Brevet FR2933262A1 — publié le 20100101

L'invention concerne la réémission de signaux numériques reçus de façon mixte, par câble ou par transmission hertzienne en milieu domestique. Elle s'applique principalement à la télévision numérique terrestre et à une retransmission vers des télévisions mobiles. Les signaux de télévision numérique terrestre sont transmis principalement par la voie des faisceaux hertziens dans la plus part des pays. Mais certains pays utilisent également les réseaux de diffusion par câble et souhaitent ainsi multiplexer les canaux issus de leur réseau câblé et ceux des canaux hertziens pour augmenter le taux de pénétration de la télévision mobile chez l'habitant. A titre d'exemple la Belgique, câblée à 95%, est parmi ces pays potentiellement intéressés par la retransmission de façon mixte pour la télévision mobile. Actuellement pour recevoir dans de bonnes conditions la télévision mobile sur son terminal portable ou mobile à la maison, un retransmetteur du canal télévision préalablement connecté à l'antenne de toit de l'habitation est utilisé. Ce retransmetteur est installé dans l'habitation. Ainsi seulement le canal télévision, reçu par l'antenne de toit, sera amplifié puis transmis à la même fréquence pour une meilleure réception intérieure. Il s'agit d'une retransmission isofréquence. Hors dans le cas d'une distribution mixte par voie hertzienne et par câble, la fréquence de canal TV n'est pas forcement la même par câble ou par voie hertzienne. Il y a donc des perturbations préjudiciables au bon fonctionnement du réseau de diffusion hertzien. Vu du terminal de TV mobile, cet écart peut être assimilé à de l'effet Doppler. Il faut cependant noter que à l'inverse de l'effet Doppler, la variation dans le temps de cet écart sera pratiquement nulle car la réception est en mode fixe. 30 L'état de l'art, représenté par la figure 1, utilise un retransmetteur isofréquence verrouillé sur la fréquence du canal de télévision à retransmettre. Ce retransmetteur est basé sur une double transposition de fréquence sur la voie montante comme sur la voie descendante, de façon à émettre le signal sur la25 fréquence du canal tuner mémorisée. Le décalage en fréquence lié au double changement de fréquence montant puis descendant s'auto compense par addition puis soustraction de la même valeur d'écart en fréquence. Les différents filtres passe bande sélectifs qui permettent d'isoler le canal à réémettre ont des contraintes de rejection hors bande sévères qui tolèrent peu de décalage de fréquence. A titre d'exemple, la figure3 présente le masque de spectre emission hors canal d'un réémetteur au standard DVB_H pour une largeur de bande de fréquence canal de 8MHz. Donc, sur la borne d'entrée de ce retransmetteur, représenté en figure 1, le signal RFin est transmis par voie câblée. Un commutateur SW1 en première position permet une liaison directe entre cette borne, un élément tuner T, puis un démodulateur D et ensuite un microprocesseur P de façon à déterminer la fréquence du canal d'émission. A ce canal du signal reçu, correspond une fréquence d'émission mémorisée dans la mémoire M. Le microprocesseur envoie donc en conséquence un signal de commande au premier oscillateur local OL1 permettant une transposition à cette fréquence mémorisée. Le canal étant déterminé, le commutateur SW1 passe en seconde position et le signal est doublement transposé en voie montante et en voie descendante par les mélangeurs M1-M4 associés aux oscillateurs OL1 et OL2, filtré par différents filtres RF et IF, F1-F5, et amplifié par des amplificateurs Al ,A2 à commande de gain CAG variable commandé par le processeur. Le signal transposé à la fréquence d'émission mémorisée et correspondant au canal d'entrée est émis sur l'antenne de sortie. Un commutateur de sécurité SW2 contrôlé par le microprocesseur permet d'interrompre l'émission lorsque des erreurs sont détectés. A titre d'exemple et en prenant comme hypothèse un oscillateur TCXO de lppm de dérive en fréquence et un changement de fréquence de 100MHz, une estimation de l'écart de fréquence Doppler maximale pour un signal de télévision mobile émis au standard DVB_H et admissible par un terminal équipé d'un démodulateur numérique de dernière génération est représenté par la figure 2. Sur cette figure 2, il est à constater que pour une transmission de type DVB-H et tel que représenté par la courbe C1,'à partir d'une valeur de l'écart maximal de fréquence de 191 Hz, correspondant à un rapport signal sur bruit de 22dB, le démodulateur décroche et ne fonctionne plus. A titre de comparaison, un canal de propagation fixe de type Rayleigh ne nécessiteraitqu'un rapport signal sur bruit de 11.2 dB, à taux d'erreur identique. Le choix de la valeur de la fréquence doppler de 100Hz qui correspond approximativement à un rapport signal sur bruit de 19dB est donc retenu comme limite de correction de cet effet doppler. Le choix de la valeur de 100Hz prend en compte une marge supplémentaire d'implémentation. Donc, lorsque le changement de fréquence est inférieur ou égal à 100 MHz le récepteur pourra recevoir en diversité 2 signaux DVB_H dont la fréquence canal sera décalée d'une fréquence inférieur à 100Hz et donc correctement géré par la plupart des récepteurs. Cependant si le changement de fréquence est supérieur à 100Hz, une approche classique de transposition de fréquence nécessiterait soit un oscillateur de référence précis de type OCXO, soit un système de contrôle automatique de fréquence (AFC). Or cet oscillateur ou ce système sont encombrant et très onéreux et incompatible avec une production de masse. Le brevet EP 1744471 décrit un autre système de retransmission isofréquence et le procédé associé. Ce brevet traite des systèmes de réémission isofréquence également appelé � gap filler � dont la fonction principale est de recevoir le signal provenant d'un émetteur principal sur une antenne de réception puis de réémettre ce signal à la même fréquence vers la zone à couvrir par une antenne d'émission. Ce brevet comporte une technique de réémission par soustraction qui a pour effet l'annulation d'écho de couplage du à l'antenne d'émission et la garantie des meilleurs conditions de retransmission de signaux. Bien que cette technique soit une technique de retransmission isofréquence, elle permet de corriger les déformations liées au couplage et non pas celles liées à un décalage de fréquence assimilable à un effet doppler. L'invention a pour objectif de pallier ces inconvénients. L'invention consiste en un procédé de réémission d'au moins un signal numérique p comprenant une étape de réception par câble du signal comportant des informations de signalisation (TPS) et une étape de réémission de ce signal à une fréquence de réémission par une antenne (A). Le procédé comprend une étape de sélection de la fréquence de réémission en fonction des informations de signalisation, une étape de transposition du signal dans la fréquence du signal de réémission sélectionnée et une étape de contrôle et d'ajustement de la fréquence du signal de réémission en fonction de la fréquence du signal de réémission sélectionnée Notamment, L'invention a l'avantage de contrôler la fréquence de réémission du canal de TV mobile du retransmetteur en fonction de la fréquence entrante de ce même canal d'un réseau câble Préférentiellement les informations de signalisation TPS comprennent associées au canal de réception une fréquence de réception et une fréquence de réémission. Dans un mode de réalisation, l'étape de transposition du signal se fait à l'aide d'oscillateurs locaux ( OL1, OL2) et d'un oscillateur local complémentaire commutable OL3 si la réémission n'est pas isofréquence. Selon une variante de l'invention, l'étape de contrôle et d'ajustement de la fréquence du signal de réémission comprend une étape de synchronisation des oscillateurs locaux par un oscillateur VCXO contrôlé en tension. L'invention concerne également un dispositif de réémission d'un signal reçu dans un 30 canal comprenant : des moyens pour déterminer la fréquence de réémission en fonction du canal du signal d'entrée, un circuit de conversion de fréquence pour transposer en fréquence le signal d'un canal reçu en un signal de réémission à une fréquence de réémission à l'aide d'au moins un oscillateur local. Il comprend de plus un dispositif de compensation automatique de fréquence comprenant un oscillateur local complémentaire (OL3) des moyens de sélection (SW3) des oscillateurs locaux nécessaires pour transposer le signal et des moyens de contrôle de la fréquence du signal réémis en fonction de la fréquence déterminée et mesurée du signal réémis Préférentiellement, les moyens de compensation automatique de la fréquence du signal réémis comprennent un oscillateur local de référence permettant de synchroniser les différents oscillateurs locaux Selon une variante de l'invention, le signal est reçu par câble et retransmis vers une antenne de réémission par voie hertzienne Dans un autre mode de réalisation, les moyens de contrôle de la fréquence du signal réémis en fonction de la fréquence déterminée et mesurée du signal réémis comportent : un coupleur pour prélever le signal réémis ; un élément de comparaison (P) entre la fréquence mesurée et la fréquence déterminée du signal réémis et un élément de contrôle (VCXO) des différents oscillateurs locaux(OL1-OL3). 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 présentée en relation avec l'art antérieur illustre un retransmetteur iso fréquence de l'art antérieur, - la figure 2 est un diagramme représentant une estimation de l'écart doppler en mode DVB-H ; - la figure 3 représente un masque du spectre émission hors canal DVB-H ; - la figure 4 illustre un retransmetteur de fréquence selon l'invention. Pour simplifier la description, les mêmes références seront utilisées dans ces dernières figures pour désigner les éléments remplissant des fonctions identiques. Le principe de l'invention repose donc sur la réémission d'un signal de télévision mobile qui prendra également en compte un décalage éventuel en fréquence par rapport à la fréquence du canal d'émission. Cet écart, assimilable à l'effet Doppler, ne variera pas dans le temps car il s'agit d'une réception en mode fixe. En comparaison du système de l'état de la technique représenté et décrit par la figure 1, ce système selon l'invention, représenté par la figure 4, se distingue par l'ajout d'un coupleur C permettant de prélever le signal de sortie à réémettre pour le comparer avec des paramètres issues du signal entrant et d'un dispositif de compensation automatique de fréquence, pour minimiser le décalage entre la fréquence du signal émis et la fréquence allouée. Ce dispositif de compensation automatique de fréquence est basé sur la commutation d'un oscillateur complémentaire OL3 par un commutateur SW3 permettant la transposition dans une fréquence décalée de l'écart de fréquence détectée. Pour faciliter la compréhension de ce dispositif selon l'invention, différentes étapes du procédé de réémission vont être décrites : Première étape : Dans ce dispositif de compensation automatique de fréquence, un premier commutateur SW1 à 2 positions, permet d'aiguiller le signal RF entrant soit vers le circuit de changement de fréquence soit vers le circuit de contrôle du signal RF entrant du réseau câble. Ce commutateur SW1 et les autres commutateurs SW2, SW3 et SW4 sont tous commandés par le microprocesseur. La première étape consiste à positionner le commutateur SW1 sur le circuit de contrôle du signal RF et le commutateur SW4 sur le signal câble pour déterminer la fréquence du canal reçu par le réseau câble. Ce circuit de contrôle comprend un tuner câble T couvrant la bande câble descendante soit par exemple 108-862 MHz. Ce tuner est connecté à un démodulateur D de télévision mobile par exemple DVB-H de manière à ne démoduler que les canaux au standard DVB-H de 470 à 750 MHz et pas les autres canaux au standard DVB-C, Le tuner va ainsi être syntonisé (balayé en fréquence) par le microprocesseur P sur 5 tous les canaux possibles dans cette bande de fréquence et les canaux de télévision mobile ainsi détectés avec leurs fréquences associées seront mis en mémoire M. Une fois verrouillé sur un canal télévision mobile, le démodulateur restitue le le signal, par exemple un flux de données MPEG2-TS, dont le microprocesseur va 10 extraire par exemple des signaux de signalisation TPS (Transmission Parameter Signalling), la fréquence du canal transmis dans le câble, encore appelé � fréquence du canal câble �, et la fréquence du canal hertzien à transmettre en sortie RF du retransmetteur, encore appelé � fréquence du canal hertzien �. Ces deux informations de fréquences sont aussi stockées dans la mémoire M. 15 Le signal entrant est aussi analysé en rapport signal sur bruit ou en taux d'erreur binaire pour contrôler sa qualité. Ce contrôle du signal entrant est important pour ne pas émettre un canal à la mauvaise fréquence ou avec un rapport signal sur bruit insuffisant. Pa r exemple si la fréquence syntonisée mise en mémoire est différente 20 de la fréquence lue dans le signal TPS cela signifie qu'il y a un problème sur le réseau ou sur le circuit de contrôle. Dans ce cas le retransmetteur sera mis en veille par l'ouverture du commutateur SW2. De même, si le rapport � signal sur bruit � ou � taux d'erreur binaire � est insuffisant, le retransmetteur sera mis en veille de la même manière. 25 Deuxième étape : Ensuite, le contrôle du signal RF d'entrée étant effectué et validé, le commutateur SW1 est ensuite positionné sur sa deuxième position, vers le circuit de changement de fréquence. Le microprocesseur prend le contrôle du commutateur SW3 et des 30 oscillateurs OL1 et OL3 pour retransmettre le signal de télévision mobile entrant sur la fréquence du canal hertzien indiqué dans le signal TPS. La deuxième étape est dépendante des fréquences du canal câble reçu et du canal hertzien émis. - En effet, si la fréquence du canal câble est déjà dans la bande de fréquence UHF (canaux 21 à 69, fréquences 474 à 862 MHz), et que la fréquence du canal câble est égale à la fréquence du canal hertzien, une auto compensation des décalages en fréquence a lieu et l'oscillateur local OL1 est actif pour la dernière transposition. L'oscillateur OL3 est inactif. Par conséquence le commutateur SW3 est sur la position OL1 de façon à ce que l'oscillateur OL1 soit connecté au mélangeur M4 pour effectuer la dernière transposition. - Si la fréquence du canal câble est déjà dans la bande de fréquence UHF, mais si la fréquence du canal câble est différente de la fréquence du canal hertzien, le microprocesseur contrôle la fréquence du premier oscillateur OL1 pour monté en fréquence à 1220 MHz., le commutateur SW3 est commuté sur la position OL3 et l'oscillateur OL3 est connecté au mélangeur M4 pour effectuer la dernière transposition. Le microprocesseur contrôle la fréquence de l'oscillateur OL3 pour descendre en fréquence, en respectant la fréquence du canal hertzien d'émission donnée par les paramètres du signal reçu (par exemple TPS). - Si la fréquence du canal câble n'est pas dans la bande de fréquence UHF, alors le microprocesseur va contrôler séparément les oscillateurs OL1 et OL3 de la même manière que précédemment : le microprocesseur contrôle la fréquence du premier oscillateur OL1 pour monté en fréquence à 1220 MHz., le commutateur SW3 est commuté sur la position OL3 et l'oscillateur OL3 est connecté au mélangeur M4 pour effectuer la dernière transposition .Le microprocesseur contrôle la fréquence de l'oscillateur OL3 pour descendre en fréquence , en respectant la fréquence du canal hertzien d'émission donnée par les paramètres du signal reçu (par exemple TPS) . Troisième étape : Une fois cette étape réalisée, une étape de contrôle est effectuée. Le commutateur SW4 va basculer sur le signal de sortie via le coupleur, le commutateur SW1 étant positionné vers le circuit de changement de fréquence. Ainsi une comparaison sera faite entre la fréquence effectivement transmise et démodulée via le coupleur C et la fréquence du canal hertzien d'émission stockée dans la mémoire. Si ces fréquences sont différentes, le microprocesseur met le retransmetteur en mode veille en ouvrant le commutateur SW2. Si ces fréquences sont égales l'amplificateur de sortie et le commutateur SW2 sont configurés par le microprocesseur en mode passant. Puis pour minimiser l'erreur de fréquence du signal émis qui doit rester typiquement inférieure à 100Hz dans toute la bande de fréquence de re-transmission, le microprocesseur va ensuite traiter l'information d'erreur de fréquence CFO (pour Carrier Frequency offset en anglais) donnée par le démodulateur qui est converti en donnée analogique par un convertisseur digital analogique (CDA). La tension de sortie délivrée est une tension de commande d'un oscillateur VCXO de référence du système des oscillateurs locaux OL1, OL2 et OL3. La fréquence de l'oscillateur VCXO est ainsi automatiquement et périodiquement contrôlée, ainsi que celle des différents oscillateurs locaux pour assurer une errer de fréquence inférieure à 100Hz par exemple. A titre d'exemple, ce système fonctionne avec des filtres F1-F5 et des oscillateurs lOcauxOL1- OL3 de valeurs suivantes : F1 : filtre bande passante370 -862MHz ; F2 : filtre RF SAW 1220MHz, F3 : filtre IF SAW 36MHz, F4 filtre RF SAW 1220MHz, F5 filtre bande passante 470-862MHz. Oscillateur local OL1 :1594-2078MHz, Oscillateur local OL2 :1184MHz, Oscillateur local OL3 1694-2078MHz. Ce retransmetteur de TV mobile est basé sur la norme ETSI : � Technical Specifications for DVB-H Small Gap Fillers �. L'invention est applicable à tout autre standard de télévision mobile qui serait multiplexé au réseau câble du pays concerné par exemple pour adresser la bande L aux Etats-Unis et en Europe. Un système de télécommande RF ou Infra Rouge peut avantageusement être implémenté dans le système pour que l'utilisateur puisse choisir son programme de TV mobile parmi les multiplexes fréquentiels disponibles sur le réseau câble. Dans ce cas de figure le réémetteur effectuera le changement de fréquence correspondant en fonction des informations transmises par le système de télécommande. L'architecture du retransmetteur peut varier selon le degré de complexité et de coût du concepteur mais le principe de gestion des circuits de changement de fréquence décrit dans cette demande de brevet et connu de l'homme du métier restera le même. Revendications1. Procédé de réémission d'un signal numérique (RFin) reçu dans un canal de réception, comprenant une étape de réception par câble du signal comportant des informations de signalisation (TPS), une étape de réémission de ce signal à une fréquence de réémission par une antenne (A), caractérisé par : une étape de sélection de la fréquence de réémission en fonction des informations de signalisation ; une étape de transposition du signal dans la fréquence du signal de réémission sélectionnée ; une étape de contrôle et d'ajustement de la fréquence du signal de réémission en fonction de la fréquence du signal de réémission sélectionnée. 2. Procédé de réémission selon la revendication 1 caractérisée en ce que les informations de signalisation (TPS) comprennent associées au canal de réception une fréquence de réception et une fréquence de réémission. 3. Procédé de réémission selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'étape de transposition du signal se fait à l'aide d'oscillateurs locaux (OL1, OL2) et d'un oscillateur local complémentaire commutable (OL3) si la réémission n'est pas isofréquence. 4. Procédé de réémission selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'étape de contrôle et d'ajustement de la fréquence du signal de réémission comprend une étape de synchronisation des oscillateurs locaux par un oscillateur VCXO contrôlé en tension. 5. Dispositif de réémission d'un signal numérique (RFin) reçu dans un canal de réception comprenant : des moyens pour déterminer la fréquence de réémission en fonction du canal du signal d'entrée,un circuit de conversion de fréquence pour transposer en fréquence le signal d'un canal reçu en un signal de réémission à une fréquence de réémission à l'aide d'au moins un oscillateur local, caractérisé en ce qu'il comporte : un dispositif de compensation automatique de fréquence comprenant un oscillateur local complémentaire (OL3 ; des moyens de sélection (SW3) des oscillateurs locaux nécessaires pour transposer le signal et des moyens de contrôle de la fréquence du signal réémis en fonction de la 10 fréquence déterminée et mesurée du signal réémis. 6. Dispositif de réémission selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de compensation automatique de la fréquence du signal réémis comprennent un oscillateur local de référence permettant de synchroniser les différents oscillateurs 15 locaux. 7. Dispositif de réémission selon la revendication 5 caractérisé en ce que le signal est reçu par câble et retransmis vers une antenne de réémission par voie hertzienne. 20 8. Dispositif de réémission selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de contrôle de la fréquence du signal réémis en fonction de la fréquence déterminée et mesurée du signal réémis comportent : un coupleur pour prélever le signal réémis, un élément de comparaison (P) entre la fréquence mesurée et la fréquence 25 déterminée du signal réémis, un élément de contrôle (VCXO) des différents oscillateurs locaux(OL1-OL3). 30