FR2888064A1 - Procede et dispositif pour selectionner un recepteur dans un dispositif de communication a plusieurs antennes en fonction de l'environnement - Google Patents

Abstract

Ce dispositif de communication comporte des antennes (AQ) adaptées à recevoir un signal issu d'un canal de transmission. Ce dispositif comporte deux récepteurs dont l'un seulement exploite la structure spatiale du signal et des moyens pour calculer une variable, fonction des corrélations spatiales des échantillons du signal et donnant une estimation du gain pouvant être obtenu en utilisant le récepteur exploitant la structure spatiale du signal. Le récepteur est sélectionné en fonction de cette estimation.

Description

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Arrière-plan de l'invention Le domaine de l'invention est celui des communications numériques.

Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un dispositif pour sélectionner un type de récepteur dans un dispositif de communication en fonction des conditions de transmission.

La présente invention peut s'appliquer dès lors qu'un signal est reçu par l'intermédiaire de plusieurs antennes, son domaine d'application privilégié est celui des transmissions radiofréquences en particulier dans les systèmes de communication mobile.

Dans ce contexte privilégié, l'invention pourra aussi bien être mise en oeuvre dans un terminal mobile que dans une station de base fixe.

Dans la suite de ce document, nous nous placerons dans le contexte des techniques de communication mobile par étalement de spectre à séquence directe (mieux connues sous l'acronyme anglo-saxon de DS-CDMA pour "Direct Sequence Code Division Multiple Access").

On se place donc dans le contexte d'un dispositif de communication comportant plusieurs antennes. Sous réserve d'un espacement suffisant, les signaux reçus par ces différentes antennes sont généralement affectés différemment par les évanouissements de puissance offrant ainsi un gain de diversité par rapport à un dispositif de communication à une seule antenne.

Le signal reçu par le terminal mobile est constitué du signal provenant d'une station de base dite désirée , pouvant être reçu par l'intermédiaire de plusieurs trajets différemment retardés du fait de la propagation par trajets multiples, ainsi que des signaux provenant des autres stations de base, et enfin d'un bruit. Lorsque le récepteur cherche à démoduler le signal reçu de la station de base désirée avec un retard particulier, ce que pratique notamment le récepteur RAKE, ce signal constitue le signal utile , tandis que l'interférence est constituée d'une part par les signaux émis par les autres stations de base, d'autre part, par 2888064 2 les signaux effectivement émis par la station de base désirée mais arrivant au terminal avec un retard différent du retard recherché, et enfin par le bruit.

Par ailleurs, les signaux issus d'une même source arrivent sur les différentes antennes affectés d'atténuations et déphasages spécifiques du fait de leur direction d'arrivée, ce qui permet d'obtenir une signature spatiale de cette source.

On rappelle que les signaux provenant d'une même station de base (désirée ou interférente) mais arrivant au terminal avec des retards différents sont vus du point de vue spatial comme provenant de sources différentes.

En particulier, lorsque le signal utile et l'interférence possèdent des signatures spatiales différentes, ces signatures peuvent être utilisées pour favoriser le signal utile tout en réduisant la contribution de l'interférence.

Les directions d'arrivée des signaux issus des différentes sources confèrent ainsi une structure spatiale au signal reçu.

En particulier, en présence de signaux utiles et interférents reçus de manière omnidirectionnelle, le signal reçu sera dit non structuré spatialement, tandis qu'en présence de signaux utiles et interférents provenant chacun d'une direction bien précise, le signal reçu sera dit très structuré spatialement.

Il existe différentes façons connues de combiner les signaux reçus sur différentes antennes.

Selon un premier type de traitement, seules la diversité apportée par la pluralité d'antennes et la signature spatiale du signal utile sont exploitées. C'est notamment le cas des technologies connues par les appellations "Equal Gain Combining" en anglais, et "Combinaison selon le rapport maximum ("Maximum Ratio Combining" en anglais) (notée MRC ciaprès).

Dans un deuxième type de traitement, on utilise en outre la structure spatiale de l'interférence afin de réduire son influence sur le signal utile. C'est notamment le cas de la technologie appelée "Combinaison optimale" ("Optimal Combining" en anglais) (notée "OC" ci-après) et décrite dans le document R.G. Vaughan, "On optimum combining at the mobile", IEEE Trans. Veh. Technol. vol. 37, n 4, Nov. 1988.

Les récepteurs de ce deuxième type (par exemple, les récepteurs OC) sont généralement plus complexes que ceux exploitant uniquement la diversité et la signature spatiale du signal utile, ce qui entraîne une consommation d'énergie significativement accrue. En outre, il existe des conditions de transmission pour lesquelles l'interférence n'est pas suffisamment structurée spatialement pour permettre au récepteur exploitant cette structure d'apporter un gain significatif par rapport au récepteur ne le faisant pas.

Par conséquent, utiliser un récepteur exploitant la structure spatiale de l'interférence dans un environnement où il n'offre pas de gain de performance significatif par rapport à un récepteur exploitant uniquement la diversité spatiale et la signature spatiale du signal désiré représente un gaspillage d'énergie pour le terminal.

Ce problème peut être résolu en introduisant un mécanisme permettant de sélectionner le récepteur le plus approprié en fonction de l'environnement.

C'est dans ce domaine que se situe l'invention.

On connaît, par le document Y. Karasawa, K. Kamiya, Y. Ioue et S. Denno "Algorithm diversity in software antenna", IEICE Trans. Commun., Juin 2000, un dispositif dans lequel il est possible de sélectionner un récepteur parmi un récepteur utilisant le "Maximum Ratio Combining" et un récepteur utilisant une technologie équivalente à le "Optimal Combining", en fonction du nombre de valeurs propres de la matrice de corrélation spatiale du signal reçu dont le module dépasse suffisamment la puissance du bruit.

Cette solution comporte deux inconvénients. Tout d'abord, elle nécessite d'estimer la puissance du bruit, ce qui peut être difficile en CDMA. Surtout, cette technique ne permet pas d'évaluer le gain apporté par la prise en compte des interférences dans le signal reçu. En particulier, si le récepteur possède N antennes, cette méthode ne peut détecter la présence que de N-1 signaux d'interférence. Or, dans le cas particulier des terminaux mobiles, le nombre d'antennes est généralement faible (2 à 4) tandis que le nombre de sources d'interférence peut être très grand (stations de base interférentes, trajets multiples,...).

2888064 4 On connaît également par le document F. Ling "Selection mechanism for signal combining methods", U.S. Patent Application n 2003/0021246, Jan. 2003, une méthode qui propose de basculer d'une technologie "OC" vers une technologie "MRC" dans le cas d'une interférence non structurée spatialement.

La sélection du récepteur "MRC" s'effectue: si les intercorrélations normalisées entre les signaux reçus sur les différentes antennes sont toutes inférieures à un seuil prédéfini, ce seuil étant significativement inférieur à l'unité lorsque le nombre d'antennes est supérieur à deux; ou - si les modules des intercorrélations sont significativement inférieurs aux puissances reçues.

Conformément à cette deuxième méthode connue, la technologie "OC" est sélectionnée dès que la présence d'une structure spatiale est détectée dans le signal.

Mais cette deuxième méthode ne décrit pas comment évaluer l'importance du gain apporté par la technologie OC par rapport à la technologie MRC.

Comme il sera explicité dans la suite de ce document, l'intercorrélation normalisée quantifie effectivement la structure spatiale du signal reçu lorsque le récepteur ne possède que deux antennes de réception. Or, l'intercorrélation normalisée observée entre les signaux reçus par deux antennes peut être différente en fonction de la position de ces antennes. Ainsi, lorsque le nombre d'antennes est supérieur à 2, le problème se pose de comment combiner les intercorrélations normalisées entre les différents couples d'antennes, de manière à fournir un indicateur global de la structure spatiale des signaux reçus sur les différentes antennes, afin par exemple d'évaluer le gain de performance pouvant être apporté par une technologie de type "OC" par rapport à une technologie du type "MRC".

Objet et résumé de l'invention La présente invention permet de résoudre les problèmes précités, en fournissant un critère permettant de quantifier la structure spatiale du signal reçu quel que soit le nombre d'antennes de réception, de manière à pouvoir déterminer si un récepteur exploitant la structure spatiale du signal reçu est en mesure d'apporter un gain par rapport à un récepteur ne l'exploitant pas, tout en donnant une information qui reflète ce gain potentiel, et sans avoir à activer les deux récepteurs en parallèle.

A cet effet et plus précisément, elle concerne un dispositif de communication comportant au moins deux antennes adaptées à recevoir un signal issu d'un canal de transmission. Ce dispositif comporte: - un premier récepteur adapté à exploiter la structure spatiale du signal et un second récepteur ne la prenant pas en compte; - des moyens pour obtenir des échantillons de ce signal reçu par les au 10 moins deux antennes; -des moyens de calcul d'une variable, fonction des corrélations spatiales d'une pluralité d'échantillons, et donnant une estimation de performances relatives entre une utilisation du premier ou du second récepteur pour traiter des échantillons du signal; - des moyens pour comparer cette variable avec un seuil prédéterminé ; et - des moyens pour sélectionner l'un des récepteurs pour traiter des échantillons de signal, en fonction du résultat de la comparaison.

Contrairement aux différentes solutions de la technique, l'information sur les performances relatives (gain potentiel) permet de ne basculer vers le récepteur exploitant la structure spatiale de l'interférence, généralement plus complexe, que lorsque l'environnement offre à ce récepteur la possibilité de réaliser un gain de performance de niveau prédéfini par rapport au récepteur n'exploitant pas la structure spatiale de l'interférence.

Le critère proposé permet donc de sélectionner le récepteur le plus approprié entre deux récepteurs disponibles, l'un exploitant la structure spatiale de l'interférence et l'autre ne l'exploitant pas, en fonction à la fois de l'environnement et d'un rapport performance/complexité prédéfini.

Dans un mode préféré de réalisation, le premier récepteur utilise un algorithme de type "Combinaison Optimale" (récepteur "OC"), et le second récepteur un algorithme de type "Combinaison selon le rapport maximum" (récepteur "MRC").

Dans un autre exemple de réalisation, le premier récepteur, exploitant la structure spatiale du signal reçu, pourra être un égaliseur 2888064 6 linéaire au niveau chip spatio-temporel minimisant l'erreur quadratique moyenne (MEQM) tandis que le second récepteur pourra mettre en oeuvre un égaliseur linéaire au niveau chip MEQM indépendamment en sortie de chaque antenne, les sorties de chaque égaliseur étant sommées afin de délivrer les chips estimés.

On rappelle ici que, conformément à la technologie CDMA, chaque symbole d'information est émis sous la forme d'une suite de sous-symboles résultant de l'étalement du spectre, et que chacun de ces sous-symboles est traditionnellement désigné par le terme "chip".

Dans toute la description:

- la notation x* désigne le conjugué complexe du scalaire x; - la notation 1x l désigne le module du scalaire x; - la notation E{x} désigne l'espérance mathématique de la variable aléatoire x; - MT désigne la transposée de la matrice M; - M" désigne la transposée conjuguée de la matrice M; - diag(M) désigne la matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice M; et - l'opérateur 11.112 désigne le carré d'une norme matricielle.

Dans une première variante de réalisation, la variable fonction des corrélations spatiales (notée 3) est de la forme: J=aMIR-II2 où a est un facteur de normalisation réel positif, R une matrice de corrélation spatiale du signal, et I la matrice identité.

Dans une autre variante de réalisation, cette variable J est de la forme: J=aR-DIIZ où a est un facteur de normalisation réel positif, R une matrice de corrélation spatiale du signal, et D une matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice R. Dans une troisième variante de réalisation, la variable J est de la forme: J=al D-'2(R-D)D-''2 2 où a est un facteur de normalisation réel positif, R une matrice de corrélation spatiale dudit signal, et D une matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice R. 2888064 7 Dans une quatrième variante de réalisation, la variable J est de la forme: J=a

IW -IIIZ

où a est un facteur de normalisation réel positif, W1 une matrice de corrélation spatiale de l'interférence présente dans ledit signal, et I la matrice identité.

Dans un cinquième mode de réalisation, la variable J est de la forme: J=a W, - Dlz où a est un facteur de normalisation réel positif, W1 une matrice de corrélation spatiale de l'interférence affectant ledit signal, et D une matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice W1.

Corrélativement, l'invention concerne un procédé de sélection d'un récepteur dans un dispositif de communication comportant au moins deux antennes adaptées à recevoir un signal issu d'un canal de transmission. Ce procédé comporte: une étape de calcul d'une variable fonction des corrélations spatiales d'échantillons de signal reçu par les au moins deux antennes, cette variable donnant une estimation de performances relatives entre une utilisation d'un premier récepteur exploitant la structure spatiale du signal, et un second récepteur qui ne la prend pas en compte pour traiter des échantillons de ce signal; une étape de comparaison de cette variable avec un seuil prédéterminé ; et une étape de sélection de l'un des récepteurs pour traiter des échantillons du signal en fonction du résultat de la comparaison.

Selon une implémentation préférée, les différentes étapes du procédé de sélection sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs.

En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans un ordinateur/dispositif, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre d'un procédé de sélection tel que décrit brièvement ci-dessus.

Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.

L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.

Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy disc) ou un disque dur.

D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.

Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures: - la figure 1 représente un dispositif de communication conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation; et - la figure 2 représente, sous forme d'organigramme, les principales étapes d'un procédé de communication conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation.

Description détaillée d'un mode de réalisation

La figure 1 représente de façon schématique un dispositif 1 de communication conforme à l'invention.

2888064 9 Dans le mode préféré de réalisation décrit ici, le dispositif 1 est un dispositif de communication mobile DS-CDMA selon le standard WCDMA. Pour plus de détails sur ce standard, l'homme du métier pourra se reporter au document "H. Holma and A. Toskala, Eds. WCDMA for UMTS, tnd ed. Wiley, 2002".

Ce dispositif de communication 1 comporte une pluralité d'antennes, Q dans le mode représenté à la figure 1, chacune de ces antennes étant référencée Ao,... AQ_1 De façon connue le dispositif 1 comporte, derrière chacune de 10 ces antennes: - une chaîne radiofréquence CR adaptée notamment à ramener le signal sur fréquence porteuse en bande de base et à effectuer un filtrage en racine de Nyquist; et - un convertisseur analogique/numérique CAN adapté à délivrer des 15 échantillons de signal numérique au rythme chip.

Dans la suite de la description, on notera yn(q), l'échantillon d'indice n délivré par le convertisseur analogique/numérique derrière l'antenne Aq.

Conformément à l'invention, le dispositif 1 de communication 20 peut utiliser deux récepteurs, seul le premier d'entre eux étant adapté à exploiter la structure spatiale du signal.

Dans le mode préféré de réalisation décrit à la figure 1, ces deux récepteurs sont des récepteurs RAKE multi-antennes du type de ceux décrits dans le document J.C. Liberti, Jr. and T.S. Rappaport, Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications, pages 120-121, Prentice Hall, 1999.

On rappelle que dans un récepteur RAKE multi-antennes, les signaux issus des Q différentes antennes peuvent être combinés avant traitement par des doigts 40j du récepteur RAKE (j = 0... L-1).

Dans la suite de la description, on notera:

- P;,j le coefficient de pondération du signal reçu par l'antenne A; destiné au doigt 40j; et - p; = [Po,, , P1,, , ...PQ_1,,]T le vecteur contenant les pondérations associées au doigt 40,.

En fonction des coefficients de pondération précités, le récepteur RAKE représenté à la figure 1 se comporte soit comme un 2888064 10 récepteur prenant en compte la structure spatiale du signal, soit comme un récepteur ne la prenant pas en compte.

Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de communication 1 comporte deux récepteurs physiquement distincts.

Dans la suite de la description, on considérera que le récepteur adapté à prendre en compte la structure spatiale du signal utilise, à cette fin, la technologie "optimal combining" telle que décrite dans le document Vaughan 1988 R.G. Vaughan, "On optimum combining at the mobile", IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 37, n 4, Nov. 1988. Ce récepteur sera noté OC.

De même, on considérera que le récepteur qui n'est pas adapté à prendre en compte la structure spatiale du signal utilise le MRC (pour Maximum Ratio Combining en anglais). Il sera noté MRC.

Pour plus de renseignements sur ce type de récepteur, l'homme 15 du métier pourra se reporter au document R. Janaswamy, Radiowave propagation and smart antennas for wireless communications, pages 195-196, Boston: Kluwer Academic, 2001 .

Les vecteurs ploc et p,MRC des pondérations associées 20 respectivement aux récepteurs OC et MRC sont donnés par les formules: Pic = Wr 1h, (1) pMRc = diag(W1)-' h,* (2) dans lesquelles - h, = [h ,h,',...,h' rassemble les coefficients de la réponse impulsionnelle du canal de transmission associés au doigt 1 pour les différentes Q antennes; et - W1 est une matrice de corrélation spatiale de l'interférence présente dans le signal, et plus précisément, dans cet exemple de réalisation, la matrice de corrélation spatiale de l'interférence vue par le doigt 1.

En pratique, on calcule généralement les pondérations associées à l'OC et au MRC en remplaçant dans les formules (1) et (2) la matrice de corrélation spatiale de l'interférence W1 par la matrice de corrélation spatiale du signal reçu, qui présente l'avantage d'être plus commode à estimer et d'être indépendante du doigt 1. Cette matrice est notée R, et est définie par ro,o ro,1 ro,O-1 ro ri,1 rl R= (3) ro,QQ 1 avec r = E{y(y' q,l n / n Préférentiellement, les pondérations généralement utilisées pour 10 les récepteurs OC et MRC sont donc données par les formules: Pis'' = R 'h (4) pnrkc = diag(R)-'h; (5) En résumé, dans le mode de réalisation préféré décrit ici, les deux récepteurs OC et MRC ne diffèrent que par le type de pondération spatio-temporelle utilisé.

Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif 1 de communication selon l'invention comporte une unité 10 adaptée à recevoir en entrée les signaux reçus sur les Q différentes antennes et à calculer les coefficients de pondération poc ou pMRC en fonction d'une information OC/MRC de configuration reçue d'une unité 20 de calcul d'une variable] qui va maintenant être décrite.

De façon préliminaire, on comprend aisément, à partir des formules (4) et (5), que la différence entre le traitement effectué par le récepteur OC et par le récepteur MRC réside dans la matrice de corrélation spatiale R. En particulier, si la matrice R est diagonale, aucun gain n'est 30 apporté par le récepteur OC par rapport au récepteur MRC.

En revanche, si les termes non diagonaux de la matrice de corrélation spatiale R sont très importants, le récepteur OC est en mesure d'apporter un gain important par rapport au récepteur MRC.

En conséquence, on comprend que le gain apporté par le récepteur OC est fonction de la différence entre la matrice de corrélation spatiale R et sa diagonale D. La technologie OC exploitant la structure du signal reçu contrairement à la technologie MRC, le gain apporté par le récepteur OC par rapport au récepteur MRC traduit donc l'importance de la structure spatiale du signal reçu.

On notera que le raisonnement précédent s'applique à l'identique à la matrice W1 à partir des formules (1) et (2).

Conformément à l'invention, on définit une variable J qui: - dépend de la corrélation spatiale des échantillons des signaux reçus par le dispositif de communication 1; et - traduit une estimation du gain de performance pouvant être obtenu en utilisant le récepteur OC prenant en compte la structure spatiale du signal par rapport au récepteur MRC qui ne la prend pas en compte.

Dans une première variante de réalisation, cette variable J s'écrit: J=aRI2 (6) où a est un facteur de normalisation réel positif, R la matrice de corrélation spatiale du signal, et I la matrice identité.

En pratique, en utilisant la norme de Frobenius et la symétrie hermitienne de R, cette variable peut être calculée par la formule: 2 O-I O-1 z O-1 (T. '\2 (z r;; +E y;=0 i +1 1=0 Y) Q-1 avec y= Irkk Q k=0 (7) J Q(Q 1) Dans une deuxième variante de réalisation, la variable J s'écrit: J=ajIR -DI' (8) où a est un facteur de normalisation réel positif, R la matrice de corrélation spatiale du signal, et D une matrice diagonale constituée de la 35 diagonale de la matrice R. 2888064 13 Dans cette deuxième variante de réalisation, la variable J peut être en pratique calculée par la formule: 1 2 (2-1 n-i 2 J _ Q(Q -1) yz,o i,+1 1 e-1 avec y= Erkk Q k=0 (9) Les facteurs a de normalisation pour ces deux variantes de la variable J sont choisis de manière à ce que la variable J soit approximativement comprise entre 0 et 1.

En pratique, il est connu d'égaliser la puissance reçue sur les Q 10 différentes antennes à une valeur identique au moyen d'un contrôle automatique de gain appliqué sur chaque antenne.

Dans ce cas, les formes (7) et (9) des première et deuxième variantes de la variable J se réduisent à la même expression.

Par ailleurs, l'homme du métier remarquera que la valeur du critère calculée après les contrôles automatiques de gain peut s'obtenir à partir des signaux disponibles avant les contrôles automatiques de gain par la formule: Iz 2 0 o r Q(Q 1) OJ1 r;; Cette expression (10) de la variable J est, dans cette troisième variante de réalisation, de la forme: J=a D''2(R-D)D-,'22 (11) 25 où a est un facteur de normalisation réel positif, R la matrice de corrélation spatiale du signal, et D une matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice R. En particulier, lorsque le nombre d'antennes est de 2, la formule (10) se réduit à l'intercorrélation normalisée entre les deux antennes.

L'homme du métier comprendra que dans ce cas particulier de deux antennes, les corrélations spatiales selon l'invention se réduisent à l'intercorrélation entre les signaux obtenus en sortie des deux antennes. (1o)

2888064 14 On remarquera que dans les première et deuxième variantes, la matrice R peut être remplacée par la matrice de corrélation spatiale de l'interférence sur l'un des doigts, notée W1. Toutefois, cette approche est peu intéressante dans l'application considérée où le RAKE comporte plusieurs doigts. En effet, elle conduit à évaluer le critère pour chaque doigt, ce qui augmente la complexité du récepteur, ou bien à choisir un doigt particulier pour y évaluer le critère, cette valeur particulière du critère pouvant alors ne pas être représentative de la valeur du critère sur les autres doigts.

Le dispositif de communication 1 selon l'invention comporte une unité 20 adaptée à calculer la variable J en utilisant au moins l'une des trois formules (7), (9), (10) ci-dessus.

Plus précisément, le calcul de la variable J s'effectue lorsque des commutateurs 30, commandés par une horloge 25, sont en position fermée de sorte que les signaux issus des différentes antennes A; sont fournis en entrée de cette unité 20.

Dans le mode de réalisation préféré décrit ici, nous supposons que ce calcul s'effectue pour chaque trame W-CDMA, c'est-à-dire toutes les 10 millisecondes.

Dans une première variante de réalisation, le calcul de la variable J destiné à configurer le récepteur en mode OC ou MRC pour une trame W-CDMA se pratique à partir du signal reçu au premier slot de cette trame.

Dans une deuxième variante, on pourra utiliser le signal reçu au dernier slot d'une trame pour configurer le récepteur destiné à être actif pour la trame suivante.

Quoi qu'il en soit, l'unité 20 de calcul de la variable de sélection J estime, au cours d'une étape E10 du procédé de sélection conforme à l'invention, la matrice R de corrélation du signal, ce qui peut s'effectuer par exemple à partir d'une moyenne temporelle en utilisant la formule bien connue: 1 N 1 rq,l Yn Yn N n=0 (12) où yn'1 est le n-1ème échantillon au niveau chip du signal reçu sur l'antenne Aq et N est la longueur de la séquence de signal reçu entrant dans l'estimation.

Dans l'application considérée, N sera typiquement de l'ordre de la longueur du slot W-CDMA, soit 2560 chips. En variante, cette longueur pourra être plus courte comme de l'ordre de 256 chips au prix d'une éventuelle réduction de la qualité de l'estimation.

Une fois les éléments de la matrice de corrélation spatiale rq,, estimés, la variable J est calculée au cours d'une étape E20 du procédé de sélection conforme à l'invention en utilisant la formule (7), (9) ou (10). Alternativement, la variable J peut être calculée en utilisant une matrice

de corrélation spatiale de l'interférence W, au lieu de la matrice R. Cette matrice peut être estimée à partir de l'estimée de la matrice R par la formule W, = R 1 h, h;

P Où

- R est la matrice de corrélation du signal reçu estimée, construite à partir des coefficients î,/, selon le modèle de l'équation (3) ; - p est le rapport entre la puissance du canal pilote du standard WCDMA transmis par la station de base désirée et la puissance totale transmise par la station de base désirée, défini comme: P = Ppl,o,e totale où Pp,l,7e est la puissance du canal pilote transmise par la station de base désirée et P,, a,e est la puissance totale transmise par la station de base désirée. Ce rapport est supposé connu par le récepteur, par exemple en étant transmis par la station de base; - h, rassemble les coefficients estimés de la réponse impulsionnelle du canal de transmission associés au doigt 1 pour les différentes Q antennes, obtenus par corrélation avec le canal pilote du WCDMA par la formule a 1 N 1 p _ (9) Sn.@n+1 ap N _o où ap est la valeur des symboles pilotes portés par le canal pilote, Sn le nième échantillon de la séquence d'embrouillage tel que Ispl=1 et N la longueur de la séquence de signal reçu sur laquelle s'effectue l'estimation.

N sera typiquement de l'ordre de la longueur du slot W-CDMA, soit 2560 chips.

Cette étape E20 est suivie par une étape E30 au cours de 10 laquelle l'unité 20 de calcul de la variable J compare cette variable J avec un seuil prédéterminé S. La valeur du seuil S sera généralement choisie entre 0 et 1, la valeur de la variable J pouvant toutefois dépasser 1 dans le cas des formules (7) et (9) lorsque la puissance reçue n'est pas identique sur tous les capteurs.

Une valeur du seuil S égale à 0,3 conduit par exemple à des performances proches de celles du récepteur OC de type "optimal combining", tout en offrant une économie de consommation significative lorsque ce type de récepteur OC n'offre que peu de gain par rapport au récepteur MRC.

Dans une deuxième variante de réalisation, si l'on souhaite ne basculer vers le récepteur OC de type "optimal combining" que lorsque les conditions lui permettent d'obtenir un gain de performance significatif par rapport au récepteur MRC, le seuil S peut être fixé à 0,5.

Dans une troisième variante de réalisation, si l'on souhaite limiter l'activation du récepteur OC de type "optimal combining" aux seules situations où l'environnement lui permet d'offrir un gain très important par rapport au récepteur MRC, le seuil S pourra être fixé à 0,8.

Quoi qu'il en soit, l'unité 20 de calcul de la variable J sélectionne 30 le récepteur OC ou le récepteur MRC en fonction du résultat de la comparaison de la variable J avec le seuil prédéterminé S. Plus précisément, le récepteur de type OC est sélectionné si la variable J est supérieure au seuil prédéterminé S, ce qui se traduit par l'émission (étape E40) de l'information de configuration "OC" à l'unité 10 de calcul des coefficients de pondération.

2888064 17 Et le récepteur de type "MRC" est sélectionné dans les autres cas, par l'envoi de l'information de configuration "MRC" à l'unité 10 (étape E50).

Comme représenté à la figure 1, les signaux issus des différentes antennes destinés au doigt 40j sont pondérés à l'aide des coefficients ploc ou pMRC en fonction de l'information de configuration OC ou MRC et sont sommés, puis le signal résultant est fourni en entrée des doigts 40;.

De façon connue, comme dans un récepteur de type RAKE 10 classique, chaque doigt 40j collecte la contribution de signal désiré portée par le trajet du canal auquel il est assigné.

Le signal fourni en entrée du doigt 40j est tout d'abord retardé, par des moyens 42, d'une grandeur timax - Oë tmax est le retard associé au trajet le plus retardé pris en compte par le RAKE, et est le retard associé au trajet assigné au doigt 40j.

Puis le signal est désembrouillé (multiplieur 44) et filtré par un filtre 46 adapté au code d'étalement désiré, la sortie de ce filtre étant prélevée au rythme symbole par des moyens d'échantillonnage 48.

Les sorties des différents doigts 40j sont finalement sommées par un additionneur 50 pour délivrer une estimation des symboles désirés combinant les contributions des différents trajets traités par le récepteur de type RAKE.

Dans la description faite ci-dessus, l'homme du métier comprendra que le calcul des pondérations du récepteur OC de type "optimal combining" nécessite l'estimation de la matrice de corrélation spatiale, qui doit être effectuée avec une fréquence plus élevée que celle de la trame WCDMA, typiquement à chaque slot.

De façon avantageuse, la variable J peut être calculée à chaque nouvelle estimation de la matrice de corrélation spatiale lorsque le récepteur OC de type "optimal combining" est actif afin de rebasculer vers le récepteur MRC en cours de trame, si le récepteur OC n'apporte plus le gain de performance attendu.

Si c'est le récepteur MRC qui est actif, la matrice de corrélation R ne sera calculée qu'une seule fois par trame pour les besoins du processus de sélection, ce récepteur ne nécessitant pas la connaissance de la matrice de corrélation spatiale R. 2888064 18 La présente invention a été décrite dans le contexte des communications mobiles DS-CDMA.

Bien entendu, le critère de sélection peut être appliqué dans un environnement non CDMA, par exemple dans les systèmes TDMA (GSM, 5 EDGE,.. .) ou OFDMA (IEEE 802.16e).

Claims (1)

19 REVENDICATIONS

1. Dispositif (1) de communication comportant au moins deux antennes (Aq) adaptées à recevoir un signal issu d'un canal de transmission, ce dispositif (1) comportant en outre: - un premier récepteur (OC) adapté à exploiter la structure spatiale du signal et un second récepteur (MRC) ne la prenant pas en compte; - des moyens pour obtenir des échantillons (yn(q dudit signal reçu par lesdites au moins deux antennes (Aq) ; - des moyens (20) de calcul d'une variable (J), fonction des corrélations spatiales d'une pluralité d'échantillons (yn(q , et donnant une estimation de performances relatives entre une utilisation dudit premier (OC) ou dudit second récepteur (MRC) pour traiter des échantillons dudit signal; des moyens (20) pour comparer ladite variable (J) avec un seuil prédéterminé (S) ; et - des moyens (10, 20) pour sélectionner l'un desdits récepteurs (OC, MRC) pour traiter des échantillons (yn(q de signal, en fonction du résultat de ladite comparaison.

2. Dispositif de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier récepteur (OC) utilise un algorithme de type "Combinaison Optimale", et en ce que ledit second récepteur (MRC) est un récepteur utilisant un algorithme de type "Combinaison selon le rapport maximum".

3. Dispositif de réception selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite variable (J) est de la forme: J=aR-I12 où a est un facteur de normalisation réel positif, R une matrice de corrélation spatiale dudit signal, et I la matrice identité.

4. Dispositif de réception selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite variable (J) est de la forme: J=aIR - D2 2888064 20 où a est un facteur de normalisation réel positif, R une matrice de corrélation spatiale dudit signal, et D une matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice R. 5. Dispositif de réception selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite variable (J) est de la forme J = all D VZ (R - D)D-vz z où a est un facteur de normalisation réel positif, R une matrice de corrélation spatiale dudit signal, et D une matrice diagonale constituée de 10 la diagonale de la matrice R. 6. Dispositif de réception selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite variable (J) est de la forme J=a W, -III2 où a est un facteur de normalisation réel positif, W1 une matrice de corrélation spatiale de l'interférence présente dans ledit signal, et I la matrice identité.

7. Dispositif de réception selon la revendication 1 ou 2, 20 caractérisé en ce que ladite variable (J) est de la forme J=aW, -Dllz où a est un facteur de normalisation réel positif, W1 une matrice de corrélation spatiale de l'interférence présente dans ledit signal, et D une matrice diagonale constituée de la diagonale de la matrice M. 8. Procédé de sélection d'un récepteur (OC, MRC) dans un dispositif (1) de communication comportant au moins deux antennes (Aq) adaptées à recevoir un signal issu d'un canal de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape (E20) de calcul d'une variable (J) fonction des corrélations spatiales d'une pluralité d'échantillons (yn(q du signal reçu par lesdites antennes (Aq), ladite variable donnant une estimation de performances relatives entre une utilisation d'un premier récepteur (OC) exploitant la structure spatiale dudit signal et un second récepteur (MRC) ne la prenant pas en compte pour traiter des échantillons (yn(q dudit signal; 2888064 21 - une étape (E30) de comparaison de ladite variable (J) avec un seuil prédéterminé (S) ; et - une étape (E40, E50) de sélection de l'un desdits premier (OC) et second (MRC) récepteurs pour traiter des échantillons (yn(Q dudit signal en fonction du résultat de ladite comparaison.

9. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé de sélection selon la revendication 8 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur constituant un dispositif de communication.

10. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé de sélection selon la revendication 8.