EP4128677A1 - Procédé d'estimation de symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chirps, produit programme d'ordinateur et dispositif correspondants - Google Patents

Procédé d'estimation de symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chirps, produit programme d'ordinateur et dispositif correspondants

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Publication number
EP4128677A1
EP4128677A1 EP21732941.6A EP21732941A EP4128677A1 EP 4128677 A1 EP4128677 A1 EP 4128677A1 EP 21732941 A EP21732941 A EP 21732941A EP 4128677 A1 EP4128677 A1 EP 4128677A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chirp
samples
signal
sequence
synchronized
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21732941.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume Ferre
Mohamed Amine BEN TEMIN
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4128677A1 publication Critical patent/EP4128677A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0012—Modulated-carrier systems arrangements for identifying the type of modulation
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B2001/6912—Spread spectrum techniques using chirp

Definitions

  • TITLE Method for estimating symbols conveyed by a signal comprising a plurality of corresponding chlrps, computer program product and device.
  • the field of the invention is that of data transmission via the use of a so-called “chirp” waveform.
  • the invention relates more particularly to a method of processing such a waveform which exhibits improved performance compared to existing techniques with comparable implementation complexity.
  • Such a waveform is used for the transmission of data via communication links of different types, eg acoustics, radiofrequency, etc.
  • the LoRa ® technology dedicated to low consumption transmission by objects connected via a radio frequency link uses such a waveform.
  • the invention thus has applications, in particular, but not exclusively, in all areas of personal and professional life in which connected objects are present. These include, for example, the fields of health, sport, domestic applications (security, household appliances, etc.), object tracking, etc.
  • connected objects are in the process of establishing themselves in all areas of daily life and business. Most of these objects are intended to produce data through their integrated sensors in order to provide value-added services for their owner. By virtue of the applications targeted, these connected objects are for the most part nomadic. In particular, they must be able to transmit the data produced, regularly or on demand, to a remote user.
  • NB-loT for “Narrow Band - Internet of Things” in English
  • LTE MTC for “LongTerm Evolution - Machine Type Communication ”in English
  • EC-GSM-loT for“ Extended Coverage - GSM - Internet of Things ”in English
  • patent EP 2449690 B1 describes an information transmission technique, on which the LoRa ® technology is based.
  • the patent document US 2019/149187 Al discloses a method for estimating symbols carried by a waveform as used LoRa ® technology.
  • Patent document US 2019/229958 A1 discloses a method that can be applied to the generation and demodulation of such a waveform.
  • the first feedback comes from unsatisfactory user experiences linked to the limited performance of the radio link in real conditions.
  • access to radio resources takes place by contention in a network of this type, intra-system collisions between transmissions from different objects connected to a given base station are inevitable.
  • a method for estimating at least two information symbols of a constellation of M symbols conveyed by a signal comprising a plurality of chirps among M chirps.
  • a s-th chirp among the M chirps is associated with a symbol, called a modulation symbol, of rank s of the constellation of M symbols, s being an integer from 0 to M-1.
  • the s-th chirp results from a modulation of a basic chirp whose instantaneous frequency varies between a first instantaneous frequency and a second instantaneous frequency for a symbol time T.
  • Such a method comprises, for a portion of the signal representative of at least two chirps of the plurality of chirps: a first demodulation of the portion of the signal delivering: an estimate of a first modulation symbol associated with a chirp, called the first chirp , of highest amplitude among the at least two chirps, an estimate of the amplitude of the first chirp, and an estimate of a phase of the first chirp; generating a signal representative of the first chirp from the estimates of the first modulation symbol, the amplitude of the first chirp, and the phase of the first chirp; coherent subtraction of the signal representative of the first chirp from the portion of the signal delivering an updated portion of the signal; and a second demodulation of the updated portion of the signal delivering an estimate of a second modulation symbol associated with a second chirp among the at least two chirps.
  • the invention proposes a new and inventive solution for improving the robustness of a communication link based on the use of chirps in order to convey the data symbols.
  • the chirp of higher amplitude is seen here as interference from the point of view of the other chirps composing the processed signal, in particular when the chirps in question overlap at least partially temporally as happens during a contention access. radio frequency resources.
  • the estimation of the parameters characterizing the chirp of highest amplitude, then the subtraction of the signal representative of the chirp in question from the processed signal makes it possible to cancel the corresponding interference.
  • the demodulation of the other chirps of the signal thus processed is improved and therefore the overall quality of the communication link as well.
  • the first demodulation and / or the second demodulation comprises a first synchronization comprising, for at least a first elementary portion of duration T of the signal: a first sampling of the first elementary portion delivering a sequence of first samples; a first term-to-term multiplication between, on the one hand, the sequence of first samples and, on the other hand, a sequence of samples representative of a so-called conjugate reference chirp obtained by applying the modulation to a basic chirp conjugate of which an instantaneous frequency varies between the second instantaneous frequency and the first instantaneous frequency for a symbol time T, the first multiplication delivering a sequence of first multiplied samples; and a first Fourier transform of the sequence of multiplied first samples delivering a sequence of transformed first samples.
  • the first synchronization delivers a first signal synchronization information as a function of the first transformed samples.
  • a first synchronization information is obtained by searching for a maximum value among the samples delivered (eg the maximum value of the modulus of the samples in question) by a Fourier transform carried out on a multiplication of the signal received with a reference chirp, eg an expected reference chirp such as can be found in the preamble of a data frame formed according to a particular standard such as the LoRa ® standard.
  • a reference chirp eg an expected reference chirp such as can be found in the preamble of a data frame formed according to a particular standard such as the LoRa ® standard.
  • the first multiplication and the first Fourier transform are implemented for at least a plurality of first successive elementary portions of duration T of the signal delivering at least a corresponding plurality of sequences of first transformed samples.
  • the first synchronization comprises, for at least a given plurality of sequences of first transformed samples, at least a first averaging function of the first transformed samples of the same rank within the sequences of first transformed samples of the given plurality.
  • the repeated first averaging for all rows of first transformed samples within the sequences of first transformed samples of the given plurality yields a sequence of averaged first transformed samples.
  • the first synchronization information is a function of a maximum value among the first averaged transformed samples.
  • the accuracy of the first sync is improved by averaging over several expected reference chirps, eg as can be found in the preamble of a data frame formed according to a particular standard such as standard LoRa ®.
  • the multiplication and the Fourier transform are implemented for at least two pluralities of successive first elementary portions of duration T of the signal delivering at least two corresponding pluralities of sequences of first transformed samples.
  • the first averaging implemented for each plurality of sequences of first transformed samples among the at least two pluralities delivers at least two sequences of corresponding averaged first transformed samples.
  • the first synchronization information is a function of a maximum value among the at least two sequences of first averaged transformed samples.
  • the first demodulation and / or the second demodulation delivers the estimates if and only if the maximum value is greater than a first predetermined threshold.
  • the proposed method manages false detections of chirps.
  • the first predetermined threshold is a function of a number of first elementary portions in a given plurality of first elementary portions.
  • the first demodulation and / or the second demodulation comprises a second synchronization comprising, for at least a second elementary portion of duration T of the signal: a second sampling of the second elementary portion delivering a sequence of second samples; a second term-to-term multiplication between, on the one hand, the sequence of second samples of the second elementary portion and, on the other hand, a sequence of samples representative of a reference chirp among the M chirps, the second multiplication delivering M second multiplied samples; and a second Fourier transform of the sequence of second multiplied samples delivering a sequence of second transformed samples.
  • the second synchronization delivers second signal synchronization information as a function of the second transformed samples.
  • a second synchronization information is obtained by searching for a maximum value among the samples delivered (eg the maximum value of the modulus of the samples in question) by a Fourier transform carried out on a multiplication of the signal received with a reference chirp of which the instantaneous frequency (ie the derivative of the instantaneous frequency) has a slope opposite to that of the reference chirp sought during the first synchronization.
  • reference chirps having opposite instantaneous frequency slopes are detected in the processed signal.
  • Such chirps having opposite instantaneous frequency slopes are used in the preamble of frames according to certain standards such as the LoRa ® standard.
  • the combination of the synchronization information obtained from such chirps having opposite instantaneous frequency slopes allows to differentiate the synchronization errors in time and in frequency.
  • the second synchronization takes account of the first synchronization information.
  • the precision of the second synchronization information is improved.
  • the second multiplication and the second Fourier transform are implemented for at least a plurality of second successive elementary portions of duration T of the signal delivering at least a corresponding plurality of sequences of second transformed samples.
  • the second synchronization comprises, for at least a given plurality of sequences of second transformed samples, at least a second averaging function of the second transformed samples of the same rank within the sequences of second transformed samples of the given plurality.
  • the repeated second averaging for all rows of second transformed samples within the sequences of second transformed samples of the given plurality yields a sequence of second averaged transformed samples.
  • the second synchronization information is a function of a maximum value among the second averaged transformed samples.
  • the precision of the second synchronization is improved by averaging over several expected reference chirps.
  • the multiplication and the Fourier transform are implemented for at least two pluralities of second successive elementary portions of duration T of the signal delivering at least two corresponding pluralities of sequences of second transformed samples.
  • the second averaging implemented for each plurality of sequences of second transformed samples among the at least two pluralities delivers at least two sequences of corresponding averaged second transformed samples.
  • the second synchronization information is a function of a maximum value among the at least two sequences of second averaged transformed samples.
  • the expected reference chirps are sought over different portions of the signal, thereby making it possible to improve the chances of synchronization.
  • one of the first and second synchronization information is representative of a sum between a time synchronization error and a frequency synchronization error.
  • the other of the first and second synchronization information is representative of a difference between the time synchronization error and the frequency synchronization error.
  • the first demodulation and / or the second demodulation comprises a summation and a subtraction between the first and second synchronization information delivering the time synchronization error and the frequency synchronization error.
  • the synchronization errors in time e.g. the sampling instant of the signal
  • in frequency e.g. the error on the carrier frequency of the signal
  • the first demodulation and / or the second demodulation comprises, for at least a fraction of duration T of the signal portion representative of an expected chirp, called expected fraction: a so-called synchronized sampling of the expected fraction initiated as a function of the first synchronization information and / or of the second synchronization information delivering a sequence of expected synchronized samples representative of the expected chirp; a term-to-term so-called synchronized multiplication between, on the one hand, the sequence of expected synchronized samples and, on the other hand, the sequence of samples representative of the conjugated reference chirp, the multiplication delivering a sequence of multiplied synchronized samples expected; and a so-called synchronized Fourier transform of the sequence of expected multiplied synchronized samples delivering a sequence of expected transformed synchronized samples.
  • An estimation bias of the expected chirp is a function of an expected transformed synchronized sample of higher amplitude.
  • the first demodulation and / or the second demodulation delivers at least one estimation bias corresponding to said at least one expected chirp.
  • the first demodulation and / or the second demodulation comprises, for at least a fraction of duration T of the portion of signal representative of the first chirp, called the first fraction chirp, and / or for at least a fraction of duration T of the signal portion representative of the second chirp, called the second chirp fraction: a so-called synchronized sampling of the first chirp fraction and / or of the second chirp fraction initiated as a function of the first synchronization information and / or of the second chirp information.
  • synchronization delivering a sequence of first synchronized samples representative of the first chrip and / or a sequence of second synchronized samples representative of the second chirp; a term-to-term so-called synchronized multiplication between, on the one hand, the sequence of synchronized first samples and / or the sequence of second synchronized samples and, on the other hand, the sequence of samples representative of the conjugated reference chirp, the multiplication delivering a sequence of multiplied synchronized first samples and / or a sequence of multiplied second synchronized samples; and a so-called synchronized Fourier transform of the sequence of multiplied synchronized first samples delivering a sequence of transformed synchronized first samples and / or a so-called synchronized Fourier transform of the sequence of multiplied synchronized second samples delivering a sequence of transformed second synchronized samples.
  • the estimates associated with the first chirp are a function of a sample of higher amplitude among the first synchronized transformed samples and / or the estimates associated with the second chirp are a function of a sample of higher amplitude among the second synchronized transformed samples.
  • the estimates are also a function of said at least one estimation bias.
  • the first demodulation comprises a comparison between, on the one hand, the amplitude of the sample of highest amplitude among the first transformed synchronized samples, called the first sample of highest amplitude, and, on the other hand hand, a second predetermined threshold.
  • the estimate of the amplitude of the first chirp is a function of: the amplitude of the first sample of the highest amplitude when the amplitude of the first sample of the highest amplitude is less than the second predetermined threshold, and of a predetermined amplitude when l the amplitude of the first sample of highest amplitude is greater than the second predetermined threshold.
  • the estimate of the phase of the first chirp is a function of: the phase of the first sample with the highest amplitude when the amplitude of the first sample with the highest amplitude is less than the second predetermined threshold, and on a predetermined phase when the amplitude of the first sample of highest amplitude is greater than the second predetermined threshold.
  • the synchronized sampling of the first chirp fraction is prolonged in time so as to deliver a plurality of sequences of samples.
  • Synchronized term-to-term multiplication and synchronized Fourier transform are implemented for each synchronized sample sequence of the plurality of synchronized sample sequences providing a corresponding plurality of transformed synchronized sample sequences.
  • the predetermined amplitude is a function of an average of the amplitudes of each sample of highest amplitude of each sequence of transformed synchronized samples.
  • the predetermined phase is a function of an average of the phases of each sample of highest amplitude of each sequence of transformed synchronized samples.
  • the second predetermined threshold is a function of the parameter M and of the predetermined amplitude.
  • the portion of the signal is representative of at least three chirps of the plurality of chirps and the first chirp is the chirp of the highest amplitude among the at least three chirps.
  • the second modulation symbol being associated with a chirp, called second chirp, of greater amplitude after the first chirp among the at least three chirps, the second demodulation delivers an estimate of the amplitude of the second chirp and an estimate of a phase of the second chirp.
  • the method further comprises: generating a signal representative of the second chirp from the estimates of the second modulation symbol, the amplitude of the second chirp, and the phase of the second chirp; coherent subtraction of the signal representative of the second chirp from the updated portion of the signal delivering a second updated portion of the signal; and a third demodulation of the updated second portion of the signal delivering an estimate of a third modulation symbol associated with a third chirp among the at least three chirps.
  • a third chirp is demodulated in an improved manner.
  • the invention also relates to a computer program comprising program code instructions for implementing a method as described above, according to any one of its various embodiments, when it is executed on a computer. computer.
  • a device for estimating at least two information symbols of a constellation of M symbols conveyed by a signal comprising a plurality of chirps among M chirps comprises a reprogrammable computing machine or a dedicated computing machine configured to implement the steps of the estimation method according to the invention (according to any one of the various aforementioned embodiments).
  • a reprogrammable computing machine or a dedicated computing machine configured to implement the steps of the estimation method according to the invention (according to any one of the various aforementioned embodiments).
  • FIG.1 shows a plurality of objects connected to a base station of a radio communication network of the low speed and low consumption type according to one embodiment of the invention
  • [Flg.2a] illustrates the instantaneous frequency of a basic chirp
  • [Flg.2b] illustrates the modulation of the basic chirp of Fig.2a via a circular permutation of the variation pattern of its instantaneous frequency
  • [Flg.2c] illustrates the instantaneous frequency of the chirp resulting from the modulation of the basic chirp of Fig.2a via the circular permutation illustrated in Fig.2b;
  • FIG.3 shows the steps of a method for estimating information symbols carried by a signal comprising a plurality of chirps according to one embodiment of the invention
  • FIG.4a illustrates the search for a maximum value among the samples at the output of a Fourier transform performed on a multiplication of the signal processed with an expected reference chirp as implemented in certain steps of the estimation process of Fig.3 according to one embodiment of the invention
  • FIG.4b illustrates the search for a maximum value of a function M (p) as implemented in certain steps of the estimation method of Fig.3 according to one embodiment of the invention
  • FIG.5 represents an example of a device structure allowing the implementation of the steps of the estimation method of Fig.3 according to one embodiment of the invention.
  • the general principle of the invention is based on the estimation of the parameters characterizing a first chirp (eg the chirp of highest amplitude) in a signal comprising a plurality of chirps. More particularly, the first chirp is seen as interference from the point of view of the other chirps composing the processed signal, in particular when the chirps in question are superimposed temporally, at least in part, as happens during contention access to the channel. transmission. In this way, the estimation of the parameters characterizing the first chirp allows the generation of a signal representative of the first chirp in question.
  • a first chirp eg the chirp of highest amplitude
  • the subtraction, from the processed signal, of the signal representative of the first chirp thus makes it possible to reduce the interference from the point of view of the other chirps present in the signal.
  • the demodulation of the other chirps of the signal is thus improved and therefore the overall quality of the communication link as well.
  • the radiocommunication network implements the LoRa ® communication protocol.
  • the transmission of data in the upward direction between the U objects 100 and the base station 110 takes place by contention in the ISM frequency bands.
  • the probability of collisions of data frames at the level of the base station 110 is non-zero and increases with the number U of objects 100 connected.
  • the use of the same spreading factor SF for the transmission of the chirps by the different objects 100 leads to destructive collisions, ie to losses of orthogonality between the chirps, when the chirps in question are transmitted on the same carrier frequency.
  • the objects 100 do not transmit the chirps to the base station 110 on the same carrier frequency. However, even in this case, temporal collisions can occur in a context of access by contention to the radiofrequency resources.
  • a basic chirp is defined as the chirp from which are obtained the other chirps used for the transmission of information following the modulation process by the modulation symbols.
  • the instantaneous phase ⁇ (t) (ie the phase of the complex envelope representing the chirp in question) of the basic chirp is expressed for t in the interval (Fig.2a) as with :
  • T the symbol duration (also called the signaling interval for example in the LoRa ® standard);
  • the instantaneous frequency f (t) of the basic chirp which corresponds to the instantaneous phase derivative ⁇ (t) , is expressed as
  • the instantaneous frequency f (t) is thus linked to the angular speed of rotation in the complex plane of the vector whose coordinates are given by the in-phase and quadrature signals representing the modulating signal (ie the real and imaginary parts of the envelope complex in practice) intended to modulate the radiofrequency carrier so as to transpose the basic chirp signal to a carrier frequency.
  • the instantaneous frequency f (t) of the basic chirp illustrated in Fig. 2a is linear over time, ie varies linearly between a first instantaneous frequency, here -B / 2, and a second instantaneous frequency, here + B / 2, during the duration T of a symbol.
  • a chirp having a linear instantaneous frequency is used as basic chirp (also called “raw” chirp) in the LoRa ® standard.
  • m i (p) is an integer value between 0 and M-1 which represents the modulation symbol conveyed by the chirp transmitted by the i-th object 100 connected over the time interval
  • the signal transmitted by each object 100 follows the frame structure defined by the standard LoRa ®.
  • a frame begins with a preamble of basic Np chirps as described above (ie, the instantaneous frequency of which has a positive slope). Then comes a synchronization word which takes the form of two synchronization chirps having a predetermined modulation. Then come 2.25 so-called SFD chirps (for "Start of the Frame Delimiting" in English). Such SFD chirps correspond to unmodulated chirps but with an instantaneous frequency exhibiting a negative slope.
  • the SFD chirps can be seen as the conjugates (in the sense of the mathematical operation to be applied to the corresponding complex envelopes) of the basic chirps.
  • the payload data stream is generated in the form of symbols.
  • a complex envelope of the signal transmitted by the i-th object 100 connected can take the form:
  • w (t) is the complex envelope of the noise on reception, assumed here additive white and Gaussian, or AWGN (for "Additive white Gaussian noise” in English).
  • a demodulation of a portion of the signal y (t) is performed by an estimation device such as the device 500 described further below in relation to FIG. 5.
  • the device 500 is included in the base station 110.
  • the device 500 is for example remote in a core network to which the base station 110 is connected or else in another device for receiving the signals emitted by the objects 100 (eg network monitoring equipment, etc.).
  • First synchronization Returning to FIG. 3, the device 500 continuously receives the signal whose expression is given above by [Math.6].
  • Equation [Math.7] represents the temporal error between the signal y (t) defined above via the equation [Math.6] and a de-chirping sequence used by the device 500 to cancel the instantaneous frequency slopes of the chirps.
  • a de-chirping sequence is a sequence of conjugated reference chirps.
  • a conjugated reference chirp corresponds to the conjugate (within the meaning of the mathematical operation to be applied to the corresponding complex envelopes) of a reference chirp among the M modulated chirps.
  • Such a conjugated reference chirp thus exhibits an instantaneous frequency with a slope opposite to that of the basic chirp.
  • the conjugated reference chirp is obtained by applying the modulation principle described above in relation to Fig. 2a, Fig. 2b and Fig. 2c to a basic chirp called conjugate, the instantaneous frequency of which varies. between the second instantaneous frequency and the first instantaneous frequency for a symbol time T.
  • the reference chirp corresponds to the base chirp as shown in the expression [Math.8] below of the sequence implemented in the present embodiment.
  • other reference chirps among the M chirps of the constellation can be considered.
  • the device 500 thus performs a term-to-term multiplication between, on the one hand, the sequence y (n) of samples of the signal y (t) on the other hand, a sequence d (n) of samples representative of the form de-chirping wave:
  • • is the number of signals received during the p-th temporal section of duration T of application of the de-chirping sequence d (n) .
  • . , for is the initial phase of the i-th signal received during the p-th section of duration T;
  • . . , for is the frequency of the detected peak of the i-th signal received in the p-th section of duration T in an unsynchronized mode.
  • the detection of the start of the preamble of the frame corresponding to the signal of highest amplitude transmitted by one of the objects 100 implements an averaging function of the transformed samples of the sequence given by the equation [Math.9] .
  • the detection of the start of the preamble of the frame in question implements an averaging function of the squared modulus of the sequence of transformed samples delivered at the output of the Fourier transform and given by the equation [Math.9].
  • Such averaging is advantageously done over the number NP of chirps making up the preamble (or, more generally, over a plurality of successive elementary portions of duration T of the processed signal), and in a sliding manner over NB successive elementary portions of duration T (or , more generally, over several pluralities of successive elementary portions of duration T of the processed signal).
  • an estimation of the index of the sample corresponding to the start of the preamble of the frame corresponding to the signal of highest amplitude transmitted by one of the objects 100 is given by:
  • such averaging over the number NP of chirps composing the preamble and / or in a sliding manner over NB successive elementary portions of duration T is not implemented, and the detection of the start of the preamble of the frame corresponding to the signal of highest amplitude is done by simply searching for a maximum value among a sequence of samples delivered (eg the maximum value of the modulus of the samples in question) by a Fourier transform performed on a multiplication of the received signal with an expected reference chirp (eg a reference chirp expected in the preamble of a data frame formed according to the LoRa ® standard).
  • an expected reference chirp eg a reference chirp expected in the preamble of a data frame formed according to the LoRa ® standard.
  • the index (or rank ) of the highest amplitude peak 400 thus corresponds to the synchronization symbol sought in the signal of highest amplitude emitted by an object 100.
  • the other peaks correspond here to the signals emitted by the other objects 100.
  • the peak of the highest amplitude at the output of the Fourier transform of the M samples representative of a preamble chirp makes it possible to obtain the first synchronization information representative of a sum between the time error of synchronization and synchronization frequency error for the highest amplitude signal in question as described above in relation to the equation [Math.llj. Noting the index of the peak of the signal of highest amplitude in question, one can thus write:
  • the device 500 performs a second synchronization.
  • the device 500 implements the same processing operations as during the first synchronization described above except that the de-chirping sequence considered is composed of reference chirps having an instantaneous frequency. with a slope identical to that of the basic chirp.
  • the reference chirps now considered are chirps modulated among the M chirps of the constellation.
  • Such a de-chirping sequence now makes it possible to detect chirps having an instantaneous frequency with a slope opposite to that of the chirps detected during the aforementioned first synchronization.
  • such a de-chirping sequence makes it possible to detect SFD chirps in a frame defined by the LoRa ® standard.
  • the second synchronization makes it possible to obtain a second synchronization information representative of a difference between the timing error of synchronization and the frequency synchronization error for the highest amplitude signal transmitted by one of the objects 100.
  • the device 500 determines the time synchronization error and the frequency synchronization error for the higher amplitude signal received from one of the objects 100.
  • time and frequency synchronization errors make it possible to estimate with precision the data symbol or symbols conveyed by the chirp or chirps of the higher amplitude signal.
  • only one synchronization is performed (the first synchronization or the second synchronization) allowing a time registration which, although less precise, and sufficient under certain conditions to estimate the data symbol (s) carried by the signal. treat.
  • the second synchronization takes into account the first synchronization information in order to synchronize the processing operations on the portion of the signal conveying the chirps having an instantaneous frequency with a slope opposite to that of the chirps detected during the first synchronization.
  • the first synchronization and the second synchronization are based on the detection of extreme values in the sequence defined by [Math.12]. In practice, such detection is done by comparison with a first predetermined threshold. More particularly, the Fourier transform of noise, assumed to be Gaussian, also follows a Gaussian distribution. Thus it can be shown that T (k, p) follows a chi-square distribution law with NP degrees of freedom.
  • the first predetermined threshold Th beyond which it is estimated that a peak corresponds to a chirp actually present in the signal to be processed is expressed as:
  • the first threshold Th is a function of the total number of successive elementary portions in question
  • the device 500 estimates one (or more) data symbol conveyed by one (or more) corresponding chirp in the signal of higher amplitude received from one. objects 100. To do this, the aforementioned principles of multiplication with a de-chirping sequence are implemented again, but on a resynchronized signal.
  • the device 500 performs, for a portion of the processed signal representative of the chirp conveying the data symbol in question: so-called synchronized sampling at the frequency M / T of the portion of the processed signal initiated as a function of the first synchronization information and / or second synchronization information delivering a sequence (or ordered set) of M synchronized samples representative of the chirp in question; a term-to-term so-called synchronized multiplication between, on the one hand, the sequence of M synchronized samples and, on the other hand, a sequence of M samples representative of the conjugated reference chirp (as described above), the multiplication delivering a sequence of M multiplied synchronized samples; and a so-called synchronized Fourier transform of the sequence of M multiplied synchronized samples delivering a sequence of M transformed synchronized samples.
  • phase of the peak in question is representative of the phase of the chirp in question.
  • management of the superimposed peaks is provided.
  • Such superimposed peaks are for example present at the output of the Fourier transform when two chirps emitted by two different objects 100 but conveying the same modulation symbol arrive at the level of the device 500 at the same time.
  • the principle here is to compare the amplitude of the peak of highest amplitude among the M synchronized samples transformed with a second predetermined threshold
  • the second predetermined threshold Th ' is a function of the average value of the peaks of highest amplitude detected in each of the successive chirps.
  • the sampling synchronized at the frequency M / T of the processed signal initiated according to the first synchronization information and / or the second synchronization information is extended so as to deliver a plurality of sequences of M synchronized samples.
  • Each sequence of M synchronized samples is representative of a corresponding fraction of duration T of the processed signal. The fractions in question are thus successive.
  • the synchronized term-to-term multiplication and the synchronized Fourier transform are implemented for each sequence of M synchronized samples of the plurality of sequence of M synchronized samples delivering a corresponding plurality of sequence of M synchronized transformed samples.
  • an average amplitude corresponding to the average of the amplitudes of each sample of highest amplitude of each sequence of M transformed synchronized samples is obtained.
  • an average phase corresponding to the mean of the phases of each sample of highest amplitude of each sequence of M transformed synchronized samples is obtained.
  • . is proportional to when ;
  • the amplitude of the peak of highest amplitude among the M transformed synchronized samples is compared with the second predetermined threshold Th '. If the amplitude of the peak in question is greater than Th ', it is decided that there are several superimposed peaks, otherwise it is decided that only one peak is present. For example, it is decided that the amplitude of the chirp corresponding to the sample with the highest amplitude is a function of: of the amplitude of the sample of highest amplitude when the amplitude of the sample in question is less than the second predetermined threshold Th ', and of a predetermined amplitude, eg the mean amplitude when the amplitude of the sample with the highest amplitude is greater than the second predetermined threshold Th '.
  • the phase the chirp corresponding to the sample of highest amplitude is a function of: the phase of the sample of highest amplitude when the amplitude of the sample in question is less than the second predetermined threshold Th ', and of a predetermined phase , eg the middle phase , when the amplitude of the sample with the highest amplitude is greater than the second predetermined threshold Th '.
  • step E300c (according to any one of the aforementioned embodiments) is implemented for a portion of the signal representative of an expected chirp, eg a chirp present in the preamble of a transmitted frame. by one of the objects 100.
  • an estimation bias is obtained.
  • the bias corresponds to a difference between the expected index of the peak of highest amplitude at the output of the Fourier transform and the index actually obtained at the output of the Fourier transform during the implementation of step E300c.
  • Such an estimation bias is for example taken into account during a subsequent implementation of step E300c (according to any one of the aforementioned embodiments) in order to estimate a data symbol conveyed by a chirp of the signal processed. Indeed, even though the first synchronization step E300a and / or the second synchronization step E300b is implemented, a residual synchronization error may occur. In this context, obtaining the estimation bias and its use in order to estimate the data symbols makes it possible to improve the overall demodulation performance.
  • the device 500 Based on the index , amplitude and phase during a step E310, the device 500 generates a signal representative of the chirp of higher amplitude. For example the following complex envelope is generated: [Math.20]
  • the device 500 subtracts the signal representative of the chirp of highest amplitude from the processed signal.
  • Such a subtraction is done in a coherent manner, i.e. so as to cancel the signal corresponding to the chirp of highest amplitude within the processed signal.
  • the subtraction takes into account the first synchronization information and the second synchronization information in order to obtain such consistency. An updated signal in which the higher amplitude chirp has been canceled is thus generated.
  • step E300 (according to any one of the aforementioned embodiments) is again implemented in order to estimate the parameters of the new chirp of higher amplitude present within the signal placed. up to date.
  • an iterative method is thus implemented in which for each iteration the parameters of the chirp of highest amplitude within the processed signal are estimated (step E300), a signal representative of the chirp of highest amplitude is generated. (step E310) then subtracted (step E320) from the processed signal in order to obtain an updated processed signal used for the next iteration.
  • step E310 subtracted from the processed signal in order to obtain an updated processed signal used for the next iteration.
  • step E300 are identical for each iteration. According to other embodiments, some (or all of the) implementations of step E300 are different depending on the iteration considered. For example, the first synchronization and the second synchronization are implemented only during the first iterations, when the interference is the most numerous. For the following iterations, only one synchronization (the first or the second synchronization) is implemented.
  • the steps of the method are implemented a predetermined number of iterations. In other embodiments, the steps of the method are implemented until no symbol is detected in the signal processed during the implementation of step E300.
  • the device 500 comprises a random access memory 503 (for example a RAM memory), a processing unit 502 equipped for example with a processor, and controlled by a computer program stored in a read only memory 501 (for example a ROM memory or a hard disc).
  • a random access memory 503 for example a RAM memory
  • a processing unit 502 equipped for example with a processor
  • a computer program stored in a read only memory 501 for example a ROM memory or a hard disc.
  • the code instructions of the computer program are for example loaded into the random access memory 503 before being executed by the processor of the processing unit 502.
  • FIG. 5 illustrates only one particular way, among several possible, of making the device 500 so that it performs certain steps of the estimation method according to the invention (according to any one of the embodiments and / or variants described) s above in relation to Fig. 3). Indeed, these steps can be performed either on a reprogrammable computing machine (a PC computer, a DSP processor or a microcontroller) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated computing machine (for example a set of logic gates such as an FPGA or ASIC, or any other hardware module).
  • a reprogrammable computing machine a PC computer, a DSP processor or a microcontroller
  • a program comprising a sequence of instructions
  • a dedicated computing machine for example a set of logic gates such as an FPGA or ASIC, or any other hardware module.
  • the corresponding program (that is to say the sequence of instructions) can be stored in a removable storage medium (such as for example a CD- ROM, DVD-ROM, USB key) or not, this storage medium being partially or totally readable by a computer or processor.
  • device 500 is included in base station 110. In some embodiments, device 500 is included in object 100.
  • device 500 is included in radio communications network monitoring equipment.
  • the device 500 is included in a node of the radio communications network.

Landscapes

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  • Signal Processing (AREA)
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation de symboles d'information véhiculés par un signal comprenant des chirps modulés. La modulation correspond à une permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée d'un chirp de base sur le temps symbole Ts. Un tel procédé comprend, pour une portion du signal représentative d'au moins deux chirps: - une première démodulation de la portion du signal délivrant: une estimation d'un premier symbole de modulation associé à un premier chirp de plus forte amplitude parmi les au moins deux chirps ainsi que de l'amplitude et de la phase du premier chirp; - une génération d'un signal représentatif du premier chirp à partir des estimations précitées; - une soustraction cohérente du signal représentatif du premier chirp à la portion du signal délivrant une portion mise-à-jour du signal; et - une deuxième démodulation de la portion mise-à-jour délivrant une estimation d'un deuxième symbole de modulation associé à un deuxième chirp parmi les au moins deux chirps.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé d'estimation de symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chlrps, produit programme d'ordinateur et dispositif correspondants. Domaine de l'Invention
Le domaine de l'invention est celui de la transmission de données via l'utilisation d'une forme d'onde dite « chirp ».
L'invention se rapporte plus particulièrement à une méthode de traitement d'une telle forme d'onde qui présente des performances améliorées par rapport aux techniques existantes avec une complexité d'implémentation comparable.
Une telle forme d'onde est utilisée pour la transmission de données via des liens de communication de différentes natures, e.g. acoustique, radiofréquence, etc. Par exemple la technologie LoRa® dédiée à la transmission basse consommation par les objets connectés via un lien radiofréquence utilise une telle forme d'onde. L'invention a ainsi des applications, notamment, mais non exclusivement, dans tous les domaines de la vie personnelle et professionnelle dans lesquels les objets connectés sont présents. Il s'agit par exemple des domaines de la santé, du sport, des applications domestiques (sécurité, électroménager, etc.), suivi d'objets, etc. Art antérieur et ses inconvénients
On s'attache plus particulièrement dans la suite de ce document à décrire une problématique existante dans le domaine des objets connectés dans lequel la technologie LoRa® est utilisée et à laquelle ont été confrontés les inventeurs de la présente demande de brevet. L'invention ne se limite bien sûr pas à ce domaine particulier d'application, mais présente un intérêt pour le traitement de tout signal de communication basé sur l'utilisation d'une forme d'onde dite « chirp » dans le cadre d'un système de communication dans lequel l'accès au canal de transmission se fait par contention.
Présentés comme la « troisième révolution de l'Internet », les objets connectés sont en train de s'imposer dans tous les domaines de la vie quotidienne et de l'entreprise. La plupart de ces objets sont destinés à produire des données grâce à leurs capteurs intégrés afin de fournir des services à valeur ajoutée pour leur propriétaire. De par les applications visées, ces objets connectés sont pour la plupart nomades. En particulier, ils doivent pouvoir transmettre les données produites, régulièrement ou à la demande, à un utilisateur déporté.
Pour ce faire, la transmission radio longue portée du type radio mobile cellulaire (2G/3G/4G...) a été une technologie de choix. Cette technologie permettait en effet de bénéficier d'une bonne couverture réseau dans la plupart des pays.
Cependant, l'aspect nomade de ces objets s'accompagne souvent d'un besoin en autonomie d'énergie. Or, même basés sur une des technologies radio mobile cellulaire les plus économes en énergie, les objets connectés actuels continuent de présenter une consommation rédhibitoire pour permettre un déploiement à grande échelle à un coût raisonnable.
Face à la problématique de la consommation du lien radio pour de telles applications nomades, de nouvelles technologies radio basse consommation et bas débit dédiées spécifiquement aux réseaux « Internet des Objets », c'est-à-dire des technologies radio pour des réseaux dits LPWAN (pour « Low-Power Wide-Area Networks » en anglais), sont développées.
En pratique, deux sortes de technologies peuvent être distinguées : d'un côté, il existe des technologies propriétaires comme par exemple la technologie de la société Sigfox®, ou bien la technologie LoRa®, ou encore la technologie de la société Qowisio®. Ces technologies non standardisées reposent toutes sur l'utilisation de la bande de fréquences « Industriel, Scientifique et Médical », dite ISM, et sur la réglementation associée à son utilisation. L'intérêt de ces technologies est qu'elles sont déjà disponibles et permettent le déploiement rapide de réseaux sur la base d'investissements limités. En outre, ils permettent le développement d'objets connectés très économes en énergie et à faible coût ; d'un autre côté, il existe plusieurs technologies promues par des organismes de normalisation. A titre d'exemple, on peut citer trois technologies standardisées auprès du 3GPP (pour « 3rd Génération Partnership Project » en anglais) : NB-loT (pour « Narrow Band - Internet of Things » en anglais), LTE MTC (pour « LongTerm Evolution - Machine Type Communication » en anglais) et EC-GSM-loT (pour « Extended Coverage - GSM - Internet of Things » en anglais). De telles solutions reposent sur l'utilisation des bandes de fréquences licenciées, mais peuvent également être utilisées sur des bandes de fréquences non licenciées.
Certains opérateurs de télécommunications se sont déjà intéressés à la technologie LoRa® pour déployer leur réseau dédié aux objets connectés. Par exemple, le brevet EP 2449690 B1 décrit une technique de transmission de l'information, sur laquelle se base la technologie LoRa®. Le document de brevet US 2019/149187 Al divulgue une méthode d'estimation de symboles véhiculés par une forme d'onde telle qu'utilisée dans la technologie LoRa®. Le document de brevet US 2019/229958 A1 divulgue une méthode pouvant s'appliquer à la génération et à la démodulation d'une telle forme d'onde.
Cependant, les premiers retours relèvent des expériences utilisateur peu satisfaisantes liées à des performances limitées du lien radio en conditions réelles. Notamment, l'accès aux ressources radio se faisant par contention dans un réseau de ce type, des collisions intra-système entre émissions de différents objets connectés vers une station de base donnée sont inévitables. Or il apparaît qu'il est délicat de gérer de telles collisions avec la modulation utilisée.
Il existe ainsi un besoin pour améliorer les performances en conditions réelles d'un système de communication utilisant une modulation basée sur la permutation circulaire d'un chirp de base pour transmettre des symboles de constellation, comme par exemple dans la technologie LoRa®. Plus particulièrement, il existe un besoin pour améliorer la robustesse du lien de communication en présence de collisions entre trames de données.
Exposé de l'Invention
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé d'estimation d'au moins deux symboles d'information d'une constellation de M symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chirps parmi M chirps. Un s-ème chirp parmi les M chirps est associé à un symbole, dit symbole de modulation, de rang s de la constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-1. Le s-ème chirp résulte d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole T. La modulation correspond, pour le symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée sur le temps symbole T, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=T. Un tel procédé comprend, pour une portion du signal représentative d'au moins deux chirps de la pluralité de chirps : une première démodulation de la portion du signal délivrant : une estimation d'un premier symbole de modulation associé à un chirp, dit premier chirp, de plus forte amplitude parmi les au moins deux chirps, une estimation de l'amplitude du premier chirp, et une estimation d'une phase du premier chirp ; une génération d'un signal représentatif du premier chirp à partir des estimations du premier symbole de modulation, de l'amplitude du premier chirp, et de la phase du premier chirp ; une soustraction cohérente du signal représentatif du premier chirp à la portion du signal délivrant une portion mise-à-jour du signal ; et une deuxième démodulation de la portion mise-à-jour du signal délivrant une estimation d'un deuxième symbole de modulation associé à un deuxième chirp parmi les au moins deux chirps.
Ainsi, l'invention propose une solution nouvelle et inventive pour améliorer la robustesse d'un lien de communication basé sur l'utilisation de chirps afin de véhiculer les symboles de données.
Plus particulièrement, le chirp de plus forte amplitude est ici vu comme une interférence du point de vue des autres chirps composant le signal traité, notamment lorsque les chirps en question se superposent au moins en partie temporellement comme cela arrive lors d'un accès par contention aux ressources radiofréquences. De la sorte, l'estimation des paramètres caractérisant le chirp de plus forte amplitude, puis la soustraction du signal représentatif du chirp en question au signal traité permet d'annuler l'interférence correspondante. La démodulation des autres chirps du signal ainsi traité est améliorée et donc la qualité globale du lien de communication également.
Selon un mode de réalisation, la première démodulation et/ou la deuxième démodulation comprend une première synchronisation comprenant, pour au moins une première portion élémentaire de durée T du signal : un premier échantillonnage de la première portion élémentaire délivrant une séquence de premiers échantillons ; une première multiplication terme à terme entre, d'une part, la séquence de premiers échantillons et, d'autre part, une séquence d'échantillons représentatifs d'un chirp de référence dit conjugué obtenu par application de la modulation à un chirp de base conjugué dont une fréquence instantanée varie entre la deuxième fréquence instantanée et la première fréquence instantanée pendant un temps symbole T, la première multiplication délivrant une séquence de premiers échantillons multipliés ; et une première transformée de Fourier de la séquence de premiers échantillons multipliés délivrant une séquence de premiers échantillons transformés. La première synchronisation délivre une première information de synchronisation du signal en fonction des premiers échantillons transformés.
Ainsi, une première information de synchronisation est obtenue par recherche d'une valeur maximale parmi les échantillons délivrés (e.g. la valeur maximale du module des échantillons en question) par une transformée de Fourier effectuée sur une multiplication du signal reçu avec un chirp de référence, e.g. un chirp de référence attendu tel qu'on peut en trouver dans le préambule d'une trame de données formée selon un standard particulier tel que le standard LoRa®.
Selon un mode de réalisation, la première multiplication et la première transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins une pluralité de premières portions élémentaires successives de durée T du signal délivrant au moins une pluralité correspondante de séquences de premiers échantillons transformés. La première synchronisation comprend, pour au moins une pluralité donnée de séquences de premiers échantillons transformés, au moins un premier moyennage fonction des premiers échantillons transformés de même rang au sein des séquences de premiers échantillons transformés de la pluralité donnée. Le premier moyennage répété pour tous les rangs de premiers échantillons transformés au sein des séquences de premiers échantillons transformés de la pluralité donnée délivre une séquence de premiers échantillons transformés moyennés. La première information de synchronisation est fonction d'une valeur maximale parmi les premiers échantillons transformés moyennés.
Ainsi, la précision de la première synchronisation est améliorée par moyennage sur plusieurs chirps de référence attendus, e.g. tel qu'on peut les trouver dans le préambule d'une trame de données formée selon un standard particulier tel que le standard LoRa®.
Selon un mode de réalisation, la multiplication et la transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins deux pluralités de premières portions élémentaires successives de durée T du signal délivrant au moins deux pluralités correspondantes de séquences de premiers échantillons transformés. Le premier moyennage mis en œuvre pour chaque pluralité de séquences de premiers échantillons transformés parmi les au moins deux pluralités délivre au moins deux séquences de premiers échantillons transformés moyennés correspondants. La première information de synchronisation est fonction d'une valeur maximale parmi les au moins deux séquences de premiers échantillons transformés moyennés.
Ainsi, les chirps de référence attendus sont recherchés sur différentes portions du signal, permettant par là-même d'améliorer les chances de synchronisation. Selon un mode de réalisation, la première démodulation et/ou la deuxième démodulation délivre les estimations si et seulement si la valeur maximale est supérieure à un premier seuil prédéterminé.
Ainsi, le procédé proposé gère les fausses détections de chirps.
Selon un mode de réalisation, le premier seuil prédéterminé est fonction d'un nombre de premières portions élémentaires dans une pluralité donnée de premières portions élémentaires.
Selon un mode de réalisation, la première démodulation et/ou la deuxième démodulation comprend une deuxième synchronisation comprenant, pour au moins une deuxième portion élémentaire de durée T du signal : un deuxième échantillonnage de la deuxième portion élémentaire délivrant une séquence de deuxièmes échantillons ; une deuxième multiplication terme à terme entre, d'une part, la séquence de deuxièmes échantillons de la deuxième portion élémentaire et, d'autre part, une séquence d'échantillons représentatifs d'un chirp de référence parmi les M chirps, la deuxième multiplication délivrant M deuxièmes échantillons multipliés ; et une deuxième transformée de Fourier de la séquence de deuxièmes d'échantillons multipliés délivrant une séquence de deuxièmes échantillons transformés.
La deuxième synchronisation délivre une deuxième information de synchronisation du signal en fonction des deuxièmes échantillons transformés.
Ainsi, une deuxième information de synchronisation est obtenue par recherche d'une valeur maximale parmi les échantillons délivrés (e.g. la valeur maximale du module des échantillons en question) par une transformée de Fourier effectuée sur une multiplication du signal reçu avec un chirp de référence dont la fréquence instantanée (i.e. la dérivée de la fréquence instantanée) présente une pente opposée à celle du chirp de référence recherché lors de la première synchronisation. Ainsi, des chirps de référence ayant des pentes de fréquence instantanée opposées sont détectés dans le signal traité. De tels chirps ayant des pentes de fréquence instantanée opposées sont utilisés dans le préambule des trames selon certaines standards tels que le standard LoRa®.
Comme décrit ci-dessous, la combinaison des informations de synchronisation obtenues à partir de tels chirps ayant des pentes de fréquence instantanée opposées permet de différencier les erreurs de synchronisation en temps et en fréquence. Par exemple, la deuxième synchronisation tient compte de la première information de synchronisation. Ainsi la précision de la deuxième information de synchronisation est améliorée.
Selon un mode de réalisation, la deuxième multiplication et la deuxième transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins une pluralité de deuxièmes portions élémentaires successives de durée T du signal délivrant au moins une pluralité correspondante de séquences de deuxièmes échantillons transformés. La deuxième synchronisation comprend, pour au moins une pluralité donnée de séquences de deuxièmes échantillons transformés, au moins un deuxième moyennage fonction des deuxièmes échantillons transformés de même rang au sein des séquences de deuxièmes échantillons transformés de la pluralité donnée. Le deuxième moyennage répété pour tous les rangs de deuxièmes échantillons transformés au sein des séquences de deuxièmes échantillons transformés de la pluralité donnée délivre une séquence de deuxièmes échantillons transformés moyennés. La deuxième information de synchronisation est fonction d'une valeur maximale parmi les deuxièmes échantillons transformés moyennés.
Ainsi, la précision de la deuxième synchronisation est améliorée par moyennage sur plusieurs chirps de référence attendus.
Selon un mode de réalisation, la multiplication et la transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins deux pluralités de deuxièmes portions élémentaires successives de durée T du signal délivrant au moins deux pluralités correspondantes de séquences de deuxièmes échantillons transformés. Le deuxième moyennage mis en œuvre pour chaque pluralité de séquences de deuxièmes échantillons transformés parmi les au moins deux pluralités délivre au moins deux séquences de deuxièmes échantillons transformés moyennés correspondants. La deuxième information de synchronisation est fonction d'une valeur maximale parmi les au moins deux séquences de deuxièmes échantillons transformés moyennés.
Ainsi, les chirps de référence attendus sont recherchés sur différentes portions du signal, permettant par là-même d'améliorer les chances de synchronisation.
Selon un mode de réalisation, l'une des première et deuxième informations de synchronisation est représentative d'une somme entre une erreur de synchronisation temporelle et une erreur de synchronisation fréquentielle. L'autre des première et deuxième informations de synchronisation est représentative d'une différence entre l'erreur de synchronisation temporelle et l'erreur de synchronisation fréquentielle. La première démodulation et/ou la deuxième démodulation comprend une sommation et une soustraction entre les première et deuxième informations de synchronisation délivrant l'erreur de synchronisation temporelle et l'erreur de synchronisation fréquentielle.
Ainsi, les erreurs de synchronisation en temps (e.g. l'instant d'échantillonnage du signal) et en fréquence (e.g. l'erreur sur la fréquence porteuse du signal) sont toutes les deux obtenues.
Selon un mode de réalisation, la première démodulation et/ou la deuxième démodulation comprend, pour au moins une fraction de durée T de la portion de signal représentative d'un chirp attendu, dite fraction attendue : un échantillonnage dit synchronisé de la fraction attendue initié en fonction de la première information de synchronisation et/ou de la deuxième information de synchronisation délivrant une séquence d'échantillons synchronisés attendus représentatifs du chirp attendu ; une multiplication terme à terme dite synchronisée entre, d'une part, la séquence d'échantillons synchronisés attendus et, d'autre part, la séquence d'échantillons représentatifs du chirp de référence conjugué, la multiplication délivrant une séquence d'échantillons synchronisés multipliés attendus ; et une transformée de Fourier dite synchronisée de la séquence d'échantillons synchronisés multipliés attendus délivrant une séquence d'échantillons synchronisés transformés attendus.
Un biais d'estimation du chirp attendu est fonction d'un échantillon synchronisé transformé attendu de plus forte amplitude. La première démodulation et/ou la deuxième démodulation délivre au moins un biais d'estimation correspondant audit au moins un chirp attendu.
Selon un mode de réalisation, la première démodulation et/ou la deuxième démodulation comprend, pour au moins une fraction de durée T de la portion de signal représentative du premier chirp, dite fraction premier chirp, et/ou pour au moins une fraction de durée T de la portion de signal représentative du deuxième chirp, dite fraction deuxième chirp : un échantillonnage dit synchronisé de la fraction premier chirp et/ou de la fraction deuxième chirp initié en fonction de la première information de synchronisation et/ou de la deuxième information de synchronisation délivrant une séquence de premiers échantillons synchronisés représentatifs du premier chrip et/ou une séquence de deuxièmes échantillons synchronisés représentatifs du deuxième chirp ; une multiplication terme à terme dite synchronisée entre, d'une part, la séquence de premiers échantillons synchronisés et/ou la séquence de deuxièmes échantillons synchronisés et, d'autre part, la séquence d'échantillons représentatifs du chirp de référence conjugué, la multiplication délivrant une séquence de premiers échantillons synchronisés multipliés et/ou une séquence de deuxièmes échantillons synchronisés multipliés ; et une transformée de Fourier dite synchronisée de la séquence de premiers échantillons synchronisés multipliés délivrant une séquence de premiers échantillons synchronisés transformés et/ou une transformée de Fourier dite synchronisée de la séquence de deuxièmes échantillons synchronisés multipliés délivrant une séquence de deuxièmes échantillons synchronisés transformés.
Les estimations associées au premier chirp sont fonction d'un échantillon de plus forte amplitude parmi les premiers échantillons synchronisés transformés et/ou les estimations associées au deuxième chirp sont fonction d'un échantillon de plus forte amplitude parmi les deuxièmes échantillons synchronisés transformés.
Selon un mode de réalisation, les estimations sont en outre fonction dudit au moins un biais d'estimation.
Selon un mode de réalisation, la première démodulation comprend une comparaison entre, d'une part, l'amplitude de l'échantillon de plus forte amplitude parmi les premiers échantillons synchronisés transformés, dit premier échantillon de plus forte amplitude, et, d'autre part, un deuxième seuil prédéterminé. L'estimation de l'amplitude du premier chirp est fonction : de l'amplitude du premier échantillon de plus forte amplitude lorsque l'amplitude du premier échantillon de plus forte amplitude est inférieure au deuxième seuil prédéterminé, et d'une amplitude prédéterminée lorsque l'amplitude du premier échantillon de plus forte amplitude est supérieure au deuxième seuil prédéterminé.
L'estimation de la phase du premier chirp est fonction : de la phase du premier échantillon de plus forte amplitude lorsque l'amplitude du premier échantillon de plus forte amplitude est inférieure au deuxième seuil prédéterminé, et d'une phase prédéterminée lorsque l'amplitude du premier échantillon de plus forte amplitude est supérieure au deuxième seuil prédéterminé.
Ainsi, différents chirps modulés superposés temporellement ne sont pas considérés comme un seul et unique chirps par la méthode proposée. De la sorte, différents symboles de modulations, quand bien même identiques et concomitant temporellement, sont estimés dans le signal reçu.
Selon un mode de réalisation, l'échantillonnage synchronisé de la fraction premier chirp est prolongé dans le temps de sorte à délivrer une pluralité de séquences d'échantillons synchronisés représentatifs d'une pluralité de fractions successives de durée T de la portion de signal. La multiplication terme à terme synchronisée et la transformée de Fourier synchronisée sont mises en œuvre pour chaque séquence d'échantillons synchronisés de la pluralité de séquences d'échantillons synchronisés délivrant une pluralité correspondante de séquences d'échantillons synchronisés transformés. L'amplitude prédéterminée est fonction d'une moyenne des amplitudes de chaque échantillon de plus forte amplitude de chaque séquence d'échantillons synchronisés transformés. La phase prédéterminée est fonction d'une moyenne des phases de chaque échantillon de plus forte amplitude de chaque séquence d'échantillons synchronisés transformés.
Selon un mode de réalisation, le deuxième seuil prédéterminé est fonction du paramètre M et de l'amplitude prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, la portion du signal est représentative d'au moins trois chirps de la pluralité de chirps et le premier chirp est le chirp de plus forte amplitude parmi les au moins trois chirps. Le deuxième symbole de modulation étant associé à un chirp, dit deuxième chirp, de plus forte amplitude après le premier chirp parmi les au moins trois chirps, la deuxième démodulation délivre une estimation de l'amplitude du deuxième chirp et une estimation d'une phase du deuxième chirp. Le procédé comprend en outre : une génération d'un signal représentatif du deuxième chirp à partir des estimations du deuxième symbole de modulation, de l'amplitude du deuxième chirp, et de la phase du deuxième chirp ; une soustraction cohérente du signal représentatif du deuxième chirp à la portion mise-à- jour du signal délivrant une deuxième portion mise-à-jour du signal ; et une troisième démodulation de la deuxième portion mise-à-jour du signal délivrant une estimation d'un troisième symbole de modulation associé à un troisième chirp parmi les au moins trois chirps.
Ainsi, un troisième chirp est démodulé de manière améliorée.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d'un procédé tel que décrit précédemment, selon l'un quelconque de ses différents modes de réalisation, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un dispositif d'estimation d'au moins deux symboles d'information d'une constellation de M symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chirps parmi M chirps. Un tel dispositif d'estimation comprend une machine de calcul reprogrammable ou une machine de calcul dédiée configurée pour mettre en œuvre les étapes du procédé d'estimation selon l'invention (selon l'un quelconque des différents modes de réalisation précités). Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux des étapes correspondantes du procédé d'estimation décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :
[Fig.1] représente une pluralité d'objets connectés à une station de base d'un réseau de radiocommunication du type bas débit et basse consommation selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Flg.2a] illustre la fréquence instantanée d'un chirp de base ;
[Flg.2b] illustre la modulation du chirp de base de la Fig.2a via une permutation circulaire du motif de variation de sa fréquence instantanée ;
[Flg.2c] illustre la fréquence instantanée du chirp résultant de la modulation du chirp de base de la Fig.2a via la permutation circulaire illustrée sur la Fig.2b ;
[Fig.3] représente les étapes d'un procédé d'estimation de symboles d'information portés par un signal comprenant une pluralité de chirps selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Fig.4a] illustre la recherche d'une valeur maximale parmi les échantillons en sortie d'une transformée de Fourier effectuée sur une multiplication du signal traité avec un chirp de référence attendu telle que mise en œuvre dans certaines étapes du procédé d'estimation de la Fig.3 selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Fig.4b] illustre la recherche d'une valeur maximale d'une fonction M(p) telle que mise en œuvre dans certaines étapes du procédé d'estimation de la Fig.3 selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Fig.5] représente un exemple de structure de dispositif permettant la mise en œuvre des étapes du procédé d'estimation de la Fig.3 selon un mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'Invention Le principe général de l'invention repose sur l'estimation des paramètres caractérisant un premier chirp (e.g. le chirp de plus forte amplitude) dans un signal comprenant une pluralité de chirps. Plus particulièrement, le premier chirp est vu comme une interférence du point de vue des autres chirps composant le signal traité, notamment lorsque les chirps en question se superposent temporellement, au moins en partie, comme cela arrive lors d'un accès par contention au canal de transmission. De la sorte, l'estimation des paramètres caractérisant le premier chirp permet la génération d'un signal représentatif du premier chirp en question. La soustraction, au signal traité, du signal représentatif du premier chirp permet ainsi de réduire les interférences du point de vue des autres chirps présents dans le signal. La démodulation des autres chirps du signal est ainsi améliorée et donc la qualité globale du lien de communication également.
On présente désormais, en relation avec la Fig.1 une pluralité d'objets 100 connectés à une station de base 110 d'un réseau de radiocommunication du type bas débit et basse consommation selon un mode de réalisation de l'invention.
Plus particulièrement, le réseau de radiocommunication met en œuvre le protocole de communication LoRa®. Selon un tel protocole, la transmission de données dans le sens montant entre les U objets 100 et la station de base 110 se fait par contention dans les bandes de fréquences ISM. De la sorte, la probabilité de collisions de trames de données au niveau de la station de base 110 est non nulle et augmente avec le nombre U d'objets 100 connectés. Par ailleurs, selon un tel protocole, l'utilisation d'un même facteur d'étalement SF pour la transmission des chirps par les différents objets 100 conduit à des collisions destructrices, i.e. à des pertes d'orthogonalité entre les chirps, lorsque les chirps en question sont transmis sur la même fréquence porteuse.
Dans d'autres modes de réalisation, d'autres protocoles de communication mettant en œuvre une forme d'onde dite « chirp » telle que décrite ci-dessous sont considérés.
Dans d'autres modes de réalisation, les objets 100 ne transmettent pas les chirps à destination de la station de base 110 sur la même fréquence porteuse. Cependant même dans ce cas des collisions temporelles peuvent survenir dans un contexte d'accès par contention aux ressources radiofréquences.
On présente désormais, en relation avec les Fig.2a, Fig.2b et Fig.2c, la modulation d'un chirp de base via une permutation circulaire du motif de variation de sa fréquence instantanée. Un tel chirp de base est défini comme le chirp à partir duquel sont obtenus les autres chirps utilisés pour la transmission de l'information suite au processus de modulation par les symboles de modulation.
Plus particulièrement, la phase instantanée Φ(t) (i.e. la phase de l'enveloppe complexe représentant le chirp en question) du chirp de base s'exprime pour t dans l'intervalle (Fig.2a) comme avec :
T : la durée symbole (également appelée intervalle de signalisation par exemple dans le standard LoRa®) ;
B = 2SF/T : la bande passante du signal avec SF le facteur d'étalement, ou nombre de bit par symbole (M = 2SF est alors le nombre total de symboles dans la constellation de symboles de modulation).
Sur la base de ces notations, la fréquence instantanée f(t) du chirp de base, qui correspond à la dérivée de phase instantanée Φ(t) , s'exprime comme La fréquence instantanée f(t) est ainsi liée à la vitesse de rotation angulaire dans le plan complexe du vecteur dont les coordonnées sont données par les signaux en phase et en quadrature représentant le signal modulant (i.e. les parties réelle et imaginaire de l'enveloppe complexe en pratique) destiné à moduler la porteuse radiofréquence de manière à transposer le signal chirp de base sur une fréquence porteuse.
La fréquence instantanée f(t) du chirp de base illustrée sur la Fig.2a est linéaire dans le temps, i.e. varie linéairement entre une première fréquence instantanée, ici -B/2, et une deuxième fréquence instantanée, ici +B/2, pendant la durée T d'un symbole. En effet, un chirp présentant une fréquence instantanée linéaire est utilisé en tant que chirp de base (également appelé chirp « brut ») dans le standard LoRa®.
Dans d'autres modes de réalisation, d'autres types de chirps de base sont considérés, par exemple des chirps de base dont la fréquence instantanée présente une pente négative, ou bien dont la fréquence instantanée ne varie pas linéairement en temps.
De retour aux Fig.2a, Fig.2b et Fig.2c, la modulation d'un chirp correspond, pour un symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole T, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=T.
Plus particulièrement, on peut noter comme étant la fréquence instantanée du chirp transmis par le i-ème objet 100 connecté, i un entier quelconque de 1 à U, sur l'intervalle de temps La fréquence instantanée du chirp en question est obtenue par décalage temporel d'une durée de et permutation circulaire comme illustré sur les Fig.2b et Fig.2c. Ici, mi(p) est une valeur entière entre 0 et M-1 qui représente le symbole de modulation véhiculé par le chirp transmis par le i-ème objet 100 connecté sur l'intervalle de temps
De la sorte, s'exprime comme la dérivée de la phase instantanée
[Math.1]
On obtient ainsi sur l'intervalle de temps
[Math.2]
Et sur l'intervalle de temps
[Math.3]
15
Ainsi, si l'on note xi(t) l'enveloppe complexe du signal transmis par le i-ème objet 100 connecté, on a :
[Math.4]
Par ailleurs, le signal transmis par chaque objet 100 suit la structure de trame définie par le standard LoRa®. Une telle trame débute par un préambule de Np chirps de base tels que décrits précédemment (i.e. dont la fréquence instantanée présente une pente positive). Ensuite vient un mot de synchronisation qui prend la forme de deux chirps de synchronisation présentant une modulation prédéterminée. Ensuite, viennent 2.25 chirps dits SFD (pour « Start of the Frame Délimiter » en anglais). De tels chirps SFD correspondent à des chirps non modulés mais avec une fréquence instantanée présentant une pente négative. En d'autres termes, les chirps SFD peuvent être vus comme les conjugués (au sens de l'opération mathématique à appliquer aux enveloppes complexes correspondantes) des chirps de base. Ensuite, le flux de données utiles est généré sous forme de symboles. Sur la base d'une telle structure de trame, une enveloppe complexe du signal transmis par le i-ème objet 100 connecté peut se mettre sous la forme :
[Math.5] avec la phase instantanée du mot de synchronisation.
De la sorte, l'enveloppe complexe du signal total reçu par la station de base 110 peut s'écrire de manière générale :
[Math.6] avec respectivement la puissance, la phase initiale, l'offset de désynchronisation en temps et l'offset de désynchronisation en fréquence du signal reçu du i-ème objet 100. Par ailleurs, w(t) est l'enveloppe complexe du bruit en réception, supposé ici additif blanc et Gaussien, ou AWGN (pour « Additive white Gaussian noise » en anglais).
On présente désormais, en relation avec la Fig.3, les étapes d'un procédé d'estimation de symboles d'information selon un mode de réalisation de l'invention. Plus particulièrement, le signal y(t) dont l'expression est donnée par l'équation [Math.6] est pris comme exemple d'application des étapes du présent procédé d'estimation. Certains traitements mis en œuvre par certaines étapes du procédé d'estimation sont par ailleurs illustrés plus avant par les Fig.4a et Flg.4b. Démodulation :
Lors d'une étape E300, une démodulation d'une portion du signal y(t) est effectuée par un dispositif d'estimation tel que le dispositif 500 décrit plus avant ci-dessous en relation avec la Fig.5. Dans le mode de réalisation considéré, le dispositif 500 est compris dans la station de base 110. Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif 500 est par exemple déporté dans un cœur de réseau auquel est connectée la station de base 110 ou bien dans un autre dispositif de réception des signaux émis par les objets 100 (e.g. un équipement de surveillance du réseau, etc.). Première synchronisation : De retour à la Fig.3, le dispositif 500 reçoit de manière continue le signal dont l'expression est donnée ci-dessus par [Math.6]. Le dispositif 500 met en œuvre une étape E300a de première synchronisation afin de pouvoir se synchroniser sur les portions utiles du signal véhiculant les symboles de données. Pour ce faire, le dispositif 500 effectue tout d'abord un échantillonnage à la fréquence B=1/Ts du signal y(t) de manière à obtenir la séquence (ou l'ensemble ordonné) d'échantillons :
[Math.7]
Dans l'équation [Math.7], représente l'erreur temporelle entre le signal y(t) défini ci-dessus via l'équation [Math.6] et une séquence de de-chirping utilisée par le dispositif 500 pour annuler les pentes de fréquence instantanée des chirps. En pratique, une telle séquence de de-chirping est une séquence de chirps de référence conjugués. Un chirp de référence conjugué correspond au conjugué (au sens de l'opération mathématique à appliquer aux enveloppes complexes correspondantes) d'un chirp de référence parmi les M chirps modulés. Un tel chirp de référence conjugué présente ainsi une fréquence instantanée avec une pente opposée à celle du chirp de base. En d'autres termes, le chirp de référence conjugué est obtenu par application du principe de modulation décrit ci-dessus en relation avec les Fig.2a, Fig.2b et Fig.2c à un chirp de base dit conjugué dont une fréquence instantanée varie entre la deuxième fréquence instantanée et la première fréquence instantanée pendant un temps symbole T.
Dans la suite on considère que le chirp de référence correspond au chirp de base comme le montre l'expression [Math.8] ci-dessous de la séquence implémentée dans le présent mode de réalisation. Cependant, dans d'autres modes de réalisation, d'autre chirps de référence parmi les M chirp de la constellation peuvent être considérés.
De même, les traitements décrits dans le présent mode de réalisation sont basés sur un échantillonnage à la fréquence B=1/Ts du signal y(t) . Dans d'autres modes de réalisation, d'autres fréquences d'échantillonnage sont considérées, e.g. les fréquences multiples entières de B=1/Ts ou bien même des fréquences d'échantillonnage quelconques.
De retour à la Fig.3, on peut écrire de manière générale le paramètre sous la forme avec Ki un entier naturel et Ti pouvant se mettre sous la forme a et où vec désigne la partie entière de Ti. Le dispositif 500 effectue ainsi une multiplication terme à terme entre, d'une part, la séquence y(n) d'échantillons du signal y(t) d'autre part, une séquence d(n) d'échantillons représentatifs de la forme d'onde de de-chirping :
[Math.8]
Après application d'une transformée de Fourier au produit de la séquence y(n) et de la séquence d(n) , on obtient la séquence :
[Math.9] avec :
[Math.10] où :
• est le nombre de signaux reçus pendant la p-ème section temporelle de durée T d'application de la séquence de de-chirping d(n) .
. , pour est la phase initiale du i-ème signal reçu pendant la pi-ème section de durée T ;
. , pour , est la fréquence du pic détecté du i-ème signal reçu dans la pi-ème section de durée T dans un mode non synchronisé.
Plus particulièrement, la relation entre et la fréquence du symbole initialement transmis s'exprime comme suit :
[Math.ll]
Or, les .N p symboles transmis pendant le préambule d'une trame LoRa ® correspondent à des valeurs qui sont nulles. De la sorte, , pour pi correspondant à un chirp de préambule d'une trame LoRa®, donne directement une estimation de la somme entre l'erreur temporelle de synchronisation et l'erreur fréquentielle de synchronisation
Ainsi, en privilégiant le signal ayant la plus forte amplitude transmis par l'un des objets
100, dénoté via l'indice i=s dans la suite, il est possible, via l'estimation des symboles véhiculés par les chirps de préambule, d'obtenir une première information de synchronisation représentative d'une somme entre l'erreur temporelle de synchronisation et l'erreur fréquentielle de synchronisation pour le signal de plus forte amplitude en question.
Pour ce faire, la détection du début du préambule de la trame correspondant au signal de plus forte amplitude transmis par l'un des objets 100 met en œuvre un moyennage fonction des échantillons transformés de la séquence donnée par l'équation [Math.9]. Par exemple, la détection du début du préambule de la trame en question met en œuvre un moyennage fonction du module au carré de la séquence d'échantillons transformés délivrés en sortie de transformée de Fourier et donnée par l'équation [Math.9], Un tel moyennage se fait avantageusement sur le nombre NP de chirps composant le préambule (ou, plus généralement, sur une pluralité de portions élémentaires successives de durée T du signal traité), et de manière glissante sur NB portions élémentaire successives de durée T (ou, plus généralement, sur plusieurs pluralités de portions élémentaires successives de durée T du signal traité). On obtient ainsi la séquence T(k,p) avec k de 0 à M-1 et P de 1 à NB :
[Math.12] avec la variance du bruit w(t) . Une telle variance est par exemple estimée pendant les périodes dans lesquelles aucun signal utile n'est reçu.
Sur la base de la séquence , une estimation de l'indice de l'échantillon correspondant au début du préambule de la trame correspondant au signal de plus forte amplitude transmis par l'un des objets 100 est donnée par :
[Math.13] avec la fonction qui représente les valeurs maximale de pour tout p :
[Math.14] Un telle fonction M(p) est par exemple illustrée sur la Fig.4b dans le cas où trois objets
100 (i.e. U=3) émettent vers la station de base 110.
Dans d'autres modes de réalisation, un tel moyennage sur le nombre NP de chirp composant le préambule et/ou de manière glissante sur NB portions élémentaire successives de durée T n'est pas mis en œuvre, et la détection du début du préambule de la trame correspondant au signal de plus forte amplitude se fait par simple recherche d'une valeur maximale parmi une séquence d'échantillons délivrée (e.g. la valeur maximale du module des échantillons en question) par une transformée de Fourier effectuée sur une multiplication du signal reçu avec un chirp de référence attendu (e.g. un chirp de référence attendu dans le préambule d'une trame de données formée selon le standard LoRa®). La Fig.4a représente un exemple d'une telle séquence d'échantillons délivrée par la transformée de Fourier en question dans le cas où 3 objets 100 (i.e. U=3) émettent vers la station de base 110. L'indice (ou rang) du pic 400 de plus forte amplitude correspond ainsi au symbole de synchronisation cherché dans le signal de plus forte amplitude émis par un objet 100. Les autres pics correspondent ici aux signaux émis par les autres objets 100.
De retour à la Fig.3, le pic de plus forte amplitude en sortie de transformée de Fourier des M échantillons représentatifs d'un chirp de préambule permet d'obtenir la première information de synchronisation représentative d'une somme entre l'erreur temporelle de synchronisation et l'erreur fréquentielle de synchronisation pour le signal de plus forte amplitude en question comme décrit ci-dessus en relation avec l'équation [Math.llj. En notant l'indice du pic du signal de plus forte amplitude en question, on peut ainsi écrire :
[Math.15] où mod désigne la fonction modulo. Deuxième synchronisation :
Lors d'une étape E300b, le dispositif 500 effectue une deuxième synchronisation.
Plus particulièrement, lors de la deuxième synchronisation le dispositif 500 met en œuvre les mêmes traitements que lors de la première synchronisation décrite ci-dessus si ce n'est que la séquence de de-chirping considérée est composée de chirps de référence présentant une fréquence instantanée avec une pente identique à celle du chirp de base. En d'autres termes, les chirps de référence maintenant considérés sont des chirps modulés parmi les M chirps de la constellation. Une telle séquence de de-chirping permet maintenant de détecter des chirps présentant une fréquence instantanée avec une pente opposée à celle des chirps détectés pendant la première synchronisation précitée. Par exemple, une telle séquence de de-chirping permet de détecter les chirps SFD dans une trame définie par le standard LoRa®.
Ainsi, toutes choses égales par ailleurs avec la première synchronisation, la deuxième synchronisation permet d'obtenir une deuxième information de synchronisation représentative d'une différence entre l'erreur temporelle de synchronisation et l'erreur fréquentielle de synchronisation pour le signal de plus forte amplitude transmis par l'un des objets 100.
En notant l'indice du pic du signal de plus forte amplitude en question estimé lors de la deuxième synchronisation, on peut ainsi écrire : [Math.16] où mod désigne la fonction module.
De la sorte, en implémentant une sommation et une soustraction entre la première information de synchronisation et la deuxième information de synchronisation, le dispositif 500 détermine l'erreur de synchronisation temporelle et l'erreur de synchronisation fréquentielle pour le signal de plus forte amplitude reçu depuis l'un des objets 100. De telles erreurs de synchronisation temporelle et fréquentielle permettent d'estimer avec précision le ou les symboles de données véhiculés par le ou les chirps du signal de plus forte amplitude.
Dans d'autres modes de réalisation, une seule synchronisation est effectuée (la première synchronisation ou la deuxième synchronisation) permettant un recalage temporel qui, bien que moins précis, et suffisant dans certaines conditions pour estimer le ou les symboles de données véhiculés par le signal à traiter.
Dans certains modes de réalisation, la deuxième synchronisation tient compte de la première information de synchronisation afin de synchroniser les traitements sur la portion du signal véhiculant les chirps présentant une fréquence instantanée avec une pente opposée à celle des chirps détectés pendant la première synchronisation.
Gestion des fausses alarmes :
De retour à la Fig.3, comme décrit ci-dessus, la première synchronisation et la deuxième synchronisation sont basées sur la détection de valeurs extrémales dans la séquence définie par [Math.12]. En pratique, une telle détection se fait par comparaison avec un premier seuil prédéterminé. Plus particulièrement, la transformée de Fourier du bruit , supposé Gaussien, suit également une distribution Gaussienne. Ainsi il peut être démontré que T(k,p) suit une loi de distribution chi-carré à NP degrés de liberté.
Ainsi, si on note la probabilité de fausse alarme, on peut définir les hypothèses suivantes :
On peut ainsi écrire :
[Math.17| avec la fonction de distribution cumulative de la distribution chi-carré à NP degrés de liberté.
Pour une probabilité Pfa de fausse alarme prédéterminée, le premier seuil Th prédéterminé au-delà duquel il est estimé qu'un pic correspond à un chirp effectivement présent dans le signal à traiter s'exprime comme :
[Math.18]
De la sorte, si pour tout p de 1 à NB (ou plus généralement pour tout p de
1 au nombre total de portions élémentaires successives de durée T du signal sur lesquelles la moyenne définissant T(k, p) est prise (on note que dans ce cas, le premier seuil Th est fonction du nombre total de portions élémentaires successives en question)), aucune synchronisation n'est effectuée et aucune estimation n'est délivrée à l'issue de la mise en œuvre de l'étape E300 de démodulation. A contrario, si T(k, p) est supérieure ou égale au premier seuil Th prédéterminé, il est décidé qu'un pic est détecté, i.e. qu'un chirp véhiculant un symbole correspondant est détecté. Estimation d'un symbole de données :
Une fois la ou les informations de synchronisation disponibles, lors d'une étape E300c, le dispositif 500 estime un (ou plusieurs) symbole de données véhiculé par un (ou plusieurs) chirp correspondant dans le signal de plus forte amplitude reçu depuis l'un des objets 100. Pour ce faire, les principes précités de multiplication avec une séquence de de-chirping sont mis en œuvre à nouveau, mais sur un signal resynchronisé. En d'autres termes, le dispositif 500 effectue, pour une portion du signal traité représentative du chirp véhiculant le symbole de donnée en question : un échantillonnage dit synchronisé à la fréquence M/T de la portion du signal traité initié en fonction de la première information de synchronisation et/ou de la deuxième information de synchronisation délivrant une séquence (ou ensemble ordonné) de M échantillons synchronisés représentatifs du chirp en question ; une multiplication terme à terme dite synchronisée entre, d'une part, la séquence de M échantillons synchronisés et, d'autre part, une séquence de M échantillons représentatifs du chirp de référence conjugué (tel que décrit ci-dessus), la multiplication délivrant une séquence de M échantillons synchronisés multipliés ; et une transformée de Fourier dite synchronisée de la séquence de M échantillons synchronisés multipliés délivrant une séquence de M échantillons synchronisés transformés.
Par exemple, lorsque ces traitements sont appliqués à la Ps-ème section élémentaire de longueur T synchronisée :
• l'indice du pic de plus haute amplitude parmi les M échantillons synchronisés transformés est représentatif du symbole de donnée véhiculé par le chirp localisé temporellement dans la Ps-ème section en question ;
• l'amplitude du pic en question est représentative de l'amplitude du chirp en question ; et
• la phase du pic en question est représentative de la phase du chirp en question.
Cependant, dans certains modes de réalisation, une gestion des pics superposés est proposée. De tels pics superposés sont par exemple présents en sortie de transformée de Fourier lorsque deux chirps émis par deux objets 100 différents mais véhiculant un même symbole de modulation arrivent en même temps au niveau du dispositif 500.
Plus particulièrement, le principe est ici de comparer l'amplitude du pic de plus haute amplitude parmi les M échantillons synchronisés transformés à un deuxième seuil prédéterminé
Th'.
Par exemple, le deuxième seuil prédéterminé Th' est fonction de la valeur moyenne des pics de plus haute amplitude détectés dans chacun des chirps successifs. Pour ce faire, l'échantillonnage synchronisé à la fréquence M/T du signal traité initié en fonction de la première information de synchronisation et/ou de la deuxième information de synchronisation est prolongé de sorte à délivrer une pluralité de séquences de M échantillons synchronisés. Chaque séquence de M échantillons synchronisés est représentative d'une fraction correspondante de durée T du signal traité. Les fractions en question sont ainsi successives. Par ailleurs, la multiplication terme à terme synchronisée et la transformée de Fourier synchronisée sont mises en œuvre pour chaque séquence de M échantillons synchronisés de la pluralité de séquence de M échantillons synchronisés délivrant une pluralité correspondante de séquence de M échantillons synchronisés transformés.
Ainsi, une amplitude moyenne correspondant à la moyenne des amplitudes de chaque échantillon de plus forte amplitude de chaque séquence de M échantillons synchronisés transformés est obtenue. Par ailleurs, une phase moyenne correspondant à la moyenne des phases de chaque échantillon de plus forte amplitude de chaque séquence de M échantillons synchronisés transformés est obtenue.
Sachant que la transformée de Fourier du bruit w(t) , supposé Gaussien, suit également une distribution Gaussienne, suit une loi de Rice avec u le paramètre de localisation (ou « location parameter » en anglais) et v le paramètre de mise à l'échelle (ou « scale parameter » en anglais), telle que :
. est proportionnelle à lorsque ; et
. est proportionnelle à autrement.
Ainsi, on peut définir les hypothèses suivantes :
• H0 : un seul pic existe pour un indice k donné ; et
• H1 : plusieurs pics existent et sont supperposés pour un indice k donné.
En reprenant la même définition pour la probabilité de fausse alarme dans le cas présent que pour la probabilité décrite ci-dessus, on obtient :
25 [Math.20]
Ainsi, l'amplitude du pic de plus haute amplitude parmi les M échantillons synchronisés transformés est comparée au deuxième seuil prédéterminé Th' . Si l'amplitude du pic en question est supérieure à Th' , il est décidé qu'il y a plusieurs pics superposés, sinon il est décidé qu'un seul pic est présent. Par exemple, il est décidé que l'amplitude du chirp correspondant à l'échantillon de plus forte amplitude est fonction : de l'amplitude de l'échantillon de plus forte amplitude lorsque l'amplitude de l'échantillon en question est inférieure au deuxième seuil prédéterminé Th' , et d'une amplitude prédéterminée, e.g. l'amplitude moyenne lorsque l'amplitude de l'échantillon de plus forte amplitude est supérieure au deuxième seuil prédéterminé Th'.
De même, il est décidé que la phase du chirp correspondant à l'échantillon de plus forte amplitude est fonction : de la phase de l'échantillon de plus forte amplitude lorsque l'amplitude de l'échantillon en question est inférieure au deuxième seuil prédéterminé Th' , et d'une phase prédéterminée, e.g. la phase moyenne , lorsque l'amplitude de l'échantillon de plus forte amplitude est supérieure au deuxième seuil prédéterminé Th' .
Obtention et utilisation d'un biais d'estimation :
Dans certains modes de réalisation, l'étape E300c (selon l'un quelconque des modes de réalisation précité) est mise en œuvre pour une portion du signal représentative d'un chirp attendu, e.g. un chirp présent dans le préambule d'une trame émise par l'un des objets 100.
De la sorte, par comparaison du symbole véhiculé par le chirp attendu tel qu'estimé via la mise en œuvre de l'étape E300c avec la valeur attendue du symbole en question, un biais d'estimation est obtenu. Par exemple, le biais correspond à une différence entre l'indice attendu du pic de plus forte amplitude en sortie de transformée de Fourier et l'indice effectivement obtenu en sortie de transformée de Fourier lors de la mise en œuvre de l'étape E300c.
Un tel biais d'estimation est par exemple pris en compte lors d'une mise en œuvre ultérieure de l'étape E300c (selon l'un quelconque des modes de réalisation précité) afin d'estimer un symbole de donnée véhiculé par un chirp du signal traité. En effet, quand bien même l'étape E300a de première synchronisation et/ou l'étape E300b de deuxième synchronisation est mise en œuvre, une erreur de synchronisation résiduelle peut subvenir. Dans ce cadre, l'obtention du biais d'estimation et son utilisation afin d'estimer les symboles de données permet d'améliorer les performances globales de démodulation.
Génération et soustraction du signal représentatif du chirp de plus forte amplitude :
De retour à la Fig.3, sur la base de l'indice , de l'amplitude et de la phase lors d'une étape E310 le dispositif 500 génère un signal représentatif du chirp de plus forte amplitude. Par exemple l'enveloppe complexe suivante est générée : [Math.20]
Ainsi, lors d'une étape E320, le dispositif 500 soustrait le signal représentatif du chirp de plus forte amplitude au signal traité. Une telle soustraction se fait de manière cohérente, i.e. de sorte à annuler le signal correspondant au chirp de plus forte amplitude au sein du signal traité. Par exemple, la soustraction prend en compte la première information de synchronisation et la deuxième information de synchronisation afin d'obtenir une telle cohérence. Un signal mis à jour dans lequel le chirp de plus forte amplitude a été annulé est ainsi généré.
Itération du procédé :
Sur la base du signal mis à jour, l'étape E300 (selon l'un quelconque des modes de réalisation précité) est de nouveau mise en œuvre afin d'estimer les paramètres du nouveau chirp de plus forte amplitude présent au sein du signal mis à jour.
Selon certains modes de réalisation, un procédé itératif est ainsi mis en œuvre dans lequel pour chaque itération les paramètres du chirp de plus forte amplitude au sein du signal traité sont estimés (étape E300), un signal représentatif du chirp de plus forte amplitude est généré (étape E310) puis soustrait (étape E320) au signal traité afin d'obtenir un signal traité mis à jour utilisé pour l'itération suivante. De la sorte, pour un chirp d'amplitude donnée, les interférences constituées par les chirps d'amplitude plus fortes sont annulées, ou du moins minimisées, au fur et à mesure des itérations avant de démoduler le chirp d'amplitude donnée en question.
Selon certains modes de réalisation, les mises en œuvre de l'étape E300 sont identiques à chaque itération. Selon d'autres modes de réalisation, certaines (ou toutes les) mises en œuvre de l'étape E300 sont différentes suivant l'itération considérée. Par exemple, la première synchronisation et la deuxième synchronisation sont mises en œuvre seulement lors des premières itérations, lorsque les interférences sont les plus nombreuses. Pour les itérations suivantes, seule une synchronisation (le première ou la deuxième synchronisation) est mise en œuvre.
Dans certains modes de réalisation, les étapes du procédé sont mises en œuvre un nombre prédéterminé d'itérations. Dans d'autres modes de réalisation, les étapes du procédé sont mises en œuvre jusqu'à ce qu'aucun symbole soit détecté dans le signal traité lors de la mise en œuvre de l'étape E300.
On présente désormais, en relation avec la Fig.5 un exemple de structure de dispositif 500 permettant de mettre en œuvre certaines étapes du procédé d'estimation de la Fig.3 selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 500 comprend une mémoire vive 503 (par exemple une mémoire RAM), une unité de traitement 502 équipée par exemple d'un processeur, et pilotée par un programme d'ordinateur stocké dans une mémoire morte 501 (par exemple une mémoire ROM ou un disque dur). A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur sont par exemple chargées dans la mémoire vive 503 avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 502.
Cette Fig. 5 illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser le dispositif 500 afin qu'il effectue certaines étapes du procédé d'estimation selon l'invention (selon l'un quelconque des modes de réalisation et/ou variantes décrit(e)s ci-dessus en relation avec la Fig.3). En effet, ces étapes peuvent être réalisées indifféremment sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, un processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
Dans le cas où le dispositif 500 est réalisé avec une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d'instructions) pourra être stocké dans un médium de stockage amovible (tel que par exemple un CD-ROM, un DVD-ROM, une clé USB) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 500 est inclus dans la station de base 110. Dans certains modes de réalisation, le dispositif 500 est inclus dans un objet 100.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 500 est inclus dans un équipement de surveillance du réseau de radiocommunications.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 500 est inclus dans un nœud du réseau de radiocommunications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'estimation d'au moins deux symboles d'information d'une constellation de M symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chirps parmi M chirps, un s- ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole, dit symbole de modulation, de rang s de ladite constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-1, ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole T, ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole T, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=T, caractérisé en ce qu'il comprend, pour une portion dudit signal représentative d'au moins deux chirps de ladite pluralité de chirps :
- une première démodulation (E300) de ladite portion dudit signal délivrant : une estimation d'un premier symbole de modulation associé à un chirp, dit premier chirp, de plus forte amplitude parmi lesdits au moins deux chirps, une estimation de ladite amplitude dudit premier chirp, et une estimation d'une phase dudit premier chirp ;
- une génération (E310) d'un signal représentatif dudit premier chirp à partir desdites estimations dudit premier symbole de modulation, de ladite amplitude dudit premier chirp, et de ladite phase dudit premier chirp ;
- une soustraction cohérente (E320) dudit signal représentatif dudit premier chirp à ladite portion dudit signal délivrant une portion mise-à-jour dudit signal ; et
- une deuxième démodulation (E300) de ladite portion mise-à-jour dudit signal délivrant une estimation d'un deuxième symbole de modulation associé à un deuxième chirp parmi lesdits au moins deux chirps.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation comprend une première synchronisation (E300a) comprenant, pour au moins une première portion élémentaire de durée T dudit signal :
- un premier échantillonnage de ladite première portion élémentaire délivrant une séquence de premiers échantillons ;
- une première multiplication terme à terme entre, d'une part, ladite séquence de premiers échantillons et, d'autre part, une séquence d'échantillons représentatifs d'un chirp de référence dit conjugué obtenu par application de ladite modulation à un chirp de base conjugué dont une fréquence instantanée varie entre ladite deuxième fréquence instantanée et ladite première fréquence instantanée pendant un temps symbole T, ladite première multiplication délivrant une séquence de premiers échantillons multipliés ; et - une première transformée de Fourier de ladite séquence de premiers échantillons multipliés délivrant une séquence de premiers échantillons transformés, ladite première synchronisation délivrant une première information de synchronisation dudit signal en fonction desdits premiers échantillons transformés.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel ladite première multiplication et ladite première transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins une pluralité de premières portions élémentaires successives de durée T dudit signal délivrant au moins une pluralité correspondante de séquences de premiers échantillons transformés, ladite première synchronisation comprenant, pour au moins une pluralité donnée de séquences de premiers échantillons transformés, au moins un premier moyennage fonction des premiers échantillons transformés de même rang au sein des séquences de premiers échantillons transformés de ladite pluralité donnée, ledit premier moyennage répété pour tous les rangs de premiers échantillons transformés au sein des séquences de premiers échantillons transformés de ladite pluralité donnée délivrant une séquence de premiers échantillons transformés moyennés, ladite première information de synchronisation étant fonction d'une valeur maximale parmi lesdits premiers échantillons transformés moyennés.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel ladite multiplication et ladite transformée de
Fourier sont mises en œuvre pour au moins deux pluralités de premières portions élémentaires successives de durée T dudit signal délivrant au moins deux pluralités correspondantes de séquences de premiers échantillons transformés, ledit premier moyennage mis en œuvre pour chaque pluralité de séquences de premiers échantillons transformés parmi lesdites au moins deux pluralités délivrant au moins deux séquences de premiers échantillons transformés moyennés correspondants, ladite première information de synchronisation étant fonction d'une valeur maximale parmi lesdits au moins deux séquences de premiers échantillons transformés moyennés.
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4 dans lequel ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation délivre lesdites estimations si et seulement si ladite valeur maximale est supérieure à un premier seuil prédéterminé.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 dans lequel ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation comprend une deuxième synchronisation (E300b) comprenant, pour au moins une deuxième portion élémentaire de durée T dudit signal :
- un deuxième échantillonnage de ladite deuxième portion élémentaire délivrant une séquence de deuxièmes échantillons ;
- une deuxième multiplication terme à terme entre, d'une part, ladite séquence de deuxièmes échantillons de ladite deuxième portion élémentaire et, d'autre part, une séquence d'échantillons représentatifs d'un chirp de référence parmi lesdits M chirps, ladite deuxième multiplication délivrant M deuxièmes échantillons multipliés ; et
- une deuxième transformée de Fourier de ladite séquence de deuxièmes d'échantillons multipliés délivrant une séquence de deuxièmes échantillons transformés, ladite deuxième synchronisation délivrant une deuxième information de synchronisation dudit signal en fonction desdits deuxièmes échantillons transformés.
7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel ladite deuxième multiplication et ladite deuxième transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins une pluralité de deuxièmes portions élémentaires successives de durée T dudit signal délivrant au moins une pluralité correspondante de séquences de deuxièmes échantillons transformés, ladite deuxième synchronisation comprenant, pour au moins une pluralité donnée de séquences de deuxièmes échantillons transformés, au moins un deuxième moyennage fonction des deuxièmes échantillons transformés de même rang au sein des séquences de deuxièmes échantillons transformés de ladite pluralité donnée, ledit deuxième moyennage répété pour tous les rangs de deuxièmes échantillons transformés au sein des séquences de deuxièmes échantillons transformés de ladite pluralité donnée délivrant une séquence de deuxièmes échantillons transformés moyennés, ladite deuxième information de synchronisation étant fonction d'une valeur maximale parmi lesdits deuxièmes échantillons transformés moyennés.
8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel ladite multiplication et ladite transformée de Fourier sont mises en œuvre pour au moins deux pluralités de deuxièmes portions élémentaires successives de durée T dudit signal délivrant au moins deux pluralités correspondantes de séquences de deuxièmes échantillons transformés, ledit deuxième moyennage mis en œuvre pour chaque pluralité de séquences de deuxièmes échantillons transformés parmi lesdites au moins deux pluralités délivrant au moins deux séquences de deuxièmes échantillons transformés moyennés correspondants, ladite deuxième information de synchronisation étant fonction d'une valeur maximale parmi lesdits au moins deux séquences de deuxièmes échantillons transformés moyennés.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 dans lequel, l'une des première et deuxième informations de synchronisation étant représentative d'une somme entre une erreur de synchronisation temporelle et une erreur de synchronisation fréquentielle et l'autre des première et deuxième informations de synchronisation étant représentative d'une différence entre ladite erreur de synchronisation temporelle et ladite erreur de synchronisation fréquentielle, ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation comprend une sommation et une soustraction entre lesdites première et deuxième informations de synchronisation délivrant ladite erreur de synchronisation temporelle et ladite erreur de synchronisation fréquentielle.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 dans lequel ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation comprend, pour au moins une fraction de durée T de ladite portion de signal représentative d'un chirp attendu, dite fraction attendue :
- un échantillonnage dit synchronisé de ladite fraction attendue initié en fonction de la première information de synchronisation et/ou de la deuxième information de synchronisation délivrant une séquence d'échantillons synchronisés attendus représentatifs dudit chirp attendu ;
- une multiplication terme à terme dite synchronisée entre, d'une part, ladite séquence d'échantillons synchronisés attendus et, d'autre part, ladite séquence d'échantillons représentatifs dudit chirp de référence conjugué, ladite multiplication délivrant une séquence d'échantillons synchronisés multipliés attendus ; et
- une transformée de Fourier dite synchronisée de ladite séquence d'échantillons synchronisés multipliés attendus délivrant une séquence d'échantillons synchronisés transformés attendus, un biais d'estimation dudit chirp attendu étant fonction d'un échantillon synchronisé transformé attendu de plus forte amplitude, ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation délivrant au moins un biais d'estimation correspondant audit au moins un chirp attendu.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 dans lequel ladite première démodulation et/ou ladite deuxième démodulation comprend, pour au moins une fraction de durée T de ladite portion de signal représentative dudit premier chirp, dite fraction premier chirp, et/ou pour au moins une fraction de durée T de ladite portion de signal représentative dudit deuxième chirp, dite fraction deuxième chirp :
- un échantillonnage dit synchronisé de ladite fraction premier chirp et/ou de la fraction deuxième chirp initié en fonction de la première information de synchronisation et/ou de la deuxième information de synchronisation délivrant une séquence de premiers échantillons synchronisés représentatifs dudit premier chrip et/ou une séquence de deuxièmes échantillons synchronisés représentatifs dudit deuxième chirp ;
- une multiplication terme à terme dite synchronisée entre, d'une part, ladite séquence de premiers échantillons synchronisés et/ou ladite séquence de deuxièmes échantillons synchronisés et, d'autre part, ladite séquence d'échantillons représentatifs dudit chirp de référence conjugué, ladite multiplication délivrant une séquence de premiers échantillons synchronisés multipliés et/ou une séquence de deuxièmes échantillons synchronisés multipliés ; et
- une transformée de Fourier dite synchronisée de ladite séquence de premiers échantillons synchronisés multipliés délivrant une séquence de premiers échantillons synchronisés transformés et/ou une transformée de Fourier dite synchronisée de la séquence de deuxièmes échantillons synchronisés multipliés délivrant une séquence de deuxièmes échantillons synchronisés transformés, lesdites estimations associées audit premier chirp étant fonction d'un échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits premiers échantillons synchronisés transformés et/ou lesdites estimations associées audit deuxième chirp étant fonction d'un échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits deuxièmes échantillons synchronisés transformés.
12. Procédé selon la revendication 11 lorsqu'elle dépend de la 10, dans lequel lesdites estimations sont en outre fonction dudit au moins un biais d'estimation.
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12 dans lequel ladite première démodulation comprend une comparaison entre, d'une part, l'amplitude dudit échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits premiers échantillons synchronisés transformés, dit premier échantillon de plus forte amplitude, et, d'autre part, un deuxième seuil prédéterminé, dans lequel ladite estimation de l'amplitude dudit premier chirp est fonction :
- de l'amplitude dudit premier échantillon de plus forte amplitude lorsque l'amplitude dudit premier échantillon de plus forte amplitude est inférieure audit deuxième seuil prédéterminé, et
- d'une amplitude prédéterminée lorsque l'amplitude dudit premier échantillon de plus forte amplitude est supérieure audit deuxième seuil prédéterminé ; et dans lequel ladite estimation de la phase dudit premier chirp est fonction :
- de la phase dudit premier échantillon de plus forte amplitude lorsque l'amplitude dudit premier échantillon de plus forte amplitude est inférieure audit deuxième seuil prédéterminé, et
- d'une phase prédéterminée lorsque l'amplitude dudit premier échantillon de plus forte amplitude est supérieure audit deuxième seuil prédéterminé.
14. Procédé selon la revendication 13 dans lequel ledit échantillonnage synchronisé de ladite fraction premier chirp est prolongé dans le temps de sorte à délivrer une pluralité de séquences d'échantillons synchronisés représentatifs d'une pluralité de fractions successives de durée T de ladite portion de signal, dans lequel ladite multiplication terme à terme synchronisée et ladite transformée de Fourier synchronisée sont mises en œuvre pour chaque séquence d'échantillons synchronisés de ladite pluralité de séquences d'échantillons synchronisés délivrant une pluralité correspondante de séquences d'échantillons synchronisés transformés, ladite amplitude prédéterminée étant fonction d'une moyenne des amplitudes de chaque échantillon de plus forte amplitude de chaque séquence d'échantillons synchronisés transformés, ladite phase prédéterminée étant fonction d'une moyenne des phases de chaque échantillon de plus forte amplitude de chaque séquence d'échantillons synchronisés transformés.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel ladite portion dudit signal est représentative d'au moins trois chirps de ladite pluralité de chirps, ledit premier chirp étant de plus forte amplitude parmi lesdits au moins trois chirps, dans lequel ladite deuxième démodulation délivre, ledit deuxième symbole de modulation étant associé à un chirp, dit deuxième chirp, de plus forte amplitude après ledit premier chirp parmi lesdits au moins trois chirps, une estimation de ladite amplitude dudit deuxième chirp et une estimation d'une phase dudit deuxième chirp, ledit procédé comprenant :
- une génération (E310) d'un signal représentatif dudit deuxième chirp à partir desdites estimations dudit deuxième symbole de modulation, de ladite amplitude dudit deuxième chirp, et de ladite phase dudit deuxième chirp ;
- une soustraction cohérente (E320) dudit signal représentatif dudit deuxième chirp à ladite portion mise-à-jour dudit signal délivrant une deuxième portion mise-à-jour dudit signal ; et
- une troisième démodulation (E300) de ladite deuxième portion mise-à-jour dudit signal délivrant une estimation d'un troisième symbole de modulation associé à un troisième chirp parmi lesdits au moins trois chirps.
16. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
17. Dispositif d'estimation d'au moins deux symboles d'information d'une constellation de M symboles véhiculés par un signal comprenant une pluralité de chirps parmi M chirps, un s- ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole, dit symbole de modulation, de rang s de ladite constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-1, ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole T, ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole T, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=T, caractérisé en ce qu'il comprend une machine de calcul reprogrammable (502) ou une machine de calcul dédiée configurée pour effectuer, pour une portion dudit signal représentative d'au moins deux chirps de ladite pluralité de chirps :
- une première démodulation de ladite portion dudit signal délivrant : une estimation d'un premier symbole de modulation associé à un chirp, dit premier chirp, de plus forte amplitude parmi lesdits au moins deux chirps, une estimation de ladite amplitude dudit premier chirp, et une estimation d'une phase dudit premier chirp ;
- une génération d'un signal représentatif dudit premier chirp à partir desdites estimations dudit premier symbole de modulation, de ladite amplitude dudit premier chirp, et de ladite phase dudit premier chirp ;
- une soustraction cohérente dudit signal représentatif dudit premier chirp à ladite portion dudit signal délivrant une portion mise-à-jour dudit signal ; et
- une deuxième démodulation de ladite portion mise-à-jour dudit signal délivrant une estimation d'un deuxième symbole de modulation associé à un deuxième chirp parmi lesdits au moins deux chirps.
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