WO1995032557A1 - Dispositif de repartition optimale des informations dans les blocs d'information d'un systeme amrt - Google Patents

Dispositif de repartition optimale des informations dans les blocs d'information d'un systeme amrt Download PDF

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WO1995032557A1
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Inventor
Christophe Mourot
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Alcatel Mobile Communication France
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/005—Control of transmission; Equalising

Definitions

  • the present invention relates to the optimization of error rates encountered in radiocommunication systems, and in particular a device for optimal distribution of information in the information blocks which are exchanged in a radiocommunication system.
  • TDMA time division multiple access
  • the transmitted sequence undergoes alterations in the transmission channel, the main of these alterations being the inter-symbol interference which is due to the fact that an emitted symbol can take several paths in the transmission channel. Indeed, if at least two paths have a difference greater than the distance separating two symbols transmitted successively, a symbol using one of these paths will come to interfere with a next symbol using another shorter path.
  • an equalizer is used which, in order to operate correctly, must know the impulse response of the transmission channel.
  • a training sequence is made up of known symbols, as opposed to the information symbols which are the subject of the transmission and which, by hypothesis, are not known to the receiver. It is thus common to provide that a block of symbols intended for a particular receiver successively comprises information symbols, a learning sequence and again information symbols, the learning sequence thus being placed in the center of the block.
  • the probability of error increases as a function of the distance of the symbols from the training sequence. It is therefore necessary to avoid constructing blocks of information that are too large, but it is also necessary to optimize the distribution of information inside the block or of the frame insofar as some of them (for example signaling information) are more sensitive than others to the risk of error due to propagation conditions.
  • the object of the invention is to provide a device allowing an optimal distribution of the payload of a block of information exchanged in a radiocommunication system as a function of the sensitivity of the different types of information to the risks of 'fault.
  • the object of the invention is therefore a device for optimal distribution of the different types of information in an information block exchanged in a radiocommunication system of the type comprising a) a transmitter composed of an encoder of the digital information to be transmitted, a formatting and multiplexing unit and a modulator, and b) a receiver composed of a demodulator receiving the modulated information transmitted from the modulator, a deformatting and demultiplexing unit and a decoder restoring the digital information.
  • the device includes a sizing and distribution unit located in the transmitter for sizing the information block and distributing the information in the areas of the block according to the types of information to be transmitted and the coding redundancy for each of the types , and a measurement unit located in the receiver for collecting the measurements relating to the quality of the transmission channel and transmitting them to the dimensioning and distribution unit located in the transmitter.
  • FIG. 1 represents the general format of the blocks of information exchanged in a radiocommunication system
  • FIG. 2 is a diagram representing the rate of errors as a function of the position in a block of information
  • FIG. 3 represents a block of information in which the different types of information have been optimally distributed
  • FIG. 4 is a schematic representation of the preferred embodiment of the device according to the invention.
  • They comprise an SA learning sequence and a payload placed on either side of the SA learning sequence so as not to be too far from the latter, and finally the start and end symbols T block.
  • the learning sequence SA can include 26 bits and each CU payload 57 bits. However, such a dimensioning is not fixed and depends mainly on the physical constraints of the transmission channel.
  • Such a criterion may consist in not exceeding a certain error rate per symbol for the symbols placed at the ends of the block.
  • the error rate per symbol or per bit depends on the position of the symbol in the block and in the general shape illustrated in FIG. 2. The further one moves away from the center of the curve, the higher the error rate. Consequently, the optimal length of the block, as a function of an error rate not to be exceeded, can be easily determined by taking into account the diagram illustrated in FIG. 1.
  • • asymmetric coding (error control coding for speech in GSM): put the most important bits in the center, the others at the ends; • error control coding in a repeating mechanism: put the information bits in the center, the redundancy bits (for error detection) at the ends. The information bits will be less error-prone, and there will be less repetition. The radio channel will therefore be used more efficiently;
  • signaling in the block Since the signaling bits are very sensitive to errors, they are placed as centrally as possible, for example just after the learning sequence; • mixed services: assuming we would have to mix two services in the same block (for example voice and data), the least sensitive service bits are placed at the ends (for example voice) and the most sensitive bits at the center (for example data);
  • the signaling (1 and the) is placed on either side of the learning sequence SA, the most sensitive data symbols (2 and 2 ' ) on either side of the signs, and finally the least sensitive symbols (3 and 3 ') are placed at the ends.
  • FIG. 4 schematically represents an optimal distribution device in an information block according to the preferred embodiment of the invention.
  • the information to be transmitted in the block is of three types: voice (V), data (D) and signaling (S).
  • the information is first coded in a channel coder 10 so as to determine redundancy bits for each type of information.
  • the bits can be simple parity bits, or error detection and correction codes.
  • the information is transferred to a formatting and multiplexing unit 12 responsible for defining the format of the block to be transmitted and for multiplexing the logical channels.
  • a formatting and multiplexing unit is conventional and an adequate description can be found in the work "Teleinformatics: Transport and processing of information in networks" by C. Macchi, JP Guilbert, published in Dunod, 1987.
  • the block of information is transmitted to a modulator 14 to be modulated and finally transmitted by the transmitting antenna 16.
  • the device comprises a dimensioning and distribution unit responsible for dimensioning the block according to sensitivity criteria as we have just seen.
  • the unit 18 also attaches information on the number of zones of the block and their size to allow correct demultiplexing on the reception side.
  • the dimensioning and distribution unit 18 is connected to the information inputs V, D and S so as to draw therefrom information on the number of types of information present at the input, an indication of the priorities of the services relative to each other. to others, these priorities can be given by traffic conditions (for example promoting speech during peak hours), reception quality conditions (signaling more sensitive than data) and transmission delay conditions.
  • the unit 18 is also connected at the input to the output of the encoder 10 from which it receives indications on the coding scheme adopted for each service or type of information, and on the quality desired for the data message itself and for the coding redundancy. Finally, the unit 18 also receives the result of measurements carried out in the receiver as will be seen.
  • the set of indications received from the different modules of the transmitter and the measurements carried out in the receiver allow the unit 18 to size the information block and to distribute the information in the areas of the block in an optimal manner, as it has previously mentioned. This information is provided by the dimensioning and distribution unit directly to the formatting and multiplexing unit.
  • the receiver receives the data modulated by an antenna 20 and demodulates it in a demodulator 22.
  • the demodulated data is processed by a deformatting and demultiplexing unit 24 (a description of such a unit can also be found in the work cited above ) which separates the logical channels and supplies them to a channel decoder 26.
  • the latter restores the digital information corresponding to voice (V), data (D) and signaling (S).
  • a measurement unit 28 an integral part of the device according to the invention, is connected to the input and to the output of the demodulator to draw quality measurements from the transmission channel, and is connected to the output of the decoder 26 to derive quality measures from areas (corresponding to the different types of information).
  • the measurement unit 28, once it has collected the required measurements, communicates said measurements to the dimensioning and distribution unit 18 by means of a return channel 30.
  • This channel can be a channel directly linked to the band used to transmit useful information from the receiver to the transmitter, or else a channel outside this band, for example a channel used to transmit service information.
  • the dimensioning and distribution unit can be implemented by means of a truth table using the input connections as many table inputs. Such a table can be pre-established by simulations or field tests. Software is required to update the outputs and input parameters of the table based on the measurement results provided by the receiver's measurement unit.
  • the assembly can be effectively implemented in a data processing device such as a microcomputer.
  • a person skilled in the art is able to implement the principles of the invention as set out above in different ways without departing from the scope of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

Dispositif de répartition optimale des informations dans les blocs d'informations transmis dans un système de radiocommunication de type à Accès Multiple à Répartition dans le Temps (AMRT) dans lequel une unité de dimensionnement et de répartition (18) se trouvant dans l'émetteur est adaptée pour dimensionner le bloc d'informations et répartir les informations dans les différentes zones du bloc en fonction des types d'informations reçues et de la redondance de codage pour chacun des types, et une unité de mesures (28) se trouvant dans le récepteur collecte des mesures relatives à la qualité du canal de transmission et les transmet à l'unité de dimensionnement et de répartition (18) de l'émetteur.

Description

DISPOSITIF DE REPARTITION OPTIMALE DES INFORMATIONS DANS LES BLOCS
D'INFORMATION D'UN SYSTEME AMRT
La présente invention concerne l'optimisation des taux d'erreur rencontrés dans les systèmes de radiocommunication, et en particulier un dispositif de répartition optimale des informations dans les blocs d'informations qui sont échangés dans un système de radiocommunication.
Une caractéristique essentielle d'un réseau de radiocommunication de type à Accès Multiple à Répartition dans le Temps (AMRT) tel que le réseau GSM ou DCS est la mobilité des terminaux mis à la disposition des utilisateurs. Cette mobilité entraine des variations rapides des paramètres du canal utilisé par la communication, dues aux conditions de propagation des signaux qui se modifient au fur et à mesure du déplacement de l'utilisateur.
En outre, la séquence émise subit des altérations dans le canal de transmission, la principale de ces altérations étant l'interférence entre symboles qui est due au fait qu'un symbole émis peut emprunter plusieurs trajets dans le canal de transmission. En effet, si deux trajets au moins présentent un écart supérieur à la distance séparant deux symboles émis successivement, un symbole empruntant un de ces trajets va venir interférer avec un symbole suivant empruntant un autre trajet plus court.
Pour tenir compte de ces variations rapides des paramètres et de l'interférence entre symboles, dans le récepteur, on utilise un égaliseur qui, pour fontionner correctement, doit connaître la réponse impulsionnelle du canal de transmission.
A cette fin, on émet une séquence d'apprentissage constituée de symboles connus, par opposition aux symboles d'informations qui font l'objet de la transmission et qui, par hypothèse, ne sont pas connus du récepteur. Il est ainsi courant de prévoir qu'un bloc de symboles destiné à un récepteur particulier comprenne successivement des symboles d'informations, une séquence d'apprentissage et de nouveau des symboles d'informations, la séquence d'apprentissage étant ainsi disposée au centre du bloc. Cependant, la probabilité d'erreur augmente en fonction de l'éloignement des symboles par rapport à la séquence d'apprentissage. Il faut donc éviter de construire des blocs d'informations trop grands, mais il faut également optimiser la répartition des informations à l'intérieur du bloc ou de la trame dans la mesure où certaines d'entre elles (par exemple les informations de signalisation) sont plus sensibles que d'autres aux risques d'erreur dûs aux conditions de propagation. C'est pourquoi le but de l'invention est de réaliser un dispositif permettant une répartition optimale de la charge utile d'un bloc d'informations échangé dans un système de radiocommunication en fonction de la sensibilité des différents types d'informations aux risques d'erreur. L'objet de l'invention est donc un dispositif de répartition optimale des différents types d'informations dans un bloc d'informations échangé dans un système de radiocommunication du type comportant a) un émetteur composé d'un codeur des informations numériques à transmettre, d'une unité de formatage et multiplexage et d'un modulateur, et b) un récepteur composé d'un démodulateur recevant les informations modulées transmises à partir du modulateur, une unité de déformatage et démultiplexage et un décodeur restituant les informations numériques. Le dispositif comprend une unité de dimensionnement et de répartition située dans l'émetteur pour dimensionner le bloc d'informations et répartir les informations dans les zones du bloc en fonction des types d'informations à transmettre et de la redondance de codage pour chacun des types, et une unité de mesures située dans le récepteur pour collecter les mesures relatives à la qualité du canal de transmission et les transmettre à l'unité de dimensionnement et de répartition située dans l'émetteur.
Les buts, objets et autres caractéristiques sont expliqués en détail dans la description suivante en liaison avec les dessins dans lesquels : la figure 1 représente le format général des blocs d'informations échangés dans un système de radiocommunication, la figure 2 est un diagramme représentant le taux d'erreurs en fonction de la position dans un bloc d'informations, la figure 3 représente un bloc d'informations dans lequel les différents types d'informations ont été répartis de façon optimale, et la figure 4 est une représentation schématique du mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention.
Comme il a été mentionné ci-dessus, il est nécessaire d'effectuer une égalisation fréquente des informations reçues dans un réseau de radiocommunication de type GSM, ceci parce que les conditions de propagation changent rapidement à cause de la mobilité des terminaux.
C'est pourquoi les blocs d'informations qui sont échangés dans le réseau ont le format illustré sur la figure
1. Ils comportent une séquence d'apprentissage SA et une charge utile placée de part et d'autre de la séquence d'apprentissage SA de façon à ne pas être trop éloignée de cette dernière, et enfin des symboles T de début et de fin de bloc.
La séquence d'apprentissage SA peut comprendre 26 bits et chaque charge utile CU 57 bits. Cependant, un tel dimensionnement n'est pas figé et dépend principalement des contraintes physiques du canal de transmission.
Généralement, on commence par trouver une bonne séquence d'apprentissage, puis on dimensionne la charge utile CU en fonction de la longueur de SA, du rapport signal/bruit et du module des symboles modulés. On obtient donc une longueur optimale de charge utile selon un critère donné.
Un tel critère peut consister à ne pas dépasser un certain taux d'erreurs par symbole pour les symboles placés aux extrémités du bloc. En effet, le taux d'erreur par symbole ou par bit (après égalisation) est fonction de la position du symbole dans le bloc et a la forme générale illustrée sur la figure 2. Plus on s'éloigne du centre de la courbe, plus le taux d'erreurs est important. Par conséquent, la longueur optimale du bloc, fonction d'un taux d'erreurs à ne pas dépasser, peut être aisément déterminée en tenant compte du diagramme illustré sur la figure 1.
Mais on peut aussi avoir à respecter des contraintes d'efficacité de service. Il y a en effet un certain débit minimum à passer résultant en une certaine charge utile par bloc. Cette taille impose ou non de dépasser la longueur optimale trouvée auparavant.
Cependant, dans tous les cas, on a intérêt à répartir la charge utile dans le bloc en fonction de la sensibilité des types d'informations aux erreurs de transmission. Les symboles ou les bits les moins sensibles sont placés aux extrémités alors que les plus sensibles sont rapprochés du centre. Les cas suivants sont une bonne illustration de ce qui vient d'être dit.
• données protégées par un codage de contrôle des erreurs : mettre les bits d'informations au centre, les bits de redondance aux extrémités ;
• codage asymétrique (codage de contrôle d'erreurs pour la parole dans GSM) : mettre les bits les plus importants au centre, les autres aux extrémités ; • codage de contrôle des erreurs dans un mécanisme avec répétition : mettre les bits d'informations au centre, les bits de redondance (pour la détection des erreurs) aux extrémités. Les bits d'informations seront moins entachés d'erreurs, et il y aura moins de répétition. La voie radio sera donc utilisée plus efficacement ;
• signalisation dans le bloc. Les bits de signalisation étant très sensibles aux erreurs, on les place le plus au centre possible, par exemple juste après la séquence d'apprentissage ; • services mélangés : dans l'hypothèse où l'on aurait à mélanger deux services dans un même bloc (par exemple voix et données), on place les bits du service le moins sensible aux extrémités (par exemple la voix) et les bits les plus sensibles au centre (par exemple les données) ;
• une grande quantité d'informations protégées par un codage à répartir sur plusieurs blocs (cas du GSM) : les bits les plus sensibles sont placés au centre et les bits les moins sensibles aux extrémités.
Ainsi, dans le bloc d'informations illustré sur la figure 3, la signalisation (1 et l' ) est placée de part et d'autre de la séquence d'apprentissage SA, les symboles de données les plus sensibles (2 et 2' ) de part et d'autre de la signalisation, et enfin les symboles les moins sensibles (3 et 3') sont placés aux extrémités.
La figure 4 représente schématiquement un dispositif de répartition optimale dans un bloc d'informations selon le mode de réalisation préféré de l'invention.
Comme représenté sur la figure, les informations à transmettre dans le bloc sont de trois types : de la voix (V), des données (D) et de la signalisation (S). Les informations sont d'abord codées dans un codeur de canal 10 de façon à déterminer des bits de redondance pour chaque type d'information. Les bits peuvent être des simples bits de parité, ou des codes de détection et de correction d'erreurs. Une fois codées, les informations sont transférées à une unité de formatage et multiplexage 12 en charge de définir le format du bloc à transmettre et de multiplexer les canaux logiques. Une telle unité de formatage et multiplexage est classique et une description adéquate se trouve dans l'ouvrage "Téléinformatique : Transport et traitement de l'information dans les réseaux" de C. Macchi, J.P. Guilbert, paru chez Dunod, 1987. Puis, le bloc d'informations est transmis à un modulateur 14 pour être modulé et enfin transmis par l'antenne d'émission 16.
Dans l'émetteur tel qu'il vient d'être décrit, le dispositif selon l'invention comprend une unité de dimensionnement et de répartition chargée de dimensionner le bloc selon des critères de sensibilité comme on vient de le voir. L'unité 18 attache également des informations sur le nombre de zones du bloc et leur taille pour permettre un démultiplexage correct côté réception. L'unité de dimensionnement et répartition 18 est connectée aux entrées d'informations V, D et S de façon à en tirer des renseignements sur le nombre de types d'informations présents en entrée, une indication sur les priorités des services les uns par rapport aux autres, ces priorités pouvant être données par des conditions de trafic (par exemple favoriser la parole aux heures de pointe), des conditions de qualité en réception (la signalisation plus sensible que les données) et des conditions de retard de transmissio . L'unité 18 est également connectée en entrée à la sortie du codeur 10 duquel elle reçoit des indications sur le schéma de codage adopté pour chaque service ou type d'informations, et sur la qualité désirée pour le message de données proprement dit et pour la redondance de codage. Enfin, l'unité 18 reçoit également le résultat de mesures effectuées dans le récepteur comme on va le voir. L'ensemble des indications reçues des différents modules de l'émetteur et les mesures effectuées dans le récepteur permettent à l'unité 18 de dimensionner le bloc d'informations et de répartir les informations dans les zones du bloc de façon optimale, comme il a été mentionné précédemment. Cette information est fournie par l'unité de dimensionnement et répartition directement à l'unité de formatage et multiplexage. Le récepteur reçoit les données modulées par une antenne 20 et procède à leur démodulation dans un démodulateur 22. Les données démodulées sont traitées par une unité de déformatage et démultiplexage 24 (une description d'une telle unité se trouve également dans l'ouvrage cité précédemment) qui sépare les canaux logiques et les fournit à un décodeur de canal 26. Ce dernier restitue les informations numériques correspondant à la voix (V), aux données (D) et à la signalisation (S).
Une unité de mesures 28, partie intégrante du dispositif selon l'invention, est connectée à l'entrée et à la sortie du démodulateur pour en tirer des mesures de qualité du canal de transmission, et est connectée à la sortie du décodeur 26 pour en tirer des mesures de qualité de zones (correspondant aux différents types d'informations). L'unité de mesure 28, une fois qu'elle a recueilli les mesures requises, communique lesdites mesures à l'unité de dimensionnement et de répartition 18 au moyen d'un canal de retour 30. Ce canal peut être un canal directement lié à la bande utilisée pour transmettre des informations utiles du récepteur à l'émetteur, ou bien un canal en dehors de cette bande, par exemple un canal utilisé pour transmettre des informations de service.
L'unité de dimensionnement et répartition peut être implémentée au moyen d'une table de vérité utilisant les connexions d'entrée comme autant d'entrées de table. Une telle table peut être pré-établie par simulations ou essais sur le terrain. Un logiciel est nécessaire pour mettre à jour les sorties et les paramètres d'entrée de la table en fonction des résultats des mesures fournis par l'unité de mesures du récepteur. L'ensemble peut être efficacement implémenté dans un dispositif de traitement de données tel qu'un micro-ordinateur. Toutefois, il est clair que l'homme du métier est à même de mettre en oeuvre les principes de l'invention tels qu'exposés ci-dessus de différentes manières sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de répartition optimale des informations d'un bloc d'informations transmis dans un système de radio communication du type comprenant : a) un émetteur composé d'un codeur des informations numériques à transmettre (10), d'une unité de formatage et multiplexage (12) et d'un modulateur (14), et b) un récepteur composé d'un démodulateur (22) démodulant les données transmises à partir dudit modulateur, d'une unité de déformatage et démultiplexage (24) et d'un décodeur (26) restituant les informations numériques.
Ledit dispositif étant caractérisé en ce que : ledit émetteur comprend en outre une unité de dimensionnement et de répartition (18) connectée à l'entrée et à la sortie dudit codeur et adaptée pour dimensionner ledit bloc d"informations et répartir les informations dans les différentes zones dudit bloc en fonction des types d'informations reçus et de la redondance de codage pour chacun desdits types ; et ledit récepteur comprend en outre une unité de mesures (28) connectée à l'entrée et à la sortie dudit démodulateur et à la sortie dudit décodeur, pour collecter des mesures relatives à la qualité du canal de transmission, les informations à la sortie de ladite unité de mesures étant transmises à ladite unité de dimensionnement et de répartition dudit émetteur.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de dimensionnement et répartition (18) est connectée à l'entrée dudit codeur (10) pour obtenir des indications sur le nombre de types d'informations à l'entrée dudit codeur, sur les priorités desdits types d'informations les uns par rapport aux autres, sur les conditions de qualité à obtenir en réception et sur les conditions de retard de transmission.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ladite unité de dimensionnement et répartition (18) est connectée à la sortie dudit codeur (10) pour recevoir des indications sur le schéma de codage adopté pour chaque type d'informations et sur la qualité désirée pour le message de données proprement dit et pour la redondance de codage.
4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel ladite unité de mesure (28) est connectée à la sortie dudit décodeur (26) pour en tirer des mesures de qualité de zones du bloc d'informations.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les mesures fournies à la sortie de ladite unité de mesures (28) sont transmises à ladite unité de dimensionnement et répartition (18).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite unité de dimensionnement et répartition (18) est une table de vérité à plusieurs entrées gérée par un dispositif de traitement des données comportant un logiciel de mise à jour de ladite table en fonction des résultats fournis par ladite unité de mesures (28).
PCT/FR1995/000626 1994-05-20 1995-05-15 Dispositif de repartition optimale des informations dans les blocs d'information d'un systeme amrt WO1995032557A1 (fr)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR94/06179 1994-05-20
FR9406179A FR2720207B1 (fr) 1994-05-20 1994-05-20 Dispositif de répartition optimale des informations dans les blocs d'informations échanges dans un système de radiocommunication.

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2271916A (en) * 1992-10-23 1994-04-27 Roke Manor Research Mobile radio communication systems

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G.D'ARIA ET AL.: "SIMULATION AND PERFORMANCE OF THE PAN-EUROPEAN LAND MOBILE RADIO SYSTEM", IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, vol. 41, no. 2, NEW YORK US, pages 177 - 189 *
R.A.ZIEGLER & J.M.CIOFFI: "ESTIMATION OF TIME-VARYING DIGITAL RADIO CHANNELS", IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, vol. 41, no. 2, NEW YORK US, pages 134 - 151 *
See also references of EP0760183A1 *

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AU2571195A (en) 1995-12-18
CN1152378A (zh) 1997-06-18
FR2720207A1 (fr) 1995-11-24
EP0760183A1 (fr) 1997-03-05
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