EP1941686A2 - Procede de modulation avec insertion de symboles semi-pilotes - Google Patents

Procede de modulation avec insertion de symboles semi-pilotes

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Publication number
EP1941686A2
EP1941686A2 EP06778424A EP06778424A EP1941686A2 EP 1941686 A2 EP1941686 A2 EP 1941686A2 EP 06778424 A EP06778424 A EP 06778424A EP 06778424 A EP06778424 A EP 06778424A EP 1941686 A2 EP1941686 A2 EP 1941686A2
Authority
EP
European Patent Office
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symbols
semi
pilot symbols
pilot
qpsk
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06778424A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques Eudes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP1941686A2 publication Critical patent/EP1941686A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
    • H04L25/0226—Channel estimation using sounding signals sounding signals per se
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0008—Modulated-carrier systems arrangements for allowing a transmitter or receiver to use more than one type of modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/345—Modifications of the signal space to allow the transmission of additional information
    • H04L27/3455—Modifications of the signal space to allow the transmission of additional information in order to facilitate carrier recovery at the receiver end, e.g. by transmitting a pilot or by using additional signal points to allow the detection of rotations

Definitions

  • the invention particularly relates to a method and a modem for optimizing the decoding by insertion of intermediate quality symbols.
  • These intermediate quality symbols are referred to as "semi-pilot symbols" in the description that follows.
  • the invention applies in particular in the field of satellite transmissions. It can also be used in other use cases such as sporadic burst or burst transmissions in multipath channels.
  • the use of a hybrid preamble makes it possible in particular to lengthen the preamble substantially while improving the decoding of the bits transported by the hybrid preamble.
  • the invention is also used for modes of continuous transmission.
  • the invention may also be of interest in the case of rapidly evolving channels. These channels indeed require a rapid follow-up of the channel, which is conventionally obtained by the repetition of the preambles with a weak period.
  • BICM abbreviation Anglo-Saxon Bit Interleaved Coded Modulation
  • the transmission periodically inserts, in particular at the beginning (satellite burst) or in the middle of a burst (GSM or global mobile system), known symbols, called pilot symbols or reference symbols.
  • pilot symbols or reference symbols.
  • the insertion of these reference symbols increases the band used and the ratio Eb / NO corresponding to "transmitted information energy per bit" and "white noise spectral density”.
  • the demodulator makes estimation errors which result in noise added to the noise received by the modem. This demodulation noise can degrade the performance of the demodulator or even lead to a stall of the latter which no error code can remedy.
  • the reference symbols are too numerous, spectral efficiency is lost (the inserted symbols do not carry information) and in signal-to-noise ratio (the energy invested in the reference symbols is not used by the decoder).
  • the idea of the invention consists in particular in introducing "intermediate quality" symbols or semi-pilot symbols for example between the data symbols and the reference symbols.
  • Intermediate quality is understood to mean symbols that convey less information than conventionally used information symbols. but which allow the demodulator a better decision-making for its decided estimations, DD (Directed Decision).
  • DD Directed Decision
  • These symbols are therefore called semi-pilots by analogy with the pilot symbols which are entirely known (so-called reference symbols). It is for example possible to replace a group of R reference symbols and D data symbols by (R + D) semipilot symbols.
  • the modem can then use better quality information for its DD estimate.
  • the energy transmitted to the semi-pilot symbols is equivalent to that of the information symbols, but the free distance of the constellation of the semi-pilot symbols, ie the minimum distance between two distinct points of the constellation is substantially greater. important than for the native constellation. Most often the ratio of the distances is chosen with a factor of at least root of 2, 3dB in signal to noise ratio.
  • a method for demodulating a signal according to the invention comprising data symbols and reference symbols comprising at least one step where semipropilot symbols carrying less information than the usual symbols are used. used but sufficient to obtain better quality weighted decisions used by LMS estimators, those semi- pilot symbols carrying bits whose best quality benefits the weighted decoder that follows the demodulator.
  • the method comprises, for example, at least one step where semi-pilot symbols carrying less information than the symbols usually used are used but where these symbols benefit from a specific coding, sufficiently robust to obtain error-free decisions.
  • the semipilot symbols being arranged between the data symbols and the reference symbols.
  • the result of the decoding is remodulated, and the symbols thus obtained are used as a hard reference.
  • the high quality of the simple semi-drivers makes it possible, in particular, to engage the first iteration of an iterative demodulation step, that is to say coupled to an error correction code (most often a turbo code or LDPC), the semi-pilot symbols being arranged between the data symbols and the reference symbols.
  • an error correction code most often a turbo code or LDPC
  • error correcting code unit most commonly a turbo code or LDPC between the information carried by the pilot symbols and the semi-pilot symbols.
  • the information conveyed benefits from unequal protection of the information, that is to say that this information is distributed in group of unequal interest, the most important bits having to benefit from a lower error rate of at least an order of magnitude.
  • the most important bits are, for example, associated with semi-pilot symbols and coded by a coding distinct from the other groups.
  • these bits / symbols are, for example, demodulated and decoded.
  • the decoded information, benefiting from the maximum protection is remodulated to serve as reference symbols to the native symbols.
  • the remodulated symbols have become true references.
  • the decoding is wrong, the information of the less protected groups is no longer relevant and the use of erroneous symbols does not harm the message that is already lost.
  • the technique implemented by the invention makes it possible in particular to re-synchronize at lower cost an equalization algorithm of the DFE type.
  • FIG. 1 is a diagram of a transmission-reception system comprising a transmission modulation device and a demodulation device for reception
  • FIG. 2 is a diagram showing a possible temporal distribution for data symbols, semi-pilot
  • FIGS. 3A to 3D various choices for the constellations and the semi-pilot symbols chosen according to the invention.
  • FIG. 4 a comparative frequency cost function for an 8PSK modem using only reference symbols and for a modem using reference symbols and QPSK
  • Figure 5 a frequency cost function compared for an 8PSK modem references and QPSK and for a modem using references, BPSK and QPSK (mix),
  • the idea of the present invention consists in particular, at the level of the transmission step, of introducing semi-pilot symbols between data symbols and reference symbols and at the level of the receiving step to use these symbols. intermediate quality to optimize decision-making at the demodulator. We then replace some perfectly defined pilot symbols with semi-pilot symbols. Since the semi-pilot symbols carry information, it is possible (with a constant number of transmitted symbols) to transform certain information symbols into semi-pilot symbols.
  • a transmission-reception set is schematized.
  • the transmission part includes an interface 1 with the digital signal to be transmitted (signal composed of reference symbols and data symbols from one or more sources).
  • the digital signal is transmitted to an encoder 2, then to a framing device 3 whose particular function is to introduce the symbols of intermediate quality or semi-pilot symbols.
  • the frame thus obtained is transmitted to a modulator 4.
  • the modulated signal carrying the symbols of intermediate quality is then transmitted to a radio transmitter 5. Without leaving the frame of the invention, the insertion of semi-pilot symbols can be performed by the assembly consisting of the framing device and the modulator.
  • the modulated signal after passing through the propagation channel is received by a radio receiver 6 and then demodulated by a demodulator 7 adapted to exploit the semi-pilot symbols, before being "unmapped” 8, then decoded 9.
  • the decoded signal is transmitted to an interface 10.
  • the device then provides a method of uneven protection of the information by modulation adaptation to the relative resistance targeted for the different data streams.
  • faults such as noise are added to the transmitted signal.
  • the method according to the invention comprises in particular a step of insertion of semi-pilot symbols between the data symbols and the reference symbols, when the data sources are of different value or importance.
  • the semi-pilot symbols then transmit the most protected information.
  • FIGS. 3A to 3D respectively represent different choices of sub-constellation for different constellations, and a choice of constellation of semi-pilot symbols not located on the native constellation of the information symbols,
  • Figs. 3A to 3D show examples of modem usage and obtaining semipilot symbols from the reference symbols and data symbols.
  • the example aims for the modem, to minimize the cost, ie the mean squared error between the received signal and the decided signal.
  • FIG. 3A shows for the QPSK modulation the reference symbols, the data symbols and the semi-pilot symbols obtained.
  • FIG. 3B schematizes for the 8PSK modulation, two possibilities of semi-pilot symbols obtained from reference symbols and from the data symbols.
  • a weak QPSK semi-driver was schematized, increasing the free distance by +5.3 dB and a semi-pilot by BPSK, gaining +8.3 dB.
  • the example is given for a method in which the transmission uses an 8PSK modulation associated with a 2/3 turbo code. Under these conditions, the modulation + code association requires a signal-to-noise ratio per information bit transmitted Eb / NO approximately equal to 6 dB.
  • the 424 bits are thus encoded, in the context of BICM modulation, into 636 bits that require 212 information symbols coded in 8PSK.
  • the modem adds here, for its own synchronization purposes, 32 reference symbols in the form 18 at the beginning of the packet, 6 at the end of the packet and 6 uniformly distributed in the frame. It transmits 242 symbols.
  • the method according to the invention transforms the 6 postambulators symbols as well as the 12 information symbols modulated into 8 PSK preceding these 6 postambulum symbols into 18 information symbols. modulated in QPSK, thus carrying the same number of coded bits. These 18 symbols are, in this example, placed at the end of the packet, to increase the discriminatory power on the end-of-packet phase rotation and therefore on the frequency error.
  • Figure 3C schematizes the case of the 1 6 QAM modulation, with the reference symbol, the data symbol, the semi-pilot constellation points in solid lines, and the mother constellation points that are not used and which appear in dotted lines.
  • FIG. 3D another case for modulation is shown
  • the demodulator uses the largest free distance of the QPSK constellation to provide better prior information on 24 bits of the 36 bits. correspondents. This better knowledge results in a gain on the operating point of the decoder. In this case, the measured gain is 0.3 dB, which is a 9 dB C / N signal-to-noise ratio for an error rate of 10 -4 instead of 9.3 dB for the standard reference model.
  • Figures 5 and 6 show the gain provided by the system according to the invention in the context of the packet transmission of cells ATM (Asynchronous Transfer Management) of 424 bits. These figures indicate the cost function of the frequency error committed by the modem. These cost curves are the image of the quadratic error for the zero frequency. An abscissa of x indicates a frequency error corresponding to a rotation of x turns over the burst length.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Procédé et dispositif de modulation d'un signal comportant des symboles de données et des symboles de référence caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape (3) où l'on introduit des symboles semi-pilotes transportant moins d'informations que les symboles habituellement utilisés mais suffisamment pour obtenir des décisions décidées lors d'une étape de décodage (9), les symboles semi-pilotes étant disposés entre les symboles de donnée et les symboles de référence.

Description

PROCEDE DE MODULATION AVEC INSERTION DE SYMBOLES SEMI- PILOTES
L'invention concerne notamment un procédé et un modem permettant d'optimiser le décodage par insertion de symboles de qualité intermédiaire. Ces symboles de qualité intermédiaires sont appelés « symboles semi-pilotes » dans la description qui suit.
L'invention s'applique notamment dans le domaine des transmissions par satellite. Elle peut également être utilisée dans d'autres cas d'emploi tels que les transmissions sporadiques en salve ou burst en canal à multi trajets. L'utilisation de préambule hybride (référence + sous- ensemble ou subset) permet notamment de rallonger substantiellement le préambule tout en améliorant le décodage des bits transportés par le préambule hybride.
L'invention est aussi utilisée pour des modes de transmission en continu. L'invention peut aussi être intéressante dans le cas de canaux à évolution rapide. Ces canaux nécessitent en effet, un suivi rapide du canal, qui est classiquement obtenu par la répétition des préambules avec une période faible.
L'emploi de codes puissants, tels que les turbo codes, permet d'abaisser les valeurs du rapport signal à bruit désigné par l'abréviation anglo-saxonne SNR (signal noise ratio) nécessaires pour transmettre un message. Cet abaissement conduit de plus en plus les démodulateurs aux limites de leur capacité d'estimation du canal. Ceci est d'autant plus vrai que la descente en SNR permet une montée en efficacité spectrale liée à l'emploi de constellations plus complexes, par exemple, la constellation 1 6 QAM (abréviation anglo-saxone de quadrature amplitude modulation), la constellation 32 APSK (abréviation anglo-saxone d'amplitude phase shift keying), etc. Les schémas de codage obtenus, souvent des BICM (abréviation anglo-saxonne de Bit Interleaved Coded Modulation) permettent de se rapprocher toujours plus de la limite théorique de Shannon, en supposant que le modem ait un comportement optimal. Le démodulateur doit estimer des paramètres tels que l'amplitude d'arrivée, la phase, la fréquence incidente, le canal à multi-trajets, etc. Ceci est d'autant plus difficile que le bruit augmente.
Les procédés actuellement connus pour résoudre ce problème consistent, par exemple, à ajouter périodiquement des références au niveau de rémission du signal. Ces références sont disposées en blocs ou de manière discrète.
Lorsque les conditions de démodulations sont difficiles, comme par exemple pour les démodulations en salves courtes (burst, TDMA) ou lorsque le canal est difficile à démoduler (canal à multi-trajet, bruit de phase important, erreur de fréquence ou accélération Doppler importante) l'émission insère périodiquement, notamment en début (burst satellite) ou en milieu de salve (GSM ou global System mobile), des symboles connus, appelés symboles pilotes ou symboles de référence. L'insertion de ces symboles de référence augmente la bande utilisée et le rapport Eb/NO correspondant à « l'énergie par bit d'information transmis » et « la densité spectrale de bruit blanc ».
Lorsque les symboles de référence ne sont pas assez nombreux, le démodulateur fait des erreurs d'estimation qui se traduisent par un bruit ajouté au bruit reçu par le modem. Ce bruit de démodulation peut dégrader les performances du démodulateur ou même conduire à un décrochage de ce dernier auquel aucun code d'erreur ne peut remédier. Au contraire, lorsque les symboles de référence sont trop nombreux, on perd en efficacité spectrale (les symboles insérés ne portent pas d'informations) et en rapport signal à bruit (l'énergie investie dans les symboles de référence n'est pas utilisée par le décodeur).
Un des inconvénients de ces techniques est donc qu'elles font une différence importante entre les symboles de données et les symboles de référence.
L'idée de l'invention consiste notamment à introduire des symboles « de qualité intermédiaire » ou symboles semi-pilotes par exemple entre les symboles de donnée et les symboles de référence. Par l'expression qualité intermédiaire, on entend notamment des symboles qui transportent moins d'information que les symboles d'information classiquement utilisés, mais qui permettent au démodulateur une meilleure prise de décision pour ses estimations décidées, DD (Décision Directed). Ces symboles sont donc appelés semi-pilotes par analogie avec les symboles pilotes qui sont entièrement connus (symboles dits de référence). Il est par exemple possible de remplacer un groupe de R symboles de référence et de D symboles de donnée par (R+D) symboles semi-pilotes. Le modem peut alors utiliser une information de meilleure qualité pour son estimation DD.
L'énergie transmise aux symboles semi-pilotes est équivalente à celle des symboles d'information, mais la distance libre de la constellation des symboles semi-pilotes, c'est à dire la distance minimale entre deux points distincts de la constellation est sensiblement plus importante que pour la constellation native. Le plus souvent le rapport des distances est choisi avec un facteur d'au moins racine de 2, soit 3dB en rapport signal à bruit.
En particulier, un procédé de démodulation d'un signal selon l'invention, comportant des symboles de données et des symboles de référence comprenant au moins une étape où l'on utilise des symboles semi- pilotes transportant moins d'informations que les symboles habituellement utilisés mais suffisamment pour obtenir des décisions pondérées de meilleure qualité utilisés par des estimateurs de type LMS, ces symboles semi-pilotes transportant des bits dont la meilleure qualité bénéficie au décodeur pondéré qui suit le démodulateur.
Le procédé comporte, par exemple, au moins une étape où l'on utilise des symboles semi-pilotes transportant moins d'informations que les symboles habituellement utilisés mais où ces symboles bénéficient d'un codage spécifique, suffisamment robuste pour obtenir des décisions sans erreur lors d'une étape de décodage, les symboles semi-pilotes étant disposés entre les symboles de donnée et les symboles de référence. Dans une autre étape, le résultat du décodage est remodulé, et les symboles ainsi obtenus sont utilisés comme référence dure.
La qualité supérieure des simples semi-pilotes permet, notamment, d'enclencher la première itération d'une étape de démodulation itérative, c'est à dire couplée à un code correcteur d'erreur (le plus souvent un turbo code ou un LDPC), les symboles semi-pilotes étant disposés entre les symboles de donnée et les symboles de référence.
Il peut y avoir unité de code correcteur d'erreur (le plus souvent un turbo code ou un LDPC entre les informations portées par les symboles pilotes et les symboles semi-pilotes.
L'information transportée bénéficie d'une protection inégale de l'information, c'est à dire que cette information est répartie en groupe d'inégal intérêt, les bits les plus importants devant bénéficier un taux d'erreur plus faible d'au moins un ordre de grandeur. A l'émission les bits les plus importants sont, par exemple, associés à des symboles semi-pilotes et codés par un codage distinct des autres groupes. Dans une étape, ces bits/symboles sont, par exemple, démodulés et décodés. Dans une étape suivante, l'information décodée, bénéficiant de la protection maximale, est remodulée pour servir de symboles de référence aux symboles natifs. Lorsque le décodage est exact, les symboles remodulés sont devenus de véritables références. Lorsque le décodage est erroné, l'information des groupes moins protégés n'est plus pertinente et l'utilisation de symboles erronés ne nuit pas au message qui est déjà perdu.
La technique mise en œuvre par l'invention permet notamment de re-synchroniser à moindre frais un algorithme d'égalisation du type DFE
(abréviation anglo-saxone de Décision Feedback Equalizer). L'utilisation de symboles semi-pilotes permet une prise de décision localement correcte avec environ moitié moins de symboles de référence.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexée des figures qui représentent :
• La figure 1 un schéma d'un système émission réception comprenant un dispositif de modulation à l'émission et un dispositif de démodulation pour la réception, • La figure 2 un schéma montrant une répartition temporelle possible pour des symboles de données, semi-pilotes,
• Les figures 3A à 3D, différents choix pour les constellations et les symboles semi-pilotes choisis selon l'invention,
• La figure 4 une fonction de coût en fréquence comparée pour un modem 8PSK n'utilisant que des symboles de références et pour un modem utilisant des symboles de références et QPSK,
• La figure 5 une fonction de coût en fréquence comparée pour un modem 8PSK références et QPSK et pour un modem utilisant références, BPSK et QPSK (mélange),
• La figure 6 un Zoom de la fonction de coût dans la zone de validité de la borne de Cramer Rao.
L'idée de la présente invention consiste notamment, au niveau de l'étape d'émission, à introduire des symboles semi-pilotes entre des symboles de données et des symboles de référence et au niveau de l'étape de réception à utiliser ces symboles de qualité intermédiaire pour optimiser la prise de décision au niveau du démodulateur. On remplace alors certains symboles pilotes parfaitement définis par des symboles semi-pilotes. Les symboles semi-pilotes transportant de l'information, il est possible (à nombre de symboles transmis constant) de transformer certains symboles d'information en symbole semi-pilotes.
Sur la figure 1 , on a schématisé un ensemble d'émission- réception. La partie émission comporte notamment une interface 1 avec le signal numérique à émettre (signal composé de symboles de référence et de symboles de données provenant d'une ou de plusieurs sources). Le signal numérique est transmis à un codeur 2, puis à un dispositif de mise en trame 3 ayant notamment pour fonction d'introduire les symboles de qualité intermédiaire ou symboles semi-pilotes. La trame ainsi obtenue est transmise à un modulateur 4. Le signal modulé et porteur des symboles de qualité intermédiaire est ensuite transmis à un émetteur radio 5. Sans sortir du cadre de l'invention, l'insertion de symboles semi-pilotes peut être effectuée par l'ensemble constitué du dispositif de mise en trame et du modulateur.
Le signal modulé après traversé du canal de propagation est reçu par un récepteur radio 6 puis démodulé par un démodulateur 7 adapté à exploiter les symboles semi-pilotes, avant d'être « démappé » 8, puis décodé 9. Le signal décodé est transmis à une interface 10.
Le dispositif fournit alors un procédé de protection inégale de l'information par adaptation de modulation à la résistance relative visée pour les différents flux de données. Lors de la transmission, des défauts tels que le bruit sont ajoutés au signal émis.
Le nombre de ces symboles et la façon dont ils sont répartis temporellement dans la trame du signal au niveau du codage sont choisis, par exemple, en fonction de l'application visée. Un exemple est donné à la figure 2.
Le procédé selon l'invention comporte notamment une étape d'insertion de symboles semi-pilotes entre les symboles de données et les symboles de référence, lorsque les sources de données sont de valeur ou d'importance différente. Les symboles semi-pilotes transmettent alors l'information la plus protégée.
Les figures 3A à 3D représentent respectivement différents choix de sous constellation pour différentes constellations, et un choix de constellation de symboles semi-pilotes non situés sur la constellation native des symboles d'information,
On donne, à titre d'exemple non limitatif, une liste de constellations et de sous-constellations pouvant être utilisées pour la mise en œuvre de l'invention.
On peut choisir, par exemple, une sous constellation de la constellation utilisée :
• Des symboles BPSK {+1 , -1 }, lorsque l'on module en QPSK {+1 , +Vi , -1 ,
W-1 },
• Des symboles QPSK {+1 , +i, -1 , -i}, lorsque l'on module en 8PSK : exp{V-
1 *k*π/4 ; 0≤k<8}, • Des symboles QPSK {+3+i, -1 +3i, -3-i, 1 -i} lorsque l'on module en
16QAM {+a+b+i ; a=-3, -1 , +1 , +3} et b= {-3, -1 , +1 , +3}.
Il est également possible : « De répéter des symboles répétés lorsque l'on module en BPSK {+1 , -1 },
• D'utiliser une autre constellation qui n'est pas une sous-constellation de la constellation mère utilisée pour la modulation du signal.
Les figures 3A à 3D représentent des exemples d'utilisation du modem et l'obtention de symboles semi-pilotes à partir des symboles de référence et des symboles de données. L'exemple vise pour le modem, à minimiser le coût, c'est à dire l'erreur quadratique moyenne entre le signal reçu et le signal décidé.
Sur la figure 3A, on a représenté pour la modulation QPSK, les symboles de référence, les symboles de données et les symboles semi- pilotes obtenus.
La figure 3B schématise pour la modulation 8PSK, deux possibilités de symboles semi-pilotes obtenus à partir de symboles de référence et à partir des symboles de données. On a schématisé un semi- pilote QPSK faible, augmentant la distance libre de +5.3 dB et un semi-pilote en BPSK, gagnant +8.3 dB.
L'exemple est donné pour un procédé dans lequel la transmission utilise une modulation 8PSK associée à un turbo code de rendement 2/3. Dans ces conditions l'association modulation + code demande un rapport signal à bruit par bit d'information transmis Eb/NO environ égal à 6dB.
Les 424 bits sont donc codés, dans le cadre d'une modulation BICM, en 636 bits qui nécessitent 212 symboles d'information codés en 8PSK.
Le modem ajoute ici, pour ses propres besoins de synchronisation 32 symboles de références sous la forme 18 en début de paquet, 6 en fin de paquet et 6 uniformément répartis dans la trame. Il transmet donc 242 symboles.
Le procédé selon l'invention transforme les 6 symboles de postambule ainsi que les 12 symboles d'information modulés en 8 PSK précédant ces 6 symboles de postambule en 18 symboles d'information modulés en QPSK, transportant donc le même nombre de bits codés. Ces 18 symboles sont, dans cet exemple, placés en fin de paquet, pour augmenter le pouvoir discriminatoire sur la rotation de phase en fin de paquet et donc sur l'erreur de fréquence.
La figure 3C schématise le cas de la modulation 1 6 QAM, avec le symbole de référence, le symbole de données, les points de la constellation semi-pilote en traits pleins, et les points de la constellation mère qui ne sont pas utilisés et qui apparaissent en pointillés. Sur la figure 3D, on a représenté un autre cas pour la modulation
1 6 QAM. On a 2 types de constellation pour les symboles semi-pilotes : L'ensemble A optimise l'information passée au décodeur alors que l'ensemble B de semi-symboles optimise la distance euclidienne pour une énergie donnée. L'ensemble B optimise donc la démodulation. Le gain pour le modem est illustré figure 4. La courbe de coût en fonction de la fréquence pour le système « références seules » est en dessous de la courbe « références+QPSK ».
Il apparaît donc que le modem utilisant l'information que les symboles finaux sont modulés en QPSK aura une meilleure estimée en fréquence qu'un modem recevant un burst modulé uniquement avec des références et des symboles 8QPSK.
Le bruit ajouté par le modem lors de la démodulation est donc plus faible dans le cas références = QPSK et donc, à code équivalent, le travail du décodeur va s'en trouver amélioré. Par ailleurs, lors de la conversion symbole vers bits, plus connu sous le terme anglo-saxon démapping des 18 symboles QPSK, le démodulateur utilise la plus grande distance libre de la constellation QPSK pour fournir une meilleure information a priori sur 24 bits des 36 bits correspondants. Cette meilleure connaissance se traduit par un gain sur le point de fonctionnement du décodeur. Dans le cas présent, le gain mesuré est de 0.3 dB, soit un rapport signal sur bruit C/N de 9 dB pour un taux d'erreur de 10"4 au lieu de 9.3 dB pour le modèle avec références classiques.
Les résultats de la figure ont été obtenus en transformant deux symboles QPSK en des signaux pilotes constitués d'un symbole 8PSK et d'un symbole PSK. Sur la figure on peut noter que la courbe « Ref + QPSK » chute aux environs d'une rotation de π/2 sur le burst, créée par l'ambiguïté de π/2 des symboles QPSK a été atténuée par l'utilisation de symboles BPSK, qui ne souffrent pas cette ambiguïté.
Cette transformation bénéficie au modem (moins de risques d'erreur de fréquence), mais nuit au code correcteur d'erreur car celui-ci voit alors trois bits 8PSK et un bit BPSK, qui sont moins porteurs d'information que 4 bits issus de deux symboles QPSK.
Les schémas « ref+QPSK » et « Ref+BPSK+QPSK » donnent ici les mêmes performances.
Les figures 5 et 6 montrent le gain apporté par le système selon l'invention dans le cadre de la transmission en paquet de cellules ATM (Asynchronous Transfert Management) de 424 bits. Ces figures indiquent la fonction coût de l'erreur en fréquence commise par le modem. Ces courbes de coût sont l'image de l'erreur quadratique pour la fréquence nulle. Une abscisse de x indique une erreur de fréquence correspondant à une rotation de x tours sur la longueur de burst.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de modulation d'un signal comportant des symboles de données et des symboles de référence caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape où l'on introduit (3) des symboles semi-pilotes transportant moins d'informations que les symboles habituellement utilisés mais suffisamment pour obtenir des décisions décidées lors d'une étape de décodage (9), les symboles semi-pilotes étant disposés entre les symboles de donnée et les symboles de référence.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les symboles semi-pilotes sont disposés à la fin de la trame du signal.
3 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise pour les symboles semi-pilotes une sous-constellation de la constellation utilisée pour la modulation.
4 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise comme symboles semi-pilotes des symboles BPSK lorsque l'on module en QPSK.
5 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise comme symboles semi-pilotes des symboles QPSK lorsque l'on module en 8PSK.
6 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise des symboles QPSK lorsque l'on module en 16QAM.
7 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise comme symboles semi-pilotes des symboles semi-pilotes issu d'une constellation différente.
8 - Dispositif de modulation d'un signal constitué d'une ou de plusieurs sources de données et de symboles de référence caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : un dispositif de modulation (4) du signal, un moyen (3) adapté à introduire des symboles semi-pilotes entre les symboles de données et les symboles de référence.
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