Méthodes correctives

Allure du motif de corrélation

Cette approche consiste à définir le motif de corrélation ou template du récepteur cohérent, de manière prédéfinie (MRTW2) [115] et en fonction du NBI. Le template du récepteur se compose deksous-porteuses (k= 11dans [115]) dont la combinaison forme un signal de largeur de bande avoisinant celle de l’impulsion émise. La lutte contre le NBI s’effectue lors de la corrélation, en retirant du template la sous-porteuse incluant la fréquence du NBI comme illustré sur la figure 6.8 [115] ; la contribution du NBI est ainsi évitée sinon limitée dans le résultat de la corrélation.

La méthode MRTW suppose la fréquence du NBI connue. Ainsi, une version adap-tative dénommée AMRTW a été proposée dans [116], avec une phase d’estimation de la fréquence du NBI pour déterminer quelle sous-porteuse doit être retirée du motif de corrélation. Lorsque des interférences multiples ont été détectées, les porteuses incluant les fréquences de ces NBI sont retirées du template.

Les deux méthodes permettent de limiter considérablement l’impact du NBI. Tou-tefois, elles excluent toujours le détecteur d’énergie, et le procédé de détection de la fréquence du NBI n’est pas précisé dans [116] ; on peut considérer l’approche adaptative plus pertinente, si toutefois le mécanisme de détection de présence du NBI ne complexifie pas le récepteur de façon excessive.

Figure^{6.8 – Suppression de sous-porteuse dans la méthode MRTW [115]}

Filtre de réjection dans le récepteur

Inséré avant le LNA dont il permet d’éviter la saturation [44] ou avant le corrélateur du récepteur, le filtre de réjection permet de supprimer la portion de bande contenant le NBI. Suivant le cas, on peut utiliser un filtre passe-bas, un filtre passe-haut ou encore un filtre coupe-bande.

Cette approche représente la méthode élémentaire pour supprimer du signal non désiré, elle présente le grand avantage de sa simplicité et offre la possibilité d’être utilisée par tout type de récepteur.

Méthodes associées au récepteur Rake

Le récepteur rake bénéficie, nous l’avons vu en section 1.5, d’une diversité de corré-lation qui peut être mise à profit pour identifier et lutter contre le NBI. Les documents [41] et [117] proposent de supprimer quasiment le NBI en regroupant les sorties des cor-rélations suivant le principe du minimum de l’erreur quadratique moyenne (MMSE³) ; l’efficacité du principe est d’autant plus grande que le nombre de doigts du rake est élevé. Des coefficients sont affectés à chaque corrélateur du récepteur rake, de sorte à effectuer une combinaison linéaire des résultats des corrélations et maximiser le SNR instantaté pour chaque impulsion. Le choix des coefficients détermine la capacité du récepteur à résilier le NBI.

Le principe proposé dans [118] et [119] s’appuie sur un banc de filtres analogiques passe-bande dont les sorties sont traitées en combinant l’algorithme MRC⁴ avec un trai-tement GMF⁵ (filtre adapté généralisé). Le traitement avec un GMF optimal n’est pas pratique pour une implémentation circuit [118], mais il permet de fournir une limite supérieure aux performances du système, tandis que le traitement MRC en fournit une borne minimale. Les courbes de performances du système UWB en présence de NBI sont alors comprises entre les deux bornes ainsi définies, et on se rapproche des performances optimales (borne supérieure) à mesure que le nombre de filtres augmente.

La diversité d’antennes est proposée dans [120, 121, 122] pour détecter le surplus d’énergie apporté par le NBI, et par conséquent sélectionner l’antenne qui fournit la puis-sance la moins élevée. Cette méthode permet de bénéficier, par la diversité d’antennes, d’un gain du rapport signal sur bruit.

La méthode proposée dans [123] consiste à estimer le signal NBI et le générer de façon numérique, avant de le soustraire de façon analogique au signal entrant retardé

3. Minimum Mean Square Error 4. Maximum Ratio Combining 5. Generalized Matched Filter

d’une durée adaptée. Les auteurs considèrent qu’il est possible à faible coût de numériser et traiter le signal bande étroite.

Méthodes associées au récepteur à transmission de référence

L’étude des récepteurs à transmission de référence indique que l’impact du NBI se manifeste principalement à travers son produit d’autocorrélation η(t)⊗η(t+ ∆) où ∆

constitue la durée du retard. Les méthodes proposées pour ce récepteur visent ainsi à réduire sinon supprimer la contribution de ce produit dans la prise de décision, ce qui peut s’effectuer comme suit :

– Par l’ajustement de la ligne de retard en fonction de la fréquence du NBI, supposée alors connue.

– En codant la même information dans deux impulsions consécutives, de sorte à ce que la soustraction des signaux reçus annule le NBI lorsque ce dernier est pris dans son intervalle de cohérence.

– Lorsqu’en réception on utilise des branches parallèles possédant des lignes de retard différentes, il est possible de faire apparaître les échantillons du NBI, si la différence entre les retards de chaque branche ne dépasse pas son temps de cohérence. Le NBI apparait alors sous forme d’échantillons de cosinus et il peut ainsi être identifié et supprimé [124].

– Dans [125], il est proposé d’insérer une boucle de retour sur la ligne directe et avant corrélation, comme illustré en figure 6.9. Cette boucle retarde le signal de la ligne directe et l’additionne avec lui-même. Après un certain nombre de boucles, le signal utile UWB s’accumule et son amplitude augmente tandis que le signal NBI s’annule ; l’annulation du NBI intervient cependant après un nombre élevé de boucles.

– On retrouve également dans [126] une proposition d’une nouvelle architecture du récepteur, effectuant une conversion de fréquence (down-conversion) qui ramène le NBI en bande de base et le supprime à l’aide d’un filtre passe bas fixe et d’un filtre coupe-bande (notch) en bande de base. Ramener le signal en bande de base permet d’éviter le traitement analogique dans les fréquences élevées, ce qui réduit la complexité des éléments composant l’architecture de récption.

De nombreuses propositions existent pour lutter contre le NBI avec le récepteur à transmission de référence. Cependant, la réalisation de la ligne de retard demeure l’élément de complexité de ce récepteur, et il n’est pas toujours possible d’effectuer la transposition vers les autres architectures dont en particulier le détecteur d’énergie.

Figure^{6.9 – Boucle de retour dans un récepteur TR [125]} Méthodes associées au détecteur d’énergie

Contrairement aux deux architectures précédentes, le détecteur d’énergie ne fait pas l’objet, en littérature, d’une multitude de propositions visant à réduire l’impact du NBI. Les approches proposées reposent généralement sur l’optimisation de la durée d’intégra-tion du récepteur. Dans [127], il est estimé que le détecteur d’énergie, lorsqu’utilisé avec la modulation PPM, bénéficie de façon inhérente d’une robustesse au NBI car l’opéra-tion de soustracl’opéra-tion annule les échantillons de NBI s’ils sont prélevés dans son temps de cohérence. Il y est également montré que pour diverses fréquences du NBI, il existe diverses valeurs de la durée d’intégration qui aboutissent à des minima de la variance de l’interférence.

La statistique du NBI est étudiée dans [128] pour un système radio impulsionnel multi-bande et la robustesse à l’interférence des modulations OOK et PPM est étudiée. L’étude indique que la lutte contre l’interférence bande étroite peut s’effectuer par la va-riation de la durée du bit (prise comme multiple de la durée d’intégration), qui augmente l’énergie du bit pour une puissance du signal fixe ; le moment d’ordre 2 (variance) du NBI est alors réduit à la sortie de l’intégrateur du récepteur, étant donné que l’énergie de l’interférence est collectée uniquement pendant la période d’intégration. Cette opération s’effectue naturellement au détriment du débit de transmission des données.

Les auteurs proposent également d’intervenir sur la durée d’intégration, de sorte à la rendre proportionnelle à l’inverse de l’intervalle entre les fréquences centrales du signal

UWB et du NBI. Le signal étant multibande, cela peut faire correspondre le NBI avec le creux présent dans le spectre à la jonction de deux sous-bandes consécutives. L’effica-cité de cette approche reste cependant limitée lorsque la fréquence centrale du NBI ne peut pas correspondre précisément au creux dans le spectre. La combinaison des deux méthodes se révèle au final être la solution qui convient pour atténuer l’impact du NBI sur les performances.

La proposition émise dans [107] consiste à supprimer le NBI à l’aide d’un banc de

N corrélateurs insérés après le filtre passe-bande du détecteur d’énergie conventionnel comme illustré en figure 6.10. Chaque corrélateur n ≤ N effectue une opération entre le signal reçu et sa version retardée d’un délai Dn défini ou arbitraire. Les sorties sont regroupées suivant le principe du minimum de l’erreur quadratique moyenne (MMSE). C’est une approche qui présente des similitudes avec la transmission de référence, et il se pose le problème de la réalisation des retards.

Figure 6.10 – Détecteur d’énergie avec banc de corrélations [107]

Une approche permettant à faible coût de supprimer le NBI, sans aucune information à son sujet, est présentée dans [129]. Un bloc de traitement est introduit dans le détecteur d’énergie, entre le filtre passe-bande et l’élément quadratique (figure 6.11). Il est com-posé d’un opérateur non-linéaire d’énergie Teager-Kaiser (TK), qui ramène le NBI dans une fréquence basse, suivi d’un filtre passe-haut qui supprime le NBI transposé. Cette méthode permet de s’affranchir de la connaissance de la fréquence du NBI, qui peut être