Brevet FR2916920A1 — publié le 20081205

-1- La présente invention concerne la réception d'un signal transmis multiplexé en fréquence, et en particulier mais non exclusivement la détection de bruit impulsif dans un tel signal. On sait que la transmission d'un signal multiplexé en fréquence, en particulier la transmission par modulations multiporteuses, peut être soumise à des bruits impulsifs, générés par exemple par des commutations ou des perturbations atmosphériques. Ces bruits impulsifs parasitent considérablement le signal reçu, donc la qualité de la transmission, si bien que l'on emploie des procédés de correction ou de renvoi des données erronées. L'efficacité de ces procédés peut être améliorée en détectant la présence de bruit impulsif. En effet, une fois un bruit impulsif détecté sur un signal reçu, il est possible d'abandonner ou de corriger ce signal, ou encore de l'identifier comme porteur de données erronées, en vue de donner moins de poids à ces données lors d'un processus de décodage. On connaît déjà, parmi les procédés de détection de bruits impulsifs, l'utilisation de porteuses pilotes, qui permettent de transmettre un signal porteur de données connues à l'avance du récepteur, sur une ou plusieurs fréquences réservées à cet effet. Lorsqu'un bruit impulsif affecte le signal reçu, les données provenant des porteuses pilotes sont également perturbées, si bien que le récepteur qui reconnaît que les données sont affectées, peut détecter que le signal reçu est erroné. Un problème posé par l'utilisation de porteuses pilotes réside dans le fait que l'on doit réserver un certain nombre des fréquences de transmission à des porteuses pilotes. Ainsi, toutes les fréquences disponibles pour la transmission des données ne peuvent pas être utilisées, ce qui restreint le débit de transmission. En outre, certains standards de communication ne spécifient pas l'utilisation de porteuses pilotes, et ne permettent donc pas de détecter des bruits impulsifs en utilisant des porteuses pilotes. La présente invention vise notamment à fournir un procédé de réception permettant de détecter un bruit impulsif de façon simple, sans encombrer le réseau de transmission. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réception d'un signal transmis multiplexé en fréquence, comprenant une étape de mesure du bruit présent sur au moins une fréquence non utilisée pour la transmission du signal. Ainsi, la mesure de bruit permet de détecter un bruit impulsif, sans pour autant occuper l'une des fréquences utilisées pour la transmission des données portées par le signal transmis. En conséquence, l'ensemble des fréquences généralement utilisées pour la transmission peut exclusivement être réservé à la transmission de données utiles, puisqu'il n'est pas nécessaire de réserver certaines de ces fréquences pour les porteuses pilotes. -2- De plus, non seulement le débit de transmission n'est pas restreint par l'utilisation de porteuses pilotes, mais on peut en outre appliquer le procédé de détection de bruit impulsif à des procédés de transmission n'utilisant pas de porteuses pilotes, tels que les systèmes PLT de transmission par courants porteurs. Une fréquence non utilisée pour la transmission sera de préférence une fréquence n'ayant pas de composante dans le signal émis, non utilisée pour la modulation, ne transportant pas de données, le terme données regroupant à la fois des données utiles, des données de synchronisation (notamment les données des porteuses pilotes) et des données de remplissage. On peut noter que le signal transmis selon le procédé décrit ci-dessus peut être par exemple un symbole de type OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Ce symbole OFDM est réparti sur un bloc de porteuses ayant une certaine fréquence. Le multiplexage orthogonal constitue un procédé efficace pour moduler un signal puisqu'il permet de répartir un signal sur un grand nombre de fréquences, ces fréquences pouvant être très proches sans pour autant interférer du fait qu'elles sont orthogonales entre elles. Il en résulte que l'on peut transmettre un maximum d'informations sur une portion de fréquences donnée. On notera également qu'un signal transmis multiplexé en fréquence peut éventuellement subir d'autres traitements entre l'étape de multiplexage et l'étape de transmission. L'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - La fréquence non utilisée pour la transmission du signal est une fréquence sur laquelle la transmission du signal est définie comme interdite par un texte officiel tel qu'une législation. Par exemple, cette fréquence est définie comme interdite par un standard de communications, une loi, ou un cahier des charges de constructeur, ces législations réservant certaines fréquences à des applications particulières (radios-amateurs, radiodiffusion, défense nationale, ...). Ces fréquences non utilisées pour la transmission peuvent être appelées par exemple "fréquences coupées", "fréquences interdites", "fréquences éteintes", "trous", "notches", .... Lors de la transmission d'un signal, on n'émet rien sur ces fréquences coupées, mais le signal reçu peut tout de même présenter sur celles-ci des composantes, dues à la présence de bruit stationnaire et éventuellement de bruit impulsif apparus au cours de la transmission. Ainsi, en mesurant le bruit sur ces fréquences coupées, via la mesure de la puissance du signal, on peut identifier une variation substantielle du bruit, laquelle sera révélatrice de l'apparition d'un bruit impulsif au cours de la transmission. En effet, même si les fréquences coupées sont susceptibles d'être particulièrement perturbées par du bruit stationnaire, du fait qu'elles -3- correspondent à des fréquences utilisées pour d'autres applications, le niveau de bruit stationnaire est généralement bien plus bas que le niveau d'un bruit impulsif affectant le signal. En conséquence, la mesure d'une valeur importante de bruit sur ces fréquences coupées permet de déterminer la présence d'un bruit impulsif sur le signal transmis, et donc de données erronées. On peut cependant prévoir de ne pas utiliser certaines des fréquences coupées définies dans la législation, du fait que ces fréquences sont trop polluées par d'autres systèmes de télécommunication ou par des dispositifs électriques. On notera que les fréquences coupées peuvent également comprendre les fréquences inférieures ou supérieures aux fréquences utilisées pour la transmission des données. - Le procédé comprend une étape de comparaison d'une valeur du bruit mesuré à une valeur de seuil. Cette comparaison permettra de détecter un bruit impulsif si la valeur du bruit mesurée est supérieure à la valeur de seuil. - La valeur de seuil correspond à une valeur prédéterminée de bruit stationnaire, associée à une marge prédéterminée. Cette marge permet de tolérer certains bruits légèrement plus élevés que le bruit stationnaire prédéterminé. De préférence, la valeur de bruit stationnaire est prédéterminée en mesurant le bruit stationnaire présent sur la fréquence préalablement à la transmission du signal ou au cours de la phase d'estimation. En effet, à la différence d'un bruit impulsif, le bruit stationnaire (ou bruit de fond) est présent en permanence dans le système de transmission et ne varie que très peu dans le temps, si bien qu'on le considère constant à l'échelle d'une communication numérique de quelques secondes, au cours de laquelle plusieurs milliers de symboles OFDM sont transmis. Ainsi, la valeur du bruit stationnaire peut être mesurée ou calculée à un autre moment que lors de la transmission du signal. Par exemple, ce bruit stationnaire peut être mesuré au moment d'une connexion entre au moins deux terminaux de communication mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, ou bien de façon périodique au cours de la communication. - Le procédé comprend une étape de détermination de la marge en fonction de la valeur de la fréquence. Ainsi, si la marge varie en fonction de la valeur de la fréquence, on peut prévoir une marge élevée pour une fréquence coupée susceptible d'être beaucoup perturbée par des interférences avec d'autres appareils, ou une marge plus petite pour une fréquence coupée moins perturbée. - On considère qu'un bruit impulsif est détecté si le bruit mesuré est supérieur à la valeur de seuil et, le cas échéant, on met de préférence en oeuvre l'une des étapes suivantes : nouvelle transmission des données transportées par le signal transmis, abandon des données, marquage des données, attribution aux données d'une valeur de pertinence, cette valeur étant de préférence inversement proportionnelle à la valeur du -4- bruit mesuré. Ainsi, une fois un bruit impulsif détecté, on peut procéder à des étapes d'exploitation de cette détection pour améliorer la qualité de l'ensemble des signaux transmis. On notera que ces étapes d'exploitation peuvent n'être mises en oeuvre que sur un certain intervalle de fréquences, du fait que le bruit impulsif n'a été détecté que sur certaines des fréquences coupées. - On met en oeuvre l'étape de mesure du bruit sur plusieurs fréquences, en particulier sur un intervalle continu de fréquences. On mesure dans ce cas le bruit sur une bande de fréquences. - Le procédé comprend une étape d'estimation du bruit impulsif sur des fréquences autres que celles sur lesquelles le bruit a été mesuré. Ainsi, la mesure du bruit sur des fréquences coupées est suivie d'une interpolation de la valeur du bruit sur les fréquences non coupées, utilisées pour la transmission, interpolation qui peut être suivie d'un traitement du signal, par exemple du retranchement de la valeur du bruit estimé. L'invention a également pour objet un dispositif de communication comportant des moyens de réception d'un signal transmis multiplexé en fréquence, apte à la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus. L'invention a en outre pour objet un système de communication comprenant des moyens d'émission et des moyens de réception d'un signal transmis multiplexé en fréquence, apte à la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. L'invention a enfin pour objet un programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, un support d'enregistrement de ce programme et une mise à disposition de ce programme en vue de son téléchargement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un système de communication selon un mode particulier de réalisation de l'invention ; -la figure 2 est un graphe illustrant le bruit d'un signal reçu selon un mode de réalisation de l'invention, ce signal n'étant pas affecté par un bruit impulsif ; - la figure 3 est un graphe similaire à celui de la figure 2, dans lequel le signal reçu est affecté par un bruit impulsif ; -la figure 4 est un schéma fonctionnel illustrant des étapes préalables au procédé de réception des signaux illustrés sur les figures 2 et 3 ; et -la figure 5 est un schéma fonctionnel illustrant le procédé de réception des signaux illustrés sur les figures 2 et 3. Un système de communications 10 permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention comprend deux terminaux de communication 14, 16 reliés par un réseau -5- de transmission 12. Ces terminaux 14, 16, par exemple des ordinateurs ou des téléphones portables, comportent chacun un modem 18, 19, comportant des moyens d'émission et de réception de signaux. Dans l'exemple décrit, le réseau de transmission 12 est un réseau de courants porteurs en ligne (PLT). Le réseau 12 permet de transmettre des signaux multiplexés en fréquence. Ainsi, pour transmettre un message depuis le terminal 14 vers le terminal 16, les moyens d'émission du modem 18 effectuent une modulation du message multiplexé en fréquence. A cet effet, le message est décomposé en plusieurs groupes de données, ces données étant transmises successivement au terminal 16 par des signaux. Pour transmettre un signal, on transmet simultanément des données en parallèle sur différentes porteuses, chaque porteuse correspondant à une fréquence de transmission. Un bloc de porteuses transmises simultanément compose le signal, constituant par exemple un symbole OFDM. Le multiplexage OFDM permet de multiplexer la transmission sur des fréquences orthogonales, ce qui évite les interférences entre les différentes porteuses. Lors de la transmission de ce symbole OFDM, les moyens de réception du modem 19 du terminal destinataire 16 démodulent le signal reçu, de façon à pouvoir utiliser les données portées par le symbole OFDM. On notera que, lors de la transmission d'un message, les différentes données peuvent être transmises avec une redondance, au moyen d'algorithmes de codage, afin que l'abandon des données fournies par un symbole OFDM ne soit pas gênant pour la transmission du message général, du fait que les données abandonnées peuvent être récupérées dans un ou plusieurs autres symboles OFDM. Par ailleurs, parmi les différentes fréquences que l'on peut utiliser pour la transmission d'un signal tel qu'un symbole OFDM, définissant une bande allouée, se trouvent des fréquences qui sont généralement utilisées pour des applications particulières, telles que des radios amateurs, des appareils électriques ou de communication, ou encore des fréquences réservées à des fins de défense nationale. De telles fréquences, que l'on désignera dans la suite par fréquences coupées , ne peuvent pas être utilisées pour la transmission de données que l'on souhaite effectuer entre les terminaux 14 et 16. Elles sont définies dans des standards de communication, dans des lois, ou encore dans des documentations de constructeurs. Les fréquences coupées peuvent également comprendre les fréquences inférieures ou supérieures aux fréquences utilisées pour la transmission des données, notamment les fréquences qui suivent ou qui précèdent la gamme des fréquences utilisées pour la transmission des données. L'ensemble des fréquences coupées définit une bande interdite. -6- A titre d'exemple, une spécification peut définir, aux Etats-Unis, une bande interdite comprenant les fréquences coupées F suivantes : F2.0 MHz 3.5F4.0MHz 5.33 F 5.407 MHz 7.0F7.3MHz 10.10 F 10.15 MHz 14.0 F 14.35 MHz 18.068F18.168MHz 21.0 F 21.45 MHz 24.89 F 24.99 MHz F28.0 MHz. Afin de garantir la qualité de la transmission d'un message depuis le terminal 14 vers le terminal 16, les moyens de réception du modem 19 sont capables de détecter un bruit impulsif qui aurait affecté la transmission de l'un des symboles OFDM. Comme on le verra dans la suite, si un bruit impulsif est détecté lors de la transmission d'un symbole OFDM, ce symbole pourra par exemple être abandonné, intégralement ou sur un intervalle de fréquences uniquement, de façon qu'il n'affecte pas la qualité du message transmis. On va expliquer à l'appui des figures 2 et 3 comment a lieu la détection d'un bruit impulsif apparu dans un signal reçu. Pour un signal non affecté par un bruit impulsif, la représentation de la puissance P du signal reçu par le modem 19, en fonction des fréquences F, ou densité spectrale de puissance (DSP), a une forme similaire au spectre 20 de la figure 2. Dans cet exemple, les données du signal transmis sont transportées par des fréquences, que l'on appellera fréquences de transmission. On définit de manière générale la bande d'émission comme l'ensemble des fréquences de transmission, utilisées pour la transmission, et la bande allouée comme la réunion de la bande d'émission et de la bande interdite. On notera que la bande d'émission n'est pas forcément continue, elle peut être formée de sous-bandes non contiguës séparées par des bandes de fréquences coupées. De même, la bande interdite n'est pas forcément continue. Dans l'exemple ci-dessus d'une spécification définissant la bande interdite aux Etats-Unis, la bande allouée peut correspondre à l'intervalle de fréquences allant de 700kHz à 28MHz. -7- La bande d'émission comprenant les fréquences de transmission correspond dans l'exemple des figures 2 et 3 aux fréquences F telles que FF2; F4FF5;et F6FF, En revanche, certaines fréquences ne transportent pas de données et ne sont pas utilisées pour la transmission, à savoir les fréquences coupées, dont l'ensemble constitue la bande interdite, correspondant sur le graphe aux fréquences F telles que FFI, F=F3 et F5F Préalablement à la transmission des signaux, le procédé comporte des étapes de paramétrage du modem 19, illustrées sur la figure 4. Ces étapes de paramétrage comprennent une première étape 30 au cours de laquelle le terminal 16 fait une demande d'estimation au terminal 14. Cette étape 30 est suivie par une étape 32 d'émission, par le terminal 14, d'un signal de paramétrage, connu du terminal destinataire 16. La réception 34 de ce signal de paramétrage par le terminal 16 est suivie d'une étape 36 de détermination de fréquences coupées F;, ou d'intervalles continus de fréquences coupées. Au cours de cette étape 36, le terminal 16 peut notamment refuser de considérer certaines fréquences coupées particulièrement polluées par d'autres systèmes de télécommunication. On notera que cette étape 36 de détermination des fréquences coupées à utiliser peut être mise en oeuvre de façon indépendante des étapes précédentes 30 à 34, ces fréquences pouvant être par exemple pré-enregistrées dans le modem 19. La réception 34 du signal de paramétrage est également suivie d'une étape 38 de mesure ou de calcul de la valeur Pstat; de la puissance du signal de paramétrage sur chacune des fréquences F;, cette puissance traduisant le bruit stationnaire présent sur le réseau de transmission 12. L'étape 34 est également suivie d'une étape 40 de détermination d'une marge M. Cette marge M; peut dépendre de la fréquence F;, si bien que l'on peut prévoir une marge importante dans le cas où la fréquence F; est très perturbée par d'autres systèmes de communication. On notera que cette étape 40 peut également être effectuée indépendamment des étapes 30 à 34, la marge pouvant être pré-enregistrée, en étant dépendante ou non des fréquences F. Les étapes 34 à 40 sont suivies d'une étape 42 de calcul d'une valeur de seuil. Dans l'exemple, cette valeur de seuil Pseuil i est telle que Pseuil i = Pstati + M. Ces valeurs Pseuil i sont ensuite stockées dans le modem 19 du terminal 16. De préférence, à la suite de l'étape 42, on calcule la valeur Pseuil de la puissance de seuil sur toutes les fréquences coupées F;, cette valeur correspondant à la somme des valeurs de seuil Pseuil i calculées sur chaque fréquence F. On notera que les étapes de détermination des fréquences F;, de la marge M; et le calcul de la valeur Pstati peuvent être effectuées à d'autres moments, et de façon différente de celle décrite ci-dessus. -9- Ces étapes sont suivies d'étapes connues pour mettre en oeuvre la transmission de signaux multiplexés en fréquence. La détection de bruit impulsif lors de la réception d'un signal, constitué dans cet exemple par un symbole OFDM, va à présent être décrite en se référant à la figure 5. A la suite d'une étape 44 de modulation des données, le terminal 14 émet le symbole OFDM correspondant, qui est reçu par le terminal 16 lors d'une étape 46. Cette réception 46 est suivie d'une étape 48 de mesure de la valeur P; de la puissance du signal sur chaque fréquence coupée F;, les valeurs P; étant par la suite additionnées de façon à déterminer une puissance P du signal sur l'ensemble des fréquences coupées, traduisant le bruit du signal. Cette étape de mesure 48 est suivie d'une étape 50 de comparaison de la valeur de la puissance P mesurée à la valeur de seuil Pseuil stockée dans le modem 19. Si P est inférieure ou égale à Pseuil (P P seuil), cela signifie que le bruit du signal reçu n'est pas très important, et qu'il n'y a donc pas de bruit impulsif qui affecte le signal. On passe alors à une étape 52 d'exploitation des données portées par le symbole OFDM. Si P est supérieur à Pseuil (P > P seuil), cela signifie que le signal reçu est affecté d'un bruit impulsif, si bien que l'on passe à une étape 54 d'abandon des données portées par le symbole OFDM. On notera que cette étape 54 pourrait être remplacée par une étape de génération d'une requête auprès du terminal 14 pour transmettre à nouveau le symbole OFDM, ou bien par une étape de marquage des données affectées par le bruit impulsif, de façon à leur donner moins de poids lors du processus de démodulation et/ou décodage et à privilégier les données provenant d'autres symboles OFDM non affectés par un bruit impulsif. L'étape 54 peut également être remplacée par une étape d'attribution aux données transmises d'une valeur de pertinence, cette valeur pouvant être déterminée en tenant compte de la valeur du bruit impulsif mesurée. Cette valeur est par exemple inversement proportionnelle au bruit impulsif mesuré. Par ailleurs, l'étape 54 peut-être remplacée par une étape d'estimation, par interpolation par exemple, du bruit impulsif sur les fréquences de transmission, non coupées. A la suite de cette estimation, il est possible de traiter le signal reçu, par exemple en retranchant la valeur estimée du bruit à partir du signal reçu. Grâce au procédé décrit ci-dessus, on peut détecter un bruit impulsif dans un signal reçu de façon simple et fiable. On notera que cette détection peut être mise en oeuvre sur tout signal transmis multiplexé en fréquence, que la transmission utilise des porteuses pilotes ou non. Parmi les avantages du procédé, il est particulièrement intéressant de remarquer qu'il peut être mis en oeuvre avec des standards de communication existants. -10- Par ailleurs, le procédé de transmission peut être mis en oeuvre par un programme d'ordinateur installé sur le terminal 16, ou bien enregistré sur un support d'enregistrement distinct, ou encore téléchargé. On notera enfin que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation 5 précédemment décrits. Notamment, lors des étapes 48 et 50, il est possible de calculer la puissance P; du signal sur chaque fréquence F; et de la comparer à la valeur Pseuili stockée dans le modem 19. Ces valeurs P; permettent de mieux définir les écarts de puissance, et donc d'évaluer de façon plus précise la présence de bruit dans le signal transmis. 10 REVENDICATIONS 1. Procédé de réception d'un signal transmis multiplexé en fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (48) de mesure du bruit présent sur au moins une fréquence (F;) non utilisée pour la transmission. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape (50) de comparaison d'une valeur du bruit mesuré (P) à une valeur de seuil (Pseuil)• 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur de seuil (Pseuil) correspond à une valeur prédéterminée (Pstati) de bruit stationnaire, associée à une marge prédéterminée (M;), la valeur de bruit stationnaire (Pstat ;) étant de préférence prédéterminée en mesurant le bruit stationnaire présent sur la fréquence (F;) préalablement à la transmission du signal ou au cours d'une phase d'estimation. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant une étape (40) de détermination de la marge en fonction de la valeur de la fréquence (F;). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, au cours duquel on considère qu'un bruit impulsif est détecté si le bruit mesuré (P) est supérieur à la valeur de seuil (Pseuil), et, le cas échéant, on met de préférence en oeuvre l'une des étapes (54) suivantes : - nouvelle transmission des données transportées par le signal transmis, - abandon des données, - marquage des données, - attribution aux données d'une valeur de pertinence, cette valeur étant de préférence inversement proportionnelle à la valeur du bruit mesuré (P). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel l'on met en oeuvre l'étape (48) de mesure du bruit sur plusieurs fréquences (F;), en particulier sur un intervalle continu de fréquences ([0 ; F,] ; [F5 ; F6]). 7. Dispositif de communication (16) comportant des moyens (19) de réception d'un signal transmis multiplexé en fréquence, apte à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Système de communication (10) comprenant des moyens d'émission (18, 19) et des moyens de réception (18, 19) d'un signal transmis multiplexé en fréquence, apte à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 9. Programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre d'un procédé selon quelconque des revendications 1 à 6. 10. Support d'enregistrement du programme selon la revendication 9.