Brevet FR2897215A1 — publié le 20070810

La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'annulation des interférences inhérentes à la colocalisation de terminaux multi-standards à proximité fréquentielle dans un système de communication. Elle s'inscrit notamment dans le cadre de la mise en oeuvre du standard émergeant DVB-H ayant pour objet de permettre la réception de programmes de télévision numérique par des terminaux mobiles multistandards tels que futurs téléphones portables, PDA ou autres concepts multimédias. L'une des plus récentes évolutions dans le domaine des communications sans fil est la tendance vers l'intégration dans un seul terminal de multiples fonctions telles que téléphone, console de jeux, agenda numérique (PDA), caméra numérique, navigateur Internet, email, etc Il apparaît donc évident que l'on s'oriente vers l'implémentation de terminaux multi-standards faisant cohabiter des applications tel que le téléphone cellulaire multi bandes au standard GSM (900, 1800 et 1900MHz), les accès aux réseaux locaux sans fils WLAN aux fréquences 2.4 et 5 GHz ainsi que la réception télévision numérique au standard DVB-H pour les terminaux mobiles ou DVB-T pour les applications fixes localisés en bande UHF (470-860 MHz). La carte fréquentielle représentée par la figure 1 représente les fréquences de ces différents standards. Pour chacun de ces différents modes, le terminal doit être capable d'émettre et de recevoir en conformité avec les standards respectifs. Or dans un tel terminal multi-mode cellulaire/DVB -H (T)/WLAN les fuites des signaux amplifiés d'émission vers les autres parties RF du terminal peuvent causer une dégradation notable des performances notamment sur les parties en réception. Un filtrage RF sérieux permettra de minimiser le bruit hors bande des émissions dans les bandes de réception. Ces filtrages sont généralement opérés par des filtres à forte réjection de type SAW (Surface Acoustic Wave) ou BAW (Bulk Acoustic Wave), cependant un problème majeur demeure dans ce type d'architecture lié à la proximité fréquentielle des standard GSM 900MHz et de la bande UHF pour l'Europe. En effet, le mode DVB-H (T) étant un mode de réception uniquement, il reste entièrement perméable aux interférences à fort niveau présentées par la voie émission du GSM 900 situés entre 894 et 915MHz. Les téléphones cellulaires au standard GSM sont capables de délivrer une puissance de 33dBm soit 2W. Néanmoins les études statistiques montrent que la puissance moyenne d'émission se situe plutôt vers 20dBm, aussi dans un environnement proche (à 1 m environ), un récepteur numérique est potentiellement en présence d'une interférence de l'ordre de -10dBm donc à fort niveau comparé à la sensibilité des récepteur situé vers -80dBm. Différents dispositifs de réjection sont connus de l'état de la technique tel un dispositif de réjection de type notch filter mais il n'est pas suffisamment sélectif pour permettre une immunité efficace de la bande supérieure de la bande UHF vis à vis des émissions GSM du terminal. L'invention vise à remédier à ce problème plus particulièrement pour les récepteurs DVB-T qui peuvent se trouver dans un environnement de téléphone cellulaire et naturellement plus particulièrement si la réception se situe dans la zone supérieure du spectre UHF. L'invention consiste en un procédé d'annulation d'interférences entre signaux à proximité fréquentielle, inhérentes à la colocalisation de terminaux multi-standards, dans un système de communication. Il comporte les étapes de prélèvement par couplage d'un signal interférent émis vers un premier terminal puis de formation d'une boucle de neutrodynage de ce signal sur le signal perturbé reçu par un des seconds terminaux en fonction d'une information significative du niveau de perturbations dues à ce signal interférent. Un tel concept permet d'obtenir une réjection dynamique très efficace et supérieure à un dispositif de filtrage réjecteur passif. Préférentiellement, l'information significative du niveau de perturbations est déduite de la composante porteuse à bruit C/N du signal perturbé et prélevé à la sortie du démodulateur de la chaîne de réception de ce signal. L'étape de prélèvement par couplage du signal interférent se fait préférentiellement au niveau du signal interférent émis par le premier terminal. Selon une variante du procédé selon l'invention, l'étape de prélèvement par couplage du signal interférent se fait au niveau du signal perturbé reçu par un des seconds terminaux, puis par isolation de l'interférent par filtrage. Préférentiellement, l'étape de formation d'une boucle de neutrodynage commence par une étape de déphasage par un circuit de retard du signal prélevé pour obtenir un signal en opposition de phase, puis par une étape d'atténuation du signal déphasé. L'invention consiste également en un dispositif d'annulation d'interférences entre signaux à proximité fréquentielle, inhérentes à la colocalisation de terminaux multi-standards dans un système de communication et qui comprend un élément coupleur pour prélever un signal, émis vers un premier terminal, source d'interférences sur un signal reçu par un des autres terminaux et des éléments formant une boucle de neutrodynage sur le signal reçu à partir du signal source d'interférences, boucle commandée par un signal indicateur du niveau de perturbations dues à ce signal interférent. Préférentiellement, la boucle de neutrodynage comprend un élément de retard pour déphaser le signal prélevé, un atténuateur commandé en tension par le signal indicateur du niveau de la perturbation pour atténuer le niveau du signal interférent déphasé et un sommateur pour additionner le signal interférent déphasé et atténué avec le signal reçu perturbé par l'interférence. De même, préférentiellement, le signal indicateur de la perturbation est un signal numérique converti en analogique par un élément convertisseur et amplifié par un amplificateur, fonction du signal représentant le rapport signal sur bruit délivré par le démodulateur de la chaîne de réception du signal reçu. Préférentiellement, le signal interférent provient de signaux émis dans la bande GSM et le signal reçu est dans la bande UHF. Le dispositif innovant proposé ici permet l'utilisation du standard DVBH sur toute la bande UHF pour les terminaux multi bandes cellulaire/DVB-H. Il permettra de plus l'utilisation de récepteurs DVB-T dans un environnement GSM 900MHz. Les caractéristiques et avantages de l'invention mentionnée ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels : - la figure 1 déjà décrite, représente une carte fréquentielle des standards DVB-T (H) û GSM 900MHz ; - les figures 2a, 2b, 2c et 2d représentent le phénomène d'interférence réciproque; - la figure 3 représente une architecture du concept proposé et, - la figure 4 représente une autre architecture du concept proposé. Les effets indésirables provoqués par des perturbat ions dues aux signaux GSM sur un terminal cellulaire vont être explicités à l'aide des figures 2a, 2b, 2c et 2d. En effet, on considère un étage classique de conversion de fréquence de récepteur tel représenté sur la figure 2b comprenant principalement un mélangeur M et un oscillateur local LO de fréquence Fco permettant de convertir le signal d'entrée RF en un signal en fréquence intermédiaire IF. Le signal d'entrée RF représenté par la figure 2a est composé d'un signal UHF du canal sélectionné Ch60, par exemple 60, et d'amplitude inférieur à celle de l'interférent GSM. La courbe représentant le bruit de l'oscillateur local LO est représenté sur la figure 2d. Le phénomène d'interférence réciproque ou en anglais reciprocal mixing apparaît lorsque les bandes latérales de bruit de l'oscillateur local autour de la fréquence Fco se mélangent avec une interférence issue d'un perturbateur à fort niveau, proche du signal à recevoir. Il s'en suit une dégradation de la sensibilité des récepteurs en présence de ce perturbateur à fort niveau. En conséquence, et comme le montre la représentation du bruit thermique de la figure 2c, le plancher de bruit du signal IF en fréquence intermédiaire du canal sélectionné Ch60 est augmenté et par ce fait le rapport porteuse à bruit C/N (en anglais Carrier to Noise) à l'entrée du circuit de démodulation est automatiquement dégradé, ceci entraîne ainsi une perte de sensibilité du récepteur. A ce niveau de la chaîne de réception, ce bruit additionnel dans le canal utile, par exemple 60, ne peut être filtré car il se trouve dans le canal sélectionné. La figure 3 représente une architecture du concept proposé. Un émetteur GSM et un récepteur DVB-H d'un terminal multi-standard sont représentés. Ils comportent des antennes GSM A2, A3 et UHF Al quasiment colocalisées. Les signaux S2, S3 délivrés aux antennes GSM A2, A3 ont une forte dynamique de puissance et le signal S2 émis dans la bande de fréquence 890-915 MHz va interférer avec le signal S1 reçu par l'antenne UHF Al . Les signaux GSM délivrés à l'antenne peuvent atteindre par exemple 2W soit 33dBm comparé à la sensibilité des récepteur DVB-T(H) de l'ordre de -80dBm (en modulation 64QAM). Une isolation globale liée simultanément au filtrage et au découplage entre antenne supérieure à 110dB serait donc nécessaire. On se trouve alors dans les conditions décrites précédemment d'une interférence à fort niveau du signal S2 sur le signal S1, susceptible de générer le phénomène de reciprocal mixing , l'augmentation du bruit plancher entraînant alors une dégradation sensible du rapport porteuse à bruit C/N. Les signaux GSM S2, S3 émis par les antennes A2 et A3 dans les bandes de fréquence 890 û 915 MHz et 1800 1900 MHz proviennent d'une chaîne d'émission classique dont les éléments correspondant aux filtres 1, amplificateurs 2 , circuit de réception des signaux RF 3 et processeur de signaux en bande de base 4 sont schématisés. Leurs fonctions sont connues de l'homme de métier et ne seront pas explicitées. De même, le signal DVB-H est reçu par l'antenne UHF Al et une chaîne de réception classique comportent entre autres, associés à des filtres 5 et des amplificateurs à faible bruit LNA (Low Noise Amplifier en anglais) 6, un élément tuner 7 et un élément de démodulation 8 par exemple un démodulateur OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing en anglais) et permettra au signal reçu par l'antenne Al d'être démodulé. Ce signal démodulé est par exemple un signal répondant à la norme MPEG 2 TS . Une information concernant le rapport signal sur bruit C/N du signal démodulé est disponible à la sortie du démodulateur. Le dispositif selon l'invention propose de former une boucle de neutrodynage de l'interférence produite par le signal GSM sur le signal UHF commandée à partir de l'information du rapport signal sur bruit info C/N générée par le démodulateur OFDM. Une partie du signal d'émission GSM dans la bande 890 -915MHz est prélevée directement en sortie émission par le biais d'un coupleur 20dB 15 , par exemple. Ce signal est ensuite retardé pour introduire un déphasage de 180 par un circuit à retard 10, constitué par exemple par une longueur de ligne microstrip ou par un déphaseur passif. Le retard est calibré de manière à venir de plus compenser le retard du signal GSM lié à la distance physique entre antennes et au passage de l'interférence dans les circuits de filtrage et d'amplification faible bruit UHF. Ce signal déphasé est appliqué à l'entrée d'un atténuateur 11 commandé en tension par un signal significatif de la dégradation du signal. Ce signal est, par exemple, généré par l'information numérique représentant le rapport signal sur bruit C/N issu du démodulateur 8 . Il pourrait être généré par toutes autres informations en rapport avec la dégradation apparue suite à ces interférences prélevées au niveau du démodulateur telles les taux d'erreurs ou au niveau du tuner telles le niveau du signal sur un canal adjacent ou non ou à tout autre niveau où cette dégradation du signal pourrait être remarquée. Cette information digitale est transformée en un signal analogique par un convertisseur digital analogique DAC 13 puis amplifié par l'amplificateur 12 avant d'être appliquée sur l'entrée de commande en tension de l'atténuateur 11. L'atténuation du signal retardé est donc régulé par l'information concernant le bruit du au reciprocal mixing décrit à l'aide de la figure 2. Une sommation, par un sommateur 14, des signaux issus d'une part de l'atténuateur 11 commandé en tension et du signal issu de la chaîne de réception DVB-T(H) d'autre part, est opérée derrière l'étage d'amplification à faible bruit (LNA) 6 et permet donc de réduire la perturbation due aux interférents. Sur la base du dispositif selon l'invention décrit précédemment, la méthode selon l'invention consiste à l'apparition de l'interférence GSM sur le signal UHF, dans une première phase, à sommer en opposition de phase le signal S2 prélevé sur la chaîne d'émission 900MHz et le signal UHF comportant les interférences dues à ce signal GSM. Cette sommation s'opère avec une amplitude relative quelconque. Ensuite, dans une deuxième phase, le démodulateur OFDM 8 détecte alors la dégradation du rapport signal sur bruit C/N et délivre une information sur ce rapport signal sur bruit C/N mesuré qui vient piloter l'atténuateur variablel 1 inséré dans la boucle de neutrodynage et gère ainsi l'amplitude de l'atténuateur 11 pour minimiser l'interférence au niveau du sommateur 14 par une sommation d'égale amplitude et en opposition de phase et permet ainsi d'optimiser le critère de performance du rapport signal sur bruit C/N en sortie démodulateur. En absence d'émission cellulaire GSM 900, on ne vient sommer qu'une contribution de bruit au signal UHF, n éanmoins la présence de l'atténuateur 11 rend cette contribution négligeable et par ce fait n'affecte pas les performances en terme de rapport signal sur bruit du canal DVB-T (H). La figure 4 illustre un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention et s'applique plus particulièrement à un récepteur DVB-T/H Ce dispositif similaire au dispositif décrit par la figure 3 et également au fonctionnement basé sur la réduction de l'interférent à l'aide d'une boucle de neutodynage se différencie par le prélèvement de l'interférent qui se fait au niveau du signal perturbé par l'intermédiaire d'un coupleur 20 associé à un filtre 21 très sélectif û par exemple de type SAW. L'interférent ainsi isolé est, comme dans le mode de réalisation de la figure 3, déphasé de 180 par un circuit à retard 10. Le signal déphasé est ensuite atténué par l'atténuateur 11 commandé en tension par un signal correspondant au rapport signal sur bruit C/N issu du démodulateur puis sommé par le sommateur 14 avec le signal UHF d'entrée, de façon à réduire l'influence de la perturbation due aux interférents GSM. La boucle de neutrodynage reste donc identique au concept précédemment décrit. Ce concept permet d'étendre l'utilisation du standard DVB-H, actuellement limité à 700MHz, à toute la bande UHF. Il autorise de plus l'utilisation de récepteur DVB-T(H) dans un environnement GSM pour les zones géographique possédant des multiplex dans la partie supérieure du spectre UHF ce qui n'était pas envisageable à ce jour. Il permet dans le cadre de l'implémentation de terminaux mufti- standards regroupant à la fois des applications cellulaires de type GSM 900MHz et la réception numérique terrestre sur les standards DVB-T & H pour le mobile, d'éviter une dégradation notable de la sensibilité du récepteur DVB-T (H) provoqué par la proximité fréquentielle des 2 applications et notamment par la présence d'une interférence GSM à fort niveau dans la voie UHF.20 Revendications 1. Procédé d'annulation d'interférences entre signaux à proximité fréquentielle, inhérentes à la colocalisation de terminaux multistandards (A1, A2, A3), dans un système de communication, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : prélèvement par couplage d'un signal interférent émis vers un premier terminal (A2) et, formation d' une boucle de neutrodynage de ce signal sur le signal perturbé (Si), reçu par un des seconds terminaux (Al) en fonction d'une information significative du niveau de perturbations dues à ce signal interférent. 2. Procédé d'annulation des interférences selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'information représentante du niveau de perturbations est déduite de la composante porteuse à bruit (C/N info) du signal perturbé et prélevé à la sortie du démodulateur (8) de la chaîne de réception de ce signal. 3. Procédé d'annulation des interférences selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de prélèvement par couplage du signal interférent se fait au niveau du signal interférent émis par le premier terminal. 4. Procédé d'annulation des interférences selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de prélèvement par couplage du signal interférent se fait au niveau du signal perturbé reçu par un des seconds terminaux, puis par isolation de l'interférent par filtrage. 5. Procédé d'annulation des interférences selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que l'étape de formation d'une boucle de neutrodynage commence par une étape de déphasage par un circuit de retard (10) dusignal prélevé pour obtenir un signal en opposition de phase, puis par une étape d'atténuation du signal déphasé. 6. Dispositif d'annulation d'interférences entre signaux à proximité fréquentielle, inhérentes à la colocalisation de terminaux multi-standards dans un système de communication, caractérisé en ce qu'il comprend : un élément coupleur (15, 20) pour prélever un signal (S2), émis vers un premier terminal, source d'interférences sur un signal reçu par un des autres terminaux (A1) ; des éléments (21, 10, 11, 14) formant une boucle de neutrodynage sur le signal reçu (Si) à partir du signal (S2) source d'interférences, boucle commandée par un signal indicateur du niveau de perturbations dues à ce signal interférent. 7. Dispositif d'annulation des interférences selon la revendication 6, caractérisé en ce que la boucle de neutrodynage comprend un élément de retard (10) pour déphaser le signal prélevé, un atténuateur (11) commandé en tension par le signal indicateur du niveau de la perturbation pour atténuer le niveau du signal interférent déphasé et un sommateur (14) pour additionner le signal interférent déphasé et atténué avec le signal reçu perturbé par l'interférence. 8. Dispositif d'annulation des interférences selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal indicateur du niveau de perturbations est un signal numérique, converti en analogique par un élément convertisseur (13) et amplifié par un amplificateur (12), fonction du signal (C/N info) représentant le rapport signal sur bruit délivré par le démodulateur de la chaîne de réception du signal reçu. 9. Dispositif d'annulation des interférences selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal interférent provient de signaux (S2) émis dans la bande GSM. 10. Dispositif d'annulation des interférences selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal reçu (Si) est dans la bande UHF.