FR2861928A1 - Procede de transmission d'une estimation d'au moins un canal de propagation d'un recepteur vers un emetteur, emetteur et recepteur correspondants - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de transmission d'une estimation d'au moins un canal de propagation d'un récepteur vers un émetteur.Selon l'invention, ledit récepteur met en oeuvre les étapes suivantes :- estimation dudit canal de transmission ;- projection de ladite estimation sur une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence, délivrant un jeu de coefficients de projection ;- transmission de données représentatives dudit jeu de coefficients de projection vers ledit émetteur,de façon que ledit émetteur puisse reconstruire un profil dudit canal de transmission tel qu'il est vu par ledit récepteur.

Description

Procédé de transmission d'une estimation d'au moins un canal de

propagation d'un récepteur vers un émetteur, émetteur et récepteur correspondants.

1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui des radiocommunications. Plus précisément, l'invention concerne une technique permettant de faire remonter, d'un récepteur vers un émetteur, des informations représentatives d'une estimation d'un canal de transmission, ainsi que diverses exploitations, dans l'émetteur, de ces informations.

L'invention s'applique plus particulièrement dans le cadre d'un système de radiotéléphonie mobile, entre une station de base et un ou plusieurs terminaux utilisateurs. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, dans le cadre d'une liaison descendante OFDM (en anglais "Orthogonal Frequency Division Multiplexing" pour "Multiplexage à répartition de fréquences orthogonales").

2. Solutions de l'art antérieur Il existe plusieurs configurations dans lesquelles il s'avère avantageux, pour l'émetteur, de connaître une estimation du canal de transmission réalisée par un récepteur. En effet, l'émetteur peut ainsi adapter les données qu'il transmet au récepteur en fonction des caractéristiques du canal.

Il n'existe pas, à l'heure actuelle, dans les systèmes multiporteuses, de technique efficace permettant à la station de base de connaître précisément l'état du canal vu par les terminaux. Une approche pourrait être que le récepteur transmette à l'émetteur l'estimation complète du canal de transmission qu'il a réalisée, sous la forme par exemple de l'ensemble des coefficients de canal dans le plan temps/fréquence. Dans le cas où le canal varie rapidement en temps et/ou en fréquence, il serait nécessaire qu'une telle transmission soit réalisée fréquemment et régulièrement.

Dans certains systèmes UMTS ("Universal Mobile Telecommunication Standard", "Norme de télécommunication mobile universelle"), des informations concernant la qualité du canal (estimations de puissance à la réception, estimation de rapport signal à bruit, etc.) sont cependant remontées vers la station de base.

Selon d'autres techniques, la station de base peut avoir accès à des informations concernant le pré-traitement à réaliser avant l'émission des données vers le récepteur.

3. Inconvénients de l'art antérieur Un inconvénient des méthodes actuelles est qu'on ne remonte vers la station de base qu'une indication sur la qualité du canal, ce qui est insuffisant, ou restrictif, surtout pour les systèmes de type OFDM (en anglais "Orthogonal Frequency Division Multiplexing").

Si l'on envisageait de transmettre, du récepteur à l'émetteur, une estimation complète de canal, ceci serait coûteux en ressources, et notamment en bande passante. En effet, l'ensemble des coefficients de canal dans le plan temps/fréquence représente une quantité d'information importante.

Un tel coût est d'autant plus important que le canal varie, et qu'il est donc nécessaire de transmettre une nouvelle estimation de canal à intervalles fréquents et réguliers.

Or, les besoins en ressources de communication, et notamment en bande passante, se font de plus en plus pressants, et les systèmes de radiotéléphonie actuels doivent satisfaire les besoins en bande passante d'un nombre toujours croissant d'utilisateurs.

4. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.

Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique qui permette de transmettre des informations relatives à l'estimation de canal d'un récepteur vers un émetteur, tout en étant peu consommatrice en ressources, et notamment en bande passante.

Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique, qui soit simple et peu coûteuse à mettre en oeuvre.

L'invention a encore pour objectif de fournir une telle technique qui soit particulièrement bien adaptée aux systèmes mettant en oeuvre une modulation multiporteuses de type OFDM.

L'invention a aussi pour objectif de proposer une telle technique qui permette d'améliorer le débit total cellulaire d'un système de radiocommunications cellulaire par rapport aux techniques de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une telle technique qui permette de satisfaire simultanément les requêtes d'accès au réseau d'un plus grand nombre d'utilisateurs.

L'invention a encore pour objectif de fournir une telle technique qui permette d'améliorer les performances d'un lien radio dans le cadre d'un système utilisant plusieurs antennes d'émission, et notamment qui maximise le rapport signal à bruit à la réception pour l'ensemble des terminaux desservis.

Encore un objectif de l'invention est de proposer une telle technique qui exploite avantageusement les structures de signaux prévues par la norme UMTS, 15 dans le cas d'un système de radiotéléphonie fonctionnant selon cette norme.

5. Caractéristiques essentielles de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé de transmission d'une estimation d'au moins un canal de propagation d'un récepteur vers un émetteur.

Selon l'invention, ledit récepteur met en oeuvre les étapes suivantes: estimation dudit canal de transmission; projection de ladite estimation sur une base de fonctions à au moins une dimension fréquentielle ou temporelle, délivrant un jeu de coefficients de projection; transmission de données représentatives dudit jeu de coefficients de projection vers ledit émetteur, de façon que ledit émetteur puisse reconstruire un profil dudit canal de transmission tel qu'il est vu par ledit récepteur.

Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive 30 de la transmission, d'un récepteur vers un émetteur, d'une estimation du canal de propagation. En effet, il n'est pas nécessaire de procéder à une transmission coûteuse en termes de bande passante de l'estimation complète du canal réalisée par le récepteur, sous la forme de l'intégralité des coefficients de canal dans le plan temps/fréquence.

Au contraire, après avoir estimé le canal aux positions des symboles pilotes, selon une technique qui sera décrite plus en détail dans la suite de ce document, le récepteur procède à une projection de cette estimation sur une base de fonctions, également connues de l'émetteur. Cette base de fonctions peut être, par exemple, une base de fonctions à une dimension fréquentielle, à une dimension temporelle, ou encore une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence.

Il ne transmet ensuite à l'émetteur que des données représentatives du jeu de coefficients de projection correspondant, ce qui est beaucoup moins coûteux en temps et en bande passante.

L'émetteur peut, à partir de ces données et de la base de fonctions qu'il connaît, régénérer le profil de canal vu et estimé côté mobile (ou plus généralement côté récepteur).

Préférentiellement, ladite base de fonctions est une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence.

Selon une première variante de réalisation avantageuse, lesdites données représentatives comprennent au moins une partie dudit jeu de coefficients de projection.

Ainsi, au lieu de renvoyer l'intégralité des coefficients de canal dans le plan temps/fréquence, le récepteur peut se contenter d'envoyer à l'émetteur tout ou partie des coefficients de la projection. L'émetteur peut alors reconstruire, à partir de la base de fonctions (à deux dimensions temps/fréquence) qu'il connaît, et des coefficients de projection reçus en totalité ou en partie, une estimation du canal vu par le récepteur.

Selon une deuxième variante de réalisation avantageuse, lesdites données 30 représentatives comprennent au moins un index renvoyant à une table de valeurs de coefficients possibles, stockée par ledit émetteur et par ledit récepteur.

Cette deuxième variante est encore moins coûteuse en termes de volume d'informations à transmettre. La table de valeurs stockée conjointement par l'émetteur et le récepteur répertorie alors un ensemble de coefficients de projection associés à un ensemble de profils de canal prédéterminés, auxquels renvoie l'index transmis par le récepteur.

Avantageusement, selon cette deuxième variante, un tel procédé comprend une étape de comparaison entre les coefficients de projection et des jeux de coefficients stockés dans ladite table, de façon à identifier le jeu de coefficients le plus proche dudit jeu de coefficients de projection.

Ainsi, après avoir estimé le canal et réalisé la projection, le récepteur détermine, dans la table de valeurs qu'il stocke, les coefficients de projection qui s'approchent le plus des coefficients de projection qu'il a effectivement calculés. Il envoie alors à l'émetteur l'index qui correspond dans la table à ces coefficients les plus approchants.

Préférentiellement, ladite base de fonctions est une base de fonctions sphéroïdales aplaties (DPSS), qui constitue, contrairement à d'autres bases, la meilleure représentation du signal dans sa bande passante. Il peut également s'agir de toute autre base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence, telles que par exemple la base des fréquences orthogonales obtenues par FFT (pour "Fast Fourier Transfom", "transformée de Fourier rapide") ou la base des polynômes orthogonaux.

De manière avantageuse, ledit récepteur est un terminal et ledit émetteur est une station de base, dans un système de radiotéléphonie.

De manière préférentielle, ledit système de radiotéléphonie met en oeuvre une modulation OFDM.

Avantageusement, lesdites données représentatives de ladite projection sont transmises à l'aide des bits de l'indicateur de qualité du canal (CQI "Channel Quality Indicator"), sur le canal HS-DPCCH (en anglais "High Speed- Dedicated Physical Control CHannel", en français "canal de contrôle physique dédié haute vitesse") du lien montant HSDPA (en anglais "High Speed Data Packet Access", en français "accès par paquets de données haute vitesse").

Selon les actuelles spécifications du système UMTS-HSDPA, chaque mobile dispose de 20 bits tous les TTI (pour " Transmission Time Interval", "intervalle de temps de transmission"), à savoir toutes les 2 ms.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le récepteur estime au moins deux canaux de transmission distincts, correspondant à autant d'antennes d'émission distinctes dudit émetteur.

Un tel mode de réalisation s'inscrit dans le mode de diversité en boucle fermée ("Closed Loop Diversity Scheme") prévu par la norme UMTS pour améliorer les performances d'un lien radio sur un canal de propagation à trajets multiples variables en temps, dans le cas où plusieurs antennes sont utilisées en émission du côté de la station de base.

Préférentiellement, le signal reçu par le récepteur étant un signal multiporteuse, comprenant une pluralité de fréquences porteuses, lesdits canaux de transmission sont estimés pour chacune desdites fréquences porteuses, ou pour des sous-ensembles desdites fréquences porteuses.

En effet, le canal peut présenter des caractéristiques différentes selon les fréquences utilisées, et peut notamment présenter des évanouissements à certaines 20 fréquences.

Selon une application avantageuse de l'invention, ladite station de base met en oeuvre une étape d'allocation d'au moins une fréquence de communication avec un terminal, en fonction de ladite ou desdites estimations de canal, de façon que les fréquences allouées correspondent, en moyenne, à des zones dans lesquelles l'estimation de canal correspondante présente des caractéristiques conformes à au moins un critère prédéterminé.

Ainsi, la station de base tient compte d'une ou plusieurs estimation(s) de canal lors de l'allocation des fréquences de communication, tant aux terminaux déjà desservis par le réseau qu'aux nouveaux terminaux demandant à y accéder.

On pourrait également envisager que la station de base mette en oeuvre une telle technique d'allocation de fréquences, indépendamment de la façon dont elle a eu connaissance de l'estimation de canal En d'autres termes, une telle technique d'allocation de fréquence pourrait être mise en oeuvre par la station de base même si le terminal récepteur ne lui a pas communiqué l'estimation de canal par voie de retour (par exemple dans le cas où la station de base aurait réalisée l'estimation de canal par elle-même).

Lorsqu'un terminal souhaite établir une nouvelle communication au sein du réseau, la station de base ne se contente donc plus de déterminer s'il existe au moins une fréquence de communication libre: elle tient également compte d'une ou plusieurs estimation(s) de canal dont elle a connaissance pour choisir d'accepter ou non la requête du terminal entrant, et déterminer la bande de fréquence qui doit lui être allouée. Comme on le verra plus en détail dans la suite de ce document, une telle technique permet donc d'augmenter, tant le débit total de chaque cellule que le nombre total d'utilisateurs que la station de base peut satisfaire.

En outre, la prise en compte des estimations de canal lors de l'allocation de fréquences de communication permet d'améliorer la qualité globale des communications, et évite les dégradations de communication intempestives induites par la technique de saut de fréquences aléatoire (rappelée ci-après).

Avantageusement, ladite étape d'allocation sélectionne, pour un terminal donné, une ou plusieurs fréquences disponibles et pour lesquelles la ou lesdites estimations de canal présentent un niveau maximum et/ou supérieur à un seuil prédéterminé.

Un tel niveau peut être par exemple exprimé en termes de rapport signal à bruit, ou tenir compte des phénomènes d'évanouissement affectant le canal. La station de base sélectionne ainsi, parmi les fréquences disponibles qu'elle a identifiées, celles qui permettront d'établir la meilleure qualité de communication, et satisferont donc au mieux les attentes de l'utilisateur.

Préférentiellement, ladite étape d'allocation met en oeuvre une étape de sauts de fréquence, lesdits sauts de fréquence tenant compte desdites estimations de canal de façon à allouer des fréquences à chaque communication de façon à limiter, autant que faire se peut, l'effet d'évanouissements du canal sur ces communications.

Au lieu de procéder à un saut de fréquences aléatoire, l'invention propose de déterminer au préalable si la nouvelle bande de fréquences que la station de base souhaite allouer au terminal est affectée ou non d'évanouissements. Par exemple, la station de base peut, à partir de l'estimation de canal, identifier que la nouvelle bande de fréquences qu'elle comptait allouer au terminal pour améliorer ses performances est en fait plus fortement affectée par des évanouissements, et choisir de maintenir la bande de fréquences initiale, ou rechercher une autre bande de fréquences disponible de meilleure qualité.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite étape d'allocation met en oeuvre l'une des opérations appartenant au groupe 15 comprenant: acceptation ou refus d'une nouvelle communication, une communication étant refusée s'il n'existe pas au moins une bande de fréquence, formée d'au moins une fréquence, disponible pour laquelle la ou lesdites estimations de canal présente(nt) un niveau supérieur à un seuil prédéterminé ; mise en attente d'au moins un terminal appelant; détermination d'une qualité de service d'au moins un service demandé par un terminal; allocation, à une nouvelle communication, d'une bande d'au moins une fréquence, précédemment allouée à un terminal en communication pour lequel ladite estimation de canal présente un niveau inférieur audit seuil prédéterminé.

Ainsi, dans le cas où le nombre de demandes d'accès au réseau est supérieur aux ressources disponibles, la station de base peut reporter la transmission vers un ou plusieurs terminaux récepteurs en faveur d'un nouveau terminal entrant, si le canal de transmission des premiers est très dégradé. Ceci revient à attribuer un rang de priorité dépendant, entre autres paramètres, de la qualité du canal de transmission dans le sens descendant, tant pour les utilisateurs déjà desservis par le réseau que pour les nouveaux entrants.

Plus précisément, la station de base peut choisir d'accepter une requête en communication d'un nouveau terminal si l'estimation de canal correspondante est de bonne qualité, afin de pouvoir interchanger les bandes de fréquences allouées à ce nouveau terminal d'une part, et à un terminal dont le canal de propagation est très dégradé d'autre part. Après avoir interverti les fréquences allouées à chacun de ces deux terminaux, la station de base peut en effet mieux satisfaire la demande du terminal mobile en canal dégradé. En outre, le nombre total d'utilisateurs est accru.

La station de base peut également tenir compte du service auquel un terminal souhaite accéder (communication vocale, transmission de données, etc.) pour déterminer le niveau de qualité nécessaire, et donc la bande de fréquences qu'il lui est possible d'allouer, en fonction de l'estimation de canal associée.

De manière préférentielle, ladite station de base met en oeuvre au moins deux antennes d'émission, et un tel procédé comprend une étape de pondération selon laquelle le poids respectif associé à chacune desdites antennes pour une communication donnée est fonction des estimations de canal correspondantes.

Le fonctionnement du système de radiocommunications considéré est alors dit en mode de diversité, ce qui permet d'améliorer les performances des liens radio, dans le cadre de canaux de propagation à trajets multiples variables en temps. A partir des estimations de canal, la station de base connaît l'état de la réception des signaux provenant des deux antennes, et peut appliquer un déphasage, éventuellement accompagné d'un gain, aux deux antennes, afin de compenser la différence entre les deux signaux reçus, due aux caractéristiques de chacun des canaux de propagation associés aux antennes.

Selon une variante avantageuse de l'invention, le signal émis vers ledit terminal étant un signal multiporteuse formé d'une pluralité de fréquences porteuses, ladite étape de pondération affecte sélectivement des poids complexes distincts à chacune desdites fréquences porteuses, ou à des sous-ensembles de fréquences porteuses.

Avantageusement, ladite station de base met en oeuvre une étape de pré- 5 traitement, notamment de pré-égalisation, d'un signal transmis vers ledit récepteur, en fonction de ladite ou desdites estimations de canal.

L'invention concerne aussi un récepteur comprenant des moyens de transmission d'une estimation d'au moins un canal de propagation vers un émetteur, comprenant: des moyens d'estimation dudit canal de transmission; des moyens de projection de ladite estimation sur une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence, délivrant des coefficients de projection; des moyens de transmission de données représentatives desdits 15 coefficients de projection vers ledit émetteur, de façon que ledit émetteur puisse reconstruire un profil dudit canal de transmission tel qu'il est vu par ledit récepteur.

Un tel récepteur est, dans une variante avantageuse de l'invention, un terminal de radiotéléphonie.

L'invention concerne également un émetteur comprenant des moyens de prise en compte d'une estimation d'au moins un canal de propagation émise par un récepteur sous la forme de données représentatives de coefficients de projection obtenus par projection d'une estimation dudit canal de transmission sur une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence.

Selon l'invention, un tel émetteur comprend des moyens d'analyse et de traitement desdits coefficients de projection, de façon à reconstruire un profil dudit canal de transmission tel qu'il est vu par ledit émetteur.

Dans une variante avantageuse de l'invention, un tel émetteur est une station de base d'un système de radiotéléphonie.

6. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 présente un synoptique du principe de projection de l'estimation de canal sur une base de fonctions sphéroïdales aplaties, permettant au récepteur de déterminer un ensemble de coefficients de projection; - la figure 2 illustre une application à la diversité d'antennes en mode boucle fermée pour le standard UMTS; - la figure 3 décrit une adaptation de la technique de la figure 2 à la modulation OFDM; la figure 4 illustre une application de l'invention à la planification "intelligente" de l'utilisation des fréquences par sauts de fréquence; la figure 5 illustre, dans le contexte de la figure 4, un exemple d'interchangeabilité des sous-bandes de fréquences allouées à deux terminaux mobiles distincts.

7. Description d'un mode de réalisation de l'invention Le principe général de l'invention repose sur la projection d'une estimation du canal de propagation sur une base de fonctions à au moins une dimension temps ou fréquence, de façon qu'un récepteur puisse faire remonter, vers un émetteur, des informations relatives au canal, sous la forme de données représentatives des coefficients de cette projection.

Cette base de fonctions peut être une base de fonctions à une dimension temporelle, à une dimension fréquentielle, ou encore par exemple une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence. Dans toute la suite de ce document, on s'attachera à décrire un mode de réalisation de l'invention dans lequel on met en oeuvre une base de fonctions 2D temps/fréquence. L'Homme du Métier étendra sans difficulté cet enseignement au cas d'une base de fonctions quelconque, à une ou plusieurs dimensions.

On présente, en relation avec la figure 1, un mode de réalisation d'une telle projection de l'estimation de canal sur une base de DPSS.

On rappelle tout d'abord que le récepteur peut procéder à l'estimation du canal de propagation grâce aux symboles pilotes, ou symboles de référence, dont la valeur et la position à l'émission sont connues du récepteur, insérés dans le flot de données utiles reçues.

Pour connaître la valeur de la fonction de transfert du canal de propagation en une position particulière de l'espace temps/fréquence, le récepteur divise la valeur du pilote reçu par sa valeur connue à l'émission. Il peut également diviser les symboles pilotes reçus par un coefficient prédéterminé, correspondant au rapport de la puissance des pilotes sur la puissance des symboles utiles.

Pour connaître la fonction de transfert du canal de propagation sur l'intégralité du plan temps/fréquence, il convient ensuite de réaliser une interpolation entre les différentes valeurs du canal ainsi calculées aux positions des pilotes. Pour plus de renseignements sur cette technique d'estimation de canal, on pourra se référer par exemple au document de brevet français n 2 820 574, au nom du même Déposant que la présente demande de brevet, qui est incorporé ici par référence.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées afin d'estimer le canal de propagation dans la totalité du plan temps/fréquence d'intérêt. Une première méthode consiste à réaliser l'interpolation entre les pilotes par une projection sur une certaine base prédéterminée uniquement en temps. Une autre méthode d'interpolation peut consister à réaliser cette projection en fréquence uniquement. Enfin, une dernière méthode consiste à réaliser une interpolation conjointe en temps et en fréquence.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la base utilisée pour la projection est constituée de fonctions discrètes sphéroïdales aplaties ("Discrete Prolate Spheroidal Sequences" en anglais) en deux dimensions temps/fréquence, ainsi qu'illustré par la figure 1. Sur cette figure, on s'est attaché au cas particulier où le signal reçu et traité par le récepteur subit une modulation multiporteuses de type OFDM. Comme indiqué précédemment, on peut bien sûr également utiliser une base de fonctions à une dimension temps ou fréquence.

On considère le canal de propagation OFDM temps/fréquence 10 vu par un récepteur, par exemple un terminal mobile, d'un réseau de 5 radiocommunication.

Ce canal de propagation 10 est projeté mathématiquement sur une base de fonctions sphéroïdales aplaties, dont on n'a représenté que les huit premiers éléments 11 à 18 dans l'espace temps/fréquence. Le canal 10 peut ainsi être exprimé sous la forme d'une combinaison linéaire des différentes DPSS 11 à 18, dont les coefficients sont les coefficients de projection C, à C8 répertoriés dans la table 19.

Au lieu de renvoyer les coefficients du canal dans le plan temps/fréquence (ce qui constitue une quantité d'information assez élevée) , le récepteur peut alors se contenter d'envoyer à l'émetteur tout ou partie des coefficients de projection ou toute autre information liée à ces coefficients C, à C8. Ces informations sont utilisées à la station de base (émetteur) afin de régénérer le profil de canal vu et estimé côté mobile (récepteur).

Plus généralement, le jeu de coefficients de projection déterminé par le récepteur peut comprendre entre 5 et 20 coefficients, selon la sévérité du canal de propagation considéré. Plus le canal est complexe à décrire, et plus le nombre de coefficients de projection doit être élevé.

Ces informations à transmettre nécessitent cependant plus de bits que n'en compte le FBI ("FeedBack Information", "information de retour"), qui est un champ réservé à cet effet dans le système UMTS-HSDPA.

Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on utilise donc pour cette transmission les bits du CQI ("Channel Quality Indicator", "indicateur de qualité de canal") sur le canal HS-DPCCH du lien montant HSDPA. Selon les actuelles spécifications, chaque mobile dispose de 20 bits tous les TTI ("Transmission Time Interval", "intervalle de temps de transmission" d'une durée de 2 ms).

Dans une implémentation possible de l'invention, ces bits peuvent indexer un tableau de valeurs prédéfinies, stocké de part et d'autre (i.e. côté émetteur et côté récepteur) qui inclut les coefficients de projection de différentes réalisations de canal (ou toutes autres valeurs qui leur sont liées). Dans ce cas, le récepteur identifie l'ensemble des coefficients de ce tableau qui s'approche le mieux des coefficients C1 à C8 réellement trouvés par la projection, et envoie l'indice de cet ensemble dans le CQI.

Le champ CQI comprenant 20 bits, la table de coefficients mémorisée côtés émetteur et récepteur peut contenir jusqu'à 220 champs, correspondant à 220 jeux de coefficients de projection pré-enregistrés.

Le récepteur compare alors les coefficients de projection C1 à C8 à tout ou partie de ces 220 jeux de coefficients de la table pour identifier le jeu présentant la plus grande ressemblance avec le jeu C1 à C8 des coefficients effectivement calculés. Il envoie alors à l'émetteur l'indice codé sur 20 bits faisant référence dans la table au jeu de coefficients identifié.

La connaissance des informations liées au canal de propagation sur le lien descendant OFDM permet d'améliorer les performances concernant le débittotal cellulaire. Selon l'invention, deux applications principales sont envisagées: la première application concerne la diversité d'antennes avec retour d'information (en mode boucle fermée ) ; - la deuxième application concerne une stratégie de gestion de l'accès multiple.

Ces deux cas visent des utilisations où la vitesse du terminal est limitée, ce qui permet de faire l'hypothèse d'une variation lente du canal dans le temps, par 25 rapport au TTI.

On s'attache tout d'abord à décrire une application de l'invention à la diversité en mode boucle fermée, en relation avec les figures 2 et 3.

Selon le standard UMTS, la diversité est un moyen d'améliorer les performances d'un lien radio sur un canal de propagation à trajets multiples variable en temps ("Delay Spread-Doppler Channel"). Une des techniques est basée sur l'utilisation de plusieurs antennes 21, 22 à l'émission, du côté de la station de base 20: ce nombre est limité à deux pour les actuelles spécifications de 1'UMTS. Une seule antenne 23 est prévue à la réception du côté du mobile 24. Deux modes de diversité d'antenne sont utilisés dans l'UMTS: le premier mode est appelé "diversité en mode boucle ouverte" (en anglais "Open Loop Diversity Scheme"). Selon ce premier mode, qui ne fait pas l'objet de la présente invention, il n'y a pas de retour d'information du récepteur (mobile) vers l'émetteur (la station de base). Ce premier mode couvre notamment les techniques suivantes: la diversité spatio-temporelle (STTD: Space Time Transmit Diversity), la diversité par répartition en temps (TSTD: Time Switched Transmit Diversity) et la diversité par transmission orthogonale (OTD: Orthogonal Transmit Diversity) ; le deuxième mode est appelé "diversité en mode boucle fermée" (en anglais "Closed Loop Diversity Scheme"), et prévoit un retour d'information 25 du récepteur vers l'émetteur. Ces informations 25 concernent l'état de la réception des signaux provenant des deux antennes 21, 22. La station de base peut alors tenir compte des informations 25 émises par le mobile 24 pour générer 26 des poids W 1, W2 applicables à chacune des deux antennes d'émission 21, 22. Ces pondérations W1, W2 peuvent consister à appliquer un simple déphasage entre les deux antennes 21, 22 (mode 1), ou à appliquer conjointement un déphasage et un gain (mode 2).

La figure 2 illustre ce principe pour le standard UMTS.

Les coefficients W, représentent les coefficients liés au canal de propagation. Le calcul de ces coefficients W1 et W2 à appliquer peut se faire dans le mobile 24, afin de maximiser une certaine quantité liée aux deux canaux de propagation (associés respectivement à chacune des deux antennes 21, 22), ou, dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, dans la station de base, à partir des coefficients de projection communiqués par le mobile 24. Il est à noter que les coefficients W1 et W2 à appliquer prendront des valeurs concrètes selon les informations contenues dans les bits FBI. La multiplication par les poids des deux antennes 21, 22 sert à rendre la somme des deux signaux, émis par les deux antennes 21, 22 et reçus au niveau mobile 24 par l'antenne 23, la plus cohérente possible. Les valeurs de W, et W2 sont calculées à partir des coefficients de projection du canal de propagation estimé sur les symboles pilotes sur la base choisie. Ces coefficients de projection qui servent au calcul de W, et W2 sont stockés dans un tableau, indexé par les valeurs des bits FBI.

La présente invention s'applique notamment dans le contexte de l'application du mode "diversité en mode boucle fermée" aux modulations 10 multiporteuses, et notamment aux modulations OFDM.

En effet, l'UMTS ("Universal Mobile Telecommunications Standard", "standard de télécommunications mobiles universel") étant un système de transmission monoporteuse, les coefficients du canal de propagation peuvent être considérés constants sur toute la bande fréquentielle.

Dans un système multiporteuse tel que l'OFDM par exemple, le profil du canal de propagation change avec la fréquence, ce qui rend caduque la multiplication de chaque antenne d'émission par un seul coefficient W. La correction doit donc être faite individuellement pour chaque sousporteuse. La mise en place de cette technique, illustrée en figure 3, peut se faire en fréquence avant l'IFFT 30 ("Inverse Fast Fourier Transform", "Transformée de Fourier Rapide Inverse") en multipliant chaque sous-porteuse d, à dN par un coefficient complexe W;', où l'indice j représente l'indice de l'antenne d'émission 21, 22, et où i est l'indice de la sous-porteuse considérée.

Ces coefficients W;' étant destinés à compenser la différence, induite par les canaux de propagation, entre les deux signaux reçus sur l'antenne de réception 23 du mobile 24, on peut envisager que seuls les coefficients W2, associés à l'antenne 22 soient complexes. Les autres coefficients W' associés à l'antenne d'émission 21 peuvent être réels, ou même valoir l'identité.

La station de base 20 ayant reconstruit une estimation des canaux 30 correspondant à chaque antenne 21, 22, elle a toute la liberté pour appliquer l'algorithme de son choix pour le calcul des coefficients et W2; . Les symboles pilotes étant traités à l'émission comme les symboles libres, l'information remontée par le terminal 24 concerne soit le canal de propagation, soit les coefficients précédemment appliqués, soit une combinaison du canal de propagation et des coefficients W, et W2 précédemment appliqués. La station de base 20 sait alors retrouver l'information du canal.

La station de base peut ainsi répartir les puissances entre plusieurs sous-porteuses concernant chaque antenne de façon inversement proportionnelle au canal de transmission correspondant, qu'elle connaît grâce aux données transmises par le récepteur associé.

A titre d'exemple, si Hk,, est le canal vu par la sous-porteuse k émise par l'antenne 1, la puissance Pk,, attribuée à l'antenne 1 pour la sousporteuse k pourra alors être Pm/ 012, Pm étant la puissance moyenne. Le symbole émis sur la sous-porteuse k sera alors par exemple multiplié par la quantité H*k,,/ IHk,, 12.

On notera, sur la figure 3, la présence possible de blocs 311, 312 associés à chacune des deux antennes 21, 22, destinés à ajouter un intervalle de garde dans le flot de symboles transmis, et ce, de manière classique, afin de réduire les interférences entre symboles.

Outre la diversité en boucle fermée, l'invention peut également s'appliquer à la gestion de l'accès multiple dans un réseau de radiotéléphonie cellulaire, ainsi que décrit plus en détail par la suite en relation avec les figures 4 et 5.

Cette technique de gestion de l'accès multiple peut être mise en oeuvre lors d'une transmission normale (sans diversité d'antenne) ; elle vise à augmenter le débit total de la cellule, en contrôlant la transmission des paquets selon la stratégie suivante: lors de l'initialisation du lien OFDM, les récepteurs (ou UEs) remontent les informations concernant leurs canaux de transmission respectifs vers la station de base; - la station de base effectue ensuite une comparaison entre les différents canaux de propagation pour lesquels elle dispose d'informations en provenance du récepteur et essaye de trouver les meilleurs placements dans le plan temps/ fréquence des paquets (qui sont en forme de blocs à deux dimensions temps/fréquence), de manière à ce que le rapport signal sur bruit soit maximisé à la réception pour l'ensemble des UEs desservis.

Cette technique peut être appelée "Closed Loop Frequency Hopping" ("saut de fréquence en boucle fermée"), et est illustrée en figure 4.

Les figures 4A et 4C concernent la sous-bande de fréquence 41 attribuée à un premier terminal mobile UE1. Les figures 4B et 4D concernent la sousbande de fréquence 42 attribuée à un second terminal mobile UE2.

Les figures 4A et 4B illustrent ces deux sous-bandes 41A, 42B de fréquence, et notamment les éventuels évanouissements qui les affectent, à un premier instant t=0. Les figures 4C et 4D illustrent ces deux sousbandes de fréquence 41c, 42D après évolution temporelle, à un instant t=100 ms.

Comme le montre la figure 4A, la sous-bande 41A affectée au premier récepteur UE1 est de qualité médiocre à t=0. En revanche, la sous-bande 42B affectée au récepteur UE2 au même instant est de qualité satisfaisante, de sorte qu'il est facile de satisfaire, avec une bonne qualité, les requêtes de l'utilisateur de UE2.

Pour prévoir l'évolution, et donc l'éventuelle dégradation, de la sousbande de fréquence 41A allouée à UE1, on peut envisager de réaliser un saut de fréquence, de façon à attribuer une nouvelle sous-bande de fréquence au récepteur UE1. Selon les techniques de l'art antérieur, on procédait pour ce faire en réalisant un saut aléatoire de fréquence 40. Cependant, comme l'illustre la figure 4C, un tel saut aléatoire peut conduire à attribuer au récepteur UE1 une sous-bande de fréquence 43 affectée d'un évanouissement similaire à celui de la sous-bande 41c de l'UE1, avant saut de fréquence.

Selon l'invention, grâce à la connaissance de l'estimation de canal réalisée par les terminaux mobiles, la station de base peut réaliser une planification intelligente des fréquences, de façon à attribuer au récepteur UE1 une nouvelle sous-bande de fréquences 44 qui ne soit pas affectée d'évanouissement (ou en tout cas moins que la bande 41c dont aurait disposé le récepteur UE1 sans saut de fréquence).

Le choix de la nouvelle sous-bande de fréquence allouée est fonction par exemple de la puissance instantanée sur une fréquence, ou de la puissance 5 moyenne d'une sous-bande de fréquence.

En ce qui concerne le récepteur UE2, il n'est pas nécessaire de réaliser un tel saut "intelligent" de fréquence, la sous-bande de fréquence 42D étant de qualité sensiblement similaire à celle de la sous-bande de fréquence 428.

Dans le cas où le nombre de demandes d'accès au lien OFDM est supérieur aux ressources, la station de base peut reporter la transmission vers un (ou plusieurs) UE(s) en faveur d'un nouvel UE entrant si le canal des premiers est très dégradé. Dans ce cas, le nombre total des UE desservis par la station de base augmente en moyenne, ainsi que le débit total de la cellule. En effet, cette stratégie limite l'utilisation abusive de l'HARQ (en anglais "Hybrid Automatic Repeat Request"). Ceci revient à attribuer un rang de priorité dépendant, entre autres paramètres, de la qualité du canal de transmission dans le sens descendant, l'attribution de cette priorité concernant les utilisateurs déjà desservis, ainsi que les nouveaux entrants.

La figure 5 illustre plus en détail le principe exposé ci-dessus. Les figures 20 5A et 5C présentent le canal de propagation associé à un récepteur UE1 à deux instants distincts t=0 et t=100.

La station de base peut constater que la sous-bande de fréquence 51 attribuée à l'UE1 à t=0 est de qualité médiocre, et craindre une dégradation de cette qualité dans les instants suivants. La station de base peut alors choisir d'accepter de servir un nouveau récepteur UE2, dont la sous-bande de fréquences à t=0 est de qualité satisfaisante, afin de réaliser un échange de sous-bandes de fréquences, à l'instant t=100, entre les deux récepteurs UE1 et UE2.

Ainsi, à t=100, le récepteur UE1 se voit attribuer la sous-bande de fréquences 53, proche de 200 kHz, précédemment allouée au récepteur UE2.

Inversement, le récepteur UE2 se voit attribuer la sous-bande de fréquences 54, proche de 100 kHz, précédemment allouée au récepteur UE1.

Un tel échange de sous-bandes de fréquence permet, en moyenne, de conserver une qualité de transmission satisfaisante pour chacun des deux récepteurs UE1 et UE2 à t=100. Sans un tel échange, la sous-bande de fréquences 51 allouée au récepteur UE1 aurait subi un évanouissement profond à t=l00.

Un tel saut de fréquence est déterminé par comparaison par la station de base des critères de sélection des fréquences évoqués précédemment, tels que la puissance instantanée sur une fréquence ou la puissance moyenne d'une sous- bande de fréquence.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Procédé de transmission d'une estimation d'au moins un canal de propagation d'un récepteur vers un émetteur, caractérisé en ce que ledit récepteur met en oeuvre les étapes suivantes: estimation dudit canal de transmission; - projection de ladite estimation sur une base de fonctions à au moins une dimension fréquentielle ou temporelle, délivrant un jeu de coefficients de projection; transmission de données représentatives dudit jeu de coefficients de projection vers ledit émetteur, de façon que ledit émetteur puisse reconstruire un profil dudit canal de transmission tel qu'il est vu par ledit récepteur.

2. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite base de fonctions est une base de 15 fonctions à deux dimensions temps/fréquence.

3. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites données représentatives comprennent au moins une partie dudit jeu de coefficients de projection.

4. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites données représentatives comprennent au moins un index renvoyant à une table de valeurs de coefficients possibles, stockée par ledit émetteur et par ledit récepteur.

5. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de comparaison entre les coefficients de projection et des jeux de coefficients stockés dans ladite table, de façon à identifier le jeu de coefficients le plus proche dudit jeu de coefficients de projection.

6. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite base de 10 fonctions est une base de fonctions sphéroïdales aplaties (DPSS).

7. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit récepteur est un terminal et ledit émetteur est une station de base, dans un système de radiotéléphonie.

8. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit système de radiotéléphonie met en oeuvre une modulation OFDM.

9. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites données représentatives de ladite projection sont transmises à l'aide des bits de l'indicateur de qualité du canal (CQI "Channel Quality Indicator"), sur le canal HS-DPCCH du lien montant HSDPA.

10. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit récepteur estime au moins deux canaux de transmission distincts, correspondant à autant d'antennes d'émission distinctes dudit émetteur.

11. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que, le signal reçu par le récepteur étant un signal multiporteuse, comprenant une pluralité de fréquences porteuses, lesdits canaux de transmission sont estimés pour chacune desdites fréquences porteuses, ou pour des sousensembles desdites fréquences porteuses.

12. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon

l'une quelconque des revendications 7 à 11,

caractérisé en ce que ladite station de base met en oeuvre une étape d'allocation d'au moins une fréquence de communication avec un terminal, en fonction de ladite ou desdites estimations de canal, de façon que les fréquences allouées correspondent, en moyenne, à des zones dans lesquelles l'estimation de canal correspondante présente des caractéristiques conformes à au moins un critère prédéterminé.

13. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite étape d'allocation sélectionne, pour un terminal donné, une ou plusieurs fréquences disponibles et pour lesquelles la ou lesdites estimations de canal présentent un niveau maximum et/ou supérieur à un seuil prédéterminé.

14. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagationselqcq 12 et 13, caractérisé en ce que ladite étape d'allocation met en oeuvre une étape de sauts de fréquence, lesdits sauts de fréquence tenant compte desdites estimations de canal de façon à allouer des fréquences à chaque communication de façon à limiter, autant que faire se peut, l'effet d'évanouissements du canal sur ces communications.

15. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que ladite étape d'allocation met en oeuvre l'une des opérations appartenant au groupe comprenant: acceptation ou refus d'une nouvelle communication, une communication étant refusée s'il n'existe pas au moins une bande de fréquence, formée d'au moins une fréquence, disponible pour laquelle la ou lesdites estimations de canal présente(nt) un niveau supérieur à un seuil prédéterminé ; mise en attente d'au moins un terminal appelant; détermination d'une qualité de service d'au moins un service demandé par un terminal; - allocation, à une nouvelle communication, d'une bande d'au moins une fréquence, précédemment allouée à un terminal en communication pour lequel ladite estimation de canal présente un niveau inférieur audit seuil prédéterminé.

16. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que ladite station de base met en oeuvre au moins deux antennes d'émission, et en ce qu'il comprend une étape de pondération selon laquelle le poids respectif associé à chacune desdites antennes pour une communication donnée est fonction des estimations de canal correspondantes.

17. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon la revendication 16, caractérisé en ce que, le signal émis vers ledit terminal étant un signal multiporteuse formé d'une pluralité de fréquences porteuses, ladite étape de pondération affecte sélectivement des poids complexes distincts à chacune desdites fréquences porteuses, ou à des sous-ensembles de fréquences porteuses.

18. Procédé de transmission d'une estimation d'un canal de propagation selon l'une quelconque des revendications 7 à 17, caractérisé en ce que ladite station de base met en oeuvre une étape de pré-traitement, notamment de pré-égalisation, d'un signal transmis vers ledit récepteur, en fonction de ladite ou desdites estimations de canal.

19. Récepteur comprenant des moyens de transmission d'une estimation d'au moins un canal de propagation vers un émetteur, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens d'estimation dudit canal de transmission; des moyens de projection de ladite estimation sur une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence, délivrant des coefficients de projection; des moyens de transmission de données représentatives desdits coefficients de projection vers ledit émetteur, de façon que ledit émetteur puisse reconstruire un profil dudit canal de transmission tel qu'il est vu par ledit récepteur.

20. Récepteur selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un terminal de radiotéléphonie.

21. Emetteur comprenant des moyens de prise en compte d'une estimation d'au moins un canal de propagation émise par un récepteur sous la forme de données représentatives de coefficients de projection obtenus par projection d'une estimation dudit canal de transmission sur une base de fonctions à deux dimensions temps/fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'analyse et de traitement desdits coefficients de projection, de façon à reconstruire un profil dudit canal de 5 transmission tel qu'il est vu par ledit émetteur.

22. Emetteur selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une station de base d'un système de radiotéléphonie.