FR2889383A1 - Procede et dispositif de detection pour systeme mimo, systeme mimo, programme et support d'information - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de réception pour système MIMO. Le procédé a pour principe de calculer dans le domaine fréquentiel, sous porteuse par sous porteuse, une extraction (1) de signal désiré pour chaque signal émis à partir de signaux reçus sur les différentes antennes de réception ; l'extraction (1) est effectuée de manière spatiale, c'est-à-dire pour tout couple d'antennes d'émission et de réception (RX0, RXNr-1).

Description

La présente invention se rapporte de manière générale aux communications

dites numériques, qui font partie du domaine des télécommunications. Les communications numériques comprennent en particulier les communications sans fil dont le canal de transmission est le canal aérien ainsi que les communications filaires. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte aux procédés de réception et plus

particulièrement aux techniques de décodage de signaux multiplexés par division d'espace SDM, acronyme anglais de Space Division Multiplexing, dans un système de communication à entrées multiples et sorties multiples MIMO, acronyme anglais de Multiple Input Multiple Output.

Les systèmes MIMO peuvent être associés à différentes techniques de transmission telle des techniques à porteuses multiples du type OFDM. (acronyme anglais de Orthogonal Frequency Division Multiplexed), du type OFDMA(acronyme anglais de Orthogonal Frequency Division Multiplexed Access) ou des techniques à code du type MC-CDMA(acronyme anglais de Multi Carrier Code Division Multiple Access).

Un système MIMO comprend Ni antennes d'émission TX et Nr antennes de réception RX séparées par un canal de transmission pour transmettre des données. Quand une technique de multiplexage spatial est utilisée à l'émission le codage est effectué par branche, technique plus connue sous l'acronyme anglais PAC de Per-Antenna-Coding.

En réception, différentes techniques de détection peuvent être mises en oeuvre. Parmi les techniques de détection MIMO linéaire, on peut citer la technique de forçage à zéro ZF, acronyme anglais de zero forcing et la technique basée sur un critère d'erreur quadratique minimum MMSE, acronyme anglais de Minimum Mean Square Error. La figure 1 illustre une telle détection dans une chaîne de réception MIMO.

Dans le cas d'un détecteur linéaire ZF, le vecteur correspondant au signal reçu est multiplié par un filtre matriciel H' qui est une pseudo inverse de la réponse impulsionnelle H du canal de transmission: x - H'.Y (1) avec + représentant la pseudo inverse. La définition d'une pseudo inverse est la 35 suivante: (2) Dans le cas d'un détecteur linéaire MMSE, la détection mise en oeuvre consiste à minimiser l'erreur quadratique moyenne entre les symboles transmis et la sortie du détecteur linéaire dont l'expression est: x = a.'N + H " H.H "y (3) expression dans laquelle a est égal à l'inverse du rapport signal à bruit, 1/SNR (Signal-Noise Ratio). est la matrice identité de dimension Nr s Arr _. et H représente la t:anspose nenni tl e.

Bien que la complexité d'un détecteur linéaire tel que ZF ou MMSE soit raisonnable et que ces techniques puissent être implémentées sur du matériel, un fort rapport signal sur bruit est toutefois requis et nécessaire pour obtenir un faible taux d'erreur de paquets (Packet Error Rate) ; ce taux étant typiquement au minimum. de l'ordre de 10-2 à Io' pour tout type de communication sans fil. En ce qui concerne un détecteur avec un critère de maximum de vraisemblance qui est le détecteur optimal pour les systèmes MLMO, celui-ci est, de par sa structure, de complexité croissant expanentiellernent avec le nombre d'antennes d'émission.

Ainsi, l'invention a pour objectif de proposer un procédé de réception qui permette d'améliorer les performances des procédés de réception à détection linéaire ï'04ii 1 Salis. pour autant augmenter la complexité de détection pour un,ysteme procédé ptopose..qui est un procédé de réception, a potir prtnetpe de. calculer-, sous port use par sous porteuse, une catraetion de sis -rial désiré lrout chaque signal émis a partir de signati reçus stir' lus diftéreiites antennes de recept l'ettraction est donc effecttiée de inaniérc spatiale, e.'est â dire pour tout c:ï uple d'antennes ï;éntissioit et de réception.

t Tll preeeédé de réception selo t l'in eilti,tt est adapte pour l SYstéille. à Nt antenne dent) 1 son et 1n-antennes d e re eplion sep uces j ar un canal de tram,mis ion., qui eiiiet sur N 1 seus porteuses et siun les Nt antennes démission.après un alil ltili cxau pal d n ision d'espaiçe d't ii signal à einettre. l c piocedé selon lirit ention effectue tin décodage clti o:trl?: nïl l'étape qui consiste a estran e, dans le domaine lrequentlel, des signaux retiras sur les Nr antennes de- réception le. sieuial trous lis par le canal de transmission. pair antenne Ç('etitission et par sous porteuse.

t _it proeede selon PmVent oer tt titré i onsidere'e:o:i 1 e f_iant lli3 deeud$Ge a Ii bie C()mplc\ne-cari' ne nécessite t1 311tt11']t'C t'ilt\ I'SiO I Cltii est.eneruleilicilt la source principale de complexité. En effet, l'extraction consiste à multiplier les échantillons issus d'une analyse spectrale discrète des signaux reçus dans le domaine spatial, par sous porteuse et par antenne d'émission, de manière indépendante, avec des coefficients d'extraction du canal de transmission et à accumuler de manière cohérente le résultat de la multiplication. Les coefficients d'extraction sont déterminés en résolvant un système d'équations obtenu en décomposant les signaux reçus par sous porteuse sur chaque antenne de réception en un signal attendu et en des composantes non attendues et, en forçant à zéro les composantes non attendues. L'extraction qui n'existe pas dans les procédés connus à détection linéaire qui effectue une égalisation IO de manière globale, permet de traiter ultérieurement de manière individuelle les différents signaux extraits correspondant aux différents signaux émis. Le caractère individuel associé à l'extraction permet ainsi d'associer un traitement du bruit plus fin que celui qui existe dans les détections linéaires connues qui font un traitement global.

Ainsi, cette extraction est, selon un mode préféré, combinée avec une estimation du canal de transmission dans le domaine fréquentiel pour tenir compte de la sélectivité fréquentielle de ce canal. Cette estimation prend en compte les variations de canal ainsi que l'impact de l'extraction de signal sur le signal reçu. Selon cette combinaison, le procédé selon l'invention égalise dans le domaine fréquentiel une distorsion introduite par le canal de transmission sur le signal émis sur chaque antenne d'émission. Cette égalisation est en particulier une égalisation linéaire.

Selon un mode particulier de mise en oeuvre, le nombre Nr d'antennes de réception est strictement supérieur au nombre Nt d'antennes d'émission. Dans ce cas, le mode préféré de mise en oeuvre du procédé prend en compte la diversité spatiale. Ainsi, par antenne d'émission, le procédé détermine au plus autant de signaux extraits qu'il y a de combinaisons d'obtenir Nt signaux parmi Nr signaux reçus et combine, avant démodulation, les signaux extraits puis égalisés. Après combinaison, le nombre de signaux est égal au nombre d'antennes d'émission.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard de figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs.

La figure 1 est un schéma bloc d'une détection selon l'art antérieur dans une chaîne de réception MIMO OFDM.

La figure 2 est un schéma bloc d'une chaîne d'émission MIMO OFDM. La figure 3 est un exemple de trame relatif à la norme IEEE 802.11g.

La figure 4 est une illustration d'une IDFT appliquée à la trame de la figure 3.

La figure 5 est un schéma bloc d'une chaîne de réception MIMO OFDM.

La figure 6 est un premier schéma bloc d'un premier mode de réalisation particulier d'un procédé de réception selon l'invention.

La figure 7 est un second schéma bloc du premier mode de réalisation 5 particulier d'un procédé de réception selon l'invention.

La figure 8 est un schéma bloc d'un deuxième mode de réalisation particulier d'un procédé de réception selon l'invention dans le cas où Nr>Nt.

Description détaillée

Une chaîne d'émission MIMO OFDM est illustrée par la figure 2. La chaîne comprend plusieurs branches qui correspondent chacune à un émetteur OFDM. Les branches comprennent chacune typiquement un codeur de canal, CC0 à CCNt_1, un entrelaceur, E0 à ENt_1, un modulateur, Mo à MNt_l, un module d'insertion de pilotes, IP0 à IPNt_t, un multiplexeur OFDM, MX0 à MXNt_t, un module d'insertion d'entête et d'intervalles de garde, CP10 à CPINt_i, un convertisseur numérique analogique DAo à DANt_I, un convertisseur de fréquence, UC0 à UCNt.], une antenne d'émission, TXtt à TXNt_t.

Les bits du signal d'entrée d sont multiplexés en entrée des différentes branches par un convertisseur sérielparalléle CSPE.

Par branche, les symboles de données présents en sortie du modulateur sont multiplexés par une division fréquentielle obtenue par l'intermédiaire d'une transformée de Fourier discrète inverse à N point IDFT. Le signal résultant est composé de symboles OFDM. Ces symboles sont convertis en analogique par un convertisseur numérique analogique DIA de fréquence d'échantillonnage 1/Ts avec Ts la période des échantillons, décalé en fréquence par un convertisseur de fréquence vers la bande d'émission RF, émis par une antenne d'émission et transmis par le canal de transmission, typiquement l'air.

Pour une détection fiable en réception, il est typiquement nécessaire que le récepteur connaisse le canal de transmission et suive ses variations de phase et d'amplitude. Pour permettre l'estimation du canal de transmission à la réception, l'émetteur de chaque branche émet de manière occasionnelle des symboles d'apprentissage connus, en particulier des symboles pilotes.

Un système MIMO OFDM transmet des séquences de N symboles Si,k 0 k < N, modulés pendant la i-ième période symbole OFDM au moyen de N sous porteuses. Le signal OFDM transmis en bande de base correspondant à la iième 35 période symbole, s'exprime sous la forme: pf n3 = {12k} 0<k< N (4) Expression dans laquelle t(nr est le symbole de données du j-ième symbole OFDM correspondant à la p-iém.e antenne d'émission et à la n-ième sous porteuse.

Pour combattre l'interférence inter symboles (ou ISI acronyme anglais de Inter Symbol Interference) et l'interférence entre porteuses (ou ICI acronyme anglais de Inter Carrier Interference), il est ajouté aux symboles OFDM des intervalles de garde (Guard Interval (GI)) tels qu'un préfixe cyclique (Cyclic Prefix (CP)) ou Zero Padding (ZP). Dans le cas d'un préfixe cyclique CP, les derniers Ng échantillons de chaque symbole OFDM sont copiés et ajoutés à l'entête. Le signal émis en bande de base puis transmis peut s'exprimer sous la forme suivante (p) '0<k<Ng s(n) (5) r'k (P) N, k<N+N, Généralement, les échantillons du signal d'entrée sont regroupés dans des trames. Une trame est une représentation temporelle d'une séquence émise par les antennes d'émission et transmise par le canal de transmission. Un exemple de trame relatif à la norme IEEE 802.11g est illustré par la figure 3. Cette trame TR comprend deux symboles pilotes, SPI et SP2, et J symboles OFDM, Si à S. Chaque symbole OFDM est la sortie d'une transformée discrete de Fourier inverse IDFT, par exemple de soixante quatre points, à laquelle est ajoutée un intervalle de garde GI. Pour l'équation (4), ceci signifie que j varie entre un et J, que n et k varient entre zéro et soixante trois. La figure 4 illustre une IDFT appliquée à la trame de la figure 3.

La Figure 5 illustre une chaîne de réception d'un récepteur MIMO OFDM à Nr antennes de réception Mo à RXNr_1. Lors de la réception, le signal reçu yo à yNr_1 par les antennes de réception est décalé en bande de base par un convertisseur de fréquence DC0 à DCNr_1 et converti en numérique par un convertisseur analogique/numérique AD0 à ADNr_1 avec une fréquence 1/Ts. Les intervalles de garde sont extraient par un module d'extraction des intervalles CPD0 à CPDNr_1 et une transformée de Fourier discrète à N point DFT est effectuée par un démultiplexeur OFDM DMX0 à DMXNr_1. Etant donné que les paramètres du canal de transmission sont supposés être sélectifs en fréquence, la détection doit être faite par sous porteuse OFDM. Par conséquent, pour retrouver les Nt données de signal transmises par sous porteuse, les signaux reçus de la sous porteuse i sont aiguillés vers le i-iéme détecteur MIMO, DE0 à DEN_I. Puis, le récepteur effectue une démodulation avec un démodulateur DMo à DMN_1, un desentrelacement avec un desentrelaceur BDI0 à BDIN_1 et un décodage de canal avec un décodeur de canal DD0 à DDN_I pour les N données parallèles et les données résultantes sont combinées par un convertisseur parallèle série CPSR pour obtenir la séquence binaire originale.

Le modèle temporel et fréquentiel de signal qui suit est en relation avec la description précédente du système MIMO OFDM faite en regard des figures 2 à 5. En supposant que le système comprend Nt TX et Nr RX antennes, système noté Nt*Nr, que l'émetteur émet à des intervalles de temps T un vecteur complexe.r (r) de dimension Nt, le récepteur reçoit un vecteur complexe (T) de dimension Nr. Le modèle suppose que le système fonctionne dans un environnement avec un évanouissement de Rayleigh sélectif en fréquence et que le canal de transmission reste constant pendant la transmission d'une séquence, En outre, le canal avec évanouissement est supposé pouvant être modélisé en bande de base par un filtre FIR de réponse impulsionnelle finie d'ordre (L-1) dans lequel L représente la durée des échantillons correspondant au retard d'étalement (delay spread) maximum. En outre, le modèle prend en compte un bruit blanc Gaussien (AWGN) additif de moyenne nulle et de variance a, Quand le délai maximum d'étalement n'excède pas l'intervalle de garde GI, il n'apparaît pas d'interférence inter symboles (ISI) entre symboles MIMO OFDM. Par conséquent, après la suppression de l'intervalle de garde GI, l'expression dans le domaine fréquentiel du signal MIMO OFDM est la suivante: y(y) _ E e,p) x(p) +n(y) (6) I,N J,t l,n J,n p=0 avec Y1,;, le signal reçu sur la n-ième sous porteuse par la q-ième antenne de réception, pour le j-ième symbole OFDM et pour la n-ième sous porteuse, avec ni(gn le bruit AWGN présent sur la n-ième sous porteuse pour la q- ième antenne de réception, pour le j-ième symbole OFDM, et avec h(',' la réponse du canal entre la p-ième antenne d'émission et la q-ième antenne de réception qui compose la matrice de canal MIMO tf qui s'exprime sous la forme: _{h,,rr,"'}0<g<Nr (7) 0 p<jw Ainsi, par sous porteuse, le canal est à évanouissement lent. Pour chaque sous porteuse pendant la transmission d'une trame, la variation est considérée comme constante (la durée d'une trame est supposée inférieure au temps de cohérence).

Un mode de réalisation particulier d'un procédé de réception selon l'invention est illustré par les figures 6 et 7. La chaîne de réception qui permet de mettre en ouvre le procédé de réception a été décrite en regard de la figure 5; elle n'est pas re-décrite. Seule est décrite ciaprès la partie détection mise en oeuvre par un détecteur DEE, selon l'invention, d'un récepteur RE. La détection intervient après la suppression des intervalles de garde et la transformée de Fourier discrète DFT à N point des données échantillonnées qui réalise un démultiplexage des données par sous porteuses pour chaque antenne de réception.

Le procédé comprend une première étape 1 au cours de laquelle est effectuée une extraction spatiale du signal et une deuxième étape 2 au cours de laquelle sont compensés les effets de distorsion du canal.

Pour extraire 1 spatialement le signal émis par chaque antenne d'émission, sur chaque sous porteuse, les échantillons sont multipliés de manière indépendante avec des coefficients d'extraction de canal et accumulés de manière cohérente.

Les effets de distorsion du canal sont compensés 2 dans le domaine fréquentiel en utilisant un procédé connu tel qu'une égalisation de type à une dimension de forçage à zéro, 1D-ZF (One Dimension zero forcing), un critère d'erreur quadratique minimale 1D-MMSE ou un critère de maximum de vraisemblance 1 D-MLD.

Dans le cas d'un système Nt*Nr, le signal reçu peut être exprimé par la relation (6).

L'extraction est effectuée par des modules d'extraction illustrés plus particulièrement par la figure 7. Il y a typiquement autant de modules d'extraction, EX0,0 à EXN_1,Nt-1, que d'antenne d'émission et que de sous porteuses. Cependant, lors de la mise en oeuvre, l'extraction peut tout aussi bien être effectuée par un seul module qui regroupe les NtxN modules. La sortie du u-ième module d'extraction qui effectue une multiplication pondérée suivie d'une accumulation cohérente peut s'exprimer sous la forme: Nr- 7 t zfin w y 0 Çu<Nt y-0 Expression dans laquelle wJ n' représente le coefficient de pondération du u- ième module pour extraire, pour chaque symbole j, le signal reçu par la q-ième antenne de réception sur la n-ième sous porteuse. }w} représente le jeu de coefficients nécessaires pour extraire les différents signaux émis.

En reportant l'expression de y (équation (6)) dans z (équation (8)), z s'exprime sous la forme: (8) Nt-1 Nt-1 (u3 = (u,q) h(q,Pl EP) () Z j YVj n n x j n+ lij,tt (9) 0<u<Nt q=0 p-0 Ou de manière équivalente: 1 Nt-1 i,,, (ief) 1tP) Y1,n (1=0 p=o tvi nq).nY4t; 0 < u < Nt (10) q=0 Nr-1 Nt-1 z(u) 1 (n,q) (q=P) (P) hrr W j,n j,n xj,n q=0 P=G Ou enfin: N'r-I Nr-1 Nt-1 Nr-1 -jar w _ (u.q) h.q,u) x(u) + 1 w(u,q) dr(q,P) + w (P) (u,q) (q) x. . j,rs 7,n ho j,n T,n jn n.njn q=0 P=0 1=0 pxu Le procédé selon l'invention consiste à forcer à zéro les différents composants qui ne correspondent pas au signal attendu, ce qui revient à écrire que le signal z ne 10 dépend que du signal x: (st) = f( (s,)) (13) donc: Nr-t Nt-1 w("'") h(q'p) x(p) = 0 0 < u < Nt j,n Ln ' .j,n q=0 p=o p xu La solution de cette équation (14) doit être indépendante des différents signaux 15 émis. Ainsi, cette équation peut être décomposée en Nt-1 équations indépendantes suivantes: tiv n'q)h,4'p) 0 0 <u <m and 0 p< Nt and p u i,t, q=0 Pour calculer les différents coefficients, l'équation (15) peut être exprimée sous la forme: Nr-1 Nt-1 -0 (0 o <u < Nt q=0 0<u<Nt (12) q=G (14) (15) w(n,u),h(u,P) n j,n (u,q) h(q,P) = 0 0 < u < Nt and 0 < p < Nt and p u (16) j, n q=0 qxu Le procédé consiste à fixer arbitrairement la valeur d'un coefficient ce qui ne modifie pas la performance globale du BER. Par exemple, le procédé fixe: w(,,,n) _ K (17) Une étape complémentaire de normalisation: Nr-1 L=0 r,n -(18) permet d'effectuer une simplification et de déterminer le nombre K. Typiquement K peut être choisi égal à un puis normalise à partir de l'equation (18). Ainsi le système d'équations à résoudre devient: v'."'") e- = K.h(.u) 0< u < Nt and 0 < p < Nt and p u f,lr l.n 7,+z q=o fixer Pour résoudre ce système d'équations et déterminer les coefficients w, il existe différentes techniques connues de l'homme du métier: le calcul analytique, l'inversion de matrice, l'élimination de Gauss, la décomposition LU or QR. Les trois dernières techniques sont plus particulièrement décrites dans le livre ayant pour référence "Numerical Recipes in C, The Art of Scientific Computing, Second Edition" of W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P.Flannery, Cambridge University Press.

Dans une deuxième étape 2, pour compenser les effets de distorsion du canal, une égalisation par exemple de type une dimension de forçage à zéro ou Zero Forcing (1D-ZF) est effectuée par sur les données de sortie d'extraction. La sortie après égalisation s'exprime sous la forme: (u) _ (ü) ,(n) (20) r J.n J,n expression dans laquelle r.;) et g7 sont respectivement la sortie de l'égaliseur et le coefficient d'égalisation pour la u-ième séquence transmise du j-ième symbole sur la n-ième sous porteuse.

L'égalisation est effectuée par des modules d'égalisation illustrés plus particulièrement par la figure 7. Il y a typiquement autant de modules d'extraction, EG0,0 à EGN_1,Nt_1, que d'antenne d'émission et que de sous porteuses. Cependant, lors de la mise en oeuvre, l'égalisation peut tout aussi bien être effectuée par un seul module qui regroupe les NtxN modules.

L'exemple qui suit correspond au cas particulier où Nt=Nr=2, soit un système avec deux antennes d'émission et deux antennes de réception. L'indice j correspondant au numéro de symbole n'apparaît pas dans les relations qui suivent. Dans ce cas le signal reçu s'exprime sous la forme: y( ) = h( , ) x(o) + h( ').x(') + n( ) (6.a) rr n ra n n n = O. + hsa).x,) +nt) (6.b) En appliquant l'équation (8), il vient: (0) , w( ,o (o) + w{) Zn n n n}fin (8.a) (1) _ (1,0) ( ) ( ,Z) i) /z n W rr +n yrr (8.b) Chu de manière équivalente: (1tin hn + IZn) in +n 1rr + ers.hn).xn (11.a) ( 9) z(ni) =(w)n n n n ''.h(,0,O) +w,y.1).h ', )) ((>)+(w{1, ). h(o,I) )-Ivoi) .h(1,I .x(l) (11 b) n n n n Les termes concernant le bruit AWGN ont été omis car seule l'extraction du signal est considérée.

Les conditions pour estimer les coefficients d'extraction peuvent être définies à 5 partir du jeu d'équations, pour le signal reçu sur la première antenne de réception notée 0: z") = f(x(0)) (lia) (15.a) en fixant: w, ) = K r il vient: h(',') 0 (15.b) (17.b) il vient: h,(:'0) h' ' ) La compensation d'évanouissement est décrite par: ce qui se traduit par: w 0,0) h(0,1) + w(0,1) h('') n n n =0 et pour le signal reçu sur la seconde antenne de réception notée 1: Z0) =.f( ') n xrr ce qui se traduit par w".0).h( '0' + iv" .h{'- n n en fixant: w''') = K n (17.a) (18.a) (13.b) w(''o) _ (18.b) O) ri, n xÀ') 1) ) = i-n = ôn.zra n (20.a) (20.b) COQ.4:3) Pour déterminer les coefficients d'égalisation, différentes techniques connues de l'homme du métier sont applicables.

Une première technique correspond à la méthode dite forçage à zéro ou Zero Forcing. Selon cette technique, les coefficients d'égalisation s'expriment sous la 30 forme: g; ) = (.hMO) le'') n h(i3O) IF(21.a) K.h '" (21.b) Une deuxième technique dite ID-MMSE acronyme anglais de Minimum Mean Square Error Detection permet d'exprimer les coefficients d'égalisation sous la forme: h(o,1) h(',') n n K h , h('' ) h(']) n K + h(0 ') K. h(i'" n 2 f + i (22.a) gn' h(''0) h( ' h( K.h(''') K n h( , i) h(0,0) ' Ir

IO r

h" ' n n / (22.b) Une troisième technique aboutissant à une solution optimale met en oeuvre critère de maximum de vraisemblance 1D-MLD et permet d'exprimer directement le 15 signal en sortie d'égalisation sous la forme: h 01 2 x; = arg min z,0) K.h( '0) K. n.h '0} .x xnMf h"' n (23.a) h"' z(') K.h('.') K. n h[", n (o.o) n xn') = arg min sb7 2 (23.h) La figure 8 est relative à un mode préféré de mise en oeuvre du procédé dans le cas où le système comprend un nombre Nr d'antennes de réception strictement supérieur au nombre Nt d'antennes d'émission. Selon ce mode préféré, le procédé prend en compte la diversité spatiale.

Pour chaque signal émis à reconstituer, donc par antenne d'émission, le procédé détermine dans une première étape 1 au plus autant de signaux extraits qu'il y a de combinaisons d'obtenir Nt signaux parmi Nr signaux reçus. Le nombre de signaux peut être inférieur ou égal au nombre de combinaisons; le nombre de signaux est typiquement déterminé lors de la phase d'apprentissage.

Dans une deuxième étape 2, le procédé égalise les signaux extraits.

Dans une troisième étape 3, le procédé combine, avant démodulation, les signaux égalisés. En sortie de combinaison, le nombre de signaux est égal au nombre d'antennes d'émission. La combinaison est effectuée par exemple selon une technique dite MRC, acronyme anglais de Maximum Ratio Combining ou selon une technique MMSE, Le nombre de combinaisons noté CY est déterminé par la relation: Nr! Nt!(Nr Nt)! La description suivante se rapporte au cas particulier où Nt=2 et Nr=3. L'indice correspondant au numéro de symbole n'apparaît pas dans les relations qui suivent. Le signal reçu par chaque antenne de réception peut s'exprimer sous la forme: ( ) = h("'0).x( ) +h(0-1) x(') +n( ( yn n n n n n 25.a) Y (U = h , ) (fl) + hn(1,1) . xP1 + tan"' xt n (25.b) y{2) = h(2'0) x(0) + h(2. 1) .x(') + n(2) n n n n (25.c) En relation avec l'équation (19), le procédé calcule pour chaque combinaison les coefficients d'extraction permettant d'extraire les différents signaux z: f (i) _ (0,1) (0.2) (0) z0,n 0 w,n M),n Yn (i} (1, ) (1.2) p) wi,rt wr.n Yn (à) (2,0) (2,1) (2) 22,n) u,n w1,n 0 _ _.Yn Pour le signal reconstitué x;) et correspondant au signal émis par l'antenne d'émission notée 0 (i=0), les coefficients sont donnés par les relations suivantes: w( 1) = K Qn h(''1) w(0,2) = K (3,n h 2.13

IF

iW(''2) _ K 1),n ( ] r u,(21) = K o,n h" Le signal reconstitué forme: (24) [ w()n,(3) K [ h(0,1) 11,e) = w().n (27a) (28a) (29a) est donnée par la combinaison qui s'exprime sous la x 0) (26) O-0) g(0) + , F) (0) (0) (0) + g2 1, (0) 22,n -t(0) tt _ Éz ,tr gl,n 'z1 ' (30a) Les coefficients d'égalisation g;') sont déterminés au moyen de différentes techniques connues de l'homme du métier et rappelées préalablement en regard des figures 6 et 7.

Pour le signal reconstitué x') et correspondant au signal émis par l'antenne d'émission notée 1 (i=l), les coefficients sont donnés par les relations suivantes: w( '') = K w('u) _ K '' (27b) w("' ) = K h(0'0) (1, 2) n (28b) tv(z,Cj> _ K w(.') = K Il(0'') (29b) rt Le signal reconstitué x;') est donnee par la combinaison qui s'exprime sous la forme: xn(I) gtn 'ZO 0 o tr,) + o> O + g2rn) (f) (30b) Les coefficients d'égalisation g,('n sont déterminés au moyen de différentes techniques connues de l'homme du métier et rappelées préalablement en regard des figures 6 et 7.

Le procédé qui a été décrit pour un système MIMO OFDM peut être mis en oeuvre dans différents systèmes de communication, typiquement sans fil mais non exclusivement, incluant des systèmes à porteuses multiples MC CDMA ou OFDMA ou à porteuse unique. Le procédé s'applique à toutes structures de pilotes incluant en particulier les structures avec multiplexage temporel, fréquentiel ou par code ou les structures combinant les différentes techniques de multiplexage précédentes.

Le procédé selon l'invention peut être implémenté par différents moyens. Par exemple, le procédé peut être implémenté sous forme câblée (hardware), sous forme logicielle, ou par une combinaison des deux.

Pour une implémentation câblée, les éléments utilisés ou certains des éléments (extracteurs référencés EXo,o à EXN_3,Nt_l, égaliseurs référencés E.G,(( EGO- ,v-;,.o.) 30 pour exécuter les différentes étapes au niveau du récepteur peuvent être intégrés dans un ou plusieurs circuits intégrés spécifiques (ASICs), processeurs de signaux (DSPs, DSPDs), des circuits logiques programmables (PLDs, FPGAs), controlleurs, microcontrolleurs, microprocesseurs, ou tout autre composant électronique conçu pour exécuter les fonctions préalablement décrites.

Pour une implémentation logicielle, quelques unes ou toutes les étapes (référencées 1 à 3) de réception peuvent être implémentées par des modules qui exécutent les fonctions préalablement décrites. Le code logiciel peut être stocké dans une mémoire et exécuté par un processeur. La mémoire peut faire partie du processeur ou être externe au processeur et couplée à ce dernier par des moyens connus de l'homme de l'art.

En conséquence, l'invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informationsou mémoire, adapté à mettre en oeuvre l'invention. 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 te] que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter un procédé selon l'invention.

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 dise) 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.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   Procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission (TXo,TXNt_l) et Nr antennes de réception (RXo,RXN,-_i) séparées par un canal de transmission, de signaux transmis par le canal de transmission après un multiplexage par division d'espace d'un signal à émettre sur N sous porteuses et sur les Nt antennes d'émission, caractérisé en ce que ledit procédé effectue un décodage qui comprend l'étape qui consiste: - à extraire (1), dans le domaine fréquentiel, le signal transmis par le canal de transmission des signaux reçus sur les Nr antennes de réception, par antenne d'émission et par sous porteuse.
2. 2. Procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission et Nr antennes de réception séparées par un canal de transmission selon la revendication 1, comprenant une analyse spectrale discrète (DFT) des signaux reçus fournissant des échantillons fréquentiels (y1',) et dans lequel l'extraction (1) consiste à multiplier ces échantillons, par sous porteuse et par antenne de réception, de manière indépendante, avec des coefficients d'extraction (w1 n' du canal de transmission et à accumuler de manière cohérente le résultat de la multiplication.
3. 3. Procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission et Nr antennes de réception séparées par un canal de transmission selon la revendication 2, dans lequel les coefficients d'extraction (w(j''') sont déterminés en résolvant un système d'équations obtenu en décomposant les signaux reçus par sous porteuse sur chaque antenne de réception en un signal attendu et en des composantes non attendues et en forçant à zéro les composantes non attendues.
4. 4. Procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission et Nr antennes de réception séparées par un canal de transmission selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le décodage comprend en outre l'étape qui consiste: - à égaliser (2) dans le domaine fréquentiel une distorsion introduite par le canal de transmission sur le signal émis.
5. 5. Procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission et Nr antennes de réception séparées par un canal de transmission selon la revendication précédente, avec Nr>Nt, dans lequel le procédé extrait (1) au plus autant de signaux qu'il y a de combinaisons d'obtenir Nt signaux parmi Nr signaux reçus et combine (3) les signaux extraits après égalisation (2) et avant démodulation.
6. 6. Procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission et Nr antennes de réception séparées par un canal de transmission selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l'égalisation est une égalisation linéaire (ZF).
7. 7. Détecteur pour dispositif de réception (RE) de signaux transmis par un canal de transmission après un multiplexage par division d'espace d'un signal à émettre sur N sous porteuses et sur Nt antennes d'émission et reçus par Nr antennes de réception (RX0, RXN,_I) couplées au dispositif de réception, caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyen de détection (DEE) pour extraire, dans le domaine fréquentiel, des signaux reçus sur les Nr antennes de réception (RX0, RXNr_i), un signal transmis entre les antennes d'émission et de réception par le canal de transmission, par antenne d'émission et par sous porteuse.
8. 8. Récepteur (RE) caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur selon la revendication précédente.
9. 9. Système de transmission comprenant Nt antennes d'émission, Nr antennes de réception (RX0, RXNNI), un canal. de transmission entre les antennes d'émission et de réception et comprenant un récepteur (RE) de signaux transmis par le canal de transmission après un multiplexage par division d'espace d'un signal à émettre sur N â sous porteuses et sur les Nt antennes d'émission et reçus par les Nr antennes de réception (RX0, RXNr_I) couplées au récepteur (RE), caractérisé en ce que le récepteur comprend: - un moyen de détection (DEE) pour extraire un signal transmis, de signaux reçus sur les Nr antennes de réception (RX0, RXNr_I), dans le domaine fréquentiel, par antenne d'émission (TX0, TXNt_t) et par sous porteuse.
10. 10. Programme d'ordinateur sur un support d'informations, ledit programme comportant des instructions de programme adaptées à la mise en oeuvre d'un procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission (TX0, TXNt-i) et Nr antennes de réception (RX0, RXN,-.j) séparées par un canal de transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans un dispositif électronique.
11. 11. Signal numérique destiné à être utilisé dans un récepteur adapté pour recevoir un signal émis sur N sous porteuses et Nt antennes d'émission après un multiplexage par division d'espace d'un signal à émettre, le signal numérique comprenant au moins des codes pour l'exécution par le récepteur des étapes suivantes: extraction, dans le domaine fréquentiel, du signal transmis par le canal de transmission des signaux reçus sur les Nr antennes de réception, par antenne d'émission et par sous porteuse.
12. 12. Support d'informations comportant des instructions de programme adaptées à la mise en oeuvre d'un procédé de réception pour un système à Nt antennes d'émission et Nr antennes de réception séparées par un canal de transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans un récepteur.