquisition de ce der- considerably the speed of acquisition of this last
nier.deny.
Ainsi, selon un aspect particulièrement remarqua- Thus, according to a particularly remarkable aspect
ble du dispositif de récupération de porteuse, objet de la présente invention, pour étudier la réponse de ce dernier et de la boucle à verrouillage de phase constitutive de ce dernier à des signaux simples tels qu'écart de phase, de fréquence, rampe de fréquences et signal sinusoïdal, il of the present invention, to study the response of the latter and the phase-locked loop constituting the latter to simple signals such as phase deviation, frequency, frequency ramp and sinusoidal signal it
est ainsi possible de reprendre l'étude des boucles en ré- It is thus possible to resume the study of loops in re-
gime linéaire, étude telle que réalisée par exemple dans l'article intitulé "A Survey of Digital Phase Locked Loops" publié par W.LINSEY, C. M. CHIE, Proceedings of the a linear study, as for example the article "A Survey of Digital Phase Locked Loops" published by W.LINSEY, C.M. CHIE, Proceedings of the
IEEE, Vol.69, No.4, April 1981.IEEE, Vol.69, No.4, April 1981.
Le dispositif de récupération de porteuse tel que The carrier recovery device as
représenté en figure 4a a fait l'objet d'essais et de si- shown in Figure 4a has been tested and tested.
mulations qui ont pu en valider le modèle de fonctionne- which have validated the model of
ment.is lying.
Dans le cas de la réception de symboles d'une mo- In the case of the reception of symbols of a
dulation de type MAQ-4 en présence de bruit et pour un rapport signal à bruit de 15 dB en présence d'un écart de fréquence, la récupération de porteuse est effectuée à l'aide d'une séquence d'apprentissage. L'écart maximum de fréquence rencontré a été choisi de façon à correspondre à une valeur Af.Ts = 0,1 alors que la bande monolatérale de bruit était imposée à une valeur Bl.Ts = 1,25 10-2. 4-QAM type modulation in the presence of noise and for a signal-to-noise ratio of 15 dB in the presence of a frequency deviation, the carrier recovery is performed using a training sequence. The maximum frequency deviation encountered was chosen to correspond to a value Af.Ts = 0.1 whereas the monolateral noise band was imposed at a value Bl.Ts = 1.25 10-2.
Le résultat de la réponse du dispositif de récupé- The result of the response of the recovery device
ration de porteuse tel que représenté en figure 4a, ré- carrier ration as shown in FIG.
ponse en valeur de l'erreur de phase corrigée ed(n) en fonction du nombre d'itérations est représenté en figure 4f. Alors qu'une synchronisation par l'intermédiaire d'un The value of the corrected phase error ed (n) as a function of the number of iterations is shown in FIG. 4f. While a synchronization through a
dispositif de récupération de porteuse classique à déci- conventional carrier recovery device
sion non linéaire nécessiterait une séquence d'apprentis- non-linear training would require a training sequence
sage très importante, 20 000 échantillons avec un wise very important, 20,000 samples with a
détecteur sinusoïdal, ainsi qu'on peut au contraire l'ob- sinusoidal detector, so that, on the contrary, it is possible
server sur la figure 4f, la réponse de la boucle constitu- 4f, the response of the constitutive loop
tive du dispositif de récupération de porteuse, objet de of the carrier recovery device, object of
la présente invention, avec dépliement de la phase, cor- the present invention, with unfolding of the phase,
respond sensiblement au modèle linéaire. Pour assurer la convergence de l'ensemble, il faut que le nombre Na de symboles d'apprentissage soit tel que IEd(n)l < n/4 pour n responds substantially to the linear model. To ensure the convergence of the set, the number Na of learning symbols must be such that IEd (n) l <n / 4 for n
> Na en raison de la symétrie de la constellation MAQ-4. > Na due to the symmetry of the QAM-4 constellation.
La convergence du dispositif est obtenue pour Na = 170 échantillons, ce qui représente un gain considérable par The convergence of the device is obtained for Na = 170 samples, which represents a considerable gain by
rapport au détecteur sinusoïdal.compared to the sinusoidal detector.
Un mode de réalisation préférentiel d'un disposi- A preferred embodiment of a device
tif de récupération de porteuse conforme à l'objet de la présente invention sera maintenant décrit en liaison avec carrier recovery according to the subject of the present invention will now be described in connection with
la figure 5a et les figures suivantes. Figure 5a and the following figures.
Sur la figure 5a, on a représenté un dispositif de récupération de porteuse conforme au dispositif objet de la présente invention tel que représenté en figure 4a et FIG. 5a shows a carrier recovery device according to the device of the present invention as represented in FIG. 4a and
dans lequel les mêmes références désignent les mêmes élé- in which the same references designate the same elements
ments mais dans lequel la boucle à verrouillage de phase comporte en outre un dispositif de blanchiment du signal d'erreur de phase dépliée sd(n) permettant d'engendrer, à partir du signal d'erreur de phase dépliée précité, un si- gnal d'erreur de phase dépliée estimé, noté gd(n), pour However, the phase-locked loop further includes an expander phase error signal whitening device sd (n) for generating, from said unfolded phase error signal, a signal. estimated unfolded phase error, denoted gd (n), for
l'échantillon courant.the current sample.
Le module de blanchiment du signal d'erreur de phase dépliée sd(n) porte la référence 39 sur la figure The blemish module of the unfolded phase error signal sd (n) is referenced 39 in FIG.
5a.5a.
En outre, le dispositif représenté en figure 5a comporte un module 40 correcteur de phase du signal reçu In addition, the device represented in FIG. 5a comprises a phase correction module 40 of the received signal.
corrigé u(n) par le signal d'erreur de phase dépliée esti- corrected u (n) by the unfolded phase error signal.
mé d(n) pour engendrer un signal reçu corrigé estimé, noté v(n). Dans ce cas, le signal reçu corrigé estimé précité m d (n) to generate an estimated corrected received signal, denoted v (n). In this case, the corrected received signal estimated above
v(n) est la meilleure estimation du symbole courant et vé- v (n) is the best estimate of the current symbol and
rifie la relation (10): v(n)=u(n)exp(- jd(n)) equates the relation (10): v (n) = u (n) exp (- jd (n))
Ainsi, les modules de blanchiment du signal d'er- Thus, the modules for whitening the error signal
reur de phase dépliée sd(n) 39 et module correcteur de phase 40 permettent, par soumission du signal reçu corrigé estimé v(n) au processus de décision non linéaire, en lieu Deployed phase signal sd (n) 39 and phase corrector module 40 allow, by submitting the estimated corrected received signal v (n) to the nonlinear decision process, in place
et place du signal reçu corrigé u(n), d'engendrer un sym- and place the corrected received signal u (n), to generate a sym-
bole décidé estimé, noté dv(n).bole decided estimated, noted dv (n).
Ainsi que représenté de manière non limitative en figure 5a, le module 39 de blanchiment du signal d'erreur de phase dépliée comporte au moins un filtre de prédiction linéaire, noté 39a, comportant une entrée de commande As shown in a nonlimiting manner in FIG. 5a, the module 39 for bleaching the unfolded phase error signal comprises at least one linear prediction filter, denoted 39a, comprising a control input
d'erreur de prédiction et recevant sur une entrée de fil- prediction error and receiving on a thread input
trage le signal d'erreur de phase dépliée sd(n). Le filtre de prédiction linéaire 39a délivre en sortie le signal d'erreur de phase dépliée estimé êd(n+1) pour l'échantillon suivant l'échantillon courant. tring the unfolded phase error signal sd (n). The linear prediction filter 39a outputs the estimated unfolded phase error signal êd (n + 1) for the sample following the current sample.
En outre, le module 39 comporte un circuit retar- In addition, the module 39 includes a delay circuit
dateur 39b d'une période d'échantillonnage délivrant à partir du signal d'erreur de phase dépliée estimé d(n+1), le signal d'erreur de phase dépliée estimé gd(n) pour 39b of a sampling period delivering from the estimated unfolded phase error signal d (n + 1), the estimated unfolded phase error signal gd (n) for
l'échantillon courant.the current sample.
Enfin, le module 39 de blanchiment du signal d'er- Finally, the module 39 for bleaching the error signal
reur de phase dépliée comporte un circuit 39c soustrac- The unfolded phase detector comprises a circuit 39c subtracting
teur, recevant le signal d'erreur de phase dépliée sd(n) receiver, receiving the unfolded phase error signal sd (n)
et le signal d'erreur de phase dépliée estimé gd(n) et dé- and the estimated unfolded phase error signal gd (n) and de-
livrant un signal d'erreur de prédiction ep(n) à l'entrée de commande d'erreur de prédiction du filtre de prédiction delivering a prediction error signal ep (n) to the prediction error prediction command input of the prediction filter
linéaire 39a.linear 39a.
En ce qui concerne le module correcteur 40 de la With regard to the correction module 40 of the
phase du signal reçu corrigé u(n), celui-ci peut compor- phase of the corrected received signal u (n), the latter may
ter, ainsi que représenté en figure 5a, un module 40a de calcul d'un terme de correction complexe, noté exp(-jêd(n)), ter, as represented in FIG. 5a, a module 40a for calculating a complex correction term, denoted exp (-jêd (n)),
à partir du signal d'erreur de phase dépliée estimé gd(n). from the estimated unfolded phase error signal gd (n).
Le module 40a est suivi d'un module 40b multiplicateur The module 40a is followed by a multiplier module 40b
complexe du signal reçu corrigé u(n) recevant sur une pre- complex of the corrected received signal u (n) receiving on a first
mière et une deuxième entrée de multiplication le signal first and second multiplication input the signal
reçu corrigé u(n) et le terme de correction complexe pré- corrected receipt u (n) and the complex correction term pre-
cité et délivrant ledit signal reçu corrigé estimé v(n). cited and delivering said estimated corrected received signal v (n).
Des essais comparatifs d'un dispositif de récupé- Comparative tests of a recovery device
ration de porteuse à décision non linéaire classique et d'un dispositif de récupération de porteuse conforme à l'objet de la présente invention, dans lequel en outre un processus de blanchiment de l'erreur de phase corrigée a été introduit conformément au mode de réalisation de la a conventional non-linear decision carrier arrangement and a carrier recovery device according to the subject of the present invention, wherein in addition a corrected phase error bleaching process has been introduced in accordance with the embodiment of the
figure 5a, ont été réalisés.Figure 5a, were made.
Alors que, dans le cas de la mise en oeuvre d'un dispositif de récupération de porteuse par décision non linéaire classique, la convergence de ce dispositif est Whereas, in the case of the implementation of a carrier recovery device by conventional nonlinear decision, the convergence of this device is
obtenue après environ 15 000 symboles, le temps de conver- obtained after about 15 000 symbols, the conversion time
gence étant de ce fait relativement important dans la me- being therefore relatively important in the
sure o l'écart de fréquence dans les conditions sure o the frequency difference in the conditions
d'expérimentation ne représentaient que 2,5% de la fré- experiment accounted for only 2.5% of the
quence d'échantillonnage, la mise en oeuvre d'un processus sampling, the implementation of a process
* de dépliement de phase et d'un filtre de prédiction li-* unfolding phase and a predictor filter
néaire ainsi que représenté en figure 5a a permis d'obte- as shown in Figure 5a has led to
nir, en l'absence de séquence d'apprentissage, une convergence quasiment instantanée, ainsi que représenté en figure 5b, pour une même modulation de type MAQ-4 pour Af.Ts = 0,025 et un rapport signal à bruit de 15 dB. Sur In the absence of a training sequence, there is almost instantaneous convergence, as shown in FIG. 5b, for the same QAM-4 modulation for Af.Ts = 0.025 and a signal-to-noise ratio of 15 dB. Sure
la figure 5b, on a porté respectivement la valeur de l'er- Figure 5b shows the value of the error
reur de phase corrigée sd(n) et du signal d'erreur de pré- corrected phase error sd (n) and the error signal of pre-
diction ep(n) en fonction du nombre d'échantillons, respectivement la valeur de l'erreur quadratique moyenne, notée EQM, en dB, en fonction du nombre d'itérations, diction ep (n) as a function of the number of samples, respectively the value of the mean squared error, denoted EQM, in dB, as a function of the number of iterations,
EQM =E[]dv(n)-v(n)], E[.] désignant l'espérance mathémati- EQM = E [] dv (n) -v (n)], where E [.] Denotes the mathematical expectation
que.than.
Cette valeur peut être évaluée de manière récursive par la relation: EQM(n) = X.EQM(n -1) + (1- -). d(n) - v(n) This value can be evaluated recursively by the relation: EQM (n) = X.EQM (n -1) + (1- -). d (n) - v (n)
avec X = 0,99 et EQM(0)=0,1.with X = 0.99 and EQM (0) = 0.1.
Le filtre prédicteur 39a était constitué par un filtre de type RIF à Réponse Impulsionnelle Finie à deux The predictor filter 39a consisted of a RIF filter with a Finite Impulse Response of two
coefficients. Les coefficients étaient adaptés par un al- coefficients. The coefficients were adapted by an
gorithme des moindres carrés récursifs MCR. Le caractère instantané de la convergence du dispositif représenté en figure 5a correspond en fait au temps de convergence de recursive least squares RCR gorithm. The instantaneous nature of the convergence of the device represented in FIG. 5a corresponds in fact to the convergence time of
l'algorithme MCR utilisé dans la prédiction. the MCR algorithm used in the prediction.
Différentes indications seront données en ce qui Various indications will be given regarding
concerne la robustesse de la synchronisation. relates to the robustness of synchronization.
Dans de nombreux cas pratiques, la phase à récupé- In many practical cases, the recovery phase
rer obéit à un modèle complexe prenant en compte la dérive rer obeys a complex model taking into account the drift
en fréquence des oscillateurs, ce qui se traduit à la ré- oscillator frequency, which is reflected in the
ception par une rampe de fréquences. ception by a ramp of frequencies.
En présence d'une rampe de fréquences, un disposi- In the presence of a frequency ramp, a
tif de récupération de porteuse classique, c'est-à-dire mettant uniquement en oeuvre une décision non linéaire, conventional carrier recovery, that is to say only implementing a non-linear decision,
présente un seuil de fonctionnement qui dépend de la géo- has an operating threshold that depends on the geo-
métrie de la constellation. L'erreur de phase en régime permanent ne doit donc pas dépasser les limites de la metry of the constellation. The steady-state phase error must therefore not exceed the limits of the
plage de linéarité du détecteur de phase et, pour une mo- range of linearity of the phase detector and, for a
dulation de type MAQ-64, cette limite est donnée par la relation: 64-QAM type, this limit is given by the relation:
IE(n)l < 7.5 degrés.IE (n) <7.5 degrees.
Il est ainsi possible de définir une valeur de It is thus possible to define a value of
seuil limite de la rampe de fréquences tolérable pour dif- limit of the tolerable frequency range for
férents paramètres de gain tels que le paramètre G2 de la boucle à verrouillage de phase constituant ces dispositifs de récupération de porteuse classiques. Pour un gain G2 = 8,8910-5, la valeur limite de seuil est de l'ordre de ,8910-6 pour la pente de la rampe de fréquences tolérable. Grâce à la mise en oeuvre d'un filtre prédicteur tel que représenté en figure 5a, le seuil disparaît, la seule limitation introduite résidant dans la plage de li- Such gain parameters as the G2 parameter of the phase locked loop constituting these conventional carrier recovery devices. For a gain G2 = 8.8910-5, the threshold limit value is of the order of, 8910-6 for the slope of the tolerable frequency ramp. With the implementation of a predictor filter as shown in FIG. 5a, the threshold disappears, the only limitation introduced being in the range of
néarité du détecteur de phase.phase detector.
Pour un détecteur classique de type arc tangente linéaire de -n à K, il est donc possible de compenser une rampe de fréquences dont la valeur limite est donnée par lr For a conventional linear tangent arc detector from -n to K, it is therefore possible to compensate for a frequency ramp whose limiting value is given by lr
+ G2.+ G2.
La mise en oeuvre d'un processus de dépliement de phase conformément à l'objet de la présente invention, permet encore d'étendre les capacités de correction. Il apparaît donc que le processus de dépliement de phase est particulièrement remarquable et d'un intérêt majeur, même The implementation of a phase unfolding process in accordance with the subject of the present invention, makes it possible to extend the correction capabilities. It therefore appears that the process of phase unfolding is particularly remarkable and of major interest, even
si la boucle n'est pas linéaire en phase d'acquisition. if the loop is not linear in the acquisition phase.
La figure 5c représente l'acquisition ou la con- Figure 5c shows the acquisition or con-
vergence lors d'une rampe de fréquences de pente Q1 = 10-4 vergence during a slope frequency ramp Q1 = 10-4
avec un déphasage initial arbitraire et un écart de fré- with an arbitrary initial phase shift and a frequency deviation
quence initial nul. Dans ce cas, le signal de phase véri- initial quence zero. In this case, the true phase signal
fie la relation: (n) = Q1 x n2fie the relation: (n) = Q1 x n2
n désignant le rang de l'échantillon. n denoting the rank of the sample.
A l'observation de la figure 5c, on constate que l'erreur de phase est stabilisée et l'acquisition obtenue pour un On observing FIG. 5c, it can be seen that the phase error is stabilized and the acquisition obtained for a
nombre d'itérations inférieur à 200. number of iterations less than 200.
Le processus de récupération de porteuse est donc rendu plus robuste lorsque l'erreur de phase est colorée en régime permanent, la coloration étant introduite du The carrier recovery process is thus made more robust when the phase error is stained in steady state, the coloring being introduced from the
fait de la rampe de fréquence.does the frequency ramp.
Il apparaît ainsi que la mise en oeuvre d'un filtre It thus appears that the implementation of a filter
de prédiction linéaire réside surtout dans les performan- of linear prediction lies above all in the performance
ces de ce dernier dans les périodes de réception difficile comme l'acquisition et les variations du modèle de phase à récupérer. En période de réception facile, régime permanent avec un écart de phase ou de fréquence, le système muni d'un filtre prédicteur linéaire est sous-optimal, car le these of the latter in periods of difficult reception as the acquisition and variations of the phase model to recover. In a period of easy reception, steady state with a phase or frequency difference, the system with a linear predictor filter is suboptimal because the
filtre prédicteur augmente le niveau de bruit, et le dé- predictive filter increases the noise level, and the de-
tecteur de phase est lui aussi sous-optimal. Ainsi, le filtre d'erreur de prédiction linéaire peut n'être utilisé que dans un mode dit de convergence et peut ainsi être basculé de manière réversible, le cas échéant, vers un phase detector is also suboptimal. Thus, the linear prediction error filter can be used only in a so-called convergence mode and can thus be reversibly switched, if necessary, to a
mode de poursuite qui utilise un détecteur optimal. tracking mode that uses an optimal detector.
En outre, s'il est possible dans le cadre de l'ap- Furthermore, if it is possible in the context of
plication visée d'être confronté à des rampes de fréquen- purpose of being confronted with frequency ramps
ces importantes, alors, il est avantageux d'utiliser le dépliement de la phase dans ce mode spécifique. Lorsque la these important, then, it is advantageous to use the unfolding of the phase in this specific mode. When the
réception devient facile, il est alors possible de commu- reception becomes easy, it is then possible to
ter vers le mode de poursuite qui utilise un détecteur op- to the tracking mode using an
timal, tel que par exemple un détecteur délivrant un signal d'erreur de phase Emv=Im[u(n)d*(n)]. Dans ce mode, le filtre prédicteur linéaire devient inutile. La commutation du mode poursuite au mode acquisition, ou réciproquement, peut être effectuée à partir de la puissance de l'erreur timal, such as for example a detector delivering a phase error signal Emv = Im [u (n) d * (n)]. In this mode, the linear predictor filter becomes useless. Switching from the tracking mode to the acquisition mode, or vice versa, can be performed from the power of the error
de phase, laquelle peut être utilisée pour définir le cri- phase, which can be used to define the
tère de commutation. La puissance de l'erreur de phase peut être estimée de manière récursive selon la relation (11): Ps(n) = 0.99PE(n - 1) + 0.0 g12 (n) switchboard. The power of the phase error can be estimated recursively according to the relation (11): Ps (n) = 0.99PE (n-1) + 0.0 g12 (n)
Lorsque la puissance de l'erreur de phase est in- When the power of the phase error is
férieure à une certaine valeur de seuil, telle que -23 dB par exemple, en modulation M-AQ-64, il est alors possible below a certain threshold value, such as -23 dB for example, in M-AQ-64 modulation, it is then possible
de commuter vers le mode poursuite.to switch to the tracking mode.
On a ainsi décrit un procédé de dépliement d'un It has thus been described a method of unfolding a
signal de phase, un système de dépliement de phase li- phase signal, a phase unfolding system
néaire et un dispositif de récupération de porteuse parti- and a carrier recovery device
culièrement performants dans la mesure o ces développements permettent d'améliorer l'estimation d'un highly efficient to the extent that these developments make it possible to improve the estimation of a
signal de phase dans une boucle à verrouillage de phase. phase signal in a phase locked loop.
D'une manière générale, le processus de dépliement In general, the process of unfolding
de la phase permet un fonctionnement de la boucle à ver- phase allows operation of the feedback loop.
rouillage de phase dans le domaine linéaire en simplifiant ainsi l'étude de la boucle et en accélérant de manière phase rust in the linear domain thus simplifying the study of the loop and accelerating
considérable l'acquisition, c'est-à-dire le temps de con- acquisition, that is to say the time of con-
vergence, notamment en présence d'un écart de fréquence vergence, especially in the presence of a frequency deviation
important.important.
Par ailleurs, l'introduction d'un filtre d'erreur de prédiction linéaire permettant de blanchir l'erreur de phase améliore l'estimation de la phase lorsque l'erreur de phase est spectralement colorée, c'est-à-dire en phase Moreover, the introduction of a linear prediction error filter for whitening the phase error improves the phase estimation when the phase error is spectrally colored, i.e., in phase
d'acquisition et en régime permanent dans certains cas. in some cases.
Des essais réalisés ont permis de montrer que, no- Tests carried out have shown that,
tamment dans le cas de la synchronisation sans séquence d'apprentissage, la convergence est obtenue après quelques échantillons dans le cas de la modulation à enveloppe constante, tel qu'un signal à modulation de fréquence, especially in the case of synchronization without learning sequence, the convergence is obtained after a few samples in the case of constant envelope modulation, such as a frequency modulation signal,
alors que dans le cas de modulation à enveloppe non cons- whereas in the case of non-con-
tante, la convergence est accélérée de manière significa- convergence, the convergence is significantly accelerated
tive et les capacités de correction d'une rampe de fré- the ability to correct a frequency ramp.
quences sont étendues.quences are extended.
La présente invention permet ainsi d'accélérer la vitesse de convergence et d'améliorer la robustesse des processus de récupération de porteuse dans le cas d'une réception supervisée ou autodidacte. Dans tous les cas, les dispositifs de récupération de porteuse présentent des The present invention thus makes it possible to accelerate the speed of convergence and to improve the robustness of the carrier recovery processes in the case of a supervised or self-learning reception. In any case, the carrier recovery devices have
performances identiques au processus classique de récupé- identical to the traditional recovery process
ration de porteuse par décision non linéaire dans les pé- carrier ration by non-linear decision in the
riodes de réception facile.easy reception times.
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- 2000-04-18 WO PCT/FR2000/001004 patent/WO2000065796A1/en active Application Filing
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