From quantum physics to digital communication: Single sideband continuous phase modulation

Haïfa Farès; D. Christian Glattli; Yves Louët; Jacques Palicot; Christophe Moy; Preden Roulleau

doi:10.1016/j.crhy.2018.01.004

Radio science for Humanity / Radiosciences au service de l'humanité

From quantum physics to digital communication: Single sideband continuous phase modulation

Haïfa Farès ^1,²; D. Christian Glattli ² ; Yves Louët ¹; Jacques Palicot ¹; Christophe Moy ¹; Preden Roulleau ²

¹ IETR – UMR CNRS 6164, CentraleSupélec, avenue de la Boulaie, CS 47601, 35576 Cesson-Sévigné cedex, France
² SPEC UMR 3680 CEA–CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay, 91191 Gif-Sur-Yvette, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 19 (2018) no. 1-2, pp. 54-63.

Abstract
Résumé

In the present paper, we propose a new frequency-shift keying continuous phase modulation (FSK–CPM) scheme having, by essence, the interesting feature of single-sideband (SSB) spectrum providing a very compact frequency occupation. First, the original principle, inspired from quantum physics (levitons), is presented. Besides, we address the problem of low-complexity coherent detection of this new waveform, based on orthonormal wave functions used to perform matched filtering for efficient demodulation. Consequently, this shows that the proposed modulation can operate using existing digital communication technology, since only well-known operations are performed (e.g., filtering, integration). This SSB property can be exploited to allow large bit rates transmissions at low carrier frequency without caring about image frequency degradation effects typical of ordinary double-sideband signals.

Dans cet article, nous présentons un schéma de modulation à phase continue basé sur une nouvelle forme d'onde, ayant la propriété de générer directement un signal avec un spectre à bande latérale unique (la bande inférieure ou supérieure à la fréquence porteuse). Tout d'abord, le principe de base de cette nouvelle forme d'onde, issue de la physique quantique, est présenté. Ensuite, une solution au problème de détection cohérente à faible complexité a été dérivée, tout en démontrant que la modulation proposée peut fonctionner en utilisant une technologie de communication numérique existante, étant donné que seules des opérations bien connues sont effectuées (filtrage, intégration…). Cette propriété de bande latérale unique peut être exploitée pour permettre des transmissions à grand débit à faible fréquence porteuse sans se soucier des effets d'interférence avec le spectre image, typiquement connus pour les signaux à double bande latérale.

Published online: 2018-01-01

DOI: 10.1016/j.crhy.2018.01.004

Keywords: CPM, Single side band signal, Low complexity, Orthonormal wave functions, Matched filter
Mot clés : Signal à bande latérale unique, Filtrage adapté, Formes d'onde orthonormées, Détection à faible complexité

Author's affiliations:

Haïfa Farès ^{1, 2}; D. Christian Glattli ²; Yves Louët ¹; Jacques Palicot ¹; Christophe Moy ¹; Preden Roulleau ²

¹ IETR – UMR CNRS 6164, CentraleSupélec, avenue de la Boulaie, CS 47601, 35576 Cesson-Sévigné cedex, France
² SPEC UMR 3680 CEA–CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay, 91191 Gif-Sur-Yvette, France

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Haïfa Farès; D. Christian Glattli; Yves Louët; Jacques Palicot; Christophe Moy; Preden Roulleau. From quantum physics to digital communication: Single sideband continuous phase modulation. Comptes Rendus. Physique, Volume 19 (2018) no. 1-2, pp. 54-63. doi : 10.1016/j.crhy.2018.01.004. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2018.01.004/

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Cited by Sources:

^☆ This work was supported by the ERC Proof of Concept 680875 C-Levitonics.

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