From Quantum Physics to Digital Communication: Single Side-Band Continuous Phase Modulation – Dr. Haïfa Fares , EC @ SCEE\IETR, CentraleSupélec-Rennes

Abstract: The transmission of digital data uses a carrier wave whose phase, frequency or amplitude is modulated to code the binary pattern carrying the digital information. All the modulations considered so far are characterized by  a symmetric spectrum around the carrier frequency (double side band (DSB) spectrum). As the upper and lower side band both carry the same information, strategies to filter one of the two side band to give a Single Side Band (SSB) spectrum have been designed for applications requiring a better use of the spectrum occupancy. But, up to now, among all type of modulation waveform proposed, no one has been found able to generate directly SSB power spectrum property. Our new modulation, called SSB-PSK for Single Side Band Phase Shift Keying) fills this gap by proposing a totally new phase modulation waveform (Leviton phase pulses), originally discovered in the context of quantum physics and here applied to classical electromagnetic waves.

Résumé: Dès les premiers développements de la téléphonie puis de la radio, les signaux ont été adaptés au canal de transmission par le biais de modulation d’amplitude, de fréquence ou de phase d’une onde porteuse sinusoïdale. Tous ces procédés de modulation sont caractérisés par des signaux à spectre bilatéral, c’est-à-dire un spectre centré autour de la fréquence porteuse présentant des composantes de fréquences en dessous et au-dessus de cette fréquence porteuse. Comme la bande inférieure, renferme la même information que celle contenue dans la bande supérieure, le moyen le plus trivial permettant d’optimiser l’occupation spectrale en ne gardant qu’une seule bande latérale est le filtrage passe–bande. Nous proposons 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). Le principe de génération directe d’un spectre unilatéral par une modulation particulière de la phase d’une onde (SSB-FSK) trouve son origine dans un problème de physique quantique et peut être transposé à tous types d’ondes : électromagnétiques, acoustiques, etc.