Brevet FR3090247A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Procédé et dispositif pour la réduction du facteur crête multicanaux [0001] L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant la réduction du facteur crête dans le cas d'une transmission simultanée de plusieurs canaux haute fréquence ou HF, allant de 3MHz à 30MHz. [0002] De manière générique, l'invention s'applique dans tous les systèmes comprenant un ou plusieurs dispositifs générant un facteur de crête au niveau des signaux, afin de réduire, voire faire disparaître, la crête des signaux reçus ou à émettre. Elle s'applique pour les algorithmes de réduction du facteur de crête multicanaux fonctionnant par écrêtage-filtrage. [0003] Les liens de communication haute fréquence offrent notamment une capacité hors ligne dc vue ou BLOS qui permet de réaliser des communications à longue, voire très longue distance, sans nécessiter dc recours à un satellite ou à l'emploi de stations [0004] Afin de respecter le bilan de liaison requis pour une communication, il est en général nécessaire d'amplifier le signal à transmettre. Cette amplification se fait habituellement à l'aide d'un amplificateur de puissance analogique. [0005] Dans le domaine des communications, il existe deux grandes familles de signaux à transmettre. [0006] La première famille concerne les signaux dits à enveloppe constante. Ces derniers ont la propriété d'avoir une puissance instantanée constante en fonction du temps. Pour ces types de signaux, il est d'usage d'utiliser des amplificateurs à très fort rendement dont la faible linéarité ne perturbe pas le spectre du signal en sortie d'amplificateur. [0007] La deuxième famille regroupe les signaux dits à enveloppe non-constante. Ces signaux ont la propriété d'avoir une variation plus ou moins importante de la puissance instantanée en fonction du temps. Pour ces types de signaux, il est d'usage d'utiliser des amplificateurs de puissance qui permettent d'amplifier le signal sur une large gamme dc puissance instantanée. La consommation de l'amplificateur de puissance est d'autant plus importante que le rapport entre la puissance crête et la puissance moyenne est grand. [0008] Les signaux correspondants aux multiplex (dans le domaine des communications) composés de plusieurs canaux de transmission sont dans la majorité des cas des signaux à enveloppe non-constante. [0009] Afin de limiter la consommation de l'amplificateur de puissance, il est d'usage de réduire le facteur crête des signaux à transmettre en amont de l'amplificateur de 2 puissance. Pour cela, il existe plusieurs techniques permettant de réduire le facteur crête d'un multiplex. [0010] La plus simple consiste à écrêter brutalement le signal. L'inconvénient majeur de cette technique est la génération de signaux hors bande du multiplex qui violent le gabarit spectral imposé à l'émission. [0011] La réponse impulsionnelle du filtre multicanaux hi'ultil(n) (figure 1) est tout d'abord calculée à partir d'un ou plusieurs filtres prototypes hp,,,,,(n), 1, du type de multiplex à transmettre, et du gabarit spectral à respecter. Puis le filtre est appliqué, 2, en une seule étape par convolution temporelle sur le signal de crêtes Sc afin de générer un signal de crêtes filtrées S. Le problème en résultant est la complexité de la fonction de calcul et d'application du filtrage dans le domaine temporel en une seule étape. [0012] Parmi les autres techniques existantes, la technique dite d'« écrêtage-filtrage » comme celle illustrée à la figure 2 est particulièrement intéressante car : - son fonctionnement est simple et moins complexe que les autres techniques existantes, - le spectre généré hors bande du multiplex peut être facilement contrôlé en fonction du gabarit spectral imposé, - elle s'adapte très facilement au multiplex à transmettre, - le récepteur ne nécessite pas d'information provenant de la technique de réduction du facteur crête mis en oeuvre pour décoder correctement le signal transmis, - cette technique adresse aussi bien l'approche temporelle que fréquentielle. [0013] Le signal dont le facteur crête doit être réduit (appelé signal initial) est dans un premier temps écrêté par un écrêteur simple, ou bien un écrêteur de type « Deep clipping » 21. Le signal de crête est ensuite obtenu en soustrayant, 22, le signal écrêté S. du signal initial Si. Le signal de crête est alors filtré par un filtre multicanaux, 23. Enfin, le signal dont le facteur crête a été réduit est obtenu en soustrayant, 24, du signal initial Si, le signal écrêté et filtré Sa. Si la réduction du facteur crête n'est pas suffisante, il est alors possible de réaliser une ou plusieurs itérations 25 en remplaçant le signal initial par le signal dont le facteur crête a été réduit. [0014] Bien que la technique d' « écrêtage-filtrage » soit bien adaptée à la réduction du facteur crête des multiplex, la complexité de son implantation dépend de la longueur du filtre multicanaux mis en oeuvre. En effet, plus la longueur du filtre est importante, plus la convolution réalisant le filtrage sera complexe à implanter. De plus, le filtre multicanaux est construit à partir d'un ou de plusieurs filtres prototypes et doit être recalculé à chaque fois que le multiplex à transmettre change (nombre de canaux, fréquence des canaux, etc...). Une nouvelle fois, plus la longueur du ou des filtres prototypes est importante, plus la construction du filtre multicanaux sera complexe à implanter. 3 [0015] Les solutions selon l'art antérieur connues du demandeur ne permettent pas de limiter drastiquemcnt la complexité de la fonction de filtrage et il existe donc un besoin à l'heure actuelle de disposer d'un dispositif de filtrage multicanaux ayant une fonction de filtrage permettant la réduction du facteur crête par « écrêtage-filtrage adaptatif » de complexité inférieure. [0016] L'invention se rapporte plus particulièrement au processus de réduction du facteur crête qui peut être mis en oeuvre dans le cas de la transmission simultanée de plusieurs canaux HF (emploi dit multi-porteuses) telle que par exemple celle proposée dans le standard MIL STD 188-110C annexe F, où est décrit l'emploi de plusieurs porteuses de 3 kHz, ou de l'usage généralisé tel que décrit dans la demande de brevet du demandeur [1], qui propose de considérer l'emploi d'une pluralité (n) de canaux classiques de 3kHz ou plus (pouvant être également des canaux tels que ceux proposés dans la MIL STD 188-110C annexe D) de bande passante. [0017] De manière générique, le procédé selon l'invention est applicable à tous les processus de réduction de facteur crête par écrêtage-filtrage qui nécessitent de traiter un multiplex composé de plusieurs canaux/voies/bandes. [0018] Dans la suite de la description. BW correspond à la largeur de bande d'un canal, FSE à la valeur du facteur de suréchantillonnage, « n» au numéro d'un échantillon du signal. [0019] L'invention concerne un procédé pour éliminer des crêtes d'un signal caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : - Calculer un premier filtre multicanaux adaptatif construit avec un nombre d'échantillons ayant (FSE-a échantillons sur FSE-b échantillons) nuls, avec FSE, le facteur de suréchantillonnage, a différent de b, et b REVENDICATIONS[Revendication 1] Procédé pour éliminer des crêtes d'un signal caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : Calculer un premier filtre multicanaux adaptatif (41) construit avec un nombre d'échantillons ayant FSE-a échantillons sur FSE-h échantillons nuls, avec FSE, le facteur dc suréchantillonnage, a différent de h, et ha, Appliquer le premier filtre (41) sur le signal comprenant des crêtes, le signal filtré SC() comprenant en sortie du premier filtre (41) une ou plusieurs répliques. Appliquer un deuxième filtre de réponse impulsionnelle réelle et fixe (42) ayant des coefficients réels fixes et un nombre de coefficients égaux à zéro afin de filtrer la ou les répliques générées au niveau du premier filtre (41), et générer un signal filtré Scr. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le facteur de sur- échantillonnage FSE est au moins égal à quatre. [Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que pour le deuxième filtre (42), on utilise un filtre dit Nième bande avec N= FSE-1 dont un échantillon sur FSE-1 de sa réponse impulsionnelle est nul. [Revendication 4] Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le premier filtre (41) est construit en utilisant un filtre de type BlackmanHarris avec une longueur de la réponse impulsionnelle LBH=floor FSE -11 -106 Le filtre prototype hp roi (.^ (n) est construit en insérant FSE-2=2 zéros entre chaque échantillon du filtre h EH(n ) : h prot' (3n)= heft(n) avec n _ Lail 2 , + 1, . "" LB--a 2 - Le deuxième filtre (42) est construit en sommant les réponses impulsionnelles du filtre prototype décalées en fréquence selon les fréquences des canaux : 3.L H 1 2 h uni Iti (11) BH n - K-1 =oh proto(n ) 1,0, +1,... 10 [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on élimine des crêtes d'un signal émis par une chaîne radio. Dispositif pour éliminer des crêtes d'un signal caractérisé en cc qu'il comporte au moins : Un premier filtre multicanaux adaptatif (41) construit avec un nombre d'échantillons ayant FSE-a échantillons sur FSE-b échantillons nuls, avec FSE, le facteur de suréchantillonnage, avec a différent de b, et b