FR2845842A1 - Procedes et dispositifs d'emission et de reception optimisee - Google Patents
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Abstract
Suivant ce procédé d'émission de signaux numériques sous forme de symboles comportant un préfixe cyclique, dans un réseau de télécommunications, ces signaux numériques transportant des informations d'au moins un premier et un deuxième types, on utilise le préfixe cyclique des symboles qui transportent des informations du deuxième type pour acheminer des informations du premier type.Application au filtrage de trames radio.
Description
PROCEDES ET DISPOSITIFS D'EMISSION ET DE RECEPTION OPTIMISEE
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif d'émission optimisée ainsi qu'à un procédé et à un dispositif de réception optimisée. L'invention appartient au domaine des réseaux de télécommunications et plus particulièrement ceux qui utilisent une structure TDMA-FDMA. Ces réseaux peuvent être fortement centralisés, avoir une station de base qui gère tout le réseau et alloue les accès au réseau aux divers 10 membres, ou bien peuvent être plus distribués, c'est- à-dire que les décisions d'accès au réseau sont le fait d'un ou plusieurs terminaux qui décident pour
eux-mêmes ou pour les autres des droits d'accès au réseau.
Ces réseaux ont en commun de présenter un canal pour les informations de gestion du réseau, parfois appelé canal guide (en anglais 15 "beacon channef') ou canal de contrôle, et un canal pour les informations de
l'utilisateur, transportant des données appelées données utiles (en anglais "payload data"). Le canal de contrôle est normalement géré par la station de base, qui est en principe reliée à un réseau filaire de type téléphonie ou données. Le terminal est capable d'émettre un certain nombre d'informations 20 vers la station de base, pour décrire sa propre situation par rapport au réseau.
L'invention est décrite ici, à titre d'exemple non limitatif, dans son application à des signaux modulés suivant une modulation de type OFDM (multiplexage à division de fréquences orthogonales, en anglais "Orthogonal Frequency Division Multiplex"). Elle peut néanmoins s'appliquer à tout autre 25 type de modulation qui utilise au moins un préfixe cyclique en tête des
symboles émis.
Un signal OFDM est engendré, de façon connue, en décomposant le signal à émettre sous forme de fonctions orthogonales de base, constituant une pluralité de sous-porteuses, chacune transportant un échantillon complexe 30 représentatif d'une pluralité d'échantillons (éléments binaires) obtenus par un
codage de constellation du signal à transmettre.
Une matrice M de transformée rapide de Fourier inverse est appliquée à un ensemble de N échantillons complexes (formant un vecteur
complexe V) afin de moduler simultanément la pluralité de sous-porteuses.
Des symboles OFDM sont ainsi engendrés, chacun étant composé 5 de N échantillons numériques représentatifs des N échantillons complexes modulés.
La suite de N échantillons numériques est ensuite transmise en chaîne par le système de transmission pour former un symbole OFDM dit de bande de base. Ce signal pourra lui-même moduler une porteuse de fréquence 10 plus élevée pour pouvoir être transmis en bande transposée, suivant des
techniques classiques.
Après passage dans un canal de transmission, ce signal modulé est reçu par un démodulateur. Après avoir synchronisé en temps et avoir divisé en paquets de N échantillons numériques le signal OFDM de bande de base, on 15 extrait un vecteur complexe V' en appliquant une matrice de transformée rapide
de Fourier M', telle que M.M'= Id (matrice identité).
Des décisions au maximum de vraisemblance sur les parties réelle et
imaginaire du vecteur complexe V' permettent de retrouver la séquence d'échantillons complexes initiale, puis de restituer les éléments binaires 20 associés.
Dans le cas d'une transmission à travers des canaux du type multichemin, c'est-à-dire lorsque le canal de transmission contient des échos, le signal reçu est une somme pondérée de plusieurs signaux ayant été atténués et retardés. Chacun de ces signaux provient des divers chemins empruntés par 25 le signal transmis entre l'émetteur et le récepteur.
Ce type de canal produit généralement des évanouissements (en
anglais "fading") en fréquence et des interférences entre symboles OFDM.
Pour remédier au problème des évanouissements, il est habituellement nécessaire d'obtenir une estimation de la réponse en fréquence 30 du canal de transmission et de procéder à une égalisation des données démodulées. Quant aux interférences entre symboles OFDM, elles peuvent entraîner une perte d'orthogonalité entre sous-porteuses et par conséquent,
provoquer des perturbations sur les informations transmises.
Plusieurs solutions ont été proposées pour résoudre ce problème. La 5 plus communément utilisée consiste à insérer un intervalle ou temps de garde (en anglais "guard time") devant chaque symbole OFDM, la durée de cet intervalle devant être plus grande que l'écho ayant le plus grand retard sur le
canal de transmission.
Les échantillons complexes contenus dans l'intervalle de garde 10 peuvent être identiques à ceux constituant la fin du symbole OFDM qui suit.
Dans ce cas, l'intervalle de garde est appelé préfixe cyclique ou CP (en anglais
"CycIic Prefix").
Le préfixe cyclique est donc une extension du symbole OFDM réalisée après l'opération de transformation de Fourier, cette extension étant 15 constituée de la recopie, en entête de chaque symbole OFDM, d'un certain
nombre d'échantillons de la fin du symbole.
Cela a pour avantage de maintenir l'orthogonalité du signal durant le symbole utile et donc de résoudre les problèmes d'interférences intersymboles liées à la dispersion temporelle des signaux reçus à l'entrée du récepteur. 20 L'homme du métier choisit la taille du préfixe cyclique en fonction du canal et de
la dispersion temporelle maximale prévue.
Un autre avantage du préfixe cyclique est d'aider le processus de synchronisation temporelle du récepteur et notamment la récupération de l'horloge symbole. En effet, la redondance introduite permet d'utiliser un 25 autocorrélateur pour retrouver un signal dont la fréquence correspondra à
l'horloge symbole utilisée dans l'émetteur.
Pour plus de détails sur les préfixes cycliques utilisés dans la
technique de modulation OFDM, on pourra consulter, par exemple, l'ouvrage intitulé "OFDM for Wireless Multimedia Communications" de Richard VAN NEE 30 et Ranjee PRASAD publié chez Artech House.
Dans l'art antérieur, le préfixe cyclique est généralement utilisé, soit comme moyen de protection contre les interférences intersymboles, soit comme moyen de synchronisation pour le récepteur. Il n'est en principe pas prévu de
l'utiliser comme moyen de transport de données.
Par ailleurs, dans l'art antérieur, le canal de contrôle nécessaire à la
diffusion de messages par la station de base est souvent porté par un des 5 canaux de communication normalement dédié au transport de données. Cela présente l'inconvénient, d'une part, de diminuer le débit utile du système, puisque cela représente un canal de transport des données en moins, et d'autre part, de nécessiter un traitement complexe de ce canal pour en extraire les informations de contrôle, sachant que le canal est démodulé de la même façon 10 que s'il transportait des données utiles.
Ainsi, le document US-A-6 108 349 décrit une méthode pour
enregistrer des terminaux dans un système de communication multipoints. Il définit un canal d'accès (UMAC) utilisé par les terminaux non reconnus pour transmettre leurs demandes d'inscription. Cela crée un canal supplémentaire, 15 dont la démodulation est nécessaire.
Ce document décrit aussi une méthode de synchronisation fondée sur l'ajout d'une impulsion au-dessus du préfixe cyclique pour porter un signal de synchronisation symbole. Le traitement de celle-ci constitue une surcharge
de travail pour l'unité de calcul.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients
mentionnés ci-dessus.
Dans ce but, la présente invention propose un procédé d'émission de signaux numériques sous forme de symboles comportant un préfixe cyclique, dans un réseau de télécommunications, ces signaux numériques transportant 25 des informations d'au moins un premier et un deuxième types, remarquable en ce qu'on utilise le préfixe cyclique des symboles qui transportent des informations du type deuxième précité pour acheminer des informations du
premier type précité.
Ainsi, l'invention tire profit de la composition particulière des symboles, 30 qui intègrent un préfixe cyclique, et permet de transporter une information supplémentaire par symbole en modifiant ce préfixe cyclique de façon adéquate, sans pour autant modifier les principales caractéristiques du système de
transmission habituellement utilisées.
Dans un mode de réalisation préféré, les informations du premier type sont des signaux de contrôle qui transportent des informations de gestion 5 du réseau et les informations du deuxième type sont des signaux de données qui transportent des données utiles, et on utilise le préfixe cyclique des symboles qui représentent les signaux de données pour acheminer les signaux
de contrôle.
L'invention permet notamment la création d'un canal de contrôle 10 sans entraver les performances du réseau et en particulier sans aucune perte de débit utile, étant donné qu'aucun canal de transmission de données utiles
n'est sacrifié pour l'acheminement des signaux de contrôle.
De plus, ce système permet d'avoir un canal de gestion indépendant du canal de transmission des données, ce qui autorise notamment la 15 modification du type de modulation utilisé (BPSK, QPSK, etc.) pour chacun de
ces canaux sans perturber l'autre.
Selon une caractéristique particulière, le procédé d'émission
comporte une étape consistant à modifier ou non le signe des échantillons du préfixe cyclique, en fonction de la valeur binaire des échantillons des signaux 20 de contrôle.
Cela constitue un moyen très simple de représenter les signaux de
contrôle afin de les acheminer au moyen du préfixe cyclique.
Chaque préfixe cyclique peut par exemple acheminer un bit de signal
de contrôle.
Dans un mode de réalisation préféré, les signaux numériques sont
émis sous forme de symboles conformes à la modulation OFDM.
Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un dispositif d'émission de signaux numériques sous forme de symboles comportant un préfixe cyclique, dans un réseau de 30 télécommunications, ces signaux numériques transportant des informations d'au moins un premier et un deuxième types, remarquable en ce qu'il comporte des moyens pour utiliser le préfixe cyclique des symboles qui transportent des informations du deuxième type précité pour acheminer des informations du
premier type précité.
Les caractéristiques particulières et les avantages du dispositif d'émission étant similaires à ceux du procédé d'émission, ils ne sont pas répétés ici. Toujours dans le même but, la présente invention propose en outre un procédé de réception de signaux numériques émis suivant un procédé d'émission tel que succinctement décrit ci-dessus, remarquable en ce qu'il comporte des étapes suivant lesquelles: - on détermine un signal d'autocorrélation à partir des signaux reçus; et - on compare la valeur du signal d'autocorrélation à une valeur de référence, pour en déduire la valeur du signal émis transportant des
informations du premier type.
Dans un mode préféré de réalisation, le procédé de réception comporte en outre des étapes suivant lesquelles, pour chaque séquence d'information reçue constituée d'un préfixe cyclique et de données utiles: - on analyse le préfixe cyclique, de façon à en extraire une information pertinente; on compare l'information pertinente à des valeurs prédéterminées; et selon le résultat de la comparaison, on active ou non un processus
de démodulation de données utiles.
Le terminal destinataire des informations de contrôle peut ainsi 25 extraire les données de contrôle de façon très simple sans devoir démoduler les
données reçues, ce qui permet de réaliser une économie d'énergie.
Ce système permet par ailleurs un décodage simple du canal de contrôle, ce qui a pour avantages, d'une part, de réaliser une fonction veille (dans ce cas, seul le canal de contrôle est décodé), à faible consommation et, 30 d'autre part, de pouvoir connecter au réseau des terminaux ayant une puissance de calcul limitée, tels que des modems logiciels (en anglais "software modems"). Selon une caractéristique particulière, l'information pertinente est un
code d'identification d'un terminal destinataire des signaux émis.
Toujours dans le même but, la présente invention propose aussi un dispositif de réception de signaux numériques émis par un dispositif d'émission tel que succinctement décrit ci-dessus, remarquable en ce qu'il comporte: - des éléments pour déterminer un signal d'autocorrélation à partir des signaux reçus; et - des éléments pour comparer la valeur du signal d'autocorrélation à
une valeur de référence, pour en déduire la valeur du signal émis transportant 10 des informations du premier type.
Les caractéristiques particulières et les avantages du dispositif de réception étant similaires à ceux du procédé de réception, ils ne sont pas
répétés ici.
La présente invention vise aussi un appareil de traitement de signaux 15 numériques, comportant des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé
d'émission et/ou un procédé de réception tels que ci-dessus.
La présente invention vise aussi un appareil de traitement de signaux numériques, comportant un dispositif d'émission et/ou un dispositif de réception
tels que ci-dessus.
La présente invention vise aussi un réseau de télécommunications, comportant des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé d'émission
et/ou un procédé de réception tels que ci-dessus.
La présente invention vise aussi un réseau de télécommunications,
comportant un dispositif d'émission et/ou un dispositif de réception tels que ci25 dessus.
La présente invention vise aussi une station mobile dans un réseau de télécommunications, comportant des moyens adaptés à mettre en oeuvre un
procédé d'émission et/ou un procédé de réception tels que ci-dessus.
La présente invention vise aussi une station mobile dans un réseau 30 de télécommunications, comportant un dispositif d'émission et/ou un dispositif
de réception tels que ci-dessus.
La présente invention vise aussi une station de base dans un réseau de télécommunications, comportant des moyens adaptés à mettre en oeuvre un
procédé d'émission et/ou un procédé de réception tels que ci-dessus.
La présente invention vise aussi une station de base dans un réseau 5 de télécommunications, comportant un dispositif d'émission et/ou un dispositif de réception tels que ci-dessus.
L'invention vise aussi - un moyen de stockage d'informations lisible par un ordinateur ou un microprocesseur conservant des instructions d'un programme informatique, 10 permettant la mise en oeuvre 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 ou un microprocesseur conservant des instructions d'un programme informatique, permettant la mise en oeuvre d'un 15 procédé d'émission et/ou d'un procédé de réception tels que ci-dessus.
L'invention vise aussi un produit programme d'ordinateur comportant des séquences d'instructions pour mettre en oeuvre un procédé d'émission
et/ou un procédé de réception tels que ci-dessus.
Les caractéristiques particulières et les avantages des différents 20 appareils de traitement de signaux numériques, des différents réseaux de télécommunications, des différentes stations mobiles, des différentes stations de base, des différents moyens de stockage et du produit programme d'ordinateur étant similaires à ceux du procédé d'émission et du procédé de
réception selon l'invention, ils ne sont pas rappelés ici.
D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture
de la description détaillée qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui
l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 illustre de façon schématique un exemple de répartition 30 des différents canaux dans le plan temps-fréquence; - la figure 2 illustre de façon schématique la structure d'une trame OFDM selon la présente invention; - la figure 3 est un organigramme illustrant les principales étapes d'un procédé d'émission conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation; - la figure 4 est un organigramme illustrant les principales étapes 5 d'extraction du canal de contrôle conformément à un procédé de réception suivant la présente invention, dans un mode particulier de réalisation; la figure 5 représente de façon schématique un exemple de symboles OFDM modifiés conformément à la présente invention; - la figure 6 représente de façon schématique un dispositif de 10 synchronisation utilisant un préfixe cyclique modifié conformément à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation; - la figure 7 illustre un exemple de signal issu de l'autocorrélateur compris dans le dispositif de synchronisation de la figure 6; - la figure 8 représente de façon schématique un système 15 d'émission-réception modifié conformément à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation; - la figure 9 représente de façon schématique un modem mettant en oeuvre une variante de la présente invention; - la figure 10 illustre schématiquement le format des trames MAC 20 conformes à la norme IEEE 802.11; - la figure 11 est un organigramme illustrant un processus de génération d'un préfixe cyclique à l'émission, dans la variante de la figure 9; - la figure 12 est un organigramme illustrant un processus de filtrage de trames radio, à partir de l'information contenue dans les préfixes cycliques 25 engendrés dans la variante de la figure 9; - la figure 13 représente sous une forme schématique simplifiée un réseau de télécommunications conforme à la présente invention; - la figure 14 illustre schématiquement la constitution d'une station de réseau ou station d'émission informatique adaptée à mettre en oeuvre un 30 procédé d'émission conforme à la présente invention; et - la figure 15 illustre schématiquement la constitution d'une station de réseau ou station de réception informatique adaptée à mettre en oeuvre un
procédé de réception conforme à la présente invention.
A titre d'exemple nullement limitatif, le mode particulier de réalisation 5 décrit ici repose sur l'hypothèse d'une transmission de données utilisant une modulation OFDM avec 256 sous-porteuses et un temps de garde égal à 20 %
de la durée symbole, soit un préfixe cyclique de 64 points.
Les organigrammes des figures 3 et 4 résument le fonctionnement
d'un système de transmission mettant en oeuvre l'invention.
Comme le montre la figure 3, à l'émission, on détermine tout d'abord le préfixe cyclique au cours d'une étape 30. Pour cela, on recopie les 64
derniers points complexes du symbole OFDM en tête du symbole.
Ensuite, en fonction de la donnée de contrôle qu'on souhaite transmettre pour le symbole concerné, on modifie éventuellement la polarité du 15 préfixe cyclique au cours d'une étape 32, c'est-à-dire qu'on inverse éventuellement le signe de ses échantillons, d'une façon décrite plus en détail ciaprès en liaison avec la figure 5. Par exemple, on peut décider qu'une information de contrôle de valeur binaire égale à 1 ne modifiera pas le préfixe cyclique et qu'une information de contrôle de valeur 0 inversera sa valeur. Les données étant 20 complexes, on modifiera donc en conséquence les signes de la composante
réelle et de la composante imaginaire des échantillons du préfixe cyclique.
Le reste des traitements réalisés à l'émission, résumé sous forme d'une étape 34, est classique et bien connu de l'homme du métier et ne sera donc
pas décrit ici.
De même, à la réception, les traitements nécessaires à la récupération des données habituellement effectués dans les récepteurs OFDM ne seront pas décrits ici. On notera cependant que les opérations de récupération de la fréquence et de la phase de la porteuse devront être réalisées avant d'appliquer la présente invention. Ainsi, grâce au traitement décrit ci-dessous en référence à la 30 figure 4, on pourra identifier les opérations effectuées sur le préfixe cyclique à l'émission. il Pour la récupération de la porteuse, on pourra par exemple utiliser un système du type décrit dans le document US-A-5 602 835, dans lequel le procédé de synchronisation est en partie fondé sur le calcul de signaux d'autocorrélation effectué sur les signaux issus de la démodulation en fréquence intermédiaire. A 5 partir des signaux d'autocorrélation, un signal de synchronisation temporelle est engendré, ainsi qu'un signal de contrôle de la fréquence de la porteuse, utilisé pour la démodulation en fréquence intermédiaire. Ce deuxième signal est utilisé conjointement avec un autre signal calculé d'après les signaux issus de la démodulation OFDM, pour modifier la fréquence et la phase de la porteuse, de 10 façon à obtenir une démodulation en fréquence intermédiaire cohérente. Lorsque la fréquence et la phase de la porteuse sont correctement ajustées, le signal issu
de l'autocorrélation sur la partie réelle présente un pic facilement détectable.
Conformément à la présente invention, à la réception, comme le montre la figure 4, on applique aux signaux reçus une fonction classique 15 d'autocorrélation au cours d'une étape 40 et on extrait la donnée de contrôle de la façon suivante: si, lors d'un test 42, l'amplitude de la partie réelle du signal d'autocorrélation appliqué au préfixe cyclique est positive, on en déduit que le premier bit de donnée de gestion ou bit de donnée guide ou bit de contrôle vaut 0,
sinon on en déduit qu'il vaut 1.
Les données de contrôle ainsi extraites sont transmises à une unité de gestion du réseau présente dans le récepteur et cette unité opère alors de façon classique. Le fonctionnement de toutes les autres parties du système OFDM est
classique et n'est pas affecté par l'invention.
Comme le montre la figure 1, qui illustre le plan temps-fréquence
utilisé par le réseau, la structure du réseau est telle qu'une trame comprend plusieurs fenêtres temporelles, chaque fenêtre pouvant être attribuée à un membre du réseau pour l'émission d'un signal. A chaque nouvelle trame, un membre donné du réseau utilise systématiquement cette fenêtre jusqu'à la fin 30 de la connexion.
Dans chaque fenêtre utilisée pour une liaison sont émises des informations de contrôle ainsi que des informations de données utilisateur. La totalité des informations de contrôle est émise sur plusieurs trames. Cet
ensemble est appelé "super trame".
La figure 2 illustre un exemple de répartition des données de contrôle et des données utilisateurs au sein d'une fenêtre conformément à 5 l'invention. Dans le mode particulier de réalisation décrit ici, on émet d'abord le préambule nécessaire à la synchronisation du système, puis successivement tous les symboles OFDM constitués des données utiles précédées des préfixes
cycliques (CP sur le dessin).
Dans cet exemple, chaque symbole transmet, via son préfixe 10 cyclique, un bit du canal de contrôle. L'ensemble des bits recueillis au sein d'une fenêtre et de plusieurs super trames permet de reconstituer l'intégralité du
signal de contrôle.
La figure 5 illustre la façon dont les données de contrôle sont
transportées par les symboles OFDM.
Cet exemple nullement limitatif représente la transmission de trois
bits successifs valant respectivement 1, 0, 1. On choisit, arbitrairement, d'inverser le préfixe cyclique, c'est-à-dire d'attribuer un signe négatif à ses parties réelle et imaginaire, quand la donnée de contrôle à transmettre vaut 0.
En variante, on pourrait tout aussi bien faire le choix d'inverser le préfixe 20 cyclique lorsque la donnée de contrôle à transmettre vaut 1.
Pour les premier et troisième symboles représentés, conformément à l'invention, on recopie respectivement la fin du symbole OFDM (représentée sur le dessin par EoS pour "End Of Symbo f) en tête de ces symboles, alors que
pour le second symbole, on inverse les données EoS avant de les recopier.
Les courbes du bas de la figure 5 montrent l'influence de l'inversion
du préfixe cyclique sur la sortie réelle de l'autocorrélateur utilisé dans le récepteur, appliqué au préfixe cyclique. Lorsque le préfixe cyclique est la recopie directe des derniers points du symbole, le signal d'autocorrélation présente un pic positif, tandis que lorsque les échantillons ont été inversés, le 30 pic est négatif.
La figure 6 représente un exemple de système de synchronisation compris dans un récepteur utilisant l'invention. Ce système est en fait réalisé à partir d'un système de synchronisation classique, tel que décrit par exemple dans l'ouvrage précité de Richard VAN NEE et Ranjee PRASAD, auquel on a
ajouté un module 270 d'extraction du signal de contrôle.
Le signal complexe en bande de base 200 reçu, issu du module 5 radiofréquence du récepteur, est retardé, par un module 210, d'un temps T égal à la durée du symbole utile, puis est conjugué par un module de conjugaison 220. Le signal conjugué est ensuite multiplié par le signal 200 d'origine dans un multiplicateur complexe 230. La sortie du multiplicateur est ensuite moyennée sur une durée égale à la durée du préfixe cyclique dans un 10 module 240. La sortie du module 240 fournit un signal d'autocorrélation
complexe AC.
Le signal d'autocorrélation AC est traité de façon classique par un module 260 de recherche de maximum, qui effectue une détection de pic sur l'amplitude du signal d'autocorrélation, et par un module 250 d'extraction de 15 l'erreur en fréquence, qui engendre une information sur l'erreur en fréquence à partir des composantes complexes du signal AC et de l'information issue du module 260 de recherche de maximum. Le fonctionnement de ces modules est
connu de l'homme du métier et n'est donc pas détaillé ici.
Comme décrit plus haut en relation avec la figure 5, un module 270 20 d'extraction du signal de contrôle détecte la valeur de la sortie réelle de l'autocorrélateur au moment du pic sur le module du signal AC (cette information étant transmise au module 270 par le module 260) et en déduit la
valeur du signal de contrôle.
La figure 7 représente un exemple de signal à la sortie de la fonction 25 d'autocorrélation, ce signal ayant été obtenu lors d'une simulation. Le système simulé utilise une modulation OFDM avec 256 sous-porteuses et un temps de garde égal à 20% de la durée symbole. Les 16 pics créés par 16 symboles sont clairement identifiables et la polarité de ces pics permet de retrouver aisément
la séquence de contrôle émise, soit "1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0".
La figure 8 représente l'architecture d'un émetteur-récepteur 300
réalisé suivant l'invention.
A l'émission, un modulateur 310 reçoit les données à transmettre et effectue à partir de celles-ci différentes opérations classiques tellesque: embrouillage, modulation primaire (par exemple du type QPSK), transformation de Fourier rapide inverse (IFFT), etc. suivant des schémas connus de l'homme du métier. La seule modification dans la partie émission concerne une unité 340 d'insertion du préfixe cyclique. Le préfixe cyclique est créé de la façon décrite précédemment à partir du signal issu de l'opération de transformation de Fourier et du signal de contrôle provenant d'une unité 320 de gestion du 10 réseau. Le signal OFDM ainsi formé est ensuite émis de façon classique via
une unité radiofréquence 350.
A la réception, le signal OFDM reçu et ramené en bande de base par l'unité radiofréquence 350 alimente une unité de synchronisation 200 qui effectue différentes étapes classiques de synchronisation, dont l'opération de 15 synchronisation exécutée par un dispositif de synchronisation du type de celui
représenté sur la figure 6.
L'unité de synchronisation 200 fournit alors le signal de contrôle
extrait à l'unité de gestion du réseau 320 et le signal OFDM synchronisé à une unité 370 d'extraction de préfixe cyclique, qui supprime les préfixes cycliques 20 avant de transmettre les symboles OFDM à une unité de démodulation 330.
Celle-ci effectue des opérations classiques de démodulation, telles que transformation de Fourier directe (FFT), démodulation primaire, désembrouillage, etc. suivant des schémas connus de l'homme du métier et
fournit les données utiles reçues à l'utilisateur.
En variante, à l'émission, pour chaque séquence d'information à transmettre constituée d'un préfixe cyclique et de données utiles, on peut inclure dans le préfixe cyclique une information pertinente qui, à la réception,
permettra de décider s'il y a lieu de démoduler ou non la séquence considérée.
Cette variante est ainsi un exemple d'application de l'invention au 30 filtrage de trames radio.
L'information pertinente mentionnée ci-dessus peut être un code d'identification, tel que l'identificateur du terminal destinataire de la séquence
d'information considérée.
Dans le cadre de l'application de l'invention à un réseau de 5 télécommunications conforme à la norme IEEE 802.11, cet identificateur peut par exemple être l'adresse MAC (définie par la norme ANSI/IEEE 802. 11,
"Wireless LAN MAC and PHY specification") du terminal destinataire.
La figure 9 illustre l'architecture d'un modem mettant en oeuvre cette variante. Ainsi, pour le processus d'émission, une unité MAC 57 remet au
modem une trame MAC à émettre.
La figure 10 illustre pour mémoire le format d'une trame IEEE 802.11 (trame MAC). Les chiffres au-dessus des différents champs indiquent la
taille de ces champs, en nombre d'octets.
Le champ "Frame Control" 20 permet l'interprétation des champs
contenus dans l'en-tête d'une trame IEEE 802.11.
Les champs 22, 23, 24 et 26, soit successivement "Address 1", "Address 2", "Address 3" et "Address 4", peuvent représenter plusieurs types d'identificateurs. Outre l'identification des adresses MAC source et destination, 20 ils peuvent représenter l'identificateur de la cellule radio ainsi que l'identificateur
du terminal émetteur et du terminal récepteur de la trame IEEE 802.11.
Le type d'identificateur contenu dans chacun de ces champs est
précisé par le champ "Frame Control" 20.
Le champ "Frame Body" 27 contient les informations de données, qui 25 peuvent avoir une taille variable comprise entre 0 et 2312 octets.
Une description détaillée de ces champs ainsi que des champs
"Duration/ID" 21, "Sequence Control" 25 et "FCS" 28 est donnée par la norme
ANSI/IEEE 802.11, "Wireless LAN MAC and PHY specification".
Comme le montre la figure 9, la trame d'information MAC est traitée, 30 d'une part, par un modulateur 50 et, d'autre part, par un module 51 permettant d'extraire une information de la trame MAC et de mettre en forme le message
devant être transmis dans le préfixe cyclique.
Un module 52 associe un préfixe cyclique à l'information ayant subi un traitement dans le modulateur 50, en tenant compte du message engendré par le module 51. Le train binaire est ensuite remis à une unité radio 58 pour émission. En réception, l'unité radio 58 remet un train binaire à un module 53 de décodage du préfixe cyclique qui sépare - d'une part, l'information de données, qui est transmise à un module d'attente 55 (en anglais "latency module") et
- d'autre part, le message contenu dans le préfixe cyclique, qui est 10 transmis à un module d'analyse 54.
Le module d'analyse 54 contrôle le processus de fonctionnement du module d'attente 55 et d'un démodulateur 56. Sur activation du module d'analyse 54, le module d'attente 55 transfère les informations au démodulateur 56. L'organigramme de la figure 11 illustre la procédure mise en oeuvre pour engendrer un message d'information avec le préfixe cyclique. Cette procédure est exécutée lors de l'émission d'une trame radio. Ce traitement vient s'exécuter en supplément des traitements classiques d'émission décrits par la norme précitée ANSI/IEEE 802.11, "Wireless LAN MAC and PHY specification" 20 et son extension ANSI/IEEE 802.1la "High- speed Physical Layer in 5 GHz banc'. Après mise en forme par le protocole MAC, une trame MAC est
transmise au modulateur 50 illustré sur la figure 9.
Avant d'appliquer des opérations classiques de traitement du signal 25 sur une trame MAC à émettre, on copie, à l'étape 60, l'identificateur du terminal radio destinataire (Address 1) dans un registre. Ensuite, on met en forme cette adresse dans un message à l'étape 61 pour qu'il soit codé dans le préfixe
cyclique à l'étape 62.
L'organigramme de la figure 12 illustre la procédure mise en oeuvre 30 pour décider de l'opportunité de décoder la trame en cours d'acquisition. cette procédure est exécutée lors de la réception d'une trame radio. Ce traitement vient s'exécuter en supplément des traitements classiques de réception décrits par la norme précitée ANSI/IEEE 802.11 "Wireless LAN MAC and PHY specification" et son extension précitée ANSI/IEEE 802.11a "High-speed
Physical Layer in 5 GHz banc'.
Lors d'une première étape 70, on extrait de la trame radio en cours 5 de réception un flux binaire contenu dans le préfixe cyclique. A l'étape suivante 71, on analyse ce flux binaire pour y lire l'adresse de l'équipement destinataire de cette trame radio. Ensuite, on effectue un test 72 pour vérifier s'il s'agit d'une adresse de type "diffusion multiple" (en anglais "multicasr'), c'est-à-dire si le
message est destiné à une pluralité de terminaux.
Dans la négative, on teste, à l'étape 74, si l'adresse contenue dans le message du préfixe cyclique est celle du terminal qui a reçu la trame. Si le test 72 ou le test 74 fournit un résultat positif, c'est-à-dire si le message est du type "diffusion multiple", ou si l'adresse de destination est l'adresse du terminal qui a reçu la trame, on valide, à l'étape 73, la réception en cours, en activant le 15 décodage. En revanche, si le test 74 est négatif, l'étape suivante 75 consiste à
rejeter la réception en cours, en n'activant pas le décodage.
Comme le montre la figure 13, un réseau de télécommunications selon l'invention est constitué d'au moins une station dite station de base SB désignée par la référence 64, et de plusieurs stations périphériques dites 20 terminaux mobiles SPi, i = 1,..., M, o M est un entier supérieur ou égal à 1, respectivement désignées par les références 661, 662,..., 66M. Les stations périphériques 661, 662,..., 66M sont 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.
La station de base 64 peut comporter des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé d'émission et/ou un procédé de réception conformes à l'invention. En variante, la station de base 64 peut comporter un dispositif d'émission et/ou un dispositif de réception conformes à l'invention. De façon similaire, au moins un des terminaux mobiles 66j peut comporter des moyens 30 adaptés à mettre en oeuvre un procédé d'émission et/ou un procédé de réception conformes à l'invention ou comporter un dispositif d'émission et/ou un
dispositif de réception conformes à l'invention.
Dans le mode particulier de réalisation de la figure 13, l'invention s'applique à un réseau sans fil. Néanmoins, l'invention est adaptée à s'appliquer à tout système de communication utilisant une modulation mettant en oeuvre un préfixe cyclique, indépendamment du caractère filaire ou sans fil du réseau de télécommunications. La figure 14 illustre schématiquement la constitution d'une station de
réseau ou station d'émission informatique, sous forme de schéma synoptique.
Cette station comporte un clavier 911, un écran 909, une source
d'information externe 910, un émetteur hertzien 906, conjointement reliés à un 10 port d'entrées/sorties 903 d'une carte de traitement 901.
La carte de traitement 901 comporte, reliés entre eux par un bus d'adresses et de données 902: - une unité centrale de traitement 900; une mémoire vive RAM 904; - une mémoire morte ROM 905; et
- le port d'entrées/sorties 903.
Chacun des éléments illustrés en figure 14 est bien connu de l'homme du métier des micro-ordinateurs et des systèmes de transmission et, plus généralement, des systèmes de traitement de l'information. Ces éléments 20 communs ne sont donc pas décrits ici. On observe, cependant, que: - la source d'information 910 est, par exemple, un périphérique d'interface, un capteur, un démodulateur, une mémoire externe ou un autre système de traitement d'information (non représenté), et est de préférence adaptée à fournir des séquences de signaux représentatifs de parole, de 25 messages de service ou de données multimédia, sous forme de séquences de données binaires, et que - l'émetteur hertzien 906 est adapté à mettre en oeuvre un protocole de transmission par paquets sur un canal non filaire, et à transmettre ces
paquets sur un tel canal.
On observe en outre que le mot "registre" utilisé dans la description
désigne, dans chacune des mémoires 904 et 905, aussi bien une zone mémoire de faible capacité (quelques données binaires) qu'une zone mémoire
de grande capacité (permettant de stocker un programme entier).
La mémoire vive 904 conserve des données, des variables et des
résultats intermédiaires de traitement, dans des registres de mémoire portant, 5 dans la description, les mêmes noms que les données dont ils conservent les valeurs. La mémoire vive 904 comporte notamment:
- un registre "données_ _émettre", dans lequel sont conservées les signaux numériques à transmettre, et
- un registre "CP', dans lequel sont conservées les valeurs des 10 préfixes cycliques successifs.
La mémoire morte 905 est adaptée à conserver, dans des registres qui, par commodité, possèdent les mêmes noms que les données qu'ils conservent:
- le programme de fonctionnement de l'unité centrale de traitement 15 900, dans un registre "program".
L'unité centrale de traitement 900 est adaptée à mettre en oeuvre un
procédé d'émission tel qu'illustré par l'organigramme de la figure 3.
La figure 15 illustre schématiquement la constitution d'une station de réseau ou station de réception informatique, sous forme de schéma synoptique. 20 Cette station comporte un clavier 1011, un écran 1009, un destinataire d'information externe 1010, un récepteur hertzien 1006, conjointement reliés à un port d'entrées/sorties 1003 d'une carte de traitement 1001. La carte de traitement 1001 comporte, reliés entre eux par un bus 25 d'adresses et de données 1002: - une unité centrale de traitement 1000 - une mémoire vive RAM 1004; - une mémoire morte ROM 1005 et
- le port d'entrées/sorties 1003.
Chacun des éléments illustrés en figure 15 est bien connu de l'homme du métier des micro-ordinateurs et des systèmes de transmission et, plus généralement, des systèmes de traitement de l'information. Ces éléments
communs ne sont donc pas décrits ici.
On observe, en outre, que le mot "registre" utilisé dans la description
désigne, dans chacune des mémoires 1004 et 1005, aussi bien une zone 5 mémoire de faible capacité (quelques données binaires) qu'une zone mémoire de grande capacité (permettant de stocker un programme entier).
La mémoire vive 1004 conserve des données, des variables et des
résultats intermédiaires de traitement, dans des registres de mémoire portant, dans la description, les mêmes noms que les données dont ils conservent les 10 valeurs. La mémoire vive 1004 comporte notamment:
- un registre "données-reçues", dans lequel sont conservées les données binaires reçues, dans leur ordre d'arrivée sur le bus 1002 en provenance du canal de transmission; et
- un registre "CF" conservant les valeurs successives des préfixes 15 cycliques.
La mémoire morte 1005 est adaptée à conserver le programme de fonctionnement de l'unité centrale de traitement 1000, dans un registre "Program".
L'unité centrale de traitement 1000 est adaptée à mettre en oeuvre 20 un procédé de réception tel qu'illustré par l'organigramme de la figure 4.
Claims (24)
1. Procédé d'émission de signaux numériques sous forme de symboles comportant un préfixe cyclique, dans un réseau de 5 télécommunications, lesdits signaux numériques transportant des informations d'au moins un premier et un deuxième types, caractérisé en ce qu'on utilise le préfixe cyclique des symboles qui transportent des informations dudit deuxième
type pour acheminer des informations dudit premier type.
2. Procédé d'émission selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 que les informations du premier type sont des signaux de contrôle qui transportent des informations de gestion du réseau et les informations du deuxième type sont des signaux de données qui transportent des données utiles, et en ce qu'on utilise le préfixe cyclique des symboles qui représentent
les signaux de données pour acheminer les signaux de contrôle.
3. Procédé d'émission selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (32) consistant à modifier ou non le signe des échantillons du préfixe cyclique, en fonction de la valeur binaire des
échantillons des signaux de contrôle.
4. Procédé d'émission selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en 20 ce que chaque préfixe cyclique achemine un bit de signal de contrôle.
5. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques sont émis sous
forme de symboles conformes à la modulation OFDM.
6. Dispositif d'émission de signaux numériques sous forme de 25 symboles comportant un préfixe cyclique, dans un réseau de
télécommunications, lesdits signaux numériques transportant des informations d'au moins un premier et un deuxième types, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour utiliser le préfixe cyclique des symboles qui transportent des informations dudit deuxième type pour acheminer des informations dudit 30 premier type.
7. Dispositif d'émission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les informations du premier type sont des signaux de contrôle qui transportent des informations de gestion du réseau et les informations du deuxième type sont des signaux de données qui transportent des données utiles, et en ce que ledit dispositif comporte des moyens pour utiliser le préfixe cyclique des symboles qui représentent les signaux de données pour acheminer les signaux de contrôle.
8. Dispositif d'émission selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour modifier ou non le signe des échantillons du préfixe cyclique, en fonction de la valeur binaire des
échantillons des signaux de contrôle.
9. Dispositif d'émission selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en
ce que chaque préfixe cyclique achemine un bit de signal de contrôle.
10. Dispositif d'émission selon l'une quelconque des revendications 6
à 9, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques sont émis sous forme de
symboles conformes à la modulation OFDM.
11. Procédé de réception de signaux numériques émis suivant un
procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivant lesquelles: - on détermine (40) un signal d'autocorrélation à partir des signaux reçus; et - on compare (42) la valeur du signal d'autocorrélation à une valeur de référence, pour en déduire la valeur du signal émis transportant des
informations du premier type.
12. Procédé de réception selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des étapes suivant lesquelles, pour 25 chaque séquence d'information reçue constituée d'un préfixe cyclique et de données utiles: - on analyse (71) le préfixe cyclique, de façon à en extraire une information pertinente; - on compare (72, 74) l'information pertinente à des valeurs 30 prédéterminées; et - selon le résultat de la comparaison, on active ou non (73, 75) un
processus de démodulation de données utiles.
13. Procédé de réception selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'information pertinente est un code d'identification d'un
terminal destinataire des signaux émis.
14. Dispositif de réception de signaux numériques émis par un 5 dispositif d'émission selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte:
- des moyens pour déterminer un signal d'autocorrélation à partir des signaux reçus; et - des moyens pour comparer la valeur du signal d'autocorrélation à 10 une valeur de référence, pour en déduire la valeur du signal émis transportant
des informations du premier type.
15. Dispositif de réception selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - des moyens pour analyser le préfixe cyclique pour chaque 15 séquence d'information reçue constituée d'un préfixe cyclique et de données utiles, de façon à en extraire une information pertinente; - des moyens pour comparer l'information pertinente à des valeurs prédéterminées, pour chacune desdites séquences d'information reçues; et
- des moyens pour activer ou non un processus de démodulation de 20 données utiles selon le résultat de la comparaison.
16. Procédé de réception selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'information pertinente est un code d'identification d'un
terminal destinataire des signaux émis.
17. Appareil de traitement de signaux numériques, caractérisé en ce 25 qu'il comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé d'émission
selon l'une quelconque des revendications l à 5 et/ou un procédé de réception
selon la revendication 11, 12 ou 13.
18. Appareil de traitement de signaux numériques, caractérisé en ce
qu'il comporte un dispositif d'émission selon l'une quelconque des 30 revendications 6 à 10 et/ou un dispositif de réception selon la revendication 14,
ou 16.
19. Réseau de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comporte
des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et/ou un procédé de réception selon la
revendication 11, 12 ou 13.
20. Réseau de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comporte
un dispositif d'émission selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 et/ou
un dispositif de réception selon la revendication 14, 15 ou 16.
21. Station mobile dans un réseau de télécommunications,
caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre un 10 procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et/ou un
procédé de réception selon la revendication 11, 12 ou 13.
22. Station mobile dans un réseau de télécommunications,
caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'émission selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 et/ou un dispositif de réception selon la 15 revendication 14, 15 ou 16.
23. Station de base dans un réseau de télécommunications,
caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et/ou un
procédé de réception selon la revendication 11, 12 ou 13.
24. Station de base dans un réseau de télécommunications,
caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'émission selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 et/ou un dispositif de réception selon la
revendication 14, 15 ou 16.
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