WO2018220327A1 - Procédé de suppression spatiale et temporelle d'interférences multi-trajets pour récepteur de signaux radio modulés en fréquence - Google Patents

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    • H04L2025/0363—Feature restoration, e.g. constant modulus

Definitions

  • the invention relates to the field of receiving frequency-modulated radio signals, in particular in mobile radio receivers exposed to the phenomenon of multipath, or "multipath" according to the equivalent term in English, known to those skilled in the art.
  • the present invention provides a method for suppressing reflected radio waves, resulting from the phenomenon of "multipath", in a receiver of frequency-modulated radio signals, by means of a treatment both spatial and temporal of these interferences.
  • a radio receiver particularly in a multimedia system of a motor vehicle, is able to receive a radio signal, in particular an FM radio signal, FM being the abbreviation of "Frequency Modulation” meaning “modulation of frequency ".
  • Such an FM radio signal received in modulated form by a radio receiver, is subjected to different sensors and adapted filtering so that the corresponding demodulated radio signal can be restored in good conditions, especially in the passenger compartment of a motor vehicle. .
  • an FM radio signal that is to say a frequency modulated signal, received by a suitable radio receiver, in order to be demodulated and then returned to listeners.
  • the transmitted radio signal before being received by an antenna of the receiver, may have followed different paths, more or less long.
  • the transmitted signal can also, due to masking, not be received at all by the antenna of the radio receiver.
  • phase diversity two-antenna systems are a known solution to the problem of frequency discrimination for dealing with "multipath” interference in automotive radio receivers.
  • the principle consists in combining the FM radio signals received by two separate antennas of a radio receiver, to obtain virtually a directivity of the assembly formed by said two antennas, in order to privilege a desired radio signal arriving on the antenna array according to at a certain angle, to the detriment of an unwanted radio signal arriving at the antenna array at a different angle.
  • multi-tuner receivers thus propose two types of processing, carried out separately, the "phase diversity" spatial processing being done upstream of the temporal equalization of the channel.
  • the "multipath” signal suppression algorithms are generally of the “constant modulus” type. Indeed, the principle of frequency modulation ensures that the transmitted radio signal has a constant modulus.
  • computational algorithms referred to as CMA algorithms, for “Constant Modulus Algorithm” and meaning “constant modulus algorithm” have been developed and those skilled in the art constantly strive to improve them, with the main constraint being to provide, after calculation, a substantially constant module of the combined radio signal within the receiver, after processing.
  • CMA algorithms are iterative computational algorithms with the objective of determining the real and imaginary parts of complex weights to be applied to the FM radio signals received by one or more antennas of a radio receiver, with a view to combining them, so as to suppress of the combined radio signal the interferences due to the "multipath".
  • FIG. 1 shows a representative diagram of the state of the art, in which two antennas A1, A2 respectively receive radio signals Xi, n , X2, n corresponding to an emitted FM radio signal, via respective input stages FE1 , FE2. Two successive filter stages are implemented to reach the signal recombinant Yn, intended to be restored. First, there is a spatial filtering stage d, respectively G 2 , and then a time filtering stage W.
  • J CMA is the cost function to be minimized by means of a CMA algorithm and R is a constant to be determined, corresponding to the constant modulus of the combined signal.
  • J CMA is the cost function to be minimized by means of a CMA algorithm and R is a constant to be determined, corresponding to the constant modulus of the combined signal.
  • the antennas A1, A2 each receive a plurality of radio signals, corresponding to the transmitted radio signal having followed different paths, direct or with one or more reflections, and a complex weight must be determined for application to each of these radio signals.
  • the equation has a large number of unknowns and the CMA algorithms are therefore intended to determine the best solutions, among a set of non-optimal solutions to ensure a constant module of the combined radio signal.
  • the present invention proposes, firstly, to perform a single spatial and temporal optimization after linear combination of all the signals received by at least two antennas separated from each other.
  • a single iterative algorithm in particular of the CMA type, is thus implemented to perform both the spatial filtering and the temporal filtering for the plurality of signals received by said at least two separate antennas.
  • the obtained equation is translated into polar coordinates to introduce a physical sense in the form of a relationship between the signals received by said at least two antennas.
  • this solution makes it possible to obtain orthogonal solution axes for the implemented CMA algorithm.
  • the capacity of the implemented algorithm to converge rapidly to a reduced number of stable solutions is also improved. .
  • the subject of the present invention is a method for reducing multipath interference, for its implementation in a vehicle radio receiver, said radio receiver being intended to receive a transmitted radio signal and comprising at least two antennas.
  • radio reception each receiving a plurality of radio signals corresponding to said transmitted radio signal, each of said pluralities of signals received by each of said antennas being composed of temporally offset radio signals resulting from a multipath phenomenon, said pluralities of radio signals being combined to provide a combined radio signal y n to restore, with
  • X 1 is a vector whose components correspond to the plurality of signals received by a first antenna, expressed in complex baseband
  • X 2 is a vector whose components correspond to the plurality of signals received by a second antenna, expressed in complex baseband
  • scalars whose components are complex weights of a spatial filter and is the transposed matrix of a vector whose components are complex weights of a temporal filter
  • the iterative adaptation algorithm used to perform the spatial and temporal filtering of the plurality of radio signals received by said at least two antennas converge more quickly and more stably.
  • the iterative adaptation algorithm is configured to minimize a cost function J such that
  • R is a constant to be determined, corresponding to the constant modulus of the combined signal y n .
  • said iterative adaptation algorithm is a constant module adaptation algorithm configured to minimize the cost function.
  • the strong correlation between the components of the spatial filter and the temporal filter implies a greater efficiency of the iterative adaptation algorithm.
  • the preceding equations are generic and can be developed in Cartesian or polar coordinates.
  • the complex weights are expressed in polar coordinates.
  • the method according to the invention furthermore comprises the introduction of a correlation between said complex weights of the temporal filter and said complex weights of the spatial filter, said correlation being a function of the offset temporally between said pluralities of radio signals received by said at least two antennas, by means of the expression of said complex weights in polar coordinates, so that the instantaneous gradient of the cost function is written:
  • the very strong correlation between the components of the spatial filter and the temporal filter implies a greater efficiency of the iterative adaptation algorithm.
  • the temporal filter is an impulse response filter.
  • the present invention also relates to a radio receiver comprising a microcontroller configured to implement the method as briefly described above.
  • the present invention also relates to a motor vehicle comprising a radio receiver as briefly described above.
  • the method of adapting an FM radio signal according to the invention is presented for implementation, mainly in a radio receiver of a multimedia system embedded in a motor vehicle.
  • the implementation of the present invention in any other technical field, especially in any type of FM radio receiver, is also targeted.
  • the present invention proposes the introduction of an adaptive spatial and temporal model, to take into account both the spatially correlated and the time correlation that exist, from the physical point of view, between the "multipath" FM radio signals received by a plurality of antennas of the radio receiver considered.
  • the temporal adaptive model implemented in the world of radars is based on the implementation of an impulse response filter adapted to apply to the vector of complex signals received a vector of complex weights with:
  • This model does not allow the suppression of "multipath” signals in the FM radio reception domain because each path followed by each of the received "multipath” signals, shifted temporally, presents, in the case of an FM radio signal, a gain its own depending on the distance traveled by the radio wave, said distance is not a linear function related to the frequency, unlike the case of radar reception.
  • this model does not make it possible to take into account the spatial correlation existing between the signals received by a network of antennas of a receiver.
  • the present invention proposes a simultaneous processing of the spatial filtering and the temporal filtering of the plurality of radio signals received by an antenna array comprising at least two antennas A1, A2.
  • the antennas A1, A2 respectively receive a plurality of signals Xi, X2 corresponding to an FM radio signal transmitted.
  • the received signals are spatially and temporally filtered through a dedicated stage H, at the output of which a recombined signal Y n is obtained, which is to be restored.
  • signals received by antennas A1, A2; H 1 and H 2 are matrices whose complex components represent weights to apply to received signals to ensure the resolution of the system in spatial and temporal diversity.
  • Wn is the matrix whose components whose complex weights correspond to the components of an impulse response filter to be implemented for temporal filtering; are the scalars whose components are
  • An iterative adaptive algorithm in particular a CMA algorithm, is then implemented to determine the complex components of
  • the iterative adaptation algorithm implemented, in particular the CMA algorithm converges more rapidly and especially on more stable solutions.
  • an even stronger correlation between the components of the scalars used for the spatial filtering and the components of the impulse response filter implemented for the temporal filtering can be introduced.
  • w £ is the matrix whose components whose complex weights correspond to the components of an impulse response filter to be implemented for temporal filtering; are the scalars whose components are
  • x LiU and X 2 are the complex vectors corresponding to the signals received by two antennas A1, A2; is the notation for the transpose of the matrix.
  • an iterative adaptive algorithm such as a CMA algorithm, is implemented to determine the complex components of minimizing the cost function:
  • the CMA algorithms converge towards a smaller subset of solutions, said subset being included in the set of possible solutions of the CMA algorithms as implemented in the state of the art.
  • the implementation of the method according to the invention therefore allows the suppression of the secondary signals produced by the "multipath” phenomenon, with a better stability than in the state of the art.

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Abstract

Procédé de réduction d'interférence multi-trajets, pour un récepteur radio de véhicule comprenant au moins deux antennes de réception radio (A1, A2) recevant chacune une pluralité de signaux radio (X1,n, X2,n) composés de signaux radio décalés temporellement, issus d'un phénomène de multi-trajets, lesdites pluralités de signaux radio étant combinées pour fournir un signal radio combiné yn à restituer, avec : (I) à l'instant n, où X1, respectivement X2 est un vecteur dont les composantes correspondent à la pluralité de signaux reçus par la première antenne (A1 ), respectivement la deuxième antenne (A2), (II) et (III) sont des scalaires dont les composantes sont des poids complexes d'un filtre spatial et (IV) est la matrice transposée d'un vecteur dont les composantes sont des poids complexes d'un filtre temporel, ledit procédé comprenant la mise en œuvre d'un algorithme d'adaptation itératif pour déterminer lesdits poids complexes du filtre spatial et lesdits poids complexes du filtre temporel.

Description

Procédé de suppression spatiale et temporelle d'interférences multi-trajets pour récepteur de signaux radio modulés en fréquence
L'invention concerne le domaine de la réception de signaux radio modulés en fréquence, en particulier dans des récepteurs radio mobiles exposés au phénomène du multi-trajets, ou « multipath » selon le terme équivalent en anglais, connu de l'homme du métier.
Plus précisément, la présente invention vise un procédé pour supprimer les ondes radio réfléchies, issues du phénomène de « multipath », dans un récepteur de signaux radio modulés en fréquence, au moyen d'un traitement à la fois spatial et temporel de ces interférences.
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'abréviation anglaise de « Frequency Modulation » signifiant « modulation de fréquence ».
Un tel signal radio FM, reçu sous forme modulée par un récepteur radio, est soumis à différents senseurs et à un filtrage adapté pour que le signal radio démodulé correspondant puisse être restitué dans de bonnes conditions, notamment dans l'habitacle d'un véhicule automobile.
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 fait que le signal radio FM émis par un émetteur peut être réfléchi par des obstacles naturels ou des immeubles par exemple, avant d'être reçu par une antenne du récepteur radio. En d'autres termes, le signal radio émis, avant d'être reçu par une antenne du récepteur, peut avoir suivi différents trajets, plus ou moins longs. Le signal émis peut en outre, en raison de masquage, ne pas être reçu du tout par l'antenne du récepteur radio.
Il en découle une nécessaire sélectivité, car un même signal radio peut être reçu par une antenne plusieurs fois, avec différents décalages temporels. Cette problématique est connue de l'homme du métier, qui la désigne généralement sous le terme anglais de « multipath ».
De plus, pour pallier les inconvénients précités relatifs au « multipath » et au masquage, il est connu d'équiper les récepteurs radio d'au moins deux antennes distinctes, dites « en diversité de phase ». Les systèmes à deux antennes en diversité de phase sont une solution connue à la problématique de la sélectivité en fréquence pour traiter les interférences dues au « multipath » dans les récepteurs radio automobiles.
Le principe consiste à combiner les signaux radio FM reçus par deux antennes distinctes d'un récepteur radio, pour obtenir virtuellement une directivité de l'ensemble formé par lesdites deux antennes, afin de privilégier un signal radio souhaité arrivant sur le réseau d'antennes selon un certain angle, au détriment d'un signal radio non désiré arrivant sur le réseau d'antennes selon un angle différent.
Pour pallier les interférences spatiales et temporelles induites par le phénomène de « multipath », il existe des systèmes d'égalisation du canal au moyen d'une configuration spécifique d'un filtre à réponse impulsionnelle, également appelé « FIR », pour équilibrer la fonction de transfert du canal.
Dans cet état de l'art, des récepteurs multi-syntoniseurs proposent ainsi deux types de traitement, réalisés séparément, le traitement spatial « en diversité de phase » se faisant en amont de l'égalisation temporelle du canal.
En outre, selon l'état de la technique, les algorithmes de suppression des signaux « multipath » sont généralement du type « à module constant ». En effet, le principe de la modulation en fréquence assure que le signal radio émis présente un module constant. De ce fait, des algorithmes de calcul, désignés algorithmes CMA, pour « Constant Modulus Algorithm » et signifiant « algorithme à module constant » ont été mis au point et l'homme du métier cherche en permanence à les améliorer, avec pour contrainte principale d'assurer, après calcul, un module sensiblement constant du signal radio combiné au sein du récepteur, après traitement.
Les algorithmes CMA sont des algorithmes de calcul itératifs ayant pour objectif de déterminer les parties réelles et imaginaires de poids complexes à appliquer aux signaux radios FM reçus par une ou plusieurs antennes d'un récepteur radio, en vue de les combiner, de manière à supprimer du signal radio combiné les interférences dues au « multipath ».
Il s'agit par conséquent, selon l'état de la technique, de déterminer les composantes d'un filtrage spatial, au moyen d'une première mise en œuvre d'un algorithme CMA, puis les composantes d'un filtre à réponse impulsionnel, pour le filtrage temporel, au moyen de la mise en œuvre d'un second algorithme CMA.
La figure 1 montre un schéma représentatif de l'état de la technique, dans lequel deux antennes A1 , A2 reçoivent respectivement des signaux radios Xi,n, X2,n correspondant à un signal radio FM émis, via des étages d'entrée respectifs FE1 , FE2. Deux étages de filtrage successifs sont mis en œuvre pour parvenir au signal recombiné Yn, destiné à être restitué. D'abord, il y a un étage de filtrage spatial d , respectivement G2, puis un étage de filtrage temporel W.
En référence à la figure 1 , il en résulte un premier jeu d'équations d'un système « en diversité spatiale » :
Figure imgf000005_0001
où sont des scalaires de poids complexes, pour le filtrage spatial des
Figure imgf000005_0003
signaux XliU, X2,n reçus par chacune des antennes A1 , A2 ; JCMA est la fonction de coût à minimiser au moyen d'un algorithme CMA et R est une constante à déterminer, correspondant au module constant du signal combiné.
Il résulte un deuxième jeu d'équations d'un système « en diversité temporelle » :
Figure imgf000005_0002
où
Figure imgf000005_0004
est une matrice de poids complexes dont les composantes correspondant aux coefficients d'un filtre à réponse impulsionnelle à appliquer au signal Zn pour le filtrage temporel, Zn étant composé d'échantillons successifs du signal zn issus de l'étage de filtrage spatial ; JCMA, est la fonction de coût à minimiser au moyen d'un algorithme CMA et R est une constante à déterminer, correspondant au module constant du signal combiné.
Cependant, le filtrage spatial étant effectué en amont de façon indépendante, sans tenir compte de la dimension temporelle des interférences, cela implique des inconvénients. En effet, un premier algorithme itératif de type CMA est mis en œuvre pour le filtrage spatial. Le fait de ne pas tenir compte de la problématique temporelle à ce stade implique que l'algorithme mis en œuvre peut aboutir à tout moment à effectuer un saut sur un signal radio adjacent. Le filtrage temporel effectué ensuite peut alors éprouver d'importantes difficultés pour converger, voire ne pas converger.
Le nombre important d'inconnues et l'absence de corrélation entre ces inconnues rend particulièrement difficile la détermination rapide de solutions stables.
Comme cela est connu de l'homme du métier, ces difficultés à converger rapidement vers des solutions correctes et stables sont particulièrement présentes dans le domaine de la réception radio FM, car la seule contrainte certaine exploitable a priori par les algorithmes réside dans le fait que le module de l'enveloppe du signal radio modulé en fréquence est constant.
Or, d'un autre côté, les antennes A1 , A2 reçoivent chacune une pluralité de signaux radio, correspondant au signal radio émis ayant suivi différents chemins, direct ou avec une ou plusieurs réflexions, et un poids complexe doit être déterminé en vue d'être appliqué à chacun de ces signaux radio. L'équation comporte un grand nombre d'inconnues et les algorithmes CMA ont par conséquent pour objectif de déterminer les meilleures solutions, parmi un ensemble de solutions non optimales permettant d'assurer un module constant du signal radio combiné.
Plus particulièrement, dans des scénarios où les signaux radio désirés coexistent avec des signaux radio transmis sur des canaux adjacents en fréquence, ce problème de convergence est plus prononcé. Il arrive souvent que des poids complexes obtenus par des algorithmes CMA privilégient des signaux radio adjacents au détriment des signaux radio désirés. Les problèmes de stabilité sont ainsi particulièrement fréquents.
Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention propose, en premier lieu, d'effectuer une unique optimisation spatiale et temporelle après combinaison linéaire de l'ensemble des signaux reçus par au moins deux antennes séparées l'une de l'autre.
Un seul algorithme itératif, en particulier de type CMA, est ainsi mis en œuvre pour réaliser à la fois le filtrage spatial et le filtrage temporel pour la pluralité de signaux reçus par lesdites au moins deux antennes distinctes.
En second lieu, selon un mode de réalisation préféré, l'équation obtenue est traduite en coordonnées polaires afin d'introduire un sens physique sous la forme d'une relation entre les signaux reçus par lesdites au moins deux antennes. De façon avantageuse, par rapport à l'état de l'art, cette solution permet d'obtenir des axes de solutions orthogonaux pour l'algorithme CMA mis en œuvre. De plus, grâce à la corrélation introduite entre l'évolution des différents coefficients, comme cela est démontré dans la suite de la description, la capacité de l'algorithme mis en œuvre à converger rapidement vers un nombre de solutions stables réduit est par ailleurs améliorée.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de réduction d'interférence multi-trajets, pour sa mise en œuvre dans un récepteur radio de véhicule, ledit récepteur radio étant destiné à recevoir un signal radio émis et comprenant au moins deux antennes de réception radio recevant chacune une pluralité de signaux radio correspondant audit signal radio émis, chacune desdites pluralités de signaux reçus par chacune desdites antennes étant composée de signaux radio décalés temporellement, issus d'un phénomène de multi-trajets, lesdites pluralités de signaux radio étant combinés pour fournir un signal radio combiné yn à restituer, avec à
Figure imgf000006_0001
l'instant n, où X1 est un vecteur dont les composantes correspondent à la pluralité de signaux reçus par une première antenne, exprimés en bande de base complexe, X2 est un vecteur dont les composantes correspondent à la pluralité de signaux reçus par une deuxième antenne, exprimés en bande de base complexe,
Figure imgf000007_0001
sont des scalaires dont les composantes sont des poids complexes d'un filtre spatial et
Figure imgf000007_0002
est la matrice transposée d'un vecteur dont les composantes sont des poids complexes d'un filtre temporel, ledit procédé comprenant la mise en œuvre d'un algorithme d'adaptation itératif pour déterminer lesdits poids complexes du filtre spatial et lesdits poids complexes du filtre temporel.
Grâce au procédé selon l'invention, l'algorithme d'adaptation itératif mis en œuvre pour réaliser le filtrage spatial et temporel de la pluralité de signaux radio reçus par lesdites au moins deux antennes convergent plus rapidement et de façon plus stable.
Avantageusement, l'algorithme d'adaptation itératif est configuré pour minimiser une fonction de coût J telle que
Figure imgf000007_0003
où R est une constante à déterminer, correspondant au module constant du signal combiné yn.
Avantageusement, ledit algorithme d'adaptation itératif est un algorithme d'adaptation à module constant configuré pour minimiser la fonction de coût.
Selon le mode de réalisation précédent, les évolutions respectives des composantes de la matrice dont les composantes forment les poids complexes du filtre temporel et des composantes des scalaires dont les composantes forment les poids complexes d'un filtre spatial s'écrivent :
Figure imgf000007_0004
où sont des pas itératifs choisis pour la mise à jour des gains et phases
Figure imgf000007_0005
de chacun des poids complexes.
Dans ce mode de réalisation, la forte corrélation existant entre les composantes du filtre spatial et du filtre temporel implique une plus grande efficacité de l'algorithme d'adaptation itératif.
Les équations précédentes sont génériques et peuvent être développées en coordonnées cartésiennes ou polaires. Pour une efficacité optimale, comme cela est expliqué ci-après, selon un mode de réalisation préféré, les poids complexes sont exprimés en coordonnées polaires.
Selon ce mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend par ailleurs l'introduction d'une corrélation entre lesdits poids complexes du filtre temporel et lesdits poids complexes du filtre spatial, ladite corrélation étant fonction du décalage temporel entre lesdites pluralités de signaux radio reçus par lesdites au moins deux antennes, au moyen de l'expression desdits poids complexes en coordonnées polaires, de sorte que le gradient instantané de la fonction de coût s'écrive :
Figure imgf000008_0001
avec
Figure imgf000008_0002
et
Figure imgf000008_0004
de façon à intégrer une interdépendance entre les parties réelles et imaginaires desdits poids complexes.
Selon le mode de réalisation précédent, les évolutions respectives des composantes de la matrice dont les composantes forment les poids complexes du filtre temporel et des composantes des scalaires dont les composantes forment les poids complexes d'un filtre spatial s'écrive
Figure imgf000008_0003
où sont des pas itératifs choisis pour la mise à jour des gains
Figure imgf000008_0005
et phases de chacun des poids complexes, et l'opérateur « ° » est défini comme réalisant la multiplication de deux vecteurs, composante par composante, la résultante étant un vecteur.
Dans ce mode de réalisation, la très forte corrélation existant entre les composantes du filtre spatial et du filtre temporel implique une plus grande efficacité de l'algorithme d'adaptation itératif.
Avantageusement, le filtre temporel est un filtre à réponse impulsionnelle.
La présente invention vise également 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 au dessin annexé qui représente :
- figure 1 , le schéma de principe d'un procédé d'annulation de signaux radio « multipath », selon l'état de la technique ;
- figure 2, le schéma de principe d'un procédé d'annulation de signaux radio « multipath », selon l'invention.
Le procédé d'adaptation d'un signal radio FM selon l'invention est présenté en vue d'une mise en œuvre, principalement, 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.
La présente invention propose l'introduction d'un modèle adaptatif spatial et temporel, pour tenir compte à la fois de la corrélation spatiale et de la corrélation temporelle qui existent, du point de vue physique, entre les signaux radio FM « multipath » reçus par une pluralité d'antennes du récepteur radio considéré.
Il est connu, dans un autre domaine technique relatif aux radars, d'utiliser un modèle adaptatif temporel pour combiner des signaux reçus par une antenne radar. Les techniques mises en œuvre dans le domaine des radars ne sont cependant par transposables en l'état au domaine de la réception radio FM.
Le modèle adaptatif temporel mis en œuvre dans le monde des radars repose en effet sur la mise en œuvre d'un filtre à réponse impulsionnelle apte à appliquer au vecteur de signaux complexes reçus un vecteur de poids complexes s'écrivant :
Figure imgf000009_0001
Ce modèle ne permet pas la suppression des signaux « multipath » dans le domaine de la réception radio FM car chaque trajet suivi par chacun des signaux « multipath » reçus, décalés temporellement, présente, dans le cas d'un signal radio FM, un gain propre dépendant de la distance parcourue par l'onde radio, ladite distance n'étant pas une fonction linéaire liée à la fréquence, contrairement au cas de la réception radar.
De plus, ce modèle ne permet pas de tenir compte de la corrélation spatiale existant entre les signaux reçus par un réseau d'antennes d'un récepteur.
En référence à la figure 2, la présente invention propose un traitement simultané du filtrage spatial et du filtrage temporel de la pluralité de signaux radio reçus par un réseau d'antennes comprenant au moins deux antennes A1 , A2. Les antennes A1 , A2 reçoivent respectivement une pluralité de signaux Xi , X2 correspondant à un signal radio FM émis. Après acquisition via les étages d'entrée FE1 , FE2, les signaux reçus sont filtrés sur le plan spatial et temporel à travers un étage dédié H, à la sortie duquel est obtenu un signal recombiné Yn, destiné à être restitué.
De ce fait, le signal filtré et recomposé après mise en œuvre d'un algorithme d'adaptation itératif, en particulier un algorithme CMA, s'écrit :
Figure imgf000010_0003
où st représentent les K derniers
Figure imgf000010_0004
signaux reçus par les antennes A1 , A2 ; H1 et H2 sont des matrices dont les composantes complexes représentent des poids à appliquer audits signaux reçus pour assurer la résolution du système en diversités spatiale et temporelle.
Pour éliminer des paramètres redondants, l'équation ci-dessus peut être réécrite de façon à séparer les combinaisons linéaires du point de vue spatial et du point de vue temporel. Dès lors, on obtient, en choisissant réaliser d'abord le filtrage spatial :
Figure imgf000010_0001
Autrement dit, il ressort de la figure 2, étant entendu que les matrices H et H2 sont constituées d'une composante spatiale et d'une composante temporelle, que le signal recombiné yn s'écrit :
Figure imgf000010_0002
où Wn est la matrice dont les composantes dont des poids complexes correspondant aux composantes d'un filtre à réponse impulsionnelle à mettre en œuvre pour le filtrage temporel ; sont les scalaires dont les composantes sont des
Figure imgf000010_0005
poids complexes correspondant aux composantes d'un filtre à mettre en œuvre pour le filtrage spatial ; Xli et X2,n sont les vecteurs complexes correspondant aux signaux reçus par deux antennes A1 , A2 ;
Figure imgf000011_0009
est la notation pour la transposée de la matrice.
Pour un filtre à réponse impulsionnel à K coefficients, à l'instant n, la matrice complexe w s'écrit :
Figure imgf000011_0001
avec, en coordonnées cartésiennes :
Figure imgf000011_0002
Les scalaires complexes à mettre en œuvre pour le filtrage spatial s'écrivent quant à eux :
Figure imgf000011_0003
De la même manière, les vecteurs complexes correspondant aux signaux reçus par les deux antennes A1 , A2 s'écrivent respectivement :
Figure imgf000011_0004
Il en ressort l'expression suivante du signal recombiné
Figure imgf000011_0005
Un algorithme adaptatif itératif, en particulier un algorithme CMA, est alors mis en œuvre pour déterminer les composantes complexes de permettant de
Figure imgf000011_0006
minimiser la fonction de coût :
Figure imgf000011_0007
Il est à noter que, dans le présent exposé, il est seulement envisagé un algorithme CMA de type (2, 1 ), mais tout autre type d'algorithme adaptatif, en particulier d'algorithme CMA, pourrait tout aussi bien être mis en œuvre.
La fonction de coût précédemment citée est minimisée au moyen de la technique du gradient instantané :
Figure imgf000011_0008
soit
Figure imgf000012_0001
La fonction
Figure imgf000012_0004
de coût s'écrit alors
Figure imgf000012_0002
Et la mise à jour des composantes complexes pour le filtrage spatial et temporel de signaux reçus s'obtient à l'aide des équations suivantes :
Figure imgf000012_0003
Ainsi, il existe une corrélation entre les coefficients du filtrage spatial et ceux du filtrage temporel. La mise à jour des composantes de dépendent en effet
Figure imgf000012_0006
de et réciproquement.
De ce fait, l'algorithme d'adaptation itératif mis en œuvre, en particulier l'algorithme CMA, converge de façon plus rapide et surtout sur des solutions plus stables.
Selon un mode de réalisation préféré, une corrélation encore plus forte entre les composantes des scalaires utilisés pour le filtrage spatial et les composantes du filtre à réponse impulsionnelle mis en œuvre pour le filtrage temporel peut être introduite.
On part de l'équation issue de la figure 2, selon laquelle, pour rappel :
Figure imgf000012_0005
où w£ est la matrice dont les composantes dont des poids complexes correspondant aux composantes d'un filtre à réponse impulsionnelle à mettre en œuvre pour le filtrage temporel ; sont les scalaires dont les composantes sont des
Figure imgf000012_0007
poids complexes correspondant aux composantes d'un filtre à mettre en œuvre pour le filtrage spatial ; xliU et X2,n sont les vecteurs complexes correspondant aux signaux reçus par deux antennes A1 , A2 ;
Figure imgf000013_0009
est la notation pour la transposée de la matrice.
Comme déjà indiqué, pour un filtre à réponse impulsionnel à K coefficients, à l'instant n, la matrice complexe
Figure imgf000013_0004
s'écrit :
Figure imgf000013_0005
En coordonnées polaires,
Figure imgf000013_0006
Figure imgf000013_0007
De la même manière, les scalaires étant eux aussi complexes,
Figure imgf000013_0008
sont aptes à s'exprimer en coordonnées polaires. De ce fait :
Figure imgf000013_0010
Pour rappel, les vecteurs complexes correspondant aux signaux reçus par les deux antennes A1 , A2 s'écrivent respectivement :
Figure imgf000013_0001
Il en ressort l'expression suivante du signal recombiné
Figure imgf000013_0011
Dès lors, comme pour le mode de réalisation précédent, un algorithme adaptatif itératif, tel qu'un algorithme CMA, est mis en œuvre pour déterminer les composantes complexes de permettant de minimiser la fonction de coût :
Figure imgf000013_0012
Figure imgf000013_0002
Il est à noter à nouveau que, dans le présent exposé, il est seulement envisagé un algorithme CMA de type (2, 1 ), mais tout autre type d'algorithme adaptatif, en particulier d'algorithme CMA, pourrait tout aussi bien être mis en œuvre.
La fonction de coût précédemment citée est minimisée au moyen de la technique du gradient instantané :
Figure imgf000013_0003
soit, désormais
Figure imgf000014_0001
Il en ressort, en remplaçant ces termes dans la fonction de coût exprimée précédemment :
Figure imgf000014_0002
Et la mise à jour des composantes complexes pour le filtrage spatial et temporel de signaux reçus s'obtient à l'aide des équations suivantes :
Figure imgf000014_0003
Il découle de ces formules une forte interdépendance entre les parties réelles et imaginaires des poids complexes à déterminer.
La mise en œuvre d'algorithmes d'adaptation itératifs sur ces formules, en particulier d'algorithmes CMA, avec la contrainte de minimiser la fonction de coût exposée précédemment, converge ainsi plus efficacement que dans l'état de l'art. En effet, les corrélations spatiale et temporelle introduites précédemment induisent une interdépendance dans la mise à jour des coefficients, réduisant le nombre de degrés de liberté, à la différence des algorithmes CMA tels que mis en œuvre dans l'état de l'art, où les coefficients des poids complexes sont des cartésiens linéaires indépendants.
Grâce à l'invention, les algorithmes CMA convergent vers un sous-ensemble plus restreint de solutions, ledit sous-ensemble étant inclus dans l'ensemble des solutions possibles des algorithmes CMA tels que mis en œuvre dans l'état de l'art.
La mise en œuvre du procédé selon l'invention permet par conséquent la suppression des signaux secondaires produits par le phénomène de « multipath », avec une meilleure stabilité que dans l'état de la technique.
Il est précisé, en outre, que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ayant recours à des algorithmes CMA, et est susceptible de variantes accessibles à l'homme de l'art ; notamment, d'autres types d'algorithmes itératifs peuvent être mis en œuvre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réduction d'interférence multi-trajets, pour sa mise en œuvre dans un récepteur radio de véhicule, ledit récepteur radio étant destiné à recevoir un signal radio émis et comprenant au moins deux antennes de réception radio (A1 , A2) recevant chacune une pluralité de signaux radio (Xi,n, X2,n) correspondant audit signal radio émis, chacune desdites pluralités de signaux reçus par chacune desdites antennes (A1 , A2) étant composée de signaux radio décalés temporellement, issus d'un phénomène de multi-trajets, lesdites pluralités de signaux radio étant combinées pour fournir un signal radio combiné yn à restituer, avec à l'instant n, où X1 est
Figure imgf000016_0003
un vecteur dont les composantes correspondent à la pluralité de signaux reçus par une première antenne (A1 ), exprimés en bande de base complexe, X2 est un vecteur dont les composantes correspondent à la pluralité de signaux reçus par une deuxième antenne (A2), exprimés en bande de base complexe, sont des scalaires dont
Figure imgf000016_0004
les composantes sont des poids complexes d'un filtre spatial et est la matrice
Figure imgf000016_0005
transposée d'un vecteur dont les composantes sont des poids complexes d'un filtre temporel, ledit procédé comprenant la mise en œuvre d'un algorithme d'adaptation itératif pour déterminer lesdits poids complexes du filtre spatial et lesdits poids complexes du filtre temporel, caractérisé en ce que les évolutions respectives des composantes de la matrice dont les composantes forment les poids complexes du filtre temporel et des composantes des scalaires dont les composantes forment les poids complexes d'un filtre spatial s'écrivent :
Figure imgf000016_0001
où sont des pas itératifs choisis pour la mise à jour des gains et phases
Figure imgf000016_0006
de chacun des poids complexes.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'algorithme d'adaptation itératif est configuré pour minimiser une fonction de coût J telle que
Figure imgf000016_0002
où R est une constante à déterminer, correspondant au module constant du signal combiné yn.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ledit algorithme d'adaptation itératif est un algorithme d'adaptation à module constant configuré pour minimiser la fonction de coût.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant par ailleurs l'introduction d'une corrélation entre lesdits poids complexes du filtre temporel et lesdits poids complexes du filtre spatial, ladite corrélation étant fonction du décalage temporel entre lesdites pluralités de signaux radio reçus par lesdites au moins deux antennes (A1 , A2), au moyen de l'expression desdits poids complexes en coordonnées polaires, de sorte que le gradient instantané de la fonction de coût s'écrive :
Figure imgf000017_0001
avec
Figure imgf000017_0003
et
Figure imgf000017_0002
de façon à intégrer une interdépendance entre les parties réelles et imaginaires desdits poids complexes.
5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les évolutions respectives des composantes de la matrice dont les composantes forment les poids complexes du filtre temporel et des composantes des scalaires dont les composantes forment les poids complexes d'un filtre spatial s'écrivent :
Figure imgf000017_0004
Figure imgf000018_0001
où sont des pas itératifs choisis pour la mise à jour des gains
Figure imgf000018_0002
et phases de chacun des poids complexes, et l'opérateur « ° » est défini comme réalisant la multiplication de deux vecteurs, composante par composante, la résultante étant un vecteur.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtre temporel est un filtre à réponse impulsionnelle (FIR).
7. Récepteur radio comprenant un microcontrôleur configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Véhicule automobile comprenant un récepteur radio selon la revendication précédente.
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