FR2943193A1

FR2943193A1 - Procede d'affectation et de liberation d'un correlateur dans un recepteur de type rake et recepteur pour la mise en oeuvre du procede

Info

Publication number: FR2943193A1
Application number: FR0901172A
Authority: FR
Inventors: Pierre Demaj; Fabrizio Tomatis
Original assignee: ST Wireless SA
Current assignee: ST Ericsson SA
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-09-17
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: US9264098B2; WO2010102818A1; EP2406889A1; EP2406889B1; CN102349238B; CN102349238A; US20120002769A1; FR2943193B1

Abstract

Procédé et d'affectation et de libération d'une unité de corrélation ou doigt d'un récepteur de type râteau destiné à traiter un signal reçu d'un système de communication sans fil caractérisé en ce que l'affectation d'un doigt est commandé par un détecteur CPICH opérant au niveau de la trame dudit signal et en ce que la libération du même doigt est commandée par l'analyse d'un critère dérivée de l'indicateur RSCP calculé au niveau d'un slot dudit signal. L'invention réalise également un récepteur de type râteau pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

Procédé d'affectation et de libération d'un corrélateur dans un récepteur de type Rake et récepteur pour la mise en oeuvre du procédé Domaine technique de l'invention 10 La présente invention concerne le domaine des communications numériques sans fil et notamment un procédé d'allocation d'un corrélateur d'un récepteur râteau pour un système de communication sans fil de troisième génération. 15 Etat de la technique

En communications numériques sans fil, plusieurs techniques sont connues pour assurer le partage d'un spectre fréquentiel donné entre plusieurs utilisateurs, telles que les techniques TDMA ( ou Time division multiple access), FDMA 20 (frequency division multiple access) et CDMA (code division multiple access), cette dernière étant basée sur l'utilisation des codes orthogonaux de Walch-Hadamard.

La technique CDMA est utilisée notamment en téléphonie de 3ème génération, notamment avec le développement du standard UTMS (Universal Mobile 25 Telecommunication Systems), tel que défini par l'organisme de normalisation 3GPP (3rd Generation Partnership Project).

Comme on le sait, en communication sans fil, un signal est souvent l'objet de dispersions, réflexions, fading etc..., provoquant la réception, au sein du récepteur, 30 d'une multiplicité de signaux décalés les uns par rapports aux autres, caractéristiques d'autant de chemins (ou paths). ST 08-SOA-1295 On traite ces réflexions, dispersions multiples d'un signal au moyen d'un récepteur de type rateau ( rake receiver dans la littérature anglo-saxonne), lequel comporte une multiplicité d'unités ( doigts ou fingers dans la littérature anglo-saxonne) pour le traitement des diverses réflexions, décalées les unes par rapport au autres, afin de permettre, après traitement, la sommation de toutes les contributions élémentaires des réflexions résultants des multiples chemins.

La figure 1 illustre la situation d'un équipement utilisateur (User Equipment) 2 comportant un récepteur râteau 3 susceptible de traiter un nombre N de chemins de réflexions distincts d'un même signal émis par une station de base 1. Dans un souci de clarté, seuls trois chemins, respectivement 11-13, sont représentés dans la figure et correspondent à trois contributions distinctes d'un même signal arrivant à des instants décalés au sein du récepteur, et avec des amplitudes différentes.

D'une manière générale, l'affectation des doigts d'un récepteur râteau est effectuée au moyen d'un mécanisme de détection de pilote ("Common Pilot Channef' (CPICH)) et de ses éventuelles réflexions. On réalise à cet effet une mesure de l'énergie du signal reçu et une comparaison avec une valeur de seuil, comme cela est illustré en figure 2, pour détecter les différents chemins de réflexion.

La figure 2 montre que, à la suite d'un premier chemin significatif (First Significant path dans la littérature anglo-saxonne) de grande amplitude correspondant à la réception directe du signal (Line of Sight), deux chemins de réflexion se succèdent avec une énergie moindre. Le mécanisme de détection de seuil est réglé de manière à éviter les fausses détections (Constant Fa/se Alarme Rate (CFAR) mais peut avoir pour effet d'omettre un ou plusieurs chemins présentant une énergie moindre, comme c'est le cas de la 2ème réflexion dans la figure 2.

Afin d'assurer une efficacité maximale au récepteur, il importe que le procédé d'affectation et de libération des unités de corrélation (Finger) du récepteur râteau soit particulièrement réactif. En effet, du fait de la mobilité du récepteur mais également des caractéristiques changeantes du canal de communication, les chemins de propagations offrant de multiples réflexions changent rapidement et il est essentiel que le récepteur de type RAKE puisse suivre ces changements avec rapidité et précision.

ST 08-SOA-129 -3-

Bien évidemment, cette précision et cette réactivité dans le processus d'affection et de libération des corrélateurs (Finger) du récepteur de type RAKE déterminent en premier lieu le niveau d'erreur ou BLER (BLock Error Rate) .

En second lieu, la réactivité du récepteur conditionne l'efficacité du procédé dit de HANDOFF, permettant à un mobile, en communication, de commuter d'une première à une seconde station de base. On rappelle en effet que dans le contexte de l'UMTS, les récepteurs doivent suivre en permanence la réception de données émanant de plusieurs stations de base afin de permettre, en limite de cellule, le passage (handoff ) d'une station à une autre sans rupture de la communication. Pour cette raison, il est essentiel qu'un récepteur de type RAKE puisse suivre, avec précision et rapidement, non seulement les chemins de propagation de sa propre station de base, mais également ceux émanant des stations de base voisines Comme on le voit, le problème de l'affectation des ressources du récepteur de type RAKE , et notamment de chaque unité de corrélation qui le compose, est un problème particulièrement critique.

On s'efforce autant que possible à éviter l'allocation d'un corrélateur à un chemin de propagation qui s'avérerait, ultérieurement, ne pas correspondre à une vraie réflexion du signal transmis.

Inversement, une détection erronée d'un chemin de propagation doit être 25 rétablie dès que possible pour libérer le corrélateur indûment affecté au faux chemin et permettre une nouvelle affectation.

D'une manière générale, pour répondre à ce problème critique, l'allocation d'un corrélateur (Finger) à un chemin de propagation est basée sur un ou plusieurs 30 indicateurs, tels que, par exemple, la puissance du signal ou le rapport signal sur bruit mesuré au niveau de la trame.

Pour éviter les fausses détections, susceptibles de générer de fausses affectations, il est nécessaire, dans ces techniques connues, d'effectuer plusieurs ST 08-SOA-12925 mesures consécutives sur ce ou ces indicateurs et d'intégrer le résultat de ces mesures sur plusieurs trames (frame).

II est résulte, et cela est un inconvénient majeur, une grande constante de s temps dans le processus d'affectation et, finalement, une faible réactivité du récepteur.

Il convient de pouvoir bénéficier d'un procédé efficace et surtout plus rapide tant dans l'affectation des corrélateur d'un récepteur de type RAKE que de la 10 libération des ressources de ce même récepteur, libération requise lors d'une fausse détection ou encore lors de la disparition d'un chemin de propagation donné. Exposé de l'invention 15

La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé de détection et d'affectation des corrélateurs d'un récepteur de type RAKE aux différents chemins de détection détectés qui soit particulièrement simple à mettre en 20 oeuvre.

Un autre but de la présente invention consiste à proposer un procédé et un nouveau type de récepteur offrant une grande réactivité aux changements intervenant lors d'une session de communication de données. C'est un autre but de la présente invention que de fournir un téléphone cellulaire ou un système de communication numérique pour un réseau de 3ème génération offrant un mécanisme d'affectation et de libération des corrélateurs d'un récepteur de type RAKE particulièrement véloce. 30 L'invention réalise ces buts au moyen d'un procédé d'affectation et de libération d'une unité de corrélation ou doigt (finger) d'un récepteur de type râteau dans lequel l'affectation d'un doigt est commandé par le détecteur CPICH dès la détection, sur une seule trame, d'un chemin de propagation (Path). ST 08-SOA-129 -5 Le procédé est caractérisé en ce que la libération du doigt est commandée par l'analyse d'un critère dérivée de l'indicateur RSCP calculé au niveau d'un slot dudit signal. Ce mécanisme est très simple à implémenter puisque l'indicateur RSCP est un indicateur déjà disponible au sein du système.

En outre, et cela constitue un avantage considérable, cet indicateur fournie une 10 valeur filtrée, calculée au niveau d'un slot, ce qui permet même d'envisager une procédé de moyennage de cet indicateur pour affiner le procédé de libération du doigt.

Dans un mode de réalisation, la détection d'un chemin de propagation au sein dudit 15 détecteur CPICH est basée sur la détection de puissance sur le canal CPICH.

Dans un mode de réalisation, la libération d'un doigt (finger) du récepteur de type râteau est effective dès l'analyse de la première valeur du RSCP.

20 Alternativement, la libération est effective après une intégration de n valeurs successives dudit RSCP au sein d'une même trame.

L'invention permet également la réalisation d'un récepteur râteau (Rake) pour un dispositif de communication sans fil de troisième génération comportant : 25 - des moyens pour affecter une unité de corrélation ou doigt dès la détection, sur une seule trame, d'un chemin de propagation ; - des moyens pour libérer ladite unité de corrélation ou doigt commandés par l'analyse d'un critère dérivée de l'indicateur RSCP calculé au niveau d'un slot dudit signal. 30 L'invention permet également la réalisation d'un Equipement Utilisateur (User Equipement) ou d'un téléphone cellulaire pour un système de communication sans fil de troisième génération. ST 08-SOA-1295 -6-

L'invention est particulièrement adaptée à la réalisation d'un téléphone cellulaire ou encore un dispositif de type Assistant Personnel Portable (PDA).

Description des dessins D'autres caractéristiques, but et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des dessins ci-après, donnés uniquement à titre lo d'exemples non limitatifs. Sur les dessins annexés :

La figure 1 rappelle la fonction essentielle d'un récepteur de type RAKE La figure 2 illustre la détection des chemins d'un même signal.

La figure 3 illustre un mode de réalisation d'un procédé d'affectation et de libération d'un récepteur de type RAKE. Description d'un mode de réalisation préféré

L'on décrit un procédé d'affectation d'un doigt d'un récepteur râteau à un 25 chemin de réflexion donné dans le cas d'un téléphone mobile ou équipement utilisateur pour un réseau 3GPP par exemple. Clairement, le procédé décrit ci-après s'applique à un téléphone mobile mais pourra également être appliqué à tout dispositif nomade comportant des fonctionnalités de communication sans fils, tel notamment un assistant personnel portable (Portable Document Assistant PDA) 30 etc...L'invention peut être réalisée au moyen de circuits numériques ou/et utilisant des microprocesseurs commandés par des programmes ou microprogrammes. Le dispositif peut comporter en outre des moyens d'entrée/sortie comme un écran d'affichage, un clavier, un microphone et une sortie audio ou des écouteurs.

ST 08-SOA-129 15 20 Le téléphone mobile comporte par ailleurs des moyens matériels et logiciels permettant d'implémenter un récepteur râteau comportant un certain nombre d'unités de corrélation (ou Finger), par exemple 6 ou 8, permettant le traitement individuel d'un chemin particulier.

Le dispositif ou téléphone mobile comporte en outre un détecteur de chemins permettant d'identifier une pluralité de chemins émanant de la station de base sur la base de la détection de réflexions décalés d'un signal pilote. Un tel détecteur de chemins est bien connu d'un homme du métier et ne sera pas décrit plus avant. Il lo suffit de rappeler que ce détecteur comporte des moyens permettant de corréler le flux de donnée entrant avec un pilote attendu. Le détecteur de chemin mesure le niveau d'énergie et le décalage temporel d'une pluralité de signaux reçus de la station de base.

15 Le dispositif ou téléphone mobile comporte enfin des permettant d'assigner les corrélateurs (Finger) du récepteur râteau aux différents chemins identifiés par le détecteur de chemins suivant le mécanisme décrit ci-après.

Suivant l'invention, une nouvelle affectation d'un corrélateur du récepteur de 20 type RAKE est immédiate dès la détection d'un chemin de propagation par le détecteur CPICH ayant traité une trame entière.

Cette affectation immédiate, dès la réception et le traitement d'une trame particulière, permet d'assurer une réactivité importante du récepteur aux 25 changements constant du canal et des chemins de propagation.

Bien évidemment, cette affectation immédiate présente l'inconvénient rédhibitoire d'accroître de manière significative les fausses détections.

30 Jusqu'à présent, cet inconvénient était jugé rédhibitoire dans la technique connue et justifiait le recours aux mesures successives effectuées sur plusieurs trames et, par voie de conséquence, la faible réactivité du récepteur. ST 08-SOA-129 Les inventeurs ont découvert qu'il était possible de ne pas recourir aux mesures successives sur plusieurs trame à condition d'adjoindre un mécanisme additionnel assurant une libération extrêmement rapide d'un corrélateur qui aurait été affecté à la suite d'une mauvaise détection.

Suivant l'invention, la libération d'une ressource d'un récepteur de type RAKE, est basée sur la mesure de l'indicateur dit RSCP (Received Signal Code Power) calculé sur le canal pilote (Master Rake), lequel présente la particularité d'être utilisé au sein du récepteur pour la mesure de la qualité d'une cellule et permettre la commande du procédé de commutation (softhandover ou handover) entre deux cellules avoisines .

Le lecteur se reportera plus particulièrement à la référence 3GPP specification TS25.215-570 définissant particulièrement cet indicateur RSCP, 1s mesurant la valeur de la puissance reçue sur le code du canal primaire CPICH ("Common Pilot Channe!' (CPICH). Cet indicateur est bien connu d'un homme du métier et qu'il n'est pas nécessaire de développer ci-avant. II suffit de rappeler que le point de référence pour l'indicateur RSCP est le connecteur d'antenne du récepteur UE (User Equipment). Dans le cas d'une diversité de transmission, on 20 vient additionner la valeur de l'indicateur correspondant à chacune des antennes émettrices, mesurée séparément, pour calculer la valeur totale de l'indicateur RSCP afférent au canal du pilote CPICH.

Comme cela est connu d'un homme du métier, cet indicateur RSCP sert au 25 calcul d'un indicateur CPICHEc/lo (défini également dans la reference ci-dessus), lesquels servent conjointement au suivi des cellules et, potentiellement, au mécanisme de commutation entre deux cellules.

30 On décrit à présent un mode de réalisation d'un procédé d'affectation et de libération des unités de corrélation (Finger) d'un récepteur de type RAKE conforme à la présente invention. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on pourra clairement recourir à des circuits matériels et/ou logiciels (hardware/software). ST 08-SOA-129 Dans une étape 21, le procédé comporte la réception d'une trame.

Dans une étape 22, le procédé procède au lancement du détecteur CPICH sur la trame reçue et, suivant des techniques connues, la détection d'un pilote de type "Common Pilot Channef' (CPICH)) et la mesure d'un premier indicateur, tel que, par exemple, la puissance du signal ou le rapport signal sur bruit.

Puis, dans une étape 23, le procédé effectue un test pour comparer le premier indicateur, par exemple un indicateur de puissance, par rapport à un seuil 10 prédéfini.

Si le premier indicateur apparaît comme étant inférieur au seuil prédéfini, alors le procédé retourne à l'étape 21 pour le traitement de la trame suivante.

15 Si le premier indicateur apparaît comme supérieur au seuil prédéfini, alors le procédé poursuit avec une étape 24 qui consiste en une affectation immédiate, sans délai, d'une unité de corrélation (Finger) au chemin de propagation détecté.

Comme cela a été mentionné précédemment, cette affectation est immédiate 20 et ne requiert pas le traitement ultérieur d'une nouvelle trame. II en résulte le lancement des procédés mis en oeuvre dans la partie Data du récepteur de type RAKE avec, notamment, le calcul, 15 fois par trame, de l'indicateur RSCP.

Dans un mode de réalisation particulier et optionnel, on moyenne la valeur de 25 l'indicateur RSCP sur un nombre n de slots composant la trame pour calculer et dériver un second indicateur utilisée pour commander la libération du corrélateur préalablement affecté au chemin de propagation (Path) .

Ainsi peut on accroître la robustesse du dispositif de libération du récepteur 30 de type RAKE.

Plus simplement, si l'on souhaite un déclenchement particulièrement rapide, on pourra alors simplement utiliser la première valeur de RSCP (dont on rappellera qu'elle correspond à une mesure filtrée et donc déjà particulièrement fiable) pour ST 08-SOA-129 30 -10-

générer le 2ème indicateur servant à la libération du doigt du récepteur de type RAKE.

Dans une étape 26, le procédé procède à la comparaison de la valeur calculée de l'indicateur RSCP ù ou de sa moyenne dans le cas d'une intégration sur plusieurs slots ù par rapport à une second seuil.

Si la valeur de l'indicateur RSCP apparaît comme étant inférieur au seuil, le procédé procède à la libération du corrélateur (Finger) du récepteur de type RAKE dans une étape 27 afin de pouvoir réaffecter ultérieurement, dès la prochaine trame, ce corrélateur à un nouveau chemin de propagation qui serait ultérieurement détecté.

Dans le cas contraire, si la valeur de l'indicateur RSCP ù ou sa valeur moyennée sur plusieurs slots ù apparaît comme étant supérieure au second seuil, alors le procédé procède à une étape 28 où il conclut à la validation de l'affectation du corrélateur précédemment effectué et maintient actif cette affectation.

En sortie des étapes 27 et 28, le procédé retourne à l'étape 21 dans le but de traiter la trame suivante.

Comme on le voit, le procédé est particulièrement simple à mettre en oeuvre puisqu'il est basé sur l'utilisation d'un indicateur déjà présent au sein du récepteur, à savoir l'indicateur RSCP utilisé habituellement au procédé de décision du handover...

Appliqué dans le contexte de l'affectation et de la libération des ressources du récepteur de type RAKE, l'on a observé que des avantages considérables. En effet, en premier lieu, cet indicateur présente l'avantage d'être calculé pour chacun des slots, une trame de 10 ms comportant par exemple 15 slots. ST 08-SOA-129 -11-

Il en résulte que l'on dispose d'un indicateur de mesure extrêmement rapide, (puisqu'intervenant quinze fois par trame) susceptible de fonder un mécanisme de libération des ressources d'un détecteur, que cette libération soit justifiée par la fausse détection d'un chemin de propagation ou bien par l'évanouissement d'un chemin de propagation réel dans un environnement sans cesse fluctuant.

On constate même qu'il est possible de prévoir d'insérer un mécanisme d'intégration de ces mesures du RSCP puisque l'on dispose de 15 valeurs par trame et que, par conséquent, il est possible d'intégrer les résultats de ces valeurs pour accroître la précision et la fiabilité du procédé de libération de ressources. Et l'on note, et ceci est un avantage décisif de la présente invention, que cette intégration introduite au niveau des slots n'augmente pas sensiblement la réactivité (au niveau de la trame) du procédé de libération des corrélateurs.

En second lieu, et ceci est un autre avantage particulièrement important, on a observé que le mécanisme de libération du récepteur RAKE jouit de facto du filtrage efficace qu'offre l'indicateur RSCP par rapport au bruit.

En troisième lieu, l'on constate que l'indicateur RSCP fournit une valeur de mesure précise et efficace au niveau de chaque doigt (Finger) du récepteur rake, ce qui permet d'envisager un traitement individualisé de chacun des corrélateurs utilisées au sein du récepteur de type Rake.

Il en résulte ainsi un procédé d'affectation et de libération des corrélateurs 25 (finger) du récepteur de type RAKE efficace, précis et particulièrement simple à mettre en oeuvre. ST 08-SOA-129 15

Claims

Revendications1. Un procédé d'affectation et de libération d'une unité de corrélation ou doigt d'un récepteur de type râteau destiné à traiter un signal reçu d'un système de communication sans fil caractérisé en ce que l'affectation d'un doigt est commandé par un détecteur CPICH opérant au niveau de la trame dudit signal et en ce que la libération du même doigt est commandée par l'analyse d'un critère dérivée de l'indicateur RSCP calculé au niveau d'un slot dudit signal.
2. Procédé défini à la revendication 1 caractérisé en ce que la détection d'un chemin de propagation au sein dudit détecteur CPICH est basée sur la détection de puissance sur le canal CPICH.
3. Procédé défini à la revendication 1 caractérisé en ce que la libération du doigt du récepteur de type râteau est effective dès l'analyse de la première valeur du RSCP.
4. Procédé défini selon la revendication 1 caractérisé en ce que la libération est 20 effective après une intégration de n valeurs successives dudit RSCP au sein d'une même trame.
5. Procédé défini à la revendication 1 comportant les étapes : - réception (21) d'une trame de donnée dudit signal ; 25 - lancement (22) d'un détecteur CPICH destiné à la détection d'un chemin de propagation dudit signal basé sur un premier indicateur ; - détection (23) d'un chemin de propagation sur la base d'un premier indicateur ; - affectation (24) d'un doigt du récepteur dès la détection d'un chemin de propagation sur ladite trame ; 30 - calcul (25) du RSCP ; - libération du doigt du récepteur (26, 27) si le RCSP est inférieur à un seuil prédéfini et maintien de l'affectation dans le cas contraire, ST 08-SOA-129- 13 -
6. Procédé défini à la revendication 5 caractérisé en ce que la libération est effective après une intégration de n valeurs successives dudit RSCP au sein d'une même trame.
7. Un récepteur râteau pour un dispositif de communication sans fil de troisième génération comportant : - des moyens pour affecter une unité de corrélation ou doigt dès la détection, sur une seule trame, d'un chemin de propagation ; - des moyens pour libérer ladite unité de corrélation ou doigt commandés par 10 l'analyse d'un critère dérivée de l'indicateur RSCP calculé au niveau d'un slot dudit signal.
8. Un récepteur râteau selon la revendication 7 caractérisé en ce que la détection d'un chemin de propagation est basée sur la détection du puissance sur le canal 15 CPICH.
9. Equipement utilisateur pour un réseau de communication sans fil de troisième génération, ledit équipement utilisateur comportant un récepteur râteau pour un dispositif de communication sans fil comportant : 20 - des moyens (21) de réception d'un trame ; - des moyens (22) de détection d'un pilote (CPICH) et la comparaison de son énergie par rapport à une première valeur de seuil ; - des moyens d'affectation (24) d'un doigt du récepteur dès la détection d'un chemin de propagation sur ladite trame ; 25 - des moyens de calcul (25) du RSCP ; caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de libération d'un doigt du récepteur (26, 27) commandé par la comparaison entre une valeur calculée dudit RSCP ù ou moyennée à l'échelle de n slots au sein d'une même trame, et une seconde valeur de seuil. 30
10. Téléphone cellulaire comportant un récepteur râteau pour un dispositif de communication sans fil comportant : - des moyens (21) de réception d'un trame ; ST 08-SOA-129- 14 - - des moyens (22) de détection d'un pilote (CPICH) et la comparaison de son énergie par rapport à une première valeur de seuil ; - des moyens d'affectation (24) d'un doigt du récepteur dès la détection d'un chemin de propagation sur ladite trame ; - des moyens de calcul (25) du RSCP ; caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de libération d'un doigt du récepteur (26, 27) commandé par la comparaison entre une valeur calculée dudit RSCP û ou moyennée à l'échelle de n slots au sein d'une même trame, et une seconde valeur de seuil. ST 08-SOA-129