Digital/analog microwave transmission study

Abstract

Résumé : L'objet de cette thèse est l'étude de nouvelles méthodes d'utilisation du réseau micro-onde en vue de la transmission simultanée de signaux numériques et analogiques et ce d'une manière efficace. Compte tenu des contraintes pratiques, nous montrons que la transmission en bande large des données conduit à une augmentation de la capacité de transinformation par un facteur de près de cinq (5) par rapport aux techniques usuelles à bande étroite. Comme point principal, on démontre théoriquement et vérifie expérimentalement sur une section du réseau canadien qu'il est possible de transmettre 1.544 Mbits/sec, soit au-dessus de 960 canaux FDM, soit au-dessous de 840 canaux du même type, avec un système F.M. normalement conçu pour 960 canaux. Une étude conceptuelle des systèmes hybrides de même qu'une analyse détaillée des deux configurations DAY (data above voice) et DUV (data under voice) est aussi présentée. Ceci a nécessité la dérivation de la densité spectrale de puissance pour des données aléatoires à niveaux multiples de même que 1'analyse des performances des récepteurs digitaux en présence de bruit gaussien coloré. Des critères d'évaluation pour les systèmes hybrides ont dû être définis pour en arriver à obtenir une évaluation quantitative. Cette partie de notre travail a été rendue possible par l’utilisation d'un programme pour simuler sur ordinateur les systèmes micro-ondes analogues et digitaux. Différentes méthodes de comparaisons pour les systèmes hybrides ont alors été introduites. Finalement, quelques autres problèmes associés à la transmission hybride sont abordés. On a d'abord examiné les différentes configurations possibles dans le cas d'un système à diversité de deuxième ordre, avec une attention particulière pour les combineurs de type "commutation sélective" (SS) et "gains égaux" (EG). De plus, une approche nouvelle à la question de l'évaluation d'un "pilote" et du bruit de façon digitale est proposée. Toute cette discussion nous mène à la conclusion que pour des rythmes de transmission élevés les combineurs de type "digital" et à "rapport maximum" sont les plus prometteurs pour le futur. On considère enfin le problème, souvent négligé mais extrêmement important, de la transmission d'un canal de service. Nous proposons ici une méthode d'insertion du canal de service pour les systèmes complètement digitalisés ou encore hybride de type DUV, méthode qui nécessite un minimum d'investissement. En résumé, le point le plus important qui a été établi dans ce travail c'est que les systèmes DUV et DAY sont tous les deux réalisables, ce qui contredit les prédictions de certaines autorités en la matière qui maintenaient que 1es systèmes DAY ne fonctionneraient pas sur un réseau F.M. On a même montré que les systèmes DAY possèdent suffisamment d'avantages par rapport aux systèmes DUV pour constituer une des techniques les plus prometteuses pour les prochaines années.||Abstract : New and efficient microwave system utilization methods for simultaneous wideband digital and analog signal transmission are presented. In particular, it is shown that a Data Above Voice (DA V) system employing a 1.544 Mbit/s data channel above 960 Frequency Division Multiplex (FDM) channels and a Data Under Voice (DUV) system having a 1.544 Mbit/s data channel below 840 FDM channels, are practical hybrid systems. Theoretical models of hybrid transmission are discussed and the DAV and DUV methods are compared. In order to enable quantitative system studies hybrid system evaluation criteria are defined and the power spectrum of multilevel random data as well as the performance of digital receivers in additive coloured gaussian noise environment is derived. A digital computer simulation and a conceptual hybrid system design procedure are described, while field measurement result's on an 8 hop 6 GHz system are compared favourably with theoretical predictions. Finally, other problems associated with hybrid transmission are discussed. Different baseband diversity configurations are analyzed and particular attention is given t-o the Selective Switching or Equal Gain combiner. For service channel transmission in dedicated digital and DUV microwave systems a somewhat complex but highly practical method is introduced. This method is expected to result in significant hardware and cost- savings.