FR2925797A1 - Procede de pre-egalisation par retournement temporel - Google Patents
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Abstract
Procédé de pré-égalisation d'un signal de données transmis par une entité communicante d'origine (EC1) comportant un ensemble d'antennes d'origine (A11,...A1M1), à destination d'une entité communicante destinataire (EC2) comportant un ensemble d'antennes destinataires (A21,...A2M2), le procédé comportant une étape de réception par une antenne de référence (A1ref) de l'ensemble des antennes d'origine d'une première impulsion émise par une antenne destinataire (A2j) au travers d'un premier canal de propagation, une étape de réception par l'antenne de référence d'une réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive d'une deuxième impulsion au travers d'un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine (A1i) et l'antenne destinataire et du premier canal de propagation, une étape de retournement temporel de la réponse impulsionnelle combinée, une étape de combinaison de la réponse impulsionnelle combinée et retournée temporellement et d'une réponse impulsionnelle représentative de la traversée de ladite première impulsion au travers dudit premier canal de propagation, les étapes étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, et une étape de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'un ensemble des combinaisons de réponses impulsionnelles.
Description
-1 La présente invention concerne un procédé de pré-égalisation d'un signal de données, par exemple transmis dans un réseau de communication radio basé sur un duplexage en fréquence FDD (pour "frequency division duplex" en anglais).
Dans un réseau de type FDD, deux entités communicantes transmettent des signaux de données dans des bandes de fréquence distinctes. Les entités communicantes sont par exemple des terminaux radio, des stations de base terrestres ou satellitaires, ou bien encore des points d'accès radio. L'invention concerne les réseaux de communication radio de type SISO (pour "Single Input, Single Output" en anglais), pour lesquels les entités communicantes ont une antenne unique, les réseaux de type MIMO (pour "Multiple Input, Multiple Output" en anglais) pour lesquels les entités communicantes ont une pluralité d'antennes, et les réseaux combinant des entités communicantes comportant une antenne et des entités communicantes avec une pluralité d'antennes de type SIMO (pour "Single Input, Multiple Output" en anglais) ou MISO (pour "Multiple Input, Single Output").
Un signal radio transmis par une antenne d'une entité communicante, dit signal d'antenne, subit des déformations en fonction des conditions de propagation entre un point d'origine défini en sortie de l'antenne d'origine et un point destinataire défini en entrée d'une antenne de l'entité communicante destinataire. Afin de limiter ces déformations, le signal d'antenne est préalablement distordu par application de coefficients de pré-égalisation en fonction des caractéristiques du canal de propagation entre ces deux antennes. Il est donc nécessaire de caractériser ce canal de propagation, Parmi les méthodes de pré-égalisation existantes, se distinguent les méthodes basées sur le retournement temporel du fait de leur complexité réduite et de leur performance.
Le retournement temporel est une technique de focalisation des oncles, typiquement des ondes acoustiques, qui repose sur l'invariance par renversement du temps de l'équation d'onde. Ainsi, une onde temporellement inversée se propage comme une onde directe qui remonterait le temps. Une impulsion brève émise d'un point origine se propage dans un milieu de propagation. Une partie de cette onde reçue par un point destinataire est retournée temporellement avant d'être renvoyée dans le milieu de propagation. L'onde converge vers le point origine en y reformant une impulsion brève. Le signal recueilli au point origine est quasi identique dans sa forme au signal d'origine émis au point origine. En particulier l'onde retournée converge d'autant plus précisément que le milieu de propagation est complexe. Le retournement temporel du canal de propagation appliqué à l'onde permet d'annuler l'effet de ce canal lors de la transmission de l'onde ainsi pré-distordue à partir du point d'origine. La technique du retournement temporel est ainsi appliquée aux réseaux de communication radio pour annuler l'effet du canal de propagation sur le signal d'antenne, notamment en réduisant l'étalement du canal, et simplifier le traitement de symboles reçus après la traversée du canal. Le signal d'antenne émis par une antenne de l'entité communicante d'origine est ainsi pré-égalisé par application de coefficients obtenus à partir du retournement temporel de la réponse impulsionnelle du canal de propagation que ce signal d'antenne doit traverser. La mise en oeuvre du retournement temporel nécessite ainsi la connaissance du canal de propagation par l'entité communicante d'origine dans la bande de fréquence dédiée aux communications issues de cette entité. Or, dans le cas d'une transmission en mode FDD, les transmissions d'une entité communicante, dite entité communicante d'origine, vers une entité communicante destinataire et les transmissions clans le sens contraire sont effectuées dans des bandes de fréquences distinctes. Il s'agit par exemple pour un système de radiocommunication, d'une transmission dans une première bande de fréquence d'un terminal radio mobile vers une station de base, dite transmission en sens montant, et d'une transmission dans une deuxième bande de fréquence d'une station de base vers un terminal radio mobile, dite transmission en sens descendant. Si une entité communicante peut estimer un canal de propagation à partir de la réception d'un signal le traversant, elle ne peut pas estimer un canal de propagation à partir d'un signal transmis dans une bande de fréquence différente. Il est donc particulièrement intéressant d'avoir une technique de pré-égalisation des signaux d'antennes pour ce type de transmission.
Une première solution est proposée dans l'article intitulé "From Theory to practice: an overview of MIMO space-time coded wireless systems" dont les auteurs sont David Gesbert, Mansoor Shafi, Da-Shan Shiu, Peter J Smith, et Aymon Naguib, et publié dans la revue IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol 21, N°3, -3 en avril 2003. La méthode proposée utilise le retournement temporel comme technique de pré-égalisation dont les coefficients sont évalués à partir de l'estimation du canal de propagation effectuée par l'entité communicante destinataire. Cette estimation est réalisée par l'entité communicante destinataire à partir de la connaissance de pilotes préalablement émis par l'entité communicante d'origine. L'estimée du canal de propagation est alors délivrée à l'entité communicante origine. L'insertion de pilotes permet ainsi l'estimation du canal de propagation mais cette estimation demande la mise en oeuvre de techniques complexes dans l'entité communicante destinataire. D'autre part, la complexité de l'estimateur de canal augmente avec le nombre de pilotes disponibles et le besoin en ressources radio nécessaires pour délivrer l'estimée augmente avec la précision de l'estimée désirée afin de garantir une pré-égalisation efficace. Un compromis doit donc être atteint entre précision de l'estimée du canal de propagation et consommation de ressources radio utilisées pour l'émission des pilotes et émission de l'estimée du canal.
Une méthode alternative est présentée dans l'article intitulé" Blind Beamforming in frequency division duplex MISO systems bases on time reversal min-ors" dont les auteurs sont Tobias Dahl et Jan Egil Kirkebo, et présenté lors de la conférence IEEE 6th Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications en juin 2005, publié sous la référence SPAWC.2055.1506218, pages 640-644. Cette méthode dite aveugle est basée sur un aller-retour du signal d'antenne entre les entités communicantes. Les coefficients de retournement temporel appliqués à un instant donné sont obtenus à partir du signal de données mémorisé et des coefficients de pré-égalisation appliqués à ce signal à un instant précédant. Cette méthode permet ainsi de s'affranchir de l'utilisation de pilotes et d'estimation du canal mais au prix d'une complexité accrue et d'une mémorisation importante de signaux numériques.
Aucune des solutions qui viennent d'être décrites, reposant respectivement sur l'utilisation de pilotes et sur un aller-retour du signal d'antenne, n'est pleinement satisfaisante. L'invention propose ainsi une solution alternative offrant une méthode de pré-égalisation basée sur le retournement temporel avec une complexité réduite et sans utilisation de pilotes. Cette solution est en outre adaptée pour des entités communicantes avec une seule antenne pour laquelle le signal de données est composé -4 d'un seul signal d'antenne ou pour des entités communicantes avec plusieurs antennes pour lesquelles un signal de données est composé d'une pluralité de signaux d'antenne.
Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un procédé de pré-égalisation d'un signal de données transmis par une entité communicante d'origine comportant un ensemble d'antennes d'origine à destination d'une entité communicante destinataire comportant un ensemble d'antennes destinataires. Le procédé comporte - une étape de réception par une antenne de référence de l'ensemble des antennes d'origine d'une première impulsion émise par une antenne destinataire au travers d'un 10 premier canal de propagation, - une étape de réception par l'antenne de référence d'une réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive d'une deuxième impulsion au travers d'un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine et l'antenne destinataire et du premier canal de propagation, 15 - une étape de retournement temporel de la réponse impulsionnelle combinée, - une étape de combinaison de la réponse impulsionnelle combinée et retournée temporellement et d'une réponse impulsionnelle représentative de la traversée de la première impulsion au travers du premier canal de propagation, les étapes de réception, retournement temporel et combinaison étant réitérées pour au 20 moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, - une étape de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'un ensemble des combinaisons de réponses impulsionnelles. Ce procédé permet ainsi de s'affranchir de l'émission de pilotes par l'entité 25 communicante d'origine. D'autre part, l'entité communicante destinataire libère les ressources destinées auparavant à délivrer la ou les estimée(s) du canal de propagation. Le procédé permet en outre de s'adapter à différentes méthodes de précodage et modulation appliquées à des données binaires générant un signal de données comportant une pluralité de signaux d'antenne. 30 Selon une caractéristique préférée de l'invention, l'étape de réception par l'antenne de référence d'une réponse impulsionnelle combinée - une sous étape de réception par l'antenne destinataire de la deuxième impulsion émise par l'antenne d'origine, -5- -une sous étape d'émission par l'antenne destinataire de la deuxième impulsion reçue à destination de l'entité communicante d'origine. La complexité du procédé selon l'invention dans l'entité communicante destinataire pour la pré-égalisation d'un signal de données émis par l'entité communicante d'origine est ainsi limitée à la réception d'une impulsion émise par l'entité d'origine et à sa retransmission via une partie de l'ensemble des antennes destinataires. Le procédé comporte en outre, dans l'étape de réception de la première impulsion émise par l'antenne destinataire une sélection de l'antenne de référence en fonction d'un ensemble d'impulsions reçues par l'ensemble d'antennes d'origine. Cette sélection est par exemple réalisée en fonction de l'énergie des impulsions de l'ensemble des impulsions reçues. Cette sélection permet ainsi de privilégier, par exemple, le deuxième canal de 15 propagation dans lequel l'énergie du signal est la moins atténuée.
L'invention concerne également un dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données pour une entité communicante d'origine comportant un ensemble d'antennes d'origine, l'entité communicante d'origine étant apte à transmettre le signal à destination 20 d'une entité communicante destinataire comportant un ensemble d'antennes destinataires. Le dispositif comporte - des moyens de réception par une antenne de référence de l'ensemble des antennes d'origine d'une première impulsion émise par une antenne destinataire au travers d'un premier canal de propagation, 25 - des moyens d'émission par une antenne d'origine d'une deuxième impulsion, - des moyens de réception par l'antenne de référence d'une réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive de la deuxième impulsion au travers d'un deuxième canal de propagation entre l'antenne d'origine et l'antenne destinataire et du premier canal de propagation, 30 - des moyens de retournement de la réponse impulsionnelle combinée, - des moyens de combinaison de la réponse impulsionnelle combinée et retournée temporellement et d'une réponse impulsionnelle représentative de la traversée de la première impulsion au travers du premier canal de propagation, -6- - des moyens de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'un ensemble de combinaisons de réponses impulsionnelles, les moyens de réception, retournement temporel et de combinaison étant mis en oeuvre itérativement pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine.
L'invention concerne également un dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données pour une entité communicante destinataire comportant un ensemble d'antennes destinataires, l'entité communicante destinataire étant apte à recevoir le signal de données transmis par une entité communicante origine comportant un ensemble d'antennes d'origine. Le dispositif comporte - des moyens d'émission par une antenne destinataire d'une première impulsion à destination de l'entité communicante d'origine, - des moyens de réception d'une deuxième impulsion émise par une antenne d'origine, les moyens d'émission et de réception étant mis en oeuvre itérativement pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine.
L'invention concerne également une entité communicante d'un système de communication radio comportant au moins un des dispositifs pour la pré-égalisation d'un signal de données précités. L'invention concerne également un système de communication radio comprenant au moins deux entités communicantes selon l'invention.
Les dispositifs, entités communicantes et système présentent des avantages analogues à ceux précédemment décrits.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs modes particuliers de réalisation du procédé pour la pré-égalisation d'un signal de données et des entités communicantes associées, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est un bloc-diagramme schématique d'une entité communicante d'origine communicant avec une entité communicante destinataire selon l'invention, -7- - la figure 2 représente les étapes du procédé de pré-égalisation d'un signal de données selon un premier mode particulier de réalisation, - la figure 3 représente les étapes du procédé de pré-égalisation d'un signal de données selon un deuxième mode particulier de réalisation.
En référence à la figure 1, une entité communicante d'origine EClest apte à communiquer avec une entité destinataire EC2 au travers d'un réseau de communication radio basé sur un duplexage en fréquence FDD non représenté sur la figure.
Par exemple, le réseau de communication radio est un réseau de radiocommunication cellulaire de type UMTS (pour "Universal Mobile Communication System" en anglais) défini par l'organisme de spécification 3GPP (pour "3rd Generation Partnership Project" en anglais), et ses évolutions dont le 3GPP-LTE (pour "Long Term Evolution" en anglais).
Les entités communicantes peuvent être des terminaux mobiles ou bien encore des stations de base terrestres ou satellitaires, ou bien encore des points d'accès. Selon le mode FDD, les transmissions d'une station de base vers un terminal radio mobile, dites en voie montante, sont effectuées dans une bande de fréquence distincte de la bande de fréquence dédiée aux transmissions d'un terminal radio mobile vers une station de base, dites en voie descendante. Par souci de clarté, l'invention est présentée pour la transmission unidirectionnelle d'un signal de données de l'entité communicante EC1 à destination de l'entité communicante EC2, que ce soit dans le sens montant ou dans le sens descendant. L'invention concerne également les transmissions bidirectionnelles.
L'entité communicante d'origine EC 1 comporte MI antennes d'origine (Al 1, ...A1r,f,..A1;,...A1Mj), avec MI supérieur ou égal à 1. L'entité communicante destinataire comporte M2 antennes destinataires (A21, ...A2i,
.A2M2) avec M2 supérieur ou égal à I. L'entité communicante destinataire EC2 est apte à émettre une impulsion ou un signal radio à partir d'au moins une quelconque des antennes A2j, j compris entre 1 et M2, dans une première bande de fréquence. Un premier canal de propagation C l (A l E-A2j) est défini entre l'antenne A2j de l'entité communicante EC2 et une30 -8 antenne A 1; de l'entité communicante d'origine EC1. MI xM2 premiers canaux de propagation C 1(A l iE-A2; ), pour i variant de 1 à mi et j variant de 1 à M2, sont ainsi définis entre les entités communicantes EC1 et EC2...DTD: L'entité communicante d'origine EC1 est apte à émettre une impulsion ou un signal radio à partir d'au moins une quelconque des antennes Al i compris entre 1 et mi, à destination de l'entité communicante destinataire EC2 dans une deuxième bande de fréquence distincte de la première. Un deuxième canal de propagation C2(A1; - A2j) est défini entre l'antenne Al; de l'entité communicante EC1 et une antenne Ali de l'entité communicante destinataire EC2 pour une transmission de l'entité communicante ECI vers l'entité communicante EC2. M1xM2 deuxièmes canaux de propagation C2(A l; ->A2,), pour i variant de 1 à mi et j variant de 1 à M2, sont ainsi définis entre les entités communicantes ECI et EC2. Dans la figure 1, sont seulement représentés des moyens inclus dans l'entité 15 communicante d'origine et des moyens inclus dans l'entité d'origine destinataire en relation avec l'invention. Les entités communicantes d'origine et destinataires comportent en outre une unité centrale de commande, non représentée, à laquelle les moyens inclus sont reliés, destinée à contrôler le fonctionnement de ces moyens. 20 L'entité communicante d'origine comporte en outre un générateur de signal de données comportant M1 signaux d'antenne. De tels signaux d'antenne sont définis à partir de données binaires par des méthodes de modulation, codage et répartition sur les M1 antennes par exemple selon l'article "Space block Coding: A simple transmitter diversity technique for wireless communications", publié dans la revue IEEE Journal 25 areas communications, voI16 pp 1456-1458, en octobre, 998 dont l'auteur est S. Alamouti.
L'entité communicante d'origine comporte - un récepteur REC 1 agencé pour recevoir sur l'ensemble des antennes d'origine 30 une impulsion émise par l'entité communicante EC2, - un sélectionneur d'antenne SEL1 agencé pour sélectionner une antenne de référence à partir de l'ensemble des réponses impulsionnelles reçues via les antennes d'origine par le récepteur RECI, -9- - une mémoire MEMI I mémorisant une fonction de transfert ou une réponse impulsionnelle délivrée reçue par le récepteur REC1 sur l'antenne de référence déterminée par le sélecteur d'antenne SEL 1, - un générateur d'impulsion G11 agencé pour émettre une impulsion à partir d'une quelconque antenne A 1 i compris entre 1 et MI, sur une fréquence porteuse fl de la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC1 à destination de l'entité communicante EC2, - un récepteur REC12 agencé pour recevoir une réponse impulsionnelle combinée sur une antenne de référence sélectionnée par le sélecteur d'antenne SEL1, - un analyseur d'impulsion RTEMP1 agencé pour effectuer le retournement temporel d'une réponse impulsionnelle combinée délivrée par le récepteur REC12, - un calculateur COMBI agencé pour combiner une réponse impulsionnelle mémorisée dans la mémoire MEM I I et une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement délivrée par l'analyseur d'impulsion RTEMPT, - une mémoire MEM12 mémorisant des réponses impulsionnelles ou des fonctions de transfert déterminées itérativement par le calculateur COMB 1, - un pré-égaliseur PEGA1 agencé pour déterminer des coefficients de pré-égalisation à partir d'une combinaison des fonctions de transfert ou réponses impulsionnelles mémorisées dans la mémoire MEM12.
Bien entendu, les mémoires MEM 1 i et MEM 12 peuvent être mises en oeuvre par un unique module de mémorisation. De même, les récepteurs REC11 et REC12 peuvent être mises en oeuvre par un unique module de réception de signaux radio.
L'entité communicante destinataire comporte - un générateur d'impulsion G12 agencé pour émettre une impulsion à partir d'une quelconque antenne destinataire A2j, j compris entre 1 et M2, sur une fréquence porteuse t2 de la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC2 à destination de l'entité communicante ECI, - un récepteur REC2 agencé pour recevoir via une antenne destinataire une 30 impulsion émise par l'entité communicante d'origine, - un émetteur EMET2 agencé pour émettre à partir d'une antenne destinataire une réponse impulsionnelle délivrée par le récepteur REC2. -10 Les différents moyens des entités communicantes d'origine et destinataires peuvent être mis en oeuvre par des techniques analogiques ou numériques bien connues de l'homme du métier.
En référence à la figure 2, le procédé de pré-égalisation d'un signal de données selon l'invention comprend des étapes El à E10. Les résultats des étapes sont dans cet exemple décrits dans le domaine fréquentiel mais transposables directement dans le domaine temporel compte tenu des définitions suivantes. Une impulsion temporelle est définie par une fonction imp(t), fonction du temps t, dont la fonction de transfert est donnée par IMP(t), fonction de la fréquence f. De même, une réponse impulsionnelle est définie par une fonction ri(t), fonction du temps t, dont la fonction de transfert est donnée par RI(f), fonction du temps f. Le produit de convolution de réponses impulsionnelles correspond au produit des fonctions de transfert correspondantes. Une réponse impulsionnelle ri(t) retournée dans le temps est notée ri(-t), et la fonction de transfert correspondante est RI(t)*, conjuguée de la fonction de transfert RI(f).
Les étapes El à E9 sont réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie des antennes d'origine. Les itérations sont symbolisées par une étape d'initialisation INIT et une étape IT1 d'incrémentation de l'indice i des antennes d'origine Al et une étape IT2 d'itération de l'indice j des antennes destinataires A2j. Une itération des étapes E l à E9 est ainsi décrite pour une antenne d'origine A1 et pour une antenne destinataire A2,.
A l'étape El, le générateur d'impulsion GI2 de l'entité communicante destinataire génère l'impulsion temporelle imp l (t) dont la fonction de transfert correspondante est IMP 1(f). Cette impulsion est émise par l'antenne A2j sur une fréquence porteuse f2 dans la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC2 à destination de l'entité communicante EC1.
L'impulsion est par exemple une fonction en cosinus surélevé de durée inversement proportionnelle à la taille de la bande de fréquence dans laquelle opère le système pour tout type d'accès, par exemple de type OFDMA (pour "Orthogonal Frequency Division Modulation Access" en anglais), CDMA (pour "Code Division -I1 Multiple Access" en anglais"), ou encore TDMA (pour "Time Division Multiple Access" en anglais).
A l'étape suivante E2, le récepteur REC11 de l'entité communicante d'origine reçoit l'impulsion émise par l'entité communicante EC2 sur l'ensemble des antennes d'origine. Le sélecteur d'antennes SEL1 détermine une antenne de référence à partir de l'ensemble des impulsions reçues par le récepteur REC l 1 sur l'ensemble des antennes d'origine. Il effectue ce choix par exemple en comparant les énergies reçues sur les différentes antennes d'origine et sélectionne la réponse impulsionnelle d'énergie maximum. Dans un deuxième exemple, le sélecteur d'antennes sélectionne l'antenne sur laquelle l'impulsion est la moins étalée dans le temps. Dans un autre exemple, le sélecteur d'antenne peut également choisir une antenne de référence aléatoirement. A l'étape suivante E3 le récepteur REC1 délivre l'impulsion reçue par l'antenne de référence à la mémoire MEM1 i de l'entité communicante d'origine. La fonction de transfert de l'impulsion imp1(t) ayant traversée un premier canal de propagation C 1(refE-j) entre l'antenne destinataire A2j et l'antenne de référence A 1 reç est notée H 1 refFi (f)
Parallèlement à l'étape E1, le générateur d'impulsion Gll de l'entité communicante d'origine génère une impulsion imp2(t) dont la fonction de transfert correspondante est IMP2(f). Cette impulsion est émise par l'antenne d'origine A 1; sur une fréquence porteuse fi dans la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC1 à destination de l'entité communicante EC2.
A l'étape suivante E5 de l'étape E4, le récepteur REC2 de l'entité communicante destinataire reçoit l'impulsion imp2(t) sur l'ensemble des antennes destinataires. Le récepteur REC2 délivre à l'émetteur EMET2 de l'entité communicante destinataire la réponse impulsionnelle reçue sur l'antenne destinataire A2j. Cette réponse impulsionnelle est représentative de la traversée de l'impulsion imp2(t) au travers d'un deuxième canal de propagation C2(i--j) entre l'antenne d'origine Al; et l'antenne destinataire A2..
A l'étape suivante E6, l'émetteur EMET2 transpose la réponse impulsionnelle délivrée par le récepteur REC2 de la fréquence porteuse fl sur la fréquence porteuse f2. -12 La réponse impulsionnelle reçue transposée en fréquence est alors émise par l'antenne A2j à destination de l'entité communicante d'origine.
A l'étape E7, le récepteur REC12 de l'entité communicante d'origine EC1 reçoit une réponse impulsionnelle, dite réponse impulsionnelle combinée ncc,rnb(t), sur l'ensemble des antennes d'origine. Le récepteur REC12 sélectionne la réponse impulsionnelle combinée reçue par l'antenne de référence A 1 ref correspondant à un aller-retour entre les entités communicantes de l'impulsion imp2(t) émise lors de l'étape E4. La fonction de transfert représentative de cette traversée successive des premiers et deuxièmes canaux de propagation est donnée par
Rlcomb(f)= H2i_ (f) X H 1 ref_.j (t)
avec Hlref(_j (f) fonction de transfert du premier canal de propagation Cl(Al,efE-A2; ) et H?. (t) fonction de transfert du deuxième canal de propagation C2(A11 -A2;). Le récepteur REC12 délivre la réponse impulsionnelle combinée à l'analyseur d'impulsion RTEMPI de l'entité communicante d'origine.
A l'étape E8, l'analyseur d'impulsion RTEMP 1 effectue le retournement temporel de la réponse impulsionnelle combinée. A cette fin, l'analyseur d'impulsion enregistre la réponse impulsionnelle combinée, mémorise par exemple les coefficients de la réponse impulsionnelle combinée et classe les conjugués de ces derniers dans un ordre inverse de celui des coefficients de ricornb(t). La fonction de transfert de la réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement rico,nb(-t) est ainsi donnée par Ricr>mb(t)*= [H2;_)i (t)}* x [HileIEj (t)]*.
Dans un autre exemple, l'analyseur d'impulsion analyse la réponse impulsionnelle rico,nb(t) par un séparateur analogique et en déduit un modèle discret de 30 la réponse impulsionnelle combinée. L'analyseur effectue alors le retournement temporel à partir du modèle discret.
A l'étape suivante E9, le calculateur COMBI effectue une combinaison de la réponse impulsionnelle rico,nb(-t) et de la réponse impulsionnelle mémorisée lors de -13 l'étape E3 dans la mémoire MEM 1, de l'entité communicante d'origine. La combinaison est mise en oeuvre par le produit de convolution des réponses impulsionnelles précitées, ou de façon équivalente par le produit des fonctions de transfert correspondantes. La fonction de transfert Ri (f) de la réponse impulsionnelle r;i(t) résultant est donnée par : Hi}(t)=H 1 reç (t) x [H2i.+j (f)] * x [H 1 (t)]*
La réponse impulsionnelle rii(t) est alors mémorisée dans la mémoire MEMI2 de l'entité communicante d'origine. 10 La succession des étapes E l à E3 et la succession des étapes E4 à E8 peuvent être effectuées parallèlement. Le procédé ne nécessite ainsi qu'une simple coopération entre les entités communicantes. Cependant l'étape E9 n'est activée qu'après déroulement des étapes E2 et E3 succédant à l'émission d'une impulsion par l'entité 15 communicante EC2 et déroulement des étapes E5 à E8 succédant à l'émission d'une impulsion par l'entité communicante destinataire ECI. Une synchronisation des entités communicantes permet alors d'optimiser l'activation de l'étape E9 en effectuant par exemple les étapes E1 et E4 simultanément.
20 Les étapes E 1 à E9 étant réitérées pour une partie des antennes d'origine et une partie des antennes destinataires, la mémoire MEM 12 de l'entité communicante d'origine comporte un ensemble de fonctions de transfert ou de réponses impulsionnelles mémorisées. Pour des itérations effectuées sur M1 antennes destinataires et M2 antennes d'origine, la mémoire MEM12 comporte M 1 xM2 25 fonctions de transfert Hie), pour i variant de 1 à mi et j variant de 1 à M2.
A l'étape E10, le pré-égaliseur PEGA1 de l'entité communicante d'origine détermine des coefficients de pré-égalisation d'un signal de données S(t) comportant MI signaux d'antenne [S,(t), ..,S;(t), ..,SMj(t)], à partir d'une combinaison des fonctions 30 de transfert H;i(f) pour former un ensemble FI de MI filtres de pré-égalisation FI ;(f), i variant de I à mi. Le signal d'antenne S;(t), émis via l'antenne Al; est ainsi mis en forme par application du filtre correspondant FIi(f) donné par :5 m2 FJ (f)=E(.l). Les coefficients de pondération C; , j compris entre 1 et M2, sont des paramètres configurables. Ils sont déterminés en fonction de la méthode de génération d'un signal de données utilisée. Ces paramètres sont de plus mis à jour par exemple lors de l'extinction ou l'activation d'une antenne destinataire ou en fonction de l'évolution de l'état des canaux de propagation au cours du temps.
Ultérieurement à l'étape E10, le signal de données est ainsi pré-égalisé par I O filtrage de chacun des signaux d'antenne par le filtre correspondant de l'ensemble FI et émis par l'entité communicante EC1 à destination de l'entité communicante EC2.
Dans un mode particulier de réalisation, les étapes El à E9 ne sont effectuées 15 que pour une unique antenne d'origine A 1; de l'ensemble des antennes d'origine. Ce mode de réalisation correspond au cas où le signal de données à égaliser est le signal d'antenne Si(t). La mémoire MEM12 de l'entité communicante d'origine comporte M2 fonctions de transfert Hu(t) pour j variant de 1 à M2. Le pré-égaliseur PEGA1 détermine un unique filtre de pré-égalisation FI,(f). Le signal d'antenne Si(t), émis via 20 l'antenne Al; est ainsi mis en forme par application du filtre correspondant FI,(t) donné par :
M2 FI;(f) = ECjHii(f). j=1
25 Dans un mode particulier de réalisation, l'ensemble d'antennes destinataires ne comporte qu'une seule antenne destinataire A21. Les étapes El à E9 ne sont mises en ouvre que pour l'émission d'une unique première impulsion via l'antenne A2, de l'entité communicante destinataire. A titre d'exemple illustratif dans lequel les étapes El à E9 sont réitérées pour 30 toutes les antennes d'origine, le pré-égaliseur à l'étape E I O détermine des coefficients de pré-égalisation en fonction de M1 fonctions de transfert H,,(f), i variant de 1 à Ml. 2925797 -15 L'ensemble FI de MI filtres de pré-égalisation FI;(f) à appliquer au signal de données est donné par:
Fl=[FI1,...,FIi (f),....FImä(f)] avec 5 Hi (f) =Hi1(f). Dans un mode particulier de réalisation, l'ensemble d'antennes d'origine ne comporte qu'une seule antenne d'origine Al,. Le signal de données ne comporte plus alors qu'un seul signal d'antenne S, (t) émis par l'unique antenne d'origine et l'antenne de 1 0 référence est l'antenne d'origine A 11. Les étapes El à E9 ne sont mises en oeuvre que pour l'émission d'une unique deuxième impulsion via l'unique antenne Ali de l'entité communicante d'origine. A titre d'exemple illustratif dans lequel les étapes E 1 à E9 sont réitérées pour toutes les antennes destinataires, à l'étape ElO, M2 fonctions de transfert HI; ,j variant 15 de 1 à M2, sont disponibles. Le pré-égaliseur détermine un unique filtre de pré-égalisation FI,(f) appliqué au signal de données partir de M2 coefficients Ci tel que M2 FI1(f) = ECjH1i(f). i=1
Dans un mode particulier de réalisation, l'ensemble d'antennes d'origine ne 20 comporte qu'une seule antenne d'origine Al, et l'ensemble d'antennes destinataires ne comporte qu'une seule antenne destinataire A21. Le signal de donnée ne comporte qu'un seul signal d'antenne SI(t) et l'antenne de référence de l'entité d'origine est l'antenne A 11. Les étapes E 1 à E9 ne sont mises en oeuvre que pour l'émission d'une unique première impulsion via l'antenne destinataire A21 et l'émission d'une unique deuxième 25 impulsion via l'antenne d'origine Al,. A l'étape E10, la fonction de transfert H11(f) détermine un unique filtre de pré-égalisation FI,(f) donné par
FI1(f) = H11(f) La figure 3 représente les étapes du procédé de pré-égalisation d'un signal de données selon un deuxième mode particulier de réalisation. Le procédé comporte des 30 2925797 - 16 étapes E1' à El0' similaires aux étapes El à E10 précédemment décrites pour lesquelles les boucles d'itération sur les antennes d'origine et antennes destinataires sont modifiées.
5 Les étapes E1' à E3' sont réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires. Les itérations sont symbolisées par une étape d'initialisation INIT3 et une étape IT3 d'incrémentation de l'indice j des antennes destinataires Ali. Une itération des étapes El' à E3' correspondant à une antenne destinataire A21 comprend ainsi : - lors de l'étape El', l'émission via l'antenne destinataire A2. d'une impulsion temporelle imp 1(t) émise - lors de l'étape E2', la réception de l'impulsion émise par le récepteur REC1, et la sélection de l'antenne de référence, - lors de l'étape E3', la mémorisation dans la mémoire MEMI, de la réponse impulsionnelle reçue sur l'antenne de référence. La fonction de transfert correspondant à l'impulsion imp l (t) ayant traversée un premier canal de propagation C 1(refE-j) entre l'antenne destinataire A2j et l'antenne de référence Al reI est notée H 1 ref(.j (f) .
Les étapes El' à E3' étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires, la mémoire MEMI, de l'entité communicante d'origine comporte alors l'ensemble des fonctions de transfert obtenues successivement lors des itérations.
Parallèlement aux itérations des étapes E1' à E3', le générateur d'impulsion GI1 de l'entité communicante d'origine génère, lors de l'étape E4', une impulsion imp2(t) dont la fonction de transfert correspondante est IMP2(f). Cette impulsion est émise itérativement via chaque antenne d'une partie de l'ensemble des antennes d'origine. Les itérations sont symbolisées par une étape d'initialisation INIT4 et une
étape 1T4 d'incrémentation de l'indice i des antennes d'origine Al 30 Pour une itération correspondant à l'émission de l'impulsion imp2(t) via
l'antenne d'origine Ali, les étapes E5' à E8' sont réitérées pour une partie des antennes destinataires. L'itération des étapes E5' à E8' est symbolisée par une étape d'initialisation INIT5 et une étape IT5 d'incrémentation d'indice j des antennes destinataires A2;. -17
Une itération des étapes E5' à E8' pour une antenne destinataire A2j comprend ainsi: - lors de l'étape ES, la réception par le récepteur REC2 de l'entité communicante 5 destinataire de l'impulsion émise via l'antenne d'origine Ali, - lors de l'étape E6', l'émission par l'émetteur EMET2 via l'antenne destinataire A2j de la réponse impulsionnelle reçue sur l'antenne destinataire A2i, - lors de l'étape ET, la réception par le récepteur REC12 de la réponse impulsionnelle combinée rico,,,h(t). Le récepteur REC 12 sélectionne la réponse 10 impulsionnelle combinée reçue par l'antenne de référence Al rct correspondant à un aller-retour de l'impulsion imp2(t) émise lors d'une itération de l'étape E4', et dont la fonction de transfert représentative de la traversée successive des premiers et deuxièmes canaux de propagation est donnée par
15 Rlcomb(f)ù H2i_>j (f) X Hl,.cfj (t).
- lors de l'étape E8', le retournement temporel de la réponse impulsionnelle combinée ric0,,,,b(t) par l'analyseur d'impulsion RTEMP 1. Pour une itération des étapes E5' à E8 'effectuée pour l'antenne destinataire A2j,, 20 la réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement est alors mémorisée dans la mémoire MEM12 de l'entité communicante d'origine correspondant
Les étapes E5' à E8' étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, la mémoire MEM12 comporte, pour l'antenne destinataire A2j 25 l'ensemble des réponses impulsionnelles combinées obtenues successivement lors des itérations sur l'indice i. Après les itérations sur une partie de l'ensemble des antennes destinataires, la mémoire MEM12 de l'entité communicante d'origine comporte alors l'ensemble des 30 fonctions de transfert H2(4j(t) )*x [H1reçj(f)]*• La succession des étapes El' à E3' et la succession des étapes E4' à E8' peuvent être effectuées parallèlement. Cependant, une première itération de l'étape E7' pour une antenne A 1 i ne peut être mise en oeuvre qu'après la sélection d'une antenne de référence 2925797 -18 effectuée lors de la première itération de l'étape E2'. Ainsi, ce mode de réalisation permet d'optimiser le nombre d'échanges entre les entités communicantes en ajoutant cependant des contraintes de synchronisation des étapes entre les deux entités communicantes.
Lors de l'étape E9', le calculateur COMBI de l'entité communicante d'origine effectue des combinaisons des réponses impulsionnelles mémorisées dans la mémoire MEM 1 1 et des réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement mémorisées dans la mémoire MEM12.
Pour un indice i d'antenne d'origine, i compris entre 1 et MI, et un indice j d'antenne destinataire, j compris entre I et M2, le calculateur COMB1 détermine ainsi la fonction de transfert H;i (f) donnée par: H;i(f)=H 1 rer,) (t) x [H2i)J(f)]* x [Hire, (f}]*. 15 Pour des itérations effectuées sur l'ensemble des antennes d'origine et l'ensemble des antennes destinataires, le calculateur COMB1 de l'entité communicante d'origine effectue MIxM2 combinaisons des réponses impulsionnelles mémorisées dans la
20 mémoire MEM 1 i et des réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement mémorisées dans la mémoire MEM I A l'étape El0', le pré-égaliseur PEGAI de l'entité communicante d')rigine détermine des coefficients de pré-égalisation d'un signal de données S(t) comportant
25 MI signaux d'antenne [SM(t), ..,S;(t)...,S i1(t)], à partir d'une combinaison des fonctions de transfert H;;(f) pour former un ensemble Fl de Ml filtres de pré-égalisation FI;(f), i variant de 1 à Ml, pour des boucles d'itération effectuées pour toutes les antennes destinataires. Le signal d'antenne S;(t), émis via l'antenne AI est ainsi mis en forme par application du filtre correspondant FIi(f) donné par:
30 t4 2 FI; (.f) _ C; N (.f) j={ 2925797 -19 Le signal de données est ainsi pré-égalisé par filtrage de chacun des signaux d'antenne par le filtre correspondant de l'ensemble FI et émis par l'entité communicante EC 1 à destination de l'entité communicante EC2.
5 Dans un mode particulier de réalisation, l'étape El' et la boucle itérative sur les étapes E5'à E8' ne sont effectuées que pour une unique antenne d'origine Al de l'ensemble des antennes d'origine. Ce mode de réalisation correspond au cas où le signal de données à égaliser est le signal d'antenne Si(t). La mémoire MEM 12 de l'entité communicante d'origine comporte M2 fonctions de transfert Hie) pour j variant de 1 à IO M2. Le pré-égaliseur PEGA1 détermine un unique filtre de pré-égalisation FI;(f). Le signal d'antenne Si(t), émis via l'antenne A1; est ainsi mis en forme par application du filtre correspondant FI;(t) donné par :
M2 FI;(f)= ECjH;i(f). j=1 Le procédé peut également être mise en oeuvre pour une transmission bidirectionnelle. Dans ce mode particulier de réalisation, le procédé est mis en oeuvre dans le sens montant et le sens descendant selon le premier ou deuxième mode de réalisation correspondant aux figures 2 ou 3 de telle sorte que l'émission d'une impulsion et d'un signal d'antenne par une entité communicante ne soient pas effectuées simultanément. Afin d'assurer le traitement de réponses impulsionnelles représentatives de la traversée d'un ou plusieurs canaux de propagation.
Dans les différents modes de réalisations présentés correspondants aux figure 2 ou 3, les boucles d'itérations sont effectuées sur une partie des antennes destinataires et une partie des antennes d'origine. Le nombre d'antennes et le choix des antennes sont des paramètres configurables du procédé. Ils sont déterminés par exemple en fonction de caractéristiques des antennes.
L'invention décrite ici concerne un dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données mise en oeuvre dans une entité communicante d'origine. En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un - 20 û programme d'ordinateur sur ou dans un support d'enregistrement d'informations, 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 tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter celles des étapes du procédé selon l'invention mises en oeuvre dans l'entité communicante d'origine.
L'invention décrite ici concerne également un dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données mise en oeuvre dans une entité communicante destinataire. En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'enregistrement d'informations, 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 tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter celles des étapes du procédé selon l'invention mises en oeuvre dans l'entité communicante destinataire.
Claims (10)
1- Procédé de pré-égalisation d'un signal de données transmis par une entité communicante d'origine (EC1) comportant un ensemble d'antennes d'origine (A1I,...AlMI), à destination d'une entité communicante destinataire (EC2) comportant un ensemble d'antennes destinataires (A21,...A2M2), caractérisé en ce qu'il comporte - une étape de réception par une antenne de référence (A 1 ref) de l'ensemble des antennes d'origine d'une première impulsion émise par une antenne destinataire (A2i) au travers d'un premier canal de propagation, - une étape de réception par l'antenne de référence d'une réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive d'une deuxième impulsion au travers d'un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine (Al;) et l'antenne destinataire et dudit premier canal de propagation, -une étape de retournement temporel de la réponse impulsionnelle combinée, - une étape de combinaison de la réponse impulsionnelle combinée et retournée temporellement et d'une réponse impulsionnelle représentative de la traversée de ladite première impulsion au travers dudit premier canal de propagation, lesdites étapes étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, - une étape de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'un ensemble desdites combinaisons de réponses impulsionnelles.
2- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de réception par l'antenne de référence d'une réponse impulsionnelle combinée comporte -une sous étape de réception par l'antenne destinataire de la deuxième impulsion émise par l'antenne d'origine,- 22 - -une sous étape d'émission par l'antenne destinataire de ladite deuxième impulsion reçue à destination de l'entité communicante d'origine.
3- Procédé selon les revendications 1 ou 2, dans lequel l'étape de réception de la première impulsion émise par l'antenne destinataire comporte au préalable une sélection de l'antenne de référence en fonction d'un ensemble d'impulsions reçues par l'ensemble d'antennes d'origine.
4- Procédé selon la revendication 3, dans lequel la sélection de IO l'antenne de référence est réalisée en fonction de l'énergie des impulsions de l'ensemble des impulsions reçues par l'ensemble des antennes d'origine.
5- Dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données pour une entité communicante (ECU, dite entité communicante d'origine, comportant un 15 ensemble d'antennes d'origine (Ali,...A1Mi), ladite entité communicante d'origine étant apte à transmettre ledit signal à destination d'une entité communicante destinataire (EC2) comportant un ensemble d'antennes destinataires (A21,...A2M2), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de réception (REC 1) par une antenne de référence (A 1 rer) 20 de l'ensemble des antennes d'origine d'une première impulsion émise par une antenne destinataire (A23) au travers d'un premier canal de propagation, - des moyens d'émission (G11) par une antenne d'origine (A1;) d'une deuxième impulsion, - des moyens de réception (REC l) par l'antenne de référence d'une 25 réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive de la deuxième impulsion au travers d'un deuxième canal de propagation entre l'antenne d'origine et l'antenne destinataire et dudit premier canal de propagation , - des moyens (RTEMPI) de retournement de la réponse impulsionnelle 30 combinée, - des moyens de combinaison (COMB 1) de la réponse impulsionnelle combinée et retournée temporellement et d'une réponse impulsionnelle représentative de la traversée de ladite première impulsion au travers dudit premier canal de propagation,- 23 - - des moyens (PELA 1) de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'un ensemble de combinaisons de réponses impulsionnelles, les moyens de réception, retournement temporel et de combinaison étant mis en oeuvre itérativement pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine.
6- Dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données pour une entité communicante (EC2), dite entité communicante destinataire, comportant un ensemble d'antennes destinataires (A21,...A2 ,12), ladite entité communicante destinataire étant apte à recevoir ledit signal de données transmis par une entité communicante origine (ECI), comportant un ensemble d'antenne d'origine (A11,...Almi), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'émission (GI2) par une antenne destinataire (A2;) d'une première impulsion à destination de l'entité communicante d'origine, - des moyens de réception (REC2) d'une deuxième impulsion émise par une antenne d'origine, les moyens d'émission et de réception étant mis en oeuvre itérativement pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine.
7- Entité communicante d'un système de communication radio comportant au moins un dispositif selon la revendication 5 ou 6.
8- Système de communication radio comprenant au moins deux entités communicantes selon la revendication 7.
9- Programme d'ordinateur pour une entité communicante, dite 30 entité communicante d'origine, comprenant les instructions logicielles pour commander la mise en oeuvre par ladite entité de celles des étapes du procédé selon la revendication 1 qui sont mises en oeuvre par l'entité communicante d'origine lorsque le programme est exécuté par l'entité communicante d'origine.25- 24 û
10- Programme d'ordinateur pour une entité communicante, dite entité communicante destinataire, comprenant les instructions logicielles pour commander la mise en oeuvre par ladite entité de celles des étapes du procédé selon la revendication 2 qui sont mises en oeuvre par l'entité communicante destinataire lorsque le programme est exécuté par l'entité communicante destinataire.10
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