Brevet FR2954030A1 — publié le 20110617

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un procédé de réduction d'un signal de 5 brouillage d'un signal à large bande à étalement de spectre à destination d'un récepteur, le récepteur comportant un système de réduction du signal de brouillage comportant un contrôleur de gain automatique. Elle concerne également un récepteur de mise en oeuvre du procédé. L'invention s'applique avantageusement mais non limitativement aux 10 signaux à large bande à étalement de spectre du type GPS (Global Positioning System) ou GNSS (Global Navigation Satellite System) selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier. ETAT DE L'ART Le principe connu de localisation GPS (ou GNSS) utilise des mesures de 15 signaux radioélectriques reçus d'une constellation de satellites. La distance importante des satellites à la Terre, ainsi que les techniques d'étalement de spectre utilisées, impliquent que les signaux radioélectriques reçus à la surface de la Terre sont de très faible puissance (-130 dBm, soit 10"'s Watt). 20 Les signaux GPS sont donc très sensibles aux brouillages (intentionnels ou pas) provenant d'autres équipements radioélectriques. Les brouillages peuvent par exemple être une émission hors bande d'un émetteur de télévision dans les fréquences du GPS, ou un brouilleur de fort niveau sur un terrain d'opérations militaires. 25 Des techniques connues existent à ce jour pour améliorer la tenue au brouillage des récepteurs GPS. Parmi les techniques connues, il existe des techniques analogiques, ou des techniques de numérisation sur un bit, mais la plus avantageuse est la numérisation sur deux bits, également appelée conversion non-uniforme. 30 La numérisation sur deux bits permet de recevoir les signaux GPS, malgré la présence de brouillage de forme sinus ou « continuous wave » (CW) selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier. On explique ici la mise en oeuvre de la numérisation sur deux bits. Comme le montre la figure 1, un récepteur 100 de localisation GPS est classiquement principalement constitué de trois éléments, à savoir : une antenne 1, un module 2 radiofréquence, et un module 3 numérique. Le module 2 radiofréquence est situé entre l'antenne 1 et le module 3 numérique. Le module radiofréquence 2 comporte généralement un système 20 10 de réduction du brouillage. Comme le montre la figure 2, la numérisation sur deux bits précitée consiste à créer, à partir d'un signal GPS brouillé, comportant le signal GPS A et le signal B de brouillage, deux bits par comparaison à des seuils. Le premier bit est appelé « bit de signe » et est référencé par S. 15 Le deuxième bit est appelé « bit d'amplitude » et est référencé par M. Le seuil du bit M est ajustable en fonction du type de signal A. Comme le montre la figure 3, la numérisation connue permet de récupérer le signal A à partir du signal A+B, notamment grâce à la création du bit M, à condition que le signal B soit du type CW. 20 Il existe également des bits de type, et une numérisation sur trois bits est également connue. La technique connue de conversion sur au moins deux bits présente des avantages. Sous un fort brouillage de type CW, et par rapport à une solution 25 analogique, la numérisation sur un bit peut dégrader le rapport signal à bruit de près de 7dB. Au contraire, sous ce même brouilleur CW, la numérisation sur deux bits permet d'améliorer très significativement le rapport signal à bruit. Le rapport signal à bruit est alors optimal si l'on ignore en sortie du 30 convertisseur de bits les échantillons pour lesquels le bit M n'est pas activé, ce qui revient à ne numériser le signal que sur 1,5 bit. Ainsi, sous fort brouillage de type CW, et par rapport à une solution analogique, la numérisation sur 1,5 bit peut améliorer le rapport signal à bruit de plus de 10 dB, lorsque le rapport cyclique d'activité du bit M est fixé, par exemple, à 20%. . Par ailleurs, sous brouillage gaussien et par rapport à une solution analogique, la numérisation sur deux bits permet de limiter la dégradation du rapport signal à bruit à moins de 0.6 dB, contre 1.96 dB pour une numérisation sur un bit. La numérisation sur deux bits présente cependant des inconvénients. II existe en effet une façon plus subtile de brouiller les signaux GPS que de les brouiller avec un signal de type CW, dont l'énergie forme une raie dans un spectre de réception des signaux GPS. Une solution de brouillage est ainsi d'élargir la bande du brouilleur. L'énergie du signal de brouillage va ainsi s'étaler dans le spectre de réception des signaux GPS et donc être plus difficile à rejeter. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention un procédé de réduction d'un signal de brouillage d'un signal à large bande à étalement de spectre à destination d'un récepteur, le récepteur comportant un système de réduction du signal de brouillage comportant un contrôleur de gain automatique, ledit procédé étant caractérisé en ce que le contrôleur effectue en continu une normalisation d'une amplitude de crête instantanée du signal, de sorte que ladite amplitude de crête instantanée soit constante dans le temps pour le signal ainsi normalisé. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques 25 suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - un convertisseur du système effectue une numérisation sur au moins deux bits du signal normalisé issu du contrôleur ; - lorsque le système comporte en outre un pondérateur, ledit pondérateur 30 effectue une pondération du signal normalisé issu du contrôleur, grâce à une table d'allocation mémorisée dans le pondérateur ; - le signal à large bande à étalement de spectre est un signal GPS ou GNSS, et le récepteur un récepteur GPS ou GNSS. L'invention concerne également un récepteur de mise en oeuvre du procédé précité. L'invention présente de nombreux avantages. L'invention permet de rejeter un signal de bruitage qui n'est pas du 5 type sinus (CW). La présente invention permet une réduction du signal de brouillage dit de bande étroite, typiquement de bande de 100 kHz. L'invention s'applique aux signaux large bande à étalement de spectre, par exemple de type CDMA (en anglais « Code Division Multiple 10 Access », à savoir un accès multiple par répartition en code) connu de l'homme du métier, typiquement mais non limitativement à des signaux GPS/GNSS, qu'ils soient en modulation BPSK (en anglais «Binary Phase Shift Keying », à savoir une modulation binaire par déplacement de phase) ou BOC (en anglais « Binary Offset Carrier », à savoir une porteuse binaire 15 décalée) et dérivées. L'invention permet un gain maximal de réduction des brouilleurs bande étroite. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la 20 description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, représente schématiquement un récepteur de signaux large bande du type GPS ; - les figures 2 et 3, déjà commentées, représentent schématiquement 25 une technique connue de réduction de brouillage par numérisation sur deux bits ; - la figure 4 représente schématiquement un récepteur selon l'invention comportant un contrôleur de gain automatique, et optionnellement un pondérateur ; 30 - la figure 5 représente schématiquement une vue plus détaillée du contrôleur de la figure 4 comportant un détecteur ; - la figure 6 est une vue plus détaillée du détecteur de la figure 5 ; - la figure 7 est une courbe représentant schématiquement la densité de probabilité du signal de brouillage en fonction de l'amplitude pour un signal de brouillage en fonction de l'amplitude, d'une part pour un signal de brouillage du type CW et d'autre part pour un signal de brouillage à bande étroite ; et - la figure 8 représente schématiquement une vue plus détaillée du pondérateur de la figure 4. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 4 à 7 et 8 représentent schématiquement un mode de mise en oeuvre possible d'un procédé de réduction d'un signal B de brouillage d'un signal A large bande à spectre étalé. Le signal A est un signal à étalement de spectre, par exemple de type CDMA (en anglais « Code Division Multiple Access », à savoir un accès multiple par répartition en code) ou FDMA (en anglais « Frequency Division Multiple Access », à savoir un accès multiple par répartition en fréquence), connus de l'homme du métier, typiquement mais non limitativement un signal GPS ou GNSS, en modulation BPSK (en anglais, Binary Phase Shift Keying) ou BOC (en anglais, Binary Offset Carrier) et dérivées. Le signal A est généré classiquement par une modulation d'une porteuse radiofréquence par un signal composite. On répète que la modulation peut être préférentiellement à deux états de phase, selon la technique BPSK connue de l'homme du métier. Le signal A est ainsi la somme d'un signal à basse fréquence (typiquement 50 bits/s) avec une séquence d'étalement pseudo-aléatoire haute fréquence (typiquement multiple entier de 1,023 Mbits/seconde). On répète que le signal peut également être modulé par une sous-porteuse, selon les techniques BOC et dérivées, connues de l'homme du métier. Le signal A est destiné à un récepteur 100. Comme le montre schématiquement la figure 4, le récepteur 100 comporte principalement une antenne 1 et un module 2 radiofréquence monté en sortie de l'antenne 1. La sortie du module 2 est envoyée à un module 3 numérique. Le module 2 comporte un système 20 de réduction du signal B de brouillage. Le système 20 comporte principalement un contrôleur 21 de gain 5 automatique. Le contrôleur 21 est décrit plus précisément à la figure 5. Le contrôleur 21 traite l'ensemble des signaux entrants, à savoir le signal A et le signal de brouillage B. Le signal B de brouillage peut typiquement être de deux types, 10 comme le montre schématiquement la figure 7. Le premier type, référencé par BI, est un signal de brouillage sinusoïdal, également appelé CW (ou « Continuous Wave »). Le signal BI ne présente qu'une raie discrète à une fréquence donnée dans un spectre de réception, et présente une courbe CBI de densité de probabilité 15 d'amplitude instantanée bornée entre deux valeurs d'une amplitude de crête [-Ic ; Ic]. Le deuxième type de signal de brouillage, référencé par B2, est un signal appelé bande étroite, car il occupe une bande de largeur donnée dans un spectre de réception (en général la largeur est inférieure à 100 20 kHz). Le signal B2 a une courbe CB2 de densité de probabilité de forme gaussienne. On comprend qu'un signal BI de type CW a la propriété de présenter une enveloppe constante et bornée entre [Ac ; Ic], alors qu'un signal B2 bande étroite présente une enveloppe pseudo-aléatoire. 25 Selon l'invention, le contrôleur 21 permet de transformer une courbe CB2 de densité de probabilité d'un signal bande étroite de forme gaussienne en celle d'un signal de brouillage du type CW. A cet effet, le contrôleur 21 effectue en continu une normalisation d'une amplitude de crête instantanée du signal B, de sorte que ladite 30 amplitude de crête instantanée soit constante dans le temps pour le signal ainsi normalisé B'. De cette façon et comme le montre la figure 7, une courbe CB' de densité de probabilité d'amplitude instantanée du signal B' normalisé est bornée entre deux valeurs d'une amplitude de crête [Ac ; Ic]. Cette normalisation va permettre au système 20 d'effectuer un 5 traitement de numérisation sur deux bits non-uniformes déjà décrit, comme pour un brouillage du type CW. On constate que le contrôleur 21 comporte, préférentiellement dans cet ordre : un amplificateur 211 radiofréquence RF ; 10 un mélangeur 212, un filtre 213, un amplificateur 214 de fréquence intermédiaire, un détecteur 215, et une commande 216. 15 L'amplificateur 211 et/ou l'amplificateur 214 comporte un gain variable qui peut être commandé par la commande 216, branchée à cet effet en sortie du détecteur 215. Le mélangeur 212 réalise une transposition en fréquence des radiofréquences RF vers des fréquences intermédiaires FI. 20 Le contrôleur 21 comporte également un oscillateur local non représenté alimentant le mélangeur 212. Le filtre 213 est un filtre de canal utilisant la technologie à ondes de surfaces. Le filtre 213 est donc par conception limité en fréquence et présente un temps de propagation de groupe élevé, à savoir de l'ordre de 25 700 ns. Il est cependant nécessaire à la bonne réception des signaux A. Ainsi, pour contrecarrer le temps de propagation relativement élevé du filtre 213, le gain de l'amplificateur 211 et le gain de l'amplificateur 214 sont commandés par la commande 216. La bande passante de l'amplificateur 211 et la bande passante de l'amplificateur 214 sont de 30 préférence supérieures à 100 kHz, ce qui permet d'atténuer le retard du filtre 213. Le détecteur 215 est plus précisément représenté à la figure 6. Il comporte un convertisseur 2151 analogique/numérique dont la sortie est branchée en entrée d'un convertisseur 2152 trois bits. En entrée du convertisseur 2152, on branche un seuil S, un seuil M et un seuil de type. Le détecteur 215 permet ainsi de réaliser l'extraction 5 - des bits de signe S, - des bits d'amplitude M, et - des bits de type. Le rapport cyclique d'activité du bit M est maintenu constant par une boucle de contrôle de gain, non représentée, qui ajuste le niveau d'entrée 10 du convertisseur 2151 analogique-numérique. Le convertisseur 2151 respecte les règles de conversion des signaux, et le critère de Nyquist-Shannon. Le convertisseur 2151 est ainsi un convertisseur à base de comparateurs dont les seuils précités sont fixes. Le seuil de type est placé relativement au seuil M. 15 Comme on peut le constater sur la figure 6, seul le bit M est utilisé par la commande de gain 216, pour former un filtre de boucle pour le contrôleur 21 asservi. Le contrôleur 21 est dit rapide, car il est capable de suivre la vitesse de variation de l'amplitude du signal de brouillage B entrant. La bande 20 passante du contrôleur 21 est supérieure à 100 kHz. Toute variation d'amplitude à fréquence inférieure à la fréquence de coupure du contrôleur 21 sera normalisée, et sera donc à amplitude de crête instantanée constante. Avantageusement, et comme le montrent les figures 4 à 6 par 25 exemple, le système 20 peut comporter en outre un pondérateur 22 en sortie du contrôleur 21, en amont du module 3. Le pondérateur 22 a pour but de rejeter les échantillons de signaux A+B contenant trop peu de signal A et trop de bruit B. Le pondérateur accentue alors la normalisation lorsqu'un brouilleur du type CW ou bande 30 étroite brouille le signal A. Comme le montre la figure 8, le pondérateur 22 comporte donc un module 221 de type de signal B de brouillage et un module 222 de pondération des échantillons. Le pondérateur 22 utilise, grâce au module 221, le bit de type issu du convertisseur 2152 pour modifier les poids des bits d'amplitude M et de signes S. La modification des poids s'effectue, grâce au module 222, à l'aide 5 d'une table 220 d'allocations représentée à la figure 8. Le bit de type issu du convertisseur 2152 présente le comportement suivant : - il est égal à 0 si le signal entrant présente une densité de probabilité gaussienne ; 10 - il est égal à 1 si le signal entrant présente une densité de probabilité de type CW. La densité de probabilité de type CW peut provenir directement d'un signal de type CW ou être issue d'un signal de type bande étroite traité par le contrôleur 21. 15 Les échantillons entrant dans le module numérique 3 voit leurs poids modifiés en fonction de la présence d'un signal CW : - ils sont ainsi égaux à -3, -1, +1, ou +3 si le signal entrant est de type gaussien ; - ils sont égaux à -3, 0, 0, ou +3 si le signal entrant est de type CW. 20 REVENDICATIONS1. Procédé de réduction d'un signal (B) de brouillage d'un signal (A) à large bande à étalement de spectre à destination d'un récepteur (100), le 5 récepteur (100) comportant un système (20) de réduction du signal (B) de brouillage comportant un contrôleur (21) de gain automatique, ledit procédé étant caractérisé en ce que le contrôleur (21) effectue en continu une normalisation (B') d'une amplitude de crête instantanée du signal (B), de sorte que ladite amplitude de crête 10 instantanée soit constante dans le temps pour le signal ainsi normalisé (B'). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un convertisseur (2152) du système (20) effectue une numérisation sur au moins deux bits du signal normalisé (B') issu du contrôleur (21). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, lorsque le système (20) comporte en outre un pondérateur (22), ledit pondérateur (22) effectue une pondération du signal normalisé (B') issu du contrôleur (21), grâce à une table (220) d'allocation mémorisée dans le pondérateur (22). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le signal (A) à large bande à étalement de spectre est un signal GPS ou GNSS, et le récepteur (100) un récepteur GPS ou GNSS. 25 5. Récepteur (100) adapté pour réduire un signal (B) de brouillage d'un signal (A) à large bande à étalement de spectre, comportant un système (20) de réduction du signal (B) de brouillage, ledit récepteur (100) étant caractérisé en ce que le système (20) comporte en outre un contrôleur (21) de gain automatique adapté pour effectuer une 30 normalisation (B') en continu d'une amplitude de crête instantanée du signal (B), de sorte que ladite amplitude de crête instantanée soit constante dans le temps pour le signal ainsi normalisé (B'). 15 20 6. Récepteur (100) selon la revendication 5, dans lequel le contrôleur (21) a une bande passante supérieure à 100 kHz. 7. Récepteur (100) selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel le contrôleur (21) comporte au moins un amplificateur (211) radiofréquence (RF) et/ou au moins un amplificateur (214) de fréquence intermédiaire (FI), et une commande (216) de gain, chaque amplificateur (211, 214) ayant un gain variable commandé par la commande (216) de gain. 8. Récepteur (100) selon la revendication 7, dans lequel chaque amplificateur (211, 214) a une bande passante supérieure à 100 kHz. 9. Récepteur (100) selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le système (20) comporte un convertisseur (2152) adapté pour effectuer une numérisation sur au moins deux bits du signal normalisé (B') issu du contrôleur (21). 10. Récepteur selon l'une des revendications 5 à 9, dans lequel le système (20) comporte en outre un pondérateur (22), ledit pondérateur (22) étant apte à effectuer une pondération du signal normalisé (B') issu du contrôleur (21) grâce à une table (220) d'allocation mémorisée dans le pondérateur.