FR2803705A1 - Procede de generation d'un signal en bande de base representatif de la puissance radiofrequence emise, dispositif et station emettrice correspondants - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de génération d'un signal en bande de base (Vp) représentatif de la puissance émise par une station émettrice. Ce signal en bande de base est utilisé notamment pour le contrôle de la puissance d'émission dans une station émettrice. Selon l'invention, une partie (S') du signal radiofréquence (S) émis par la station émettrice est extraite, puis mélangée avec elle-même pour générer un signal (S " ) de tension ayant au moins une composante continue. Le signal (S " ) de tension est ensuite filtré et enfin amplifié selon une fonction logarithmique. Domaines d'application : systèmes de télécommunication radio mobile
Description
-1
PROCEDE DE GENERATION D'UN SIGNAL EN BANDE DE BASE
REPRESENTATIF DE LA PUISSANCE RADIOFREQUENCE EMISE,
DISPOSITIF ET STATION EMETTRICE CORRESPONDANTS.
La présente invention concerne un procédé de génération d'un signal en bande de base représentatif de la puissance émise par une station émettrice. L'invention trouve tout particulièrement son application dans le
domaine des systèmes de télécommunication radio mobile.
Un système radio mobile est actuellement en cours de standardisation par le comité 3GPP (3' Generation Partnership Project en langue anglaise). La technique CDMA (Code Division Multiple Access en langue anglaise) employée pour ce système consiste à moduler chaque symbole de la façon suivante: pendant une phase d'étalement de spectre, le symbole est modulé par un code d'étalement de manière à former un train d'impulsions, chaque impulsion étant communément désignée par le terme anglais "chip"; - chaque impulsion passe ensuite dans un filtre de mise en forme, puis est modulé par une fréquence porteuse radiofréquence pendant une phase de modulation radio; chaque symbole est émis avec une énergie Es qui est le produit de l'énergie E, de chaque impulsion au sein de ce symbole par un facteur d'étalement, ce facteur d'étalement
désignant le nombre d'impulsions par symboles.
Une station mobile fonctionnant selon la technique CDMA est schématisée à la figure 1. Elle comporte une source d'information 100 produisant des symboles à émettre, un dispositif 102 d'étalement de spectre, un dispositif
104 de modulation radio et une antenne 106.
Dans la suite de la description de l'état de la
technique, on considère que les stations émettrices de données sont des stations mobiles du système radio mobile et que les stations réceptrices de données de ce même système sont des stations de base. On suppose, par ailleurs, que plusieurs stations mobiles émettent
simultanément vers au moins une même station de base.
Avec la technique CDMA, plusieurs stations mobiles peuvent émettre simultanément sur la même fréquence porteuse. La réception est alors possible dans la station de base à la condition que les signaux provenant des stations mobiles soient reçus avec des rapports Es/I sensiblement égaux, I désignant le niveau des interférences engendrées par les stations mobiles autres que la station mobile considérée alors en communication. Une mesure de ce rapport définie dans les spécifications du comité 3GPP est désignée dans la suite par l'acronyme SIR (pour "Signal to Interference Ratio" en langue anglaise). Il convient donc que les signaux des stations mobiles soient reçus avec des
rapports SIR sensiblement constants et égaux entre eux.
En réalité, les signaux provenant de deux stations mobiles ne fournissant pas les mêmes services (téléphonie, transport de données,...) n'ont pas besoin d'être reçus avec des rapports SIR égaux. C'est pourquoi, la station de base a un rapport SIR cible, noté SIRcible, pour chaque station mobile. Ce rapport SIRcible est identique pour les stations mobiles fournissant les mêmes services. Il convient donc que chaque station mobile soit reçue par la station de base avec un SIR sensiblement égal au SIRcible qui est associé à la station mobile concernée. Pour ce faire, l'émission de symboles est divisée en créneaux temporels. Chaque créneau temporel contient,
en plus des symboles de données, des symboles pilotes.
Pour chaque créneau temporel, la station de base estime le rapport SIR en réception notamment à l'aide des symboles pilotes, et émet vers la station mobile une commande de contrôle de puissance d'émission TPC (pour Transmit Power Control en langue anglaise). La commande TPC est reçue et démodulée par la station mobile avant le créneau temporel suivant. En fonction de la valeur de cette commande, la station mobile augmente ou réduit, par l'intermédiaire d'une boucle d'asservissement, sa puissance d'émission. Cette
puissance est généralement exprimée en décibels.
Pour que les stations mobiles puissent contrôler au mieux leur puissance d'émission, il est nécessaire que la dynamique de leur puissance d'émission soit très grande, par exemple de l'ordre de 80dB, et qu'elles puissent la corriger avec une résolution relativement fine, par exemple de l'ordre de ldB. En effet, pour que les signaux de toutes les stations mobiles soient reçus avec des rapports SIR sensiblement égaux aux rapports SIRcible correspondants, il convient que la station mobile émette avec une puissance proportionnelle à la distance séparant la station émettrice de la station réceptrice de façon à compenser exactement l'atténuation due au parcours. Dans les systèmes n'utilisant pas la technique CDMA, par exemple dans un réseau GSM, une station mobile proche de la station de base peut émettre " trop fort " sans que cela ne perturbe la réception des signaux provenant des autres stations mobiles. En CDMA, cela n'est pas possible car cette station mobile empêcherait la réception des autres stations mobiles utilisant une même fréquence
porteuse radiofréquence.
Aussi, avant de produire des symboles représentatifs de la puissance d'émission d'une station mobile, celle-ci doit déterminer sa puissance d'émission. Il existe, pour ce faire, plusieurs méthodes connues. Chacune de ces méthodes connues s'applique sur un signal radiofréquence S' correspondant à une partie du signal radiofréquence S issu du modulateur radio 104. Le signal radiofréquence S' est par exemple issu d'un coupleur passif connecté à la sortie du modulateur radio. Une première méthode consiste à traiter le signal radiofréquence issu du coupleur passif avec un dispositif de détection d'enveloppe. Ce dispositif de détection d'enveloppe est constitué de la mise en
cascade d'une diode polarisée et d'un filtre passe-bas.
L'inconvénient majeur de cette méthode est que le signal produit n'est représentatif de la puissance émise que pour une modulation radio à enveloppe constante. Elle n'est donc pas applicable au système du comité 3GPP qui utilise une modulation radio à enveloppe non constante. De plus, elle ne permet pas de traiter une dynamique de puissance très élevée. En effet, pour les puissances d'émission très faibles, le courant électrique correspondant au signal radiofréquence couplé est négligeable devant le courant de polarisation passant dans la résistance de polarisation de la diode. Il est alors impossible de différencier le courant redressé par la diode de son
courant de polarisation.
Une deuxième méthode consiste à démoduler le signal radiofréquence S' par une chaîne de démodulation radio réalisant la fonction inverse de la chaîne de modulation radio. Cependant, l'ajout d'une telle chaîne de démodulation radio présente de nombreux inconvénients notamment en termes de coût,
d'encombrement et de consommation d'énergie.
Une troisième méthode consiste à traiter le signal radiofréquence S' par un amplificateur logarithmique pouvant fonctionner à haute fréquence. Toutefois, l'utilisation d'un tel amplificateur logarithmique est
complexe et donc coûteuse.
Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif permettant de générer un signal en bande de base représentatif de la puissance d'un signal radiofréquence émise par une station émettrice, ce signal en bande de base permettant le contrôle de là puissance d'émission de la station émettrice sur une grande plage dynamique, tout en garantissant une
résolution fine.
L'invention a donc pour objet un procédé de génération d'un signal en bande de base représentatif de la puissance d'émission d'un signal radiofréquence émis par une station émettrice, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - extraire une partie dudit signal radiofréquence émis par ladite station émettrice; - mélanger ladite partie de signal radiofréquence avec elle-même pour générer un signal de tension ayant au moins une composante continue; - filtrer ledit signal de tension de manière à ne conserver que la composante continue dudit signal de tension, et - amplifier selon une fonction logarithmique ledit signal de tension filtré, pour générer ledit signal en bande de base représentatif de la puissance d'émission dudit signal
radiofréquence émis par ladite station émettrice.
Selon un premier mode de réalisation, l'étape de filtrage du signal de tension est réalisée par un filtre passe-bas et l'étape d'amplification selon une fonction logarithmique est réalisée par un
amplificateur logarithmique.
Selon un second mode de réalisation, l'étape de filtrage du signal de tension et l'étape d'amplification selon une fonction logarithmique sont
réalisées par un même amplificateur logarithmique.
Préférentiellement, le procédé est mis en ouvre au sein d'une station émettrice d'un système de télécommunication utilisant une technique d'accès
multiple de type CDMA.
L'invention a également pour objet un dispositif de génération d'un signal en bande de base représentatif de la puissance d'émission d'un signal radiofréquence émis par une station émettrice, caractérisé en ce qu'il comporte: - un coupleur passif pour extraire une partie du signal radiofréquence émis par ladite station émettrice; - un mélangeur pour mélanger ladite partie du signal radiofréquence émis par la station émettrice avec elle-même pour générer un signal de tension ayant au moins une composante continue; et - un amplificateur logarithmique pour générer ledit signal en bande de base représentatif de la puissance d'émission du signal radiofréquence émis par la station émettrice à partir
dudit signal de tension.
Avantageusement, le dispositif comporte en outre un filtre passe-bas disposé entre ledit mélangeur et ledit amplificateur logarithmique pour ne laisser passer que la composante continue du signal de tension issu du mélangeur. L'invention a également pour objet une station émettrice comportant un dispositif tel que décrit précédemment et un système de télécommunication comprenant au moins une telle station émettrice, lequel système de télécommunication est mis en oeuvre au sein d'au moins un réseau de télécommunication appartenant au groupe comprenant: - les réseaux de télécommunication GSM (pour " Global System for Mobile " en langue anglaise); - les réseaux de télécommunication PCS (pour " Personal Communication System " en langue anglaise); - les réseaux de télécommunication UMTS (pour " Universal Mobile Telecommunication System" en
langue anglaise).
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la
description suivante, faite en relation avec les
dessins annexés, parmi lesquels: - la Fig.l, déjà décrite, représente le schéma d'une station émettrice connue; - - la Fig.2 représente un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention; et - la Fig.3 représente une variante de réalisation du
dispositif de la fig.2.
Un schéma d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention est montré à la figure 2. Ce dispositif est placé dans la station émettrice de la figure 1. On considère, en outre que, cette station émet un signal radiofréquence S de puissance P. Le dispositif de l'invention comporte tout d'abord un coupleur passif référencé 200, permettant d'extraire du signal radiofréquence S un signal radiofréquence S' de puissance c.P. Le signal radiofréquence S' alimente un module référencé 202. Ce module comprend un mélangeur référencé 204 qui est utilisé pour mélanger le signal radiofréquence S' avec lui-même. Dans le système radio mobile proposé par le comité 3GPP, le signal radiofréquence S (ou S') occupe une bande de 5MHz autour d'une fréquence porteuse F, comprise entre 1,920
et 1,980GHz.
En sortie du mélangeur 204, est délivré un signal radiofréquence S" déterminé par la relation suivante:
S"(Z) = p.s'(t)- S'(t).
o 3 représente le gain de conversion du mélangeur 204.
Le signal S' étant réel, on a S'(t)=S'() et on a donc, lorsque P est égal à un: S"(O)= Is'(O Le signal S" est donc représentatif de la puissance instantanée du signal S' et donc de celle du signal S. Plus particulièrement, la composante continue du signal S" est représentative de la puissance du signal I0 radiofréquence S'. Cette composante continue est
extraite au moyen d'un filtre passe-bas référencé 206.
Pour ce qui est du système radio mobile proposé par le comité 3GPP, la fréquence de coupure à 3dB du filtre passe-bas est typiquement de l'ordre de 2kHz. En effet, on rappelle que la durée d'un créneau temporel est alors sensiblement égale à 666.7ps, (soit une fréquence des créneaux temporels de 1,5kHz). Il convient donc, pour avoir une estimation de la puissance émise au cours de chaque créneau temporel d'utiliser un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure est de l'ordre
de la fréquence des créneaux temporels.
Le signal de tension, issu du filtre 206 passe-bas, représentant la puissance d'émission du signal S radiofréquence exprimée en Watt, ou en une échelle multiple par exemple en mW, est ensuite appliqué à l'entrée d'un amplificateur logarithmique référencé 208. Cet amplificateur logarithmique a notamment pour rôle de produire une grandeur Vp représentative de la puissance émise exprimée selon une échelle logarithmique, par exemple en dBm, et non plus en mW, comme il peut être observé sur le signal de sortie du filtre 206 passe-bas. Cet amplificateur logarithmique présente l'avantage de présenter une grande plage dynamique de puissance, par exemple de l'ordre de dB. Il est à noter que l'amplificateur 208 logarithmique utilisé dans le dispositif de l'invention est beaucoup moins complexe que celui présenté dans les solutions l connues de l'art antérieur. En effet, le dispositif opère sur un signal d'entrée en bande de base et à
faible largeur de bande, par exemple de l'ordre du kHz.
En d'autres termes, l'amplificateur 208 logarithmique fonctionne au moins en basses fréquences. A la sortie de l'amplificateur 208 logarithmique, le signal obtenu est représentatif de la puissance émise exprimée par exemple en dBm, c'est-à-dire du logarithme de la puissance émise exprimée en mW. Ainsi, le signal obtenu est par exemple fourni à une boucle d'asservissement de
la puissance d'émission de la station émettrice.
Un tel dispositif présente notamment l'avantage de pouvoir fournir un signal en bande de base pouvant varier sensiblement linéairement en fonction de la
puissance d'émission du signal S radiofréquence émis.
Un tel dispositif peut être utilisé dans tout type de station émettrice, et notamment dans une station de base et/ou une station mobile d'un système de
télécommunication radio mobile.
Le système de télécommunication radio mobile peut être notamment mis en oeuvre au sein d'un ou de réseaux de
télécommunication de type GSM, PCS et/ou UMTS.
En variante de réalisation, comme représenté sur la figure 3, on peut prévoir, au sein d'un module référencé 302, d'utiliser un amplificateur 208 logarithmique à fréquence de coupure suffisamment basse. Un tel amplificateur 208 logarithmique à fréquence de coupure suffisamment basse permet alors de supprimer le filtre 206 passe-bas du module 202 (voir
figure 2).
Claims (8)
1) Procédé de génération d'un signal en bande de base (Vp) représentatif de la puissance d'émission d'un signal radiofréquence (S) émis par une station émettrice, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - extraire une partie (S') dudit signal radiofréquence (S) émis par ladite station émettrice; - mélanger ladite partie de signal radiofréquence (S') avec elle-même pour générer un signal de tension (S") ayant au moins une composante continue; - filtrer ledit signal de tension (S") de manière à ne conserver que la composante continue dudit signal de tension, et amplifier selon une fonction logarithmique ledit signal de tension filtré, pour générer ledit signal en bande de base (Vp) représentatif de la puissance d'émission dudit signal
radiofréquence émis par ladite station émettrice.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de filtrage du signal de tension (S") et ladite étape d'amplification selon une fonction logarithmique sont réalisées par un même amplificateur
(208) logarithmique.
3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de filtrage du signal de tension (S") est réalisée par un filtre (206) passe-bas et ladite étape d'amplification selon une fonction logarithmique
est réalisée par un amplificateur (208) logarithmique.
4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'il est mis en ouvre dans une station émettrice d'un système de télécommunication
utilisant une technique d'accès multiple de type CDMA.
) Application du procédé selon l'une des
revendications 1 à 4 pour le contrôle de la puissance
d'émission d'une station émettrice, caractérisée en ce que le signal en bande de base généré par ledit procédé est fourni à une boucle d'asservissement de la
puissance d'émission de ladite station émettrice.
6) Dispositif de génération d'un signal en bande de base (Vp) représentatif de la puissance d'émission d'un signal radiofréquence (S) émis par une station émettrice, caractérisé en ce qu'il comporte: - un coupleur passif (200) pour extraire une partie (S') du signal radiofréquence (S) émis par ladite station émettrice; - un mélangeur (204) pour mélanger ladite partie (S') du signal radiofréquence (S) émis par la station émettrice avec elle-même pour générer un signal de tension (S") ayant au moins une composante continue; et - un amplificateur (208) logarithmique pour générer ledit signal en bande de base (Vp) représentatif de la puissance d'émission du signal radiofréquence (S) émis par la station émettrice à
partir dudit signal de tension (S").
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un filtre (206) passe-bas disposé entre ledit mélangeur (204) et ledit amplificateur (208) logarithmique pour ne laisser passer que la composante continue du signal de tension
(S") issu du mélangeur (204).
8) Station émettrice d'un système de télécommunication, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif selon
la revendication 6 ou 7.
9) Station émettrice selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une station de base ou d'une station mobile dudit système de télécommunication. 10) Système de télécommunication comprenant au moins une station émettrice selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre au sein d'au moins un réseau de télécommunication appartenant au groupe comprenant: - les réseaux de télécommunication GSM; - les réseaux de télécommunication PCS;
- les réseaux de télécommunication UMTS.
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