1. Domaine de l'invention

Le domaine de l'invention est celui des transmissions par satellite.

Plus précisément, l'invention propose une technique de pré-correction adaptative, permettant de compenser au moins en partie les déformations liées au transpondeur satellite, dans un système de transmission par satellite.

En particulier, un tel système de transmission comprend un émetteur, un satellite et au moins un récepteur. Au moins un récepteur du système est un récepteur de caractérisation, permettant de caractériser les déformations liées au transpondeur satellite.

L'invention trouve des applications dans tout système de transmission par satellite, et notamment dans les réseaux de diffusion selon la norme DVB-S, DVB-S2, ou DVB-S2X (en anglais « Digital Video Broadcasting - Satellite», en français « radiodiffusion télévisuelle numérique - satellite »), ou d'autres normes existantes ou à venir.

Notamment, l'invention concerne les communications monoporteuses, mettant en œuvre une transmission à une seule porteuse par transpondeur, ou multiporteuses, mettant en œuvre une transmission à plusieurs porteuses par transpondeur, en liaison point à point ou point à multipoints.

Par exemple, les communications monoporteuses peuvent être utilisées dans des applications de type « broadcast » (diffusion), pour une distribution à une tête de réseau, à des émetteurs terrestres, à des récepteurs individuels (« Direct to Home »), etc, ou dans des applications de type « broadband » (transmission haut-débit), par exemple de type « IP Trunking » (service de lignes groupées IP), « Mobile backhauling » (réseau intermédiaire mobile), etc.

Les communications multiporteuses peuvent quant à elles être utilisées dans des applications de type « broadcast » DSNG (en anglais « Digital Satellite News Gathering », en français « actualités par satellite »), de type « broadband » VSAT (en anglais « Very Small Aperture Télécommunications », en français « terminal à très petite ouverture »), etc.

2. Art antérieur

Comme présenté notamment dans l'annexe H.7 de la norme DVB-S2 « Digital Video Broadcasting (DVB) ; Second génération framing structure, channel coding and modulation Systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications ; Part 1 : DVB-S2 » - ETSI EN 302 307 vl.4.1 (201-07), et illustré en figure 1, les transpondeurs satellite sont classiquement caractérisés par trois éléments :

un filtre d'entrée sélectif IMUX 11, dont la fréquence centrale varie en fonction de la température ;

un amplificateur de puissance 12, par exemple un amplificateur à tube à ondes progressives ATOP (en anglais TWTA « traveling-wave tube amplifier ») ; un filtre de sortie OMUX 13, généralement moins sélectif que le filtre d'entrée IMUX 11, dont les variations de la fréquence centrale en fonction de la température sont faibles.

Les déformations introduites par le filtre d'entrée IMUX 11 et par le filtre de sortie OMUX 13 sur le signal traversant le transpondeur sont linéaires et caractérisées par des courbes d'amplitude et de temps de groupe (en anglais « group-delay ») en fonction de la fréquence. Des exemples de courbes illustrant les caractéristiques des filtres d'entrée et de sortie, en termes de gain et de temps de groupe, sont notamment fournis dans l'annexe H.7 de la norme DVB-S2 précitée.

Les déformations introduites par l'amplificateur de puissance 12 sur le signal traversant le transpondeur sont non-linéaires et caractérisées par une courbe AM/AM, représentant une puissance de sortie de l'amplificateur en fonction d'une puissance d'entrée, et une courbe AM/PM, représentant un déphasage de sortie de l'amplificateur en fonction d'une puissance d'entrée. Des exemples de courbes AM/AM et AM/PM illustrant les caractéristiques de l'amplificateur sont également fournis dans l'annexe H.7 de la norme DVB-S2 précitée.

De telles déformations introduites par le satellite dégradent le signal radiofréquence reçu par le récepteur. Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique de transmission permettant de caractériser et de compenser, ou à tout le moins de réduire, les déformations introduites par le satellite.

3. Exposé de l'invention

Dans un mode de réalisation, l'invention propose un procédé de réception d'un signal radiofréquence, dans un système comprenant un émetteur, un satellite et au moins un récepteur, dont au moins un récepteur de caractérisation, mettant en œuvre une phase de caractérisation du satellite comprenant :

la transmission à l'émetteur, sur un premier lien de transmission entre le récepteur de caractérisation et l'émetteur, d'au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence, la réception dudit au moins un signal de référence, émis par l'émetteur sur un deuxième lien de transmission entre l'émetteur et le récepteur de caractérisation via le satellite à caractériser, dit signal reçu,

l'estimation d'au moins une déformation générée par le satellite, à partir dudit au moins un signal de référence, délivrant au moins une information de compensation des déformations affectant le signal reçu,

la transmission à l'émetteur, sur ledit premier lien de transmission, de ladite au moins une information de compensation des déformations.

La solution proposée, selon au moins un mode de réalisation, permet donc de déterminer automatiquement au niveau d'un récepteur de caractérisation, au cours d'une phase de caractérisation, les caractéristiques du transpondeur satellite en termes de déformations linéaires et/ou non linéaires. Ces caractéristiques sont transmises du récepteur de caractérisation à l'émetteur via un premier lien de transmission, via un satellite (qui peut être le même que le satellite à caractériser ou un autre satellite) ou non, afin que l'émetteur émette, au cours d'une phase de fonctionnement, un signal utile radiofréquence pré-corrigé. En particulier, un tel premier lien de transmission met en œuvre une transmission bas-débit, qui peut être mise en œuvre temporairement pendant la phase de caractérisation.

De cette façon, les déformations linéaires et/ou non linéaires, introduites par le transpondeur satellite dans le signal radiofréquence reçu par les récepteurs du réseau (récepteurs mettant en œuvre la caractérisation ou non), sur le deuxième lien de transmission via satellite, sont au moins partiellement compensées.

Afin de déterminer les caractéristiques du transpondeur satellite en termes de déformations linéaires et/ou non linéaires, le récepteur de caractérisation envoie à l'émetteur au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence. Un tel signal de référence est par exemple transmis de l'émetteur vers le récepteur de caractérisation, sur le deuxième lien de transmission via le satellite, dans une trame de la couche physique habituellement utilisée pour le bourrage ou l'adaptation de débit, comme la trame « Dummy PLFRAME » du standard DVB- S2/S2X. De cette façon, le signal de référence ne perturbe pas les récepteurs autres que le(s) récepteur(s) de caractérisation.

Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un récepteur de caractérisation correspondant.

La technique de réception selon l'invention peut donc être mise en œuvre de diverses manières, notamment sous forme matérielle et/ou sous forme logicielle. Dans un autre mode de réalisation, l'invention propose un procédé d'émission correspondant, mettant en œuvre une phase de caractérisation du satellite comprenant :

la réception d'au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence, en provenance dudit récepteur de caractérisation, sur un premier lien de transmission entre le récepteur de caractérisation et l'émetteur,

l'émission dudit au moins un signal de référence, à destination du récepteur de caractérisation, sur un deuxième lien de transmission entre l'émetteur et le récepteur de caractérisation via le satellite,

la réception d'au moins une information de compensation des déformations affectant le signal reçu par le récepteur de caractérisation, en provenance du récepteur de caractérisation, sur le premier lien de transmission.

Un tel procédé, mis en œuvre au niveau d'un émetteur, est notamment destiné à recevoir au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence et au moins une information de compensation des déformations obtenues par le procédé de réception d'un signal radiofréquence décrit ci-dessus.

Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un émetteur correspondant.

La technique d'émission d'un signal radiofréquence selon l'invention peut donc être mise en œuvre de diverses manières, notamment sous forme matérielle et/ou sous forme logicielle.

Par exemple, au moins une étape de la technique d'émission ou de réception selon un mode de réalisation de l'invention peut être mise en œuvre :

sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur, un processeur par exemple DSP (en anglais « Digital Signal Processor »), un microcontrôleur, etc) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions,

sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA (en anglais « Field Programmable Gâte Array ») ou un ASIC (en anglais « Application-Specific Integrated Circuit »), ou tout autre module matériel).

En particulier, le programme d'ordinateur peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et se présenter sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.

En conséquence, un mode de réalisation de l'invention vise aussi à protéger un ou plusieurs programmes d'ordinateur comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des procédés d'émission ou de réception tels que décrits ci-dessus lorsque ce ou ces programmes sont exécutés par un processeur, ainsi qu'au moins un support d'informations lisible par un ordinateur comportant des instructions d'au moins un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.

Un mode de réalisation de l'invention concerne également un système comprenant un émetteur, un satellite et au moins un récepteur de caractérisation tels que décrits précédemment.

4. Liste des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :

la figure 1, décrite en relation avec l'art antérieur, illustre la charge utile d'un transpondeur satellite ;

la figure 2 illustre un exemple de système de transmission selon un mode de réalisation de l'invention ;

la figure 3 illustre les principales étapes mises en œuvre pour la phase de caractérisation selon un mode de réalisation de l'invention ;

les figures 4 et 5 présentent des exemples d'architecture pour l'estimation des déformations linéaires introduites par le transpondeur satellite ;

les figures 6 et 7 présentent des exemples d'architecture pour l'estimation des déformations non linéaires introduites par le transpondeur satellite ;

la figure 8 illustre un exemple de chaîne de transmission selon un mode de réalisation de l'invention ;

les figures 9A à 9B illustrent les constellations associées à un signal de référence selon un mode de réalisation de l'invention ;

les figures 10 et 11 présentent respectivement la structure simplifiée d'un récepteur de caractérisation et d'un émetteur selon un mode de réalisation de l'invention.

5. Description de modes de réalisation de l'invention

5.1 Principe général

L'invention se place dans le contexte des transmissions par satellite.

La figure 2 illustre un exemple de système de transmission dans lequel l'invention peut être mise en œuvre. Un tel système comprend un émetteur 21, mettant par exemple en œuvre un modulateur selon la norme DVB-S2, DVB-S2X, ou une autre norme existante ou à venir, un satellite 22, et au moins un récepteur. Au moins un récepteur du système est un récepteur de caractérisation 23. Le système peut également comprendre d'autres récepteurs ne mettant pas en œuvre la caractérisation, dits récepteurs classiques, notamment des récepteurs individuels (encore appelés terminaux satellites).

Dans le contexte d'une liaison point à multipoints, plusieurs récepteurs de caractérisation peuvent être utilisés et répartis sur un territoire, afin d'améliorer l'estimation du canal de transmission.

Deux liens de transmission sont définis entre l'émetteur 21 et le récepteur de caractérisation 23 :

un premier lien de transmission entre le récepteur de caractérisation 23 et l'émetteur 21, via un satellite ou non, utilisé notamment pour paramétrer l'émetteur, mettant par exemple en œuvre une transmission bas-débit, pouvant être temporaire pendant la phase de caractérisation, et

un deuxième lien de transmission entre l'émetteur 21 et le récepteur de caractérisation 23, passant par le satellite 22, utilisé pour transmettre le signal DVB- S/S2/S2X par exemple, mettant par exemple en œuvre une transmission radiofréquence de type « broadcast » ou « broadband » haut-débit.

Par exemple, le débit sur le premier lien est de l'ordre de quelques kilobits par seconde, et le débit sur le deuxième lien est de l'ordre de quelques centaines de mégabits par seconde. Plus généralement, le débit sur le premier lien est inférieur au débit sur le deuxième lien.

Le principe général de l'invention repose sur la mise en œuvre d'une phase de caractérisation du satellite, au cours de laquelle les caractéristiques du transpondeur satellite, en termes de déformation, sont déterminées, grâce à l'émission, sur le deuxième lien de transmission passant par le satellite, d'au moins un signal de référence connu du récepteur de caractérisation, et la transmission, sur le premier lien de transmission, de ces caractéristiques à l'émetteur.

De cette façon, l'émetteur peut émettre sur le deuxième lien de transmission passant par le satellite, au cours d'une phase de fonctionnement, un signal radiofréquence utile pré-corrigé pour tenir compte des caractéristiques du transpondeur satellite (notamment des déformations linéaires et non linéaires introduites par le satellite), ce qui permet a priori d'améliorer la réception du signal utile pour tous les récepteurs du réseau (récepteur(s) de caractérisation et/ou récepteur(s) classique(s)).

En d'autres termes, le récepteur de caractérisation 23 peut recevoir des signaux radiofréquences émis par l'émetteur 21 via le transpondeur 22, i.e. sur le deuxième lien de transmission, par exemple de type DVB-S/S2/S2X. Dans un mode de réalisation avantageux, mais non obligatoire, un tel récepteur de caractérisation dispose d'une antenne de réception de bonne qualité (par exemple une grande parabole, une tête universelle professionnelle LNB « Low Noise Block-converter ») de façon à augmenter le niveau du signal reçu par rapport au bruit de réception, ainsi qu'à limiter le bruit de phase. Il est ainsi possible d'obtenir une meilleure caractérisation des déformations introduites par le transpondeur.

Le récepteur de caractérisation 23 peut également échanger des informations avec l'émetteur 21 sur le premier lien de transmission, par exemple à travers une interface de type Ethernet/IP. Bien entendu, un protocole de communication autre que le protocole IP peut être utilisé. En effet, l'émetteur 21 et le récepteur de caractérisation 23 ne sont généralement pas sur le même site géographique, et peuvent être espacés de plusieurs centaines de kilomètres. Grâce au premier lien de transmission, le récepteur de caractérisation 23 peut gérer la phase de caractérisation en demandant par exemple à l'émetteur 21 d'émettre un signal de référence, de diminuer ou d'augmenter la puissance d'émission, etc. Une fois la phase de caractérisation terminée, le récepteur de caractérisation 23 peut fournir à l'émetteur 21 les paramètres nécessaires à la précorrection du transpondeur, toujours sur le premier lien de transmission. Alors, la communication entre le récepteur de caractérisation et l'émetteur peut être interrompue. En d'autres termes, le récepteur de caractérisation peut être éteint, ou passer en mode veille, une fois que la phase de caractérisation est effectuée. Le récepteur de caractérisation peut donc ne fonctionner que ponctuellement.

On présente, en relation avec la figure 3, les principales étapes mises en œuvre par un récepteur de caractérisation et un émetteur selon un mode de réalisation de l'invention, pour la caractérisation des déformations introduites par le transpondeur satellite.

En reprenant le système de transmission illustré en figure 2, le récepteur de caractérisation 23 transmet (31) à l'émetteur 21, sur le premier lien de transmission bas débit, au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence.

Eventuellement, ladite au moins une commande d'émission (ou une autre commande d'émission) porte également au moins une information de puissance d'émission dudit au moins un signal de référence. En particulier, la puissance d'émission d'un premier signal de référence, utilisé pour estimer les déformations linéaires introduites par le satellite, peut être diminuée pendant la phase de caractérisation, afin d'éviter d'être perturbé par les saturations de l'amplificateur, puis augmentée pendant la phase de fonctionnement. En d'autres termes, le récepteur de caractérisation 23 demande à l'émetteur 21, notamment au modulateur de l'émetteur 21, d'émettre au moins un signal de référence, éventuellement en diminuant la puissance d'émission afin d'éviter que le signal de référence soit perturbé par les saturations de l'amplificateur du satellite.

Selon encore un autre mode de réalisation, la commande d'émission (ou une autre commande d'émission) porte également au moins un indicateur temporel d'émission dudit au moins un signal de référence. Un tel indicateur est notamment utilisé pour indiquer si un signal de référence, utilisé pour estimer les déformations introduites par le satellite, doit être émis par l'émetteur, et à quelle fréquence (par exemple ponctuellement ou régulièrement).

L'émetteur 21 reçoit (32) ladite au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence en provenance du récepteur de caractérisation 23.

L'émetteur 21 émet alors (33) ledit au moins un signal de référence sur le deuxième lien de transmission passant par le satellite 22. Par exemple, un tel signal de référence est transmis dans une trame couche physique habituellement utilisée pour le bourrage ou l'adaptation de débit, comme la trame « Dummy PLFrame » selon la norme DVB-S2.

Le récepteur de caractérisation 23 reçoit (34) ledit au moins un signal de référence émis par l'émetteur sur le deuxième lien de transmission passant par le satellite 22, dit signal reçu.

Le récepteur de caractérisation estime (35) au moins une déformation générée par le satellite, à partir dudit au moins un signal de référence, délivrant au moins une information de compensation des déformations affectant le signal reçu. Une telle estimation 35 met par exemple en œuvre :

l'estimation 351 d'au moins une déformation générée par le filtre d'entrée et/ou le filtre de sortie du satellite ( defL ), à partir d'un signal de référence parmi ledit au moins un signal de référence, dit premier signal de référence, délivrant au moins une information de compensation des déformations linéaires affectant le signal reçu,

l'estimation 352 d'au moins une déformation générée par l'amplificateur du satellite defNL, à partir d'un signal de référence parmi ledit au moins un signal de référence, dit deuxième signal de référence, délivrant au moins une information de compensation des déformations non linéaires affectant le signal reçu.

Le récepteur de caractérisation 23 transmet (36) à l'émetteur 21, sur le premier lien de transmission, ladite au moins une information de compensation des déformations.

Une telle transmission 36 met par exemple en œuvre : la transmission 361 de ladite au moins une information de compensation des déformations linéaires, et

la transmission 362 de ladite au moins une information de compensation des déformations non linéaires.

Par exemple, ladite au moins une information de compensation des déformations linéaires comprend un ensemble de coefficients complexes représentant un filtre de précorrection d'un modulateur de l'émetteur 21, ou une courbe représentant la réponse du filtre de précorrection dans le domaine fréquentiel, en amplitude et en phase (temps de groupe).

Ladite au moins une information de compensation des déformations non linéaires comprend au moins une courbe, ou un polynôme représentatif de ladite courbe, parmi une courbe AM/AM représentant une puissance de sortie de l'amplificateur en fonction de la puissance d'entrée et une courbe AM/PM représentant un déphasage de sortie de l'amplificateur en fonction de la puissance d'entrée. Eventuellement, elle comprend également au moins une courbe, ou un polynôme représentatif de ladite courbe, représentant l'effet mémoire de l'amplificateur, i.e. au moins une courbe liée à l'effet mémoire sur le signal de transmission.

L'émetteur 21 reçoit (37) donc au moins une information de compensation des déformations affectant le signal reçu par le récepteur de caractérisation, en provenance du récepteur de caractérisation 23, sur le premier lien de transmission.

Une telle réception 37 met par exemple en œuvre :

la réception 371 d'au moins une information de compensation des déformations linéaires générées par le filtre d'entrée et/ou le filtre de sortie du satellite,

la réception 372 d'au moins une information de compensation des déformations non linéaires générées par l'amplificateur du satellite.

On note que les estimations des déformations linéaires 351 et des déformations non linéaires 352 peuvent être mises en œuvre au cours d'une même étape, sur la base d'un même signal de référence. Dans ce cas, on considère un unique signal de référence, qui peut éventuellement être émis plusieurs fois. En variante, les estimations des déformations linéaires 351 et des déformations non linéaires 352 peuvent être mises en œuvre au cours de deux étapes distinctes, mises en œuvre simultanément ou l'une à la suite de l'autre, quel que soit l'ordre.

De même, les transmissions (resp. réceptions) d'au moins une information de compensation des déformations linéaires 361 (resp. 371) et des déformations non linéaires 362 (resp. 372) peuvent être mises en œuvre au cours d'une même étape ou au cours de deux étapes distinctes, mises en œuvre simultanément ou l'une à la suite de l'autre, quel que soit l'ordre. En outre, on note que la transmission (resp. réception) d'au moins une information de compensation des déformations linéaires 361 (resp. 371) peut être mise en œuvre après l'estimation des déformations linéaires 351, mais avant l'estimation des déformations non linéaires 352.

En variante, la transmission (resp. réception) d'au moins une information de compensation des déformations non linéaires 362 (resp. 372) peut être mise en œuvre après l'estimation des déformations non linéaires 352, mais avant l'estimation des déformations linéaires 351.

Bien entendu, selon le mode de réalisation considéré, seules les déformations linéaires, ou seules les déformations non linéaires, peuvent être estimées par le récepteur de caractérisation 23 et transmises à l'émetteur 21.

A réception des informations de compensation des déformations linéaires 371 et/ou non linéaires 372, l'émetteur 21 peut charger ces informations dans le module correspondant de son modulateur (module de précorrection des déformations linéaires ou module de précorrection des déformations non linéaires, comme détaillé ci-après).

L'émetteur 21 et le récepteur de caractérisation 23 entrent alors dans une phase de fonctionnement, au cours de laquelle l'émetteur 21 peut émettre un signal utile, précorrigé à partir de ladite au moins une information de compensation des déformations, à destination des récepteurs du réseau, comprenant au moins le récepteur de caractérisation 23, via le satellite 22.

La phase de fonctionnement continue tant que le récepteur de caractérisation 23 n'envoie pas à l'émetteur 21 de commande d'émission d'au moins un signal de référence. La phase de caractérisation est de nouveau mise en œuvre lorsque l'émetteur 21 reçoit une commande d'émission d'au moins un signal de référence.

5.2 Exemple de caractérisation des déformations linéaires

On présente ci-après un exemple de mise en œuvre de l'estimation 351 d'au moins une déformation générée par le filtre d'entrée IMUX et/ou le filtre de sortie OMUX du satellite ( defL ), à partir d'un premier signal de référence. Par exemple, une telle estimation met en œuvre une égalisation adaptative du signal reçu. Plusieurs itérations peuvent donc être mises en œuvre pour estimer les déformations linéaires introduites par le satellite. Une telle égalisation permet notamment de déterminer les caractéristiques d'un filtre de précorrection mis en œuvre dans un module de précorrection des déformations linéaires l'émetteur 21.

En effet, les déformations linéaires liées aux filtres d'entrée IMUX et/ou de sortie OMUX du transpondeur peuvent être corrigées par un filtre à réponse impulsionnelle finie implémenté dans le modulateur de l'émetteur 21, par exemple après le filtre de mise en forme (par exemple de type filtre de Nyquist). Selon un mode de réalisation avantageux, un tel filtre de précorrection présente des coefficients complexes, afin de corriger à la fois l'amplitude et la phase (et donc le temps de groupe). Par exemple, les coefficients d'un tel filtre de précorrection peuvent être obtenus en faisant une recopie des coefficients de l'égaliseur adaptatif implémenté dans le récepteur de caractérisation 23, une fois le signal égalisé. Selon au moins un mode de réalisation, on cherche donc à implémenter un égaliseur performant et stable.

On présente ci-après, en relation avec les figures 4 et 5, différentes techniques d'égalisation permettant d'estimer les déformations linéaires.

En référence aux figures 4 et 5, on note :

U(n ) le premier signal de référence émis par l'émetteur (transmis suite à la réception de la commande d'émission d'au moins un signal de référence en provenance du récepteur de caractérisation),

U'(n) le premier signal de référence généré dans le récepteur de caractérisation,

V(n) le signal en sortie du transpondeur satellite 41, 51, V(n) = U (ri) * H(n), avec H correspondant à la réponse temporelle du transpondeur 41, 51,

Y(ri) = V(ri) + b(ri) le signal reçu par le récepteur de caractérisation, avec b(ri) correspondant au bruit gaussien de réception

X(n ) le signal en sortie de l'égaliseur adaptatif 42, 52, X(n ) = W(n) * Y(ri), avec W (n) correspondant aux coefficients de l'égalisateur adaptatif 42, 52,

E(n) le signal d'erreur, E(ri) = U' (ri)— X(n).

Si la correction est idéale, alors le signal en sortie de l'égaliseur adaptatif X(n) est égal au premier signal de référence émis par l'émetteur U(n), car l'ensemble transpondeur / égaliseur est transparent (le but étant de minimiser les déformations du signal d'origine en sortie de l'égaliseur).

Ces techniques d'estimation des déformations linéaires sont basées sur un premier signal de référence, connu du récepteur de caractérisation et transmis par l'émetteur à réception d'une commande d'émission d'au moins un signal de référence en provenance du récepteur de caractérisation. Notamment, un tel premier signal de référence peut être transmis dans une trame couche physique classiquement utilisée pour le bourrage ou l'adaptation de débit, comme la trame « Dummy PLFRAME » selon la norme DVB-S2/S2X. Ainsi les autres récepteurs du réseau ne sont pas perturbés par le signal de référence. Ils restent accrochés sur le signal venant de l'émetteur même s'ils n'ont pas besoin de démoduler ce signal de référence. Selon un premier exemple, illustré en figure 4, l'égalisation met en œuvre un algorithme de type LMS (« Least Mean Square »), encore appelé algorithme du gradient stochastique.

Dans ce cas, les coefficients de l'égaliseur adaptatif sont obtenus à partir de l'algorithme récursif suivant :

W(n + 1) = W(n) + mE (n) . Y ^* (n)

avec m correspondant au pas d'adaptation.

On remarque que plus ce pas d'adaptation est grand, plus l'algorithme est rapide à converger. Toutefois, le bruit résiduel peut être plus important. Par exemple, on choisit m = 0,005.

Pour faciliter la convergence, les conditions initiales choisies sont par exemple :

W _N / ₂ = 1 pour N correspondant à la longueur de l'égalisateur 42,

Wi = 0 sinon.

L'algorithme LMS offre un bon compromis en termes de complexité de calcul, de stabilité, et de temps de convergence.

Une variante à l'algorithme de type LMS est le NLMS, c'est-à-dire la version normalisée de l'algorithme LMS.

Selon un deuxième exemple, également illustré en figure 4, l'égalisation met en œuvre un algorithme de type RLS (« Recursive Least Squares »), encore appelé algorithme des moindres carrés récursifs.

Le principe de l'algorithme RLS est le même que celui de l'algorithme LMS. Cependant le calcul des coefficients est basé sur un calcul matriciel dépendant de la longueur de l'égalisateur 42, i.e. de la longueur du filtre de précorrection.

Dans ce cas, les coefficients de l'égaliseur adaptatif sont obtenus à partir de l'algorithme récursif suivant :

W(n + 1) = W(n) + K(n). E(n)

avec : K(n ) = P (ri) . Y (n) / (J + Y ^T (n). P(n). Y(n))

P(n + 1) = l ¹ P(n)— Z ^-1 K (n) Y ^T (n) . P (n)

avec l correspondant au paramètre d'oubli, inférieur à 1.

Dans ce cas, plus ce paramètre d'oubli est petit, plus l'algorithme est rapide à converger. Toutefois, le bruit résiduel peut être plus important. Par exemple, on choisit l = 0,996.

Selon un troisième exemple, illustré en figure 5, l'égalisation met en œuvre une égalisation dans le domaine fréquentiel FDE (« Frequency Domain Equalizer »). L'objectif de cet algorithme est de trouver la réponse en amplitude et en phase du filtre de précorrection dans le domaine fréquentiel. Pour cela, le signal de référence U'(n ) généré dans le récepteur de caractérisation est transposé en fréquence grâce à une transformation temps/fréquence de type FFT 53. Le signal X(n ) en sortie de l'égaliseur adaptatif 52 est également transposé en fréquence grâce à une transformation temps/fréquence de type FFT 54. Il est ensuite divisé par un gabarit fréquentiel de référence 55, obtenu à partir du signal de référence U'(n) transposé en fréquence, afin d'estimer les déformations fréquentielles. Les déformations fréquentielles estimées sont alors transposées dans le domaine temporel, grâce à une transformation fréquence/ temps de type IFFT 53, de façon à trouver les coefficients W (n) de l'égalisateur adaptatif 52, et par suite les coefficients du filtre de précorrection.

Par exemple, les coefficients de l'égaliseur adaptatif sont obtenus à partir de l'algorithme récursif suivant :

W(n + 1 ) = W(n ) + a. E(n )

avec a correspondant à un paramètre d'oubli utilisé pour supprimer le bruit gaussien.

Les techniques d'égalisation présentées ci-dessus, qui peuvent être implémentées pour l'estimation 351 d'au moins une déformation générée par le filtre d'entrée et/ou le filtre de sortie du satellite, permettent d'obtenir directement les coefficients complexes du filtre de précorrection. En variante, il est possible d'obtenir en sortie de l'égaliseur une courbe représentant la réponse du filtre de précorrection ou d'autres informations représentatives du filtre de précorrection.

La ou les informations de compensation des déformations linéaires affectant le signal reçu ainsi obtenue(s) peuvent ensuite être transmises au module de précorrection des déformations linéaires (filtre de précorrection) de l'émetteur.

5.3 Exemple de caractérisation des déformations non linéaires

On présente ci-après un exemple de mise en œuvre de l'estimation 352 d'au moins une déformation générée par l'amplificateur du satellite ( defNL ), à partir d'un deuxième signal de référence. Par exemple, une telle estimation met en œuvre une modélisation de l'amplificateur à partir du deuxième signal de référence. Une telle modélisation permet notamment de déterminer les courbes AM/AM et AM/PM caractérisant l'amplificateur, notamment les amplificateurs à tube, et par suite, la ou les déformations à apporter à la constellation de symboles dans le modulateur au vu de ces courbes. Par exemple, le document « DVB-S2 Modem Algorithms Design and Performance over Typical Satellite Channels » (E. Casini et al., INTERNATIONAL JOURNAL OF SATELLITE COMMU NICATIONS AN D N ETWORKING 2004; 22:281-318) propose une technique de pré-compensation des déformations non linéaires.

Ainsi, les déformations non-linéaires liées à l'amplificateur de puissance du transpondeur satellite peuvent être pré-corrigées par déformation de la constellation dans le modulateur de l'émetteur, avant le filtre de mise en forme.

Si l'on considère un amplificateur à tube à ondes progressives, il n'y a pas d'effet mémoire sur la bande de fréquence visée. En revanche, le filtre de mise en forme du modulateur ainsi que les filtres d'entrée IMUX et de sortie OMUX du transpondeur satellite apportent un effet mémoire. Selon au moins un mode de réalisation, l'invention permet de paramétrer les algorithmes utilisés pour estimer les déformations non linéaires, de façon à pouvoir caractériser les transpondeurs avec ou sans effet mémoire.

On présente ci-après, en relation avec les figures 6 et 7, différentes techniques permettant d'estimer les déformations non linéaires.

On note :

U(n ) le deuxième signal de référence émis par l'émetteur (transmis suite à la réception de la commande d'émission d'au moins un signal de référence en provenance du récepteur de caractérisation),

U'(n) le deuxième signal de référence généré dans le récepteur de caractérisation, V(n) le signal en sortie du transpondeur satellite 61, 71, V(n) = U (ri) * H(n), avec H correspondant à la réponse temporelle du transpondeur 61, 71,

Y(n) le signal reçu par le récepteur de caractérisation, Y(ri) = V(ri) + b(n), avec b(n) correspondant au bruit gaussien de réception.

Par exemple, de telles techniques sont basées sur un modèle mathématique modélisant le comportement de l'amplificateur à pré-corriger, ici un modèle polynomial à effet mémoire, et sur un algorithme itératif qui estime les coefficients du polynôme du modèle polynomial :

où : k G. K correspond à l'ordre du polynôme (par exemple égal à 5, ou plus généralement de l'ordre de 3 à 7), et

l G L correspond à la profondeur de l'effet mémoire (si 1 = 0, il n'y a pas d'effet mémoire).

Ces techniques d'estimation des déformations non linéaires sont basées sur un deuxième signal de référence, connu du récepteur de caractérisation et transmis par l'émetteur à réception d'une commande d'émission d'au moins un signal de référence en provenance du récepteur de caractérisation. Notamment, un tel deuxième signal de référence peut être transmis dans une trame couche physique classiquement utilisée pour le bourrage ou l'adaptation de débit, comme la trame « Dummy PLFRAME » selon la norme DVB-S2/S2X, modifiée pour avoir un facteur de crête adapté à la modulation en cours, sans toutefois perturber la synchronisation des récepteurs du réseau autres que le(s) récepteur(s) de caractérisation.

Une telle trame modifiée peut être insérée dans le modulateur avant le filtre de mise en forme. Les données modulées associées à cette trame modifiée, et donc au deuxième signal de référence, déformées par l'amplificateur du transpondeur et le bruit, sont reçues par le récepteur de caractérisation, démodulées à travers le filtre de mise en forme, et comparées au deuxième signal de référence connu du récepteur de caractérisation. Ainsi, le récepteur de caractérisation compare la trame « Dummy PLFRAME » modifiée émise à une trame « Dummy PLFRAME » modifiée connue du récepteur de caractérisation.

Selon un premier exemple illustré en figure 6, mettant en œuvre un algorithme de caractérisation des déformations non linéaires basé sur la courbe de tendance, les échantillons du deuxième signal de référence sont classés par valeur d'amplitude croissante (correspondant à la puissance d'entrée AMi de l'amplificateur), avec les échantillons correspondants du signal reçu, dans le bloc de classement 62. On obtient ainsi un ensemble de points (Us, Ys) illustrant la puissance du signal reçu en fonction de la puissance du signal émis. Une interpolation polynomiale est mise en œuvre dans le bloc d'interpolation 63. On obtient ainsi des graphiques AM/AM et AM/PM. On détermine ensuite, dans le bloc 64, les coefficients des polynômes des courbes qui s'approchent le plus des points des graphiques AM/AM et AM/PM. On obtient en sortie les valeurs de puissance de sortie AMo et de phase PMo de l'amplificateur en fonction de la puissance d'entrée AMi.

Un intérêt d'un tel algorithme basé sur la courbe de tendance est que le temps de calcul est court.

Selon un deuxième exemple illustré en figure 7, mettant en œuvre un algorithme de caractérisation des déformations non linéaires basé sur le modèle de Volterra, on utilise un algorithme itératif NL 72, pour estimer dans le bloc 73 les coefficients du polynôme du modèle polynomial. On obtient en sortie les valeurs de puissance de sortie AMo et de phase PMo de l'amplificateur en fonction de la puissance d'entrée AMi.

Par exemple, le calcul des coefficients du polynôme est basé sur l'article « A Generalized Memory Polynomial Model for Digital Predistorsion of RF Power Amplifier » (IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, VOL 54, NO. 10, 10/2006J.

Un intérêt d'un algorithme basé sur le modèle de Volterra est de pouvoir prendre en compte les effets mémoires. En effet, un tel algorithme offre la possibilité d'identifier les courbes AM/AM et AM/PM ainsi que les paramètres de l'effet mémoire.

Les techniques de caractérisation des déformations non linéaires présentée ci-dessus, qui peuvent être utilisées pour l'estimation 352 d'au moins une déformation générée par l'amplificateur du satellite, permettent d'obtenir directement les coefficients des polynômes décrivant les courbes AM/AM et AM/PM. En variante, il est possible d'obtenir les courbes AM/AM et AM/PM ou d'autres informations représentatives de ces courbes.

La ou les informations de compensation des déformations non linéaires affectant le signal reçu ainsi obtenue(s) peuvent ensuite être transmises au module de précorrection des déformations non linéaires de l'émetteur.

5.4 Exemple de chaîne de transmission

On décrit ci-après un exemple de mise en œuvre de l'invention dans un système de transmission selon la norme DVB-S2. On rappelle qu'il s'agit d'un simple exemple et que l'invention trouve des applications dans tout système de transmission par satellite, quelle que soit la norme considérée.

La figure 8 illustre les principaux blocs d'une chaîne de transmission selon la norme DVB- S2 selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Une telle chaîne de transmission comprend un émetteur 81, un transpondeur satellite 82, et un récepteur de caractérisation 83.

L'émetteur 81 est conforme à la norme DVB-S2 telle que décrite dans le document ETSI EN 302 307-1 VI.4.1 précité. Il comprend notamment les modules nécessaires à la réalisation de la couche physique d'un lien DVB-S2. L'émetteur comprend par exemple un module d'adaptation de flux 811, un module de codage FEC 812, et un modulateur 813. Le modulateur 813 comprend un module de mappage 8131, un module de mise en trame « PL Framing » 8132, un module de précorrection des déformations non linéaires 8133, un module de modulation 8134, et un module de précorrection des déformations linéaires 8135.

En particulier, le module de mise en trame « PL Framing » 8132 génère des trames « PLFRAME » comprenant un entête « PLHEADER » et une partie utile. Ce module peut notamment insérer des trames de bourrage ou d'adaptation de débit, appelées « Dummy PLFRAME », entre les trames utiles, avant brouillage au niveau de la couche physique (« scrambling »).

Le module de modulation 8134 génère un signal radiofréquence DVB-S2 destiné à être transmis au récepteur de caractérisation via le satellite.

Mis à part les modules de précorrection des déformations non linéaires 8133 et linéaires 8135, les autres modules sont classiques et notamment décrits dans la norme précitée.

Le transpondeur satellite 82 comprend par exemple un filtre d'entrée IMUX, un amplificateur de puissance HPA, un filtre de sortie OM UX. Par exemple, le transpondeur satellite fonctionne en bande Ku et a une bande passante de 36MHz.

Le récepteur de caractérisation 83 comprend un module 831 de réception du signal radiofréquence, un démodulateur 832, un module de décodage DVB S2 833 et un module d'adaptation DVB S2 834.

Le module 831 de réception met notamment en œuvre une conversion analogique- numérique du signal radiofréquence reçu, et permet de se synchroniser sur le signal reçu.

Le démodulateur 832 comprend un module d'estimation des déformations linéaires 8321 (par exemple un égaliseur), un module de synchronisation du débit symbole 8322, un module de synchronisation des trames 8323, un module de désembrouillage 8324, un module d'estimation des déformations non linéaires 8325 (caractérisation des déformations non linéaires) et un module de démappage 8326.

Mis à part les modules d'estimation des déformations linéaires 8321 et non linéaires 8325, les autres modules sont classiques.

Comme illustré en figure 8, les éléments de caractérisation comprennent donc :

d'une part un module de précorrection des déformations linéaires 8135, prenant par exemple la forme d'un filtre de précorrection, en sortie de l'émetteur 81, et un module d'estimation des déformations linéaires 8321, prenant par exemple la forme d'un égaliseur, en entrée du récepteur de caractérisation 83 ;

d'autre part un module de précorrection des déformations non linéaires 8133, mettant par exemple en œuvre une déformation des constellations de symboles, en amont du filtre de mise en forme dans l'émetteur 81, et un module d'estimation des déformations non linéaires 8325, en aval du filtre de mise en forme dans le récepteur de caractérisation 83.

Le module d'estimation des déformations linéaires 8321 estime au moins une déformation linéaire générée par le filtre d'entrée et/ou le filtre de sortie du satellite 82, à partir d'un premier signal de référence, et délivre au moins une information de compensation des déformations linéaires affectant le signal reçu (par exemple de type coefficients du filtre de précorrection), transmise au module de précorrection des déformations linéaires 8135. Le module d'estimation des déformations non linéaires 8325 estime au moins une déformation non linéaire générée par l'amplificateur du satellite 82, à partir d'un deuxième signal de référence, et délivre au moins une information de compensation des déformations non linéaires affectant le signal reçu (par exemple de type coefficients du modèle polynomial modélisant le comportement de l'amplificateur), transmise au module de précorrection des déformations non linéaires 8133.

Par exemple, le premier signal de référence est transmis de l'émetteur vers le récepteur de caractérisation via le satellite dans une trame « Dummy PLFRAME » classique selon la norme DVB-S2, comprenant un entête PLHeader et 36 intervalles de porteuses non modulées (I = 1/V2, Q = 1/V2). Pour ce faire, le récepteur de caractérisation 83 transmet au préalable à l'émetteur 81, sur le premier lien de transmission, une commande d'émission d'au moins une trame « Dummy PLFRAM E » classique. Le récepteur de caractérisation 83 connaît donc le premier signal de référence.

Le deuxième signal de référence peut être transmis dans une trame propriétaire de type « Dummy PLFRAME », i.e. ayant le même entête « PLHeader » et la même longueur qu'une trame « Dummy PLFRAME » classique. Une telle trame « Dummy PLFRAME » modifiée comprend un entête « PLHeader » et une pluralité d'intervalles (« slots ») comprenant chacun un ensemble de symboles formant le deuxième signal de référence. De cette façon, les récepteurs classiques (i.e. autres que les récepteurs de caractérisation) ne sont pas perturbés par la réception de cette trame propriétaire. En particulier, l'ensemble de symboles comprend les symboles d'une constellation associée à une modulation, avec différents niveaux de puissance (i.e. d'amplitude) affectés à chaque symbole.

Pour ce faire, le récepteur de caractérisation 83 transmet au préalable à l'émetteur 81, sur le premier lien de transmission, une commande d'émission d'au moins une trame « Dummy PLFRAME » modifiée. Notamment, le récepteur de caractérisation 83 transmet à l'émetteur 81 le contenu de la trame « Dummy PLFRAME », i.e. les échantillons IQ, que le modulateur doit insérer dans le flux DVB-S2. Le récepteur de caractérisation 83 connaît donc le deuxième signal de référence. Le module de mise en trame « PL Framing » 8132 peut alors insérer la trame « Dummy PLFRAME » modifiée entre les trames utiles, selon la fréquence d'insertion choisie.

Par exemple, dans le contexte de la norme DVB-S2, la trame « Dummy PLFRAME » modifiée comprend un entête « PLHeader » et 36 intervalles comprenant chacun 90 symboles d'une modulation, QPSK par exemple, la puissance de chaque symbole variant autour d'une puissance nominale. Par exemple, les 36 intervalles portent les symboles définis par les couples (/, Q) tels que / = a/V 2, Q = a/V 2, avec a variant entre 0,5 et 2.

Dans ce cas, le récepteur de caractérisation 83 transmet à l'émetteur 81 les échantillons IQ tels que I = a /V2, Q = a /V2, avec a variant entre 0,5 et 2, que le modulateur doit insérer dans le flux DVB-S2.

Selon un premier exemple, le récepteur de caractérisation 83 transmet toujours la même trame d'échantillons IQ, avec a fixe. En variante, le récepteur de caractérisation 83 transmet à l'émetteur 81 une trame d'échantillons IQ adaptée au cours des itérations, afin d'affiner la caractérisation.

On note que l'utilisation des trames couche physique de bourrage (« Dummy frames ») pour la transmission du ou des signaux de référence permet notamment d'assurer une continuité de service.

En variante, il est possible de modifier l'entête des trames couches physique de bourrage pour la transmission du ou des signaux de référence.

Les figures 9A à 9B illustrent la constellation associée à la trame « Dummy PLFRAME » modifiée pour une modulation QPSK. Bien entendu, d'autres modulations, et donc d'autres constellations, peuvent être utilisées, en faisant varier la puissance (i.e. l'amplitude) des symboles de la constellation.

Notamment, la figure 9A illustre la constellation en sortie du modulateur. On peut voir sur cette figure que les quatre symboles de la modulation QPSK sont émis avec une différence de niveaux de puissance, variant entre un paramètre de puissance minimale Pmin et un paramètre de puissance maximale Pmax. Selon l'exemple illustré en figure 9A, Pmin est égal à -9dB et Pmax est égal à +5dB. Ces valeurs Pmin et Pmax dépendent par exemple de l'IBO (en anglais « Input Back Off », en français la puissance d'entrée par rapport au point de compression de l'amplificateurj fournie par l'utilisateur.

La figure 9B illustre la constellation déformée par un amplificateur sans effet mémoire, en sortie de l'amplificateur.

Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, trois différentes types de commandes sont définies au niveau du récepteur de caractérisation 83, en transmises à l'émetteur 81 sur le premier lien de transmission :

au moins une commande de contrôle, comprenant une commande d'émission du ou des signaux de référence, permettant de lancer la phase de caractérisation, de mettre à jour les précorrections, d'arrêter l'émission du signal de référence ;

au moins une information de compensation des déformations linéaires, par exemple sous la forme d'un fichier de précorrections linéaires basé sur les coefficients d'un filtre complexe ;

au moins une information de compensation des déformations non linéaires, par exemple sous la forme d'un fichier comprenant des tables pour les précorrections non-linéaires.

En particulier, les commandes de contrôle comprennent deux commandes définies à la fois pour l'émetteur et pour le récepteur de caractérisation, dans le but d'insérer au moins une trame spécifique (« Dummy PLFrame » modifiée) entre les trames utiles :

Validation de l'insertion de la trame spécifique :

o 0 : pas d'insertion,

o 1 : insertion ponctuelle,

o 2 : insertion régulière selon le délai ci-dessous ;

Délai d'insertion en pas de 1ms (varie de 1 à 60000)

De plus, le récepteur de caractérisation fournit à l'émetteur le contenu de la trame spécifique que le modulateur doit insérer dans le signal radiofréquence passant sur le chemin de transmission par satellite (flux DVB-S2 par exemple).

Par exemple, le récepteur de caractérisation fournit à l'émetteur un fichier comprenant les échantillons IQ à insérer directement dans une trame de type couche physique de bourrage (par exemple de type Dummy PLFrame modifiée), avant les précorrections non-linéaires et le filtre de mise en forme.

Ladite au moins une information de compensation des déformations linéaires est par exemple transmise sous la forme d'un fichier comprenant les coefficients à utiliser dans le filtre, composé de deux colonnes : une colonne contenant la partie réelle des coefficients et une colonne contenant la partie imaginaire des coefficients.

Ladite au moins une information de compensation des déformations non linéaires est par exemple transmise sous la forme d'un fichier comprenant des tables à utiliser pour les précorrections non-linéaires, comprenant les courbes AM/AM et AM/PM sous forme de polynôme.

5.5 Dispositifs

On présente finalement, en relation avec les figures 10 et 11, la structure simplifiée d'un récepteur de caractérisation et d'un émetteur selon un mode de réalisation de l'invention.

Comme illustré en figure 10, un récepteur de caractérisation selon un mode de réalisation de l'invention comprend une mémoire 101 (comprenant par exemple une mémoire tampon) et une unité de traitement 102 (équipée par exemple d'au moins un processeur, FPGA, ou DSP), pilotée ou pré-programmée par une application ou un programme d'ordinateur 103 mettant en œuvre le procédé de réception d'un signal radiofréquence transmis via un satellite selon un mode de réalisation de l'invention.

A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 103 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par l'unité de traitement 102. L'unité de traitement 102 met en œuvre les étapes du procédé de réception décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur 103, pour caractériser les déformations linéaires et/ou non linéaires du transpondeur satellite.

Pour ce faire, selon un mode de réalisation, l'unité de traitement 102 est configurée pour :

transmettre à l'émetteur, sur un premier lien de transmission, au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence,

recevoir le ou les signaux de référence, émis par l'émetteur sur un deuxième lien de transmission via le satellite, dit signal reçu,

estimer au moins une déformation générée par le satellite, à partir du ou des signaux de référence, délivrant au moins une information de compensation des déformations linéaires et/ou non linéaires affectant le signal reçu,

transmettre à l'émetteur, sur le premier lien de transmission, ladite au moins une information de compensation des déformations linéaires et/ou non linéaires.

Comme illustré en figure 11, un émetteur selon un mode de réalisation particulier de l'invention comprend une mémoire 111 (comprenant par exemple une mémoire tampon) et une unité de traitement 112 (équipée par exemple d'au moins un processeur, FPGA, ou DSP), pilotée ou pré-programmée par une application ou un programme d'ordinateur 113 mettant en œuvre le procédé d'émission selon un mode de réalisation de l'invention.

A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 113 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par l'unité de traitement 112. L'unité de traitement 112 reçoit en entrée une commande d'émission d'au moins un signal de référence. L'unité de traitement 112 met en œuvre les étapes du procédé d'émission décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur 113, pour compenser au moins en partie les déformations linéaires et/ou non linéaires introduites par le transpondeur satellite.

Pour ce faire, selon un mode de réalisation, l'unité de traitement 112 est configurée pour : recevoir au moins une commande d'émission d'au moins un signal de référence, en provenance du récepteur de caractérisation, sur un premier lien de transmission, émettre le ou les signaux de référence, à destination du récepteur de caractérisation, sur un deuxième lien de transmission via le satellite,

- recevoir au moins une information de compensation des déformations affectant le signal reçu par le récepteur de caractérisation, en provenance du récepteur de caractérisation, sur le premier lien de transmission.