Brevet FR3056057A1 — publié le 20180316

L'invention concerne le domaine de la limitation du bruit dans un signal radio, plus précisément dans un signal radio modulé en amplitude, en particulier destiné à une mise en oeuvre dans des récepteurs radio embarqués dans des véhicules automobiles. Dans ce cadre, la présente invention vise un procédé de filtrage adaptatif du 5 bruit dans un signal radio modulé en amplitude, à travers la mise en oeuvre d'une technique de sélectivité dynamique. Comme cela est connu, un récepteur radio, notamment dans un système multimédia d'un véhicule automobile, est apte à recevoir un signal radio, en particulier un signal radio AM, AM étant l'abréviation de « Amplitude Modulation » signifiant 10 « modulation en amplitude ». Un tel signal radio AM, reçu sous forme modulé par un récepteur radio, est soumis à différents senseurs et à un filtrage adapté pour que le signal radio démodulé correspondant puisse être restitué dans de bonnes conditions, notamment dans l'habitacle d'un véhicule automobile. 15 L'homme du métier connaît le principe de fonctionnement d'un signal radio AM, c'est-à-dire modulé en amplitude, reçu par un récepteur radio adapté, en vue d'être démodulé puis restitué à des auditeurs. Ainsi, un signal radio AM comporte une porteuse p(t) du signal, de fréquence fp, vérifiant l'équation : 20 p(t) = A. sin (2. tr. fp) et un message m(t) à transmettre vérifiant l'équation : m(t) = M. cos (2. tr. t + cp) Le signal modulé y(t) correspondant vérifie alors l'équation : y(t) = [1 + m(t)] * p(t), soit : 25 y(t) = A. sin(2. 7r. fp. t) +11/12 .[sin(2. 7r. (fp + fm) + cp) + sin(2. ir. (J - fm) + cp)] D'un point de vue spectral, partant d'un message m(t) composé de plusieurs fréquences, l'amplitude de la transformée de Fourier FFT du signal modulé y(t) contenant le message m(t), en fonction de la fréquence F, est représentée à la figure 1. Pour démoduler le signal radio AM, ce dernier est ramené en bande de base, 30 de telle sorte que le message m(t) se retrouve centré autour de 0 Hz, comme représenté à la figure 2. Un problème connu réside dans le fait que le signal radio AM reçu peut être bruité ou parasité par un signal radio adjacent, rendant sa restitution non satisfaisante. De ce fait, il est connu de filtrer le signal radio démodulé, avant sa restitution, en vue d'en 35 éliminer ou de limiter le bruit et les interférences parasites dues aux signaux adjacents. 3056057 2 Cependant, le filtrage effectué dans le signal démodulé s'applique par définition au message, c'est-à-dire aux données pertinentes du signal radio reçu, tel que le signal audio à restituer. Le filtrage effectué à ce niveau de la chaîne audio du système multimédia, c'est-à-dire après démodulation du signal radio reçu, présente donc l'inconvénient d'induire une altération des données contenues dans ledit signal radio. Selon la présente invention, il est par conséquent prévu de réaliser un filtrage optimisé du signal radio AM reçu avant de le démoduler, pour éliminer ou limiter le bruit qu'il comporte, en temps réel, selon une technique de sélectivité dynamique. La présente invention vise ainsi à optimiser la mise en oeuvre d'une technique 10 de sélectivité dynamique en réalisant un filtrage adaptatif, apte à appliquer un filtrage adapté de chaque côté de la bande passante, en fonction de données issues d'un capteur de présence d'un signal radio adjacent et/ou issues d'un capteur de niveau de bruit. L'état de la technique ne décrit pas de procédé permettant d'obtenir un tel filtrage adaptatif sur un signal radio modulé en amplitude en vue de réduire le bruit qu'il 15 comporte. En effet, en pratique, dans les récepteurs radio connus, la sélectivité dynamique est même généralement désactivée dès lors qu'aucun signal radio adjacent n'a été détecté. Selon l'invention, plusieurs filtres sont appliqués au signal radio AM, pour couper certaines parties du signal reçu, au-delà et en deçà de fréquences de coupure, sur 20 la base du signal ramené en bande de base, à la fois pour traiter la question de la présence éventuelle d'un signal radio adjacent et celle de la présence de bruit dans le signal radio AM reçu. Aux fins de sélection du ou des filtres adaptés, des capteurs de bruit, de modulation, d'adjacent et de niveau, peuvent être mis en oeuvre sur le signal modulé en 25 amplitude reçu pour déterminer les filtres à appliquer. Après filtrage, le signal est démodulé et le message audio récupéré et restitué. En particulier, la présente invention vise un procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio AM. Partant du constat réalisé empiriquement, et bien connu de l'homme du 30 métier, que lorsque du bruit important est détecté d'un côté de la bande passante d'un signal radio AM considéré, par exemple du côté positif sur le signal ramené en bande de base, il existe en général du bruit dans le signal radio AM de l'autre côté de la bande passante, c'est-à-dire du côté négatif sur le signal ramené en bande de base, le procédé selon l'invention propose de sélectionner automatiquement un filtre pour couper le signal 35 du côté négatif de la bande passante lorsque du bruit a été détecté du côté positif de la bande passante, en fonction du filtre mis en oeuvre dudit côté positif de la bande passante, et réciproquement. 3056057 3 A cette fin, plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio modulé en amplitude, ledit signal radio présentant une bande passante, ledit procédé comprenant : - la transformation dudit signal radio en bande de base, de façon à ce que la 5 représentation de la transformée de Fourier dudit signal radio en fonction de la fréquence présente une bande passante centrée sur 0 Hz, - la mise en oeuvre d'un procédé de mesure du niveau de bruit et/ou la mise en oeuvre d'un procédé de détection de présence d'un signal radio adjacent, d'un premier côté de la bande passante, sur le signal radio modulé en amplitude transformé en bande de base, - en fonction du niveau de bruit mesuré et/ou de la présence d'un signal radio adjacent, la sélection ou non d'un premier filtre numéroté X, parmi N premiers filtres aptes à couper le signal radio modulé en amplitude du premier côté de la bande passante, N étant un nombre entier supérieur à 1, allant du premier filtre le plus étroit, numéroté 1, au premier filtre le plus large, numéroté N, X étant un nombre entier compris entre 1 et N, ledit premier filtre numéroté X étant destiné à être appliqué au signal radio modulé en amplitude transformé en bande de base, - si un premier filtre numéroté X est sélectionné et appliqué au signal radio modulé en amplitude transformé en bande de base, alors il y a sélection automatique d'un second filtre numéroté Y, Y étant supérieur ou égal à X, parmi N seconds filtres, aptes à couper le signal radio modulé en amplitude du côté opposé au premier côté de la bande passante, lesdits N seconds filtres étant respectivement symétriques aux N premiers filtres, allant du second filtre le plus étroit, numéroté 1, au second filtre le plus large, numéroté N, ledit second filtre numéroté Y étant appliqué au signal radio modulé en amplitude transformé en bande de base. Le procédé selon l'invention permet ainsi une amélioration du filtrage d'un signal radio modulé en amplitude, avant sa démodulation. Selon un mode de réalisation, le numéro Y du second filtre est déterminé comme suit : - Y est égal à N / 2 si N / 2 est un nombre entier et si N / 2 > X ; - Y est égal à (N / 2 + 0,5) si N / 2 n'est pas un nombre entier et si (N / 2 + 0,5) > X ; - Y est égal à N dans les autres cas. Avantageusement, lorsque le numéro du premier filtre sélectionné en fonction du niveau de bruit mesuré d'un côté de la bande passante est modifié, le procédé selon 3056057 4 l'invention prévoit l'attente d'un temps prédéterminé avant d'appliquer ledit premier filtre modifié au signal radio modulé en amplitude si et seulement si ledit numéro modifié du premier filtre est confirmé au terme dudit temps prédéterminé. Selon un mode de réalisation, lesdits N premiers filtres et lesdits N seconds 5 filtres présentent des fréquences de coupure configurables en temps réel. Selon un mode de réalisation, lesdits N premiers filtres et lesdits N seconds filtres sont des filtres à réponse impulsionnelle finie. La présente invention vise également un récepteur radio comprenant un microcontrôleur configuré pour mettre en oeuvre le procédé de filtrage adaptatif d'un 10 signal radio modulé en amplitude tel que brièvement décrit ci-dessus. La présente invention vise aussi un véhicule automobile comprenant un récepteur radio tel que brièvement décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés qui 15 représentent : la figure 1, le diagramme simplifié d'une transformée de Fourier FFT d'un signal modulé en amplitude en fonction de la fréquence ; la figure 2, le diagramme simplifié d'une telle transformée de Fourier d'un signal modulé en amplitude, ramené en bande de base ; 20 la figure 3, le graphique du niveau L d'un signal radio modulé en amplitude en fonction de la fréquence, ramené en bande de base, en présence d'un signal radio adjacent, sans mise en oeuvre du procédé de filtrage adaptatif selon l'invention ; la figure 4, le même graphique qu'à la figure 3, avec la mise en oeuvre du 25 procédé de filtrage adaptatif selon l'invention. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour en permettre la mise en oeuvre, lesdites figures pouvant bien entendu également servir à mieux définir l'invention. Le procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio AM selon l'invention sont 30 présentés en vue d'une mise en oeuvre, principalement, dans un récepteur radio d'un système multimédia embarqué dans un véhicule automobile. Cependant, la mise en oeuvre de la présente invention dans tout autre domaine technique, en particulier dans tout type de récepteur radio AM, est également visée. 35 Dans la suite de la description, la présente invention est présentée en relation avec la réception d'un signal radio AM, reçu par un récepteur radio, par exemple 3056057 5 embarqué dans un véhicule, dans le contexte d'un ensemble de bandes de fréquences consacrées à ces signaux et organisées conformément aux normes locales. Comme cela est connu, la largeur du spectre d'un signal radio modulé en amplitude est normalisée, à 9 kHz pour l'Europe et à 10 kHz en Amérique du nord, par 5 exemple. En Europe, la bande passante du signal audio correspondant est en pratique normalement de 4,5 kHz. Cependant, certains émetteurs ont des bandes passantes élargies avec des bandes passantes pouvant aller jusqu'à 9 kHz. Par conséquent, dans le cade de la présente invention, pour la mise en oeuvre 10 d'un procédé de détermination du niveau de bruit dans le signal radio AM modulé, ramené en bande de base, par l'intermédiaire de capteur adaptés, il est utile de s'intéresser au signal radio considéré aux limites de sa bande passante audio. Typiquement, en Europe, le bruit sera analysé autour de 5 kHz et jusqu'à 9 kHz, aux fins de filtrer de façon optimale le signal radio AM avant sa démodulation. 15 Il est à noter qu'un réglage fin de la fourchette de fréquences sur laquelle le bruit dans le signal radio AM peut être mesuré est de préférence réalisé. Ce réglage fin permet en particulier de se prémunir de l'éventuelle présence de signaux radio en bande élargie, nécessitant un élargissement de la fourchette de fréquences faisant l'objet de mesures de bruit. 20 En outre, ce réglage fin permet de tenir compte de l'absence ou de la présence d'un signal radio adjacent. Typiquement, en Europe, le nombre d'émetteurs étant limité, la présence d'un adjacent est moins probable qu'en Amérique du Nord où le nombre d'émetteurs radio est plus important. Il est à noter que, dans ce contexte, lorsqu'il n'est pas détecté de signal radio 25 adjacent, au moins d'un côté du spectre, il est a priori moins nécessaire de filtrer le signal, pour s'assurer la conservation d'un maximum de données utiles. Cependant, cela présente le risque d'entraîner un signal davantage bruité. En référence aux figures 3 et 4, il est représenté le niveau L d'un signal radio AM modulé en amplitude, présentant une bande passante d'environ 9 kHz. Le signal 30 radio AM a été ramené en bande de base, par une transformation adaptée, de sorte qu'il se trouve centré sur 0 Hz. Dans l'exemple des figures 3 et 4, le signal radio AM est suivi par un signal radio adjacent A. Du fait de la présence d'un signal radio adjacent A, en l'occurrence, à droite 35 de la bande passante, un premier filtre F est sélectionné pour couper le signal radio AM du côté de la bande passante où un signal adjacent A a été détecté. 3056057 6 Il est à noter que le côté de la bande passante considéré peut aussi être le côté de la bande passante où un niveau de bruit important a été mesuré, qu'il y ait ou non, par ailleurs, un signal radio adjacent de ce même côté. Sur la figure 3, représentatif de l'état de la technique, la présence d'un signal 5 radio adjacent A (ou la présence d'un niveau de bruit important) du premier côté de la bande passante n'impacte pas automatiquement la sélection d'un second filtre pour l'autre côté de la bande passante, de sorte que cet autre côté du signal radio AM peut être bruité. Si, indépendamment de l'application du filtre F du premier côté de la bande 10 passante, un filtre F" est sélectionné pour couper le signal radio AM de l'autre côté de la bande passante, celui-ci peut être insuffisant pour limiter correctement le bruit dans le signal radio AM. A l'inverse, en référence à la figure 4, dans le cas où, en raison du niveau de bruit et/ou en raison de la présence d'un signal radio adjacent A, d'un premier côté de la 15 bande passante, un premier filtre F est sélectionné pour couper le signal radio AM, dudit premier côté, la présente invention prévoit la sélection automatique d'un second filtre F', symétrique ou non, destiné à couper le signal radio AM du côté opposé au premier côté de la bande passante. Ce principe découle du fait que, de façon empirique, il est constaté 20 généralement que lorsque du bruit est présent d'un côté de la bande passante, altérant le signal radio modulé en amplitude, du bruit est également présent de l'autre côté de la bande passante. Ainsi, selon l'invention, même si le niveau de bruit n'est pas mesuré de l'autre côté de la bande passante, même si, dans le cas où le niveau de bruit est mesuré de cet 25 autre côté de la bande passante, celui-ci n'implique pas automatiquement la sélection d'un filtre de cet autre côté, même s'il n'est pas détecté de signal radio adjacent de cet autre côté, il est prévu la sélection automatique d'un second filtre F' de cet autre côté de la bande passante. Le second filtre F' sélectionné pour cet autre côté de la bande passante du 30 signal radio AM est fonction du premier filtre F sélectionné pour le premier côté de la bande passante. En pratique, en fonction du niveau de bruit mesuré du premier côté de la bande passante et/ou en fonction de la présence d'un signal radio adjacent, un premier filtre F est sélectionné, parmi N premiers filtres aptes à couper le signal radio modulé en 35 amplitude du premier côté de la bande passante, N étant un nombre entier supérieur à 1, allant du premier filtre le plus étroit, numéroté 1, au premier filtre le plus large, numéroté N. Le premier filtre sélectionné est numéroté X. Pour prendre un exemple non 3056057 7 limitatif, il existe par exemple trois premiers filtres, le filtre numéroté 1 étant le plus étroit et le filtre numéroté 3 étant le plus large, et le filtre sélectionné est le filtre numéroté 2. Selon l'invention, parmi N seconds filtres, aptes à couper le signal radio modulé en amplitude du côté opposé au premier côté de la bande passante, lesdits N 5 seconds filtres étant respectivement symétriques aux N premiers filtres, un filtre numéroté Y est automatiquement sélectionné pour couper le signal radio AM du côté opposé au premier côté de la bande passante. Le numéro Y du deuxième filtre F' sélectionné est supérieur ou égal au numéro X du premier filtre F sélectionné. Dans l'exemple illustratif évoqué précédemment, le deuxième filtre sélectionné 10 est par exemple numéroté 3. Le numéro Y du deuxième filtre F' sélectionné automatiquement peut être déterminé par calcul selon une formule choisie, en fonction du numéro X du premier filtre F sélectionné. Par exemple, le numéro Y du second filtre F' est déterminé comme suit : Y est égal à N / 2 si N / 2 est un nombre entier, à condition que N / soit supérieur 15 à X, et Y est égal à (N / 2 + 0,5) si N / 2 n'est pas un nombre entier, toujours à condition que N / 2 soit supérieur à X. Dans les autres cas, le numéro Y du second filtre F' est égal à N. Ainsi, les filtres F, F' mis en oeuvre peuvent être symétriques, en ce sens qu'ils coupent de façon symétrique, respectivement au-delà et en deçà de leur fréquence 20 de coupure. Les filtres F, F' mis en oeuvre peuvent, à l'inverse, être asymétriques. Selon un mode de réalisation, les filtres F, F' sélectionnés sont des filtres à réponse impulsionnelle finie, souvent désignés, par l'homme du métier, sous l'abréviation FIR pour « Finite Impulse Filter » en anglais. 25 Selon l'invention, la sélection en temps réel des filtres à mettre en oeuvre, en fonction du niveau de bruit normé dans le signal et/ou en fonction de la présence de signaux radio adjacents, permet de réaliser une sélectivité dynamique optimale dans le signal radio AM reçu, avant sa démodulation. Selon un mode de réalisation, il est en outre prévu un mécanisme 30 d'hystérésis, selon lequel, dans le cas où un changement de numéro de filtre est déterminé en raison des données issues de capteurs de niveau de bruit ou de présence d'adjacent, un temps prédéterminé, correspondant à un temps mort, est respecté avant d'appliquer le nouveau filtre au signal radio AM, pour vérifier que le nouveau numéro de filtre déterminé par le procédé est confirmé. 35 Ce mode de réalisation présente l'avantage de pallier au phénomène de battement qui survient lorsqu'un filtre appliqué au signal radio AM change à intervalles de temps rapprochés. 3056057 8 Il est précisé, en outre, que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus et est susceptible de variantes accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS1. Procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio (AM) modulé en amplitude, ledit signal radio (AM) modulé en amplitude présentant une bande passante, ledit procédé comprenant : - la transformation dudit signal radio (AM) modulé en amplitude en bande de base, de façon à ce que la représentation de la transformée de Fourier dudit signal radio en fonction de la fréquence présente une bande passante centrée sur 0 Hz, - la mise en oeuvre d'un procédé de mesure du niveau de bruit et/ou la mise en oeuvre d'un procédé de détection de présence d'un signal radio adjacent (A), d'un premier côté de la bande passante, sur le signal radio (AM) modulé en amplitude transformé en bande de base, - en fonction du niveau de bruit mesuré et/ou de la présence d'un signal radio adjacent, la sélection ou non d'un premier filtre (F) numéroté X, parmi N premiers filtres aptes à couper le signal radio modulé en amplitude du premier côté de la bande passante, N étant un nombre entier supérieur à 1, allant du premier filtre le plus étroit, numéroté 1, au premier filtre le plus large, numéroté N, X étant un nombre entier compris entre 1 et N, ledit premier filtre (F) numéroté X étant destiné à être appliqué au signal radio (AM) modulé en amplitude transformé en bande de base, - si un premier filtre (F) numéroté X est sélectionné et appliqué au signal radio modulé en amplitude transformé en bande de base, alors il y a sélection automatique d'un second filtre (F') numéroté Y, Y étant supérieur ou égal à X, parmi N seconds filtres, aptes à couper le signal radio modulé en amplitude du côté opposé au premier côté de la bande passante, lesdits N seconds filtres étant respectivement symétriques aux N premiers filtres, allant du second filtre le plus étroit, numéroté 1, au second filtre le plus large, numéroté N, ledit second filtre (F') numéroté Y étant appliqué au signal radio (AM) modulé en amplitude transformé en bande de base. 2. Procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio (AM) modulé en amplitude, selon la revendication 1, dans lequel le numéro Y du second filtre (F') est déterminé comme suit : - Y est égal à N / 2 si N / 2 est un nombre entier et si N / 2 > X ; - Y est égal à (N / 2 + 0,5) si N / 2 n'est pas un nombre entier et si (N / 2 + 0,5) > X ; - Y est égal à N dans les autres cas. 3. Procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio (AM) modulé en amplitude, selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant par ailleurs, lorsque 3056057 10 le numéro du premier filtre (F) sélectionné en fonction du niveau de bruit mesuré d'un côté de la bande passante est modifié, l'attente d'un temps prédéterminé avant d'appliquer ledit premier filtre (F) modifié au signal radio (AM) modulé en amplitude si et seulement si ledit numéro modifié du premier filtre (F) est confirmé au terme dudit temps prédéterminé. 5 4. Procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio (AM) modulé en amplitude, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits N premiers filtres et lesdits N seconds filtres présentent des fréquences de coupure configurables en temps réel. 5. Procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio (AM) modulé en amplitude, 10 selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits N premiers filtres et lesdits N seconds filtres sont des filtres à réponse impulsionnelle finie. 6. Récepteur radio comprenant un microcontrôleur configuré pour mettre en oeuvre le procédé de filtrage adaptatif d'un signal radio (AM) modulé en amplitude selon l'une des revendications précédentes. 7. Véhicule automobile comprenant un récepteur radio selon la revendication précédente.