d'intermodulation

L'invention concerne le domaine de la réception de signaux radio modulés en fréquence, en particulier dans des récepteurs radio mobiles exposés à des problématiques d'interférences générées par des produits d'intermodulation.

Ce phénomène se produit lorsque des produits d'intermodulation de signaux radio de forte puissance viennent brouiller un signal radio désiré de faible puissance.

La présente invention vise un procédé apte à atténuer les interférences générées par des produits d'intermodulation.

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 FM, FM étant l'acronyme de « Frequency Modulation » signifiant « modulation de fréquence ».

Un tel signal radio FM, reçu sous forme modulée par un récepteur radio, est soumis à différents capteurs 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.

L'homme du métier connaît le principe de fonctionnement d'un signal radio FM, c'est-à-dire modulé en fréquence, reçu par un récepteur radio adapté, en vue d'être démodulé puis restitué à des auditeurs.

Une problématique connue ayant trait à la réception d'un signal radio FM via un récepteur radio mobile, en particulier intégré dans un véhicule automobile, réside dans le phénomène d'intermodulation.

L'homme du métier connaît le principe du phénomène désigné sous le terme d'intermodulation. En pratique, l'imperfection de l'amplificateur du récepteur radio considéré induit une distorsion des signaux radio reçus. Comme cela est connu, en particulier, les caractéristiques des distorsions liées au phénomène d'intermodulation se définissent de la manière suivante : si deux signaux de fréquence respective F1 et F2 sont entrés dans un amplificateur parfait, on retrouve en sortie deux signaux superposés de fréquence F1 et F2.

En raison du phénomène d'intermodulation, en sortie d'un amplificateur imparfait, on retrouve, en plus des fréquences F1 et F2, d'autres fréquences, à savoir F1 - F2, F1 + F2, 2 x F1 - F2, 2 x F2 - F1 et, de manière générale, toute fréquence m x F1 + n x F2, m et n étant des entiers relatifs.

Ces fréquences m x F1 + n x F2 sont parasites. De tels produits d'intermodulation peuvent s'avérer particulièrement gênant au 3 ^ème ordre, s'agissant donc des fréquences 2 x F1 - F2 et 2 x F2 - F1 , car les puissances associées restent élevées. Pour pallier ce problème, une solution connue réside dans la mise en œuvre d'une technique de contrôle automatique de gain qui se situe devant un élément devant être protégé, tel qu'un amplificateur à faible bruit, désigné LNA pour « Low-Noise Amplifier » en anglais, un mélangeur ou un convertisseur analogique-numérique. Le principe du contrôle automatique de gain est connu de l'homme de l'art. Le contrôle automatique de gain est mis en œuvre par un circuit de régulation dont la fonction est de limiter l'amplitude d'un signal à sa sortie.

Le contrôle automatique de gain, dans le contexte de la réception de signaux radio FM, permet d'éviter, de façon générale, toute surcharge sur des signaux.

Lorsqu'un phénomène d'intermodulation a cours et que le contrôle automatique de gain est actif, l'atténuation de l'ensemble des signaux reçus permet notamment d'atténuer plus fortement les produits d'intermodulation.

Lorsque le contrôle automatique de gain induit une atténuation de 1 dB sur le signal au premier ordre, les produits d'intermodulation du 3 ^ème ordre sont en effet atténués de 3 dB.

Un inconvénient majeur de cet état de la technique subsiste lorsque des signaux très forts, à cause des produits d'intermodulation, créent une fréquence fantôme sensiblement égal à une fréquence d'un signal radio de puissance faible mais désiré. Cela crée un brouillage cocanal, désigné « cochanel interférence » en anglais.

Dans ce contexte, la mise en œuvre du contrôle automatique de gain peut dans certains cas induire une atténuation telle que le signal radio faible désiré se retrouve annulé.

Il est à noter, dans ce contexte, que des moyens de contrôle automatique de gain classiquement embarqués dans des récepteurs radio de véhicules peuvent imposer aux signaux radio FM reçus une atténuation allant jusqu'à -40dB.

Une autre technique connue, pour pallier aux problèmes générés par les produits d'intermodulation consiste à scanner toute la bande passante pour identifier tous les signaux forts et calculer tous les produits d'intermodulation afin d'identifier des « conflits » éventuels. Cependant, cette technique nécessite un second tuner dans le récepteur radio et sa mise en œuvre prend classiquement plusieurs dizaines de secondes, ce qui n'est pas compatible de l'utilisation pratique que font les utilisateurs des récepteurs radio, notamment embarqués dans des véhicules.

Pour pallier les inconvénients précités, dans le contexte où un contrôle automatique de gains est à l'œuvre, la présente invention vise à adapter le contrôle automatique de gain mis en œuvre en fonction de ce qu'il existe ou non des interférences, de type brouillage cocanal, générées par des produits d'intermodulation vis-à-vis d'un signal radio faible désiré, au moyen d'une modification dynamique de la consigne dudit contrôle automatique de gain précité.

En pratique, selon l'invention, si des produits d'intermodulation génèrent un brouillage cocanal à rencontre d'un signal radio désiré, en particulier de puissance faible, la consigne du contrôle automatique de gain est diminuée afin d'augmenter l'atténuation imposée aux signaux radio reçus. A l'inverse, s'il n'est détecté aucun brouillage cocanal généré par des produits d'intermodulation à rencontre d'un signal radio désiré, en particulier de puissance faible, alors la consigne du contrôle automatique de gain est augmentée afin de limiter l'atténuation imposée aux signaux radio reçus et permettre la réception du signal radio désiré, y compris de puissance faible.

Autrement dit, grâce à l'invention, la valeur nominale de la consigne du contrôle automatique de gain peut être plus élevée que dans l'état de l'art, de façon à favoriser la performance de désensibilisation, ladite consigne étant ensuite réduite dès lors que la présence de brouillage cocanal et de forts signaux est détectée.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé d'atténuation d'interférences générées par des produits d'intermodulation vis-à-vis d'un signal radio multiplexé comprenant une fréquence désirée, correspondant à la fréquence d'un signal radio modulé en fréquence qu'un utilisateur souhaite recevoir par l'intermédiaire d'un récepteur radio apte à recevoir des signaux radio modulés en fréquence, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

• la mise en œuvre d'un contrôle automatique de gain présentant une consigne de gain configurable entre une première consigne et une deuxième consigne, ladite deuxième consigne étant inférieure à ladite première consigne, ledit contrôle automatique de gain étant activé pour réduire le gain des signaux radio multiplexés reçus lorsque le gain d'un signal radio multiplexé reçu est supérieur à ladite consigne de gain, de telle sorte que, après application dudit contrôle automatique de gain, le gain le plus élevé desdits signaux radio multiplexés reçus soit inférieur ou égal à ladite consigne de gain ;

• la configuration du contrôle automatique de gain de façon à ce que la consigne de gain soit égale à la première consigne ;

• la mise en œuvre d'une détection de présence d'un brouillage cocanal à la fréquence désirée ;

• si un brouillage cocanal est détecté à la fréquence désirée, alors, si le contrôle automatique de gain est actif, la configuration du contrôle automatique de gain de façon à ce que la consigne de gain soit égale à la deuxième consigne et, si le contrôle automatique de gain n'est pas actif, la configuration du contrôle automatique de gain de façon à ce que la consigne de gain soit égale à la première consigne.

Grâce au procédé selon l'invention, le contrôle automatique de gain mis en œuvre dans un récepteur radio, notamment embarqué dans un véhicule automobile, peut présenter une première consigne de gain élevée, typiquement de l'ordre de 88dB, et en tout cas supérieure à ce qu'elle est dans l'état de l'art, la consigne de gain du contrôle automatique de gain pouvant être modifiée en temps réel pour prendre la valeur de la deuxième consigne de gain, inférieure à la première consigne, lorsqu'un brouillage cocanal généré par des produits d'intermodulation est détecté.

Ainsi, dans l'hypothèse où il n'y a pas de brouillage provoqué par des produits d'intermodulation, la probabilité de parvenir à capter un signal radio faible correspondant à la fréquence désirée est améliorée.

Avantageusement, la deuxième consigne est inférieure à la première consigne de 3 dB à 12 dB, de préférence de l'ordre de 6 dB.

Avantageusement, la première consigne est égale à 88 dB.

Selon un mode de réalisation, la détection de présence d'un brouillage cocanal comprend les étapes suivantes :

• la vérification que ledit signal radio multiplexé présente une bande passante symétrique ;

· la détection et le comptage d'une pluralité de pics de bruit positifs et d'une pluralité de pics de bruits négatifs dans ledit signal radio multiplexé pendant une durée de mesure prédéterminée ;

• le calcul d'un taux de pics de bruit positifs ou négatifs parmi ladite pluralité de pics ;

· la détermination d'un score caractéristique d'une probabilité qu'un brouillage cocanal existe dans ledit signal radio multiplexé en fonction dudit taux de pics de bruit positifs ou négatifs.

Selon un mode de réalisation, la détection de présence d'un brouillage cocanal comprend une étape préalable de comparaison du rapport signal sur bruit du signal radio multiplexé à un seuil prédéterminé, un pic de bruit positif ou négatif n'étant pris en compte que si ledit rapport signal sur bruit dans ledit signal radio multiplexé est supérieur audit seuil prédéterminé, ledit seuil prédéterminé étant de préférence égal à 20 dB.

Selon un mode de réalisation, ledit temps de mesure prédéterminé est égal à 128 ms, plus ou moins 10 ms.

Selon un mode de réalisation, ledit score est déterminé comme étant égal à : abs(N^ _ean -

1 - K x -

N ^v

où Nmean ^est I ^e taux de pics de bruit positifs moyenné sur la durée de mesure prédéterminée, N ^~ _ean est le taux de pics de bruit négatifs moyenné sur la durée de mesure prédéterminée, N^ _ean est le nombre total de pics de bruit pris en compte, et K est un facteur d'échelle à déterminer.

La présente invention vise par ailleurs un récepteur radio comprenant un microcontrôleur configuré pour mettre en œuvre le procédé 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 représentent :

- la figure 1 , le schéma simplifié d'un récepteur radio FM dans lequel le procédé selon l'invention est mis en œuvre,

- la figure 2, le schéma de principe d'un exemple de système de détection de présence de brouillage cocanal,

- la figure 3, le logigramme résumant le fonctionnement du procédé selon l'invention.

Le procédé d'atténuation des interférences générées par des produits d'intermodulation dans un signal radio FM, selon l'invention, est décrit ci-après principalement en vue d'une mise en œuvre dans un récepteur radio d'un système multimédia embarqué dans un véhicule automobile.

Cependant, la mise en œuvre de la présente invention dans tout autre domaine technique, en particulier dans tout type de récepteur radio FM, est également visée.

L'invention est destinée à être mise en œuvre dans le cadre de la réception de signaux radio FM.

En référence à la figure 1 , lorsqu'un signal radio FM est reçu par une antenne A d'un récepteur radio 1 , ledit signal radio FM est filtré via un filtre externe F passe-bande avant d'être, le cas échéant, atténué par des moyens de contrôle automatique de gain CAG, notamment pour éviter toute surcharge en cas de présence de signaux forts.

Ce signal est ensuite traité par des moyens adaptés X, permettant par exemple sa pré-amplification ou sa conversion dans un format numérique. Le signal est démodulé au moyen d'un démodulateur FM, référencé D sur la figure 1 pour fournir un signal radio multiplexé MPX.

Selon l'invention, ce signal radio multiplexé MPX est analysé au moyen d'un système de détection de présence de brouillage cocanal IMD (décrit en détail ci-après) pour déceler d'éventuelles interférences provoquées par des produits d'intermodulation, le résultat de cette analyse étant exploitée pour adapter le paramétrage du contrôle automatique de gain CAG. En effet, selon l'invention, le contrôle automatique de gain CAG présente une consigne de gain configurable, correspondant au gain maximum au-delà duquel les signaux radio FM reçus sont atténués.

En pratique, l'utilisateur du récepteur radio considéré souhaite écouter un signal radio FM présentant une fréquence donnée, désignée « fréquence désirée ». En l'absence d'interférences provoquées par des produits d'intermodulation se traduisant par un brouillage cocanal affectant la fréquence désirée, le procédé selon l'invention permet de configurer une consigne de gain élevée pour le contrôle automatique de gain CAG. Avantageusement, cela permet de moins atténuer les signaux radio FM reçus, de sorte que, en particulier, si le signal radio FM reçu correspondant à la fréquence désirée est faible, alors ledit signal ne subira pas une atténuation qui aurait risqué, dans l'état de la technique, de l'annuler.

A l'inverse, si la présence d'interférences provoquées par des produits d'intermodulation est détectée, se traduisant par un brouillage cocanal affectant la fréquence désirée, le procédé selon l'invention permet de configurer une consigne de gain plus faible pour le contrôle automatique de gain CAG. Avantageusement, cela permet d'atténuer davantage les signaux radio FM reçus lorsque des produits d'intermodulation provoquent des interférences.

En référence à la figure 1 , comme cela est connu, le signal radio multiplexé MPX est ensuite décodé au moyen d'un décodeur stéréo DS avant d'être restitué.

Il découle de ce qui précède que la présente invention comprend une étape de détection d'une situation dans laquelle des produits d'intermodulation génèrent un brouillage cocanal en vue de permettre une configuration adaptée, en temps réel, de la consigne du contrôle automatique de gain appliqué au signal radio FM reçu.

En référence à la figure 2, il est présenté ci-après un exemple de réalisation d'un système de détection de présence d'un brouillage cocanal.

D'un point de vue théorique, il est à noter que le principe de fonctionnement d'un tel système de détection de brouillage cocanal se réfère au document « C. CHAYAVADHANANGKUR et al., Analysis of FM Systems with Co-Channel Interférence Using a Click Model, IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS » dans lequel les auteurs traitent de la propriété stochastique du bruit dans un signal subissant un brouillage cocanal.

Il a ainsi été démontré que, dans signal radio FM, le bruit peut être décomposé en la somme d'un bruit blanc et de « clicks noise », signifiant « pics de bruit », correspondant à du bruit impulsionnel, formant des « diracs » de bruit dans le signal radio FM. Cela se produit typiquement dès lors que le démodulateur du récepteur radio considéré fait un « saut » sur un signal radio voisin, qu'il s'agisse d'un signal radio adjacent, c'est-à-dire voisin fréquentiellement, ou d'un signal cocanal, c'est-à-dire sur la même fréquence, ou encore d'un signal produit d'un phénomène de multitrajet.

Cependant, la distribution de ces pics de bruit peut être analysée statistiquement, pour identifier l'éventuelle présence d'un brouillage cocanal.

D'un point de vue théorique, il a donc été démontré, en particulier dans le document C. CHAYAVADHANANGKUR et al. précédemment cité, que la présence d'un brouillage cocanal se traduisait, en sortie du démodulateur du récepteur radio considéré, par la présence d'un terme présentant un rapport signal sur bruit élevé qui peut être décomposé en un terme de base auquel s'additionnent des « clicks noise », c'est-à-dire des pics de bruit, positifs et négatifs, qui se produisent de façon aléatoire et indépendante.

Dans le cas où le rapport signal sur bruit est suffisant, et dès lors que la bande passante dudit signal radio multiplexé est symétrique, la survenance de pics de bruit positifs et négatifs suivent deux lois de Poisson indépendantes avec un taux d'occurrence de pics similaires. En d'autres termes, le nombre de pics de bruit positifs détectés et le nombre de pics de bruit négatifs détectés, sur une plage de temps suffisamment longue prédéterminée, sont sensiblement égaux.

Le système de détection de brouillage cocanal dans un signal radio FM multiplexé MPX, présenté à la figure 2, forme un capteur de brouillage cocanal. Le système de détection de brouillage cocanal comprend de préférence un filtre passe-bas zéro phase LPFO pour supprimer la ligne de base du signal radio FM multiplexé MPX, afin que la détection des pics puisse être réalisée de façon optimale via les moyens QPD de détection de pics, sans introduire de déphasage.

Grâce aux moyens QPD de détection de pics dans le signal radio multiplexé MPX, les moyens de détection et de comptage des pics positifs D+, respectivement négatifs D-, permettent de déterminer le nombre de pics de bruit, également désignés « clicks noise », positifs N+, respectivement négatifs N-, dans le signal radio multiplexé MPX, sur une fenêtre de temps prédéterminée.

Le système de détection de brouillage cocanal comporte en outre des moyens de décision CCL aptes à déterminer un score caractéristique de la probabilité qu'un brouillage cocanal existe dans le signal radio multiplexé MPX, en fonction du nombre de « clicks noise » positifs N+ et négatifs N- détectés sur la fenêtre de temps prédéterminée. Comme vu précédemment, la probabilité d'un brouillage cocanal est élevée si le nombre de « clicks noise » positifs N+ et le nombre de « clicks noise » négatifs N- détectés sont proches.

Le système de détection de présence de brouillage cocanal représenté, les moyens de décision CCL, pour déterminer si un brouillage cocanal est en cours, tiennent également compte de la valeur du rapport signal sur bruit C/N. En outre, les moyens de décision CCL, pour déterminer si un brouillage cocanal est en cours, vérifient que le signal radio multiplexé MPX présente une bande passante BW symétrique. Dans le cas contraire, les moyens de décision considèrent ne pas être en mesure de déterminer si un brouillage cocanal est en cours ou non.

Un tel système de détection de présence d'un brouillage cocanal dans un signal radio FM multiplexé MPX est ainsi constitué d'un calculateur comportant des moyens de calcul et une mémoire intégrée, ainsi que des moyens de détection de pics de bruit positifs et négatifs, permettant la mise en œuvre du procédé de détection de brouillage cocanal précédemment décrit, de façon à former un capteur de brouillage cocanal.

Grâce à un tel système de détection de présence d'un brouillage cocanal, il est possible d'identifier une situation dans laquelle des produits d'intermodulation génèrent un tel brouillage cocanal, alors que le contrôle automatique de gain est actif.

Ainsi, la figure 3 présente un logigramme représentatif du fonctionnement du procédé selon l'invention, visant à optimiser l'atténuation d'interférences générées par des produits d'intermodulation.

A l'étape E1 , il est recherché de façon continue l'éventuelle présence d'un brouillage cocanal.

Si, à l'étape E1 , il n'est détecté aucun brouillage cocanal, alors le procédé selon l'invention n'est pas poursuivi. Cela est représenté sur la figure 3 par une sortie négative du procédé, notée N sur la figure 3.

Si, à l'étape E1 , il est détecté un brouillage cocanal en cours vis-à-vis de la fréquence désirée, alors il est vérifié, à l'étape E2, si le contrôle automatique de gain est actif ou non.

Si, à l'étape E2, il est constaté que le contrôle automatique de gain n'est pas actif, alors, à l'étape CAG+, le procédé comprend le positionnement de la consigne de gain du contrôle automatique de gain CAG à une première consigne de gain présentant une valeur élevée. Par exemple, la première consigne de gain peut être égale à 88 dB. Si au contraire, à l'étape E2, il est constaté que le contrôle automatique de gain est actif, alors qu'à l'étape E1 , il a été détecté un brouillage cocanal vis-à-vis de la fréquence désirée, alors le procédé comprend une étape CAG- de positionnement de la consigne de gain du contrôle automatique de gain CAG à une deuxième consigne de gain présentant une valeur inférieure à la première consigne de gain. Par exemple, la deuxième consigne de gain peut être égale à 82 dB.

En résumé, l'invention propose la modification en temps réel de la consigne de gain configurable d'un contrôle automatique de gain, dans un récepteur radio FM, ladite consigne de gain étant modifiée en fonction de la détection de présence ou non d'un brouillage cocanal provoqué par des produits d'intermodulation.

Grâce à l'invention, la consigne de gain dudit contrôle automatique de gain peut être très élevée en l'absence d'un tel brouillage cocanal provoqué par des produits d'intermodulation, et réduit lorsque la présence d'un tel brouillage cocanal est détectée.

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.