WO2002035786A1 - Dispositifs d'identification d'un signal brouilleur d'un signal radioelectrique a module sensiblement constant - Google Patents

Dispositifs d'identification d'un signal brouilleur d'un signal radioelectrique a module sensiblement constant Download PDF

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WO2002035786A1
WO2002035786A1 PCT/FR2001/003228 FR0103228W WO0235786A1 WO 2002035786 A1 WO2002035786 A1 WO 2002035786A1 FR 0103228 W FR0103228 W FR 0103228W WO 0235786 A1 WO0235786 A1 WO 0235786A1
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interfering
interfering signal
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estimated
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Jean Prudent
Pascal Scomazzon
Denis Masse
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Telediffusion De France
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    • H04L2025/03484—Tapped delay lines time-recursive
    • H04L2025/03496—Tapped delay lines time-recursive as a prediction filter

Definitions

  • the present invention relates to devices for transmitting radio signals with a substantially constant module, such as signals transmitted in frequency modulation or digital modulations with a substantially constant module.
  • each transmitter constituting the network is capable of constituting a jammer with respect to a neighboring transmitter, due to the power of the required emission levels, by a phenomenon of radioelectric interference.
  • the most frequent interference phenomena result from the presence of signals from other transmitters of the same type.
  • this phenomenon is linked to the structure of this type of network.
  • the vehicle receiver receives a signal transmitted from the transmitter A.
  • Such a signal can be considered as a useful signal and occupies, in principle, a frequency band of approximately 330 kHz.
  • This frequency band located around the carrier frequency, is usually referred to as a radio channel.
  • the useful signal defined as the signal sent by transmitter A and received by the user of the receiver, can then be interfered with by a neighboring radio channel transmitted by transmitter B, by a phenomenon adjacent channel interference.
  • the aforementioned interference phenomenon manifests itself when the protection ratio linked to the difference in emission level between the useful signal and the interfering interference signal is insufficient for the receiver to be able to discriminate and correctly detect the desired useful signal.
  • Such a situation appears, in particular, when the receiver is located at a great distance from the transmitter of the useful signal but near a neighboring transmitter. Under these conditions, the receiver receives a relatively weak signal coming from the transmitter generating the useful signal, tuned on the radio channel of the latter, while it receives a relatively strong signal from the transmitter transmitting on a neighboring channel.
  • the interfering signal can however have a significant amplitude for the receiver, this for two reasons: - either the interfering transmitter transmits without strictly respecting the characteristics of the hertzian channel which are allocated to it; or the receiver is not selective enough.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks of prior techniques, by implementing a device for identifying a jamming signal of the single-sensor type, making it possible to identify the transmitter of this jamming signal by absence of any interruption in service of the transmitters neighboring a given transmitter constituting a radio signal transmission network with a substantially constant module.
  • Another object of the present invention is also the implementation of a process for processing the interfering signals from the identification parameters of any interfering signal delivered by the identification device, object of the invention.
  • the device for identifying a jamming signal of a radio signal with a substantially constant module is remarkable in that it comprises a module for extracting the interfering signal, making it possible to discriminate in amplitude, frequency and phase this interfering signal with respect to the radio signal with substantially constant module, a module for estimating the carrier frequency of this interfering signal and a module for calculating the radio power of this interfering signal.
  • These parameters make it possible to identify the interfering signal in frequency, in power and in phase, with respect to the radio signal with a substantially constant module.
  • the device which is the subject of the invention finds application in the reception of any radio signal with a substantially constant module such as digital signals with phase modulation, signals with frequency modulation, for example.
  • FIG. 2 represents, by way of illustration, a device for identifying a jamming signal d 'A radio signal with a substantially constant module in accordance with the object of the present invention, installed in an FM type reception circuit
  • FIG. 3a represents, by way of illustration, a particular non-limiting embodiment of an interfering signal extraction module constituting the identification device, object of the invention as shown in FIG. 2
  • FIG. 3b represents, by way of illustration, a particular non-limiting embodiment of a module for estimating the carrier frequency of the signal jammer, constituting the identification device object of the invention as shown in Figure 2;
  • FIG. 3a represents, by way of illustration, a particular non-limiting embodiment of a module for estimating the carrier frequency of the signal jammer, constituting the identification device object of the invention as shown in Figure 2
  • FIG. 3a represents, by way of illustration, a particular non-limiting embodiment of a module for estimating the carrier frequency of the signal jammer, constituting the identification device object of the invention as shown in Figure 2
  • FIG. 3c represents, by way of illustration, a particular non-limiting embodiment of a module for calculating the radioelectric power of the interfering signal, constituting the identification device object of the invention as shown in FIG. 2;
  • FIGS. 4a and 4b represent, by way of illustration, diagrams for estimating the frequency difference, respectively the standard deviation of this frequency difference between carriers, useful signal, interfering signal, for different interfering channel transmitters different hertzian, when the central frequency of these interfering transmitters is estimated by the barycenter method, as illustrated in figure 3b
  • - figures 4c and 4d represent, by way of illustration, diagrams for estimating the frequency difference respectively the standard deviation of this frequency difference between carriers, wanted signal, interfering signal, for different interfering transmitters of different radio channel, when the central frequency of these interfering transmitters is estimated by the maximum method, as illustrated in Figure 3b;
  • FIGS. 4e and 4f represent, by way of illustration, a diagram for estimating the power of the useful signal, respectively of a jammer
  • the device which is the subject of the invention performs an entirely digital processing of a signal received by a reception antenna.
  • This processing occurs after the HF high frequency part, the frequency transposition around the HF / IF intermediate frequency, the analog digital CAN conversion and the transformation of the real digital signal into a complex signal by the application, as shown in Figure 2 , from a Hubert transform.
  • the signal received at the input of the device for identifying an interfering signal, object of the present invention is therefore a complex digital signal and in baseband, this signal therefore comprising a real part and an imaginary part.
  • the signal delivered by the Hubert transform module is symbolized in the device object of the present invention by a double arrow representing the aforementioned real and imaginary parts.
  • the device which is the subject of the invention, comprising the reference 0 comprises an interfering signal extraction module receiving the received signal and making it possible to discriminate in amplitude, frequency and phase, the interfering signal from the radio signal. with a substantially constant module, ie of the signal delivered by the module of the Huber transform.
  • the extraction module 1 is thus deemed to deliver an interfering signal denoted Br (n) representative of this interfering signal.
  • the identification device 0 comprises a module 2 for estimating the carrier frequency of the interfering signal, this estimation module receiving the discriminated interfering signal Br (n) and delivering a central frequency value of the interfering signal, this frequency value being noted fBr (n).
  • a module 3 for calculating the radioelectric power of the interfering signal is provided, which makes it possible, from the discriminated interfering signal Br (n) delivered by the extraction module 1, to calculate the radioelectric power of this interfering signal to deliver a power value noted PBr (n).
  • the module 1 for extracting the interfering signal comprises a recursive predictive loop of the predictable interfering signals.
  • the aforesaid recursive predictive loop comprises at least a first subtractor module 11 receiving the radio signal received with a substantially constant module X (n) and an estimate Yb (n) of the interfering signal Br (n) and delivering a discriminated received useful signal Xa (n).
  • the subtractor module 11 thus performs the subtraction between X (n) and Br (n) or an estimate Yb (n) of this interfering signal.
  • a module 12 for non-linear estimation of the received signal receives a signal Y (n) representative of the discriminated received useful signal and delivers an estimated received useful signal Z (n).
  • a third subtractor module 14 is provided, which receives the estimated useful received signal Z (n) and a signal representative of the radio signal with a substantially constant module to deliver a discriminated interfering signal S (n).
  • An adaptive predictor filter 15 bearing the reference B in FIG. 3a, receives the discriminated interfering signal S (n) and delivers the estimated interfering signal Yb (n) to the first subtractor module 11.
  • the adaptive predictor filter 15 is however controlled by the error signal E (n) to thus adapt the recursive predictive loop of the predictable interfering signals previously mentioned in the description.
  • a first 12a and a second 14a automatic gain control module are provided, these modules being controlled by the error signal E (n).
  • the first automatic gain control module 12a receives the discriminated useful received signal Xa (n) and the second automatic gain control module 14a receives the radio signal with a substantially constant module X (n).
  • the first automatic gain control module 12a thus delivers the signal Y (n) representative of the discriminated useful signal received, while the second automatic gain control module 14a delivers the signal representative of the radio signal received with a substantially constant module to the third module subtractor 14.
  • the operation of the interfering signal extraction module Yb (n) is as follows.
  • the recursive predictive loop of predictable interfering signals can be compared to that of the PDFE (Predictive Decision Feedback Equalizer) algorithm in which the predictive recursive predictive loop implemented in the case of the extraction module, object of the present invention, is obtained by replacing the decision of the PDFE equalization process with a Bussgang nonlinearity.
  • PDFE Predictive Decision Feedback Equalizer
  • the amplitude adjustment is carried out by a recursive estimation of the modulus of the useful signal. This adaptation is slow enough not to degrade the performance of the predictor filter 15.
  • the module 1 for extracting the jammer signal, object of the present invention corresponds substantially to the device described.
  • the transverse filter R (z) represented in FIG. 5 and finally all the transverse part useful for the hardly predictable interfering signals is deleted.
  • the module 1 for extracting the interfering signal used for the implementation of the identification device object of the present invention allows to estimate the predictable interfering signals and to recover the estimate of the interfering signal Yb (n) which makes it possible, of course, to isolate or extract the above-mentioned interfering signal.
  • Yb the estimate of the interfering signal
  • This module 1 for extracting the interfering signal thus appears as a device of the PDFE equalizer type in which the transverse part useful for interfering signals which are not very predictable, and therefore not necessary in the context of the implementation of the device which is the subject of the invention. , has been removed in accordance with the physical principle of superposition of equilibrium states relating to the processing of weakly predictable signals respectively of predictable signals.
  • bj (n) denotes the value of the coefficients of the predictive filter
  • a (n) denotes the value of the attenuation coefficient delivered by the first 12a and second 14a automatic gain control modules for each sample of rank n
  • ⁇ a and ⁇ b denote weighting coefficients.
  • the prediction process can also be normalized by dividing the adaptation steps by the signal strength.
  • this in an advantageous nonlimiting embodiment as shown in FIG. 3b, can include a module 20 for calculating the discrete Fourier transform of the estimated interfering signal Yb (n), this calculation module delivering the spectral components of the estimated interfering signal noted Yb (k), k designating the rank of the spectral component considered.
  • the module 3 for calculating the radio power of the interfering signal advantageously comprises, as shown in FIG. 3c, a periodic calculation module, over a determined number N of samples of the estimated interfering signal Yb (n), of a sum weighted by this number of samples of the square of the amplitude of each estimated interfering signal sample Yb (n).
  • the device, object of the invention as shown in Figures 2 and 3a to 3c can be used for reception of a frequency modulated broadcasting signal for example.
  • the FM signal whose carrier frequency is around 100 MHz, is received at the receiving antenna. It is then transposed to an intermediate frequency IF of 10.7 MHz then converted into a digital signal. This digital signal is transformed into a complex signal by a digital Hubert transform and transposed into base bands.
  • IF intermediate frequency
  • the powers of the wanted signals and of the interfering signal were normalized before demodulation and equal to 1 and 0.3 respectively.
  • the useful signal to interfering signal C / l ratio was approximately 5 dB.
  • the signal-to-noise ratio before entering the jammer identification device object of the invention was 40 dB.
  • the signal filtered by a channel part simulated the radio mobile channel using the Jakes method.
  • Jakes's method offers a process that involves model the coefficients of the channel by a sum of sinusoids. To obtain each path and for them to be decorrelated, each coefficient corresponds to a time translation of the same initial signal.
  • the radio channels used in the tests implemented were:
  • - channel 5 a Rice variable transmitter + a Rayleigh variable transmitter + a delay of 15 microseconds + noise at 40 dB.
  • the measurements were made with a zero receiver speed.
  • a centered white Gaussian additive noise with a power such that the signal to noise ratio C / B is equal to 40 dB has been added.
  • Such a noise level corresponds to the audible threshold, the distortion rate then being 9.3%.
  • the estimation of the frequency difference between the carriers is represented by the barycenter method with respect to the frequency difference ⁇ Fcb of the carrier of the interfering signal for the radio channels 1 to 5 previously mentioned in the description.
  • FIG. 4b representing the standard deviation of the estimate of the frequency deviation between the carriers by the barycenter method. This relative precision is obtained whatever the radio channel up to approximately 150 kHz. Beyond that, the interfering signal is cut by the station filter, which, of course, distorts the estimates.
  • Figures 4c and 4d show the estimation of the frequency difference between the carriers evaluated by the maximum method as a function of the frequency difference of the interfering signal ⁇ Fcb, respectively the standard deviation of l estimate of this frequency difference based on the same frequency difference by the maximum method.
  • This method gives more precise results over the entire frequency range, but only for mild radio channels, such as channel 1 and channel 2 previously mentioned in the description. For channel 4, in particular, the estimates are wrong, which tends to prove that the maximum method is less robust than the barycenter method.
  • the extraction module 1 previously described in the description of the interfering signal implemented in the device for identifying a interfering signal object of the invention appears as a good estimator of the normalized power of the useful signal with a small restriction for channel 4 previously described.
  • the device, object of the invention can advantageously be used in a multi-jammer configuration. Under these conditions, the extraction module 1 is capable of distinguishing a useful signal in the middle of several jammers. In addition, this extraction module 1 appears particularly well suited to increasing the number of loops, for identifying several jammers for example.
  • the operating mode of the interfering signal extraction module 1, object of the present invention makes it possible to identify any FM interfering signal whatever its frequency shift above 25 kHz relative to the signal carrier frequency useful.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'identification d'un signal brouilleur. Il comprend un module (1) permettant de discriminer en amplitude, fréquence et phase ce signal brouilleur, un module (2) d'estimation de la fréquence porteuse et un module (3) de calcul de la puissance radioélectrique du signal brouilleur. Application à l'identification de signaux brouilleurs vis-à-vis de signaux électriques à module sensiblement constant, tels que les signaux à modulation de fréquence.

Description

DISPOSITIFS D'IDENTIFICATION D'UN SIGNAL BROUILLEUR
D'UN SIGNAL RADIOELECTRIQUE
A MODULE SENSIBLEMENT CONSTANT
La présente invention concerne les dispositifs d'émission de signaux radioélectriques à module sensiblement constant, tels que les signaux émis en modulation de fréquence ou les modulations numériques à module sensiblement constant. Dans ce type de réseaux, chaque émetteur constitutif du réseau est susceptible de constituer un brouilleur vis-à-vis d'un émetteur voisin, en raison de la puissance des niveaux d'émission requis, par un phénomène d' interférences radioélectriques . Dans le cas d'une radiodiffusion à modulation de fréquence, par exemple, les phénomènes de brouillage les plus fréquents résultent de la présence des signaux émis par d'autres émetteurs du même type. Dans le cas d'un réseau cellulaire, ainsi que représenté en figure la, ce phénomène est lié à la structure de ce type de réseau. Ainsi, pour un véhicule V muni d'un récepteur FM, situé dans la zone de recouvrement des cellules A et B, le récepteur du véhicule reçoit un signal émis provenant de l'émetteur A. Un tel signal peut être considéré comme signal utile et occupe, en principe, une bande de fréquences de 330 kHz environ. Cette bande de fréquences, située autour de la fréquence porteuse, est désignée habituellement par canal hertzien. Les normes ou textes réglementaires en matière de radiodiffusion, Rapport du CCIR (Comité Consultatif pour les Industries Radioélectriques) Service Radiodiffusion, Annexe au volume X, 1990, stipulent que deux émissions, à partir d'un même émetteur, doivent être décalées en fréquence centrale d'au moins 300 kHz l'une de l'autre, un recouvrement étant introduit sinon. Pour éviter les recouvrements dans la même bande de fréquences, les émissions de tout émetteur voisin d'un autre émetteur, l'émetteur B sur la figure la, sont décalées en fréquence centrale de 200 kHz, voire le cas échéant de 100 kHz dans les cas les plus défavorables. On conçoit, en effet, qu'en fonction de l'implantation des émetteurs constitutifs du réseau, il soit nécessaire d'imposer des décalages aussi faibles, afin de satisfaire aux règles d'établissement des plans d'allocation de fréquences en vigueur. Un exemple de planification des fréquences est donné en figure lb . Dans la zone de recouvrement de deux cellules, le signal utile, défini comme le signal émis par l'émetteur A et reçu par l'utilisateur du récepteur, peut alors être brouillé par un canal hertzien voisin émis par un émetteur B, par un phénomène d'interférences canal adjacent.
Le phénomène d' interférences précité se manifeste lorsque le rapport de protection lié à la différence de niveau d'émission entre le signal utile et le signal brouilleur perturbateur est insuffisant pour que le récepteur puisse discriminer et détecter correctement le signal utile désiré. Une telle situation apparaît, notamment, lorsque le récepteur est situé à une grande distance de l'émetteur du signal utile mais à proximité d'un émetteur voisin. Dans ces conditions, le récepteur reçoit un signal relativement faible en provenance de l'émetteur engendrant le signal utile, accordé sur le canal hertzien de ce dernier, alors qu'il reçoit un signal relativement fort de l'émetteur émettant sur un canal voisin.
En effet, bien que l'amplitude maximale du signal engendré par l'émetteur brouilleur ne soit pas placée, en termes de fréquence, dans le canal de l'émetteur engendrant le signal utile, le signal brouilleur peut toutefois présenter une amplitude non négligeable pour le récepteur, ceci pour deux raisons : - soit l'émetteur brouilleur émet sans respecter strictement les caractéristiques du canal hertzien qui lui sont allouées ; soit le récepteur n'est pas suffisamment sélectif.
Dans l'un et l'autre cas, un tel phénomène entraîne une dégradation importante du signal audio ou vidéo reçu. Dans les récepteurs actuels, les signaux parasites engendrés par ce phénomène d'inter érences sont rejetés au niveau de l'étage à fréquence intermédiaire. Cependant, une telle réjection peut être très insuffisante pour assurer à l'auditeur une qualité d'écoute convenable. C'est le cas, en particulier, dans les zones très fortement urbanisées, où, d'une part, la densité d'émetteurs voisins peut être élevée, ce qui réduit en conséquence le décalage de fréquence du canal hertzien associé à chacun d'eux et où, d'autre part, des phénomènes de réflexion multiple peuvent, au moins localement, renforcer le phénomène d'interférences.
A l'heure actuelle, les possibilités de réduction ou de suppression des phénomènes d'inter érences précités sont réduites et mal adaptées à un traitement efficace de tels phénomènes, l'identification du ou des émetteurs brouilleurs, en un site donné, en vue de leur élimination apparaissant particulièrement mal aisée.
En particulier, il n'existe actuellement aucun appareil de type monocapteur permettant l'identification du phénomène d'interférence du canal adjacent par un traitement numérique. Pour un émetteur à modulation de fréquence donné, l'identification d'un ou plusieurs brouilleurs est effectuée, actuellement, par coupure, arrêt d'émission des émetteurs voisins puis remise en émission successive de ces derniers. Il est ainsi nécessaire de réaliser une interruption de service du réseau.
Une telle procédure apparaît particulièrement lourde et mal aisée. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités des techniques antérieures, par la mise en œuvre d'un dispositif d'identification d'un signal brouilleur de type monocapteur, permettant d'identifier l'émetteur de ce signal brouilleur en l'absence de toute interruption de service des émetteurs voisins d'un émetteur donné constitutifs d'un réseau d'émission de signaux radioélectriques à module sensiblement constant.
Un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un processus de traitement des signaux brouilleurs à partir des paramètres d' identification de tout signal brouilleur délivrés par le dispositif d'identification, objet de l'invention.
Le dispositif d'identification d'un signal brouilleur d'un signal radioélectrique a module sensiblement constant, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comporte un module d'extraction du signal brouilleur, permettant de discriminer en amplitude, en fréquence et en phase ce signal brouilleur vis-à-vis du signal radioélectrique à module sensiblement constant, un module d'estimation de la fréquence porteuse de ce signal brouilleur et un module de calcul de la puissance radioélectrique de ce signal brouilleur. Ces paramètres permettent d'identifier le signal brouilleur en fréquence, en puissance et en phase, vis-à-vis du signal radioélectrique à module sensiblement constant . Le dispositif, objet de l'invention, trouve application à la réception de tout signal radioélectrique à module sensiblement constant tel que les signaux numériques à modulation de phase, les signaux à modulation de fréquence, par exemple. II sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels, outre les figures la et 1b, la figure 2 représente, à titre illustratif, un dispositif d'identification d'un signal brouilleur d'un signal radioélectrique à module sensiblement constant conforme à l'objet de la présente invention, implanté dans un circuit de réception de type FM ; la figure 3a représente, à titre illustratif, un mode de réalisation particulier non limitatif d'un module d'extraction de signal brouilleur constitutif du dispositif d'identification, objet de l'invention tel que représenté en figure 2 ; la figure 3b représente, à titre illustratif, un mode de réalisation particulier non limitatif d'un module d' estimation de la fréquence porteuse du signal brouilleur, constitutif du dispositif d'identification objet de l'invention tel que représenté en figure 2 ; la figure 3c représente, à titre illustratif, un mode de réalisation particulier non limitatif d'un module de calcul de la puissance radioélectrique du signal brouilleur, constitutif du dispositif d'identification objet de l'invention tel que représenté en figure 2 ; les figures 4a et 4b représentent, à titre illustratif, des diagrammes d'estimation de l'écart de fréquence, respectivement de l'écart-type de cet écart de fréquence entre porteuses, signal utile, signal brouilleur, pour différents émetteurs brouilleurs de canal hertzien différent, lorsque la fréquence centrale de ces émetteurs brouilleurs est estimée par la méthode du barycentre, ainsi qu'illustré en figure 3b , - les figures 4c et 4d représentent, à titre illustratif, des diagrammes d'estimation de l'écart de fréquence respectivement de l'écart-type de cet écart de fréquence entre porteuses, signal utile, signal brouilleur, pour différents émetteurs brouilleurs de canal hertzien différent, lorsque la fréquence centrale de ces émetteurs brouilleurs est estimée par la méthode du maximum, ainsi qu'illustré en figure 3b ; les figures 4e et 4f représentent, à titre illustratif, un diagramme d' estimation de la puissance du signal utile, respectivement d'un brouilleur pour différents émetteurs brouilleurs de canal hertzien différent.
Une description plus détaillée d'un dispositif d'identification d'un signal brouilleur d'un signal radioélectrique à module sensiblement constant, objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 2.
D'une manière générale, on indique que le dispositif objet de l'invention réalise un traitement entièrement numérique d'un signal reçu par une antenne de réception. Ce traitement intervient après la partie haute fréquence HF, la transposition en fréquence autour de la fréquence intermédiaire HF/FI, la conversion analogique numérique CAN et la transformation du signal réel numérique en un signal complexe par l'application, ainsi que représenté en figure 2, d'une transformée de Hubert.
Le signal reçu à l'entrée du dispositif d'identification d'un signal brouilleur, objet de la présente invention, est donc un signal numérique complexe et en bande de base, ce signal comportant donc une partie réelle et une partie imaginaire. Pour cette raison, sur la figure 2, le signal délivré par le module de transformée de Hubert est symbolisé dans le dispositif objet de la présente invention par une double flèche représentant les parties réelles et imaginaires précitées.
Ainsi que représenté sur la figure 2, le dispositif objet de l'invention comportant la référence 0, comprend un module d'extraction de signal brouilleur recevant le signal reçu et permettant de discriminer en amplitude, fréquence et phase, le signal brouilleur du signal radioélectrique à module sensiblement constant, c'est à dire du signal délivré par le module de la transformée de Huber . Le module 1 d' extraction est réputé ainsi délivrer un signal brouilleur noté Br(n) représentatif de ce signal brouilleur. En outre, le dispositif d'identification 0 comprend un module 2 d'estimation de la fréquence porteuse du signal brouilleur, ce module d'estimation recevant le signal brouilleur discriminé Br(n) et délivrant une valeur de fréquence centrale du signal brouilleur, cette valeur de fréquence étant notée fBr(n) .
Enfin un module 3 de calcul de la puissance radioélectrique du signal brouilleur est prévu, lequel permet, à partir du signal brouilleur discriminé Br(n) délivré par le module d'extraction 1, de calculer la puissance radioélectrique de ce signal brouilleur pour délivrer une valeur de puissance notée PBr(n) .
On comprend ainsi que les paramètres de fréquence centrale fBr(n) et de puissance PBr(n) du signal brouilleur discriminé permettent ainsi d' identifier le signal brouilleur en fréquence, en puissance et en phase vis-à-vis du signal radioélectrique à module sensiblement constant affecté par ce dernier.
Différents modes de réalisation particuliers préférentiels non limitatifs des modules d'extraction 1, d'estimation 2 de la fréquence porteuse du signal brouilleur et de calcul 3 de la puissance radioélectrique de ce même signal brouilleur seront maintenant décrits en liaison avec les figures 3a à 3c. Pour la description préférentielle des modules précités, on indique que les notations ci-après sont retenues .
Pour un signal électrique reçu à module sensiblement constant X(n) constitué par des échantillons complexes représentatifs d'un signal utile reçu Su(n), on a la relation X(n) = Su(n) = Rr(n) . D'une manière générale, ainsi que représenté en figure 3a, le module 1 d'extraction du signal brouilleur comporte une boucle prédictive récursive des signaux brouilleurs prédictibles . Ainsi que représenté à la figure 3a, la boucle prédictive récursive précitée comprend au moins un premier module soustracteur 11 recevant le signal radioélectrique reçu à module sensiblement constant X(n) et une estimée Yb(n) du signal brouilleur Br(n) et délivrant un signal utile reçu discriminé Xa(n) . Le module soustracteur 11 effectue ainsi la soustraction entre X(n) et Br(n) ou une estimée Yb (n) de ce signal brouilleur.
En outre, un module 12 d'estimation non linéaire du signal reçu reçoit un signal Y(n) représentatif du signal utile reçu discriminé et délivre un signal utile reçu estimé Z (n) .
Un deuxième module soustracteur 13 est prévu, lequel reçoit le signal utile reçu estimé Z (n) et le signal Y (n) représentatif du signal utile reçu discriminé, ce deuxième module soustracteur 13 délivrant un signal d'erreur noté E (n) = Y(n) - Z (n) .
Un troisième module soustracteur 14 est prévu, lequel reçoit le signal utile reçu estimé Z(n) et un signal représentatif du signal radioélectrique à module sensiblement constant pour délivrer un signal brouilleur discriminé S (n) .
Un filtre prédicteur adaptatif 15, portant la référence B sur la figure 3a, reçoit le signal brouilleur discriminé S (n) et délivre le signal brouilleur estimé Yb(n) au premier module soustracteur 11. Le filtre prédicteur adaptatif 15 est par contre piloté par le signal d'erreur E(n) pour adapter ainsi la boucle prédictive récursive des signaux brouilleurs predictibles précédemment mentionnés dans la description.
En outre, ainsi que représenté sur la figure 3a, un premier 12a et un deuxième 14a module de contrôle automatique de gain sont prévus, ces modules étant pilotés par le signal d'erreur E(n) . Le premier module de contrôle automatique de gain 12a reçoit le signal utile reçu discriminé Xa(n) et le deuxième module de contrôle automatique de gain 14a reçoit le signal radioélectrique à module sensiblement constant X(n) . Le premier module de contrôle automatique de gain 12a délivre ainsi le signal Y(n) représentatif du signal utile reçu discriminé, alors que le deuxième module 14a de contrôle automatique de gain délivre le signal représentatif du signal radioélectrique reçu à module sensiblement constant au troisième module soustracteur 14.
Le fonctionnement du module d'extraction du signal brouilleur Yb (n) est le suivant. La boucle prédictive récursive des signaux brouilleurs predictibles peut être rapprochée de celle de l'algorithme d'égalisation PDFE (Prédictive Décision Feedback Equalizer) dans laquelle la boucle prédictive récursive prédictive mise en œuvre dans le cas du module d'extraction, objet de la présente invention, est obtenue en remplaçant la décision du processus d'égalisation PDFE par une non linéarité de Bussgang.
L'ajustement en amplitude est réalisé par une estimation récursive du module du signal utile. Cette adaptation est suffisamment lente pour ne pas dégrader les performances du filtre prédicteur 15. Pour une description du processus d'annulation de brouilleurs correspondant à un processus d'égalisation de type PDFE, on pourra utilement se reporter à la demande de brevet d'invention déposée en France le 19 février 1998 sous le numéro 98 02021 au nom de TELEDIFFUSION DE FRANCE.
Dans le cadre de la mise en œuvre du module 1 d'extraction représentée en figure 3a, conformément à l'objet de la présente invention, les équations permettant de discriminer le signal brouilleur sont données par les relations ci-après : Relation 1
Figure imgf000013_0001
+ Br(n) jxa(n)≈Su(n)
Compte tenu de la relation précédente, il vient : Yb (n) sensiblement égal à Br(n) .
On obtient ainsi en sortie du filtre prédictif 15 uniquement les termes du brouilleur à chaque instant d'échantillonnage n.
Vis-à-vis du dispositif d'annulation de brouilleur décrit dans la demande de brevet français 98 02021 précitée le module 1 d'extraction du signal brouilleur, objet de la présente invention, tel que représenté en figure 3a, correspond sensiblement au dispositif décrit dans la demande de brevet français précitée dans laquelle le filtre transverse R(z) représenté en figure 5 et finalement toute la partie transverse utile pour les signaux brouilleurs peu predictibles est supprimé.
En conséquence, le module 1 d'extraction du signal brouilleur utilisé pour la mise en œuvre du dispositif d'identification objet de la présente invention permet d'estimer les signaux brouilleurs predictibles et de récupérer l'estimation du signal brouilleur Yb (n) ce qui permet, bien entendu, d'isoler ou extraire le signal brouilleur précité. Pour une description plus détaillée du module 1 d' extraction du signal brouilleur représenté en figure 3a et permettant la mise en œuvre du dispositif d'identification objet de la présente invention, on pourra ainsi se reporter à la demande de brevet français n°98 02021 précédemment citée. Ce module d'extraction 1 du signal brouilleur apparaît ainsi comme un dispositif du type égaliseur PDFE dans lequel la partie transverse utile pour les signaux brouilleurs peu predictibles, et donc non nécessaire dans le cadre de la mise en œuvre du dispositif objet de l'invention, a été supprimée conformément au principe physique de superposition des états d'équilibre relatifs au traitement des signaux peu predictibles respectivement des signaux predictibles.
En ce qui concerne le mode opératoire proprement dit du module d'extraction 1 du signal brouilleur, les signaux mis en œuvre c'est à dire signal Xa(n) délivré par le premier module soustracteur 11, le signal d'erreur E(n) et le protocole de mise à jour du filtre prédictif 15, vérifient les relations suivantes : Relation 2
N
1. Calcul de Xa(n) = X(n)-∑bj(n)s(n-j) j=ι 2. Calcul de l'erreur : E(n)
Figure imgf000015_0001
M. -. . , ,_ B(n +l) = B(n) + δb(n)E(n)S*(n) 3. Mise a τour des filtres : a(n +l) = a(n)-δaE(n)xa*(n)
Dans les relations précédentes, on indique que : bj (n) désigne la valeur des coefficients du filtre prédictif, a(n) désigne la valeur du coefficient d'atténuation délivrée par les premiers 12a et deuxième 14a modules de contrôle automatique de gain pour chaque échantillon de rang n, δa et δb désignent des coefficients de pondération.
On obtient ainsi une structure dont la complexité est sensiblement identique à celle du processus CMA classique . Le processus de prédiction peut également être normalisé en divisant les pas d'adaptation par la puissance du signal.
En ce qui concerne le module 2 d'estimation de la fréquence porteuse du signal brouilleur, celui-ci, dans un mode de réalisation avantageux non limitatif tel que représenté en figure 3b, peut comprendre un module 20 de calcul de la transformée de Fourier discrète du signal brouilleur estimé Yb(n), ce module de calcul délivrant les composantes spectrales du signal brouilleur estimé noté Yb(k) , k désignant le rang de la composante spectrale considérée. Le module de calcul de la transformée de Fourier discrète 20 peut être mis en œuvre à partir d'un module de calcul de transformée de Fourier rapide par exemple . Relation 4 ffir(n) = sup|Yb(k)|
Globalement, on indique que la méthode du barycentre pour estimer la fréquence centrale du signal brouilleur donne satisfaction. Toutefois, dans certains cas, la méthode du maximum est susceptible de donner de meilleurs résultats et l'une des deux méthodes peut être utilisée à partir des modules 21 et 22 représentés à la figure 3b précédemment mentionnée.
Enfin, le module 3 de calcul de la puissance radioélectrique du signal brouilleur comporte avantageusement, ainsi que représenté en figure 3c, un module de calcul périodique, sur un nombre N déterminé d'échantillons du signal brouilleur estimé Yb(n), d'une somme pondérée par ce nombre d'échantillons du carré de l'amplitude de chaque échantillon de signal brouilleur estimé Yb (n) .
Dans ces conditions, la puissance radioélectrique du signal brouilleur vérifie la relation (5) : Relation 5
Figure imgf000017_0001
Le dispositif, objet de l'invention tel que représenté aux figures 2 et 3a à 3c, peut être utilisé pour la réception d'un signal de radiodiffusion à modulation de fréquence par exemple. Le signal FM, dont la fréquence porteuse se situe autour de 100 MHz, est reçu au niveau de l'antenne de réception. Il est alors transposé à une fréquence intermédiaire FI de 10,7 MHz puis converti en signal numérique. Ce signal numérique est transformé en signal complexe par une transformée de Hubert numérique et transposé en bandes de base. Pour évaluer l'efficacité du dispositif d'identification d'un signal brouilleur, objet de l'invention, différents essais et simulations ont été effectués pour des canaux hertziens différents et avec deux méthodes d'estimation développées, l'écart-type des estimations : estimation de l'écart en fréquence et estimation de la puissance brouilleur.
Les simulations réalisées ont été mises en œuvre en supposant que le signal utile est plus puissant que le signal brouilleur. En effet, dans le cas inverse, l'estimation du signal brouilleur est effectuée plus facilement .
Ces tests et simulations ont été effectués à partir d'un signal de musique classique " Opéra Carmen" , d'un signal de parole, et de musique de variétés du chanteur Michel JONASZ, chacun d'eux étant brouillé par un autre extrait de variétés de la chanteuse Suzanne VEGA.
Les puissances des signaux utiles et du signal brouilleur étaient normalisées avant démodulation et égales à 1 et 0,3 respectivement. Le rapport signal utile à signal brouilleur C/l était d'environ 5 dB . Le rapport signal à bruit avant entrée dans le dispositif d'identification de brouilleur objet de l'invention était de 40 dB.
Le signal filtré par une partie canal simulait le canal radio-mobile en utilisant la méthode de Jakes. La méthode de Jakes propose un processus qui consiste à modéliser les coefficients du canal par une somme de sinusoïdes. Pour obtenir chaque trajet et pour que ceux-ci soient décorrélés, chaque coefficient correspond à une translation temporelle du même signal initial . Les canaux hertziens utilisés dans les tests mis en œuvre étaient :
- canal 1 : un chemin direct en l'absence de bruit,
- canal 2 : un chemin direct + un bruit à 40 dB,
- canal 3 : deux émetteurs fixes + un retard de 15 microsecondes + un bruit de 40 dB,
- canal 4 : un émetteur fixe + un émetteur variable Rice
+ un bruit à 40 dB,
- canal 5 : un émetteur variable Rice + un émetteur variable Rayleigh + un retard de 15 microsecondes + un bruit à 40 dB .
Le tableau ci -après donne les valeurs des différents paramètres utilisés pour réaliser les essais de simulation précités .
Figure imgf000019_0001
40
3 0.7 0 5 40
1 1 00.2 15 40
5 2 1 0 0 2 0.20.2 0 15 40
Les mesures ont été effectuées avec une vitesse du récepteur nulle. Dans les canaux hertziens 2, 3, 4 et 5, on a rajouté un bruit additif blanc gaussien centré et de puissance telle que le rapport signal à bruit C/B soit égal à 40 dB . Un tel niveau de bruit correspond au seuil de l'audible, le taux de distorsion étant alors de 9,3 %.
Sur la figure 4a, on a représenté l'estimation de l'écart de fréquence entre les porteuses par la méthode du barycentre vis-à-vis de l'écart de fréquence ΔFcb de la porteuse du signal brouilleur pour les canaux hertziens 1 à 5 précédemment mentionnés dans la description.
La méthode du barycentre donne des estimations relativement précises.
La figure 4b représentant l'écart-type de l'estimation de l'écart de fréquence entre les porteuses par la méthode du barycentre. Cette précision relative est obtenue quelque soit le canal hertzien jusqu'à 150 kHz environ. Au-delà, le signal brouilleur est coupé par le filtre de station, ce qui, bien entendu, fausse les estimations.
Sur les figures 4c et 4 d, on a représenté l'estimation de l'écart de fréquence entre les porteuses évaluées par la méthode du maximum en fonction de l'écart de fréquence du signal brouilleur ΔFcb, respectivement l'écart-type de l'estimation de cet écart de fréquence en fonction du même écart de fréquence par la méthode du maximum. Cette méthode donne des résultats plus précis sur toute la gamme de fréquences mais uniquement pour les canaux hertziens peu sévères, tels que le canal 1 et le canal 2 précédemment mentionnés dans la description. Pour le canal 4, en particulier, les estimations sont erronées, ce qui tend à prouver que la méthode du maximum est moins robuste que la méthode du barycentre.
Ainsi, le module d'extraction 1 précédemment décrit dans la description du signal brouilleur mis en œuvre dans le dispositif d'identification d'un signal brouilleur objet de l'invention apparaît comme un bon estimateur de la puissance normalisée du signal utile avec une petite restriction pour le canal 4 précédemment décrit. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé avantageusement dans une configuration multi- brouilleurs. Dans ces conditions, le module d'extraction 1 est capable de distinguer un signal utile au milieu de plusieurs brouilleurs. En outre, ce module d'extraction 1 apparaît particulièrement bien adapté à une augmentation du nombre de boucles, pour identifier plusieurs brouilleurs par exemple.
Le mode opératoire du module d'extraction 1 de signal brouilleur, objet de la présente invention, permet d'identifier n'importe quel signal brouilleur FM quelque soit son décalage en fréquence au-dessus de 25 kHz par rapport à la fréquence porteuse du signal utile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'identification d'un signal brouilleur d'un signal radioélectrique à module sensiblement constant, caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens d'extraction du signal brouilleur, permettant de discriminer en amplitude, fréquence et phase ledit signal brouilleur dudit signal radioélectrique à module sensiblement constant ; des moyens d'estimation de la fréquence porteuse dudit signal brouilleur ; des moyens de calcul de la puissance radioélectrique dudit signal brouilleur, ce qui permet d'identifier ledit signal brouilleur en fréquence, en puissance et en phase, vis-à-vis du signal radioélectrique à module sensiblement constant.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour un signal radioélectrique reçu à module sensiblement constant X(n) constitué par des échantillons complexes représentatifs d'un signal utile reçu Su (n) et dudit signal brouilleur Br(n), X(n) = Su (n) + Br(n), lesdits moyens d'extraction du signal brouilleur comportent une boucle prédictive récursive des signaux brouilleurs predictibles.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite boucle prédictive récursive comprend au moins : un premier module soustracteur recevant ledit signal radioélectrique reçu à module sensiblement constant X(n) et une estimée Yb(n) dudit signal brouilleur Br (n) et délivrant un signal utile reçu discriminé Xa (n) ; des moyens d'estimation non linéaire du signal utile reçu recevant un signal Y(n) représentatif dudit signal utile reçu discriminé et délivrant un signal utile reçu estimé Z (n) ; - un deuxième module soustracteur recevant ledit signal reçu estimé Z (n) et ledit signal Y(n) représentatif dudit signal utile reçu discriminé et délivrant un signal d'erreur E(n) = Y(n) - Z (n) ; un troisième module soustracteur recevant ledit signal utile reçu estimé Z(n) et un signal représentatif dudit signal radioélectrique à module sensiblement constant et délivrant un signal brouilleur discriminé S (n) ; un filtre prédicteur adaptatif, piloté par ledit signal d'erreur E (n) , recevant ledit signal brouilleur discriminé S (n) et délivrant ledit signal brouilleur estimé Yb (n) audit premier module soustracteur ; des premier et deuxième moyens de contrôle automatique de gain, pilotés par ledit signal d'erreur recevant ledit signal utile reçu discriminé Xa(n), respectivement ledit signal radioélectrique à module sensiblement constant X (n) , et délivrant ledit signal Y(n) représentatif dudit signal utile reçu discriminé, respectivement ledit signal représentatif dudit signal radioélectrique reçu à module sensiblement constant.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'estimation de la fréquence porteuse dudit signal brouilleur comportent au moins : des moyens de calcul de la transformée de Fourier dudit signal brouilleur estimé Yb (n) , délivrant des composantes spectrales dudit signal brouilleur estimé ; des moyens de calcul du barycentre desdites composantes spectrales, la fréquence porteuse estimée dudit signal brouilleur étant prise égale à la valeur du barycentre desdites composantes spectrales .
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'estimation de la fréquence porteuse dudit signal brouilleur comportent au moins : des moyens de calcul de la transformée de Fourier dudit signal brouilleur estimé Yb(n), délivrant les composantes spectrales dudit signal brouilleur estimé ; des moyens de sélection, parmi lesdites composantes spectrales de ce signal brouilleur estimé, de la composante spectrale d'amplitude maximale, la fréquence porteuse estimée dudit signal brouilleur étant prise égale à la valeur en fréquence de ladite composante spectrale d'amplitude maximale.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul de la puissance radioélectrique dudit signal brouilleur comportent des moyens de calcul périodique, sur un nombre N déterminé d'échantillons dudit signal brouilleur estimé Yb(n), d'une somme pondérée par ce nombre d'échantillons, du carré de l'amplitude de chaque échantillon dudit signal brouilleur estimé Yb(n) .
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