FR2807596A1 - Procedes et dispositifs d'emission et de reception asymetriques, et systemes les mettant en oeuvre - Google Patents

Abstract

Dans ce réseau de communication sans fil, comportant au moins une station de base (10) et au moins un terminal de communication mobile (20) relié à la station de base, la station de base (10) est adaptée à émettre, à destination du terminal mobile (20), dans une bande hyperfréquence, des premiers signaux d'information (12) transposés accompagnés d'une porteuse de référence, et est adaptée à recevoir et démoduler des seconds signaux d'information (21) transposés dans une bande hyperfréquence, provenant du terminal mobile (20), sans porteuse de référence. Le terminal mobile (20) est adapté à émettre, à destination de la station de base (10), dans une bande hyperfréquence, les seconds signaux d'information (21) transposés, sans porteuse de référence, et est adapté à recevoir et démoduler les premiers signaux d'information (12) transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence, provenant de la station de base (10).

Description

La présente invention se rapporte à un réseau de communication sans fil asymétrique, à une station de base et à un terminal mobile d'un tel réseau.

Dans domaine des communications sans fil hyperfréquences, la consommation d'energie par les terminaux mobiles est un paramètre clé car un terminal mobile a pour unique source d'énergie une batterie à capacité limitée.

Le cout des terminaux mobiles est également un paramètre clé car plus le prix est , plus le terminal mobile est susceptible de se vendre bien sur le marché grand public. Or, la complexité de l'électronique du terminal mobile intervient pour grand part dans son prix de vente ; ainsi, réduire cette complexité permet de diminuer le prix du terminal mobile.

Certains systèmes de communication sans fil utilisent, pour émettre des signaux hyperfréquences, des systèmes de transposition en fréquence, équivalents à la modulation en bande latérale unique à porteuse supprimée. En effet, il s'agit de transposer par cette technique un signal d'information occupant un espace du spectre B (en Hz) d'une fréquence à une autre, tout en conservant la même occupation spectrale.

La modulation en bande latérale unique peut etre obtenue par un mélange à suppression d'image bien connu de l'homme métier. II faut ici entendre le terme modulation au sens large. En effet, la modulation d'une onde par un signal d'information a pour résultat la conversion transposition en fréquence de ce signal d'information. La modulation en bande latérale unique permet d'obtenir une bonne efficacité spectrale et une moindre consommation. Cette modulation permet, d'une d'utiliser une bande radiofréquence égale à celle de la bande passante l'information à transmettre et, d'autre part, d'obtenir une efficacité énergéti accrue car il n'y a pas de puissance utilisée pour la génération l'émission d'une fréquence porteuse et d'une deuxième bande.

Cependant, à la réception, les stations de base et les terminaux mobiles ivent avoir un oscillateur local précis afin de pouvoir transposer fréquence signal hyperfréquence modulé de manière correcte, c'est-à-dire façon que le signal transposé soit compris dans la bande passante des filtres de fréquence intermédiaire et que l'erreur de fréquence porteuse avant démodulation soit minimale.

Les filtres de fréquence intermédiaire sont dans la plupart des très étroits car destinés à ne laisser passer que le signal d'information dans le canal de transmission voulu. Ils atténuent fortement les canaux adjacents.

L'opération de récupération de porteuse nécessaire à une démodulation correcte par les stations de base et les terminaux mobiles est une opération délicate. Elle nécessite un circuit électronique d'autant plus complexe, et donc coûteux, que l'erreur de fréquence à récupérer par rapport à la valeur nominale prédéterminée est grande. Plus le circuit de récupération est complexe, plus le nombre d'opérations qu'il effectue est grand, plus la consommation d'énergie est importante.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients préci Elle a pour double objectif de simplifier le circuit électronique du terminal mobile de réduire la dépense énergétique de ce terminal, tout en conservant une occupation du spectre radiofréquence équivalente à celle de l'art antérieur.

Dans ce but, la présente invention propose un procédé d'émission de signaux d'information, remarquable en ce que - on émet et on module, dans une bande hyperfréquence, premiers signaux d'information transposés accompagnés d'une porteuse référence, d'un premier terminal vers un second terminal, et - on émet et on module seconds signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, du second terminal vers le premier terminal.

Selon une caractéristique particulière, le premier terminal est une station de base et le second terminal est terminal mobile.

Selon une caractéristique particulière, on module les seconds signaux d'information suivant une modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée et le premier terminal est adapté à recevoir des signaux modulés suivant la modulation 'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée.

Selon une caractéristique i aère, on applique aux seconds signaux d'information, préalablement a modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée, au moins un autre type de modulation tel que la modulation QAIVI (en anglais "Quadrature <I>Amplitude Modulation")</I> et/ou PSK (en anglais<I>"Phase Shift</I> Keying") et/ou OFDM (en anglais "Orthogonal Frequency <I>Division Multiplex").</I>

Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un dispositif d'émission de signaux d'information, remarquable en ce qu'il comporte - un module d'émission et de modulation, dans une bande hyperfréquence, de premiers signaux d'information transposés accompagnés d'une porteuse de référence, d'un premier terminal vers un second terminal, et - un module d'émission et de modulation de seconds signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, du second terminal vers le premier terminal.

Ce dispositif présente des caractéristiques particulières similaires à celles du procédé d'émission.

Toujours dans le même but, la présente invention propose en outre un procédé de réception de signaux d'information, remarquable en ce que - on reçoit et on démodule, dans un premier terminal, des seconds signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, provenant d'un second terminal, et - on reçoit et on démodule, dans le second terminal, des premiers signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence, provenant du premier terminal.

Selon une caractéristique particulière, le premier terminal une station de base et le second terminal est un terminal mobile.

Toujours dans le même but, la présente invention propose aussi un dispositif de réception de signaux d'information, remarquable en qu'il comporte - un module de réception et de démodulation, dans un premier terminal, de seconds signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, provenant d'un second terminal, et - un module de réception et de démodulation, dans le second terminal, de premiers signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence, provenant du premier terminal.

dispositif de réception présente la même caractéristique particulière le procédé de réception.

Toujours dans le même but, la présente invention propose plus une station base dans un réseau de communication sans fil, remarquable en ce qu'elle comporte - module d'émission et de modulation, dans une bande hyperfréquence, de premiers signaux d'information transposés accompagnés d'une porteuse de référence, et un module de réception et de démodulation de seconds signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence.

Dans un premier mode de réalisation, la station de base comporte des composants de type analogique pour la génération de la porteuse. composants analogiques peuvent comporter un oscillateur local, un coupleur directionnel, un mélangeur et une unité de sommation. En variante, la station de base peut comporter composants de type numérique pour la génération de la porteuse.

Ces composants numériques peuvent comporter unité d'addition d'une constante prédéterminée.

L'un ou l'autre des modes de réalisation précédents, de type analogique ou numérique, sera le plus avantageux selon l'application envisagée.

Toujours dans le même but, la présente invention propose également un terminal de communication mobile dans un réseau de communication sans fil, remarquable en ce qu'il comporte - un module d'émission et de modulation de seconds signaux d'information transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, et un module de réception et de démodulation de premiers signaux transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence.

Toujours dans le même but, la présente invention propose aussi un réseau de communication sans fil, remarquable en ce qu'il comporte au moins une station de base telle que ci-dessus et au moins un terminal de communication mobile tel que ci-dessus, le terminal mobile communiquant avec la station base.

procédés et dispositifs d'émission et de réception, cette station de base, terminal de communication mobile et ce réseau présentent les avantages suivants complexité est concentrée sur la station de base : le terminal mobile en ceuvre des moyens très simples de réception avec récupération de porteuse, et réduit sa consommation d'énergie en émettant sans porteuse.

Cette simplification du terminal mobile réduit en outre son coût et, par suite de la réduction du nombre de composants, permet également de réduire sa taille.

Les signaux d'information transposés ont pour particularité d'occuper la même largeur de spectre que leur équivalent en bande de base. Les seconds signaux d'information précités peuvent être modules suivant une modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée ; dans ce cas, la station de base est adaptée à recevoir des signaux modulés suivant la modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée, c'est-à-dire qu'elle possède un récepteur adapté ondes selon la modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée.

Cette modulation a notamment pour avantage de minimiser à la fois la puissance et l'encombrement en fréquence du signal modulé et permet donc la transmission de l'information avec un rendement optimal.

La station de base du réseau sans fil peut émettre selon une modulation en bande latérale unique avec une porteuse générée de grande amplitude par rapport à l'amplitude de la bande latérale unique, ce qui permet d'utiliser pour la partie réception, au niveau des terminaux mobiles, procédés habituels de démodulation d'amplitude à double bande, comme exemple la détection d'enveloppe ou la démodulation par mélange du signal avec lui-même (homodynage), ce qui serait plus complexe, voire impossible l'absence de cette porteuse.

Ainsi, les terminaux mobiles économisent un oscillateur local et circuit associé à la fonction d'asservissement d'un oscillateur local. conception terminal s'en trouve également simplifiée. De plus, l'ajout d'une porteuse largeur spectrale insignifiante juste au début de la bande latérale unique accroît pas de façon significative l'occupation du spectre radiofréquence.

terminal mobile, qui émet selon une modulation à bande latérale unique avec porteuse supprimée, économise l'énergie qui serait nécessaire à l'émission d'une porteuse et d'une deuxième bande.

L'invention vise aussi - moyen de stockage d'informations lisible par un ordinateur ou un microprocesseur conservant des instructions d'un programme informatique, permettant la mise en ceuvre d'un procédé d'émission et/ou d'un procédé de réception tels que ci-dessus, et - un moyen de stockage d'informations amovible, partiellement ou totalement, lisible par un ordinateur un microprocesseur conservant des instructions d'un programme informatique, permettant la mise en oeuvre d'un procédé d'émission et/ou d'un procédé réception tels que ci-dessus.

L'invention vise aussi un programme d'ordinateur comportant des séquences d'instructions pour mettre ceuvre un procédé d'émission et/ou un procédé de réception tels que ci-dessus.

D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un réseau de télécommunications sans fil auquel s'applique la présente invention ; - la figure 2 est une representation schématique de la structure globale d'une station de base ou d'un terminal mobile faisant partie d'un réseau tel que celui de la figure 1 ; - la figure 3a est une représentation schématique du bloc modulation, démodulation et radio d' station de base d'un réseau tel que celui de la figure 1, dans un mode particulier de réalisation ; - la figure 3b est une représentation schématique du bloc modulation, démodulation et radio d'une station de base d'un réseau tel que celui de la figure 1, dans une variante de réalisation ; - la figure 4 est une représentation schématique du bloc modulation démodulation et radio d'un terminal mobile d'un réseau tel que celui de la figure 1; - la figure 5 est une représentation schématique d'un modulateur OFDM en bande de base<B>;</B> - la figure 6 est une représentation schématique d'un démodulateur OFDM en bande de base ; - la figure 7 est un graphique illustrant une représentation spectrale d'un exemple de signal émis par une station de base conforme à la présente invention ; et - la figure 8 est un graphique illustrant une représentation spectrale d'un exemple de signal émis par un terminal mobile conforme à la présente invention.

Comme le montre la figure 1, un réseau 1 selon l'invention constitué d'au moins une station dite station de base SB 10 et d'une plusieurs stations périphériques dites terminaux mobiles TMi, i= 1, ..., N, éloignées de la station de base SB, reliées chacune par une liaison radio avec la station de base SB et susceptibles de se déplacer par rapport à cette dernière.

terminal mobile TMN est désigné par la référence 20. Le signal émis par station base pour le terminal mobile TMN est désigné par la référence Le signal émis par le terminal mobile TMN pour la station de base est désigne par la référence 21.

Comme le montre la figure 2, une station de base ou un terminal mobile selon l'invention comporte un dispositif d'émission et réception 22.

Le dispositif 22 comporte une unité de traitement de données 24, comprenant une unité de calcul CPU <I>("Central</I> Processing <I>Unit')</I> 26, un moyen de stockage temporaire des données 28 (mémoire RAM), un moyen stockage (mémoire ROM), des moyens de saisie de caractères 32, tels par exemple un clavier, des moyens de restitution d'images 34 tels que exemple écran et des moyens d'entréelsortie 36 (connexion au réseau Internet, à caméra, ... ).

Le dispositif d'émission et réception 22 comporte en outre un bloc de modulation, démodulation, et radio, détaillé - dans deux modes particuliers de réalisation sur les figures 3a et pour la station de base, ces deux modes particuliers de réalisation étant désignés respectivement par les références 199a et 199b, et - dans un mode particulier de réalisation sur la figure 4 pour I terminal mobile, ce mode particulier de réalisation étant désigné par la référence 299.

Les références 152 et 252 désignent des signaux de commande décrits plus loin. La figure 3a est une représentation schématique bloc modulation, démodulation et radio 199a de la station de base 10 représentee sur la figure 1. La station de base 10 est - soit en mode d'émission (TX), auquel cas commutateur d'antenne 124 relie la sortie d'un filtre 122 à une antenne 154, permettant ainsi l'émission d'un signal modulé hyperfréquence, - soit en mode de réception (RX), auquel cas le commutateur d'antenne 124 relie l'entrée d'un filtre 126 à l'antenne 154, permettant la réception 'un signal modulé hyperfréquence.

signal TXIRX 152 commande la position commutateur d'antenne mode d'émission, une information à transmettre, représentée sous forme données binaires (bits), est fournie à un modulateur OFDM 100. La structure ce modulateur OFDM est détaillée plus loin liaison avec la figure 5, dans un mode particulier de réalisation. Le modulateur OFDM 100 envoie deux signaux en bande de base, un dit en phase noté I tx10 et l'autre dit en quadrature noté Q tx10, à un modulateur d'amplitude en quadrature 102, qui transpose le signal autour d'une fréquence porteuse f0 = 40 MHz à l'aide d'un oscillateur NCO 104. Le signal modulé numérique fourni en sortie par le modulateur d'amplitude 102 est converti par un convertisseur numérique/analogique DIA 106, cadencé par un signal d'horloge d'échantillonnage à la fréquence fe tx10.

Le signal analogique obtenu en sortie du convertisseur numérique/analogique 106 est filtré par un filtre de fréquence intermédiaire 108, puis transposé autour d'une fréquence porteuse f2 = 40540 MHz par un mélangeur à suppression d'image 110, à l'aide d'un oscillateur local 112 de fréquence f1 telle que f2 = f1+f0. L'oscillateur local 112 fournit un signal sinusoïdal de fréquence f1 au mélangeur 110 par l'intermédiaire de la voie directe d'un coupleur directionnel 114. Une unité de sommation de signaux 116 somme la sortie couplée du coupleur directionnel 114 et la sortie du mélangeur 110. Le signal issu de l'unité de sommation 116 est fourni à un filtre 118 dont le rôle est d'éliminer les résidus de transposition en fréquence non désirables, et de laisser passer le signal modulé de fréquence porteuse plus l'onde sinusoïdale de fréquence f1. Le signal composite est ensuite amplifié par un amplificateur de puissance 120, puis filtré par le filtre 122, dont le rôle de réduire les émissions parasites dues aux non-linéarités éventuelles des étages précédents.

En mode de réception, un signal modulé hyperfréquence de fréquence porteuse f9 = 42540 MHz, provenant du terminal mobile (voir figure 4), capte par l'antenne 154, est commuté sur le filtre par l'intermédiaire commutateur 124. Le filtre 126 a pour but de reduire la puissance émissions parasites d'autres émetteurs radiofréquences indésirables. protège un amplificateur faible bruit 128 contre la saturation par des interférences hors bande. L'amplificateur 128 amplifie le signal passé à travers le filtre 126 et le signal amplifié passe à travers un filtre 130, dont le rôle est de protéger un mélangeur de fréquence 132 contre la saturation par des interférences hors bande, notamment celles situées à la fréquence image.

Un oscillateur local 134 fournit au mélangeur de fréquence 132 un signal sinusoïdal de fréquence f10 = 41100 MHz. Le mélangeur de fréquence 132 fournit à sa sortie un signal modulé de fréquence porteuse f11 = f9- Ce dernier signal modulé passe à travers un filtre de frequence intermédiaire 136 afin d'empêcher les émissions dans les canaux adjacents et, de façon plus générale, afin d'empêcher tous les signaux parasites de pénétrer plus loin dans le récepteur, ce qui aurait pour effet de dégrader la qualité de démodulation du signal désiré. A la sortie du filtre 136, le signal est, excepté pour sa fréquence porteuse, identique au signal modulé hyperfréquence de fréquence porteuse f9 présent à l'entrée du mélangeur 132.

La sortie du filtre 136 est reliée à un mélangeur 138 qui, à l'aide d'un oscillateur local 140 de fréquence f12 = 1400 MHz contrôlé en tension, fournit à sa sortie un signal de fréquence porteuse f13 = f11-f12. Le signal à la sortie du mélangeur 138 est filtré par un filtre 142 de canal et d'anti-recouvrement de spectre, puis numérisé par un convertisseur analogique/numérique 144. Le signal numérique obtenu en sortie du convertisseur analogique/numérique 144 est ensuite démodulé par un démodulateur en quadrature disposant d'un procédé de récupération de porteuse lui permettant contrôler un oscillateur numérique NCO 148. Le démodulateur 146 fournit egalement un signal de contrôle en tension à l'oscillateur 140, de façon que ce dernier soit réglé sur une fréquence facilitant la récupération de porteuse numérique contrôlant l'oscillateur numérique 148, et que le signal à démoduler dans sa totalité soit compris dans la bande passante du filtre 142. La sortie de l'oscillateur numérique 148 est fournie au démodulateur 146.

Le démodulateur 146 fournit deux signaux, un dit en phase note I rx10 et l'autre dit en quadrature noté Q_rx10, à un démodulateur OFDM 1 La structure de démodulateur OFDM est détaillée plus loin en liaison avec figure 6, dans mode particulier de réalisation. Le démodulateur OFDM fournit à sa sortie des données binaires représentant l'information reçue.

Le signal modulé à numériser par le convertisseur 144 a composante spectrale la plus élevée de fréquence fmax. La fréquence d'horloge d'échantillonnage fe-rx10 du convertisseur analogique/numérique 144 est telle que fe_rx10 > 2Xfmax. La conversion analogique/numérique est d'autant plus facilement réalisable et d'autant moins coûteuse que la fréquence maximum fmax du signal d'information à numériser est basse.

L'oscillateur 112 peut être un oscillateur commandé en tension une boucle à verrouillage de phase pour faire varier sa fréquence afin positionner bande de fréquence transposée dans tel ou tel canal transmission 'un système de communication multi-canaux.

même, l'oscillateur 140 peut être commandé de telle sorte que fréquence permette de transposer un signal présent dans tel ou tel canal transmission d'un système de communication multi-canaux. Dans ce cas, filtre 136 a bande passante pouvant comprendre plusieurs canaux. filtrage de canal est alors uniquement obtenu par le filtre 142.

La figure 3b représente de façon schématique une variante de réalisation du bloc modulation, démodulation et radio 199b de la station de base représentée la figure 1. Par rapport à la figure 3a, seules les parties modulation et émission changent.

En mode d'émission, de même que dans le mode de réalisation la figure 3a, une information à transmettre, représentée sous forme de données binaires, est fournie au modulateur OFDM 100. Ce modulateur OFDM envoie deux signaux en bande de base, un dit en phase noté I tx10 et l'autre dit en quadrature noté Q tx10, au modulateur d'amplitude en quadrature , qui transpose le signal autour d'une fréquence porteuse f0 = 40 MHz à l'aide l'oscillateur NCO 104.

Puis, dans cette variante, le signal modulé numérique obtenu sortie du modulateur d'amplitude 102 est sommé avec une constante K réelle prédéterminée représentant une valeur continue, dans une unité d'addition 60. Le signal composite numérique présent à la sortie de l'unité 160 est converti en un signal analogique par le convertisseur numérique/analogique DIA 106, cadencé un signal d'horloge d'échantillonnage à la fréquence fe tx10.

signal analogique obtenu en sortie du convertisseur 106 est filtré par un filtre fréquence intermédiaire 109, qui laisse passer le continu (filtre passe- ou filtre passe-bande et filtre passe-bas), puis, de même que dans le mode réalisation de la figure 3a, transposé autour de la fréquence porteuse f2 = 40540 MHz par le mélangeur à suppression d'image 110 à l'aide de l'oscillateur local 112 de fréquence f1 telle que f2 = f1+f0. La composante continue du signal issu du filtre 109 est donc transposée à une fréquence f1 à la sortie du mélangeur 110.

signal issu du mélangeur 110 est fourni au filtre 118, dont le rôle, de même que dans le mode de réalisation de la figure 3a, est d'éliminer résidus de transposition en fréquence non désirables, et de laisser passer signal modulé de fréquence porteuse f2 plus l'onde sinusoïdale de fréquence f1. Le signal composite est ensuite amplifié par l'amplificateur de puissance puis filtré le filtre 122, dont le rôle, de même que dans le mode réalisation la figure 3a, est de réduire les émissions parasites dues aux non- linéarités éventuelles des étages précédents. La figure 4 représente de façon schématique le bloc modulation, démodulation et radio 299 d'un terminal mobile 20 représenté sur la figure 1.

Le terminal mobile 20 est - soit en mode d'émission (TX), auquel cas un commutateur d'antenne 224 relie la sortie d'un filtre 222 à une antenne 254, permettant ainsi l'émission d'un signal modulé hyperfréquence, - soit en mode de réception (RX), auquel cas le commutateur d'antenne 224 relie l'entrée d'un filtre 226 à l'antenne 254, permettant la réception 'un signal modulé hyperfréquence.

signal TXIRX 252 commande la position du commutateur d'antenne mode d'émission, une information à transmettre, représentee sous forme données binaires, est fournie à un modulateur OFDM 200. structure de ce modulateur OFDM est détaillée plus loin en liaison avec la figure 5, dans un mode particulier de réalisation. Le modulateur OFDM 200 envoie deux signaux en bande de base, un dit en phase noté I tx20 et l'autre dit quadrature noté Q tx20, à un modulateur d'amplitude en quadrature 202, i transpose signal autour d'une fréquence porteuse f7 = 40 MHz à l'aide oscillateur 204.

variante, on peut mettre en ceuvre, non pas une modulation du type QAM mais une modulation du type PSK, bien connue de l'homme du métier.

signal modulé numérique fourni par le modulateur d'amplitude 202 est converti en un signal analogique par un convertisseur numérique/analogique DIA 206, cadencé par un signal d'horloge d'échantillonnage à la fréquence fe tx20.

Le signal analogique obtenu en sortie du convertisseur 206 est filtré par un filtre de fréquence intermédiaire 208, puis transposé autour de la fréquence porteuse f9 = 42540 MHz par un mélangeur à suppression d'image 210 à l'aide d'un oscillateur local 212 de fréquence f8 telle que f9 = f8+f7. L'oscillateur local 212 fournit un signal sinusoïdal de fréquence f8 au mélangeur 210. La sortie du mélangeur 210 fournie à un filtre 218, dont le rôle est d'éliminer les résidus de transposition fréquence non désirables. Le signal est ensuite amplifié par un amplificateur de puissance 220, puis filtré par le filtre 222, dont le rôle est de réduire les émissions parasites dues aux non-linéarités éventuelles des étages précédents.

En mode de réception, signal modulé hyperfréquence de fréquence porteuse f2 et l'onde sinusoïdale de fréquence f1, provenant de la station de base 10 (voir figures 3a 3b), captés par l'antenne 254, sont commutés sur le filtre 226 par l'intermédiaire du commutateur 224. Le filtre 226 a pour but de réduire la puissance émissions parasites d'autres émetteurs radiofréquences indésirables. II protege un amplificateur faible bruit 228 contre la saturation par des interférences hors bande. L'amplificateur 228 amplifie le signal passé à travers le filtre 226 le signal amplifié passe à travers un filtre 230, dont le rôle est de protéger mélangeur de fréquence 232 contre la saturation par des interférences hors bande, notamment celles situées à la fréquence image.

Un oscillateur local 234 fournit au mélangeur de fréquence 232 un signal sinusoïdal de fréquence f3 = 39100 MHz. Le mélangeur de fréquence 232 fournit à sa sortie un signal modulé de fréquence porteuse f5 = f2-f3 et une onde sinusoïdale de fréquence f4 = f1-f3.

Ce signal composite passe à travers un filtre de fréquence intermédiaire 236 afin d'empêcher les émissions dans les canaux adjacents et, de façon plus générale, afin d'empêcher tous les signaux parasites de pénétrer plus loin dans le récepteur, ce qui aurait pour effet de dégrader la qualité de démodulation du signal désiré. A la sortie du filtre 236, le signal modulé est identique, excepté sa fréquence porteuse f5, au signal modulé hyperfréquence de fréquence porteuse f2 présent à l'entrée du mélangeur 232. Les filtres 226 et 230 laissent aussi passer l'onde sinusoïdale de fréquence f1. Le filtre 236 laisse passer l'onde sinusoïdale de fréquence f4.

La sortie du filtre 236 est reliée aux deux entrées d'un mélangeur 238 de façon à fournir, à la sortie du mélangeur 238, le produit de la multiplication du signal d'entrée par lui-même. Cette technique de transposition en fréquence, connue de l'homme du métier, est appelée homodynage.

Une des composantes du signal à la sortie mélangeur 238 est donc un signal identique, excepté la fréquence porteuse = f5-f4 = f2-f1 = f0, au signal modulé hyperfréquence de fréquence porteuse présent à l'entrée du mélangeur Le signal à la sortie du mélangeur 238 filtré par un filtre 242 de canal d'anti-recouvrement de spectre, puis numérisé par un convertisseur analogique/numérique 244. Le signal numérique obtenu est ensuite démodulé par un démodulateur en quadrature 246, lequel dispose d'un procédé de récupération de porteuse lui permettant de contrôler l'oscillateur NCO 248.

Du fait du procédé d'émission mis en ceuvre par la station de base 10 et du procédé de réception mis en oeuvre par le terminal mobile 20, le démodulateur 246 n'a à récupérer qu'une erreur très faible de fréquence due à l'écart de fréquence effectif des oscillateurs NCO 104 et NCO 248 par rapport à la fréquence nominale. Les oscillateurs NCO 104 et 248 ont une précision en fréquence dépendant de la précision de l'horloge de référence des systèmes respectivement d'emission et de réception.

L'horloge de référence est généralement donnée par un oscillateur local à quartz dans les systèmes modernes de radiocommunications, a souvent une précision de l'ordre de Aq = 15 ppm. Par exemple, un quartz grand public fabriqué par NDK de désignation NC-18C offre cette précision pour une température de fonctionnement de -10 à +60 C dans un choix de fréquences de réference allant de 5 à 25 MHz. Ainsi, l'erreur maximale smax de fréquence à récupérer est dans ce dernier cas de 30 ppm, ce qui est faible et donc facilement recupérable.

Dans mode préféré de réalisation de l'invention, f6 = 40 MHz et le signal modulé occupe un canal de B = 20 MHz de large. L'incertitude de fréquence pour fréquence intermédiaire f6 est de Aq = 15 ppm seulement, ce qui se traduit une variation en fréquence Af = 300 Hz, insignifiante vis- à-vis des tolérances de fabrication du filtre 242 de fréquence centrale f6 = 40 MHz et de bande passante légèrement inférieure à B = 20 MHz. Ainsi, le signal à démoduler est sans difficulté dans sa totalité compris dans la bande passante du filtre 242. sortie de l'oscillateur numérique 248 fournie au démodulateur Le démodulateur 246 fournit deux signaux, dit en phase noté I_rx20 et 'autre dit en quadrature noté Q_rx20, à un démodulateur OFDM 250. La structure ce démodulateur OFDM est détaillée plus loin en liaison avec la figure 6, dans un mode particulier de réalisation. Le démodulateur OFDM 250 fournit ' sa sortie des données binaires représentant l'information reçue.

Le signal modulé à numériser par le convertisseur 244 a une composante spectrale la plus élevée de fréquence fmax = MHz. La fréquence d'horloge d'échantillonnage fe_rx20 du convertisseur analogique/numérique 244 est telle que fe_rx20 > 2Xfmax. conversion analogique/numérique est d'autant plus facilement réalisable et d'autant moins coûteuse que la fréquence maximum fmax du signal d'information à numériser est basse.

Le filtre 236 a une bande passante de 60 MHz et fréquence centrale f236 = 1425 MHz. Le filtre 242 a une bande passante de 20 MHz et une fréquence centrale f242 = 40 MHz.

La précision des oscillateurs locaux hyperfréquences 134 et 212 des figures 3a, 3b et 4 est critique. Même si ces oscillateurs sont verrouillés en phase à une source précise de plus basse fréquence par des techniques classiques, l'erreur absolue sera, pour une précision, identique à celle d'un bon oscillateur à quartz, de Aq = 15 ppm pour une température de fonctionnement de -10 à +60 C, 0,6165 MHz pour l'oscillateur 134 et de 0,6375 MHz pour l'oscillateur 212. Ainsi, la différence entre la fréquence nominale attendue à la réception et la frequence effective peut s'élever à 1,254 MHz, ce qui est déjà beaucoup comparé aux tolérances habituelles des filtres de fréquence intermédiaire de très large bande, et énorme comparé aux facultés de récupération numerique de porteuse des systèmes de démodulation actuels.

Dans cas du système présenté, la récupération de porteuse, si elle devait s'effectuer uniquement sur le signal numérisé, devrait donc rattraper des déviations maximales de 31350 ppm, ce qui n'est pratiquement pas envisageable. Ainsi, un ajustement en fréquence approximatif visant à réduire l'erreur à récupérer par le démodulateur 146 est fait en amont de la numérisation sur l'oscillateur local 140. Cet ajustement grossier de fréquence peut être réalisé à l'aide d'une mesure de fréquence par le démodulateur 146 effectuée sur un signal pilote envoyé avant chaque champ de données utiles.

Avec un circuit de synthèse de fréquence classique tel que le Q3236 de Qualcomm, le pas minimum entre deux fréquences est par exemple de 0,275 MHz pour une fréquence maximale d'oscillateur local 140 de 1412,125 Ainsi, l'erreur maximale après correction grossière peut être facilement ramenée à 3437,5 ppm. En imbriquant plusieurs boucles de synthèse par verrouillage de phase, on peut diminuer davantage le pas minimum entre deux fréquences synthétisées d'oscillateur local.

La figure 5 est une vue schématique d'un modulateur OFDM tel que le modulateur 100 des figures 3a et 3b et le modulateur 200 de la figure 4, dans un mode particulier de réalisation.

Le modulateur OFDM comprend une entrée pouvant recevoir données binaires qui sont, par paquets, transformées en symboles constellation par une unité de report cartographique 300. Ces symboles constellation ont une représentation numérique en nombres complexes. symboles de constellation sont alloués à des porteuses dites utiles du symbole OFDM par une unité d'allocation de porteuses 305.

Les symboles de constellation sont présentés à des entrées predéterminées d'une unité de transformation de Fourier inverse 310. Cette unite applique ainsi une transformation de Fourier inverse au vecteur présent.

vecteur est composé des symboles de constellation. Chaque composante ce vecteur correspond à une porteuse. Une composante de ce vecteur qui nulle correspond à une porteuse annulée.

Les sorties parallèles de l'unité 310 sont mises en série par un convertisseur parallèle/série 315. Un intervalle de garde est inséré par l'unité d'insertion d'intervalle de garde entre chaque vecteur successif de sortie de l'unite 310 mis en série. La sortie de l'unité 320 est reliée à une unité d'extraction partie réelle 325 et une unité d'extraction de la partie imaginaire 330. L'unite fournit à sa sortie notée 1 tx la partie réelle du nombre complexe présent à son entrée. L'unité 330 fournit à sa sortie notée Q tx la partie imaginaire du nombre complexe présent à son entrée.

La figure 6 est une vue schématique d'un démodulateur OFDM que le démodulateur 150 des figures 3a et 3b et le démodulateur 250 de figure 4, dans un mode particulier de réalisation.

Le démodulateur OFDM comprend deux entrées notées respectivement I_rx et Q_rx. L'entrée Q_rx est reliée à une unité multiplication 400 qui fournit à sa sortie le résultat de la multiplication de valeur présente sur l'entrée Q_rx par la valeur complexe -j. L'entrée I-rx reliée à une unité d'addition 405 qui fournit à sa sortie le résultat de l'addition la valeur présente sur l'entrée I_rx à la valeur présente à la sortie de l'unité multiplication 400. La sortie de l'unité d'addition 405 est reliée à l'entrée d'une unité de retrait de l'intervalle de garde 410 qui supprime les échantillons correspondant à l'intervalle de garde et fournit à sa sortie des échantillons correspondant aux symboles OFDM.

sortie de l'unité de retrait de l'intervalle de garde 410 est reliée à l'entrée convertisseur série/parallèle 415 qui fournit ses sorties, symbole OFDM symbole OFDM, aux entrées d'une unité de transformation de Fourier Cette unité 420 applique ainsi une transformation de Fourier au vecteur présent. Les composantes du vecteur de sortie de l'unité 420 sont symboles de constellation déformés par le canal de transmission. Une unité de récupération des symboles de constellation correspondant aux porteuses utiles prend les valeurs complexes sur des sorties prédéterminées de l'unité 420 et présente à sa sortie en série les valeurs complexes correspondant à sorties prédéterminées dans un ordre également prédéterminé.

La sortie de l'unité 425 est reliée à un démodulateur correspondant à l'alphabet utilisé à l'émission pour les symboles constellation. Ce démodulateur 430 fournit en sortie des données binaires correspondant à la valeur complexe présente à son entrée selon un critère de maximum de vraisemblance. La figure 7 est un graphique représentant le spectre signal OFDM présent en sortie du filtre 118 illustré sur les figures 3a et 3b, obtenu par simulation du signal destiné à être émis par la station de base Le signal OFDM a fréquence porteuse de 40540 MHz avec une porteuse de référence ' 40500 MHz. A titre d'exemple nullement limitatif, on choisi une distance MHz entre la porteuse de référence et la porteuse signal OFDM. II peut etre plus avantageux, suivant l'application considérée, choisir d'autres leurs d'écarts de fréquence entre la porteuse de référence et la porteuse signal OFDM.

figure 8 est un graphique représentant le spectre d'un signal OFDM présent en sortie du filtre 218 illustré sur la figure 4, obtenu par simulation du signal destiné à être émis par le terminal mobile 20. Le signal OFDM a une fréquence porteuse de 42540 MHz.

voit sur la figure 7 que la porteuse de référence occupe une largeur de bande très faible, de sorte que l'ensemble des bandes spectre occupées le signal de la figure 7 est à peine plus important pour le signal de figure 8.

a vu dans la description qui précède que la station de base émet un signal hyperfréquence modulé en OFDM accompagné d'une onde sinusoïdale de référence et les terminaux mobiles émettent chacun un signal hyperfréquence modulé en OFDM.

La station de base reçoit les signaux émis par les terminaux mobiles à éventuellement différents instants sur des canaux éventuellement différents. Dans la station de base est mis en ceuvre un procédé de réception relativement complexe puisqu'il doit effectuer un asservissement grossier d' des oscillateurs locaux analogiques et un asservissement fin d'un illateur numérique correspondant à la récupération de porteuse nécessaire à une bonne démodulation.

revanche, dans les terminaux mobiles est mis en oeuvre un procédé réception simple et présentant un faible coût, fondé sur l'utilisation de l'onde sinusoïdale de référence pour faciliter la démodulation. Les terminaux mobiles n'émettent pas d'onde sinusoïdale de référence et, par suite, réalisent une économie d'énergie par rapport au procédé d'émission utilisé dans la station de base.

Un réseau de ce type pourrait être par exemple un micro-ordinateur personnel incluant les caractéristiques de la station de base selon l'invention et de multiples jouets disposant des caractéristiques des terminaux mobiles selon l'invention. Le micro-ordinateur personnel est plus à même supporter un surcout plus important que des jouets, étant donné son prix base qui reste souvent élevé. Les jouets sont ainsi munis d'une interface communication dont prix est faible, et peuvent être achetés en plus grand nombre.

Le micro-ordinateur est souvent présent dans les foyers et le coût de la station de base selon l'invention peut être alors ramené à l'achat seul du bloc modulation, démodulation et radio 199a (figure 3a) ou 199b (figure 3b), par exemple sous forme d'une carte au format normalisé PCI (en anglais "Peripheral Component Interface").

II peut être également envisagé d'intégrer une plus moins grande partie des fonctions du bloc modulation, démodulation et radi sous forme d'un programme pouvant être exécuté par le micro-ordinateur. Ce programme peut être fourni par tout moyen approprié tel que par un CD-ROM, ou par téléchargement à partir d'Internet. L'avantage de fournir une partie des fonctions de l'invention sous forme de programmes réside dans la facilité de mise à jour et d'amélioration du réseau selon l'invention. II peut être possible également aux fabricants de jouets de modifier leurs jouets déjà achetés et présents dans le réseau de leurs clients par des mises à jour et reconfigurations passant par la station de base qu'est le micro-ordinateur.

De nombreuses autres possibilités d'utilisation de réseaux selon l'invention existent et sont à la portée de l'homme du métier. De nombreuses modifications du réseau selon l'invention par l'homme du métier sont également possibles.

Claims (1)

<U>REVENDICATIONS</U> 1. Procédé d'émission de signaux d'information, caractérisé en ce que - on émet et on module, dans une bande hyperfréquence, des premiers signaux d'information (12) transposés accompagnes d'une porteuse de référence, premier terminal (10) vers un second termi (20), et - emet et on module des seconds signaux 'information (21) transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse référence, dudit second terminal (20) vers ledit premier terminal (10). 2. Procédé d'émission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier terminal (10) est une station de base et ledit second terminal (20) est un terminal mobile. 3. Procédé d'émission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on module lesdits seconds signaux d'information (21) suivant une modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée et en ce que ledit premier terminal (10) est adapté à recevoir des signaux modulés suivant la modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée. 4. Procédé d'émission selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on applique auxdits seconds signaux d'information (21), préalablement à ladite modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée, moins un autre type de modulation tel que la modulation QAM et/ou PSK et/ou OFDM. 5. Dispositif d'émission de signaux d'information, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'émission et de modulation, dans une bande hyperfréquence, de premiers signaux d'information (12) transposés accompagnés d'une porteuse de référence, d'un premier terminal (10) vers un second terminal (20), et - moyens d'émission et de modulation de seconds signaux d'information ) transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, dudit second terminal (20) vers ledit premier terminal 0). 6. Dispositif d'émission selon la revendication 5, caracterisé en ce que ledit premi terminal (10) est une station de base et ledit second terminal (20) est un terminal mobile. 7. Dispositif d'émission selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour moduler lesdits seconds signaux d'information (21) suivant une modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée et en ce que ledit premier terminal (10) comporte des moyens pour recevoir des signaux modulés suivant la modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée. 8. Dispositif d'émission selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour appliquer auxdits seconds signaux d'information (21), préalablement à ladite modulation d'amplitude à bande latérale unique avec porteuse supprimée, au moins un autre type modulation tel que la modulation QAM et/ou PSK et/ou OFDM. 9. Procédé de réception de signaux d'information, caracterisé en ce que - on reçoit et on démodule, dans un premier termi I (10), des seconds signaux d'information (21) transposés dans bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, provenant d'un second terminal (20), et - on reçoit et on démodule, dans ledit second terminal (20), des premiers signaux d'information (12) transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence, provenant dudit premier terminal (10). 10. Procédé de réception selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit premier terminal (10) est une station de base et ledit second terminal (20) est un terminal mobile. 11. Dispositif de réception de signaux d'information, caractérisé en ce qu'il comporte - moyens de réception et de démodulation, dans un premier terminal (1 seconds signaux d'information (21) transposés dans une bande hyperfrequence, sans porteuse de référence, provenant d'un second terminal (20), - moyens de réception et de démodulation, dans ledit second terminal (20), premiers signaux d'information (12) transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence, provenant dudit premier terminal (10). 12. Dispositif de réception selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit premier terminal (10) est une station de base et ledit second terminal (20) un terminal mobile. 13. Station de base (10) dans un réseau de communication sans fil, caractérisée ce qu'elle comporte - des moyens d'émission et de modulation, dans une bande hyperfréquence, de premiers signaux d'information (12) transposés accompagnés d'une porteuse de référence, et - moyens de réception et de démodulation de seconds signaux d'information ) transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence. 14. Station de base (10) selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (112, 114, 110, 116) de génération porteuse de type analogique. 15. Station de base (10) selon la revendication 14, caractérisée ce que lesdits moyens analogiques de génération de porteuse comportent oscillateur local (112), un coupleur directionnel (114), un mélangeur (110) des moyens sommation (116).

1 Station de base (10) selon la revendication 13, caractérisée ce qu'elle comporte des moyens (160) de génération de porteuse de type numérique. 17. Station de base (10) selon la revendication 16, caractérisée en ce que lesdits moyens numériques de génération de porteuse comportent des moyens (160) d'addition d'une constante prédéterminée (K). 18. Terminal de communication mobile (20) dans un réseau de communication sans fil, caractérisé en ce qu'il comporte - moyens d'émission et de modulation de seconds signaux d'information ) transposés dans une bande hyperfréquence, sans porteuse de référence, - des moyens de réception et de démodulation de premiers signaux (12) transposés dans une bande hyperfréquence, accompagnés d'une porteuse de référence. 19. Réseau de communication sans fil, caractérisé en ce qu' comporte moins une station de base (10) selon l'une quelconque revendicati 13 à 17 et au moins un terminal de communication mobile (20) selon la revendication 18, ledit terminal mobile (20) communiquant avec ladite station de base (10).