Brevet FR2998122A1 — publié le 20140516

La présente invention se rapporte aux domaines des récepteurs de signaux OFDM. La modulation par répartition en fréquence sur des porteuses orthogonales ou OFDM (pour « Orthogonal Frequency - Division Multiplexing » en langue anglaise) consiste à répartir sur un grand nombre de sous-porteuses un signal numérique à transmettre. Cette technique est utilisée, entre autres, pour les systèmes de transmissions mobiles à haut débit de données. L'OFDM est particulièrement bien adapté aux canaux de transmission radio sur de longues distances car il permet alors de réduire sensiblement les interférences inter-symboles. Pour que les fréquences des sous-porteuses soient les plus proches possibles et transmettre ainsi le maximum d'information sur une portion de fréquences donnée, l'OFDM utilise classiquement des sous-porteuses orthogonales entre elles. Les signaux des différentes sous-porteuses se chevauchent mais, grâce à l'orthogonalité, n'interfèrent pas entre eux. L'espacement entre sous-porteuses orthogonales est généralement égal à Af = k / (TU) hertz, où TU secondes est la durée utile d'un symbole et k est un entier positif, généralement égal à 1. Par conséquent, avec N sous-porteuses, la largeur totale de la bande passante B occupée par cette technique est de l'ordre de B N - Af (Hz). Pour obtenir une bonne robustesse de la transmission, le signal à transmettre est généralement répété sur différentes sous-porteuses. Ainsi dans un canal de transmission avec des chemins multiples où certaines fréquences seront détruites à cause de la combinaison destructive de chemins, le système sera tout de même capable de récupérer l'information perdue sur d'autres fréquences porteuses qui n'auront pas été détruites. Chaque sous-porteuse est modulée indépendamment en utilisant des modulations numériques : QPSK, QAM-4, QAM-16, QAM-64... Côté réception, le décodage OFDM nécessite généralement une synchronisation très précise de la fréquence du récepteur avec celle de l'émetteur. Tout décalage en fréquence entraîne la perte de l'orthogonalité des sous-porteuses et crée par conséquent des interférences entre celles-ci. Le récepteur OFDM comprend donc classiquement un circuit chargé de détecter tout décalage en fréquence du signal OFDM en bande de base reçu par rapport au signal délivré par le modulateur de l'émetteur. La figure 1 représente une vue schématique d'un récepteur de signaux OFDM classique. En référence à cette figure, le récepteur OFDM comprend essentiellement un bloc frontal 1 pour recevoir le signal OFDM, un bloc de transposition en fréquence 2 pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base et un bloc de démodulation 3 pour démoduler le signal numérique en bande de base. Le bloc frontal 1 comprend une antenne 10 pour capter le signal OFDM et un amplificateur à faible bruit 11 pour amplifier le signal capté par l'antenne 10. Le bloc de transposition en fréquence 2 comprend : - un filtre passe-bas 20 pour filtrer le signal délivré par le bloc frontal 1, - un oscillateur local 21 pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence L01, - un mélangeur 22 pour mélanger le signal OFDM issu du filtre passe-bas avec le signal d'oscillateur local de fréquence LO1 et délivrer un signal analogique en bande de base, et - un convertisseur analogique/numérique 23 pour convertir le signal analogique en bande de base en un signal numérique. La fréquence LO1 est déterminée pour permettre la transposition en bande de base du signal OFDM. Enfin, le bloc de démodulation 3 comprend : - un oscillateur local 30 pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence L02, - un mélangeur 31 pour mélanger le signal numérique délivré par le convertisseur 23 avec le signal d'oscillateur local de fréquence L02 et délivrer un signal analogique en bande de base - un circuit de détection 32 pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et délivrer un signal de correction à l'oscillateur local 30 pour corriger la fréquence L02 afin de réduire le décalage en fréquence détecté, et - un démodulateur numérique 33 pour démoduler le signal numérique délivré par le mélangeur 31. La détection du décalage en fréquence s'effectue généralement en deux temps : un premier temps pendant lequel on détecte un nombre entier de porteuses d'erreur par corrélation avec un symbole OFDM de référence, et un deuxième temps pendant lequel on détecte l'erreur fractionnaire entre les porteuses successives par observation de l'évolution de la phase du signal sur une période égale a la durée d'un symbole. L'oscillateur local 30 et le mélangeur 31 sont présents dans le bloc de démodulation 3 pour corriger le décalage en fréquence du signal numérique fourni au démodulateur numérique 33. Ils constituent un circuit de correction de la fréquence du signal numérique, lequel circuit de correction est commandé par le circuit de détection 32. Il arrive que les ressources nécessaires pour le fonctionnement du bloc de démodulation soit critiques, notamment lorsque le démodulateur numérique 33 a besoin d'une puissance de calcul importante. Un but de l'invention est de réduire le besoin en ressources du bloc de démodulation du récepteur OFDM. Selon l'invention, il est proposé de réaliser le recalage en fréquence, non pas dans le bloc de démodulation, mais dans le bloc de transposition en fréquence. Cela 5 permet de diminuer les ressources de calcul nécessaires au fonctionnement du bloc de démodulation. Par ailleurs, on diminue également le nombre de composants du récepteur puisque le recalage en fréquence est réalisé au moyen d'un oscillateur local et d'un mélangeur (oscillateur local et mélangeur du bloc de transposition en fréquence) déjà présents dans le récepteur. Enfin cela permet de s'assurer que le signal est parfaitement 10 à la bonne fréquence tout au long de la chaine de réception et d'optimiser ainsi les éventuels filtrages. Aussi, l'invention concerne un dispositif de réception d'un signal OFDM comprenant : - un bloc frontal pour recevoir ledit signal OFDM, 15 - un bloc de transposition en fréquence pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base, ledit bloc de transposition en fréquence comprenant un oscillateur local pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence donnée, un mélangeur pour mélanger le signal OFDM avec ledit signal d'oscillateur local et délivrer un signal en bande de base et un convertisseur 20 analogique/numérique pour convertir le signal OFDM ou le signal en bande de base en un signal numérique, et - un bloc de démodulation comprenant un circuit de détection pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et délivrer un signal de correction, et un démodulateur numérique pour démoduler le signal numérique fourni au bloc 25 de démodulation. Selon l'invention, le signal de correction est fourni à l'oscillateur local du bloc de transposition en fréquence pour recaler au moins partiellement la fréquence du signal numérique. Selon un mode de réalisation particulier, à l'intérieur du bloc de transposition 30 de fréquence, le convertisseur analogique/numérique est placé en aval du mélangeur et l'oscillateur local est un oscillateur analogique de sorte que le mélangeur mélange le signal OFDM reçu par le bloc frontal avec un signal d'oscillateur local analogique. Selon un mode de réalisation en variante, le convertisseur analogique/numérique est placé en amont du mélangeur et l'oscillateur local est un 35 oscillateur numérique de sorte que le mélangeur mélange le signal OFDM converti en signal numérique par le convertisseur analogique/numérique avec un signal d'oscillateur local numérique. D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif : - La figure 1, déjà décrite, représente une vue schématique d'un récepteur OFDM selon l'art antérieur ; et - La figure 2 représente une vue schématique d'un récepteur OFDM conforme à l'invention. La figure 2, à comparer avec la figure 1, représente une vue schématique d'un récepteur OFDM conforme à l'invention. Selon l'invention, le recalage en fréquence du 10 signal numérique à démoduler est réalisé dans le bloc de transposition en bande de base du signal reçu par le récepteur OFDM. Comme, dans un récepteur classique (figure 1), le récepteur OFDM comporte un bloc frontal 100 pour recevoir le signal OFDM, un bloc de transposition en fréquence 200 pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base et 15 un bloc de démodulation 300. Comme dans la figure 1, le bloc frontal 100 comprend une antenne 110 pour capter le signal OFDM et un amplificateur à faible bruit 111 pour amplifier le signal capté par l'antenne. Le bloc de transposition en fréquence 200 comprend : - un filtre passe-bas 220 pour filtrer le signal amplifié par l'amplificateur à faible 20 bruit 111, - un oscillateur local 221 pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence LOI , un mélangeur 222 pour mélanger le signal OFDM avec ledit signal d'oscillateur local et délivrer un signal analogique en bande de base et un convertisseur analogique/numérique 223 pour convertir le signal analogique en 25 bande de base en un signal numérique. Selon l'invention, le bloc de démodulation 300 ne comprend pas d'oscillateur local et de mélangeur pour recaler en fréquence le signal numérique en bande de base. Par rapport au circuit de la figure 1, le bloc de démodulation ne comporte donc qu'un circuit de détection 332 pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et 30 délivrer un signal de correction, et un démodulateur numérique 333 pour démoduler le signal numérique. Le signal de correction, noté cor, est fourni à l'oscillateur local 221 du bloc de transposition en fréquence 200 pour recaler la fréquence du signal numérique. La correction du décalage en fréquence est réalisée au travers de la boucle formée du circuit de détection 332, de l'oscillateur local 221, du mélangeur 222 et du convertisseur 35 analogique/numérique 223. Selon l'invention, l'oscillateur local 221 est apte à être contrôlé avec suffisamment de précision pour corriger correctement l'erreur, de préférence avec une précision inférieure à 1 % de l'écart entre les porteuses. En variante, le convertisseur analogique/numérique 223 est placé avant le 5 mélangeur 222. C'est notamment le cas lorsque le convertisseur est un convertisseur large bande. Dans cette variante, le mélangeur 222 et l'oscillateur local 221 sont numériques. Un tel récepteur OFDM est utilisable dans tous les décodeurs de signaux OFDM (DAB, DVB, VViFi...) REVENDICATIONS1. Dispositif de réception d'un signal OFDM comprenant : - un bloc frontal (100) pour recevoir ledit signal OFDM, - un bloc de transposition en fréquence (200) pour convertir le signal reçu en un signal numérique en bande de base, ledit bloc de transposition en fréquence comprenant un oscillateur local (221) pour produire un signal d'oscillateur local de fréquence donnée, un mélangeur (222) pour mélanger le signal OFDM avec ledit signal d'oscillateur local (221) et délivrer un signal en bande de base et un convertisseur analogique/numérique (223) pour convertir le signal OFDM ou le signal en bande de base en un signal numérique, - un bloc de démodulation (300) comprenant un circuit de détection (332) pour détecter un décalage en fréquence du signal numérique et délivrer un signal de correction (cor), et un démodulateur numérique (333) pour démoduler le signal numérique, caractérisé en ce que le signal de correction (cor) est fourni à l'oscillateur local (221) du 15 bloc de transposition en fréquence (200) pour recaler au moins partiellement la fréquence du signal numérique fourni au bloc de démodulation (300). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le bloc de transposition en fréquence (200), le convertisseur analogique/numérique (223) est placé en aval du mélangeur (222) et l'oscillateur local (221) est un oscillateur analogique de 20 sorte que le mélangeur (222) mélange le signal OFDM reçu par le bloc frontal (100) avec un signal d'oscillateur local analogique. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le bloc de transposition en fréquence (200), le convertisseur analogique/numérique (223) est placé en amont du mélangeur (222) et l'oscillateur local (221) est un oscillateur numérique de 25 sorte que le mélangeur (222) mélange le signal OFDM converti en signal numérique par le convertisseur analogique/numérique (223) avec un signal d'oscillateur local numérique.