FR2911461A1

FR2911461A1 - Incident analog signal filtering and converting method for radiofrequency signal receiver, involves performing digital filtering of reshaped signal for filtering frequency components outside desired frequency range

Info

Publication number: FR2911461A1
Application number: FR0752722A
Authority: FR
Inventors: Loic Joet
Original assignee: STMicroelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-07-18

Abstract

The method involves performing analog filtering of an incident analog signal using analog low pass filters (FPBAI, FPBAQ) for filtering frequency components located outside a desired frequency range e.g. useful signal bandwidth. The filtered analog signal is converted into a digital signal using analog-digital conversion stages (CANI, CANQ). The digital signal is reshaped into a shape identical to the shape of the incident analog signal. The digital filtering of the reshaped digital signal is performed for filtering the frequency components outside the desired frequency range. An independent claim is also included for a device for filtering and converting an incident analog signal into a digital signal.

Description

Procédé et dispositif de filtrage et de conversion analogique/numériqueMethod and device for filtering and converting analog / digital

d'un signal analogique La présente invention concerne le traitement d'un signal analogique, et plus particulièrement le filtrage et la conversion analogique/numérique d'un tel signal. L'invention s'applique avantageusement mais non limitativement au traitement des signaux, en particulier radiofréquences, comportant une pluralité de canaux fréquentiels et subissant une ou plusieurs transpositions de fréquence pour sélectionner un canal particulier. C'est le cas par exemple pour des signaux de télévision numérique terrestre, ou plus généralement pour des signaux véhiculés dans les systèmes de transmission à multiplexage fréquentiel. The present invention relates to the processing of an analog signal, and more particularly to the filtering and the analog / digital conversion of such a signal. The invention applies advantageously but not exclusively to the processing of signals, in particular radiofrequencies, comprising a plurality of frequency channels and undergoing one or more frequency transpositions to select a particular channel. This is the case, for example, for terrestrial digital television signals, or more generally for signals conveyed in frequency-division multiplex transmission systems.

Un signal analogique incident, par exemple résultant d'une ou de plusieurs transpositions de fréquences d'un signal de base, comportant des informations situées dans une plage fréquentielle désirée (canal sélectionné par exemple) et des composantes fréquentielles situées en-dehors de ladite plage fréquentielle désirée (canaux adjacents au canal sélectionné), est généralement destiné à être converti sous forme numérique pour subir ensuite des traitements spécifiques, comme par exemple des traitements de décodage de canal comportant notamment une démodulation et des traitements de décodage de source. An incident analogue signal, for example resulting from one or more frequency transpositions of a basic signal, comprising information located in a desired frequency range (selected channel for example) and frequency components located outside said range desired frequency (channels adjacent to the selected channel), is generally intended to be converted into digital form to then undergo specific processing, such as for example channel decoding processing including demodulation and source decoding processing.

Avant d'effectuer la conversion analogique/numérique, on filtre généralement le signal incident de façon à filtrer les composantes fréquentielles situées en-dehors de la plage fréquentielle désirée (filtrage des canaux adjacents résiduels par exemple). L'idéal serait de pouvoir filtrer avec une fonction de transfert de filtrage élaborée permettant une déformation minimale du signal dans la bande utile (canal sélectionné) et une coupure nette en-dehors. Cependant, pour des raisons d'encombrement et de coûts, les filtres analogiques utilisés sont d'ordre bas et ne peuvent donc pas présenter de fonction de transfert élaborée. Si on veut une bonne coupure des adjacents pour limiter la dynamique du convertisseur analogique/numérique, la déformation de la bande (en amplitude et en déphasage) va s'en trouver d'autant plus importante, et la démodulation sera erronée. Si on veut préserver l'intégrité de la bande, le filtrage sera sous-dimensionné et la dynamique à l'entrée du convertisseur analogique/numérique s'en trouvera d'autant plus grande. I1 est ainsi proposé, par exemple, un dispositif et un procédé permettant d'améliorer la conversion analogique/numérique tout en supprimant efficacement les composantes fréquentielles non-utiles (canaux adjacents par exemple) et en préservant une intégrité satisfaisante de la bande utile du signal (canal sélectionné par exemple). Before performing the analog / digital conversion, the incident signal is generally filtered in such a way as to filter the frequency components situated outside the desired frequency range (filtering the residual adjacent channels, for example). The ideal would be to be able to filter with an elaborate filter transfer function allowing a minimal deformation of the signal in the useful band (selected channel) and a clear cutoff outside. However, for reasons of space and cost, the analog filters used are of low order and therefore can not have an elaborate transfer function. If we want a good cut adjacent to limit the dynamics of the analog / digital converter, the deformation of the band (amplitude and phase shift) will be all the more important, and the demodulation will be wrong. If we want to preserve the integrity of the band, the filtering will be undersized and the dynamics at the input of the analog / digital converter will be all the greater. It is thus proposed, for example, a device and a method for improving the analog / digital conversion while effectively eliminating the non-useful frequency components (adjacent channels for example) and preserving a satisfactory integrity of the useful band of the signal (selected channel for example).

Selon un aspect, il est proposé un procédé de filtrage et de conversion analogique/numérique d'un signal analogique incident comprenant : - un filtrage analogique du signal analogique incident de façon à filtrer les composantes fréquentielles situées en-dehors d'une plage fréquentielle désirée, - une conversion du signal analogique filtré en un signal numérique, - une remise en forme du signal numérique dans une forme sensiblement identique, au moins dans ladite plage fréquentielle désirée, à la forme du signal analogique incident et - un filtrage numérique final du signal numérique remis en forme de façon à filtrer les composantes fréquentielles situées en dehors de ladite plage fréquentielle désirée. La plage fréquentielle désirée est par exemple la largeur de bande du signal utile ou la largeur du canal fréquentiel désiré. Le filtrage analogique a ainsi pour but de filtrer par exemple les résidus de canaux adjacents. De cette façon, le filtrage analogique permet d'une part de limiter la dynamique d'entrée du convertisseur analogique/numérique, et d'autre part d'adapter la fréquence d'échantillonnage du convertisseur analogique/numérique à la largeur de bande du signal utile. La conversion analogique/numérique se trouve ainsi améliorée par rapport au signal utile à convertir. Cependant, en particulier lorsque l'ordre du filtre analogique est bas, par exemple inférieur ou égal à 2, pour obtenir une bonne coupure des adjacents , le filtrage analogique entraîne également une déformation du signal utile dans la plage fréquentielle désirée. Cette déformation a pour conséquence une perte d'informations ou une dégradation du signal utile. L'étape de remise en forme permet notamment de corriger la déformation du signal provoquée par le filtrage analogique. On peut ainsi, malgré un filtrage analogique d'ordre bas, par exemple d'ordre 1, d'une part limiter la dynamique du convertisseur analogique/numérique, et d'autre part limiter la dégradation du signal utile. L'étape de remise en forme permet de récupérer, au moins sur la plage fréquentielle désirée, un signal identique ou quasi-identique au signal incident avant filtrage analogique. Le filtrage numérique final permet alors de filtrer les fréquences situées en-dehors de la plage fréquentielle désirée. Ce filtrage final est effectué numériquement et peut donc présenter une fonction de transfert élaborée et adaptée au spectre du signal à filtrer, sans être encombrant ni coûteux pour autant. I1 permet aussi de filtrer efficacement les adjacents sans déformation de la bande utile du signal. On reporte ainsi l'étape de filtrage du signal utile durant la partie de traitement numérique. I1 est en effet plus facile et moins coûteux de réaliser une fonction de transfert élaborée avec un filtre numérique qu'avec un filtre analogique. De plus on limite la dynamique du convertisseur analogique/numérique lors de la conversion du signal, tout en évitant la perte d'information ou la dégradation du signal utile. Selon un mode de mise en oeuvre, la remise en forme est effectuée au sein d'un filtre numérique de remise en forme ayant une fréquence de travail égale à la fréquence d'échantillonnage de la conversion analogique/numérique et présentant une fonction de transfert inverse de la fonction de transfert du filtrage analogique au moins dans ladite plage fréquentielle désirée. On obtient donc, à la sortie du filtre de remise en forme, dans la plage fréquentielle, un signal identique à celui qu'on aurait obtenu en absence de filtrage analogique. La fonction de transfert du filtre numérique de remise en forme peut être calculée à partir de la fonction de transfert du filtrage analogique. La conversion d'une fonction de transfert analogique en fonction de transfert numérique est classique pour l'homme du métier. In one aspect, there is provided a method for filtering and analog-to-digital conversion of an incident analog signal comprising: - an analog filtering of the incident analog signal so as to filter the frequency components located outside a desired frequency range a conversion of the filtered analog signal into a digital signal, reshaping of the digital signal in a substantially identical form, at least in said desired frequency range, to the form of the incident analogue signal and final digital filtering of the signal digital reshaped so as to filter the frequency components located outside said desired frequency range. The desired frequency range is for example the bandwidth of the wanted signal or the width of the desired frequency channel. Analogue filtering is thus intended to filter for example the residues of adjacent channels. In this way, the analog filtering makes it possible on the one hand to limit the input dynamics of the analog / digital converter, and on the other hand to adapt the sampling frequency of the analog / digital converter to the signal bandwidth. useful. The analog / digital conversion is thus improved with respect to the useful signal to be converted. However, particularly when the order of the analog filter is low, for example less than or equal to 2, to obtain a good cut of the adjacent ones, the analog filtering also causes a deformation of the useful signal in the desired frequency range. This deformation results in a loss of information or a degradation of the useful signal. The fitness step notably makes it possible to correct the distortion of the signal caused by the analog filtering. Thus, despite low-order analog filtering, for example order 1, on the one hand to limit the dynamics of the analog / digital converter, and on the other hand to limit the degradation of the useful signal. The fitness step makes it possible to recover, at least over the desired frequency range, a signal that is identical or almost identical to the signal incident before analog filtering. The final digital filtering then makes it possible to filter the frequencies situated outside the desired frequency range. This final filtering is performed numerically and can therefore have a transfer function elaborated and adapted to the spectrum of the signal to be filtered, without being bulky nor expensive. I1 also makes it possible to effectively filter the adjacent ones without deformation of the useful band of the signal. The signaling step of the useful signal is thus postponed during the digital processing part. It is indeed easier and less expensive to perform a transfer function developed with a digital filter than with an analog filter. In addition, it limits the dynamics of the analog / digital converter during the conversion of the signal, while avoiding the loss of information or the degradation of the useful signal. According to one embodiment, the reshaping is performed within a digital fitness filter having a working frequency equal to the sampling frequency of the analog / digital conversion and having a reverse transfer function the transfer function of the analog filtering at least in said desired frequency range. Thus, at the output of the fitness filter, in the frequency range, we obtain a signal identical to that which would have been obtained in the absence of analog filtering. The transfer function of the digital fitness filter can be calculated from the transfer function of the analog filtering. Converting an analog transfer function to a digital transfer function is conventional for those skilled in the art.

Ce calcul est de plus simplifié par le fait que la fréquence de travail du filtre numérique est égale à la fréquence d'échantillonnage. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la remise en forme est effectuée au sein d'un filtre numérique de remise en forme ayant une fréquence de travail différente, de préférence inférieure à la fréquence d'échantillonnage de la conversion analogique/numérique, et présentant une fonction de transfert dont les coefficients résultent d'une approximation de l'inverse de la fonction de transfert du filtrage analogique, au moins dans ladite plage fréquentielle désirée. Ce mode de mise en oeuvre concerne plus particulièrement le cas où le convertisseur analogique/numérique sur-échantillonne le signal analogique. Le sur-échantillonnage permet d'obtenir un signal numérique plus fidèle au signal analogique. Cependant, il n'est pas nécessaire d'utiliser la même fréquence de sur-échantillonnage pour le traitement numérique. Ainsi, il est fréquent d'utiliser une fréquence de travail plus petite que la fréquence d'échantillonnage. Dans ce cas, le calcul de l'équivalent numérique de la fonction de transfert inverse du filtrage analogique se fait de manière différente et peut en particulier être calculé plus facilement par approximation dans la plage fréquentielle désirée. This calculation is further simplified by the fact that the working frequency of the digital filter is equal to the sampling frequency. According to another embodiment, the reshaping is performed within a digital fitness filter having a different working frequency, preferably less than the sampling frequency of the analog / digital conversion, and having a transfer function whose coefficients result from an approximation of the inverse of the transfer function of the analog filtering, at least in said desired frequency range. This embodiment more particularly concerns the case where the analog / digital converter oversamples the analog signal. Over-sampling provides a digital signal that is more faithful to the analog signal. However, it is not necessary to use the same oversampling frequency for digital processing. Thus, it is common to use a working frequency smaller than the sampling frequency. In this case, the calculation of the digital equivalent of the inverse transfer function of the analog filtering is different and can in particular be calculated more easily by approximation in the desired frequency range.

Plus précisément, la détermination des coefficients comporte avantageusement une sélection de fréquences de référence choisies dans ladite plage fréquentielle désirée et, pour chacune de ces fréquences de référence, une minimisation de l'écart entre la valeur correspondante de la fonction de transfert inverse du filtrage analogique et la valeur correspondante de la fonction de transfert du filtre de remise en forme. En d'autres termes, la fonction de transfert du filtre de remise en forme est calculée dans cet exemple en considérant un nombre fini de fréquences choisies dans la plage fréquentielle désirée et pour lesquelles on minimise l'écart entre la valeur réelle de la fonction de transfert de filtre de remise en forme et la valeur souhaitée égale à l'inverse de la fonction de transfert du filtrage analogique. Préférentiellement, les fréquences de références sont choisies de manière uniforme dans la plage fréquentielle désirée. Le choix uniforme des fréquences de référence permet d'obtenir une approximation correcte de la fonction de transfert inverse du filtrage analogique par la fonction de transfert du filtre de remise en forme sur toute la largeur de la plage fréquentielle désirée. More precisely, the determination of the coefficients advantageously comprises a selection of selected reference frequencies in said desired frequency range and, for each of these reference frequencies, a minimization of the difference between the corresponding value of the inverse transfer function of the analog filtering. and the corresponding value of the transfer function of the fitness filter. In other words, the transfer function of the fitness filter is calculated in this example by considering a finite number of frequencies selected in the desired frequency range and for which the difference between the actual value of the function of the transfer of fitness filter and the desired value equal to the inverse of the transfer function of the analog filtering. Preferably, the reference frequencies are chosen uniformly in the desired frequency range. The uniform choice of reference frequencies makes it possible to obtain a correct approximation of the inverse transfer function of the analog filtering by the transfer function of the fitness filter over the entire width of the desired frequency range.

La fonction de transfert du filtre de remise en forme est par exemple du type à réponse impulsionnelle finie. La fonction de transfert peut alors s'écrire sous une forme polynomiale dont seuls les coefficients sont à déterminer. En particulier, des méthodes de minimisation d'écart permettent de déterminer les coefficients pour ce type de filtre. Préférentiellement, on effectue la remise en forme et le filtrage numérique final au sein d'un même filtre dont la fonction de transfert, au moins dans la plage fréquentielle désirée, est égale au produit de la fonction de transfert du filtre de remise en forme par la fonction de transfert du filtre numérique final. Ce mode de mise en oeuvre peut être appliqué que la fréquence de travail du filtre soit égale ou différente de la fréquence d'échantillonnage. Ce mode de mise en oeuvre permet d'effectuer l'étape de remise en forme et l'étape de filtrage numérique final en même temps. Cela permet d'éviter l'obtention d'un signal numérique avec un grand nombre de bits entre le filtre de remise en forme et le filtrage numérique final, en raison de la remise en forme du signal même en-dehors de la plage fréquentielle désirée. I1 suffit pour cela de multiplier les deux fonctions de transfert pour n'en obtenir qu'une. Le signal obtenu à la sortie du filtre reste le même mais la réalisation du dispositif s'en trouve simplifiée. Dans une application particulière, le signal incident est un signal en bande de base résultant d'une transposition de fréquence d'un signal initial radiofréquence. Le filtrage des canaux adjacents et des fréquences situées en-dehors de la largeur de bande du signal, après transposition, peut alors être effectué de manière relativement aisée à l'aide d'un filtre passe-bas. L'ordre du filtre va donc déterminer la pente de coupure du filtre et donc l'efficacité du filtrage sur les fréquences des canaux adjacents. Grâce aux étapes de remise en forme et de filtrage numérique final, le signal numérique obtenu en sortie du filtre numérique final correspondra au signal utile incident quasiment débarrassé des canaux adjacents. The transfer function of the fitness filter is for example of the finite impulse response type. The transfer function can then be written in a polynomial form whose only coefficients are to be determined. In particular, deviation minimization methods make it possible to determine the coefficients for this type of filter. Preferably, the reshaping and the final digital filtering are carried out within the same filter whose transfer function, at least in the desired frequency range, is equal to the product of the transfer function of the fitness filter by the transfer function of the final digital filter. This mode of implementation can be applied if the working frequency of the filter is equal to or different from the sampling frequency. This implementation mode makes it possible to perform the fitness step and the final digital filtering step at the same time. This makes it possible to avoid obtaining a digital signal with a large number of bits between the fitness filter and the final digital filtering, due to the resetting of the signal even outside the desired frequency range . It suffices to multiply the two transfer functions to obtain only one. The signal obtained at the output of the filter remains the same but the realization of the device is simplified. In a particular application, the incident signal is a baseband signal resulting from a frequency transposition of a radio frequency initial signal. Filtering adjacent channels and frequencies outside the signal bandwidth, after transposition, can then be relatively easily performed using a low-pass filter. The order of the filter will thus determine the cutoff slope of the filter and thus the efficiency of the filtering on the frequencies of the adjacent channels. Thanks to the shaping and final digital filtering steps, the digital signal obtained at the output of the final digital filter will correspond to the incidental useful signal almost free of adjacent channels.

Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de filtrage et de conversion analogique/numérique comprenant : - une entrée pour recevoir un signal analogique incident, - un filtre analogique apte à filtrer le signal incident de façon à filtrer les composantes fréquentielles situées en dehors d'une plage fréquentielle désirée, - un convertisseur analogique/numérique apte à convertir le signal analogique filtré en un signal numérique, - des moyens de remise en forme aptes à remettre en forme le signal numérique dans une forme sensiblement identique à la forme initiale du signal incident, au moins dans la plage fréquentielle désirée, et - des moyens additionnels de filtrage aptes à effectuer un filtrage numérique final du signal numérique remis en forme de façon à filtrer les composantes fréquentielles situées en-dehors de ladite plage fréquentielle désirée. Selon un mode de réalisation, les moyens de remise en forme comportent un filtre numérique de remise en forme ayant une fréquence de travail égale à la fréquence d'échantillonnage du convertisseur analogique/numérique et présentant une fonction de transfert inverse de la fonction de transfert du filtre analogique au moins dans ladite plage fréquentielle désirée. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de remise en forme comportent un filtre numérique de remise en forme ayant une fréquence de travail différente et de préférence inférieure à la fréquence d'échantillonnage du convertisseur analogique/numérique et présentant une fonction de transfert dont les coefficients résultent d'une approximation de l'inverse de la fonction de transfert du filtre analogique au moins dans la plage fréquentielle désirée. In another aspect, there is provided a filtering device and an analogue / digital conversion comprising: an input for receiving an incident analog signal; an analog filter able to filter the incident signal so as to filter out the frequency components located outside. a desired frequency range, - an analog / digital converter adapted to convert the filtered analog signal into a digital signal, - fitness means adapted to reshape the digital signal in a form substantially identical to the initial form of the incident signal, at least in the desired frequency range, and additional filtering means capable of performing a final digital filtering of the digital signal reformatted so as to filter the frequency components located outside said desired frequency range. According to one embodiment, the reshaping means comprise a digital fitness filter having a working frequency equal to the sampling frequency of the analog / digital converter and having a reverse transfer function of the transfer function of the analog filter at least in said desired frequency range. According to another embodiment, the reshaping means comprise a digital fitness filter having a different working frequency and preferably less than the sampling frequency of the analog / digital converter and having a transfer function whose The coefficients result from an approximation of the inverse of the transfer function of the analog filter at least in the desired frequency range.

Les coefficients sont par exemple déterminés de sorte que pour chaque fréquence prise dans un groupe de fréquences de référence choisies dans ladite plage fréquentielle, l'écart entre la valeur correspondante de la fonction de transfert inverse du filtre analogique et la valeur correspondante de la fonction de transfert du filtre de remise en forme est minimal. Le filtre de remise en forme est par exemple du type à réponse impulsionnelle finie. Préférentiellement, les moyens de remise en forme et les moyens additionnels de filtrage numérique comportent un même filtre dont la fonction de transfert est égale au produit de la fonction de transfert du filtre de remise en forme par la fonction de transfert du filtre numérique final. Le dispositif peut être réalisé sous la forme d'un circuit intégré. The coefficients are for example determined so that for each frequency taken in a reference frequency group selected in said frequency range, the difference between the corresponding value of the inverse transfer function of the analog filter and the corresponding value of the function of Transfer of the fitness filter is minimal. The fitness filter is for example of the finite impulse response type. Preferably, the reshaping means and the additional digital filtering means comprise a same filter whose transfer function is equal to the product of the transfer function of the fitness filter by the transfer function of the final digital filter. The device can be realized in the form of an integrated circuit.

Selon un autre aspect, il est proposé un récepteur de signal radio-fréquence comprenant un étage de transposition de fréquence apte à délivrer le signal incident et un dispositif de filtrage et de conversion analogique/numérique tel que défini précédemment connecté à la sortie de l'étage de transposition de fréquence. According to another aspect, there is provided a radio-frequency signal receiver comprising a frequency transposition stage capable of delivering the incident signal and a filtering and analog / digital conversion device as defined previously connected to the output of the frequency transposition stage.

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique de la structure interne d'un mode de réalisation d'un dispositif ; - la figure 2 illustre de manière schématique les différentes étapes du procédé de traitement du signal analogique incident selon un premier mode de mise en oeuvre ; - la figure 3 illustre de manière schématique les différentes étapes du procédé de traitement du signal analogique incident selon un deuxième mode de mise en oeuvre ; - la figure 4 illustre schématiquement les diagrammes fréquentiels des fonctions de transfert inverse et approximée d'un filtrage analogique ; -la figure 5 illustre schématiquement les diagrammes de phase des fonctions de transfert inverse et approximée d'un filtrage analogique. Sur la figure 1, la référence REC désigne un récepteur d'un signal radio-fréquence. Le récepteur REC comprend une antenne ANT captant le signal, un étage ETA de traitement analogique du signal et un étage ETN de traitement numérique du signal. L'étage ETA de traitement analogique et l'étage ETN de traitement numérique sont séparés par un étage de conversion analogique/numérique CANI et CANQ. Other advantages and characteristics will appear on examining the detailed description of embodiments and embodiments, in no way limiting, and the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a block diagram of the internal structure of a embodiment of a device; FIG. 2 schematically illustrates the various steps of the method of processing the incident analog signal according to a first embodiment; FIG. 3 schematically illustrates the various steps of the method of processing the incident analog signal according to a second embodiment; FIG. 4 diagrammatically illustrates the frequency diagrams of the inverse and approximated transfer functions of an analog filtering; FIG. 5 diagrammatically illustrates the phase diagrams of the inverse and approximated transfer functions of an analog filtering. In FIG. 1, the reference REC denotes a receiver of a radio frequency signal. The REC receiver includes an ANT antenna picking up the signal, an ETA analog signal processing stage and a digital signal processing ETN stage. The ETA analog processing stage and the digital processing ETN stage are separated by a CANI and CANQ analog / digital conversion stage.

On considère que le signal capté par l'antenne ANT comprend, par exemple, plusieurs canaux fréquentiels présentant chacun une fréquence centrale propre à chaque canal et une largeur identique qu'on appellera plage fréquentielle . L'étage ETA de traitement analogique comporte en tête un amplificateur faible bruit LNA connecté à l'antenne ANT. Cet amplificateur LNA est suivi d'un premier étage de transposition de fréquence formé ici de deux mélangeurs MXI et MXQ. Chaque mélangeur MXI et MXQ reçoit respectivement, d'une part le signal issu de l'amplificateur LNA et d'autre part, un signal de transposition mutuellement déphasés de 90 . Ces signaux de transposition sont issus par exemple d'un oscillateur commandé en tension VCO. Le signal de transposition a une fréquence égale à la fréquence centrale du canal désiré. En conséquence, le signal utile se retrouve avec une fréquence centrale égale ou environ égale à la fréquence nulle. En d'autres termes, on obtient en sortie des deux mélangeurs MXI et MXQ, sur les deux voies de traitement I et Q, deux signaux analogiques en quadrature, en bande de base, c'est-à-dire présentant le signal utile centré autour de la fréquence nulle. It is considered that the signal picked up by the antenna ANT comprises, for example, several frequency channels each having a central frequency specific to each channel and an identical width which will be called frequency range. The analog processing stage ETA comprises at the head a low noise amplifier LNA connected to the antenna ANT. This LNA amplifier is followed by a first frequency transposition stage formed here of two MXI and MXQ mixers. Each mixer MXI and MXQ respectively receives, on the one hand, the signal coming from the amplifier LNA and, on the other hand, a mutually out of phase transposition signal of 90. These transposition signals come for example from a voltage controlled oscillator VCO. The transposition signal has a frequency equal to the center frequency of the desired channel. As a result, the useful signal is found with a center frequency equal to or approximately equal to the zero frequency. In other words, at the output of the two mixers MXI and MXQ, on the two processing channels I and Q, two analog signals in quadrature, in baseband, that is to say having the useful signal centered are obtained. around the zero frequency.

Dans la suite du texte, on ne décrira maintenant que l'une des deux voies de traitement, par exemple la voix I, étant bien entendu que la voie Q présente une structure analogue. A la sortie du mélangeur MXI, est disposé un filtre passe-bas analogique FPBAI. Le filtre FPBAI a pour but de filtrer les canaux adjacents au signal utile, c'est-à-dire les canaux situés au-delà de la plage fréquentielle du canal désiré et centré sur la fréquence nulle. Le filtre FPBAI est un filtre analogique d'ordre de filtrage bas. Dans le cas particulier d'un filtre passe-bas d'ordre 1 et de fréquence de coupure fo, cela signifie qu'un signal à une fréquence égale à 10.fo sera atténué de 20 décibels. Si on souhaite avoir une atténuation plus importante à la fréquence 10.fo, soit on choisit un filtre d'ordre plus élevé (un filtre d'ordre 2 donnera une atténuation de 40 décibels à 10.fo), soit on choisit une fréquence de coupure f'o plus petite que fo (car l'atténuation augmente entre 10.f'o et 10.fo). In the rest of the text, we will now describe only one of the two processing channels, for example the voice I, it being understood that the channel Q has a similar structure. At the output of the mixer MXI, there is arranged an analog low pass filter FPBAI. The purpose of the FPBAI filter is to filter the channels adjacent to the wanted signal, that is, the channels beyond the frequency range of the desired channel and centered on the zero frequency. The FPBAI filter is a low order filter analog filter. In the particular case of a low-pass filter of order 1 and of cutoff frequency fo, this means that a signal at a frequency equal to 10.fo will be attenuated by 20 decibels. If one wishes to have a greater attenuation at the frequency 10.fo, or one chooses a filter of higher order (a filter of order 2 will give a attenuation of 40 decibels with 10.fo), one chooses a frequency of cut f'o smaller than fo (because the attenuation increases between 10.f'o and 10.fo).

L'ordre du filtre étant fixé pour des raisons de coût, d'encombrement et de réalisation, un filtrage efficace des canaux adjacents se fait en choisissant une fréquence de coupure située dans la plage fréquentielle désirée, c'est-à-dire dans le canal désiré. Cela a cependant comme conséquence de filtrer également le signal utile. Since the order of the filter is fixed for reasons of cost, size and construction, effective filtering of the adjacent channels is done by choosing a cut-off frequency situated in the desired frequency range, that is to say in the desired channel. However, this has the effect of also filtering the useful signal.

Ainsi, pour les fréquences de la plage fréquentielle désirée qui sont plus grandes que la fréquence de coupure, l'atténuation est d'au moins 3 décibels (cela correspond à l'atténuation de la fréquence de coupure). Le filtre FPBAI déforme donc une partie du signal. En contrepartie, les canaux adjacents sont filtrés malgré l'ordre bas du filtre FPBAI. Ainsi, la conversion analogique/numérique du signal obtenu en sortie du filtre FPBAI nécessitera une dynamique moins élevée, c'est-à-dire un nombre de bits plus petit. Le signal analogique en sortie du filtre FPBAI est numérisé dans un convertisseur analogique/numérique CANI. Idéalement, l'échantillonnage permet de conserver l'intégralité de l'information lorsque la fréquence d'échantillonnage est égale à au moins deux fois la fréquence la plus élevée du signal à échantillonner. Grâce à la fréquence de coupure du filtre FPBAI choisie volontairement basse, la fréquence d'échantillonnage pourra également être choisie basse. De plus, comme le filtrage analogique a été important, la quantité d'informations du signal filtré, y compris en dehors du signal utile, est réduite. Le signal peut alors être numérisé avec un nombre plus petit de bits. Thus, for the frequencies of the desired frequency range that are larger than the cutoff frequency, the attenuation is at least 3 decibels (this corresponds to the attenuation of the cutoff frequency). The FPBAI filter therefore distorts part of the signal. In return, the adjacent channels are filtered despite the low order of the FPBAI filter. Thus, the analog / digital conversion of the signal obtained at the output of the FPBAI filter will require a lower dynamic range, that is to say a smaller number of bits. The analog signal at the output of the FPBAI filter is digitized in a CAN / digital converter. Ideally, sampling preserves all information when the sampling frequency is at least twice the highest frequency of the signal to be sampled. Due to the deliberately low filtering frequency of the FPBAI filter, the sampling frequency can also be chosen low. In addition, since the analog filtering has been important, the amount of information of the filtered signal, including outside the useful signal, is reduced. The signal can then be digitized with a smaller number of bits.

On va décrire maintenant plus en détail la structure interne de l'étage ETN de traitement numérique. L'étage ETN comprend un filtre de remise en forme FRFI. Le filtre FRFI est un filtre numérique, par exemple un filtre à réponse impulsionnelle finie dont la fonction de transfert est choisie égale ou sensiblement égale à l'inverse de la fonction de transfert du filtre FPBAI sur au moins la plage fréquentielle désirée, c'est-à-dire dans le canal du signal désiré. Ce filtre FRFI permet de reconstruire le signal incident aussi bien à l'intérieur qu'en-dehors de la plage fréquentielle désirée. On retrouve donc en sortie du filtre FRFI un signal proche de celui sortant du mélangeur MXI. On effectue alors à nouveau un filtrage numérique, par exemple passe-bas ou passe-bande, afin de filtrer à nouveau les canaux adjacents remis en forme par le filtre FRFI. L'étage ETN de traitement numérique comprend ainsi un filtre FPBNI numérique permettant de filtrer les canaux adjacents. Cependant, le filtre numérique FPBNI peut maintenant présenter un ordre élevé, puisqu'il est plus facile, moins encombrant et moins coûteux de réaliser un filtre numérique d'ordre élevé qu'un filtre analogique d'ordre élevé. I1 est donc possible de réaliser un filtre FPBNI capable de filtrer les canaux adjacents en déformant peu ou pas le signal utile. Ainsi, grâce au dispositif tel que décrit, il est possible de réaliser le filtrage du signal utile avec un filtre numérique sans avoir besoin pour autant d'un convertisseur analogique-numérique présentant une dynamique élevée. Le filtre FRFI et le filtre FPBNI peuvent être réalisés au sein d'un même filtre numérique FNI. I1 suffit pour cela de multiplier les fonctions de transfert respectives des deux filtres FRFI et FPBNI et de réaliser numériquement le filtre FNI qui en résulte. La réalisation d'un seul et même filtre réalisant à la fois la remise en forme du signal et le filtrage passe-bas d'ordre élevé, permet de simplifier la réalisation du dispositif et d'améliorer le signal utile obtenu. The internal structure of the digital processing stage ETN will now be described in greater detail. The ETN stage includes a FRFI fitness filter. The filter FRFI is a digital filter, for example a finite impulse response filter whose transfer function is chosen equal to or substantially equal to the inverse of the transfer function of the FPBAI filter over at least the desired frequency range; i.e. in the desired signal channel. This FRFI filter makes it possible to reconstruct the incident signal both inside and outside the desired frequency range. Thus, at the output of the FRFI filter, there is a signal close to that coming from the mixer MXI. Digital filtering is then performed again, for example low-pass or bandpass, in order to filter the adjacent channels reshaped by the FRFI filter again. The digital processing stage ETN thus comprises a digital FPBNI filter making it possible to filter the adjacent channels. However, the FPBNI digital filter can now have a high order, since it is easier, less cumbersome and less expensive to make a high order digital filter than a high order analog filter. It is therefore possible to produce an FPBNI filter capable of filtering the adjacent channels by little or no deformation of the useful signal. Thus, thanks to the device as described, it is possible to filter the useful signal with a digital filter without the need for an analog-digital converter having a high dynamic. The FRFI filter and the FPBNI filter can be made within the same FNI digital filter. To this end, it suffices to multiply the respective transfer functions of the two filters FRFI and FPBNI and to digitally produce the resulting INF filter. The realization of a single filter performing both the signal shaping and high-order low-pass filtering makes it possible to simplify the production of the device and to improve the useful signal obtained.

Le signal final obtenu sur la voie I est alors envoyé à un bloc BTDS de traitement et de démodulation du signal. Le bloc BTDS reçoit également un signal de la voie Q et peut alors effectuer les traitements classiques de décodage de canal, notamment la démodulation, et de source. Le bloc BTDS peut être réalisé de façon logicielle au sein d'un processeur. La figure 2 représente un diagramme sur lequel sont rappelées les différentes étapes de mise en oeuvre d'un procédé selon un aspect. Ainsi, il est prévu une première étape 1 durant laquelle on effectue un filtrage analogique du signal incident. Le filtrage analogique est choisi ici volontairement bas, c'est-à-dire qu'on filtre également au moins une partie du signal utile, afin de limiter la largeur fréquentielle du signal filtré. Dans une seconde étape 2, on convertit le signal analogique en signal numérique. Grâce au filtrage analogique, le signal numérique nécessite un nombre de bits moins important. Dans une troisième étape 3, on remet en forme le signal numérique afin de compenser la déformation du signal utile. Cette remise en forme peut être effectuée notamment en utilisant un filtre dont la fonction de transfert est égale à l'inverse de celle du filtrage analogique. Une fois le signal numérique remis en forme, on filtre à nouveau les canaux adjacents car ils ont également été remis en forme durant la troisième étape 3. Ainsi, la quatrième étape 4 comprend un filtrage numérique du signal remis en forme afin de ne garder que le signal utile. En particulier, le filtrage numérique final peut être effectué avec un ordre beaucoup plus élevé que le filtrage analogique, ce qui permet le filtrage des canaux adjacents sans la déformation du signal utile. The final signal obtained on channel I is then sent to a BTDS block for processing and demodulating the signal. The BTDS block also receives a signal from the Q channel and can then perform the standard channel decoding, including demodulation, and source processing. The BTDS block can be realized in a software way within a processor. FIG. 2 represents a diagram on which are recalled the various stages of implementation of a method according to one aspect. Thus, there is provided a first step 1 during which an analog filtering of the incident signal is performed. Analogue filtering is chosen here intentionally low, that is to say that at least a part of the useful signal is also filtered in order to limit the frequency width of the filtered signal. In a second step 2, the analog signal is converted into a digital signal. With analog filtering, the digital signal requires a smaller number of bits. In a third step 3, the digital signal is reshaped in order to compensate for the deformation of the useful signal. This formatting can be performed in particular by using a filter whose transfer function is equal to the inverse of that of the analog filtering. Once the digital signal is reformatted, the adjacent channels are filtered again as they have also been reformatted during the third step 3. Thus, the fourth step 4 comprises a digital filtering of the reformatted signal in order to keep only the useful signal. In particular, the final digital filtering can be performed with a much higher order than the analog filtering, which allows the filtering of the adjacent channels without the deformation of the wanted signal.

On va maintenant décrire plus en détail la troisième étape 3. On considère dans un premier mode de mise en oeuvre que le filtre FRFI de remise en forme est cadencé à une fréquence de travail égale à la fréquence d'échantillonnage du convertisseur analogique/numérique CANI. Le filtre FRFI présente alors une fonction de transfert égale à l'inverse de la fonction de transfert du filtre FPBAI. Par exemple, le filtre FPBAI est un filtre d'ordre 1 dont la fonction de transfert équivalente F en numérique s'écrit sous la forme : -2 1 ù.e F où (3 est un entier et Fs est la fréquence d'échantillonnage. Le filtre FRFI est alors choisi de façon à présenter une fonction de transfert H égale à : L'homme du métier saura aisément réaliser cette fonction de transfert H en numérique. Third step 3 will now be described in greater detail. In a first embodiment, it is considered that the FRFI fitness filter is clocked at a working frequency equal to the sampling frequency of the CANI digital / digital converter. . The FRFI filter then has a transfer function equal to the inverse of the transfer function of the FPBAI filter. For example, the filter FPBAI is a filter of order 1 whose equivalent transfer function F in digital is written in the form: -2 1 ù.e F where (3 is an integer and Fs is the sampling frequency The FRFI filter is then chosen so as to have a transfer function H equal to: Those skilled in the art will easily perform this transfer function H in digital.

On considère dans un autre mode de mise en oeuvre le cas où le filtre FRFI est cadencé à une fréquence de travail Fs/Ndi, différente de celle d'échantillonnage Fs du convertisseur analogique/numérique CANI. La fonction H ne peut plus être déterminée comme précédemment et la fonction de transfert du filtre FRFI de remise en forme est alors une approximation Happrox de l'inverse H de la fonction de transfert du filtre FPBAI. Cette approximation Happrox est la plus proche de la fonction H dans la bande du signal que l'on souhaite remettre en forme. In another embodiment, the case in which the filter FRFI is clocked at a working frequency Fs / Ndi different from that of sampling Fs of the analog / digital converter CANI is considered. The function H can no longer be determined as before and the transfer function of the FRFI fitness filter is then a Happrox approximation of the inverse H of the transfer function of the FPBAI filter. This Happrox approximation is the closest to the H function in the signal band that we want to reformat.

La figure 3 représente un diagramme de détermination d'une fonction de transfert approximative de la fonction H. On considère le cas dans lequel le filtre FRFI est un filtre à réponse impulsionnelle finie d'ordre Nfir. La fonction de transfert Happrox du filtre FRFI s'écrit alors sous la forme : 7r f Zf Nr2 T 7r -, • T l fil ' F Nd2i F, 1`^Tfi3iïf~ ' F~ Happrox ?t C1 } ... Nat. e La détermination de la fonction de transfert approximée Happrox comporte la détermination des coefficients [ao ;ai ;... ;aNfir-1] minimisant l'écart entre la fonction de transfert H et la fonction HapproX sur la largeur de bande du signal utile. Dans une première étape 10, on choisit donc la forme de la fonction de transfert Happrox et plus particulièrement l'ordre de la fonction de transfert Happrox qui fournit le nombre de coefficients [ao ;ai ;... ;aNfir_i] à déterminer. FIG. 3 represents a diagram for determining an approximate transfer function of the function H. Consider the case in which the filter FRFI is a finite impulse response filter of order Nfir. The Happrox transfer function of the FRFI filter is then written as: 7r f Zf Nr2 T 7r -, • T l fil 'F Nd2i F, 1` ^ Tfi3iïf ~' F ~ Happrox? T C1} ... Nat . e The determination of the Happrox approximated transfer function involves the determination of the coefficients [ao; ai; ...; aNfir-1] minimizing the difference between the transfer function H and the HapproX function over the bandwidth of the wanted signal. . In a first step 10, therefore, the form of the Happrox transfer function is chosen, and more particularly the order of the Happrox transfer function which provides the number of coefficients [ao; ai; ...; aNfir_i] to be determined.

Dans une deuxième étape 20, on choisit un nombre fini de fréquences de référence f2, ..., fNfrq pour lesquelles on va minimiser l'écart entre les deux fonctions de transfert H et HapproX. Le choix de ces fréquences et leur nombre vont déterminer directement la précision de l'approximation, ainsi que la complexité du calcul de HapproX. Ainsi, on choisit préférablement des fréquences de référence uniformément réparties dans la plage fréquentielle désirée. On construit alors un vecteur Fref dont les coordonnés sont les fréquences de référence déterminées précédemment, puis, dans une troisième étape 30, on calcule le vecteur Href dont les coordonnées sont les valeurs de la fonction de transfert H pour chacune des fréquences de référence. On a donc : Fre{ = Î,r et : fi H(f1) H(f2 } H.ref .... H l Fref'I 5 fNfrq. H(f_Nfrq) Enfin, dans une quatrième et dernière étape 40, on calcule les coefficients [ao ;a1 ;... ;aNfir_1] de manière matricielle, de façon à 10 minimiser l'écart entre la fonction de transfert souhaitée H et la fonction approximée Happrox. Le calcul utilise une première matrice E définie par : E=e: p 2in f2 fNfir- 15 fNfir-2 Happrox avec la l f Nfrq Nfrq '" LNfrq -1 20 à partir de laquelle on calcule les coefficients de formule suivante cN, -I Les figures 4 et 5 illustrent de manière graphique un exemple 30 d'approximation d'une fonction de transfert H par un filtre FIR d'ordre 3 (Nf,r=3), cadencé à une fréquence 6 fois plus petite (Nd,v=6) et de fonction de transfert Happrox. La figure 4 représente le module des deux fonctions de transfert et la figure 5 représente le déphasage. On constate que sur la plage fréquentielle PFD [-10MHz ; 10MHz] 25 2 E ref représentant un canal fréquentiel, les courbes ont des valeurs similaires. I1 est alors notamment possible de reporter la difficulté de conception de filtres et du convertisseur analogique-numérique vers la partie numérique, quelle que soit la fréquence de travail des filtres numériques et la fréquence d'échantillonnage du convertisseur. In a second step 20, a finite number of reference frequencies f2,..., FNfrq are chosen for which the difference between the two transfer functions H and HapproX will be minimized. The choice of these frequencies and their number will directly determine the precision of the approximation, as well as the complexity of the calculation of HapproX. Thus, reference frequencies are preferably uniformly distributed over the desired frequency range. A vector Fref is then constructed whose coordinates are the reference frequencies determined previously, then, in a third step 30, the vector Href is calculated whose coordinates are the values of the transfer function H for each of the reference frequencies. We thus have: Fre {= Î, r and: fi H (f1) H (f2} Href .... H l Fref'I 5 fNfrq H (f_Nfrq) Finally, in a fourth and last step 40, the coefficients [ao; a1; ...; aNfir_1] are computed in a matrix manner so as to minimize the difference between the desired transfer function H and the Happrox approximated function The calculation uses a first matrix E defined by: E = e: p 2in f2 fNfir-5Fn-2 Happrox with the Nfrq Nfrq 'LNfrq -1 from which the coefficients of the following formula are calculated cN, -I Figures 4 and 5 graphically illustrate a example of an approximation of a transfer function H by a FIR filter of order 3 (Nf, r = 3), clocked at a frequency 6 times smaller (Nd, v = 6) and Happrox transfer function. FIG. 4 represents the modulus of the two transfer functions and FIG. 5 shows the phase shift. It can be seen that over the frequency range PFD [-10MHz; 10MHz] 25 2 E ref represents a frequency channel curves have similar values. It is then in particular possible to postpone the difficulty of designing filters and the analog-to-digital converter to the digital part, whatever the working frequency of the digital filters and the sampling frequency of the converter.

Claims

1. A method for filtering and converting analog / digital of an incident analog signal, characterized in that it comprises: - an analog filtering (1) of the incident analog signal so as to filter the frequency components located outside of a desired frequency range, - a conversion (2) of the filtered analog signal into a digital signal, - a reshaping (3) of the digital signal in a substantially identical form, at least in said desired frequency range, to the form of the signal incidental analogue and - a final digital filtering (4) of the digital signal reformatted so as to filter the frequency components located outside said desired frequency range.

The method of claim 1 wherein said reshaping (3) is performed within a digital fitness filter having a working frequency equal to the sampling frequency of the analog-to-digital conversion and a inverse transfer function of the transfer function of the analog filtering at least in said desired frequency range.

3. The method of claim 1 wherein said reshaping (3) is performed within a digital fitness filter having a different working frequency and preferably lower than the sampling frequency of the analog conversion. digital, and a transfer function whose coefficients result from an approximation of the inverse of the transfer function of the analog filtering, at least in said desired frequency range.

4. The method of claim 3 wherein the determination of the coefficients comprises a selection of reference frequencies (20) selected in said desired frequency range and, for each of these reference frequencies, a minimization (40) of the difference between the corresponding value of the inverse transfer function of the analog filtering and the corresponding value of the transfer function of the fitness filter.

The method of claim 4 wherein the reference frequencies are uniformly selected in the desired frequency range.

The method of claim 4 or 5, wherein the transfer function is of the finite impulse response type.

7. Method according to one of claims 2 to 6, in which the reshaping and the final digital filtering are carried out within a same filter whose transfer function, at least in the desired frequency range, is equal to product of the transfer function of the fitness filter by the transfer function of the final digital filter.

8. Method according to one of claims 1 to 7, wherein the incident signal is a baseband signal resulting from a frequency transposition of a radiofrequency initial signal.

9. Filtering device and analog / digital conversion characterized in that it comprises: - an input for receiving an incident analog signal, - an analog filter (FPBAI, FPBAQ) capable of filtering the incident signal so as to filter the components frequencies located outside a desired frequency range, - an analog / digital converter (CANI, CANQ) capable of converting the filtered analog signal into a digital signal, - fitness means adapted to reshape the digital signal in a shape substantially identical to the initial shape of the incident signal, at least in the desired frequency range, and - additional filtering means capable of performing a final digital filtering of the digital signal reformatted so as to filter the frequency components located in outside said desired frequency range.

10. Device according to claim 9 wherein the reshaping means comprise a digital fitness filter (FRFI, FRFQ) having a working frequency equal to the sampling frequency of the analog / digital converter (CANI, CANQ ) and having a reverse transfer function of the analog filter transfer function (FPBAI, FPBAQ) at least in said desired frequency range.

11. Device according to claim 9 wherein the reshaping means comprise a digital fitness filter (FRFI, FRFQ) having a different working frequency and preferably less than the sampling frequency of the analog / digital converter ( CANI, CANQ) and having a transfer function whose coefficients result from an approximation of the inverse of the transfer function of the analog filter (FPBAI, FPBAQ) at least in the desired frequency range.

The device of claim 11 wherein said coefficients are determined such that for each frequency in a reference frequency group selected in said frequency range, the difference between the corresponding value of the inverse transfer function of the analog filter and the corresponding value of the transfer function of the fitness filter is minimal.

The device of claim 12, wherein the fitness filter (FRFI, FRFQ) is of the finite impulse response type.

14. Device according to one of claims 9 to 13, wherein the reshaping means and the additional digital filtering means comprise a same filter (FNI, FNQ) whose transfer function is equal to the product of the function of transfer of the fitness filter (FRFI, FRFQ) and the transfer function of the final digital filter (FPBNI, FPBNQ).

15. Device according to one of claims 9 to 14, implemented in the form of an integrated circuit.

16. A radio frequency signal receiver (REC) comprising a frequency transposition stage (MXI, MXQ) capable of delivering the incident signal and a filtering and analogue / digital conversion device according to one of claims 8 to 15, connected to the output of the frequency transposition stage (MXI, MXQ).