FR3030158A1 - Recepteur multi-standard et procede de traitement associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement d'au moins un signal analogique reçu xi, i=1 à M, comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cij avec j=1 à N, ayant une largeur fréquentielle Δfij sur une bande de fréquence donnée ?fi, M étant un entier supérieur ou égal à un, N étant un entier supérieur ou égal à 2, le procédé comprenant les étapes suivantes : -numérisation du signal analogique reçu pour fournir un signal numérique Xi ; -application d'un algorithme WOLA sur le signal numérique Xi pour fournir une trame temporelle yi(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N ; -filtrage de chaque élément de la trame temporelle yi(k) avec k=1..., Kp, au moyen de N filtres de Goertzel opérant en parallèle, chaque filtre étant centré sur une fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cij, le filtrage étant réalisé pour extraire une pluralité de sous-bandes Sij chacune centrée sur la fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cij et ayant une largeur supérieure à celle du canal d'intérêt Cij correspondant.

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne la radio logicielle (en anglais, « Software Radio ») qui est un récepteur radio essentiellement réalisé par logiciel et concerne plus particulièrement un récepteur mu lti-sta nda rd.

ETAT DE LA TECHNIQUE Avec l'expansion de la radio et le développement de nouveaux standards enrichissant la diversité et la quantité de données contenues sur les ondes de radiodiffusion, la radio logicielle (en anglais, « Software Defined Radio », (SDR)) a ouvert la voie de la versatilité des récepteurs. En effet, la radio logicielle permet d'envisager au sein d'un même dispositif un démodulateur multi-stations multi-standards. On précise qu'un standard est l'ensemble constitué par une bande de fréquence donnée et avec un format normalisé de diffusion et de transmission de données qui lui est alloué. On précise aussi qu'une station est un canal fréquentiel comprenant un signal d'intérêt à démoduler.

La radio logicielle est système de réception et/ou d'émission dans lequel une partie (plus ou moins majoritaire) des traitements est faite ou contrôlée de façon logicielle. Dans le cadre de la réception, la radio logicielle est une approche de traitement du signal qui consiste à numériser tout ou partie des traitements qui sont destinés à un standard de radiocommunication ou de télécommunication donné. Un tel récepteur possède alors une partie « hardware » qui sont la circuiterie électronique de réception et une partie « software » logicielle. On connait du document WO 2008/14278 un récepteur multi-standard utilisant l'algorithme WOLA+FFT. Un problème est lorsque des stations sont dispersées non uniformément sur une largeur de bande correspondant à un standard, le récepteur ne peut extraire que des canaux uniformément répartis de sorte que qu'il extrait des canaux qui ne correspondent pas à une station. Ceci implique des traitements inutiles en termes de logiciel de calcul (software) et une circuiterie électronique importante en termes de hardware.

PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention permet d'extraire pour chaque standard toutes les stations dispersées non-uniformément en vue de leur démodulation de manière simultanée. A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un procédé de traitement d'au moins un signal analogique reçu x,, i=1 à M, comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cu avec j=1 à N, ayant une largeur fréquentielle Afij sur une bande de fréquence 3030158 2 donnée Mi, M étant un entier supérieur ou égal à un, N étant un entier supérieur ou égal à 2, le procédé comprenant les étapes suivantes : -numérisation du signal analogique reçu pour fournir un signal numérique X, ; -application d'un algorithme WOLA sur le signal numérique X, pour fournir une trame 5 temporelle y,(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N ; -filtrage de chaque élément de la trame temporelle yi(k) avec k=1..., Kp, au moyen de N filtres de Goertzel opérant en parallèle, chaque filtre étant centré sur une fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cg, le filtrage étant réalisé pour extraire une pluralité de sous-bandes Sg chacune centrée sur la fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cg et ayant une 10 largeur supérieure à celle du canal d'intérêt Cg correspondant. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible. Les sous-bandes extraites Sg ont une largeur égale ou supérieure à deux fois celle du canal d'intérêt correspondant Cu.

15 Une sous-bande obtenue à l'issue de l'étape de filtrage (E7) par des filtres de Goertzel est donné par la fonctionnelle Sg(n) suivante : Sg(n)=y,(n)-W,(ki).y,(n-1)-FT,(ki)Sg(n1)-Sg(n-2) avec W,(ki)-exp(-27(.ki/Kp) et T,(ki)-cos(27(.ki/Kp) avec i=1,...,N, les coefficients ki étant les coefficients du filtre de Goertzel, N étant le nombre de canaux d'intérêts Cij, n étant un entier supérieur ou égal à deux.

20 La valeur ki est définie de la manière suivante : soit pos, tel que CENT_i posi =[ 0,5 Bout avec [a] la partie entière de a, CENT_i la fréquence centrale du canal d'intérêt Cij et Bout est la largeur du canal d'intérêt Cg si pos, modulo 4 = 0 alors branche = 2; 25 sinon si pos, modulo 4 = 1 alors branche = 3; sinon si pos, modulo 4 = 2 alors branche = 4; sinon branche = 1; et - si branche=1 alors : ki = (pos, + 1)*Bour 30 - sinon ki = pos,*BouT avec BOUT la largeur de chaque canal d'intérêt. Le procédé comprend une étape d'extraction des canaux d'intérêts consistant à transposer en bande de base les canaux extraits, à agréger les canaux transposés et à filtrer successivement chaque canal ainsi transposé au moyen d'un unique filtre.

3030158 3 L'étape de filtrage est mise en oeuvre au moyen d'un filtre de réponse impulsionnelle h(.), le signal yi(k) obtenu à l'issu de l'étape de sommation étant Kp-1 Lp Lp y, (k) = X, (k + -Kp* j)* hp (k+ -Kp* j) X,(.) étant le signal numérique, Lp est la longueur du filtre et étant un multiple de Kp. La valeur Kp est égal à 2", ou n= Ceil( log ( BIN (2 x Bout) ) log(2) ) où 5 Ceil » représente l'arrondi par excès, BIN est la bande passante du signal entrant et Bout est la largeur de chaque canal à extraire. La longueur du filtre Lp est choisi de sorte qu'elle soit suffisamment élevée pour qu'une bande passante du filtre passe bas hp soit égale à la largeur de chaque canal à extraire Bout et de sorte que la bande de transition du filtre passe bas soit inférieure ou égale 10 à Bout. Selon un second aspect, l'invention concerne un procédé de traitement d'au moins un signal analogique reçu x,, i=1 à M, comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cu avec j=1 à N, ayant une largeur fréquentielle Afij sur une bande de fréquence donnée Afij, le procédé comprenant les étapes suivantes : 15 numérisation du signal analogique reçu pour fournir un signal numérique X, ; le procédé comprenant en outre les étapes suivantes mises en oeuvre en parallèle : selon une première branche, application d'un algorithme WOLA et filtrage tels que définis dans le procédé selon le premier aspect de l'invention ; 20 selon au moins une seconde branche transposition en fréquence du signal numérique Xi; et sur le signal numérique ainsi transposé ; application d'un algorithme WOLA et filtrage tels que définis dans le procédé selon le premier aspect de l'invention.

25 Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé de traitement d'une pluralité de signaux analogiques reçu xi comprenant plusieurs canaux d'intérêts Cu ayant une largeur fréquentielle sur une bande de fréquence donnée, chaque signal analogique xi étant traité en parallèle au moyen d'un procédé selon les premier ou second aspect de l'invention. Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un récepteur basé sur de la radio 30 logicielle comprenant au moins un étage de réception ERi avec i=1 à M, avec M étant un entier supérieur ou égal à un, chaque étage est configuré pour recevoir un signal analogique comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cu avec i=1 à M et j=1 à N et un circuit j=0 3030158 4 d'extraction desdits canaux configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon les premier, second ou troisième aspect de l'invention. Chaque étage de réception du récepteur selon le quatrième aspect de l'invention comprend une antenne large bande adaptée à une bande fréquentielle donnée Mi suivie 5 d'un amplificateur faible bruit, d'un filtre passe bande dont la bande passante correspond à la bande de fréquence donnée et d'un convertisseur analogique / numérique, d'un circuit d'extraction de canaux et un circuit de démodulation pour démoduler parallèlement et simultanément tous les canaux afin d'obtenir des données démodulées. De manière avantageuse, le circuit d'extraction comprend une première partie qui 10 permet d'extraire des sous-bandes Su et une seconde partie qui permet d'extraire des canaux d'intérêts Cu, j=1 à N, avec N étant un entier supérieur ou égal à 2, les canaux ayant une largeur fréquentielle Mg sur une bande de fréquence donnée M,. En outre, par application d'un algorithme WOLA par au moins une unité WOLA sur un signal numérique X, sortant du convertisseur analogique/numérique le récepteur fournit 15 une trame temporelle y,(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N. Ensuite, par filtrage de chaque élément de la trame temporelle y,(k) avec k=1..., Kp, au moyen de N filtres de Goertzel opérant en parallèle, chaque filtre étant centré sur une fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cu, on extrait une pluralité de sous-bandes Su chacune centrée sur la fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cu et ayant une largeur 20 supérieure à celle du canal d'intérêt Cu correspondant. En d'autres termes, la présente invention concerne un récepteur basé sur de la radio logicielle comprenant au moins un étage de réception ERi avec i=1 à M, avec M étant un entier supérieur ou égal à un, chaque étage comprenant une antenne large bande adaptée à une bande fréquentielle donnée Mi suivie d'un amplificateur faible bruit, d'un mélangeur 25 analogique, pour ramener à zéro-FI des bandes se trouvant à fréquence intermédiaire, d'un filtre passe bande dont la bande passante correspond à la bande de fréquence donnée Mi et d'un convertisseur analogique / numérique, d'un circuit d'extraction de canaux et un circuit de démodulation pour démoduler parallèlement et simultanément tous les canaux afin d'obtenir des données démodulées, 30 le circuit d'extraction comprenant : une première partie qui permet d'extraire des sous- bandes Sij et une seconde partie qui permet d'extraire des canaux d'intérêts Cij, j=1 à N, avec N étant un entier supérieur ou égal à deux, les canaux ayant une largeur fréquentielle Mij sur une bande de fréquence donnée Mi, 3030158 5 par application d'un algorithme WOLA par au moins une unité WOLA sur le signal numérique Xi sortant du convertisseur analogique/numérique pour fournir une trame temporelle yi(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N ; et par filtrage de chaque élément de la trame temporelle yi(k) avec k=1..., Kp, au moyen de 5 N filtres de Goertzel opérant en parallèle, chaque filtre étant centré sur une fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cij, le filtrage étant réalisé pour extraire une pluralité de sous-bandes Sij chacune centrée sur la fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cij et ayant une largeur supérieure à celle du canal d'intérêt Cij correspondant. Avantageusement, le récepteur présente plusieurs unités WOLA.

10 Avantageusement, le récepteur présente plusieurs étages de réception ERi, chaque étage de réception ERi étant traité par plusieurs unités WOLA. Avantageusement : le circuit d'extraction comprend une pluralité de branches, une première branche comprenant une unité WOLA, la ou les autre(s) branche(s) comprenant un 15 oscillateur contrôlé par entrée numérique configuré pour transposer en fréquence le signal numérique reçu, ledit oscillateur contrôlé par entrée numérique étant suivi d'une unité WOLA, ledit circuit d'extraction comprenant en outre N unités de filtrage chacune implémentant un filtre de Goertzel de manière à extraire une sous-bande Su, les unités WOLA étant chacune connectée auxdites unités de filtrage ; 20 une trame temporelle en sortie de WOLA yi(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N, est obtenue avec un Kp égal à 2", ou n= Ceil( log ( BIN / (2 x Bout) ) / log(2) ) où « Ceil » représente l'arrondi par excès, BIN est la bande passante du signal entrant et Bout est la largeur de chaque canal à extraire ; le récepteur présente plusieurs unités WOLA et N unités de filtrage, chacune 25 implémentant un filtre de Goertzel pour extraire une sous bande ; le récepteur présente plusieurs étages de réception ERi, chaque étage de réception ERi étant traité par plusieurs unités WOLA ; le récepteur fonctionne pour les bandes de fréquence respectivement AM, FM, DAB/DAB+/T-DMB, DRM30, DRM+, DVB-T, DVB-C, un Kp respectivement égal à : 30 2048, 64, 32, 1024, 1024, 32, 32. Selon un cinquième aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution de un procédé selon l'invention, lorsque celui-ci est exécuté par un processeur et notamment un composant de type FPGA. Les avantages de l'invention sont multiples.

3030158 6 Grâce à l'invention, il est possible de pouvoir avoir accès à tous les canaux de radio et télédiffusion diffusés, de manière simultanée et en parallèle. En particulier, l'invention permet d'extraire pour chaque standard des canaux de largeur homogène dispersés non uniformément.

5 L'invention permet une démodulation simultanée de tous les canaux dispersés non- uniformément dans les bandes de radio et télédiffusion et d'enregistrer tous les flux démodulés sur un support matériel (disque dur, etc.). Dans le domaine automobile et les autoradios, l'invention permet : de remplacer plusieurs circuits de démodulation par un unique circuit. 10 d'augmenter l'interactivité avec les usagers par l'exploitation des flux en parallèle de diffuser plusieurs flux à différents usagers au sein de l'automobile Dans le domaine des professionnels de la diffusion, l'invention permet : de remplacer plusieurs circuits de démodulation par un unique circuit. 15 de proposer de nouveaux services de monitoring pour qualifier la réception, par l'exploitation des flux démodulés. Dans le domaine grand public avec les boitiers d'accès Internet, l'invention permet : - d'enregistrer tous les flux radio et télé diffusés pendant une période définie. - de définir de nouveaux services de radio et télé à la demande par l'exploitation 20 des flux diffusés en temps réel ou enregistrés. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins 25 annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un récepteur conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre une partie d'un récepteur de l'invention ; la figure 3 illustre des étapes d'un procédé conforme à l'invention ; la figure 4 illustre en détails des parties d'un récepteur conforme à l'invention ; 30 - la figure 5 illustre un positionnement de plusieurs canaux d'intérêts par rapport à des sous-bandes extraites impliqués dans un procédé conforme à l'invention ; - la figure 6 illustre l'architecture de l'invention ; - la figure 7 illustre un agencement des canaux extraits au moyen d'un récepteur conforme à l'invention.

3030158 7 Sur l'ensemble des figures, les références similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 5 En relation avec la figure 1, un récepteur basé sur de la radio logicielle comprend essentiellement au moins un étage de réception ER1, ER2, ER3, ERM, chaque étage comprenant une antenne large bande 11, 12, 13, 1M, adaptée à une bande fréquentielle donnée Afl, Af2, Af3, AfM suivie d'un amplificateur faible bruit 21, 22, 23, 2M, d'un mélangeur analogique 2'1, 2'2, 2'3, 2'm pour ramener à zéro-FI des bandes se trouvant à 10 fréquence intermédiaire (par exemple FM : 87 à 108 MHz, DRM+ : 30 à 174 MHz), d'un filtre passe bande 31, 32, 33, 3M dont la bande passante correspond à la bande de fréquence donnée Afl, Af2, Af3, AfM (par exemple : DRM30 : 0 à 30 MHz ; AM : 0 à 27 MHz) et d'un convertisseur analogique / numérique 41, 42, 43, 4m. En outre, le récepteur comprend un circuit 5 d'extraction de canaux et un circuit 6 de démodulation pour démoduler 15 parallèlement et simultanément tous les canaux afin d'obtenir des données démodulées. L'intérêt du récepteur de l'invention est qu'il n'y a qu'un seul circuit 5 d'extraction de canaux et un seul circuit 6 de démodulation. En revanche, il y a autant d'amplificateurs, de filtres passe bande et de convertisseurs numériques analogiques que de bandes fréquentielles Afl, Af2, Af3, AfM.

20 Les circuits d'extraction des canaux et de démodulation sont définis en fonction de l'application. En fonction de la puissance de calcul nécessaire, ils peuvent être un DSP (en anglais, « Digital Signal Processor »), un FPGA (en anglais, « Field-Programmable Gate Array »), un microprocesseur multi-coeur ou un GPU (en anglais, « Graphics Processing Unit »).

25 La figure 2 illustre l'architecture schématisée du circuit 5 d'extraction des canaux mettant en oeuvre des étapes d'un procédé ci-dessous décrit en relation avec la figure 3, mis en oeuvre dans une unité de calcul (non représentée). Le circuit 5 d'extraction des canaux comprend deux parties : une première partie 51 qui permet d'extraire des sous-bandes Sij et une seconde partie 52 qui permet d'extraire des 30 canaux d'intérêts Cij. Dans une étape préliminaire, au moins un signal analogique x1, x2, x3, xm ayant une bande fréquentielle donnée Afl, Af2, Af3, AfM et comprenant N canaux d'intérêts Cij avec i=1, M et j=1, N est reçu E0 au moyen de l'antenne 11, 12, 13, lm. Chaque canal d'intérêt Cij a une largeur fréquentielle Of;; (Mg pouvant varier de façon importante d'un 3030158 8 standard à l'autre, mais étant constant pour un même standard et étant pris égal à la largeur maximale d'une station du standard ; par exemple 10 khz pour la bande AM). On considère ci-dessous le traitement d'un signal reçu dans une bande fréquentielle Afm avec m=1, ..., M.

5 Le signal reçu x1 est alors amplifié El au moyen de l'amplificateur à faible bruit 21, filtré E2 au moyen d'un filtre passe bas 31 et numérisé E3 au moyen d'un convertisseur analogique numérique 41. Le signal numérisé X1 entre alors (voir figure 2) dans le circuit 5 d'extraction des canaux et est pondéré E4 par les coefficients d'un filtre de réponse impulsionnelle finie hp de 10 longueur Lp de bande passante Le et de largeur totale Fs/2 qui est une fréquence d'échantillonnage définie par le convertisseur analogique / numérique, en amont, en fonction de la bande fréquentielle Afl avec une atténuation prédéterminée permettant la réjection des bandes de fréquence non désirées. Le signal numérisé pondéré X1 est ensuite découpé E5 en M' blocs de Kp 15 échantillons avec Lp = M' x Kp. Le signal numérique pondéré est alors sommé E6 bloc à bloc pour obtenir une trame temporelle yi(k) de longueur Kp telle que y ,(k) = z ,((m - 1)K p + k) avec k=1, Kp avec z,(n), n=1, Lp le signal numérique filtré. L'étape de filtrage E4 est mise en oeuvre au moyen d'un filtre de réponse 20 impulsionnelle hp(.), le signal y,(k) obtenu à l'issu de l'étape de sommation E6 étant Kp-1 j=0 X,(.) étant le signal numérique, Lp est la longueur du filtre. Les étapes de filtrage du signal numérique, de découpage et de sommation sont mises en oeuvre au moyen d'une unité WOLA de traitement basée sur un algorithme du type WOLA (en anglais, « Weighted OverLapp and Add Filterbank ») permettant de réaliser les 25 pré-traitements nécessaires à un banc de filtre (multiplication du signal par la réponse impulsionnelle du filtre de canal et repliement temporel). Ensuite, chaque élément de la trame temporelle y,(k) est filtré E7 au moyen de N filtres de Goertzel opérant en parallèle, chaque filtre étant centré sur une fréquence centrale d'un canal d'intérêt le filtrage étant réalisé pour extraire une pluralité de sous-bandes 30 fréquentielles Sij (avec i = 1, M et j = 1, N) chacune centrée sur la fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cu et ayant une largeur supérieure à celle du canal d'intérêt correspondant Cu. Lp Lp y ,(k) = X ,( k + -Kp* j) * hp (k+ -Kp* j) 3030158 9 Ces filtrages sont mis en oeuvre au moyen de plusieurs unités 520 de filtrage dites Goertzel opérant en parallèle, chacune implémentant un filtre de Goertzel. Le filtrage de Goertzel consiste, à l'aide d'un filtre à réponse impulsionnelle infinie, à calculer la valeur précise de la transformée de fourrier d'un signal à une fréquence donnée.

5 Il permet de s'affranchir du calcul de la FFT complète d'un signal si peu de fréquences présentent un intérêt. En outre, on pourra se référer aux publications suivantes décrivant le filtrage de Goertzel : - T. Hentschel, « Channelization for software defined base-stations », Annales des 10 télécommunications, May 2002, vol. 57, no 5-6, pp. 386-420. DOI : 10.1007/BF02995169 ; - Jacobsen, E.; Lyons, R., « The sliding DFT », Signal Processing Magazine, IEEE , vol.20, no.2, pp.74,80, Mar 2003. La première partie 51 formée par l'unité WOLA 510 et les unités de filtrage 520 ont ainsi pour objectif de générer des sous bandes fréquentielles Su qui incluent les canaux 15 d'intérêts Cu recherchés. Chaque sous-bande extraite Su est de largeur supérieure à la largeur du canal d'intérêt correspondant et dépend de la largeur du filtre utilisé. Typiquement, une sous-bande extraite peut avoir une largeur deux fois supérieure à celle du canal d'intérêt correspondant Cu. La figure 4 illustre en détail une unité WOLA 510 suivie de N filtres de Goertzel (N 20 unités de filtrage 520). Sur cette figure le symbole a b représente un compteur de a à b, les éléments référencés par A représentent un retard de Kp, les éléments ROMi sont des mémoires des coefficients Kp(i-1) à Kp.i de la réponse impulsionnelle du filtre de réponse impulsionnelles hp. Les coefficients sont numérotés de 1 à Kp. Le procédé comprend ensuite une étape d'extractions E8 des canaux d'intérêts Cij.

25 Une telle extraction est mise en oeuvre avec une architecture 52 du type « Per Channel ». L'architecture « Per Channel » consiste en une transposition en fréquence via un DDC (en anglais, « Direct down Converter ») et à un filtrage passe-bas pour récupérer la bande de fréquence transposée à zéro. Cette étape consiste à transposer E81 en bande de base les sous-bandes extraites, à agréger E82 les sous-bandes Su ainsi transposées et à filtrer E83 30 successivement chaque sous-bande Su ainsi transposée au moyen d'un unique filtre de réponse impulsionnelle hg. Comme avec l'algorithme WOLA connu, l'unité WOLA 510 consiste à extraire des sous-bandes Su comprenant chacun un canal d'intérêt. Ainsi, plus la résolution sur la position des canaux Cu est fine, plus la résolution de l'unité WOLA 510 - c'est-à-dire le nombre Kp - 35 est grande.

3030158 10 Toutefois, dans l'art antérieur, avec l'algorithme WOLA pour extraire d'une bande BIN 40 MHz des sous-bandes dont les positions sont au kHz près, il faut Kp = BIN /1 kHz 40000. Cela revient à implémenter 40000 multiplieurs (pour envoyer les 40000 échantillons pondérés en parallèle au noyau FFT) ou bien réduire le nombre de multiplieurs au détriment 5 de la bande passante maximale autorisée pour chaque sous-bande (pour envoyer les échantillons en série au noyau FFT). Au contraire, avec l'unité WOLA 510 et les unités de filtrage 520, la largeur de chaque sous-bande Su extraite est fixée à deux fois celle des canaux d'intérêts. Le but recherché est que la sous-bande extraite contienne au moins un canal d'intérêt Cu 10 recherché. On comprendra que par rapport à l'implémentation dans l'art antérieur de l'algorithme WOLA, une FFT est remplacée par un filtre de Goertzel. Ainsi, en reprenant l'exemple précédent et supposons que chaque canal recherché a une largeur de 50 kHz, l'extraction (valant 2 x 50 = 100 kHz) dans ce cas fixe Kp à B1N/100 kHz = 400. Il y a donc moins d'échantillons par bloc.

15 Les opérations mises en oeuvre par l'unité WOLA 510 basé sur l'algorithme WOLA correspondent à la multiplication du signal d'entrée par la réponse impulsionnel du filtre et un chevauchement (en anglais, « overlapping ») temporel d'un facteur Kp. Le signal multiplié par le filtre est découpé par blocs de longueur Kp et additionnés entre eux de manière à produire en sortie de l'unité WOLA 510, une trame temporelle de longueur Kp.

20 Les coefficients du filtre sont enregistrés dans des ROMs (en anglais, « Read-Only- Memory », pour mémoire morte). En outre, chaque unité Goertzel met en oeuvre un filtre de Goertzel centré à la fréquence ki/Kp. La programmation des ki/Kp dépend de l'espacement des canaux. Il y a un filtre de Goertzel par canal à extraire.

25 A l'issue du filtrage par les filtres de Goertzel, on a alors des sous-bandes qui contiennent un - ou éventuellement tout ou partie d'un deuxième - canal d'intérêt. Il faut encore faire une opération qui va complètement isoler chaque canal d'intérêt recherché. Pour cela, on va appliquer à chaque canal extrait un filtre (nommé hg et d'ordre Lg) dont la bande passante est la même que celle des canaux d'intérêts recherchés.

30 Comme on avait déjà, des canaux de largeur réduite, l'ordre de ce dernier filtre, à savoir Lg, sera lui aussi considérablement réduit. Par exemple, Lg = 115 suffit à prélever un signal avec une atténuation de 40 dB des bandes rejetées, avec un filtre de Kaiser et une largeur de bande de transition égale au dixième de celle du canal d'intérêt recherché. Avant d'appliquer ce dernier filtre, le(s) canal(aux) contenu(s) dans chaque sous- 35 bande est(sont) ramenée(s) (étape E81) à zéro-FI grâce au signal sinusoïdal émis par un 3030158 11 NCO (en anglais, « Numerically Controlled Oscillator» pour oscillateur contrôlé par entrée numérique). Comme la position dans le spectre des canaux à extraire est connue a priori, il est facile de déterminer la fréquence de chaque signal sinusoïdal et de la fixer. La façon la plus évidente de faire cette transposition serait d'implémenter un NCO et un multiplicateur 5 par canal extrait. Cependant, pour réduire le nombre de multiplicateurs, un seul est utilisé. De même, afin de ne pas implémenter autant de filtres que de canaux, un seul filtre est implémenté pour tous les canaux. Ce filtre - que nous appelons « Filtre FIR Pipeliné » est lui aussi cadencé à une fréquence suffisamment élevée pour que chaque canal soit filtré à tour de rôle grâce à des tampons (en anglais, « buffer »). La réalisation de cette version 10 « pipelinée » du filtre est rendue envisageable grâce au fait que l'ordre du filtre est tel que Lg x (fréquence d'échantillonnage des canaux extraits) < F. Ainsi, l'extraction des sous-bandes décrites ci-dessus effectue un premier découpage en Kp blocs dont les positions possibles sont fixées et uniformément espacées. L'espacement de ces positions possibles étant Fs / Kp, cela revient à laisser, entre chaque bloc découpé 15 possible, un espace de la même largeur que le bloc découpé. Toutefois, il peut arriver que des canaux d'intérêts Co se situent soit dans l'espace entre deux sous-bandes Sij possibles, soit sur l'extrémité d'une sous-bande Sij. La figure 5 illustre cette configuration selon laquelle on a trois canaux d'intérêts C11, C12, C13 et trois sous-bandes extraites S11, S12, S13. Sur cette figure, la première sous- 20 bande 511 inclut et enveloppe le premier canal d'intérêt C11, le second canal d'intérêt C12 est lui entre deux sous-bandes 511, Si2 et le troisième canal d'intérêt C13 est quant à lui au bord de la troisième sous-bande S13. Sur cette figure, i et 2,, sont des entiers qui indiquent les centres des sous-bandes. Pour extraire et envelopper convenablement les canaux d'intérêts situés entre deux 25 sous-bandes ou bien au bord d'une sous-bande, il convient de rajouter d'autres unités WOLA 510 et d'autres unités de filtrage 520 précédés d'un NCO. Ce NCO génère un signal sinusoïdal qui sert à transposer en fréquence le signal d'entrée X1 afin de permettre aux unités WOLA 510 additionnelles de se superposer à la première unité WOLA 510. L'utilisation de plusieurs unités WOLA permet de s'adapter à la non uniformité de la disposition des 30 canaux d'intérêts Cij dans une bande de fréquence donnée. On a donc une structure constituée de quatre branches, illustrées sur la figure 6, où - la première branche 'Branche 1' comprend une unité WOLA 510 suivie d'unités de filtrage 520 Goertzel ; 3030158 12 la seconde branche 'Branche 2' comprend un NCO suivie d'une unité WOLA 510 suivie d'unités de filtrage 520 Goertzel ; la troisième branche 'Branche 3' comprend un NCO suivie d'une unité WOLA 510 suivie d'unités de filtrage 520 Goertzel ; 5 la quatrième branche 'Branche 4' comprend un NCO suivie d'une unité WOLA 510 suivie d'unités de filtrage 520 Goertzel. Ainsi, pour les branches 'Branche 2', 'Branche 3', 'Branche 4', avant d'appliquer l'algorithme WOLA, le procédé comprend une étape de transposition E40 en fréquence du signal numérique X. C'est donc sur le signal numérique transposé que l'algorithme WOLA est 10 appliqué. De manière avantageuse, une sous-bande Si; obtenue à l'issue de l'étape de filtrage E7 par des filtres de Goertzel est donnée par la fonctionnelle suivante : Su(n)=y,(n)-W,(ki).y1(n-1)-FT,(ki)Su(n-1)-Su(n-2) avec W1(ki)-exp(-27(.ki/Kp) et T1(ki)-cos(27(.ki/Kp) avec i=1,...,N, les coefficients ki étant les 15 coefficients du filtre de Goertzel, N étant le nombre de canaux d'intérêts, n étant un entier supérieur ou égal à deux. En outre, le coefficient ki est défini de la manière suivante : soit posi (abréviation de position) tel que CENT_i pos, = [ 0,5 Bout avec [a] la partie entière de a, CENT_i la fréquence centrale d'un canal d'intérêt et Bout est la 20 largeur fréquentielle du canal d'intérêt si posi modulo 4 = 0 alors branche = 2; sinon si posi modulo 4 = 1 alors branche = 3; sinon si posi modulo 4 = 2 alors branche = 4; sinon branche = 1; 25 et si branche=1 alors : ki = (posi + 1)*Bour (pour la branche qui ne présente pas d'oscillateur NCO) sinon ki = posi * BouT avec Bout la largeur de chaque canal d'intérêt.

30 Le calcul de ki permet de trouver tous les canaux à extraire de la FFT et de ne pas retenir les canaux vides de la FFT. Avec cette architecture à quatre branches, les NCOs des branches 'Branche 2', 'Branche 3', 'Branche 4' génèrent respectivement les sinusoïdes de fréquences Fs / 4KP, Fs 24 et Fs/ 2KP + Fs/ 44 (Hz).

3030158 13 En outre, les autres paramètres utilisés dans l'invention sont déterminés comme suit. On définit n = Ceil( log ( BIN / (2 x Bout) ) / log(2) ) où « Ceil » représente l'arrondi par excès, BIN est la bande passante du signal entrant et Bout est la largeur de chaque canal à extraire. Ce nombre tire son origine dans le fait que la première partie 51 du circuit 5 d'extraction 5 découpe la bande BIN en sous-bandes deux fois plus larges que les canaux Bout. Le nombre de sous-bandes potentielles étant une puissance de 2 (car l'algorithme fonctionne en partie comme une FFT dans le nombre de points est une puissance de 2) ; ainsi, on cherche le n minimum tel que 2" >= BIN/ (2 x Bout). La fréquence d'échantillonnage est donnée par Fs=2".4.Bout. Elle est au moins deux 10 fois supérieure à 2*BIN, afin d'éviter le repliement spectral résultant de l'échantillonnage de l'antenne 1,. Le nombre Kp=2" correspond au nombre de points que la FFT aurait calculé si l'algorithme WOLA avait été utilisé avec la FFT (la FFT extrait des canaux présents contenant un canal d'intérêt mais aussi des canaux vides ne contenant pas de canaux d'intérêts).

15 L'invention utilise ainsi le même coefficient Kp de la FFT mais pour des filtres de Goertzel. Ainsi Kp est supérieur ou égal à N : par exemple, dans le cas du standard DRM30 où les canaux à extraire ont une largeur maximale de 20 kHz (= Bout) et la bande de diffusion est de 30 MHz (BIN), on trouve n = 10 et Kp = 1024 avec les formules précédentes. La longueur Lp du filtre hp passe bas implémenté dans l'unité WOLA est un multiple 20 de Kp et, de manière particulièrement avantageuse, on choisit cette longueur Lp suffisamment élevée pour que la bande passante du filtre passe bas hp soit égale à Bout, la bande de transition du filtre passe bas soit inférieure ou égale à Bout et l'atténuation dans la bande rejetée soit supérieure ou égale à Astop (c'est-à-dire l'atténuation voulue sur les canaux rejetés) ; par exemple pour un filtre de type Kaiser, Lp est choisi égal à 16384 pour 25 une atténuation de 40 dB minimum pour les canaux DRM30. La fréquence de transposition Fi est définie par F, = ((pos_i + 1)x BOUT - (CENT] (0,5 x Bour))). La longueur du filtre mis en oeuvre dans l'architecture de type « per channel » est telle que la bande passante du filtre soit égale à Bout, la bande de transition du filtre soit 30 très inférieure à Bout et que l'atténuation dans la bande rejetée soit supérieure ou égale à Aston. Lorsque plusieurs standards ont des caractéristiques fréquentielles suffisamment proches (largeur de bande et largeur de canal d'intérêt) on peut utiliser les mêmes WOLA superposés pour extraire les canaux. Par exemple, ce qui fonctionne pour la bande DRM30 35 peut, dans bien des cas, être utilisé pour la bande AM.

3030158 14 Le système proposé permet d'avoir un compromis entre: - la plus basse fréquence d'horloge permise ; en effet, les designs FPGA ont souvent une fréquence d'horloge maximale au-delà de laquelle le bon fonctionnement du design n'est pas garanti ; 5 - l'utilisation des ressources matérielles la plus efficace ; en général, plus Kp est faible dans le banc de filtre, plus il y a de ressources matérielles utilisées ; - une bonne qualité audio ; plus Kp est faible, meilleure est la qualité audio des canaux extraits et démodulés dans le cas du standard FM. Cela est vraisemblablement dû au fait qu'il y a un plus grand nombre d'échantillons alloué à chaque canal sortant.

10 On a illustré sur la figure 7, l'extraction des canaux via cette architecture à quatre branches. Sur cette figure, on constate que le canal d'intérêt C11 est correctement extrait par la branche 'Branche 1' (la sous bande enveloppe le canal C11) mais pas les canaux C12 et C13. En revanche, la branche 'Branche 3' extrait correctement le canal C12 et c'est la branche 'Branche 4' qui extrait correctement le canal C13.

15 Enfin, la démodulation E9 des canaux, mise en oeuvre par le circuit de démodulation 6, est faite en parallèle à partir d'un démodulateur qui est dupliqué à l'identique en fonction du nombre total de canaux à extraire. Ce démodulateur est une architecture optimisée pour une norme donnée. Le circuit démodulateur est : - Pour la bande AM (modulation d'amplitude): une IP matérielle de type valeur absolue + 20 filtre passe-bas de largeur 5kHz ; - Pour la bande FM (modulation de fréquence) : une IP matérielle de type Cordic + dérivation temporelle + filtres d'extraction des signaux stéréophonique et RDS ; - Pour la bande DRM (modulation angulaire de type OFDM et transmission dans la bande 0 à 30 MHz-HF): un processeur MIPS + logiciel de démodulation ; 25 - Pour la bande DRM+ (modulation angulaire de type OFDM et transmission en bande 30 à 174 MHz): un processeur MIPS + logiciel de démodulation ; - Pour la bande DAB (modulation angulaire de type OFDM et transmission en bande 80 à 170 MHz): un processeur MIPS + logiciel de démodulation ; - Pour la bande DVB (modulation angulaire de type OFDM et transmission en bande tv) : 30 une IP matérielle A l'issue de cette démodulation E9 on obtient donc les données démodulées. On a reporté ci-dessous le calcul des variables n, Kp, Fs pour différents standards de radio et de télévision pour la France.

35 3030158 15 Type Nom Caractéristiques Paramètres correspondants Bande diffusion (MHz) bande diffusion considérée (MHz)* Largeur canal n Fs (MHz) Kp RADIO AM 0,15 - 0,281 26,2 5, 9, 10 kHz 11 81,92 2048 0,531 - 1,71 2,3 - 26,1 FM 87,5 - 108 21 200 kHz 6 51,2 64 DAB/DAB+/ T-DMB 174-239 81 1.536 MHz 5 1966,8 32 1452-1467,5 DRM30 0 - 30 30 4,5, 5, 9, 10, 18, 20 kHz 10 81,92 1024 DRM+ 30 - 174 144 96 kHz 10 393,216 1024 TV DVB-T 470 - 790 320 7, 8 MHz 5 1024 32 DVB-C 108 - 310 362 8 MHz 5 1024 32 310 - 470 Dans le tableau ci-dessus, la bande de diffusion considérée est la somme approximative des portions de bandes de diffusions ramenées à la bande de base. Des exemples pouvant être utilisés pour l'invention mais moins optimal pour le DRM30 : A réponse impulsionnelle Hp identique (même filtre impulsionnel 510 de WOLA), si 5 on prend Kp = 512, il faudrait 4 branches en plus que pour Kp = 1024. Ça ferait en tout 8 branches et ça ferait une plus grande occupation des ressources matérielles disponibles. A réponse impulsionnelle Hp identique, si on prend Kp = 2048, les sous-bandes extraites ne seront plus de bonnes qualité car elles subiraient un repliement spectral 10 sur elles-mêmes à cause du critère de Shannon non respecté. Les valeurs Kp sont donc fonction de chaque bande de fréquence et le dispositif selon l'invention peut donc traiter plusieurs bandes de fréquence en même temps avec des Kp différents. Le calcul de la valeur Kp va influer sur la taille de la mémoire ROM et la longueur du 15 déphasage de l'élément 510 de la figure 4.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'au moins un signal analogique reçu x,, i=1 à M, comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cu avec j=1 à N, ayant une largeur fréquentielle Mij sur une bande de fréquence donnée Mi, M étant un entier supérieur ou égal à un, N étant un entier supérieur ou égal à 2, le procédé comprenant les étapes suivantes : -numérisation (E3) du signal analogique reçu pour fournir un signal numérique X, ; -application (E4, E5, E6) d'un algorithme WOLA sur le signal numérique X, pour fournir une trame temporelle y,(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N; -filtrage (E7) de chaque élément de la trame temporelle yi(k) avec k=1..., Kp, au moyen de N filtres de Goertzel opérant en parallèle, chaque filtre étant centré sur une fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cu, le filtrage étant réalisé pour extraire une pluralité de sous-bandes Su chacune centrée sur la fréquence centrale d'un canal d'intérêt Cu et ayant une largeur supérieure à celle du canal d'intérêt Cu correspondant.
2. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les sous-bandes extraites Su ont une largeur égale ou supérieure à deux fois celle du canal d'intérêt correspondant Cu.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une sous-bande obtenue à l'issue de l'étape de filtrage (E7) par des filtres de Goertzel est donné par la fonctionnelle Sg(n) suivante : Su(n)=y,(n)-W,(ki).y,(n-1)+T,(ki)Su(n-1)-S1i(n-2) avec W,(ki)-exp(-27(.ki/Kp) et Ti(ki)-cos(27(.ki/Kp) avec i=1,...,N, les coefficients ki étant les coefficients du filtre de Goertzel, N étant le nombre de canaux d'intérêts Cij, n étant un entier supérieur ou égal à deux.
4. 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ki est définit de la manière suivante : soit pos, tel que [CENT_i 0,5] pos, = Bout avec [a] la partie entière de a, CENT_i la fréquence centrale du canal d'intérêt Cij et Bout est la largeur du canal d'intérêt Cu - si pos, modulo 4 = 0 alors branche = 2; 3030158 17 sinon si pos; modulo 4 = 1 alors branche = 3; sinon si pos; modulo 4 = 2 alors branche = 4; sinon branche = 1; et
5. 5 - si branche-1 alors : ki = (pos, + 1)*Bour - sinon ki = pos,*BouT avec BOUT la largeur de chaque canal d'intérêt. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape d'extraction 10 (E8) des canaux d'intérêts consistant à transposer (E81) en bande de base les canaux extraits, à agréger (E82) les canaux transposés et à filtrer (E83) successivement chaque canal ainsi transposé au moyen d'un unique filtre.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de filtrage est 15 mise en oeuvre au moyen d'un filtre de réponse impulsionnelle h(.), le signal yi(k) obtenu à l'issu de l'étape de sommation (E6) étant Kp-1 j=0 X,(.) étant le signal numérique, Lp est la longueur du filtre et étant un multiple de Kp.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel Kp est égal à 2", ou n= 20 Ceil( log ( BIN / (2 x Bout) ) / log(2) ) où « Ceil » représente l'arrondi par excès, BIN est la bande passante du signal entrant et Bout est la largeur de chaque canal à extraire.
8. 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la longueur du filtre Lp est choisi de sorte qu'elle soit suffisamment élevée pour qu'une bande passante du filtre passe bas hp 25 soit égale à la largeur de chaque canal à extraire Bout et de sorte que la bande de transition du filtre passe bas soit inférieure ou égale à Bout.
9. 9. Procédé de traitement d'au moins un signal analogique reçu x,, i=1 à M, comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cu avec j=1 à N, ayant une largeur fréquentielle Afij sur une 30 bande de fréquence donnée Afij, le procédé comprenant les étapes suivantes : numérisation (E3) du signal analogique reçu pour fournir un signal numérique X, ; le procédé comprenant en outre les étapes suivantes mises en oeuvre en parallèle : selon une première branche ('Branche 1'), Lp Lp y, (k) = X, (k + -Kp* j)* hp (k+ -Kp* j) 3030158 18 application (E4, E5, E6) d'un algorithme WOLA et filtrage (E7) tels que définis dans les revendications précédentes ; selon au moins une seconde branche ('Branche 2', 'Branche 3', 'Branche 4') transposition (E40) en fréquence du signal numérique Xi; et sur le signal 5 numérique ainsi transposé, application (E4, E5, E6) d'un algorithme WOLA et filtrage (E7) tels que définis dans les revendications précédentes.
10. 10. Procédé de traitement d'une pluralité de signaux analogiques reçu xi comprenant 10 plusieurs canaux d'intérêts Cij ayant une largeur fréquentielle sur une bande de fréquence donnée, chaque signal analogique xi étant traité en parallèle au moyen d'un procédé selon l'une des revendications précédentes.
11. 11. Récepteur comprenant au moins un étage de réception (ER1, ER2, ER3, ERM) chacun 15 configuré pour recevoir un signal analogique (x1, x2, x3, xM) comprenant une pluralité de N canaux d'intérêts Cu avec i=1 à M et j=1 à N et un circuit (5) d'extraction desdits canaux configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes.
12. 12. Récepteur selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (5) d'extraction 20 comprend au moins une unité WOLA (510) et N unités de filtrage (520) chacune implémentant un filtre de Goertzel de manière à extraire une sous-bande S.
13. 13. Récepteur selon la revendication 11 , dans lequel le circuit (5) d'extraction comprend une pluralité de branches ('Branche 1', 'Branche 2', 'Branche 3', 'Branche 4), une première 25 branche ('Branche 1') comprenant une unité WOLA (510), la ou les autre(s) branche(s) comprenant un oscillateur contrôlé par entrée numérique (NCO) configuré pour transposer en fréquence le signal numérique reçu (X,) ledit oscillateur contrôlé par entrée numérique (NCO) étant suivi d'une unité WOLA (510), ledit circuit d'extraction comprenant en outre N unités de filtrage (520) chacune implémentant un filtre de Goertzel de manière à extraire 30 une sous-bande Su, les unités WOLA (510) étant chacune connectée auxdites unités de filtrage (520).
14. 14. Récepteur selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (5) d'extraction comprend plusieurs étages de réception, plusieurs unités WOLA (510) par étage de 3030158 19 réception, et N unités de filtrage (520) par unité WOLA, chaque unité de filtrage (520) implémentant un filtre de Goertzel de manière à extraire une sous-bande Sij.
15. 15. Récepteur selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel une trame temporelle en 5 sortie de WOLA yi(k) de longueur Kp, Kp étant un entier supérieur ou égal à N, est obtenue avec un Kp égal à 2An , ou n= Ceil( log ( BIN / (2 x Bout) ) / log(2) ) où « Ceil » représente l'arrondi par excès, BIN est la bande passante du signal entrant et Bout est la largeur de chaque canal à extraire. 10
16. 16. Récepteur selon l'une des revendications 14 à 15, dans lequel chaque étage de réception comprend une antenne large bande dont la bande passante est choisie parmi le groupe suivant : bande FM, bande DRM, bande AM, bande DRM+.
17. 17. Récepteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque étage de 15 réception comprend une antenne large bande dont la bande passante est choisie parmi le groupe suivant : bande DAB, bande DVB.
18. 18. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 10, lorsque celui-ci est exécuté par un 20 composant de type FPGA.