FR3091431A1 - Procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation sur un signal IQ et dispositifs associés - Google Patents
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Abstract
Procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation sur un signal IQ et dispositifs associés La présente invention concerne un procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation , les défauts introduits par le système étant modélisables par un ensemble de modèles liant le signal d'entrée du système de numérisation transposé en composantes en phase et en quadrature à une enveloppe du signal de sortie du système de numérisation, le procédé de correction comporte une étape de : - calcul d’une approximation du signal idéal correspondant au signal obtenu en l’absence de défauts, par utilisation d’un filtre, - détermination de chaque coefficient des modèles à l’aide su signal approximé, - reconstruction du signal distordu synthétique à partir des coefficients déterminés, et - correction du signal de sortie du système par soustraction au signal de sortie du signal distordu synthétique. Figure pour l'abrégé : figure 3
Description
Description
Titre de l'invention : Procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation sur un signal IQ et dispositifs associés
[0001] La présente invention concerne un procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation. La présente invention se rapporte également à des dispositifs associés au procédé. La présente invention concerne ainsi un produit programme d’ordinateur, un support lisible d’informations, un système de numérisation, une chaîne d’acquisition numérique, une chaîne de réception et un ensemble associés.
[0002] Dans de nombreux domaines de l’électronique, il est fréquent d’effectuer des passages du monde analogique au monde numérique pour pouvoir réaliser certaines opérations qui seraient impossibles dans le monde analogique. Pour cela, il est utilisé un système de numérisation comportant au moins un convertisseur analogiquenumérique.
[0003] L’une des limitations de tels systèmes de numérisation est la génération de composantes fréquentielles parasites correspondant à des distorsions et provenant soit du convertisseur analogique-numérique soit d’éléments électroniques (comme un amplificateur) du système de numérisation positionnés en amont du convertisseur analogique-numérique. Il est à noter que les distorsions sont de différente nature selon les éléments électroniques en amont.
[0004] Pour cela, il est connu du document WO 2008/042221 A un procédé de traitement de signal comprenant les étapes consistant à recevoir un signal d'entrée inconnu comprenant un composant déformé et un composant non déformé, le signal d'entrée inconnu ayant un taux d'échantillonnage de R; et effectuer une auto-linéarisation basée au moins en partie sur le signal inconnu pour obtenir un signal de sortie qui est pratiquement non distordu, y compris en générant un signal de distorsion de réplique qui est sensiblement similaire au composant déformé, la génération étant basée au moins en partie sur une composante cible ayant un taux d'échantillonnage de R / L, L étant un entier supérieur à 1.
[0005] Toutefois, de telles techniques supposent une phase de calibrage impliquant l’embarquement du dispositif de synthèse de signal de test plus linéaire que le convertisseur analogique-numérique et restreignant les conditions d’opérations du système.
[0006] En outre, les techniques proposées ne prennent pas en compte les distorsions inhérentes uniquement pour certaines architectures du numériseur. En particulier, les distorsions introduites par un numériseur dont la fréquence est faible par rapport à la largeur de bande instantanée. C’est notamment le cas des distorsions harmoniques ou d’intermodulation.
[0007] Par ailleurs, les techniques précédentes impliquent une charge calculatoire évoluant exponentiellement avec la non-linéarité du convertisseur analogique-numérique et le type de signaux reçus.
[0008] Il existe donc un besoin pour un procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation qui présente une charge calculatoire moindre.
[0009] Pour cela, la présente description porte sur un procédé 1 de correction des défauts introduits par un système de numérisation, les défauts introduits par le système de numérisation étant modélisables par un ensemble de modèles liant le signal d'entrée du système de numérisation transposé en composantes en phase et en quadrature à une enveloppe du signal de sortie du système de numérisation, le procédé de correction comporte au moins une étape d’obtention d’un signal comportant les composantes en phase et en quadrature du signal de sortie du système de numérisation, une étape de calcul d’une approximation du signal idéal correspondant au signal obtenu en l’absence de défauts, par utilisation d’un filtre, pour obtenir un signal approximé, une étape de détermination de chaque coefficient des modèles considérés à l’aide su signal approximé, une étape de reconstruction du signal distordu synthétique à partir des coefficients déterminés, et une étape de correction du signal de sortie du système de numérisation pour obtenir un signal de sortie corrigé par soustraction au signal de sortie du signal distordu synthétique.
[0010] Suivant des modes de réalisation particuliers, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
[0011] - l’étape de détermination comporte la résolution de plusieurs problèmes du filtre de
Wiener.
[0012] - le procédé comporte une étape de calcul du filtre, l’étape de calcul du filtre comportant l'estimation du spectre de puissance du signal distordu, la détection des composantes en fréquence du spectre de puissance du signal distordu présentant des valeurs supérieures à un seuil prédéterminé, l'établissement d'un gabarit de filtre passebande à partir des composantes détectées, et le calcul de la réponse impulsionnelle du filtre à partir du gabarit du filtre passe-bande établi, l’étape de calcul de la réponse impulsionnelle pouvant impliquer des opérations de transformée de Fourier inverse, de troncature ou de fenêtrage.
[0013] - le procédé comporte une étape de calcul du filtre, l’étape de calcul du filtre comportant l’application d’une transformée de Fourier discrète sur le signal obtenu, pour obtenir un spectre intermédiaire, le calcul du module à une puissance donnée du signal intermédiaire, pour obtenir un spectre calculé, la détection des composantes en fréquence du spectre calculé présentant des valeurs supérieures à un seuil prédéterminé, et l’obtention d'un filtre passe-bande à partir du produit du spectre calculé avec un gabarit de filtre idéal ayant subi des opérations d’élargissement et d’adoucissement.
[0014] Il est aussi décrit un produit programme d’ordinateur comportant un support lisible d’informations, sur lequel est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé tel que précédemment décrit lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.
[0015] La description se rapporte aussi à un support lisible d’informations mémorisant un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé tel que précédemment décrit lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.
[0016] La présente description décrit également sur un système de numérisation comportant un correcteur intégré, le correcteur étant adapté à mettre en œuvre un procédé de correction des défauts introduits par le système de numérisation, le procédé étant tel que précédemment décrit.
[0017] La présente description se rapporte aussi à une chaîne d’acquisition numérique comportant un système de numérisation et un correcteur séparé du système de numérisation, le correcteur étant adapté à mettre en œuvre un procédé de correction des défauts introduits par le système de numérisation, le système de numérisation (20) numérisant un signal d’entrée pour obtenir un signal de sortie, le procédé étant tel que précédemment décrit.
[0018] La présente description décrit également sur une chaîne de réception comportant un système de numérisation tel que précédemment décrit ou une chaîne d’acquisition numérique telle que précédemment décrite.
[0019] La présente description se rapporte aussi à un ensemble, notamment aéronef, l’ensemble comportant une chaîne de réception telle que précédemment décrite.
[0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, la description étant donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
[0021] - [Lig 1] figure 1, une vue schématique d’un ensemble comportant une chaîne de réception,
- [Lig 2] figure 2, une vue schématique de la chaîne de réception de la figure 1,
- [Lig 3] figure 3, un schéma-bloc des opérations effectuées lors de la mise en œuvre d’un exemple d’un procédé de correction des défauts,
- [Fig 4] figure 4, un schéma-bloc d’une partie des opérations effectuées lors de la mise en œuvre d’un exemple d’un procédé de correction des défauts selon la figure 3,
- [Fig 5] figure 5, un schéma-bloc d’une autre partie des opérations effectuées lors de la mise en œuvre d’un exemple d’un procédé de correction des défauts selon la figure 3,
- [Fig 6] figure 6, un schéma-bloc d’encore une autre partie des opérations effectuées lors de la mise en œuvre d’un exemple d’un procédé de correction des défauts selon la figure 3,
- [Fig 7] figure 7, un schéma-bloc d’une autre partie des opérations effectuées lors de la mise en œuvre d’un exemple d’un procédé de correction des défauts selon la figure 3, et
- [Fig 8] figure 8, un schéma-bloc alternatif pour la mise en œuvre de la partie des opérations illustrées par les figures 4 et 5.
[0022] Un ensemble 10 est représenté schématiquement sur la figure 1.
[0023] L’ensemble 10 est, par exemple, un véhicule.
[0024] Selon un cas particulier, l’ensemble 10 est un aéronef.
[0025] L’ensemble 10 comporte des systèmes 14 fonctionnant en temps réel assurant le fonctionnement de l’ensemble 10.
[0026] Trois systèmes en temps réel 14 sont représentés sur la figure 1.
[0027] Pour la suite, il est supposé qu’un des systèmes en temps réel 14 est une chaîne de réception 16.
[0028] Un exemple de chaîne de réception 16 est représenté à la figure 2.
[0029] La chaîne de réception 16 comporte un étage de réception radiofréquence analogique 18, un étage de traitement analogique 19, un système de numérisation 20 et un correcteur 22.
[0030] Par exemple, selon l’exemple proposé, l’étage de réception radiofréquence analogique 18 comporte une antenne propre à recevoir un signal radiofréquence et à le convertir en un signal électrique analogique.
[0031] L’étage de traitement analogique 19 comprend des composants comme des filtres, des amplificateurs ou des mélangeurs.
[0032] L’ensemble constitué de l’étage de réception radiofréquence analogique 18, de l’étage de traitement analogique 19, du système de numérisation 20 et du correcteur 22 forme une chaîne d’acquisition numérique.
[0033] Le système de numérisation 20 est propre à convertir un signal analogique en un signal numérique.
[0034] Par exemple, le système de numérisation 20 est un convertisseur analogiquenumérique, ce qui est supposé dans la suite de la description.
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
Le convertisseur analogique-numérique 20 est un convertisseur non entrelacé (simple alternance).
L’étage de traitement analogique 19 et le convertisseur analogique-numérique 20 introduit des distorsions dans le signal analogique. De telles distorsions sont simplement dénommées « défauts introduits » ou « distorsions introduites » sont utilisées dans la suite.
Les défauts introduits sont modélisables par un modèle liant un signal d’entrée du convertisseur analogique-numérique 20 à un signal de sortie du convertisseur analogique-numérique 20. Un tel modèle est propre à agir sur le signal en phase (signal Q) et le signal en quadrature (signal I).
Le modèle sera décrit ultérieurement.
Le correcteur 22 est propre à corriger les défauts introduits.
Par « corriger », il est entendu une compensation acceptable au regard des performances souhaitées pour le convertisseur analogique-numérique 20.
Par exemple, une compensation acceptable est une compensation permettant de réduire le niveau des composantes parasites au plancher de bruit du convertisseur analogique-numérique 20 déterminé par le canal de la chaîne de réception 16 auquel le convertisseur analogique-numérique 20 appartient.
Pour cela, le correcteur 22 est adapté pour mettre en œuvre un procédé de correction des défauts.
Le correcteur 22 est, par exemple, un circuit logique programmable.
Un LPGA (acronyme de l’anglais « field-programmable gâte array » traduit en français par « réseau de portes programmables in situ ») est un exemple de tel circuit logique programmable.
Le fonctionnement du correcteur 22 est maintenant décrit en référence à un exemple de mise en œuvre de procédé de correction des défauts introduits. Un tel exemple est illustré par les figures 3 à 7.
Le procédé de correction des défauts introduits comporte un ensemble d’opérations qui vont être décrites par un formalisme de blocs, chaque bloc comportant à une étape ou à une série d’étapes.
Le procédé de correction vise à corriger un signal IQ distordu y [ Zîl ].
Comme visible à la figure 3, le procédé comporte trois blocs principaux, un premier bloc Bl, un deuxième bloc B2 et un troisième bloc B3.
Le premier bloc Bl comporte une entrée B1E et deux sorties notées respectivement B1S1 etBlS2.
L’entrée B1E du premier bloc Bl est le signal IQ distordu y [ m ].
Selon un exemple, le signal IQ distordu y [ m ] est le signal converti par le convertisseur analogique-numérique 20.
[0052]
En variante, le signal IQ distordu y
IQ
[ ΤΊΊ ] est le signal obtenu après mise en œuvre d’opérations de transposition-filtrage-décimation numériques du signal converti par le convertisseur analogique-numérique. Les opérations de transpositionfiltrage-décimation numériques sont mises en œuvre par un dispositif intégré ou non au convertisseur analogique-numérique. Un tel dispositif est souvent désigné sous le terme de dispositif DDC, le sigle DDC renvoyant à la dénomination anglaise de « digital down converter » signifiant littéralement convertisseur numérique descendant.
[0053] Par l’expression « intégré », il est entendu que le convertisseur analogiquenumérique et le dispositif sont au sein du même composant et non deux composants distincts au sein d’un même circuit électrique.
[0054] Selon encore une autre variante, l’étage de traitement analogique 19 est un étage superhétérodyne à numérisation sur fréquence intermédiaire et suivi par un DDC.
[0055] Les deux sorties B1S1 et B1S2 du premier bloc B1 sont les signaux IQ noté etd!O[m ]'
[0056]
[0057]
La première sortie B1S1 du premier bloc B1 est une approximation grossière
X [ τη ] la versi°n numérique idéale du signal IQ distordu y Tîl ]. Dans la suite, le signal v r i est un signal d’approximation.
xi(21 m J
La deuxième sortie B1S2 du premier bloc B1 est le signal résiduel 2 r , d;Q[m] comportant toutes les composantes fréquentielles de y [ fn ] autres que celles
[0058] contenues dans v r i.
XIQ L m J
Le premier bloc B1 comporte une première unité Ul, une deuxième unité U2 et une troisième unité U3.
[0059] La première unité Ul comporte une entrée U1E et une sortie U1S.
[0060]
La première entrée U1E correspond à l’entrée B1E, de sorte que la première entrée
U1E est le signal IQ distordu y
[m].
[0061] Sur la sortie U1S de la première unité Ul, il est obtenu un filtre multi-passe bande noté g [ m ] ·
[0062] La deuxième unité U2 comporte deux entrées U2E1 et U2E2 et une sortie U2S.
[0063] La première entrée U2E1 de la deuxième unité U2 est le signal IQ distordu y I TH I.
7 IQ L J
[0064] La deuxième entrée U2E2 de la deuxième unité U2 est le filtre g [ m ].
[0065]
[0066]
[0067]
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[0069]
[0070]
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[0077]
[0078]
[0079]
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]
Dans la deuxième unité U2, le filtre g [ m ] est appliqué au signal IQ distordu y [ rn ] pour obtenir sur la sortie U2S le signal
La troisième unité U3 comporte deux entrées U3E1 et U3E2 et une sortie U3S.
La première entrée U3E1 de la troisième unité U3 est le signal IQ distordu y I TH I · /Q L J
La deuxième entrée U3E2 de la troisième unité U3 est le signal Ç Γ ™ 1 · Λ/q L J
Dans la troisième unité U3, il est calculé la différence entre la première entrée U3E1 et la deuxième entrée U3E2 pour obtenir la sortie U3S.
Le signal obtenu sur la sortie U3S est le signal ί r Ί. dfQ[m]
Un exemple de mise en œuvre de la première unité U1 est décrit en référence à la figure 5.
La première unité U1 comporte une première sous-unité SU1, une deuxième sousunité SU2, une troisième sous-unité SU3 et une quatrième sous-unité SU4.
Chaque sous-unité SUi comporte une bornée d’entrée SUiE et une borne de sortie SUiS.
Les sous-unités SUI, SU2, SU3 et SU4 sont agencées en série par ordre croissant, de sorte que la borne de sortie SUiS de la i-ième sous-unité SUi est reliée à la borne d’entrée SU(i+l)E de la (i+l)-ième sous-unité SU(i+l).
La borne d’entrée SUIE est le signal IQ distordu y [ ïll ].
La première sous-unité SUI correspond à l’estimation du spectre de puissance
Γ [ Π ] du signal IQ distordu y [ m ].
Une telle estimation est obtenue par une analyse spectrale.
Par exemple, une technique de périodogramme est utilisée.
Optionnellement, il est également utilisé une technique de pondération par une fenêtre de pondération.
Dans un tel cas, la technique de pondération est mise en œuvre, par exemple, à l’aide d’une fenêtre d’Hamming, d’Hanning ou de Blackman-Harris.
La borne de sortie SUIS est le spectre de puissance Γ [ H J du signal IQ distordu
V I m I · ' IQ L J
La deuxième sous-unité SU2 correspond à appliquer un seuil aux valeurs du spectre de puissance Γ [ H ] afin de détecter les cases fréquences supports des composantes de plus forte puissance du signal IQ distordu y [ Τ1Ί ], appelées brouilleurs.
La deuxième sous-unité SU2 permet ainsi de construire un gabarit de filtre multi8 passe-bande G [ Tl ] obtenu sur la borne de sortie SU2S.
[0084] Selon un exemple, le seuillage appliqué est le suivant.
[0085] On a G [ Ho] = 1, sif y [ | > η et G [ Π ] = 0, si Γy [ Π ] < η ·
[0086] Le nombre H est le seuil permettant de détecter la présence de brouilleurs.
[0087] Dans un tel cas, le gabarit G [ Tl ] est un détecteur du fait que la binaire case fréquence est le support d’un brouilleur.
[0088] Optionnellement, un traitement de lissage du spectre de puissance Γ [ n ] est également appliqué. Cela permet d’éviter les « faux négatifs » qui pourraient survenir en raison du caractère aléatoire des valeurs prises par le spectre de puissance Γ [ Tl ].
[0089] Les troisième et quatrième sous-unités SU3 et SU4 visent à déterminer la réponse impulsionnelle g [ ni ] du filtre mutli-passe-bande à partir du gabarit G | Tl ].
[0090] La troisième sous-unité SU3 applique une transformée de Fourier inverse du gabarit
G [ n ].
[0091] Une transformée de Fourier inverse est aussi désignée sous le sigle IDFT renvoyant à la dénomination anglaise de « inverse discrète Fourier transform ». Par exemple, la transformée de Fourier inverse est calculée par utilisation d’une transformée de Fourier rapide inverse (aussi désignée sous le sigle IFFT renvoyant à la dénomination anglaise de « inverse fast Fourier transform »).
[0092] La quatrième sous-unité SU4 applique un troncage et une pondération.
[0093] La technique pondération est, par exemple, obtenue par application d’une fenêtre d’apodisation qui, comme précédemment, est une fenêtre d’Hamming, d’Hanning ou de Blackman-Harris.
[0094] Le deuxième bloc B2 comporte deux entrées B2E1 et B2E2 et trois sorties B2S1, B2S2 et B2S3.
[0095]
La première entrée B2E1 correspond au signal et la deuxième entrée
B2E2 correspond au signal 2 r ,.
<Ï/Q [ m ]
[0096] Le deuxième bloc B2 vise à estimer les coefficients du modèle utilisé pour représenter les distorsions.
[0097]
Il est supposé que les distorsions d jq [ ΤΠ ] du signal IQ distordu y [ m ] sont
[0098] représentées par un ensemble de modèles s’écrivant comme suit : r -> j27r(k-l)f1FmTsb keK 7QL J
[0099]
[0100] di0[m ]
Où:
* d ^ [ m ] eSt 1e Si§nal IQ comportant l’ensemble des distorsions centrées autour
[0101] de la k -ième harmonique de la fréquence porteuse correspondant à la fréquence intermédiaire du système^ Le modèle décrit des distorsions introduites par le système considéré en s’appuyant sur un découpage en enveloppes autour des k-ièmes harmoniques de la fréquence porteuse du signal analogique d’entrée. Ces enveloppes correspondent aux k [ j •K- {kh i G. [ 1, K ]] } C TL l’ensemble de cardinal K qui rassemble les m
IQ.'- J indices des enveloppes à prendre en compte dans le modèle IQ décrivant le comportement non linéaire du numériseur, et
[0102] · la période d’échantillonnage du signal IQ distordu y
[0103] Il est à noter que chacune des enveloppes est reliée au signal Xjq [. ] comme suit :
[0104] k Pk V«k-1 , IQ r irr21^1 r m'·’ , r n’ d/Qlm ] =ΣΓ = ρ = K’ •••.'«Γ1Π1· = ιχ«!ΐΜ-Μ-·1Π (^[m-mj) pas Js 2 J 2 +
[0105] Où :
[0106] · P k est un entier qui correspond à l’ordre maximal de non-linéarité considéré pour l’enveloppe d’indice k. On note P -- {P k E K} C N, l’ensemble qui rassemble les ordres maximaux de non-linéarité considérés pour chaque enveloppe de K.
[0107] · Μ est un entier qui correspond à la profondeur maximale de mémoire considérée pour l’enveloppe d’indice k. On note TU = {Mk, k E K} C N, l’ensemble qui rassemble les ordres maximaux de non-linéarité considérés pour chaque enveloppe de K.
[0108] Chaque modèle de l’ensemble de modèles précédent est désigné par pour k e N.
[0109]
[0110]
[OUI]
Le formalisme précédent peut également s’exprimer sous forme vectorielle selon la formule suivante pour k donné :
est le vecteur de régression associé au modèle m k . Par définition, X 1(2 ^ΙΟ x 1(2
- m - m contient les produits de termes de puissances de Xjq [ ] et/ou de Xjq [ Ϊ1Ί ] ) *·
Par exemple, pour k = 1, P ΕΞ N, P >2 j^k et Mk ΕΞ N s’écrit :
[0112]
[0113]
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]
[0118]
[0119]
[0120] x7Q l m ] xI(i[m-Mk + 1] (x/Q[m -Mk + 1] )p_1(x/Q[w-Mk + 1] )* • a k est le vecteur rassemblant les coefficients du modèle u k organisés en q 70 JVV1Q cohérence avec . g k s’écrit : x JQ 7Q - m , 'QfaI ,^ΓΑΑ Al
Le modèle m k s’interprète de la manière suivante. Le signal IQ distordu ’ [ Jîl ] peut se décomposer en enveloppe dont les distorsions peuvent être décrites comme une combinaison linéaire de termes résultant du produit de puissances de
X jq [ TT1 ] et/ou de puissances de ( X^q [ 711 ] j ·
En variante, au lieu du modèle précédent, il est utilisé un polynôme à mémoire complexe ou polynôme à mémoire généralisé dont des coefficients sont nuis.
L’identification des coefficients 7Q est effectuée à l’aide des signaux
X tI Tîl I et j k r ~| en résolvant K problèmes de filtre de Wiener. Une telle L J ci [ '' * J technique exploite la linéarité du modèle j^k pour k donné.
Pour cela, pour chaque enveloppe d’indice k, il est minimisé l’erreur de modélisation quadratique moyenne ou la somme quadratique de cette erreur. Dans la figure X, pour chaque enveloppe, l’erreur de modélisation est notée g [ 777 ] ·
Les coefficients . 7Q r ». 1 sont obtenus par les solutions de Wiener-Hopf. n P, k L m J
En variante, les coefficients r i sont obtenus par une technique n P, k L m J
[0121]
[0122]
[0123] d’optimisation des moindres carrés par bloc (aussi désignée par le sigle BLS renvoyant à la dénomination anglaise de « block least square »). Il est également envisageable d’utiliser une variante de la technique d’optimisation BLS comme la technique des moindres carrés moyens (aussi désignée par le sigle LMS renvoyant à la dénomination anglaise de « least mean square ») ou la technique des moindres carrés récursifs (aussi désignée par le sigle RLS renvoyant à la dénomination anglaise de « recursive least square »).
Les paramètres du deuxième bloc B2 sont les ensembles K, P et M.
Par exemple, pour K = 3, les ensembles K = { - 2,1, 3 }, P = {2,3, 3} et TU = {2,2, 2 } permettent de représenter le comportement linéaire des distorsions harmoniques d’ordre H 2 (survenant dans les fréquences négatives) et H3 ainsi que les distorsions d’intermodulation /^112’^21’ I p? ’ 121
Il est ainsi obtenu sur les sorties du deuxième bloc B2 les coefficients estimés des modèles non linéaires supposés pour chaque enveloppe du signal y iq l-l rassemblés dans les vecteurs λ pour î G [[ 1, K ]] et /< }IL Θ ~ IQ.
[0124]
[0125]
[0126]
[0127]
[0128]
[0129]
[0130]
[0131]
Le troisième bloc B3 est le bloc de correction des distorsions.
Le troisième bloc B3 présente plusieurs bornes d’entrées et une borne de sortie B3S.
Une des bornes d’entrées B3S1 est le signal IQ distordu
Mml·
Les autres bornes d’entrées sont les vecteurs de coefficients estimés fournis ~ IQ par le deuxième bloc B2.
La borne de sortie B3S est le signal corrigé noté X [. ]
Le troisième bloc B3 utilise les paramètres K, P et M utilisés lors de la mise en œuvre des opérations du deuxième bloc B2.
Selon l’exemple proposé, pour K = 3, les ensembles K = {-2,1,3},
P = { 2,3, 3 } et M, = { 2,2, 2 } sont utilisés.
Le procédé proposé permet la linéarisation aveugle en temps réel et à faible complexité calculatoire du signal numérique complexe acquis par le récepteur. Le procédé permet ainsi de corriger les numériseurs dont les étages analogiques sont des sources de distorsions harmoniques, de produits d’intermodulation et de déséquilibre IQ dans la bande instantanée en présence de signaux de forte puissance dans cette même bande.
[0132] Le procédé décrit permet de déterminer un défaut spécifique sans connaître la version numérique idéale du signal analogique à obtenir en sortie du convertisseur analogiquenumérique 20. Cela permet d’utiliser le procédé lorsqu’un ensemble 10 opère dans des conditions environnementales variables (température, composantes fréquentielles du signal d’excitation, puissance du signal d’excitation, ...). Le procédé est ainsi un procédé de correction sans calibrage.
[0133] La demanderesse a montré lors d’essai que le procédé d’estimation permet de déterminer sans calibrage et avec efficacité les défauts de numérisation introduits par le convertisseur analogique-numérique 20.
[0134] Plus généralement, le procédé s’applique à tout système ou sous-système d’acquisition numérique de signaux analogiques contenant un convertisseur analogique-numérique.
[0135] En particulier, le procédé est utilisable dans le cadre de récepteurs radiofréquences numérisés multicanaux, c’est-à-dire dont la bande instantanée est suffisamment large pour permettre le traitement simultané de plusieurs signaux de communications.
[0136] D’autres implémentations du procédé sont possibles.
[0137] En particulier, selon une variante, le premier bloc B1 est implémenté comme illustré par la figure 8.
[0138] En comparaison avec le premier bloc B1 décrit dans les figures 4 et 5, l’implémentation du premier bloc B1 selon la figure 9, le gabarit G [ Yïl ] issu de l’analyse spectrale du signal IQ distordu
[ FU J est directement appliqué dans le domaine fréquentiel sans recourir au calcul de la réponse impulsionnelle dans le domaine temporel. Cela permet de réduire la consommation de ressources calculatoires et de la latence.
[0139] Le premier bloc B1 comporte successivement une cinquième sous-unité SU5, une sixième sous-unité SU6, une septième sous-unité SU7, la deuxième unité SU2 et une huitième sous-unité SU8. Le premier bloc B1 comprend aussi la troisième sous-unité et la troisième unité SU3.
[0140] La cinquième sous-unité SU5 correspond à une étape de fenêtrage, la sixième sousunité SU6 correspond à une étape de calcul de la transformée de Eourier discrète, la septième sous-unité SU7 à un calcul de module et la huitième sous-unité SU8 à un élargissement des bandes passantes et à adoucissement des pertes du gabarit fréquentiel.
[0141] Pour la huitième sous-unité SU8, le traitement opéré visé à atténuer le phénomène de Gibbs qui pourrait être observé sur le signal filtré. Il s’agit alors d’adoucir les variations brusques de la numérisation, notamment les passages de O à 1 et inversement. Soit H [. ] le gabarit résultant du traitement. Le traitement peut, par exemple, consister à remplacer les valeurs
[0142] 1^1^0-2] G[n0-l] G[n0] G[n0+l] G[n0 + 2] G[n0 + 3] G[n0 + 4] G[n0 + 5] ]
[0143]
[0144]
[0145]
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[0155]
[0156] = [0 011110 0], par les valeurs
[H[n0-2] H[n0-l] H [n0J H[n0+l] H[n0 + 2\ H[n0 + 3] H[n0 + 4] H[n0 + 5J] = [o| i i i i| o]·
Une fois le gabarit H [. ] déterminé, il peut être appliqué par multiplication aux valeurs du spectre yt r i à partir desquelles il a été calculé. On obtient alors 1 /Q L J l’approximation du spectre du signal d’entrée.
Une telle variante permet au prix d’un compromis sur la performance de linéarisation d’opérer à faible latence avec une réduction dans la consommation de ressources.
Il est également proposé des dispositifs permettant la mise en œuvre du procédé.
Par exemple, l’interaction d’un produit programme d’ordinateur avec un système permet de mettre en œuvre du procédé de correction.
Le système est un ordinateur.
Plus généralement, le système est un calculateur électronique propre à manipuler et/ ou transformer des données représentées comme des quantités électroniques ou physiques dans des registres du système et/ou des mémoires en d’autres données similaires correspondant à des données physiques dans des mémoires, des registres ou d’autres types de dispositifs d’affichage, de transmission ou de mémorisation.
Le système comporte un processeur comprenant une unité de traitement de données, des mémoires et un lecteur de support d’informations. Le système comprend également un clavier et une unité d’affichage.
Le produit programme d’ordinateur comporte un support lisible d’informations.
Un support lisible d’informations est un support lisible par le système, usuellement par l’unité de traitement de données. Le support lisible d’informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capables d’être couplé à un bus d’un système informatique.
A titre d’exemple, le support lisible d’informations est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise de « floppy disk »), un disque optique, un CDROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique.
Sur le support lisible d’informations est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme.
Le programme d’ordinateur est chargeable sur l’unité de traitement de données et est adapté pour entraîner la mise en œuvre du procédé de correction lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.
[0157] Plus généralement, il est proposé un procédé résultant de toute combinaison techniquement possible des modes de réalisation précédemment décrits.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Procédé de correction des défauts introduits par un système de numérisation (20), les défauts introduits par le système de numérisation (20) étant modélisables par un ensemble de modèles liant le signal d'entrée du système de numérisation (20) transposé en composantes en phase et en quadrature à une enveloppe du signal de sortie du système de numérisation (20), le procédé de correction comporte au moins une étape de : - obtention d’un signal comportant les composantes en phase et en quadrature du signal de sortie du système de numérisation (20), - calcul d’une approximation du signal idéal correspondant au signal obtenu en l’absence de défauts, par utilisation d’un filtre, pour obtenir un signal approximé, - détermination de chaque coefficient des modèles considérés à l’aide su signal approximé, - reconstruction du signal distordu synthétique à partir des coefficients déterminés, et - correction du signal de sortie du système de numérisation (20) pour obtenir un signal de sortie corrigé par soustraction au signal de sortie du signal distordu synthétique. [Revendication 2] Procédé de correction selon la revendication 1, dans lequel l’étape de détermination comporte la résolution de plusieurs problèmes du filtre de Wiener. [Revendication 3] Procédé de correction selon la revendication 1 ou 2, le procédé comporte une étape de calcul du filtre, l’étape de calcul du filtre comportant: - l'estimation du spectre de puissance du signal distordu, - la détection des composantes en fréquence du spectre de puissance du signal distordu présentant des valeurs supérieures à un seuil prédéterminé, - l'établissement d'un gabarit de filtre passe-bande à partir des composantes détectées, et - le calcul de la réponse impulsionnelle du filtre à partir du gabarit du filtre passe-bande établi, l’étape de calcul de la réponse impulsionnelle pouvant impliquer des opérations de transformée de Fourier inverse, de troncature ou de fenêtrage. [Revendication 4] Procédé de correction selon la revendication 1 ou 2, le procédé comporte une étape de calcul du filtre, l’étape de calcul du filtre comportant: - l’application d’une transformée de Fourier discrète sur le signal obtenu, pour obtenir un spectre intermédiaire, - le calcul du module à une puissance donnée du signal intermédiaire, pour obtenir un spectre calculé, - la détection des composantes en fréquence du spectre calculé présentant des valeurs supérieures à un seuil prédéterminé, et - l’obtention d'un filtre passe-bande à partir du produit du spectre calculé avec un gabarit de filtre idéal ayant subi des opérations d’élargissement et d’adoucissement. [Revendication 5] Produit programme d’ordinateur comportant un support lisible d’informations, sur lequel est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données. [Revendication 6] Support lisible d’informations mémorisant un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données. [Revendication 7] Système de numérisation (20) comportant un correcteur (22) intégré, le correcteur (22) étant adapté à mettre en œuvre un procédé de correction des défauts introduits par le système de numérisation (20), le procédé étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. [Revendication 8] Chaîne d’acquisition numérique comportant un système de numérisation (20) et un correcteur (22) séparé du système de numérisation (20), le correcteur (22) étant adapté à mettre en œuvre un procédé de correction des défauts introduits par le système de numérisation (20), le système de numérisation (20) numérisant un signal d’entrée pour obtenir un signal de sortie, le procédé étant selon l’une quelconque des revendications 1 à Λ [Revendication 9] H·· Chaîne de réception (16) comportant un système de numérisation (20) selon la revendication 7 ou une chaîne d’acquisition numérique selon la revendication 8. [Revendication 10] Ensemble (10), notamment aéronef, l’ensemble (10) comportant une chaîne de réception (16) selon la revendication 9.
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| WO2008042221A2 (fr) | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Optichron, Inc. | Auto-linéarisation adaptative peu complexe consommant peu d'énergie |
| FR3054339A1 (fr) * | 2016-07-22 | 2018-01-26 | Thales | Procede de correction sans calibrage d'un defaut introduit par un systeme de numerisation et dispositifs associes |
-
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