FR2925798A1 - Procede de pre-egalisation d'un signal de donnees 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 d'émission (E1) d'une impulsion par une antenne destinataire (A2j) à destination de l'entité communicante d'origine, une étape d'émission (E6) par l'antenne destinataire à destination de l'entité communicante d'origine d'une réponse impulsionnelle combinée, représentative d'une traversée successive de la dite impulsion au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence (A1ref) de l'ensemble d'antennes d'origine et d'un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine (A1i) et l'antenne destinataire, retournée temporellement, ladite étape étant réitérée pour au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, les étapes d'émission d'une impulsion et étape itérative d'émission d'une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires, et une étape de détermination (E9) de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues par l'entité communicante d'origine.
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 ondes, 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 -2 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 dans 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 clans la revue IEEE Journal on Sclected Areas in Communication, vol 21, N°3, en avril 2003. La méthode proposée utilise le retournement temporel comme technique de -3 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 S 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 œuvre 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 10 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.
15 Une méthode alternative est présentée dans l'article intitulé" Blind Beamforming in frequency division duplex MISO systems bases on time reversai mirrors" 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 20 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 25 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 30 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 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 (l'antenne. -4 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 d'émission d'une impulsion par une antenne destinataire à destination de l'entité communicante d'origine, - une étape d'émission par l'antenne destinataire à destination de l'entité communicante d'origine d'une réponse impulsionnelle combinée, représentative d'une traversée successive de la dite impulsion au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence de l'ensemble d'antennes d'origine et d'un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine et l'antenne destinataire, retournée temporellement, ladite étape étant réitérée pour au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, les étape d'émission d'une impulsion et étape itérative d'émission d'une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires, - une étape de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues par l'entité communicante d'origine.
Ce procédé permet ainsi de s'affranchir d'une estimation de canal. Ainsi, d'une part aucun traitement numérique complexe n'est nécessaire et d'autre part l'entité communicante destinataire libère les ressources destinées auparavant à délivrer la ou les estimée(s) de canaux de propagation. En outre, aucun pilote n'est requis pour la mise en oeuvre du procédé.
Une itération de l'étape d'émission par l'antenne destinataire à destination de l'entité communicante d'origine d'une réponse impulsionnelle combinée retournée 30 temporellement comporte - une sous-étape d'émission par l'antenne d'origine à destination de l'entité communicante destinataire de l'impulsion reçue par l'antenne de référence de l'entité communicante d'origine, -5- - une sous-étape de retournement temporel par l'entité communicante destinataire de la réponse impulsionnelle combinée reçue par l'antenne destinataire.
La complexité du procédé de pré-égalisation selon l'invention dans l'entité 5 communicante destinataire est ainsi limitée à la mise en oeuvre d'un retournement temporel d'une réponse impulsionnelle. Le procédé comporte en outre, dans la sous étape d'émission de l'impulsion reçue, une sélection de l'antenne de référence en fonction d'un ensemble d'impulsions reçues par IO l'ensemble d'antennes d'origine. La sélection de l'antenne de référence est par exemple réalisée en fonction de I'énergie des impulsions de l'ensemble des impulsions reçues par l'ensemble des antennes d'origine. Cette sélection permet ainsi de privilégier, par exemple, le deuxième canal de propagation dans lequel l'énergie du signal est la moins atténuée. 15 Les coefficients de pré-égalisation sont déterminés à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues par l'antenne de référence de l'entité communicante d'origine. Le procédé permet ainsi de s'adapter à différentes méthodes de précodage et de 20 modulation appliqués à des données binaires générant un signal de données comportant une pluralité de signaux d'antenne.
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 25 d'origine, l'entité communicante d'origine étant apte à transmettre le signal à destination d'une entité communicante destinataire comportant un ensemble d'antennes destinataires. Le dispositif comporte - des moyens de réception d'une impulsion émise par une antenne destinataire, 30 - des moyens d'émission par une antenne d'origine de l'impulsion reçue à destination de l'entité communicante destinataire, - des moyens de réception d'une réponse impulsionnelle combinée, représentative d'une traversée successive l'impulsion émise au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence de - b û l'ensemble d'antennes d'origine et d'un deuxième canal de propagation entre l'antenne d'origine et l'antenne destinataire, retournée temporellement, des moyens de détermination de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues, - les moyens d'émission et 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, les moyens d'émission et 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 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 impulsion à destination de l'entité communicante d'origine, - des moyens de réception d'une réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive de la dite impulsion au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence de l'ensemble d'antennes d'origine et un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine et l'antenne destinataire, - des moyens de retournement temporel de la réponse impulsionnelle combinée, -des moyens d'émission de ladite réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement, les moyens d'émission, de réception et de retournement temporel 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 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 de 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, - la figure 2 représente les étapes du procédé de pré-égalisation d'un signal de données selon un mode particulier de réalisation.
En référence à la figure 1, une entité communicante d'origine ECI est 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 radiocommunication 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 radio 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 -8- pour la transmission unidirectionnelle d'un signal de données de l'entité communicante EC I 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 ECI comporte M1 antennes d'origine (Ali, Al ;, A l M i ), avec M1 supérieur ou égal à 1. L'entité communicante destinataire comporte M2 antennes destinataires (A21, ...A2,, A2M2), avec M2 supérieur ou égal à 1.
10 L'entité communicante destinataire EC2 est apte à émettre une impulsion ou un signal radio à partir d'au moins une quelconque des antennes A2;, j compris entre 1 et M2, à destination de l'entité communicante d'origine ECI dans une première bande de fréquence donnée. Un premier canal de propagation C1(iE-j) est défini entre l'antenne A2j de l'entité communicante EC2 et une antenne Al; de l'entité communicante d'origine 15 ECI. MI xM2 premiers canaux de propagation C 1(i E-j) , pour i variant de I à mi et j variant de 1 à M2, sont ainsi définis entre les entités communicantes ECI et EC2.
L'entité communicante d'origine ECI est apte à émettre un signal radio à partir d'au moins une quelconque des antennes Ali, i compris entre 1 et MI, à destination de 20 l'entité communicante destinataire EC2 dans une deuxième bande de fréquence distincte de la première. Un deuxième canal de propagation C2 (i- j) est défini entre l'antenne A1; de l'entité communicante ECI et une antenne A2~ de l'entité communicante destinataire EC2 pour une transmission de l'entité communicante EC1 vers l'entité communicante EC2. M 1 xM2 deuxièmes canaux de propagation C2(i-> j ), pour i variant de 1 à mi et j 25 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 communicante d'origine et des moyens inclus dans l'entité d'origine destinataire en relation avec l'invention. 30 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. L'entité communicante d'origine comporte en outre un générateur de signal de données comportant MI signaux d'antenne. De tels signaux d'antenne sont définis à partir5 -9 de données binaires par des méthodes de modulation, codage et répartition sur les Ml antennes par exemple selon l'article "Space block Coding: A simple transmitter diversity technique for wireless communications", publié dans la revue IEEE Journal areas communications, vo116 ppl456-1458, en octobre, 998 dont l'auteur est S. Alamouti.
L'entité communicante d'origine comporte un récepteur sélectif SELI agencé pour recevoir une impulsion émise par l'entité communicante EC2 sur l'ensemble des antennes d'origine et sélectionner une antenne de référence à partir des réponses impulsionnelles reçues, - un émetteur EMET1 agencé pour émettre une réponse impulsionnelle, délivrée par le récepteur sélectif SELI, à partir d'une antenne d'origine Al i compris entre 1 et MI. L'émission est mise en oeuvre après transposition de la réponse impulsionnelle sur une fréquence porteuse fl de la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC 1 à destination de l'entité communicante EC2, un récepteur REC1 agencé pour recevoir via l'antenne de référence une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement émise par l'entité communicante destinataire, - une mémoire MEMI mémorisant des réponses impulsionnelles combinées retournée temporellement délivrées par le récepteur RECI, - un pré-égaliseur PEGA1 agencé pour déterminer des coefficients de pré-égalisation à partir d'une combinaison de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement ou de fonctions de transfert mémorisées dans la mémoire MEMI.
L'entité communicante destinataire comporte - un générateur d'impulsion GI2 agencé pour émettre une impulsion à partir d'une antenne destinataire A2;, j compris entre 1 et M2, sur une fréquence porteuse f0_ 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 réponse impulsionnelle combinée émise par l'entité communicante d'origine, - un analyseur d'impulsion RTEMP2 agencé pour retourner temporellement une réponse impulsionnelle combinée délivrée par le récepteur REC2, -10- - un émetteur EMET2 agencé pour émettre une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement, délivrée par l'analyseur d'impulsion, à partir de d'une antenne destinataire après transposition sur la fréquence porteuse t2.
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 E9, une partie des étapes étant exécutée dans l'entité communicante d'origine EC1, et l'autre partie dans l'entité communicante destinataire EC2. 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(f), 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 Rl(f), fonction de la fréquence f. Le produit de convolution de réponses impulsionnelles correspond au produit des fonctions de transfert correspondantes. Une réponse impulsionnelle ri(t) retournée clans le temps est notée ri(-t), et la fonction de transfert correspondante est RI(f)*, conjuguée de la fonction de transfert Rl(f).
Les étapes E 1 à E8 sont réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires. Les itérations sont symbolisées par une étape d'initialisation INIT et une étape IT1 d'incrémentation de l'indice j des antennes destinataires A21. Une itération des étapes El à E8 est ainsi décrite pour une antenne destinataire A2;, j compris entre 1 et M2.
A l'étape El, le générateur d'impulsion GI2 de l'entité communicante destinataire génère l'impulsion temporelle imp(t) dont la fonction de transfert correspondante est IMP(t). Cette impulsion est émise par l'antenne A2; sur une fréquence porteuse t2 dans la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC2 à destination de l'entité communicante EC1. - Il û 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 Multiple Access" en anglais"), ou encore TDMA (pour "Time Division Multiple Access" en anglais).
A l'étape suivante E2, le récepteur sélectif SELI de l'entité communicante d'origine reçoit l'impulsion émise par l'entité communicante EC2, sur l'ensemble des antennes d'origine. Le récepteur sélectif détermine une antenne de référence à partir de l'ensemble des impulsions reçues 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 récepteur sélectif sélectionne l'antenne pour laquelle la réponse impulsionnelle reçue est la moins étalée dans le temps. Le récepteur sélectif peut également dans un autre exemple choisir une antenne aléatoirement. Le récepteur sélectif délivre la réponse impulsionnelle reçue sur l'antenne de référence à l'émetteur EMET1 de l'entité communicante d'origine. La fonction de transfert de l'impulsion imp(t) ayant traversée le premier canal de propagation CI(refE-j) entre l'antenne destinataire A2j et l'antenne de référence A 1 retS est notée Hl re4 (f).
Les étapes E3 à E8 sont ensuite réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine. Les itérations sont symbolisées par l'étape d'initialisation INIT et une étape IT2 d'incrémentation de l'indice i des antennes d'origine Al. ;Une itération des étapes E3 à E8 est ainsi décrite pour une antenne d'origine A1;, i compris entre 1 et M1.
A l'étape E3, l'émetteur EMETI transpose l'impulsion délivrée par le récepteur sélectif de la fréquence f2 sur une fréquence porteuse fl de la bande de fréquence dédiée aux transmissions de l'entité communicante EC1 à destination de l'entité communicante 30 EC2. L'impulsion reçue transposée sur la fréquence porteuse fl est alors émise via l'antenne A1; à destination de l'entité communicante destinataire. -12 A l'étape E4, le récepteur REC2 de l'entité communicante destinataire reçoit une réponse impulsionnelle, dite réponse impulsionnelle combinée r comb(t), sur l'ensemble des antennes destinataires. Le récepteur REC2 sélectionne la réponse impulsionnelle combinée reçue sur l'antenne A2j correspondant à un aller-retour de l'impulsion émise lors de l'étape El. La fonction de transfert est de ricomh(t) représentative de la traversée successive des premiers et deuxièmes canaux de propagation est donnée par
Rlcomb(f)= H2i.3j (f) X H 1 mt~j (f) avec H I ref . j (f) fonction de transfert du premier canal de propagation C 1(A 1 ref-~A2j) et H24j (f) fonction de transfert du deuxième canal de propagation C2(A1, -A2j). Le récepteur REC2 délivre la réponse impulsionnelle combinée à l'analyseur d'impulsion RTEMP2 de l'entité communicante destinataire.
A l'étape E5, l'analyseur d'impulsion RTEMP2 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 ric(,fl,b(t). La fonction de transfert de la réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement ricomh(-t) est ainsi donnée par
Rlcomb(f)*= [H2,,j (f))* x [H I rcf~j (Î)*
Dans un autre exemple, l'analyseur d'impulsion analyse la réponse impulsionnelle ric,,,,,b(t) par un séparateur analogique et en déduit un modèle discret de la réponse impulsionnelle combinée. L'analyseur effectue alors le retournement temporel à partir du modèle discret. L'analyseur d'impulsion délivre alors la réponse impulsionnelle ric,,,,,h(-t) à l'émetteur EMET2 de l'entité communicante destinataire.
A l'étape E6, l'émetteur EMET2 émet via l'antenne A2j à destination de l'entité communicante d'origine, la réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement après transposition sur la fréquence porteuse f2. -13 A l'étape E7, l'entité communicante d'origine reçoit la réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement émise par l'entité communicante destinataire sur l'ensemble des antennes d'origine. Le récepteur REC1 de l'entité communicante d'origine sélectionne la réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement reçue par l'antenne de référence A 1 ref. La fonction de transfert H;j(t) de la réponse impulsionnelle ri ,,,b(-t) ayant traversé le premier canal de propagation Cl (ref -j) est donnée par
H;i(f)=H 1 ref, 1 (i) x [H2;); (f)]* x [H 1 ref,j (t)]* Le récepteur REC1 délivre alors les coefficients de la fonction de transfert H;j(t), ou la réponse impulsionnelle ri;j(t) correspondante, à la mémoire MEM1 de l'entité communicante d'origine.
1 5 Les étapes E l à E8 étant réitérées pour une partie des antennes destinataires, et une itération comprenant une réitération des étapes E3 à E8 pour une partie des antennes d'origine, la mémoire MEM1 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 MEM1 20 comporte les fonctions de transfert H;,(f) pour i variant de 1 à MI et j variant de là M2.
A l'étape E9, le pré-égaliseur PEGA1 de l'entité communicante d'origine détermine des coefficients de pré-égalisation d'un signal de données S(t) comportant Ml signaux d'antenne [S1(t), ..,Si(t), ..,SMI(t)], à partir d'une combinaison des fonctions de 25 transfert H;j(f) pour former un ensemble FI de Ml filtres de pré-égalisation FI ;(f), i variant de 1 à mi. Le signal d'antenne Si(t), émis via l'antenne A1 est ainsi mis en forme par application du filtre correspondant F1;(f) donné par: M2 FJ (.Î)=~CJJ~.(f). Les coefficients de pondération Ci , 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 30 2925798 -14 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 E9, le signal de données est ainsi pré-égalisé par filtrage 5 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.
Dans un mode particulier de réalisation, les étapes E3 à E8 ne sont effectuées que pour une unique antenne d'origine Al; de l'ensemble des antennes d'origine. Ce mode de 10 réalisation correspond au cas où le signal de données à égaliser est le signal d'antenne Si(t). La mémoire MEM1 de l'entité communicante d'origine comporte M2 t'onctions de transfert H,,(f) 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 l'antenne Al; est ainsi mis en forme par application du filtre correspondant FI,(f) donné par: M2 FI;(f) = ECjHij(f) j=1
Dans un mode particulier de réalisation, l'ensemble d'antennes destinataires ne comporte qu'une seule antenne destinataire A21. La succession des étapes E l à E8 n'est mise en oeuvre que pour l'émission d'une unique impulsion par l'antenne A2, de l'entité communicante destinataire. Les étapes E3 à E8 sont réitérées pour au moins une partie des antennes de I'entité communicantes d'origine. A titre d'exemple illustratif dans lequel les étapes E3 à E8 sont réitérées pour toutes les antennes d'origine, à l'étape E9, le pré-égaliseur détermine des coefficients de pré-égalisation en fonction de M1 fonctions de transfert Hä(f), i variant de 1 à Ml. L'ensemble FI de MI filtres de pré- égalisation Fl,(f) à appliquer au signal de données est donné par FI=[FI,,...,FI, (f),....FIM, (t)] avec FIi(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 alors qu'un signal d'antenne S,(t) émis par l'unique antenne A1, et l'antenne de référence est -15 l'antenne d'origine Ali. Les étapes E3 à E8 ne sont alors effectuées que pour cette unique antenne Ali de l'entité communicante d'origine. A titre d'exemple illustratif dans lequel les étapes El à E8 sont réitérées pour toutes les antennes destinataires, à l'étape E9, M2 fonctions de transfert H1 ,j variant 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 Cj tel que M2 FI1(f) = ~,ClH1 (f). i=1
Dans un mode particulier de réalisation, l'ensemble d'antennes d'origine ne I 0 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 données ne comporte alors qu'un signal d'antenne S,(t) émis par l'unique antenne Al , et l'antenne de référence de l'entité d'origine est l'antenne A1,. A I'étape E9, La fonction de transfert Hä détermine un unique filtre de pré-égalisation FI,(f) donné par 15 FI1(f)= H11(f). Dans un mode particulier de réalisation, l'entité communicante d'origine comportant MI antennes d'origine et l'entité communicante destinataire comportant M2 antennes destinataires, l'étape E9 de détermination des coefficients de pré-égalisation du 20 signal de données comportant MI signaux d'antenne est mise en oeuvre après itération des étapes El à E8 sans itération intermédiaire des étapes E3 à E8. Une itération des étapes El à E9 est alors effectuée pour tous les couples d'antenne d'origine et destinataire (A1 A2i), i variant de 1 à Ml et j variant de 1 à M2.
25 Dans les différents modes de réalisations présentés, 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.
30 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 de telle sorte que l'émission d'une impulsion - 16 par une antenne 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.
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 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 (Ai1,...AIMJ), à destination d'une entité communicante destinataire (EC2) comportant un ensemble d'antennes destinataires (A21,...A2M2), caractérisé en ce qu'il comporte - une étape d'émission (El) d'une impulsion par une antenne destinataire (A2j) à destination de l'entité communicante d'origine, - une étape d'émission (E6) par l'antenne destinataire à destination de l'entité communicante d'origine d'une réponse impulsionnelle combinée, représentative d'une traversée successive de la dite impulsion au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence (Alrei) de l'ensemble d'antennes d'origine et d'un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine (A1;) et l'antenne destinataire, retournée temporellement, ladite étape étant réitérée pour au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine, lesdites étape d'émission d'une impulsion et étape itérative d'émission d'une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement étant réitérées pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires, - une étape de détermination (E9) de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues par l'entité communicante d'origine.
2- Procédé selon la revendication 1, dans lequel une itération de l'étape d'émission par l'antenne destinataire à destination de l'entité communicante d'origine d'une réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement comporte - une sous-étape d'émission (E3) par l'antenne d'origine à destination de l'entité communicante destinataire de l'impulsion reçue par l'antenne de référence de l'entité communicante d'origine,-18- - une sous-étape (ES) de retournement temporel par l'entité communicante destinataire de la réponse impulsionnelle combinée reçue par l'antenne destinataire.
3- Procédé selon la revendication 2, dans lequel la sous-étape d'émission de l'impulsion reçue comporte au préalable une sélection (E2) 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 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- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans 15 lequel les coefficients de pré-égalisation du signal de données sont déterminés à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues par l'antenne de référence de l'entité communicante d'origine. 20
6- Dispositif pour la pré-égalisation d'un signal de données pour une entité communicante (EC1), dite entité communicante d'origine, comportant un ensemble d'antennes d'origine (Al 1,...A 1,,, i ), 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), 25 ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de réception (SEL]) d'une impulsion émise par une antenne destinataire (A2j), - des moyens d'émission (EMETI) par une antenne d'origine (Al;) de l'impulsion reçue à destination de l'entité communicante destinataire, 30 - des moyens de réception (REC1) d'une réponse impulsionnelle combinée, représentative d'une traversée successive de la dite impulsion émise au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence (Airef) de l'ensemble d'antennes d'origine et d'un deuxième 10-19 canal de propagation entre l'antenne d'origine (Al) ;et l'antenne destinataire, retournée temporellement, - des moyens de détermination (PEGAI) de coefficients de pré-égalisation du signal de données à partir d'une combinaison d'un ensemble de réponses impulsionnelles combinées retournées temporellement reçues, les moyens d'émission et 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 d'antennes d'origine.
7- 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,...A2M2), ladite entité communicante destinataire étant apte à recevoir ledit signal de données transmis par une entité communicante origine (ECI) comportant un ensemble d'antennes d'origine (AlI,...A1M1), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'émission (GI2) par une antenne destinataire (A2;) d'une impulsion à destination de l'entité communicante d'origine, - des moyens de réception (REC2) d'une réponse impulsionnelle combinée représentative d'une traversée successive de la dite impulsion au travers d'un premier canal de propagation entre l'antenne destinataire et une antenne de référence (A l 1ef) de l'ensemble d'antennes d'origine et un deuxième canal de propagation entre une antenne d'origine (A1;) et l'antenne destinataire, - des moyens de retournement temporel (RTEMP2) de la réponse impulsionnelle combinée, - des moyens d'émission (EMET2) de ladite réponse impulsionnelle combinée retournée temporellement, les moyens d'émission, de réception et de retournement temporel étant mis en œuvre itérativement pour au moins une partie de l'ensemble des antennes destinataires et au moins une partie de l'ensemble des antennes d'origine.
8- Entité communicante d'un système de communication radio comportant au moins un dispositif selon la revendication 6 ou 7.-20-
9- Système de communication radio comprenant au moins deux entités communicantes selon la revendication 8.
10- Programme d'ordinateur pour une entité communicante, dite 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. Il- 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 1 qui sont mises en oeuvre par l'entité communicante destinataire lorsque le programme est exécuté par l'entité communicante destinataire.
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| US20100302977A1 (en) | 2010-12-02 |
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