WO2001005051A1 - Procede pour augmenter la capacite d'un reseau a acces multiple a forme d'onde orthogonale, et unites associees - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un procédé pour accroître de M, M étant un nombre entier quelconque supérieur ou égal à 1, le nombre N, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, de communications établies entre une unité centrale (15) et des unités distantes (201-20N; 211-21M) d'un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale. Les N premières communications sont multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une première technique parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA. Les M communications additionnelles auxdites N communications établies sont multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une seconde technique d'accès multiple parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, cette seconde technique d'accès étant différente de la première technique d'accès.
Description
Procédé pour augmenter la capacité d'un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale, et unités associées
La présente invention concerne de manière générale un procédé pour augmenter la capacité d'un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale, ainsi que unités, centrale et/ou distante, pour la mise en œuvre de ce procédé. Un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale (O.W.M.A pour Orthogonal Waveform Multiple Access en littérature anglo-saxonne) partage une bande de fréquence disponible, ou spectre, donnée entre N communications d'utilisateur (N est le rapport entre le spectre total requis pour les N communications est le spectre requis pour une unique communication) et se caractérise par le fait que lorsque le nombre total de communications est inférieur ou égal à N, l'interférence entre deux communications d'utilisateurs quelconques est sensiblement nulle. Cette interférence devient par contre prohibitive pour au moins l'une des N communications établies si l'on rajoute une communication supplémentaire. Il y'a donc une dégradation brutale de la qualité pour au moins l'une des communications au delà d'un seuil définissant le nombre maximal autorisé de communications.
Ce type de réseau est à opposer à un réseau par exemple de type à accès multiple par répartition de code à forme d'onde PN (pseudo-noise en littérature anglo-saxonne) dans lequel la qualité de chaque communication utilisant une séquence PN particulière se dégrade sensiblement proportionnellement au nombre des communications utilisant d'autres séquences PN. Il y'a donc une dégradation progressive de la qualité des communications, à partir d'un nombre de communications égal à deux, qui est fonction du nombre total de communications partageant la bande de fréquences donnée.
Les techniques TDMA (Time Division Multiple Access), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OCDMA (Orthogonal Code Division Multiple Access) et MC-OCDMA (MultiCarrier Orthogonal Code Division Multiple Access) constituent des techniques d'accès multiple à forme d'onde orthogonale. Dans la suite de la description, seront utilisés indifféremment les termes « mode » ou « technique » pour désigner une
technique d'accès donnée. Par exemple, pour la technique TDMA, les N communications se partagent le spectre disponible en disposant chacune et tour à tour durant une fenêtre temporelle respective de la totalité du spectre disponible. En technique OCDMA, les N communications se partagent la totalité du spectre disponible en disposant chacune et simultanément de la totalité de ce spectre, et en prévoyant un code par communication qui distingue chaque communication des autres communications.
L'inconvénient principal de chacune de ces techniques, dites d'accès multiple à forme d'onde orthogonale, est qu'elles sont définies par une limite au delà de laquelle plus aucun utilisateur nouveau ne peut établir une communication car les N ressources sont utilisées. Il n'est alors pas possible d'ajouter une communication sans entraîner la perte d'au moins une communication en cours. Dans un système de radiocommunications, les solutions existantes remédient à ce problème par exemple en réduisant la dimension de la cellule couverte par une station de base pour réduire ainsi le nombre d'utilisateurs potentiels des ressources disponibles pour cette cellule. Cette solution oblige alors à un surdimensionnement du système.
Une autre solution décrite dans une demande de brevet, non publiée à ce jour, au nom de la présente demanderesse consiste à utiliser des séquences de type Walsh-Hadamard pour les N premières communications dans un réseau OCDMA (Orthogonal Code Division Multiple Access) et des séquences PN pour les M communications suivantes dès lors que les N séquences de type Walsh-Hadamard sont déjà utilisées par N communications établies.
L'inconvénient d'une telle solution est que pour ce qui concerne chacune des M communications établies utilisant un code, ou séquence, PN, il y'a deux types d'interférence sur cette communication : l'interférence produite par les N communications à séquences de Walsh-Hadamard et l'interférence produite par les (M-1 ) autres communications établies utilisant d'autres séquences PN.
Le traitement du signal visant à supprimer ces deux types d'interférence peut
alors requérir un temps de traitement et de convergence d'algorithme relativement long.
La présente invention vise donc à fournir un procédé et des émetteur et récepteur associés pour un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale, pour lesquels le problème de la dégradation brutale des communications déjà établies est évité lors de l'établissement d'une communication supplémentaire et pour lesquels le problème du temps de convergence de traitement du signal mentionné ci-dessus est supprimé. Selon l'invention, de manière schématique et simplifiée, l'ajout d'une communication entraîne seulement une dégradation de type « gracieuse » des autres communications (« graceful dégradation » en littérature anglo-saxonne).
A cette fin, un procédé pour accroître de M, M étant un entier quelconque supérieur ou égal à 1 , le nombre N, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, de communications établies entre une unité centrale et des unités distantes d'un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale, selon lequel lesdites N premières communications sont multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une première technique parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques d'accès
TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, est caractérisé selon l'invention en ce que lesdites M communications additionnelles auxdites N communications établies sont multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une seconde technique d'accès multiple parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-
OCDMA, cette dite seconde technique étant différente de la première technique.
Avantageusement, selon l'invention, - l'on synthétise une première interférence que génère toutes les communications selon la première technique d'accès sur chaque communication selon la seconde technique d'accès,
- l'on soustrait ladite première interférence générée par toutes les communications selon la première technique d'accès de chaque communication selon la seconde technique d'accès,
- l'on synthétise une première interférence que génère toutes les communications selon la seconde technique d'accès sur chaque communication selon la première technique d'accès, et
- l'on soustrait cette première interférence générée par toutes les communications selon la seconde technique d'accès de chaque communication selon la première technique d'accès.
Afin d'améliorer la qualité du signal reçu, l'on peut réitérer le procédé décrit ci- dessus jusqu'à un rang P. Ainsi, pour un rang P quelconque supérieur ou égal à 2,
(1 ) - dans une première sous-étape, l'on synthétise une Pιeme interférence respective que génère sur chaque communication selon la seconde technique toutes les communications selon la première technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la première technique qui sont prises lors d'une seconde sous-étape de rang précédent (P- 1 ), puis l'on soustrait cette P'e e interférence de la communication respective selon la seconde technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque communication selon la seconde technique après soustraction de cette P'eme interférence de ladite chaque communication selon la seconde technique ;
(2) - dans une seconde sous-étape, l'on synthétise une P'eme interférence respective que génère sur chaque communication selon la première technique toutes les communications selon la seconde technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la seconde technique qui sont prises lors de la première sous-étape (1 ) ci-dessus, puis l'on soustrait cette Pιe e interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque communication selon la première technique après soustraction de cette P'eme interférence de ladite chaque communication selon la première technique.
Est ainsi obtenu un réseau de télécommunications dans lequel sont établies :
- N premières communications entre des premières unités distantes et une unité centrale (15), ces N premières communications étant multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une première technique parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques d'accès
TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, et
- au moins une communication additionnelle auxdites N communications est établie par accès multiple à forme d'onde orthogonale entre au moins une seconde unité distante et ladite unité centrale (15) selon une seconde technique d'accès multiple parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, cette dite seconde technique d'accès multiple étant différente de la première technique d'accès multiple. Typiquement, une unité d'un tel réseau comprend : - un premier synthétiseur d'une première interférence que génère toutes les communications selon la première technique d'accès sur chaque communication selon la seconde technique d'accès,
- un soustracteur pour soustraire ladite première interférence générée par toutes les communications selon la première technique d'accès à chaque communication selon la seconde technique d'accès,
- un autre synthétiseur d'une première interférence que génère toutes les communications selon la seconde technique d'accès sur chaque communication selon la première technique d'accès, et
- un autre soustracteur pour soustraire cette première interférence générée par toutes les communications selon la seconde technique d'accès à chaque communication selon la première technique d'accès.
En généralisant, P étant un nombre entier quelconque supérieur ou égal à 2, l'unité comprend, pour un rang P quelconque, : - pour une première sous-étape, un Plè e synthétiseur pour synthétiser une Pιeme interférence respective que génère sur chaque communication du second mode toutes les communications du premier mode, en utilisant des décisions
sur des valeurs de symbole de ces communications selon le premier mode qui sont prises lors d'une seconde sous-étape de rang précédent (P-1 ), un soustracteur pour soustraire cette P,eme interférence de la communication respective du second mode, et un moyen de décision pour décider des valeurs de symbole de chaque communication selon le second mode après soustraction de cette Pιeme interférence de ladite chaque communication du second mode ;
- pour une seconde sous-étape, un Pιeme synthétiseur pour synthétiser une pième interférence respective que génère sur chaque communication du premier mode toutes les communications du second mode, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon le second mode qui sont prises lors de la première sous-étape ci-dessus, un soustracteur pour soustraire cette P'ème interférence de la communication respective du premier mode, et un moyen de décision pour décider des valeurs de symbole de chaque communication selon le premier mode après soustraction de cette P'è e interférence de ladite chaque communication du premier mode.
L'invention propose également une unité, centrale ou distante, d'un réseau de télécommunications, qui comprend un premier émetteur / récepteur fonctionnant selon l'une des techniques parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC- OCDMA et un second émetteur / récepteur utilisant tout ou partie d'une même bande fréquentielle que la première technique et fonctionnant selon une autre des techniques parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA. Lorsqu'il est mentionné que le émetteur / récepteur utilise tout ou partie d'une même bande fréquentielle que celle de la première technique, cela signifie que les communications établies respectivement selon les première et seconde technique utilisent au moins en partie une même bande spectrale. Les termes « en partie » résultent de la considération que les N communications peuvent occuper en pratique un spectre plus large que les M communications, ces dernières étant inférieur à N. On peut néanmoins, par exemple pour le mode
OCDMA, étaler ces M communications dans un spectre volontairement plus large qui coïncide avec les spectre des N communications. Dans tous les cas, et selon l'invention, il est important que le spectre occupé par les M communications additionnelles soit au maximum limité par les bornes supérieure et inférieure du spectre des N communications, de sorte que l'opérateur de télécommunications ne soit pas contraint d'utiliser une bande spectrale autre que celle allouée aux N communications.
Une unité centrale du type proposée ci-dessus appartenant à un réseau de télécommunications et communiquant avec une pluralité d'unités distantes, comprend selon l'invention un allocateur de ressource pour allouer une ressource ou bien selon une première technique parmi l'ensemble des techniques d'accès constitué des techniques d'accès TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, ou bien selon une seconde technique parmi l'ensemble des techniques d'accès constitué des techniques d'accès TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA utilisant tout ou partie d'une même bande fréquentielle que la première technique, en fonction de la disponibilité de N ressources de la première technique d'accès.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels :
- la Figure 1 est une représentation schématique d'un réseau à accès multiple;
- les Figures 2 et 3 montrent chacune une représentation de distribution de puissance en fonction du temps pour deux techniques d'accès à forme d'onde orthogonale respectives;
- la Figure 4 est un bloc-diagramme d'un circuit de réception de deux ensembles de communications véhiculées respectivement par deux types de formes d'onde orthogonales distinctes entr'elles, selon une première variante de l'invention ;
- la Figure 5 est un bloc-diagramme d'un circuit de réception de deux ensembles de communications véhiculées respectivement par deux types de formes d'onde orthogonales distinctes entr'elles, selon une seconde variante de l'invention ; et - la Figure 6 montre sous forme de un bloc-diagramme une unité distante et une unité centrale selon l'invention communiquant entr'elles.
En référence à la figure 1 , la présente invention s'applique à un réseau à accès multiple à forme d'onde orthogonale. Dans un tel réseau, (N+M) communications sont établies entre (M+N) unités distantes 20 20N et 21r21M respectives et une unité centrale 15. Par exemple et à titre purement indicatif, les unités 20r20N et 21 21M sont des terminaisons fixes ou des terminaux mobiles, et l'unité centrale 15 est une station de base d'un réseau de radiocommunications. Le réseau peut également être un réseau câblé, ou un réseau par satellite. Le réseau est dit à accès multiple car plusieurs communications entre les unités distantes et l'unité centrale sont multiplexées dans une bande spectrale donnée. Le multiplexage peut être temporel selon la technique TDMA ou bien frèquentiel selon la technique OFDMA ou encore par code selon la technique OCDMA. Selon l'invention, les N premières communications respectives avec les unités
20 20N et l'unité centrale 15 sont établies selon une première technique parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA. Lorsqu'aucune ressource (intervalle temporel en mode TDMA, code en mode OCDMA, etc..) utilisant cette première technique d'accès n'est disponible pour établir une communication additionnelle à ces N communications déjà établies, une nouvelle communication est établie en utilisant une technique d'accès différente (qui néanmoins utilise le même spectre ou une portion de celui-ci) de celle disponible pour la première technique d'accès. Ainsi, pour les M unités suivantes 20 20M, M étant un entier quelconque supérieur ou égal à 1 et sensiblement inférieur à N pour les raisons données ci- après, M communications additionnelles respectives peuvent être établies
selon une seconde technique d'accès multiple parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC- OCDMA, cette seconde technique d'accès multiple étant différente de la première technique. Ces M communications additionnelles n'induisent alors pas une interférence susceptible d'entraîner la perte des N communications établies.
La Figure 2 montre les distributions de puissance pour deux communications véhiculées respectivement par deux formes d'onde orthogonales distinctes entr'elles qui sont les techniques TDMA (Time Division Multiple Access) et
OCDMA (Orthogonal Code Division Multiple Access) selon une réalisation donnée à titre d'exemple. Dans cette figure 2, Tc représente la durée d'un « chip », constituant le symbole élémentaire de codage utilisé par la technique OCDMA, Ts = N.Tc est la durée d'un symbole élémentaire de la communication établie, typiquement un bit, ou élément binaire. Il est rappelé que selon la technique OCDMA, en émission, les symboles de chaque communication sont multipliés par l'un d'une pluralité de codes OCDMA orthogonaux entre eux. Chacun de ces codes est par exemple une séquence dite de Walsh-Hadamard, du type présenté dans le brevet américain US-A-5103459, inclus par référence dans la présente demande. Cette séquence est définie par une suite d'éléments binaires ayant un débit beaucoup plus élevé que le débit des symboles de la communication. Cela se traduit alors par un étalement de chaque communication sur une bande spectrale beaucoup plus ample que celle théoriquement requise pour la transmission en bande de base des symboles de la communication. En réception, une reproduction de la séquence de codage utilisée en émission est alors utilisée pour séparer chaque communication qui est étalée en émission sur une bande spectrale correspondant à N fois la bande requise par chaque communication, N correspondant au rapport de débit entre le débit des symboles de la communication et le débit de la séquence de codage.
De cette Figure 2, peut être déduite, au moins de manière théorique, sur une échelle normalisée au temps « chip », l'interférence théorique que génère
chaque communication utilisant un mode TDMA sur une communication utilisant un mode OCDMA, et inversement l'interférence théorique que génère chaque communication utilisant un mode OCDMA sur une communication utilisant un mode TDMA, lorsque ces communications OCDMA et TDMA sont véhiculées simultanément dans une même bande de fréquences.
Il est clair qu'en raison de l'utilisation d'une forme d'onde dite orthogonale, TDMA ou OCDMA, l'interférence que les communications génèrent entr'elles est nulle pour chaque mode donné, TDMA ou OCDMA. L'on peut par ailleurs écrire par simplification que chaque communication en mode OCDMA est définie par :
- l'occupation continue dans le temps (Ts) d'une bande de fréquences égale à N fois la bande de fréquence occupée par la communication en bande de base, N étant le gain de traitement (« processing gain » en littérature anglo-saxonne) du code OCDMA, et chaque communication en mode TDMA est définie par :
- l'occupation seulement ponctuelle durant une fenêtre temporelle (Tc) périodique d'une bande de fréquences égale à N fois la bande de fréquence occupée par la communication en bande de base (on suppose que la trame TDMA est propre à véhiculer jusqu'à N communications pour la simplification de la présente démonstration), et que le rapport moyen entre la puissance d'émission d'une communication en mode
TDMA ; qui n'existe que durant un intervalle temporel, et la puissance d'émission d'une communication en mode OCDMA qui est transmise en continue est donné par N, l'énergie transmise par symbole étant identique en mode OCDMA et en mode TDMA.
Pour N communications établies en mode OCDMA utilisant des codes de longueur N bits par symbole, et M communications établies en mode TDMA, les interférences entres ces deux types de communications sont les suivantes :
INTERFERENCE DE M COMMUNICATIONS TDMA SUR 1 COMMUNICATION OCDMA
L'interférence causée par une unique communication en mode TDMA sur une communication en mode OCDMA est théoriquement donnée par 1/N, N étant le facteur d'étalement, ou « processing gain », entre le spectre de la communication en mode OCDMA et le spectre de la communication en bande de base. Chaque communication en mode TDMA ne génère en effet d'interférence que sur 1/ Nième du temps de la communication en mode OCDMA. Pour M communications en mode TDMA, l'interférence générée sur une communication en mode OCDMA est donc de M/N. C'est donc ce rapport M/N qui limite le nombre total autorisé des unités suivantes 201-20M qui peuvent établir des communications additionnelles en mode TDMA, M devant donc être très sensiblement inférieur à N pour éviter que les communications en mode OCDMA ne soient perdues en raison d'une interférence trop élevée.
INTERFERENCE DE N COMMUNICATIONS OCDMA SUR 1 COMMUNICATION TDMA
L'interférence causée par une communication en mode OCDMA sur une communication en mode TDMA est également théoriquement donnée par 1/N, N étant le facteur d'étalement, ou « processing gain », entre le spectre de la communication en mode OCDMA et le spectre de la communication en bande de base (mode TDMA). Chaque communication en mode OCDMA, étalée sur une bande spectrale égale à N fois la bande spectrale en bande de base, génère en effet une interférence dans l'intervalle de temps qu'occupe la communication en mode TDMA avec une puissance ayant un rapport 1/N par rapport à la puissance de la communication en mode TDMA car la puissance de la communication en mode TDMA est précisément concentré sur un unique intervalle temporel de la trame TDMA. Pour N communications en mode OCDMA, l'interférence générée sur une communication en mode TDMA est donc totale et égale à N/N = 1 . De la même manière, dans la Figure 3, sont montrées les distributions de puissance pour deux communications véhiculées respectivement par deux formes d'onde orthogonales distinctes entr'elles qui sont les techniques OFDMA et MC-OCDMA .
Les considérations ci-dessus concernant les interférences de M communications TDMA sur une communication OCDMA, et les interférences de N communications OCDMA sur une communication TDMA conduisent selon l'invention à un schéma de récepteur qui tout d'abord soustrait les interférences induites par les communications en mode OCDMA sur chaque communication en mode TDMA, car, comme nous venons de le voir, chaque communication en mode TDMA étant défini par un rapport signal à bruit égal à 1 , aucun traitement ne permet d'extraire l'interférence du signal utile dans la communication en mode TDMA.
Ce schéma de récepteur est maintenant donné, selon une première réalisation, en référence à la Figure 4. Un récepteur du type montré dans la Figure 4 est par exemple inclus dans l'unité centrale 15 et chacune des unités distantes 20.,- 20N et 21 ,-21M pour autoriser des communications bidirectionnelles entre unité centrale 15 et unités distantes 201-20N et 21 r21M. Pour de telles communications bidirectionnelles, les communications de voie montante, d'une part, et les communications de voie descendante, d'autre part, utilisent typiquement deux bandes de fréquences distinctes. Pour une terminologie rigoureuse, il est à noter que si les termes TDMA (Time Division Multiple Access), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OCDMA
(Orthogonal Code Division Multiple Access) et MC-OCDMA (MultiCarrier Orthogonal Code Division Multiple Access) sont appropriés pour les voies montantes, les termes appropriés correspondants pour les voies descendantes sont respectivement TDM (Time Division Multiplex), OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), OCDM (Orthogonal Code Division Multiplex) et
MC-CDM (MultiCarrier Code Division Multiplex), les voies descendantes ne donnant pas lieu à proprement parlé à de l'accès multiple. Le récepteur comprend, pour les N voies des communications en mode OCDMA, N corrélateurs 1 ,-1 N, N premiers détecteurs à seuil 2,-2-, un premier circuit de synthèse d'interférence 3, N soustracteurs 4,-4„, N seconds détecteurs à seuil 5,-5N, un second circuit de synthèse d'interférence 6. Il comprend par ailleurs, pour les M voies des communications en mode TDMA,
M premiers soustracteurs 7,-7M, M premiers détecteurs à seuil 8,-8M, un circuit de synthèse d'interférence 9, M seconds soustracteurs 10,-10M, et M seconds détecteurs à seuil 11,-11M. Le terme « corrélateur » désignant chacun des éléments 1 ,-1 N est utilisé dans la présente description non seulement pour désigner un circuit assurant la fonction de corrélation à proprement parlé (c'est à dire un circuit détectant la coïncidence entre un signal reçu et une séquence de code OCDMA locale par détection d'un pic), mais également les circuits annexes pour démoduler en conséquence le signal de communication OCDMA reçu (c'est à dire les circuits assurant éventuellement une fonction de recouvrement de signaux multi-trajets et assurant une fonction de démodulation du signal reçu, en fonction de la séquence locale de code OCDMA détectée comme appropriée). De tels circuits sont connus de l'état de la technique pour la technologie CDMA. Chacun des N corrélateurs démodule en mode OCDMA une communication respective reçue pour produire un signal de communication en bande de base démodulé OCDMA qui est appliqué à l'un respectifs des N premiers détecteurs à seuil 2,-2N. Chaque détecteur à seuil 2, à 2N est en réalité un circuit qui, recevant le signal de communication en bande de base démodulé OCDMA, produit des symboles parmi un ensemble limité de symboles autorisés, les symboles produits étant les symboles retenus par le détecteur à seuil 2, à 2N comme ayant la plus grande probabilité d'être les symboles effectivement transmis par l'émetteur distant. Chaque suite de symboles produite par l'un respectif des détecteurs à seuil 2, à 2N est appliquée à une entrée respective du premier circuit de synthèse d'interférence 3. Ce dernier met en œuvre un algorithme d'évaluation d'interférence que génère l'ensemble des signaux
OCDMA sur chaque voie de communication TDMA. Par exemple, l'algorithme est tel que suit :
Soient al (l = 1ι 2, , N). N symboles respectivement émis par N unités distantes en mode OCDMA à un même instant donné, et w,k le emÈ « chip » de la séquence de Walsh-Hadamard associée à la Fme unité distante en mode OCDMA.
L'interférence théorique de ces N unités distantes sur la communication de la m ιeme unjté distante en mode TDMA pour la portion de signal coïncidant avec le /Veme chip s'écrit :
La synthèse de l'interférence des N unités distantes sur la communication de la m'è e unité distante en mode TDMA est obtenue en remplaçant dans l'expression (1 ) les termes a, par les décisions, notées â„ effectivement prises par les détecteurs à seuil respectifs 2,-2N.
Pour ce qui concerne l'interférence des M communications en mode TDMA sur chacune des N communications en mode OCDMA, elle est de la forme :
ι nn - =
" * N" + - f -wrr n , i (2)
les symboles aN+, (l = , 2 M), désignant M symboles respectivement émis par M unités distantes en mode TDMA à un même instant donné. L'astérisk désigne le complexe conjugué et disparaît de l'expression si les séquences d'étalement OCDMA utilisées sont réelles.
Comme précédemment, la synthèse de l'interférence des M unités distantes sur la communication de la nιe e unité distante en mode OCDMA est obtenue en remplaçant dans l'expression (2) les termes aN+l par les décisions, notées âN+l, effectivement prises par les détecteurs à seuil respectifs 8,-8M.
Afin d'obtenir un signal de communication d'un mode donné ayant un niveau d'interférence toujours plus faible, l'on peut procéder, selon l'invention, à P
itérations de la synthèse d'interférence décrite ci-dessus, comme cela apparaît ci-après.
Il est à noter que l'algorithme d'évaluation d'interférence peut être réalisé sous une forme partiellement ou totalement hardware et/ou logicielle.
Les M soustracteurs 7,-7M soustraient chacun, de l'un respectif des M signaux de communication reçu en mode TDMA, l'interférence synthétisée par le circuit 3. Les sorties des M soustracteurs 7,-7M sont appliqués à des entrées respectives des M détecteurs à seuil 8,-8M, lesquels produisent chacun une série de symboles d'une communication en mode TDMA respective, dans laquelle l'interférence provenant des communications en mode OCDMA est sensiblement réduite. Les sorties respectives des M détecteurs à seuil 8,-8M sont appliquées à des entrées du circuit de synthèse d'interférence 9, lequel produit sur chacune de ses N sorties respectives, un signal d'interférence à déduire de l'un respectif des signaux de communication en bande de base démodulé OCDMA, au moyen de l'un des N soustracteurs 4,-4N. Les sorties des N soustracteurs 4,-4N sont appliquées à des entrées respectives des détecteurs à seuil 5,-5N. Chaque détecteur à seuil produit une série de symboles d'une communication en mode
OCDMA respective, dans laquelle l'interférence provenant des communications en mode TDMA est sensiblement réduite.
En résultat des traitements qui précèdent, en sortie des détecteurs à seuil 5,- 5N, d'une part, et des détecteurs à seuil 8,-8M, d'autre part, sont obtenues des séries de symboles de communications en mode OCDMA, d'une part, et en mode TDMA, d'autre part, pour lesquelles le niveau d'interférence est sensiblement diminué.
Il est possible de réitérer, au moins pour l'un des modes de communications, les traitements décrits ci-dessus. Cela est réalisé dans le schéma de la Figure 4 au moyen du circuit de synthèse d'interférence 6, des soustracteurs 10,-10M et des détecteurs à seuil 1 1 ,-1 1 M. Le circuit de synthèse d'interférence 6 reçoit les sorties respectives des N détecteurs à seuil 5,-5N. Le circuit 6 met en œuvre
un algorithme d'évaluation de l'interférence que génère l'ensemble des signaux OCDMA sur chaque voie de communication TDMA. Les M soustracteurs 10,- 10M soustraient chacun l'interférence synthétisée par le circuit 6 de l'un respectif des M signaux de communication reçu en mode TDMA, dans lesquels un premier traitement de soustraction d'interférence a déjà été effectué. Les sorties des M soustracteurs 10,-10M sont appliqués à des entrées respectives des M détecteurs à seuil 11 ,-11M, lesquels produisent chacun une série de symboles d'une communication en mode TDMA respective, dans laquelle l'interférence provenant des communications en mode OCDMA est encore sensiblement réduite.
Ainsi sont mises en œuvre les étapes suivantes :
- l'on synthétise une première interférence que génère toutes les communications d'un premier mode, ici OCDMA, sur chaque communication d'un second mode, ici TDMA. Cette première interférence est alors soustraite de cette communication de second mode TDMA. Puis, l'on synthétise une première interférence que génère toutes les communications de second mode, à savoir TDMA, sur chaque communication de premier mode OCDMA. Cette interférence est alors soustraite de chaque communication en mode OCDMA.
Afin d'augmenter la qualité de la communication reçue, de manière itérative pour un rang P=2, sont mises en œuvre les sous-étapes suivantes :
(1 ) - dans une première sous-étape, l'on synthétise (6) une 2lème interférence respective que génère sur chaque communication selon la seconde technique toutes les communications selon la première technique, en utilisant des décisions (5,-5N) sur des valeurs de symbole de ces communications selon la première technique qui sont prises lors d'une seconde sous-étape de rang précédent 1 , puis l'on soustrait (10,-10N) cette 2'eme interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide (1 1 ,-1 1 M) des valeurs de symbole de chaque communication selon la seconde technique
après soustraction (10,-10N) de cette 2ιeme interférence de ladite chaque communication selon la seconde technique;
(2) - dans une seconde sous-étape, l'on synthétise (synthétiseur non représenté normalement en aval des détecteurs de seuil (11 ,-11N) ) une 2ιe e interférence respective que génère sur chaque communication selon la première technique toutes les communications selon la seconde technique, en utilisant des décisions (11,-11N) sur des valeurs de symbole de ces communications selon la seconde technique qui sont prises lors de la première sous-étape (1) ci-dessus, puis l'on soustrait cette 2ιeme interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque communication selon la première technique après soustraction de cette 2'eme interférence de ladite chaque communication selon la première technique ; et ainsi de suite pour des interférences de rang quelconque.
Ainsi, pour un rang P quelconque strictement supérieur à 2,
(1) - dans une première sous-étape, l'on synthétise une Pιe e interférence respective que génère sur chaque communication selon la seconde technique toutes les communications selon la première technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la première technique qui sont prises lors d'une seconde sous-étape de rang précédent (P- 1 ), puis l'on soustrait cette Pιeme interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque communication selon la seconde technique après soustraction de cette Pιeme interférence de ladite chaque communication selon la seconde technique;
(2) - dans une seconde sous-étape, l'on synthétise une P'eme interférence respective que génère sur chaque communication selon la première technique toutes les communications selon la seconde technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la seconde technique qui sont prises lors de la première sous-étape (1 ) ci-dessus, puis l'on soustrait cette P'eme interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque
communication selon la première technique après soustraction de cette Pième interférence de ladite chaque communication selon la première technique.
Selon l'invention, les N premières communications respectives entre l'unité centrale et les unités 20,-20N sont établies selon une première technique
OCDMA. Dès lors qu'aucune ressource utilisant cette première technique n'est disponible pour établir une communication additionnelle à ces N communications déjà établies, une nouvelle communication est établie en utilisant une technique d'accès différente, TDMA selon la Figure 4, qui néanmoins utilise le même spectre que celui de la première technique, ou une portion de celui-ci. Il est donc nécessaire selon l'invention de mettre en œuvre un algorithme d'allocation de ressource, par exemple par l'unité centrale 15. Pour cela, une ressource, par exemple une voie de communication bidirectionnelle utilisant la première technique OCDMA est, selon une réalisation, dédiée à la signalisation de demande et d'allocation de ressource selon des solutions connues de l'état de la technique.
Bien que dans la description qui précède, le mode de réalisation préféré se réfère à la combinaison des techniques OCDMA et TDMA, en pratique, les N premières communications sont multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une première technique quelconque parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA et les M communications additionnelles à ces N communications établies sont multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une seconde technique d'accès multiple parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, cette seconde technique d'accès étant différente de la première technique d'accès multiple. Ainsi, par exemple, en référence à la Figure 5, la première technique d'accès utilise le mode TDMA et la seconde technique d'accès utilise la technique
OCDMA. Dans ce cas là, le récepteur comprend M corrélateurs 1 ,-1 M pour les M communications OCDMA.
Comme montré dans la Figure 6, chaque unité distante 20r20N et 2l 2iM comprend un premier émetteur / récepteur 33 fonctionnant selon un premier mode et un second émetteur / récepteur 34 fonctionnant selon un second mode. Une unité de gestion 35 dans l'unité distante est chargée, entre autre, de produire des requêtes de demande d'allocation de ressource afin de permettre à l'unité distante d'accéder au système de télécommunication. Elle produit pour cela une requête d'allocation de ressource qui est par exemple transmise à l'émetteur /récepteur 33, pour être émise par cet émetteur dans un canal particulier d'une voie de communication bidirectionnelle utilisant la première technique OCDMA, cette voie ou canal étant alors dédiée à la signalisation de demande et d'allocation de ressource selon des solutions connues de l'état de la technique. Cette requête est reçue par l'unité de gestion 32 dans l'unité centrale 15 à travers l'émetteur / récepteur 30, qui, en fonction de la disponibilité des N ressources de la première technique d'accès, renvoie un message d'allocation de ressource, laquelle ressource allouée utilise ou bien la technique OCDMA ou bien la technique TDMA. L'unité centrale 15 comprend également ce premier émetteur / récepteur 30 fonctionnant selon un premier mode et un second émetteur / récepteur 31 fonctionnant selon un second mode. L'unité de gestion 32 comprend une table de disponibilité des ressources pour chacun des deux modes, par exemple OCDMA et TDMA. L'unité 32 utilise cette table, pour en fonction de la disponibilité des N ressources de la première technique d'accès, renvoyer un message d'allocation de ressource, laquelle ressource allouée utilise ou bien la technique OCDMA ou bien la technique TDMA.
Le lecteur notera que, d'une part dans l'unité centrale 15, entre le premier émetteur / récepteur 30 fonctionnant selon le premier mode et le second émetteur / récepteur 31 fonctionnant selon le second mode et, d'autre part dans l'unité distante, entre le premier émetteur / récepteur 33 fonctionnant selon un premier mode et un second émetteur / récepteur 34 fonctionnant selon un second mode, des liaisons telles que décrites en référence aux Figures 4 ou 5 sont établies entre récepteurs.
Il est à noter que les récepteurs des Figures 4 ou 5, bien qu'étant schématisés chacun par des circuits, par exemple les circuits de synthèse d'interférence 3 et/ou 6 et/ou 9, opérant « en série », un seul et même circuit physique pourrait réaliser les opérations mises en œuvre dans ces circuits d'interférence 3 et/ou
6 et ou 9. Il en est de même des fonctions de soustraction par les différents soustracteurs, détecteurs de seuil. Dans ce cas, ces circuits fonctionnent « en parallèle ». De même tous ces circuits peuvent être réalisés sous forme totalement ou partiellement logicielle. Enfin, l'homme du métier conviendra que bien que l'invention a été décrite pour une réalisation préférée relative aux modes combinés OCDMA/TDMA, celle-ci peut être modifiée, par simple application des connaissances de l'état de l'art, pour couvrir des modes combinés quelconques utilisant deux modes parmi l'ensemble des modes TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, les deux modes étant différents entre eux.
Claims
(1) - dans une première sous-étape, l'on synthétise une Plème interférence respective que génère sur chaque communication selon la seconde technique toutes les communications selon la première technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la première technique qui sont prises lors d'une seconde sous-étape de rang précédent (P- 1), puis l'on soustrait cette P'eme interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque communication selon la seconde technique après soustraction de cette P'eme interférence de ladite chaque communication selon la seconde technique;
(2) - dans une seconde sous-étape, l'on synthétise une Pιeme interférence respective que génère sur chaque communication selon la première technique toutes les communications selon la seconde technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la seconde technique qui sont prises lors de la première sous-étape (1) ci-dessus, puis l'on soustrait cette Piè e interférence de la communication respective selon la première technique, et l'on décide des valeurs de symbole de chaque communication selon la première technique après soustraction de cette P'eme interférence de ladite chaque communication selon la première technique.
4 - Réseau de télécommunications comprenant au moins une unité centrale (15) et une pluralité d'unités distantes (20,-20N et 21,-21M), dans lequel lorsque N premières communications sont établies respectivement entre N premières unités distantes (20,-20N) et l'unité centrale (15), lesdites N premières communications étant multiplexées par accès multiple à forme d'onde orthogonale selon une première technique à N ressources parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques d'accès TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, au moins une communication additionnelle auxdites N communications est établie par l'unité distante par accès multiple à forme d'onde orthogonale entre au moins une seconde unité distante (21 ,-21M) et ladite unité centrale (15) selon une seconde technique d'accès multiple parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA,
OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, cette dite seconde technique d'accès multiple étant différente de la première technique d'accès multiple.
5 - Unité (15 ; 20,-20N; 21,-21M) d'un réseau de télécommunications, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier émetteur / récepteur (30, 33) fonctionnant selon l'une des techniques parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC- OCDMA et un second émetteur / récepteur (31 , 34) utilisant tout ou partie d'une même bande fréquentielle que la première technique et fonctionnant selon une autre des techniques parmi l'ensemble des techniques d'accès multiple constitué des techniques TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA.
6 - Unité centrale (15) d'un réseau de télécommunications qui est conforme à la revendication 5 et qui communique avec une pluralité d'unités distantes (20,- 20N ; 21 ,-21 M), caractérisée en ce qu 'elle comprend un allocateur de ressource (32) pour allouer une ressource ou bien selon une première technique parmi l'ensemble des techniques d'accès constitué des techniques d'accès TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA, ou bien selon une seconde technique parmi l'ensemble des techniques d'accès constitué des techniques d'accès TDMA, OCDMA, OFDMA et MC-OCDMA utilisant tout ou partie d'une même bande fréquentielle que celle de la première technique, en fonction de la disponibilité de N ressources de la première technique d'accès.
7 - Unité d'un réseau de télécommunications conforme à la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un premier synthétiseur (3) d'une première interférence que génère toutes les communications selon la première technique d'accès sur chaque communication selon la seconde technique d'accès,
- un soustracteur (7,-7M ) pour soustraire ladite première interférence générée par toutes les communications selon la première technique d'accès à chaque communication selon la seconde technique d'accès,
- un autre synthétiseur (9) d'une première interférence que génère toutes les communications selon la seconde technique d'accès sur chaque communication selon la première technique d'accès, et
- un autre soustracteur (4,-4N) pour soustraire cette première interférence générée par toutes les communications selon la seconde technique d'accès à chaque communication selon la première technique d'accès.
8_- Unité conforme à la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend, P étant un nombre entier quelconque supérieur ou égal à 2,
- pour une première sous-étape, un Pιeme synthétiseur pour synthétiser une Pιeme interférence respective que génère sur chaque communication selon la seconde technique toutes les communications selon la seconde technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la seconde technique qui sont prises lors d'une seconde sous-étape de rang précédent (P-1), un soustracteur pour soustraire cette P'eme interférence de la communication respective de la seconde technique, et un moyen de décision pour décider des valeurs de symbole de chaque communication selon la seconde technique après soustraction de cette Pleme interférence de ladite chaque communication de la seconde technique;
- pour une seconde sous-étape, un P'ème synthétiseur pour synthétiser une pieme interférence respective que génère sur chaque communication selon la première technique toutes les communications selon la seconde technique, en utilisant des décisions sur des valeurs de symbole de ces communications selon la seconde technique qui sont prises lors de la première sous-étape ci- dessus, un soustracteur pour soustraire cette Pιeme interférence de la communication respective de la première technique, et un moyen de décision pour décider des valeurs de symbole de chaque communication selon la première technique après soustraction de cette P'eme interférence de ladite chaque communication selon la première technique.
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