Brevet FR2917932A1 — publié le 20081226

Procédé de détection de canaux de transmission satellitaires et dispositif de réception utilisant le procédé. L'invention se rapporte à un procédé de détection de canaux utilisé dans un dispositif de réception réalisant un balayage en fréquence d'une bande de transmission et à un appareil permettant de mettre en oeuvre le procédé. De nombreux appareils de réception de télévision sont actuellement sur le marché, notamment des décodeurs satellite. Pour recevoir des programmes, le récepteur soit connaître la liste des canaux. Selon une première façon de faire, l'utilisateur configure manuellement son récepteur en introduisant les gammes de fréquence en vigueur à l'endroit où le récepteur se situe. Il existe aussi des méthodes automatiques permettant à un récepteur de rechercher les canaux disponibles. Selon un mode simple, la recherche automatique consiste à balayer en fréquence toute la bande de réception utilisée par l'appareil puis à mémoriser toutes les fréquences porteuses ainsi que certaines informations relatives au canal reçu. Pour un décodeur satellite, la bande de réception à balayer peut être par exemple d'1 GHz et rend un tel balayage relativement long. Pour réaliser le balayage de la bande, il est connu de faire un balayage par pas de fréquence. Le pas de fréquence est fixé pour être inférieur ou égal à la largeur d'un canal de sorte que si un canal est présent quelque part dans la bande de réception il est obligatoire de tomber dessus. Lors d'une incrémentation de fréquence, on mesure le signal correspondant à la fréquence et on le compare à un seuil. Si le signal est supérieur au seuil, on fait varier la fréquence positivement et négativement afin de déterminer la fréquence porteuse du canal. Puis on décode le canal afin d'obtenir et de mémoriser les informations relatives au canal trouvé. Les transmissions par satellites utilisent différentes largeurs de canal. A titre d'exemple, un même satellite peut diffuser des canaux d'une largeur de 25, 33 ou 40 MHz. Le balayage s'effectue alors avec un pas correspondant à la plus petite largeur de canal. Pour repérer le type de canal, il faut vérifier lors de chaque saut de fréquence quel canal a été trouvé à l'aide d'une identification successive sur chaque type de canal. Le temps nécessaire à l'opération est égal à N * Ts + M * Ti, avec N le nombre de saut à effectuer, Ts le temps nécessaire au changement de fréquence de l'oscillateur effectuant le balayage de la bande, M le nombre de canaux présents dans la bande balayée et Ti le temps moyen d'identification d'un canal. Le balayage de toute la bande peut durer plusieurs minutes. Un objectif de l'invention est de réduire le temps nécessaire à une recherche automatique de canaux sur un dispositif recevant des canaux de différentes largeurs. L'invention propose un procédé de détection de canaux qui comprend une étape de mesures rapides de toute la gamme de fréquence, puis une étape d'exploitation des mesures et de filtration de certaines fréquences. L'invention est un procédé d'élaboration d'une liste de canaux détectés dans une bande de transmission comportant une première étape de mesure de la puissance de réception pour une pluralité de fréquences appartenant à ladite bande, chaque mesure étant séparée par un pas de fréquence, et une étape de mémorisation de l'ensemble des mesures de puissances ; caractérisé en ce qu'il comporte une étape ultérieure de détection des canaux à partir des résultats mémorisés, et une étape d'extraction des canaux d'origine satellitaire parmi les canaux détectés afin d'élaborer la liste de canaux. De cette façon, il est possible en une seule passe de mesure de déterminer la liste des canaux d'origine satellitaire. Selon un premier perfectionnement, l'étape de détection des canaux consiste à calculer un premier écart type pour toutes les mesures à partir d'une moyenne élaborée sur une fenêtre glissante d'un nombre de mesures déterminé. La détection d'une fréquence porteuse intervient lorsque le premier écart type calculé pour une fréquence donnée est inférieur à un seuil déterminé. Selon un autre perfectionnement, l'étape d'extraction des canaux d'origine satellitaire s'effectue en calculant un second écart type sur une fenêtre de premiers écarts type précédemment calculés, ladite fenêtre de premiers écarts type étant centrée autour de la fréquence correspondant à un canal détecté, le canal étant extrait et mis dans la liste si le second écart type est inférieur à un seuil déterminé Selon un autre perfectionnement, le pas de fréquence utilisé lors de l'étape de mesure est de 2 MHz. L'invention concerne également un dispositif de réception mufti- canal utilisant des fréquences de réception situées dans une bande de transmission, le dispositif comportant : - des moyens pour mesurer la puissance de réception pour une pluralité de fréquences appartenant à ladite bande, chaque mesure étant séparée par un pas de fréquence donnée -des moyens pour mémoriser la puissance mesurée ; caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de détection des canaux à partir des résultats mémorisés, et un moyen d'extraction des canaux d'origine satellitaire parmi les canaux détectés. L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 représente un dispositif de réception d'émission de télévision par satellite, la figure 2 représente un décodeur satellite selon l'invention, la figure 3 montre les principales liaisons et flux de données entre les principaux circuits contenus dans un récepteur selon un exemple de réalisation de l'invention, la figure 4 est un chronogramme des mesures de puissance sur 30 chaque pas de fréquence effectuées selon un exemple de réalisation de l'invention, la figure 5 présente un organigramme de fonctionnement du procédé de détection de canaux, la figure 6 montre les différents calculs des écarts types QDi effectués sur chaque pas de fréquence. La figure 1 représente un dispositif de réception d'émission de télévision par satellite qui comporte une antenne 1 munie d'un bloc à faible bruit 2 plus connu sous la dénomination LNB (de l'anglais Low Noise Bloc), un décodeur satellite 3 et un téléviseur 4. Le LNB 2 réalise une transposition de la bande de transmission utilisée par un ou plusieurs satellites dans une bande de fréquence intermédiaire par exemple comprise entre 950 et 2150 MHz. Le décodeur satellite 3 reçoit le signal provenant du LNB 2 par l'intermédiaire d'un câble coaxial 5 et fournit un signal de télévision au téléviseur 4 par l'intermédiaire d'un câble de connexion 6. Le décodeur satellite 3 effectue une sélection d'un canal dans la bande intermédiaire puis démodule et décode les informations utiles du canal afin d'une part de reconstituer un signal de télévision adapté au téléviseur 4, et d'autre part à mettre à jour des données de service propre à l'opérateur de distribution de programme par satellite. Une modélisation du décodeur satellite 3 est représentée sur la figure 2. La modélisation de la figure 2 montre plus particulièrement les différents éléments mis en oeuvre selon l'invention. Un premier filtre passe bande 10 est connecté au câble coaxial 5 pour sélectionner la bande intermédiaire par exemple comprise entre 950 et 2150 MHz. Un amplificateur 11 est connecté au premier filtre passe bande 10 pour amplifier le signal en bande intermédiaire. Un mélangeur 12 transpose la bande intermédiaire à l'aide d'un signal produit par un synthétiseur de fréquence 13. Un deuxième filtre passe bande 14 sélectionne un canal dans la bande transposée par le mélangeur 12. Le deuxième filtre 14 est centré sur une fréquence de modulation et peut avoir une largeur de bande variable afin de sélectionner une largeur de bande correspondant à un canal donné. Un circuit de démodulation et de décodage 15 effectue la démodulation et le décodage du canal et fournit un train de donné. Un circuit de traitement 16 réalise le traitement des données et reconstitue un signal vidéo qui est fournit sur le câble 6. Le circuit de traitement 16 contrôle la totalité du décodeur et comporte une mémoire 17 pour mémoriser, entre autre, le plan de fréquence de la bande satellite. Un circuit de commande 18 sert à contrôler le canal reçu en envoyant une consigne de fréquence au synthétiseur 13, une consigne de sélection de largeur de bande au deuxième filtre 14, une consigne de largeur et de débit de canal au circuit de démodulation et de décodage 15 et des signaux de commande au LNB 2 par l'intermédiaire d'un amplificateur 19, d'un filtre 20 et du câble coaxial 5. Le circuit de commande 18 dispose par ailleurs d'une entrée pour recevoir un signal d'accrochage du circuit de démodulation et de décodage 15 ce qui permet également de mesurer la puissance de réception du canal fréquentiel reçu, et une entrée/sortie pour échanger des instructions et des informations avec le circuit de traitement 16. Lorsqu'un opérateur sélectionne un canal mémorisé dans la mémoire 17, le circuit de traitement 16 fournit au circuit de commande 18 la requête de changement de canal avec les paramètres (par exemple fréquence porteuse, largeur de canal, polarisation du LNB) lu dans la mémoire 17. La figure 3 montre les principales liaisons et flux de données entre les principaux circuits. Selon un exemple de réalisation, le dispositif de réception d'émission de télévision comporte un syntoniseur (TUNER) et un démodulateur DVB-S & S2. Le tuner opère sur la bande entre 950 et 2150 MHz et effectue la conversion vers une fréquence (1+rolloff)*Fs/2 où Fs est la fréquence symbole d'un canal considéré. Le démodulateur utilise les signaux provenant des bande de fréquence analogique I et Q, en vue d'en extraite une information numérique. Ce circuit communique avec le tuner de façon numérique via une liaison I2C, et de façon analogique par une liaison de retour notée Analog AGC Feedback . Le démodulateur réalise les fonctions suivantes : - ADC (avec correction de format, suppression de composante continue, correction I & Q, ...) - contrôle automatique du gain du TUNER, - récupération de la porteuse - gestion des code correcteur d'erreur, Lors d'une recherche automatique de canaux, le circuit de traitement 16 déclenche un algorithme de recherche dans le circuit de commande 18. Le circuit de commande 18 dispose alors d'un accès en lecture et en écriture dans la mémoire 17. Dans un premier temps, le TUNER mesure l'amplitude du signal de réception sur toute la gamme de fréquence, en effectuant des sauts déterminés, puis les mesures sont analysées et les fréquences porteuses découvertes sont filtrées pour ne garder que les canaux satellitaires. La figure 4 montre une campagne de mesures dans la gamme entre 950 et 2150 MHz. La fréquence de coupure du filtre de bande I et Q est réduite au minimum, typiquement : 5 MHz. Cette valeur est considérée comme la meilleure bande passante de résolution acompte tenu de la détection du signal. L'Expérimentation a montré que l'utilisation d'un pas de fréquence de 2 MHz pour passer d'une fréquence à un autre offre un bon compromis entre la précision pour déterminer la fréquence porteuse, et le temps de balayage complet de la gamme entre 950 et 2150 MHz. Pour chaque mesure, la puissance du signal reçu est mesurée et enregistrée dans la mémoire 17. Dans la gamme considérée, le dispositif de réception effectue 600 mesures. L'expérimentation montre que 45 secondes sont nécessaires pour réaliser une mesure complète. La mesure consiste à effectuer quatre balayages successifs en passant d'une part d'une mesure de la bande basse de 10.7 à 11.7 GHz, à la bande haute de 11.7 à 12.75 GHz, et d'autres parts, de la polarisation verticale à la polarisation horizontale. Donc, La mesure s'effectue donc en balayant successivement 4 sous-bandes avec un pas de 2MHz. La figure 4 montre l'enveloppe globale spectrale mesurée sur toute la gamme. Chaque puissance mesurée Pi se trouve enregistrée en mémoire et associé à la fréquence de mesure. L'algorithme général de recherche de canal est décrit sur la figure 5. Une étape préliminaire consiste à lancer le processus de balayage de la gamme de fréquence. Cette étape est typiquement lancée lors de la première mise sous tension. Cette étape peut aussi être lancée à partir d'un menu, à l'aide de commande introduite par l'appui de touches sur la télécommande associée au dispositif de réception. Le circuit de commande envoie alors les instructions nécessaires de fréquence, de largeur de bande et de débit au synthétiseur de fréquence 13, au filtre 14 et au circuit de démodulation et de décodage 15. A l'étape 5.1, l'ensemble de la gamme de fréquence de 950 MHz à 2150 MHz est exploré par pas d'une valeur déterminée, typiquement 2 MHz. Toutes les mesures sont enregistrées en mémoire. A l'étape 5.2, les mesures sont extraites de la mémoire et exploitées. Une variante consiste en ce que l'exploitation des mesures s'effectue concomitamment à celle de l'acquisition des mesures. Les deux tâches s'effectuent alors en parallèle. A l'étape 5.3, un transpondeur est détecté. La détection s'effectue en considérant une fenêtre glissante de quatre mesures de puissance consécutives [Pi_3, P;_2, P;_,, P;,]. A chaque puissance quadratique moyenne (par exemple de -85 dBm à -10 dBm) relevée à l'entrée du Circuit de Réception Radio (ce circuit est appelé front-end en Anglais), correspond une valeur du Contrôle Automatique de Gain (AGC en abrégé) codée respectivement de - 65535 à 0 (sur 16 bits). Si la donnée (Pi_2 û Pi_3) (ex (-32000) - (-32500)) devient inférieure à un seuil déterminé, un flanc de transpondeur est détecté. Dans l'exemple illustré par la figure 3 et selon l'échelle utilisée, la valeur +900 sert de seuil pour détecter un flan positif de transpondeur, ce qui permet d'éviter de traiter le flanc à pente négative redondant afin de gagner du temps. De plus ce seuil évite de traiter les points de mesures en partie inférieure de flanc correspondant à une différence (Pi_2 û Pi_3) supérieure à +900. Afin de ne pas déborder des registres et d'optimiser les temps de calcul (sur les entiers), un facteur diviseur 16 est appliqué pour l'AGC sur toutes les valeurs de puissances mesurées pour les futurs calculs d'écart type. De ce fait, toutes les mesures de la figure 4 sont divisées par ce facteur 16. La procédure commence par le calcul de l'écart type appelé QD; de 4 mesures de puissance consécutives (Pi, Pi-1, Pi-2 et Pi-3), afin de déterminer la fréquence du canal. Au sommet du pic révélant un canal, les puissances successives sont très proches l'une de l'autre (voir le tracé des mesures de la figure 4) et donc l'écart type déduit devient très faible. La recherche du minimum de cet écart type détermine la fréquence associée au canal. La puissance quadratique ou écart type QDi de la fréquence porteuse i ainsi détectée se calcule avec l'équation : QDi = [ (Pi-pmoy)2 + (Pi-1-pmoy)2 +(Pi-2-pmoy)2 + (Pi-3-pmoy)2 ] / [4 x pmoy2] Où Pmoy est la moyenne de 4 puissances successives : Pmoy=( Pi + Pi-1 + Pi-2 + Pi-3)/4 Un seuil d'écart type SEUIL_QDi est déterminé pour définir un sommet de transpondeur. L'expérimentation a déterminé que : 0.000500 est une valeur au-delà de laquelle on se trouve en présence d'un transpondeur. En effet, un exemple de mesures réalisées en présence d'un transpondeur a donné les résultats suivants : - P; = -2020 - P;-1 = -2000 -P;-2= -2010 - P;-3 = -2020 La moyenne est : Pmoy = - 2012, la valeur de QDi est alors : (8)2 + (12) 2 + (2) 2 + (8) 2 / (4 * 2012*2012) = 1.70 E -5 Les mesures sur un front raide, sans transpondeur sont par exemple 20 les suivantes : - P; = -2000 - = -2100 - P; _2 = -2150 - Pi_3 = -2200 25 Le même calcul donne une valeur de QDi, pour une moyenne de 2112, de : (112)2 + (12) 2 + (150) 2 + (200)2/ (4 * 2012*2012) = 400 E5 On s'aperçoit donc que, plus l'écart type QDi est proche de 0, plus on est proche d'un transpondeur. L'expérience montre qu'une valeur correcte de seuil (SEUIL_QDi) consiste à prendre 12% de la valeur de maximale 30 mesurée pour un QDi, soit 12% de 400 E-5 = 50 E5 (SEUIL_QDi). La mesure : 1.7 E 5 est bien inférieure à la valeur de seuil : 50 E4 donc la mesure i correspond à un sommet.15 Les QDi correspondant à chaque mesure sont comparés à SEUIL_QDi, le minimum correspondra à la position du sommet. La figure 6 montre les différents calculs de QDi en fonction de la fréquence de mesure. L'étape 5.4 permet de déterminer si c'est une source d'origine satellitaire ou non. On remarque que la forme du signal mesuré pour une fréquence satellitaire est large autour de la fréquence porteuse, alors que la forme mesurée par exemple pour une fréquence FM présente un profil nettement plus pointu. Mathématiquement, le processus de test consiste à utiliser trois puissances quadratiques calculées autour de trois fréquences consécutives i-1 , i et i+1, centrées sur la fréquence du transpondeur détecté afin de discriminer sa nature. La détermination s'effectue en calculant l'écart type QD' sur une fenêtre centrée autour de la fréquence correspondant au canal détecté. Soit Fi, la fréquence détectée, la fenêtre s'applique sur les écarts type QD;_1, QD; et QD;.,. Le test consiste comparer la valeur QD' à un seuil déterminé SEUIL QD'. QD'=[(QDi - QDmoy)2 + (QDi., - QDmoy)2 + (QDi+2 - QDmoy)2]/[(3 x QDmoy2)1 Où QDmoy est la moyenne des QDi précédents : QDmoy = (QD; + QD;., + QD;+2) /3 Si QD' est inférieure à la valeur du seuil SEUIL QD' alors la fréquence porteuse détectée est d'origine satellitaire. En effet, un exemple de mesures réalisées dans une fenêtre fréquentielle contenant un transpondeur a donné les résultats suivants : - QDi = 0.000017 - QD;., = 0.000018 - QD;+2 = 0.000019 Après calcul : QD'moy = 0.000018 QD' = (0.000001)2 + (0)2 + (0.000001)2 / (3 * (0.000018)2) = 0.00205 Cette valeur très faible indique la présence d'un transpondeur de type satellitaire. Une autre série de mesures a donné les résultats suivants dans une fenêtre fréquentielle ne contenant pas de transpondeur : Après calcul : QD'; moy = 0.000306 QD' = (0.000194)2 + (0.000288)2 + (0.000094)2 / (3 * (0.000306)2) = 0,046 Une grande série de mesures a été réalisé en analysant les données reçues de chaque canaux détectés afin de déterminer si l'origine est satellitaire ou non. L'expérimentation montre que la quasi-totalité des canaux détectés d'origine satellitaire ont une mesure QD' inférieure à un seuil SEUIL_QD' égal à 0.00002. Dans l'exemple plus haut, 0.000018 est bien inférieure à 0.00002, on est donc bien en présence d'un transpondeur satellitaire. La figure 6 montre la présence de nombreux transpondeurs d'origine FM entre les fréquences 1010 MHz et 1110 MHz ainsi qu'entre les fréquences 1980 MHz et 2090 MHz. Le seuil de détection pour déterminer la nature d'un transpondeur détecté est de -1000 sur la figure 6. Parmi les transpondeurs satellitaires, on peut discerner un transpondeur ayant une bande d'émission fréquentielle très large centrée sur la fréquence 1490 MHz. A l'étape 5.5, une fréquence porteuse d'origine satellitaire a été détectée, ses caractéristiques sont alors mémorisées dans un tableau. A l'étape 5.6, les fréquences symboles correspondant à la source d'origine satellitaire sont calculées. A l'étape 5.7, un test est effectué afin de reboucler vers l'étape 5.3 tant qu'il reste des mesures à analyser. S'il ne reste plus de mesures, la phase de détection de canaux de transmission est terminée (étape 5.8). Le dispositif de réception contient en mémoire un tableau permettant de retrouver pour chaque service, une fréquence porteuse et une fréquence symbole. - QDi = 0. 000500 - QD;., = 0.000018 -QD;+2 = 0.000400 D'autres variantes de réalisation sont possibles. Le choix des pas de fréquence à utiliser peut également être différent des valeurs indiquées. Le nombre de type de canaux à rechercher peut également varier dans différentes proportions. Par types de canaux, on peut également prendre en compte des canaux de même largeur de bande dont le débit binaire est différent. En effet, l'opération de détection comprend l'accrochage du démodulateur et l'identification du débit du canal par rapport à une référence souhaitée. Dans certains cas le débit du canal est fortement lié au type de modulation et l'accrochage de la fréquence porteuse doit être refait lorsque le débit du canal change indépendamment de la largeur de bande. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élaboration d'une liste de canaux détectés dans une bande de transmission comportant une première étape (5.1) de mesure de la puissance de réception pour une pluralité de fréquences appartenant à ladite bande, chaque mesure étant séparée par un pas de fréquence, et une étape de mémorisation de l'ensemble des mesures de puissances ; caractérisé en ce qu'il comporte une étape ultérieure de détection (5.3) des canaux à partir des résultats mémorisés, et une étape d'extraction (5.4, 5.5) des canaux d'origine satellitaire parmi les canaux détectés afin d'élaborer la liste de canaux. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détection (5.3) des canaux consiste à calculer un premier écart type pour toutes les mesures à partir d'une moyenne élaborée sur une fenêtre glissante d'un nombre de mesures déterminé, la détection d'une fréquence porteuse intervenant lorsque le premier écart type calculé pour une fréquence donnée est inférieur à un seuil déterminé. 3. Procédé de détection selon la revendication 2 , caractérisé en ce que l'étape d'extraction (5.4, 5.5) des canaux d'origine satellitaire s'effectue en calculant un second écart type sur une fenêtre de premiers écarts type précédemment calculés, ladite fenêtre de premiers écarts type étant centrée autour de la fréquence correspondant à un canal détecté, le canal étant extrait et mis dans la liste si le second écart type est inférieur à un seuil déterminé 4. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes ; caractérisé en ce que le pas de fréquence utilisé lors de l'étape de mesure est de 2 MHz.30 5. Dispositif (3) de réception multi-canal utilisant des fréquences de réception situées dans une bande de transmission, le dispositif comportant : - des moyens (18) pour mesurer la puissance de réception pour une pluralité de fréquences appartenant à ladite bande, chaque mesure étant séparée par un pas de fréquence donnée - des moyens (17) pour mémoriser la puissance mesurée, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (16, 17) de détection des canaux à partir des résultats mémorisés, et un moyen d'extraction (16, 17) des canaux d'origine satellitaire parmi les canaux détectés.