Brevet FR3083930A1 — publié le 20200117

- DD18725SP 1 PROCEDE DE CONTROLE D'UN GAIN Domaine La présente description concerne les systèmes de traitement numérique de l'information, et plus particulièrement leur calibration. La présente description concerne encore plus particulièrement les procédés de contrôle d'un gain d'un amplificateur à gain variable compris dans ces systèmes. Exposé de l'art antérieur Un système de traitement, par exemple de réception d'un signal analogique comprend généralement au moins un amplificateur et un convertisseur analogique-numérique permettant d'échantillonner le signal reçu par le système. L'amplificateur permet d'adapter l'amplitude du signal reçu à une plage de travail du convertisseur analogique-numérique. L'amplificateur peut être un amplificateur à gain variable, c'est-à-dire un amplificateur dont le gain peut être modulé, par exemple en fonction de l'amplitude du signal reçu et/ou en fonction de la plage de linéarité du convertisseur analogique-numérique. Il serait souhaitable d'améliorer certains aspects des procédés de calibration d'une chaîne de réception et, plus 20 particulièrement, certains aspects des procédés de détermination de gain déjà existants. 317048 - DD18725SP 2 Résumé Un mode de réalisation prévoit un procédé de calibration d'une chaîne de réception comprenant un amplificateur d'entrée d'un convertisseur analogique-numérique, et comportant les étapes 5 successives suivantes : déterminer un gain de repos en fonction de la puissance moyenne du bruit présent sur un signal numérique issu dudit convertisseur ; et fixer le gain de l'amplificateur d'entrée audit gain de repos lorsque la puissance moyenne dudit signal numérique est inférieure à un premier seuil. 10 Selon un mode de réalisation, le gain est ajusté en ajoutant un pas de réglage de gain déterminé en fonction de la puissance moyenne du signal numérique lorsque la puissance moyenne du signal numérique est supérieure à un deuxième seuil. Selon un mode de réalisation, pour calculer le pas de 15 réglage de gain, la puissance moyenne du signal numérique est calculée en fonction d'une puissance linéaire du signal numérique. Selon un mode de réalisation, la puissance linéaire Plin est calculée selon la formule : 12+ Q2 Plin = dans lequel : I est la partie imaginaire du signal numérique ; Q est la partie réelle du signal numérique ; et K est un facteur conditionnant le nombre de bits sur lequel la puissance linéaire Plin est codée. Selon un mode de réalisation, le nombre K désigne les bits de poids faible pour lesquels la puissance moyenne du signal numérique est non mesurable. Selon un mode de réalisation, la puissance moyenne est calculée en utilisant un filtre à réponse impulsionnel infini. Selon un mode de réalisation, la puissance moyenne est convertie en une puissance moyenne logarithmique. Selon un mode de réalisation, la puissance moyenne logarithmique Plog est obtenue à partir d'une table dont les éléments sont calculés selon la formule : 317048 - DD18725SP 3 2N, _1 Plog= 1n(21* - 1)ln(Pmoy) dans lequel N' est le nombre de bits sur lequel la puissance moyenne logarithmique est codée ; et Pmoy représente la puissance moyenne du signal 5 numérique. ginc= [1dB] où Pref est une puissance de référence. 10 Selon un mode de réalisation, la puissance de référence est déterminée en fonction de la puissance maximale atteinte par le signal numérique. Selon un mode de réalisation, la chaîne de réception transmet des données par paquets. 15 Selon un mode de réalisation, le gain de l'amplificateur est ajusté après une seule itération. Selon un mode de réalisation, le gain de l'amplificateur est ajusté après au moins une itération. Selon un mode de réalisation, le nombre d'itérations est 20 égal à un ou deux. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation 25 avec les figures jointes paLmi lesquelles : la figure 1 représente, sous forme de schéma bloc, un mode de réalisation d'une partie d'une chaîne de réception ; la figure 2 représente, sous foLme d'un diagramme d'états, un mode de réalisation d'un procédé de calibration de la 30 chaîne de réception de la figure 1 ; la figure 3 représentent deux chronogrammes (a) et (b) illustrant, respectivement, la puissance moyenne d'un signal et le gain d'un amplificateur à gain variable ; Selon un mode de réalisation, le pas de réglage de gain ginc est calculé selon la formule : Pref-Plog 317048 - DD18725SP la figure 4 représente, sous forme de schéma bloc, un mode de réalisation d'un procédé de détermination d'un pas de réglage de gain ; et la figure 5 illustre un exemple de mise en oeuvre d'une 5 étape du procédé de la figure 4. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de 10 réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, le fonctionnement d'un convertisseur analogique-numérique ne sera pas détaillé, en effet les modes de réalisation décrits s'adaptent à des convertisseurs analogique-numérique usuels. 15 Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs 20 d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", "environ", et "de l'ordre de" signifient à 10 2 près, de préférence à 5 g, près. La figure 1 est un schéma bloc simplifié illustrant un 25 mode de réalisation d'une chaîne de réception 10. La chaîne de réception 10 reçoit, en entrée, un signal analogique Sig-in et fournit, en sortie, un signal numérique Sig-out. La chaîne de réception 10 est destinée à la réception de données transmises par paquets. 30 Le signal analogique Sig-in est, dans un premier temps, traité par un amplificateur 12 (AMP). L'amplificateur 12 est un amplificateur à gain variable, c'est-à-dire un amplificateur dont le gain peut être modifié par une commande, par exemple une commande analogique x. L'amplificateur 12 amplifie le signal analogique Sig-in et fournit un signal analogique Sig-AMP à un 317048 - DD18725SP convertisseur analogique-numérique 14 (ADC). Plus particulièrement, l'amplificateur 12 adapte l'amplitude du signal analogique Sig-in afin de la faire correspondre à une plage de travail du convertisseur analogique-numérique 14. Le 5 convertisseur analogique-numérique 14 fournit, en sortie, le signal numérique Sig-out codé sur un nombre N de bits. La chaîne de réception 10 comprend en outre un circuit 16 exécutant un algorithme de contrôle de gain AGC. L'algorithme AGC reçoit, en entrée, le signal numérique Sig-out et fournit, en 10 sortie, une commande numérique x-num codée sur un nombre M de bits. L'algorithme AGC permet de déterminer, à partir du signal numérique Sig-out, la commande numérique x-num. La commande numérique x-num est convertie en la commande analogique x par un convertisseur numérique-analogique 18 (DAC) adapté à convertir un 15 signal numérique codé sur un nombre M de bits en un signal analogique. La commande analogique x est ensuite transmise à l'amplificateur 12 pour contrôler son gain. Les nombres N et M peuvent être différents ou égaux. La figure 2 est un schéma bloc illustrant le 20 fonctionnement d'un mode de réalisation de l'algorithme de contrôle de gain AGC. La figure 3 représente deux chronogrammes (a) et (ID) illustrant des exemples d'allures, respectivement, de la puissance moyenne Pmoy du signal numérique Sig-out et du gain g de 25 l'amplificateur 12. A un état de repos (figure 2, bloc 101, Sig-out=0), entre un instant tO et un instant tl (figure 3), la chaîne ne reçoit pas de paquet de données. Cet état de repos peut par exemple avoir lieu avant la transmission d'un paquet, ou entre deux 30 transmissions d'un paquet. Le signal numérique Sig-out est considéré comme étant à un état bas, plus particulièrement, sa puissance moyenne Pmoy est inférieure à un seuil Th0. Le seuil Th0 correspond à un seuil de fin de trame ou à un seuil d'absence de signal. Le seuil Th0 est défini à la conception-fabrication. 35 Le seuil Th0 est par exemple fixé à 0 Watt. 317048 - DD18725SP 6 A l'état de repos, l'algorithme AGC fournit une commande numérique x-num (grepos ) qui, une fois convertie en une commande analogique x(grepos) par le convertisseur numérique-analogique 18, fixe le gain g (figure 3, chronogramme (b)) de l'amplificateur 5 12 à une valeur de repos grepos (figure 2, bloc 103 g=repos)- Cette valeur de repos grepos, ou gain de repos, est définie, à la conception-fabrication, hors d'une zone de saturation du convertisseur analogique-numérique 14. Plus particulièrement, le gain de repos grepos est déterminé à partir de la puissance moyenne 10 du signal Sig-out lorsqu'il ne transmet pas de paquet, c'est-à-dire lorsque la puissance moyenne du signal Sig-out ne correspond qu'à une puissance moyenne du bruit présent sur le signal Sig-out. A titre de variante, l'algorithme AGC peut comprendre une étape permettant de régler plus finement le gain de repos grepos 15 dans un processus d'adaptation sur plusieurs transmissions de paquets. Le circuit 12 compare alors (figure 2, bloc 105, Pmoy>Thl ?) la puissance moyenne Pmoy du signal Sig-out à une valeur de seuil Thl afin de détecter un début de paquet. Le seuil 20 Thl correspond à un seuil de début de trame. Le seuil Thl est supérieur au seuil Th0. A titre d'exemple, le seuil Thl peut être défini comme étant égal à la moitié du rapport signal sur bruit (SNR) du signal numérique Sig-out pendant l'initialisation de la chaîne 10. Selon un autre exemple, le seuil Thl peut être inférieur 25 à la moitié du rapport signal sur bruit du signal numérique Sig-out de façon à détecter le paquet de données au plus tôt. Tant que la puissance moyenne du signal Sig-out est inférieure à la valeur Thl (figure 2, sortie N du bloc 105), c'est-à-dire jusqu'à un instant t2 postérieur à l'instant tl 30 (figure 3), le gain de l'amplificateur 12 reste fixé à la valeur de repos grepos car on considère une absence de paquet. Lorsque la puissance moyenne Pmoy du signal numérique Sig-out dépasse la valeur seuil Thl (figure 2, sortie Y du bloc 105) (figure 3, instant t2), l'algorithme passe alors à une étape 35 de détermination de la commande de gain (figure 2, bloc 107, 317048 - DD18725SP 7 g=g(x(Pmoy))). Plus particulièrement, l'algorithme AGC détermine une nouvelle commande numérique x-num(Pmoy) qui, une fois convertie en une commande analogique x(Pmoy) par le convertisseur 18, fixe le gain de l'amplificateur 12 à une valeur de gain 5 g(x(Pmoy)). Cette valeur de gain g(x(Pmoy)) est déterminée en fonction de la puissance moyenne Pmoy du signal numérique Sig-out. Un exemple plus détaillé de procédé de détermination de la valeur de gain g(x(Pmoy)) sera décrit en relation avec la figure 4. 10 Une fois le gain de l'amplificateur 12 fixé, l'algorithme passe à une étape temporisée d'attente de synchronisation du signal numérique Sig-out (figure 2, bloc 109, Sync ?) entre l'instant t2 et un instant t3 (figure 3). Si au bout de la fenêtre de temporisation la 15 synchronisation n'aboutit pas (figure 2, sortie N du bloc 109), le circuit considère que la transmission d'un paquet n'a pas eu lieu et revient à l'état de repos (figure 2, bloc 103). Ce cas n'est pas illustré par la figure 3. Si la synchronisation aboutit (figure 2, sortie Y du 20 bloc 109) la transmission du paquet commence (figure 2, bloc 111, Transmission) à l'instant t3 (figure 3). La puissance du signal Sig-out est alors comparée au seuil Th0 (figure 2, bloc 105, Pmoy REVENDICATIONS1. Procédé de calibration d'une chaîne de réception (10) comprenant un amplificateur d'entrée (12) d'un convertisseur analogique-numérique (14), et comportant les étapes successives suivantes : déterminer un gain de repos (grepos) en fonction de la puissance moyenne du bruit présent sur un signal numérique (Sig-out) issu dudit convertisseur (14) ; et fixer le gain (g) de l'amplificateur d'entrée (12) audit gain de repos (grepos) lorsque la puissance moyenne (Pmoy) dudit 10 signal numérique (Sig-out) est inférieure à un premier seuil (Th0). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le gain (g) est ajusté en ajoutant un pas de réglage de gain (ginc) déterminé en fonction de la puissance moyenne du signal numérique 15 (Sig-out) lorsque la puissance moyenne (Pmoy) du signal numérique (Sig-out) est supérieure à un deuxième seuil (Thl). 3. Procédé la revendication 2, dans lequel, pour calculer le pas de réglage de gain (ginc), la puissance moyenne (Pmoy) du signal numérique (Sig-out) est calculée en fonction 20 d'une puissance linéaire (Plin) du signal numérique (Sig-out). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la puissance linéaire Plin est calculée selon la formule : /2 + Q2 dans lequel : 25 out) ; I est la partie imaginaire du signal numérique (Sig- out) ; et Q est la partie réelle du signal numérique (Sig- K est un facteur conditionnant le nombre de bits sur 30 lequel la puissance linéaire Plin est codée. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le nombre K désigne les bits de poids faible pour lesquels la Plin = 317048 - DD18725SP 13 puissance moyenne (Pmoy) du signal numérique (Sig-out) est non mesurable. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la puissance moyenne (Pmoy) est calculée en 5 utilisant un filtre à réponse =pulsionnel infini. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la puissance moyenne (Pmoy) est convertie en une puissance moyenne logarithmique Plog. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la 10 puissance moyenne logarithmique Plog est obtenue à partir d'une table dont les éléments sont calculés selon la formule : 2N, _ 1 Plog= 1n(21* -ln(Pmoy) dans lequel N' est le nombre de bits sur lequel la puissance moyenne logarithmique (Plog) est codée ; et 15 Pmoy représente la puissance moyenne (Pmoy) du signal numérique (Sig-out). 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le pas de réglage de gain ginc est calculé selon la formule : Pref-Plog ginc= [1dB] 20 où Pref est une puissance de référence. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la puissance de référence (Pref) est déterminée en fonction de la puissance maximale atteinte par le signal numérique (Sig-out). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 10, dans lequel la chaîne de réception (10) recoit des données transmises par paquets. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel le gain (g) de l'amplificateur (12) est ajusté après une seule itération. 30 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel le gain (g) de l'amplificateur (12) est ajusté après au moins une itération. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le nombre d'itérations est égal à un ou deux.