EP1966890A2 - Procede et dispositif d'ajustement de seuil de detection d'impulsions, et de detection d'impulsions et recepteur correspondant - Google Patents
Procede et dispositif d'ajustement de seuil de detection d'impulsions, et de detection d'impulsions et recepteur correspondantInfo
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- EP1966890A2 EP1966890A2 EP06847136A EP06847136A EP1966890A2 EP 1966890 A2 EP1966890 A2 EP 1966890A2 EP 06847136 A EP06847136 A EP 06847136A EP 06847136 A EP06847136 A EP 06847136A EP 1966890 A2 EP1966890 A2 EP 1966890A2
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Definitions
- the emerging technique of impulse transmission uses the transmission of information to be transmitted by means of pulses and implements in particular ultra-wide band receivers, designated UWB receivers for Ultra Wide Band in English.
- a pulse signal is not a continuous signal, but a train of short pulses and low duty cycle.
- Threshold TH (illustrated by the line in point-line) can be that obtained TH 0 during the synchronization useful for the positioning of the windows of observation with respect to the pulses.
- the threshold TH is given this initial value THo.
- the criterion to be satisfied by the number of pulses detected Np is in the example of being between 3 and 5. This criterion is a function of the type of emission modulation used and the number of pulses emitted. by determined time. The determined time is the symbol time.
- the module 33 receives the current values of the threshold THi and TH2 provided respectively by the first and second adjustment operators 34 and 35, and the detected pulses P
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'ajustement d'un seuil de détection d'impulsions, une impulsion étant détectée lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de cette impulsion franchit le seuil. On attribue (A) au seuil une valeur initiale (TH0) et ou ajuste (B1) le seuil (TH) tant que le nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation (OWj) dans un temps déterminé ne satisfait pas un critère prédéterminé (B2).
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF D'AJUSTEMENT DE SEUIL DE DETECTION D'IMPULSIONS, ET DE DETECTION D1IMPULSIONS ET RECEPTEUR
CORRESPONDANT
L'invention concerne un procédé et un dispositif d'ajustement de seuil de détection d'impulsions. L'invention concerne en outre un procédé et un dispositif de détection d'impulsions utilisant le seuil ainsi ajusté, notamment pour récepteur ultra large bande en radio impulsionnelle, et un récepteur correspondant.
La technique émergente de transmission impulsionnelle, notamment radio, utilise l'émission de l'information à transmettre au moyen d'impulsions et met notamment en œuvre des récepteurs ultra large bande, désignés récepteurs UWB pour Ultra Wide Band en anglais. Ainsi un signal impulsionnel n'est pas un signal continu, mais un train d'impulsions brèves et de faible rapport cyclique.
En ce qui concerne la modulation de ce signal, les modes les plus courants sont la modulation d'impulsions en position PPM pour Puise Position Modulation en anglais, l'impulsion étant décalée ou non dans le temps, suivant la valeur du symbole, la modulation par amplitudes discrètes OOK pour On-Off Keying en anglais, l'impulsion étant émise ou non suivant la valeur du symbole, la modulation par déplacement binaire de phase BPSK pour Binary Phase Shift Keying en anglais, la polarité de l'impulsion étant inversée, ou non, suivant la valeur du symbole. Durant la phase d'acquisition de synchronisation, en tirant partie de la connaissance a priori d'une séquence, le récepteur identifie cette séquence, positionne son début dans le temps et en extrait la référence de temps recherchée.
La technologie de réception UWB est récente. Les récepteurs UWB actuels reposent sur un principe de détection des impulsions par corrélation synchrone.
Dans les récepteurs précités, c'est le taux de corrélation obtenu qui est comparé à une valeur de seuil pour la prise de décision. Dans ce cas,
le bon ajustement de la valeur de ce seuil est moins critique, car cette valeur représente un taux de confiance ou de vraisemblance et non pas un instant d'arrivée d'une impulsion.
Toutefois, le principe de la détection d'une impulsion dans un signal bruité est très ancien et remonte à celui du RADAR.
De nombreux développements théoriques ont été proposés lors de l'étude de ce principe.
A titre d'exemple, on rappelle le principe de la détection à taux de fausse alarme constant, CFAR, pour Constant False Alarm Rate en anglais. Le principe précité consiste à déterminer le nombre maximum de déclenchements par des pics de bruit (fausse alarme) que le système peut tolérer, tout en satisfaisant les performances attendues. Le système précité en présence de bruit seul, exécute une phase de calibration durant laquelle, par dichotomie, il déclenche la valeur de seuil correspondant à ce nombre maximum de fausses alarmes. La valeur de seuil ainsi obtenue correspond à la meilleure sensibilité possible pour un taux d'erreur fixé.
Seul le processus du détecteur CFAR est susceptible de perspectives intéressantes, mais il présente certains inconvénients, directement liés à son principe : - il pose un taux d'examen plancher : le récepteur positionne son seuil pour obtenir le nombre de fausses alarmes, et donc d'erreurs, quelles que soient les conditions de la transmission. De ce fait, le récepteur est incapable d'exploiter de très bonnes conditions, même si ces dernières s'avèrent de nature à autoriser de bien meilleures performances ; - les fausses alarmes représentent la grande majorité des erreurs, ce déséquilibre devant être compensé par le système de codage ;
- la calibration du seuil est complexe puisque, contrairement à un radar, le récepteur ne maîtrise pas l'émission du signal qui lui est destinée. Il est donc nécessaire de déconnecter l'antenne du récepteur pour s'assurer de l'absence de tout signal pendant sa calibration. Le processus de calibration ne peut donc être exécuté que rarement et en dehors de toute phase dynamique de communication. Une calibration adaptative au cours du
fonctionnement n'est pas envisageable, ce qui ne permet pas au récepteur d'évoluer en fonction de la variabilité du canal.
Il est également possible de chercher un nombre de déclenchements fixe par temps symbole sur le signal utile. Le nombre de déclenchements correspond au nombre d'impulsions dont le front montant de l'enveloppe franchit un seuil. Ce principe est le plus simple, mais il repose sur la connaissance du nombre d'impulsions transmises par intervalle de temps. La valeur de seuil est alors abaissée d'une valeur Δ à chaque itération, jusqu'à ce qu'il permette la détection du nombre d'impulsions attendu. Ainsi, si l'entête de synchronisation comporte huit impulsions par temps symbole, le système aura pour objet d'obtenir huit déclenchements par temps symbole.
Cette technique de positionnement du seuil en fonction du nombre de déclenchements par temps symbole pose les problèmes selon lesquels :
- comme pour la technique CFAR, le fait que le récepteur ne peut pas évoluer en fonction de la variabilité du canal ; et, en outre, un mauvais positionnement du seuil, lorsque l'entête de synchronisation est noyée dans du bruit, car certain pics de bruit d'amplitude supérieure aux impulsions sont alors assimilés à des impulsions détectées, ce qui entraîne un taux d'erreurs élevé, dues à la non détection.
En définitive, les techniques de l'art antérieur cherchent à minimiser un taux d'erreurs d'un type précis, soit le taux de non détection dans le cas de la détection par corrélation, soit le taux de fausse alarme dans le cas du CFAR et du positionnement itératif sur l'entête de synchronisation, au détriment d'un autre type d'erreurs, respectivement soit le taux de fausse alarme, soit le taux de non détection.
La présente invention a pour objet de proposer une technique recherchant un équilibre entre les deux types d'erreurs qui minimise, à la fois, les taux d'erreurs dues à la non détection et les taux d'erreurs dues aux fausses alarmes.
Dans ce but, l'invention se propose d'ajuster le positionnement du
seuil de détection des impulsions en fonction du nombre de déclenchements, non pas sur le temps symbole mais sur au moins une fenêtre d'observation prédéterminée dans un temps symbole.
Selon un autre aspect, la fenêtre d'observation est positionnée de façon à observer au moins une impulsion. Ainsi, en isolant les impulsions dans le bruit, grâce aux fenêtres d'observation, le seuil est plus souvent ajusté par rapport à une impulsion et non par rapport à un pic de bruit.
Ceci permet de réduire à la fois le taux d'erreurs de fausse alarme lié à la détection de pic de bruit en lieu et place d'impulsions et le taux de non détection lié à un positionnement trop élevé du seuil, dans le cas d'impulsions noyées dans du bruit.
Le procédé d'ajustement d'un seuil de détection d'impulsions, une impulsion étant détectée lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de cette impulsion franchit ce seuil, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il consiste au moins à attribuer à ce seuil une valeur initiale, et ajuster ce seuil tant que le nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation dans un temps déterminé ne satisfait pas un critère prédéterminé.
Selon des caractéristiques l'ajustement est effectué par variation de la valeur du seuil, tant que le nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation dans un temps déterminé satisfait le critère prédéterminé, cet ajustement étant effectué par itération dans une première direction, jusqu'à ce que la valeur de ce seuil ait atteint une première borne, et, dans une seconde direction, si la valeur de ce seuil a atteint cette première borne.
L'évolution à double sens ou direction permet de réduire la non détection des impulsions.
Selon d'autres caractéristiques, l'ajustement est effectué dans la première direction et la deuxième direction vis-à-vis d'une première respectivement d'une deuxième borne, la valeur de seuil sur atteinte de l'une des première ou deuxième borne étant ajustée par variation en direction opposée avec un mode de variation différent.
Les limites imposées par ces bornes permettent d'empêcher l'entrée dans une boucle sans fin.
Par une mise en œuvre des caractéristiques précitées, on comprend que l'adaptation ou ajustement dynamique du seuil s'opère ainsi via une double boucle d'asservissement dans la mesure où les boucles d'asservissement sont constituées par les boucles d'incrémentation, respectivement de décrémentation sensiblement indépendante et dans lesquelles la valeur de seuil est modifiée si le nombre d'impulsions détectées dans la ou les fenêtres d'observation successives n'est pas conforme au nombre de déclenchements attendus. Le changement de boucle d'asservissement et de fonction permet d'éviter que les seuils reprennent des valeurs déjà testées.
Selon d'autres caractéristiques le nombre d'itérations est égal à un nombre prédéterminé. Ceci permet d'éviter les boucles sans fin. Selon d'autres caractéristiques, l'ajustement jusqu'à satisfaction du critère est renouvelé sur au moins un temps déterminé suivant.
Selon d'autres caractéristiques le critère prédéterminé comporte un test du nombre d'impulsions détectées par rapport à une valeur égale au nombre d'impulsions détectables par temps déterminé ou par rapport à un intervalle autour d'une valeur égale au nombre d'impulsions détectables par temps déterminé.
Selon d'autres caractéristiques, la fenêtre d'observation permet d'extraire au moins une partie de l'impulsion par rapport à laquelle elle est positionnée, partie suffisante pour détecter l'impulsion. Cette réduction de la fenêtre permet de réduire encore le bruit.
L'invention couvre également un procédé de détection d'impulsions, une impulsion étant détectée lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de cette impulsion franchit ce seuil, ce procédé de détection d'impulsions étant remarquable en ce qu'il consiste à ajuster le seuil, selon le procédé objet de l'invention précité.
L'invention couvre également un dispositif d'ajustement d'un seuil de détection d'impulsions, une impulsion étant détectée lorsque l'un des
fronts de l'enveloppe de cette impulsion franchit le seuil, dispositif remarquable en ce qu'il comprend au moins des moyens d'attribution d'une valeur initiale au seuil et des moyens d'ajustement des seuils tant que le nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation dans un temps déterminé ne satisfait pas un critère prédéterminé.
L'invention couvre en outre un dispositif de détection d'impulsions remarquable en ce qu'il comporte un dispositif d'ajustement de seuil de détection d'impulsions précité.
Le récepteur en bande ultra large d'un signal radio par impulsions, objet de l'invention, ce signal incluant des impulsions sur chaque temps symbole successif est remarquable en ce qu'il comprend au moins une unité d'extraction de l'enveloppe de ces impulsions, cette unité d'extraction délivrant des signaux d'enveloppe, un module de détection comparant les signaux d'enveloppe à une valeur de seuil ajustable délivrant des impulsions détectées et un module de calcul et d'ajustement de la valeur de seuil en fonction du nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation.
Le procédé, Ie dispositif de détection d'impulsions et le récepteur objets de la présente invention trouvent application à la radiocommunication en bande ultra large, notamment pour la mise en oeuvre de récepteurs locaux ou domestiques.
Ils seront mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels :
- la figure 1A représente, à titre illustratif, un organigramme des étapes essentielles de mise en œuvre du procédé général objet de la présente invention ;
- la figure 1B représente, à titre illustratif, un organigramme d'un exemple de mise en œuvre du procédé objet de l'invention, tel que représenté en figure 1A ; - la figure 2A représente, à titre illustratif, un schéma fonctionnel d'un dispositif de détection d'impulsions et d'un récepteur à bande ultra large conforme à l'objet de la présente invention,
- la figure 2B représente, à titre illustratif, un schéma logique fonctionnel de mise en œuvre d'un module de calcul de la valeur de seuil, incorporé dans un récepteur, tel que représenté en figure 2A.
La figure 1A représente un organigramme du procédé général objet de l'invention.
L'exemple correspond à l'émission de 8 impulsions Ijk par modulation OOK dans un temps symboleTsk. Afin de réduire le plus possible l'incidence du bruit, une fenêtre d'observation OWj, OWi à OWs sur la figure 1A, est positionnée par rapport à chaque impulsion. Il est également envisageable d'inclure plusieurs impulsions par fenêtre d'observation, mais le bruit est ainsi moins réduit.
La synchronisation est effectuée préalablement afin de permettre le positionnement des fenêtres d'observations par rapport aux impulsions. La largeur des fenêtres d'observation est réduite de façon à minimiser encore l'impact du bruit sur les taux d'erreurs tout en veillant à les maintenir suffisamment larges pour permettre la détection de l'impulsion. Le seuil TH (illustré par la droite en trait-point) peut être celui obtenu TH0 lors de la synchronisation utile pour le positionnement des fenêtres d'observation par rapport aux impulsions. On attribue au seuil TH cette valeur initiale THo. Dans l'exemple, le critère que doit satisfaire le nombre d'impulsions détectées Np est dans l'exemple d'être compris entre 3 et 5. Ce critère est fonction du type de modulation d'émission utilisé et du nombre d'impulsions émises par temps déterminé. Le temps déterminé est le temps symbole. Tant que ce critère n'est pas satisfait, le seuil est ajusté à l'aide d'une fonction f() qui peut être une simple fonction de décrémentation ou d'incrémentation d'un pas de variation JTH du seuil TH ou une fonction double permettant au seuil d'être ajusté dans deux directions, ou sens de variation, simultanément comme illustré sur la figure 1 B. Le seuil TH qui permet de satisfaire ce critère est celui utilisé par le détecteur d'impulsions. Selon une première variante de l'invention, non illustrée en dessins, l'ajustement du seuil comporte un ajustement dans une première direction fdi(). A chaque itération, i.e. à chaque ajustement du seuil, le seuil
TH est testé par rapport à une limite B1. Dès que le seuil TH franchit cette limite B1 , l'ajustement est effectué dans une deuxième direction fd2().
La figure 1B montre d'autres variantes du procédé avec un certain nombre d'étapes facultatives, représentées en pointillés, dans le même exemple, soit : 8 impulsions par modulation OOK dans un temps symbole, avec fenêtre d'observation positionnée par rapport à chaque impulsion.
Dans une deuxième variante, le seuil TH rentre alors dans une double boucle d'asservissement. Sur la première branche, le seuil TH, alors nommé THi est ajusté dans une première direction à l'aide d'une fonction fdi() qui peut être une simple fonction de décrémentation THi-JTH comme illustré sur la figure 1B. Chacune de ces deux boucles est itérée, les deux seuils THi et TH2 étant ajustés, tant que le critère, le même critère que dans l'exemple précédent, n'est pas satisfait par l'un des deux seuils obtenus THi ou TH2.
L'évolution à double sens, soit successivement comme dans la variante non représentée au dessin, soit simultanément comme dans la variante représentée en figure 1B réduit la non détection des impulsions. En effet, l'ajustement du seuil dans une seule direction ne réduit la non détection que si cette direction correspond à la direction dans laquelle évolue le signal. Or, par exemple, dans le cas où la valeur initiale du seuil TH est inférieure au minimum d'amplitude du signal alors que l'ajustement du seuil est effectué par décrémentation, le seuil ajusté ne permettra jamais de satisfaire le critère. Dans une troisième variante du procédé de l'invention indiquée en pointillé sur la figure 1B, deux limites Bi et B2 sont fixées respectivement dans les première et seconde directions. Ces limites permettent d'empêcher d'entrer dans une boucle sans fin.
Ainsi, dans l'exemple illustré en figure 1 B, la première direction correspondant à la décrémentation, dès que le seuil THi franchit la limite B1, dans l'exemple TH1 < B1, l'ajustement du seuil THi se fait non plus dans la première direction mais dans la seconde direction selon une autre fonction
fd2'() qui, dans l'exemple illustré, est une incrémentation selon un pas £TH/2. De la même manière, dès que Ie seuil TH2 franchit la limite B2 dans l'exemple TH2 < B2 car la seconde direction correspond à l'incrémentation, l'ajustement du seuil TH2 se fait non plus dans la seconde direction mais dans la première direction selon une autre fonction fdi'O qui, dans l'exemple illustré, est une décrémentation selon un pas JTH/2. Le changement de fonction permet d'éviter que les seuils THi et TH2 reprennent des valeurs déjà testées.
Le critère peut être soit que le nombre d'impulsions détectées soit égal au nombre exact d'impulsions détectables par temps symbole avec la modulation utilisée, dans l'exemple 4 avec la modulation OOK, soit que Ie nombre d'impulsions détectées soit dans un intervalle donné autour de ce nombre d'impulsions détectables, dans l'exemple avec la modulation OOK, notamment compris entre 3 et 5. Cette tolérance permet de réduire le risque de boucle sans fin.
Toujours dans le même but d'éviter les boucles sans fin, le nombre d'itérations d'ajustement du seuil peut être fixé. La partie extraite par la fenêtre d'observation de l'impulsion par rapport à laquelle elle est positionnée est suffisante pour détecter l'impulsion. Par exemple, la fenêtre d'observation dans Ie cas d'une modulation OOK peut correspondre à la moitié de l'impulsion, notamment uniquement au front montant de l'impulsion. Cette réduction de la fenêtre permet de réduire encore le bruit.
Dans une cinquième variante, l'ajustement jusqu'à satisfaction du critère est renouvelé sur au moins un temps symbole suivant. Cela rend le processus adaptatif et permet de suivre les variations du canal. Suivant la vitesse de variation du canal, le renouvellement de l'ajustement peut être envisagé tous les N temps symbole, N=1 pour un canal à variation rapide, et N étant d'autant plus éloigné de 1 que la vitesse de variation du canal est lente. Dans une sixième variante de l'invention, les fenêtres d'observation permettent d'observer partiellement l'impulsion.
Suivant le type de modulation utilisée, notamment dans le cas de
modulation du type OOK ou PPM, une variante du procédé de détection objet de l'invention est basée sur la connaissance du nombre de fenêtres de réception devant contenir une impulsion et du nombre de fenêtres devant contenir une absence d'impulsion. L'invention repose alors sur la recherche d'un seuil qui satisfasse ces deux critères, nombre de présence et d'absence d'impulsion.
Le procédé objet de l'invention permet ainsi de définir une nouvelle méthode de positionnement de seuil TH de détection pour un dispositif de détection d'impulsions ou un récepteur UWB radio par impulsions et le procédé de détection d'impulsion correspondant.
Il n'a plus pour objet de chercher une valeur de seuil qui minimise un type d'erreur, c'est-à-dire l'absence de détection au détriment d'une détection vis-à-vis d'une valeur de seuil, tel qu'un seuil représentatif de fausse alarme. Au contraire, le procédé objet de l'invention permet, par le mode opératoire décrit en liaison avec la figure 1A, de maintenir la valeur de seuil TH à une valeur intermédiaire entre une valeur maximale représentative d'un taux de fausse alarme par exemple, et une valeur minimale minimisant l'absence de détection.
Dans un exemple plus spécifique d'un récepteur à détection d'énergie et d'un signal radio dans lequel les symboles sont constitués de N chips modulés en mode OOK, chaque chip est une impulsion qui est émise ou non suivant la valeur du chip.
Pour chaque symbole, le nombre de chips de valeur 1 est égal au nombre de chips de valeur 0. En ce qui concerne l'étape de détection par rapport à la valeur de seuil TH, on indique que le traitement correspondant commence par un redressement et un filtrage du signal radio fréquence RF, afin d'obtenir l'enveloppe de ce dernier.
Les processus permettant d'obtenir l'enveloppe d'un signal radio fréquence sont connus en tant que tels et, pour cette raison, ne seront pas décrits en détail.
Les signaux d'enveloppe obtenus sont alors soumis à une
détection de seuil vis-à-vis de la valeur de seuil TH.
Cette détection vis-à-vis de la valeur de seuil précitée a pour objet de retourner un front montant pour chaque impulsion dont l'enveloppe, c'est-à-dire finalement l'amplitude, dépasse la valeur de seuil de détection fixée.
Le procédé objet de la cinquième variante de l'invention constitue une méthode adaptative, laquelle peut se dérouler pendant toute la durée de la communication et permet ainsi de faire évoluer au mieux la valeur de seuil préétablie TH. Une valeur de seuil préétablie en fabrication, c'est-à-dire lors de la réalisation du récepteur objet de l'invention, lequel sera décrit de manière plus détaillée ultérieurement dans la description, la valeur THo précédemment citée ou, le cas échéant, une valeur de seuil établie selon le principe du taux de fausse alarme constant CFAR, par exemple, permet alors de remplir les missions de détection de début de trame et d'acquisition de synchronisation.
On rappelle que, lorsque la détection est synchronisée, les motifs réalisés par les impulsions directes et secondaires sont répétitifs sur chaque durée de la séquence de saut. Le procédé objet de l'invention est donc alors particulièrement avantageux, dans Ia mesure où les fenêtres d'observation OWj peuvent alors être placées en réception en fonction du code de saut et de la synchronisation.
Le récepteur objet de l'invention peut alors être avantageusement configuré, de façon à n'être à l'écoute des signaux d'enveloppe que dans les fenêtres d'observation précitées.
En ce qui concerne les fenêtres d'observation OWj, on indique que chaque fenêtre peut être une fenêtre temporelle de durée inférieure au temps symbole T8 ou, de préférence, une fraction de temps symbole,. Par ailleurs, durant la phase de communication proprement dite, la moitié des chips est à l'état 1 et l'autre à l'état 0, quelque soit le symbole binaire transmis.
II est donc possible d'envisager un processus d'asservissement sur la base d'un critère de la détection d'une impulsion dans seulement 50% des fenêtres d'observation d'un même symbole.
Le procédé de détection adaptative non cohérente en bande ultra large d'un signal radio par impulsion, objet d'une variante de l'invention, et le récepteur correspondant ne prennent alors plus en considération que ce qui intervient dans les fenêtres d'observation.
En outre, le positionnement du seuil n'est plus influencé par tout ce qui est en dehors des fenêtres d'observation OWj. Le processus de détection et le récepteur correspondant, conformes à l'objet de la présente invention, sont alors moins sensibles aux pics de bruit et aux interférences d'autres utilisateurs, lesquels statistiquement ne tombent que rarement dans les fenêtres d'observation précitées. Pour chaque temps symbole, par exemple, le seuil peut être dynamiquement ajusté, de manière à disposer d'un déclenchement sur la moitié du temps d'écoute.
Dans un mode de mise œuvre préférentiel non limitatif, le nombre de déclenchements ND peut être choisi égal à une valeur comprise entre 3 et 5 ainsi qu'illustré en figure 1 B.
Enfin, le procédé objet de l'invention peut également consister à ajouter une valeur limite au nombre d'itérations effectuées, de manière à éviter un effet de bouclage sans fin, qui peut se produire dans certains cas particuliers. Le procédé objet de l'invention permet ainsi de positionner la valeur de seuil de décision de détection des impulsions à l'aide d'un processus itératif à double boucle, en maintenant pour critère l'équilibre de détection des deux hypothèses et en ne considérant que les moments précis d'intérêt, contrairement aux procédés de l'art antérieur, lesquels ne considèrent qu'une hypothèse et l'intégralité du temps.
Le procédé objet de l'invention permet ainsi une grande souplesse d'utilisation, en raison du caractère adaptatif de l'ensemble du
processus.
Une description plus détaillée d'un récepteur en bande ultra large d'un signal radio par impulsion, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 2A. Le récepteur objet de l'invention reçoit le signal radio en bande ultra large, lequel inclut des impulsions sur chaque temps symbole successif.
Ainsi que représenté sur la figure 2A, il comporte, outre une antenne de réception RA, des impulsions
, une unité 1 d'extraction de l'enveloppe des impulsions précitées. Ainsi que mentionné précédemment, l'extraction d'enveloppe peut être exécutée par tout circuit à redressement connu de l'art antérieur et, pour cette raison, ne sera pas décrit en détail. L'unité d'extraction d'enveloppe délivre des signaux d'enveloppe.
Le récepteur objet de l'invention comporte, en outre, un module 2 de détection d'impulsions comparant les signaux d'enveloppe à une valeur de seuil ajustable, la valeur TH précédemment mentionnée dans la description. Le module 2 de détection délivre, à partir des signaux d'enveloppe, des impulsions détectées notées P|0W.
Enfin, le récepteur objet de l'invention comporte un module de calcul 3 et d'ajustement de la valeur de seuil TH en fonction du nombre d'impulsions détectées sur les fenêtres d'observation OW, le module 3 de calcul et d'ajustement opérant à partir des impulsions détectées P|0W. Lorsque le seuil TH est ajusté, le module 3 de calcul et d'ajustement de la valeur de seuil TH autorise l'utilisation des impulsions détectées par comparaison de l'enveloppe à cette valeur de seuil TH ajusté par le reste de la chaîne de traitement à l'aide du commutateur 4. Pour permettre le traitement de l'ensemble du signal reçu, la sortie du module 1 d'extraction d'enveloppe est avantageusement temporisée le temps de l'ajustement de la valeur de seuil. On notera ici que l'invention concerne aussi un dispositif de détection d'impulsions comprenant Ie module 2 de détection d'impulsions et le module 3 de calcul et d'ajustement de seuil.
Dans une variante de l'invention, l'ajustement du seuil se fera au
fil du traitement du signal reçu. Ainsi, le module 2 de détection des impulsions n'attendra pas l'ajustement du seuil pour fournir les impulsions détectées au reste de la chaîne de traitement. Par conséquent, la temporisation du signal d'enveloppe ne sera pas nécessaire. D'une manière plus spécifique, on indique que le module de calcul 3 comporte avantageusement un premier opérateur d'ajustement 34 utilisant une première ressource 36, par exemple une ressource de décrémentation de la valeur de seuil TH d'une valeur de décrémentation δTH. La ressource de décrémentation précitée peut être constituée par un module de soustraction pour exécuter le mode de mise en œuvre de la branche de gauche de la figure 1 B.
De même, le module de calcul 3 comprend un deuxième opérateur d'ajustement 35 utilisant une deuxième ressource 37, par exemple une ressource d'incrémentation de la valeur de seuil TH d'une valeur d'incrémentation δTH. La ressource d'incrémentation précitée peut être constituée par une ressource d'addition pour exécuter le mode de mise en œuvre de la branche de droite de la figure 1B.
Enfin, le module 3 de calcul peut comporter en outre des commutateurs 34a et 35a des première et deuxième ressources de décrémentation 36 respectivement d'incrémentation 37. Aux ressources d'incrémentation 37 peuvent alors être substituées d'autres deuxièmes ressources 39, par exemple des ressources de décrémentation sur atteinte d'une limite, par exemple d'une valeur maximale, la valeur B2 par la valeur de seuil, et aux ressources de décrémentation 36 peuvent être alors substituées d'autres premières ressources, par exemple des ressources d'incrémentation 38 sur atteinte d'une limite, par exemple d'une valeur minimale, la valeur B1 par la valeur de seuil TH. Sur la figure 2B, on a représenté, d'une part, les premières ressources 36 et 38 sous forme respectivement de fonctions dans une première et une deuxième direction fdi() et fd'2(), respectivement les deuxièmes ressources 37 et 38 sous forme respectivement de fonctions dans une deuxième et une première direction fd2U et fd'iQ. Les blocs 31 et 32 représentent les valeurs mémorisées des
valeurs de limite B1 et B2.
Les commutateurs portent la référence 33, 33a, 34a, et 35a.
Le module 33 reçoit les valeurs courantes du seuil THi et TH2 fournies par respectivement les premier et deuxième opérateur d'ajustement 34 et 35, et les impulsions détectées P|OW1 et P|0W2 par le module 2 de détection d'impulsions par rapport à ces valeurs respectives de seuil THi et
TH2. Tant que le nombre d'impulsions détectées soit dans Plowi soit dans
Plow2 ne satisfait un critère prédéterminé, le module 33 retransmet les seuils THi et TH2 et le commutateur 33a fournit ces valeurs de seuils respectivement aux premier et deuxième opérateurs d'ajustement 34 et 35 pour une nouvelle itération. Dès que le nombre d'impulsions détectées soit dans Plowi soit dans Plow2 satisfait le critère prédéterminé, le module 33 délivre une valeur de seuil TH égale à celle des valeurs de seuils TH-i, TH2 qui a permis de satisfaire ce critère et commande au commutateur 33a l'arrêt de l'ajustement du seuil. Le commutateur 33a stoppe alors la transmission des valeurs de seuils THi et TH2 aux premier et deuxième opérateurs d'ajustement 34 et 35, autorise la délivrance de la valeur de seuil TH au module 2 de détection d'impulsions, et délivre une commande au commutateur 4 pour permettre l'utilisation des impulsions détectées par le reste de la chaîne de traitement. Cette valeur courante de la valeur de seuil TH est, bien entendu, fonction de la commutation des commutateurs 33, 33a, 34a, et 35a, conformément au mode opératoire de la figure 1 B.
Compte tenu des positions de commutation des commutateurs précités, les valeurs de seuil THi et TH2, courantes à chaque itération, sont égales, dans l'exemple, soit respectivement à la valeur décrémentée THr δTH et à la valeur incrémentée TH2 + δTH, soit respectivement à la valeur incrémentée THi + δTH/2 et à la valeur TH2 + δTH/2, ainsi que décrit en relation avec la figure 1 B.
L'invention couvre également un produit de programme d'ordinateur enregistré sur un support de mémorisation ou par un récepteur ultra large bande, remarquable en ce qu'il comporte une suite d'instructions, lesquelles lors de leur exécution permettent la mise en œuvre du procédé
d'ajustement de seuil et de détection d'impulsions notamment en bande ultra large d'un signal radio par impulsions, ainsi que décrit précédemment en liaison avec les figures 1A et 1 B.
En outre, le produit de programme d'ordinateur, objet de l'invention, est remarquable en ce que ce produit de programme est implanté dans une unité de calcul d'un dispositif d'ajustement de seuil et/ou d'un récepteur en bande ultra large, tel que décrit en liaison avec les figures 2A et
2B.
Le procédé et le récepteur, objets de l'invention, permettent la mise en œuvre des avantages ci-après : un gain manifeste en terme de performance dans des conditions de liaison difficile, c'est-à-dire dans des conditions de liaison de faible rapport signal à bruit ;
- la disparition du plancher de taux d'erreurs qui caractérise l'approche de la détection de seuil à taux de fausse alarme, qui caractérise l'approche de la détection de seuil à taux de fausse alarme constant CFAR.
En particulier, le récepteur objet de l'invention est en mesure de profiter d'un très bon rapport signal à bruit pour améliorer ses performances. Enfin, le procédé, le dispositif de détection et le récepteur, objets de l'invention, permettent de rétablir l'équilibre entre les deux types d'erreurs, absence de détection et taux de fausse alarme constante.
Claims
1. Procédé d'ajustement d'un seuil (TH) de détection 5 d'impulsions, une impulsion étant détectée lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de ladite impulsion franchit ledit seuil, caractérisé en ce que ledit procédé consiste au moins à :
- attribuer (A) audit seuil une valeur initiale (TH0) ;
- ajuster (B1) ledit seuil tant que le nombre d'impulsions 0 détectées sur au moins une fenêtre d'observation (OWj) dans un temps symbole (Tsk) ne satisfait pas un critère prédéterminé (B2).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'ajustement est effectué par variation de la valeur dudit seuil (TH), tant que le nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation 5 (OWj) dans un temps symbole satisfait ledit critère prédéterminé, ledit ajustement étant effectué par itération :
- dans une première direction, jusqu'à ce que la valeur dudit seuil ait atteint une première borne (B-i, B2) ;
- dans une seconde direction, si la valeur dudit seuil a atteint o ladite première borne.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ajustement est effectué dans la première direction et la deuxième direction vis-à-vis d'une première respectivement d'une deuxième borne, la valeur de seuil sur atteinte de l'une desdites première ou deuxième borne étant 5 ajustée par variation en direction opposée avec un mode de variation différent.
4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le nombre d'itérations est égal à un nombre prédéterminé.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, 0 caractérisé en ce que l'ajustement jusqu'à satisfaction du critère est renouvelé sur au moins un temps symbole suivant.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit critère prédéterminé (B2) comporte un test du nombre d'impulsions détectées (ND) par rapport à une valeur égale au nombre d'impulsions détectables par temps symbole (Tsk) ou par rapport à un intervalle autour d'une valeur égale au nombre d'impulsions détectables par temps symbole.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fenêtre d'observation (OWj) permet d'extraire au moins une partie de l'impulsion par rapport à laquelle elle est positionnée, partie suffisante pour détecter l'impulsion.
8. Procédé de détection d'impulsions, une impulsion étant détectée lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de ladite impulsion franchit ledit seuil (TH), caractérisé en ce que celui-ci consiste à ajuster ledit seuil tant que le nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation (OWj) dans un temps symbole (Tsk) ne satisfait pas un critère prédéterminé.
9. Dispositif d'ajustement d'un seuil (TH) de détection d'impulsions une impulsion étant détectée lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de ladite impulsion franchit ledit seuil, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - des moyens d'attribution d'une valeur initiale (THo) audit seuil ;
- des moyens d'ajustement dudit seuil tant que le nombre d'impulsions détectées (ND) sur au moins une fenêtre d'observation (OWj) dans un temps symbole (Tsk) ne satisfait pas un critère prédéterminé (B2).
10. Dispositif de détection d'impulsions, caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens d'attribution d'une valeur initiale à un seuil ;
- des moyens d'ajustement (3) dudit seuil (TH) tant que Ie nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation dans un temps symbole ne satisfait pas un critère prédéterminé; - des moyens de détection (2) proprement dits délivrant l'information d'impulsion détectée (P|0W) lorsque l'un des fronts de l'enveloppe de ladite impulsion franchit le seuil ajusté.
11. Récepteur en bande ultra large d'un signal radio par impulsions, incluant des impulsions sur chaque temps symbole successif, caractérisé en ce qu'il comprend au moins :
- des moyens d'extraction (1) de l'enveloppe desdites impulsions, lesdits moyens d'extraction délivrant des signaux d'enveloppe ;
- des moyens de détection (2) comparant lesdits signaux d'enveloppe à une valeur de seuil ajustable (TH), délivrant des impulsions détectées (P|0W);
- des moyens de calcul et d'ajustement (3) de ladite valeur de seuil en fonction du nombre d'impulsions détectées sur au moins une fenêtre d'observation.
12. Produit de programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comporte une suite d'instructions, lesquelles, lors de leur exécution, permettent la mise en œuvre du procédé d'ajustement de seuil, selon l'une quelconques des revendications 1 à 7 et/ou, de détection d'impulsions, selon la revendication 8.
13. Produit de programme d'ordinateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit produit de programme est implanté dans une unité de calcul soit d'un dispositif d'ajustement de seuil selon la revendication 9, soit d'un dispositif de détection d'impulsions selon la revendication 10 ou encore d'un récepteur en bande ultra large, selon la revendication 11.
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