EP-4239900-B1 - METHOD FOR FORMING TRANSMISSION PATHS AND ASSOCIATED DEVICES

Inventors

• HODE, JEAN-MICHEL
• SADDI, Jean-Pierre

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20230223

Claims (9)

1. Method of forming P multi-beam transmission paths from Q beams, the method being implemented by a computer of a transmission beamforming system comprising P transmission paths, each equipped with an antenna, Q being an integer greater than or equal to 1 and P being an integer greater than or equal to 2, the method comprising: - the converting to the spectral domain of signals originating from the beams, - the implementation of operations in the spectral domain, said operations comprising pointing operations, said pointing operations comprising: - an operation for each beam to generate a contribution for each of the P transmission paths by the implementation, for each contribution, of an operation for the introduction of a delay and of a possible antenna aperture weighting operation, and - an operation for the summation of the contributions of a transmission path corresponding to each beam, the summation operation being carried out for each transmission path to be generated, the method being characterised in that it comprises, for each beam, the formation of two calculation paths, the input signal of the first calculation path being obtained by offsetting the signal from the beam by M points, M being an integer greater than or equal to 2, to obtain an offset signal, and the calculation of the sum of the received signal and the offset signal, and the input signal of the second calculation path being obtained by offsetting the signal from the beam by M points to obtain an offset signal, and the calculation of the difference between the received signal and the offset signal, said difference being spectrally offset by multiplicative application of a signal e -jnPi/M , n being an integer ranging from 0 to M-1.
2. Forming method according to claim 1, wherein the operations implemented in the spectral domain additionally comprise a path equalisation operation, the equalisation operation being implemented after the pointing operations.
3. Forming method according to claim 1 or 2, wherein the operations implemented in the spectral domain additionally comprise a band limiting operation, the band limiting operation being implemented before the pointing operations.
4. Forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the converting to the spectral domain is carried out by application of a discrete Fourier transform at M points on each of the calculation paths.
5. Forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the method comprises a step of returning to the time domain, the step of returning to the time domain comprising the application of an M-point inverse discrete Fourier transform on each of the calculation paths, the method comprising an operation of spectral offset of the second calculation path by multiplicative application of a signal e +jnPi/M and an operation for the summation of the two outputs of the two calculation paths.
6. Computer, in particular a programmable logic circuit, capable of implementing the operations of a forming method according to any one of claims 1 to 5.
7. System for forming P multi-beam transmission paths from Q beams, the forming system comprising P transmission paths each equipped with an antenna, Q being an integer greater than or equal to 1 and P being an integer greater than or equal to 2, the forming system comprising a computer according to claim 6.
8. Computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to implement the operations of a method according to any one of claims 1 to 5.
9. Computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to implement the operations of a method according to any one of claims 1 to 5.

Description

La présente invention concerne un procédé de formation de P voies d'émission multifaisceaux à partir de Q faisceaux. Elle se rapporte également à un calculateur, un système de formation de voies d'émission, un produit programme d'ordinateur et un support lisible par ordinateur impliqués dans la mise en œuvre du procédé de formation. Dans un système multi-antennaire, chaque antenne reçoit un ensemble de signaux en provenance de multiples directions d'écoute avec des retards qui dépendent à la fois de l'angle θ de la direction d'écoute et de la position de l'antenne au sein du système antennaire. Idéalement, la formation du faisceau dans la direction θ consiste à compenser les différences de retard entre antennes pour permettre une sommation cohérente d'un même signal entre les différentes voies de réception dans le double but de gagner en sélectivité spatiale et en rapport signal sur bruit. Un exemple de tel système de formation de faisceaux ou de formateur de faisceaux est visible sur la figure 1. Le système comporte un ensemble d'antennes 1, chacune reliée à une chaîne de réception numérique 2 et une unité de formation de faisceaux 3 permettant de générer ici N faisceaux. Que celui-ci soit analogique ou numérique, la réalisation d'un formateur de faisceaux capable d'écouter dans différentes directions implique la réalisation de retards programmables, ce qui, dans la pratique, est très difficile à réaliser. Habituellement, on considère que les signaux à écouter sont à bande étroite autour d'une porteuse f0 supposée connue. Dans ce cas, de « simples » déphasages permettent d'assurer la formation du faisceau d'écoute ; si τk est le retard à compenser sur la chaîne d'indice k, ces déphasages valent ϕk = 2πf0τk. Cependant, dès lors que la bande du signal d'écoute augmente, cette façon de faire n'est plus possible et une formation de faisceaux impliquant la réalisation de « vrais » retards (par opposition au déphase, plus souvent désigné par la dénomination anglaise correspondante de « true time delay ») est alors indiquée. Ainsi, le contexte de la présente invention est celui des chaînes de réception dites numériques dont les données de sortie sont les valeurs numérisées d'échantillons temporels périodiques du signal à une cadence notée fECH. Si le retard à appliquer sur le signal est un multiple de la période d'échantillonnage TECH = 1/fECH, le problème est simple puisque qu'il suffit de retarder numériquement d'un nombre entier d'échantillons. Par contre, si le retard à réaliser, compté en nombre de périodes d'échantillonnage, comporte une partie décimale, voire même simplement fractionnaire, le problème est plus compliqué puisqu'il correspond implicitement à une interpolation du signal. En effet, d'une part, le filtre d'interpolation dépend du retard à assurer (un filtre différent par retard) et, d'autre part, pour une précision donnée, la durée de la réponse temporelle de ce filtre est d'autant plus grande que la bande dans laquelle on veut assurer ce retard avec précision est plus proche de la bande de Nyquist associée à l'échantillonnage (typiquement inversement proportionnelle à la différence de la bande de Nyquist et de la bande utile) ; il est connu que cela est lié à la discontinuité aux bornes de la bande d'échantillonnage de la réponse e-j2πfτ associée à un retard τ dès lors que τ n'est pas un multiple de la période d'échantillonnage 1/fECH. Par ailleurs, dans toute formation de faisceaux, la qualité de la réalisation se dégrade dès lors que les voies de réception ne présentent pas exactement la même réponse. Il est connu que les différences de réponse, tant en amplitude spectrale qu'en phase spectrale, sont à corriger préalablement à une bonne formation de faisceau ; les données de correction à apporter sur l'amplitude et la phase spectrale de chacune des voies sont acquises par calibrage et sont de façon courante disponibles dans le domaine spectral. Cette correction constitue donc un filtrage spécifique à chaque voie. Cependant, comme pour le retard, le gain complexe auquel correspond cette correction n'est en général ni continu, ni continument dérivable aux bornes de la bande d'échantillonnage si bien que, là encore, la durée de la réponse temporelle de ce filtre de correction est d'autant plus grande que la bande dans laquelle on veut assurer cette correction avec précision est plus proche de la bande de Nyquist associée à l'échantillonnage. Par ailleurs, la bande dans laquelle on souhaite réaliser la formation de voies dépend souvent du mode de l'application visée. Ainsi, dans un système multimode, la fréquence d'échantillonnage des signaux traités doit être, au sens du critère de Shannon, compatible avec la plus grande des bandes couvertes. Dans ce cas, il n'est pas souhaitable, pour les modes à bande étroite, de conserver le plein débit d'entrée ; une décimation doit alors être opérée et implique pour cela de filtrer la bande utile, cette bande utile pouvant être centrée à différents endroit