WO2007048964A1 - Method and device for hybrid reception comprising a channel equalizer and an interference canceller - Google Patents
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Definitions
- Hybrid receiving method and device having a channel equalizer and an interference canceller
- the field of the invention is that of digital telecommunications.
- the invention finds particular application in the field of digital radio-frequency communications between a base station and a mobile terminal and in particular in the revolution-compliant applications of third-generation mobile telephony systems known as "HSDPA" (High Speed Downlink Packet Access) and defined by the UMTS Forum.
- HSDPA High Speed Downlink Packet Access
- the HSDPA principle is based on the quick adaptation of the link to allocate the majority of resources to users with favorable channel conditions.
- 16QAM type modulation is very sensitive to interference and its use requires advanced processing techniques in reception.
- An advanced processing technique that complies with the HSDPA standard is to use an interference canceller.
- Interference cancelers are non-linear multi-user receivers with tiered structures. Their operating principle is to regenerate interference using the symbols estimated at the output of the current stage. This interference is then removed from the received signal and the resulting signal constitutes the input of the next stage. The number of stages usually depends on the desired performance and complexity constraints.
- FIG. 1 represents a parallel interference canceller 12, namely an interference canceller in which interference cancellation is performed simultaneously for all codes.
- the skilled person can refer to the document K. Higuchi, A. Fujiwara and M. Sawahachi "Multipath interference canceller for high-speed packet transmission with adaptive modulation and coding in W-CDMA forward link", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 20, No. 2, pages 419-432, February 2002.
- the first stage comprises a conventional receiver Rake 13.
- the structure of Parallel Interference Blocker 12 is composed of M stages (M> 2).
- the parameters in the interference box structure 12 are defined as follows:
- This signal is obtained by subtracting from the received signal r ( ⁇ all the replicas of the signal transmitted according to the different paths of the channel with the exception of the replica corresponding to the path in question /.
- Weighting factor between 0.5 and 1 to control the errors of estimation of symbols from one floor to another. This parameter changes for each floor in an increasing way to reach a value close to the unit at the top floor.
- the determination of the "optimal" is a problem in itself, its value is determined generally by simulation.
- Each stage of the parallel interference canceller 12 consists of two blocks except the last stage 15 which consists of only one block.
- the first block is the symbol estimation, where the receiver has a Rake structure.
- the second block is that of the regeneration of the interferences or replicas of the signal transmitted according to the different paths.
- the interferences following each path are subtracted from the received signal and the resulting signals constitute the inputs of the next stage.
- the last stage 15 includes only the symbol estimation block.
- bit error rate (BER) of the parallel interference canceller of FIG. 1 improves as the number of FIGS. of floors that make up this canceller.
- BER bit error rate
- the complexity of this canceller is proportional to this number of stages and it is not possible to determine a priori the appropriate number of stages to obtain a given performance of this canceller.
- the present invention relates to a method and a receiving device adapted to overcome the aforementioned drawbacks.
- the invention relates to a method for receiving a baseband spectrum spreading analog signal from a multipath propagation channel, the analog signal carrying symbols, which method comprises:
- a multi-code equalization step of the channel adapted to deliver a first estimate of the symbols corresponding to each of the codes
- interference cancellation step for delivering a second estimate of the symbols by canceling the interference of the analog signal for each of said paths.
- the invention also provides a device for receiving a baseband spectrum spreading analog signal from a multipath propagation channel, the analog signal conveying symbols, the receiving device comprising in series: a multi-code channel equalizer of the analog signal adapted to deliver a first estimate of the symbols corresponding to each of the codes;
- the invention thus aims, in a general manner, a hybrid reception method and device consisting mainly of a linear equalizer and an interference canceller.
- channel equalizers (“Channel Chip Equalizer” in English) are linear receivers consisting mainly of an equalizer filter followed by a correlator corresponding to the code of the user of interest and a decision device.
- the receiving device according to the invention which takes into account the interference, gives much better performances than those obtained by the parallel interference controller 12 described in FIG.
- the first stage symbol estimation block is a Rake. More specifically, since the symbol estimation block of the first stage of Interference Blocker 12 is constituted by a Rake, the estimation of symbols, and therefore interference, is of very poor quality in the case where interference dominates with respect to thermal noise. These estimation errors propagate along the various stages 14, 15 thus leading to performances much lower than those obtained with the receiving device according to the invention.
- the equalization step is a linear equalization step that minimizes the mean squared error.
- this filtering step can use a method of the type "zero forcing" in English (ZF).
- the reception method according to the invention comprises a step for automatically determining an optimum depth used as depth in the linear equalization step, from the impulse response of the channel, and the power of the thermal noise.
- the optimal depth of the linear equalizer is automatically determined from the channel conditions.
- An equalizer of variable complexity is obtained that considerably reduces the use of the resources of the mobile terminal, in particular under conditions of high thermal noise.
- the linear equalization step works at the chip rate.
- This feature significantly reduces the complexity of the receiving device, compared to a device implementing an equalizer filter operating at the sampling rate (fast pace).
- the reception device comprises, prior to the step of linear equalization at the chip rate, a step for delivering, from the analog signal, a chip rate signal, this step being performed according to the general principle of a reception step implemented in a receiver RAKE type.
- the depth of the equalizer varies so that this equalizer can be reduced to a RAKE (for a depth equal to one chip) under conditions of loud noise and / or channel selectively frequency selective.
- This equalization step includes; a sub-step for delivering, from the analog signal, a chip rate signal; and
- the finite-depth filtering is performed at the chip rate, which considerably reduces the computational complexity with respect to the devices of the prior art working at the fast rate of sampling.
- the following notations are recalled:
- the notation x * denotes the complex conjugate of the scalar x
- M ⁇ denotes the transpose of the matrix M
- M H denotes the conjugated transpose of the matrix M.
- P depth of a linear equalizer
- the finite depth filtering step uses a simplified form of equalization matrix GMMSE:
- H is a block diagonal matrix of the complex gains of the channel
- D is a matrix containing delayed channel delay versions of the Nyquist root discrete shaping pulse of the analog signal
- - I QN is the identity matrix; and - ⁇ ⁇ 2 the variance of the thermal noise.
- the filtering step with finite depth does not require the knowledge of the spreading codes, namely neither the knowledge of the spreading code of interest directly used by the terminal implementing the reception method , nor that of spreading codes of the network in general.
- the explanation of the matrix F in the form of a Hermitian band Toeplitz matrix advantageously makes it possible to simplify its calculation, the coefficients of this matrix being obtainable from its only first column. This characteristic will be developed later.
- a convolution sequence is calculated between the discrete impulse response of the channel and the discrete shaping pulse in the root of
- an autocorrelation sequence of the convolution sequence is calculated for the positive delays of the autocorrelation sequence
- the autocorrelation sequence is sampled at the chip rate.
- the chip rate Preferably, to automatically determine the optimum depth mentioned above:
- an equalizing filter of a predetermined maximum depth is calculated and, for all the odd intermediate depths less than this maximum depth, an intermediate equalizer filter with a finite depth of this intermediate depth, and a relative error between the central element is calculated; the intermediate filter and the central element of the maximum depth filter; and
- each of the intermediate equalizer filters requires the inversion of a square matrix whose dimensions correspond to the intermediate depth. If we consider the calculation of all the intermediate filters up to a maximum exploration depth PMAX, the number of complex multiplications required is in ⁇ (p * ax ).
- the coefficients of the finite-depth intermediate equalizer filters can be obtained from an intermediate equalization matrix G P of the form G p is the noise variance, I 9 the identity matrix and F P is a Hermitian Toeplitz matrix which reflects the effect of the channel and the Nyquist edge discrétre shaping pulse of the analog signal.
- the intermediate equalization matrix G p can be obtained recursively by the formula
- This recursive calculation method advantageously makes it possible to reduce the complexity of the method for automatically determining the depth of the equalizer from & ⁇ P ⁇ to 0 (P ⁇ x ) complex multiplications.
- the maximum depth PMAX for the automatic determination of optimum depth is chosen such that
- PMAX 4W + 1; where W is the half bandwidth of the aforementioned Hermitian band Toeplitz matrix F.
- This second variant advantageously makes it possible to avoid overestimation of the depth obtained by the first variant mentioned above, in particular under the conditions for which the ratio E b / N 0 is relatively low.
- This second variant which takes into account not only the dispersion of the channel but also the power of the thermal noise, therefore considerably reduces the complexity of this automatic determination of depth.
- the above-mentioned reception device can therefore be seen as a hybrid two-stage interference channel / cancellation equalizer receiver.
- the receiving device generally requires only two stages to converge, the first stage giving a first estimate of the symbols and the second stage, based on Rake structures, refines this estimate.
- the receiving device according to the invention converges only after two stages is very important and solves a crucial problem encountered with the interference canceller 12 of FIG. 1 which is that of determining the number of stages necessary for the convergence.
- the method and the receiving device according to the invention implement at least one additional iteration of the regeneration and interference cancellation steps in order to deliver, from said second estimation of the symbols, at least a third estimate of said symbols.
- a hybrid channel equalizer / interference canceller receiver with more than two stages is thus obtained.
- This receiver makes it possible to take advantage of the performance of these two types of receivers which are complementary. Thanks to the channel equalizer, we obtain a good estimate of the symbols (respectively of the interference at the level of the first stage).
- the reception method mentioned above can be implemented in the form of a program on a programmable component, for example of the DSP (for "Digital Signal Processor") type.
- DSP Digital Signal Processor
- the different steps of the receiving method are determined by computer program instructions.
- the invention also relates to a computer program on an information carrier, this program being capable of being implemented in a receiving device or more generally in a computer, this program comprising instructions adapted to the implementing the steps of a reception method as described above.
- This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other form desirable shape.
- the invention also relates to a computer-readable information medium, comprising instructions of a computer program as mentioned above.
- the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
- the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk or a disk. hard.
- the information medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
- the program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
- the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question.
- FIG. 1, already described, represents a parallel interference canceller known from the prior art
- FIG. 2 schematically shows a multi-code channel equalizer used in a receiving device according to the invention in a preferred embodiment
- FIG. 3 represents a multi-code receiver of RAKE type known to those skilled in the art
- FIG. 4 schematically shows a receiving device according to the invention in a preferred embodiment
- FIG. 5 represents, in flowchart form, the main steps of a reception method according to the invention in a preferred embodiment
- FIG. 6 represents the structure of a Hermitian band Toeplitz matrix used in the calculation of an equalizing filter in a reception method according to the invention
- FIG. 7 represents the structure of an intermediate equalization matrix used in the calculation of an equalizing filter in a reception method according to the invention
- - Figures 8 to 11 are figures for comparing the performance of the receiver according to the invention with the receivers of Figures 1 and 2.
- FIG. 2 schematically represents a multi-code channel equalizer used in a reception device according to the invention. It is adapted to receive an analog baseband spread spectrum signal r (t) from a multipath communication channel.
- This channel equalizer 1 comprises in series a linear equalizer 10 which minimizes the mean square error, a multi-code correlator 20 and means 30 for deciding on the value of the symbols conveyed by the signal.
- This channel equalizer comprises means 121 for automatically determining an optimum depth used as depth in the linear equalizer, from the impulse response of the channel, and the power of the thermal noise.
- These means 121 for determining are for example constituted by a programmable component adapted to implement the automatic determination step E220 which will be described later with reference to FIG. 5.
- the channel equalizer 1 comprises means 119 adapted to carry out a filtering adapted to the discrete Nyquist root shaping pulse of the sampled signal corresponding to the analog signal r (t).
- It also comprises, at the output of the filtering means 119 adapted to the shaping, means 112 for correcting the delays T 1 ,..., .Sub.a according to the different paths and means 113 for sampling the corrected signals at the chip rate. T c .
- the channel equalizer 1 comprises channel compensation means 114 adapted to multiply the chip rate signal following each path by the complex conjugate h * ⁇ of the gain of the corresponding channel. It also comprises a summator 115 of the chip rate signals according to the different paths.
- This entire chain up to the summator 115, constitutes means 110 for delivering, from the analog signal r (t) a chip rate signal to the finite depth equalizing filter 120.
- the linear equalizer operates at a fast pace of sampling.
- the signal at the output of the filter 120 is supplied at the input of a correlator 20.
- a multiplier 21 multiplies the chip to chip signal by the complex conjugate of the scrambling code s * to unscramble it.
- the correlator 20 also comprises a correlator 111 corresponding to each of the codes of interest C * i to CV
- each correlator 111 is provided at the input of decimation means 31 adapted to keep a sample each Q chips, which consists of performing, in analog, sampling at the symbol rate.
- decimation means 31 adapted to keep a sample each Q chips, which consists of performing, in analog, sampling at the symbol rate.
- the signal (soft decision of the symbols d v ..., d ⁇ is supplied at the input of a parallel / series multiplexer 33.
- the signal at the output of the multiplexer 33 is supplied to the means
- decision which mainly include, and in known manner, a decision device 32 depending on the type of modulation used to give a hard estimate of the symbols conveyed by the signal.
- the channel equalizer according to the invention is simply reduced to a multi-code receiver of the RAKE type whose structure is given in FIG. Figure 3.
- FIG. 4 represents a reception device 2 according to the invention in a preferred embodiment.
- the receiving device comprises two stages ET1 and ET2.
- the first stage ET1 mainly comprises two blocks, namely a symbol estimation block ETI1 and an interference regeneration block ET12.
- the block ETI1 is constituted by the multi-code channel equalizer 1 described above with reference to FIG.
- a multiplier 116 ' adapted to apply the scrambling code by multiplying chip to chip the output signal of the adder 115' by the scrambling code S; means 119 'adapted to effect filtering at the Nyquist root discrete shaping pulse;
- means 114 ' adapted to weight the signal after shaping by the coefficient of the corresponding channel hi to h L.
- the signals f u ( ⁇ ,..., F u (/) are obtained which are the estimated replicas of the signal transmitted according to the different paths of the channel.
- the receiving device 2 comprises only two stages.
- the second stage ET2 is the last stage. It is composed of a single block, namely a symbol estimation block equivalent or similar to the last stage 15 of the parallel interference canceller 12 described above with reference to FIG.
- FIG. 5 represents the main steps of a reception method according to the invention in a preferred embodiment.
- This embodiment method may for example be implemented by the receiving device described above with reference to FIG. 4.
- GMMSE channel equalization matrix of an MMSE type equalizer can be expressed as follows:
- G MMSE (H "D H DH + ⁇ 2 I QN r ⁇ (1)
- F ec QNxQN is defined by:
- This matrix F is advantageously a Hermitian band Toeplitz matrix.
- the reception method according to the invention described here comprises a step ElO for receiving the analog signal r (t) with spread spectrum of the baseband coming from a communication channel.
- This reception step E100 is followed by a channel equalization step E20 comprising, in this preferred embodiment, four main stages E210, E220, E230 and E240 for respectively delivering a chip-rate signal, calculating an optimal depth and calculating an equalization matrix, and perform a filtering operation with finite depth.
- the first step E210 of the equalization step E20 makes it possible to deliver, from the analog signal r (t), a chip rate signal. This step can for example be implemented by the means 110 described above with reference to FIG.
- the embodiment method described here comprises a second step E230 for calculating the elements of the Hermitian band Toeplitz F matrix.
- the matrix GMMSE is expressed using the following formulas (1) and (2):
- G MMS1 (H "D” DH + ⁇ ⁇ 2 I QN ) ⁇ '(1)
- Equation (2) F is a Hermitian band Toeplitz matrix and its construction only requires knowledge of its first column.
- the calculation of this first column can be carried out preferentially in three substeps E232, E234 and E236.
- This first substep E232 is followed by a second substep E234 in which an autocorrelation sequence is calculated for the positive delays i ⁇ , ( «) with n> 0 of y (i).
- This second substep is followed by a third substep E236 in which said autocorrelation sequence R * (n) is sampled at the chip rate, which amounts to keeping a sample each sample S, these samples giving the elements of the first column of F.
- the second calculation step E230 of the matrix F is followed, in this preferred mode, by a third step E220 adapted to automatically determine the optimal depth p opt which will be used later in the linear equalization step E240.
- This optimal depth p op t is obtained from the impulse response of the channel h and the power thermal noise.
- this optimal depth calculation step E220 comprises four successive substeps E222, E224, E226 and E228.
- the maximum depth PMAX can be chosen such that: where W is the half bandwidth of the F band Toeplitz Hermitian band.
- Equalizer filter is also calculated for maximum depth
- the structure of such an intermediate equalization matrix G P is given in FIG. 7.
- a relationship is established between two equalization matrices G P and G ⁇ 1 of respective depths P and (p - ⁇ ) with p> 2, or
- d p be the column vector of length (p- ⁇ ) obtained from the complex conjugate of f p by suppressing the first element (Le., F x ) and inverting the order of the rest of the elements, ie say:
- the second sub-step E224 of calculating interim equalizing filters to finite depth g ⁇ ⁇ l SI is followed by a third sub-step E226 during which calculates, for each odd intermediate depth, a relative error er (w) between the center element g w y (w + ⁇ ) of the filter * ⁇ &, and the central element J & ⁇ K. +0 of the filter ⁇ MMS • I> of maximum depth PMAX-
- This third substep E226 for calculating the relative errors er (w) is followed by a fourth substep E228 for determining the optimum depth p opt which will be used in the filtering step E240 with finite depth.
- the predetermined threshold is set in advance and depends on the desired performances.
- This fourth substep E228 completes the step E220 for calculating the optimal depth of the filter.
- the step E220 for determining the depth is followed by the linear equalization step E240 of the signal delivered to the first step E210 of the equalization step E20.
- this filtering step E240 is carried out at the chip rate. It completes the equalizing step E20 of the channel according to the invention. This equalization step E20 is followed by a signal correlation step E30, as previously described, to descramble the signal and to correlate it with the codes of interest C * i, ... C * ⁇
- a decimation operation is also performed in which a sample is kept each Q chip. This decimation step is followed by a hard decision operation to deliver a first estimate of the symbols d v ..., d ⁇ .
- This step E30 of correlation and hard decision can in particular be implemented by the correlator 20 and the decision device 30 previously described with reference to FIG. 2.
- the correlation step E30 is followed by step E40 in which it regenerates, from the estimated symbols â v ..., ⁇ replicas to P n P u of the analog signal corresponding to each of the paths.
- This regeneration step E40 can be implemented by the ET12 regeneration block of the first stage ET1 of the receiving device 2 according to the invention.
- This step E40 regeneration replicas is followed by a step E50 during which it is regenerated from these replicates, interference for each path.
- the interference following a path I corresponds to the summation of all the replicas according to the different paths except the replica corresponding to the path in question.
- the step E50 of regeneration of the interference is followed by a step E60 during which a second estimation of the symbols is delivered by canceling the interferences of the analog signal for each of the paths.
- this is obtained by subtracting from the received signal r (i) all the replicas of the signal transmitted according to the different paths of the channel with the exception of the replica corresponding to the paths in question.
- the receiving device comprises more than two stages.
- FIGS. 8 to 11 show results for comparing the performance of the receiver 2 according to the invention with the receiver 12 of FIG. 1 and the receiver 1 of FIG. 2.
- MMSEA the performances in terms of TEB as a function of the ratio EJN 0 of the hybrid receptor according to the invention
- MPIC those of the receivers 12
- MMSEA 1
- the specifications of the HSDPA standard in FDD mode as defined in 3GPP documents TS 25.11, 25.211 and 25.213 are considered for the simulations.
- the threshold of the relative error is fixed at io ⁇ ⁇
- the first stage gives a first estimate of the symbols, while the second stage refines this estimate.
- the second problem is that of determining the number of stages necessary for performance convergence (in terms of BER) which is a crucial problem for the implementation of the MPIC.
- the third problem is that of determining the weighting factor ".
- the MMSEA / MPIC is preferably composed of only two stages and the first stage provides a good estimate of the symbols, we fix a to 1 to express our confidence in this estimate and to get rid of the problem of its determination.
- the two-stage MMSEA / MPIC hybrid receiver according to the invention has a good compromise between performance and complexity.
- the preferred field of application of the invention is that of advanced receivers for 3G mobile terminals and more.
- the hybrid receiver according to the invention has good characteristics. It gives superior performance for acceptable complexity. It represents a good compromise between performance and complexity compared to existing approaches.
- the hybrid receiver according to the invention can be used for any communication system without wire using CDMA as an access technique and requiring advanced processing, eg systems heavily loaded with users.
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Abstract
The invention concerns a method for receiving a spectrum-spread baseband analog signal derived from a multipath propagation channel, the analog signal carrying symbols, comprising: a step for automatic determination of an optimum depth from the pulse response of the given channel and the power of the thermal noise, a step for multicode channel equalization using the optimum depth, to give a first estimation of the symbols corresponding to each of the codes, the equalisation step being a linear equalisation minimising the mean quadratic error, a step for regeneration of replicas of the analogue signal from the estimated symbols corresponding to the given paths, a step for regeneration of the interferences for each path from the replicas for each give path and a step called interference cancellation step to give a second estimation of the symbols whilst canceling the interference of the analogue signal for each given path.
Description
Procédé et dispositif de réception hybride comportant un égaliseur canal et un annuleur d'interférenceHybrid receiving method and device having a channel equalizer and an interference canceller
Arrière-plan de l'inventionBackground of the invention
Le domaine de l'invention est celui des télécommunications numériques.The field of the invention is that of digital telecommunications.
L'invention trouve une application particulière dans le domaine des communications numériques radiofréquence entre une station de base et un terminal mobile et notamment dans les applications conformes à révolution des systèmes de téléphonie mobile de troisième génération connus sous le nom de "HSDPA" (High Speed Downlink Packet Access) et définis par l'UMTS Forum.The invention finds particular application in the field of digital radio-frequency communications between a base station and a mobile terminal and in particular in the revolution-compliant applications of third-generation mobile telephony systems known as "HSDPA" (High Speed Downlink Packet Access) and defined by the UMTS Forum.
Le principe du HSDPA se base sur l'adaptation rapide du lien consistant à attribuer la majorité des ressources aux utilisateurs dont les conditions de canal sont favorables.The HSDPA principle is based on the quick adaptation of the link to allocate the majority of resources to users with favorable channel conditions.
Cette norme autorise des modulations de type QPSK et 16QAM, cette dernière offrant une efficacité spectrale supérieure.This standard allows QPSK and 16QAM modulations, the latter offering superior spectral efficiency.
Cependant, la modulation de type 16QAM est très sensible aux interférences et son utilisation nécessite des techniques de traitement avancées en réception.However, 16QAM type modulation is very sensitive to interference and its use requires advanced processing techniques in reception.
Une technique de traitement avancée conforme à la norme HSDPA consiste à utiliser un annuleur d'interférence.An advanced processing technique that complies with the HSDPA standard is to use an interference canceller.
Les annuleurs d'interférence (interférence cancellers en anglais) sont des récepteurs multi-utilisateurs non linéaires avec des structures en étages. Leur principe de fonctionnement consiste à régénérer de l'interférence en utilisant les symboles estimés à la sortie de l'étage courant. Cette interférence est ensuite retranchée du signal reçu et le signal résultant constitue l'entrée de l'étage suivant. Le nombre d'étages dépend généralement des performances souhaitées et des contraintes de complexité. La figure 1 représente un annuleur d'interférence parallèle 12, à savoir un annuleur d'interférence dans lequel l'annulation de l'interférence est effectuée simultanément pour tous les codes. Pour plus de renseignements sur cet annuleur d'interférence 12, l'homme du métier pourra se reporter au document K. Higuchi, A.
Fujiwara et M. Sawahachi "Multipath interférence canceller for high-speed packet transmission with adaptive modulation and coding schme in W- CDMA forward link", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 20, n° 2, pages 419-432, février 2002. Dans cet annuleur d'interférence 12, le premier étage comporte un récepteur conventionnel Rake 13.Interference cancelers (canceller cancellers) are non-linear multi-user receivers with tiered structures. Their operating principle is to regenerate interference using the symbols estimated at the output of the current stage. This interference is then removed from the received signal and the resulting signal constitutes the input of the next stage. The number of stages usually depends on the desired performance and complexity constraints. FIG. 1 represents a parallel interference canceller 12, namely an interference canceller in which interference cancellation is performed simultaneously for all codes. For more information on this interference canceller 12, the skilled person can refer to the document K. Higuchi, A. Fujiwara and M. Sawahachi "Multipath interference canceller for high-speed packet transmission with adaptive modulation and coding in W-CDMA forward link", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 20, No. 2, pages 419-432, February 2002. In this interference canceller 12, the first stage comprises a conventional receiver Rake 13.
Dans l'exemple décrit ici, la structure de Pannuleur d'interférence parallèle 12 est composée de M étages (M>2). Les paramètres figurant dans la structure de Pannuieur d'interférence 12 sont définis comme suit :In the example described here, the structure of Parallel Interference Blocker 12 is composed of M stages (M> 2). The parameters in the interference box structure 12 are defined as follows:
- tι (ή - Réplique estimée du signal transmis suivant le trajet / U ≤ I ≤ L ) à l'étage m (\ <m <M ).- tι (ή - Estimated replica of the transmitted signal along the path / U ≤ I ≤ L) at the stage m (\ <m <M).
- rml{f) : Signal d'entrée de l'étage m (ι <m <M ) suivant le trajet /- r ml {f): Input signal of the stage m (ι <m <M) according to the path /
( i < ι ≤ L ), il est donné par: f mi (i) = r(î) -a∑r(a_λ)ι {i) .(i <ι ≤ L), it is given by: f m i (i) = r (i) -aΣr (a _ λ) ι {i).
I=II = I
Ce signal est obtenu en retranchant du signal reçu r(ή toutes les répliques du signal transmis suivant les différents trajets du canal à l'exception de la réplique correspondant au trajet en question / .This signal is obtained by subtracting from the received signal r (ή all the replicas of the signal transmitted according to the different paths of the channel with the exception of the replica corresponding to the path in question /.
- a : Facteur de pondération compris entre 0,5 et 1 permettant de contrôler les erreurs d'estimation des symboles d'un étage à l'autre. Ce paramètre change pour chaque étage d'une manière croissante pour atteindre une valeur proche de l'unité au dernier étage. La détermination du « optimal est un problème en soi, sa valeur est déterminée généralement par simulation.- a: Weighting factor between 0.5 and 1 to control the errors of estimation of symbols from one floor to another. This parameter changes for each floor in an increasing way to reach a value close to the unit at the top floor. The determination of the "optimal" is a problem in itself, its value is determined generally by simulation.
- à : Vecteur des symboles estimés après une décision dure avec- to: Vector estimated symbols after a hard decision with
(I = à */lc ' , où dv...,dκ sont les vecteurs des symboles estimés correspondant aux différents codes après une décision dure, K est le nombre de codes d'étalement alloués et [f représente l'opération de transposition matricielle.
Chaque étage de l'annuleur d'interférence parallèle 12 est constitué de deux blocs à l'exception du dernier étage 15 qui est constitué d'un bloc seulement.(I = at * / lc ' , where d v ..., d κ are the vectors of the estimated symbols corresponding to the different codes after a hard decision, K is the number of spreading codes allocated and [f represents the operation of matrix transposition. Each stage of the parallel interference canceller 12 consists of two blocks except the last stage 15 which consists of only one block.
Le premier bloc est celui de l'estimation des symboles, où le récepteur a une structure de type Rake.The first block is the symbol estimation, where the receiver has a Rake structure.
Le deuxième bloc est celui de la régénération des interférences ou des répliques du signal transmis suivant les différents trajets. Les interférences suivant chaque trajet sont retranchées du signal reçu et les signaux résultants constituent les entrés de l'étage suivant. Le dernier étage 15 comporte seulement le bloc d'estimation des symboles.The second block is that of the regeneration of the interferences or replicas of the signal transmitted according to the different paths. The interferences following each path are subtracted from the received signal and the resulting signals constitute the inputs of the next stage. The last stage 15 includes only the symbol estimation block.
De façon connue de l'homme du métier, les performances en termes de taux d'erreur binaire (TEB) de l'annuleur d'interférence parallèle de la figure 1 s'améliorent au fur et à mesure que l'on augmente le nombre d'étages qui composent cet annuleur. Malheureusement, la complexité de cet annuleur est proportionnelle à ce nombre d'étages et il n'est pas possible de déterminer a priori le nombre d'étages adéquat pour obtenir une performance donnée de cet annuleur.In a manner known to those skilled in the art, the performance in terms of bit error rate (BER) of the parallel interference canceller of FIG. 1 improves as the number of FIGS. of floors that make up this canceller. Unfortunately, the complexity of this canceller is proportional to this number of stages and it is not possible to determine a priori the appropriate number of stages to obtain a given performance of this canceller.
En pratique, le nombre d'étages est imposé par des contraintes de réalisation.In practice, the number of stages is imposed by implementation constraints.
Au surplus, il est connu qu'un phénomène de saturation des performances en terme de TEB est observé lorsque le niveau des interférences devient important par rapport au niveau du bruit thermique.Moreover, it is known that a phenomenon of saturation of the performances in terms of BER is observed when the level of the interference becomes significant compared to the level of the thermal noise.
Objet et résumé de l'inventionObject and summary of the invention
La présente invention vise un procédé et un dispositif de réception adaptés à pallier les inconvénients précités.The present invention relates to a method and a receiving device adapted to overcome the aforementioned drawbacks.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de réception d'un signal analogique à étalement de spectre en bande de base issu d'un canal de propagation multi trajets, le signal analogique véhiculant des symboles, ce procédé comportant :For this purpose, the invention relates to a method for receiving a baseband spectrum spreading analog signal from a multipath propagation channel, the analog signal carrying symbols, which method comprises:
- une étape d'égalisation multi codes du canal adaptée à délivrer une première estimation des symboles correspondant à chacun des codes ;a multi-code equalization step of the channel adapted to deliver a first estimate of the symbols corresponding to each of the codes;
- une étape pour régénérer, à partir des symboles estimés, des répliques du signal analogique correspondant aux trajets ;
- une étape pour régénérer, à partir des répliques, des interférences pour chacun des trajets ; eta step of regenerating, from the estimated symbols, replicas of the analog signal corresponding to the paths; a step for regenerating, from the replicas, interference for each of the paths; and
- une étape dite "étape d'annulation d'interférences" pour délivrer une deuxième estimation des symboles en annulant les interférences du signal analogique pour chacun desdits trajets.a so-called "interference cancellation step" for delivering a second estimate of the symbols by canceling the interference of the analog signal for each of said paths.
Corrélativement, l'invention vise également un dispositif de réception d'un signal analogique à étalement de spectre en bande de base issu d'un canal de propagation multi trajets, le signal analogique véhiculant des symboles, le dispositif de réception comportant en série : - un égaliseur canal multi codes du signal analogique adapté à délivrer une première estimation des symboles correspondant à chacun des codes ;Correlatively, the invention also provides a device for receiving a baseband spectrum spreading analog signal from a multipath propagation channel, the analog signal conveying symbols, the receiving device comprising in series: a multi-code channel equalizer of the analog signal adapted to deliver a first estimate of the symbols corresponding to each of the codes;
- des moyens pour régénérer, à partir des symboles estimés, des répliques du signal analogique correspondant aux trajets ; - des moyens pour régénérer, à partir des répliques, des interférences pour chacun des trajets ; etmeans for regenerating, from the estimated symbols, replicas of the analog signal corresponding to the paths; means for regenerating, from the replicas, interference for each of the paths; and
- des moyens pour délivrer une deuxième estimation des symboles en annulant les interférences du signal analogique pour chacun des trajets.means for delivering a second estimation of the symbols by canceling the interference of the analog signal for each of the paths.
L'invention vise ainsi, d'une façon générale, un procédé et un dispositif de réception hybride constitué principalement d'un égaliseur linéaire et d'un annuleur d'interférence.The invention thus aims, in a general manner, a hybrid reception method and device consisting mainly of a linear equalizer and an interference canceller.
De façon connue, les égaliseurs canal ("Channel Chip Equalizer" en anglais) sont des récepteurs linéaires constitués principalement d'un filtre égaliseur suivi d'un corrélateur correspondant au code de l'utilisateur d'intérêt et d'un dispositif de décision.In known manner, channel equalizers ("Channel Chip Equalizer" in English) are linear receivers consisting mainly of an equalizer filter followed by a correlator corresponding to the code of the user of interest and a decision device.
A l'inverse du récepteur conventionnel Rake, ces égaliseurs canal prennent en compte l'interférence et ne la considèrent pas comme du bruit inéluctable.Unlike the conventional Rake receiver, these channel equalizers take interference into account and do not consider it as inescapable noise.
En conséquence, lorsque les interférences deviennent prédominantes par rapport au niveau du bruit thermique, le dispositif de réception selon l'invention, qui prend en compte l'interférence, donne des performances bien supérieures à celles obtenues par Pannuleur d'interférence parallèle 12 décrit en référence à la figure 1 dont le bloc d'estimation des symboles du premier étage est un Rake. Plus précisément, du fait que le bloc d'estimation des symboles du premier étage de Pannuleur d'interférence 12 est constitué par un
Rake, l'estimation des symboles, et donc des interférences, est de très mauvaise qualité dans le cas où les interférences dominent par rapport au bruit thermique. Ces erreurs d'estimation se propagent le long des différents étages 14, 15 conduisant ainsi à des performances bien inférieures à celles obtenues avec le dispositif de réception selon l'invention.Consequently, when the interference becomes predominant with respect to the level of the thermal noise, the receiving device according to the invention, which takes into account the interference, gives much better performances than those obtained by the parallel interference controller 12 described in FIG. Referring to Figure 1, the first stage symbol estimation block is a Rake. More specifically, since the symbol estimation block of the first stage of Interference Blocker 12 is constituted by a Rake, the estimation of symbols, and therefore interference, is of very poor quality in the case where interference dominates with respect to thermal noise. These estimation errors propagate along the various stages 14, 15 thus leading to performances much lower than those obtained with the receiving device according to the invention.
Préférentiel lement, l'étape d'égalisation est une étape d'égalisation linéaire minimisant l'erreur quadratique moyenne.Preferably, the equalization step is a linear equalization step that minimizes the mean squared error.
En particulier, cette étape de filtrage peut utiliser une méthode de type "zéro forcing" en anglais (ZF).In particular, this filtering step can use a method of the type "zero forcing" in English (ZF).
Préférentiellement, le procédé de réception selon l'invention comporte une étape pour déterminer automatiquement une profondeur optimale utilisée comme profondeur dans l'étape d'égalisation linéaire, à partir de la réponse impulsionnelle du canal, et de la puissance du bruit thermique.Preferably, the reception method according to the invention comprises a step for automatically determining an optimum depth used as depth in the linear equalization step, from the impulse response of the channel, and the power of the thermal noise.
Ainsi, dans un mode préféré de réalisation, la profondeur optimale de l'égaliseur linéaire est déterminée automatiquement à partir des conditions du canal. On obtient un égaliseur à complexité variable permettant de réduire considérablement l'utilisation des ressources du terminal mobile, notamment dans des conditions de fort bruit thermique.Thus, in a preferred embodiment, the optimal depth of the linear equalizer is automatically determined from the channel conditions. An equalizer of variable complexity is obtained that considerably reduces the use of the resources of the mobile terminal, in particular under conditions of high thermal noise.
Dans un mode préféré de réalisation, l'étape d'égalisation linéaire travaille au rythme chip.In a preferred embodiment, the linear equalization step works at the chip rate.
Cette caractéristique permet de réduire considérablement la complexité du dispositif de réception, par rapport à un dispositif implémentant un filtre égaliseur fonctionnant au rythme d'échantillonnage (rythme rapide).This feature significantly reduces the complexity of the receiving device, compared to a device implementing an equalizer filter operating at the sampling rate (fast pace).
En effet, dans de tels égaliseurs, l'égalisation s'effectue au rythme rapide de sorte que les coefficients doivent être systématiquement calculés pour chaque chip. Pour plus d'informations sur cette réalisation particulière, l'homme du métier pourra se reporter au document Kari Hooli, "Equalization in WCDMA terminais", Thèse de doctorat, OuIu university, Finlande, 2003.Indeed, in such equalizers, the equalization is at a fast pace so that the coefficients must be systematically calculated for each chip. For more information on this particular realization, the skilled person can refer to the document Kari Hooli, "Equalization in WCDMA terminais", doctoral thesis, OuIu university, Finland, 2003.
Dans un mode préféré de cette variante de réalisation, le dispositif de réception selon l'invention comporte, préalablement à l'étape d'égalisation linéaire au rythme chip, une étape pour délivrer, à partir du
signal analogique, un signal au rythme chip, cette étape étant effectuée selon le principe général d'une étape de réception mise en œuvre dans un récepteur de type RAKE.In a preferred embodiment of this variant embodiment, the reception device according to the invention comprises, prior to the step of linear equalization at the chip rate, a step for delivering, from the analog signal, a chip rate signal, this step being performed according to the general principle of a reception step implemented in a receiver RAKE type.
Ainsi, en fonction des conditions du canal (sélectivité en fréquence et puissance du bruit thermique), la profondeur de l'égaliseur varie de sorte que cet égaliseur peut se réduire à un RAKE (pour une profondeur égale à un chip) dans des conditions de fort bruit et/ou de canal faiblement sélectif en fréquence.Thus, depending on the channel conditions (frequency selectivity and thermal noise power), the depth of the equalizer varies so that this equalizer can be reduced to a RAKE (for a depth equal to one chip) under conditions of loud noise and / or channel selectively frequency selective.
Cette étape d'égalisation comporte ; - une sous-étape permettant de délivrer, à partir du signal analogique, un signal au rythme chip ; etThis equalization step includes; a sub-step for delivering, from the analog signal, a chip rate signal; and
- une sous-étape de filtrage avec profondeur finie, travaillant au rythme chip, pour traiter le signal au rythme chip.a sub-step of filtering with finite depth, working at the chip rate, to process the signal at the chip rate.
Ainsi, conformément à l'invention, le filtrage à profondeur finie s'effectue au rythme chip, ce qui réduit considérablement la complexité de calcul par rapport aux dispositifs de l'art antérieur travaillant au rythme rapide d'échantillonnage. On rappelle les notations suivantes :Thus, according to the invention, the finite-depth filtering is performed at the chip rate, which considerably reduces the computational complexity with respect to the devices of the prior art working at the fast rate of sampling. The following notations are recalled:
- la notation x* désigne le conjugué complexe du scalaire x ; - Mτ désigne la transposée de la matrice M ; etthe notation x * denotes the complex conjugate of the scalar x; M τ denotes the transpose of the matrix M; and
- MH désigne la transposée conjuguée de la matrice M.M H denotes the conjugated transpose of the matrix M.
Dans ce document on utilisera les notations génériques suivantes ;In this document we will use the following generic notations;
P : profondeur d'un égaliseur linéaire ; et w : rayon de la profondeur d'un égaliseur avec P = 2w+l.P: depth of a linear equalizer; and w: radius of the depth of an equalizer with P = 2w + l.
Dans une variante préférée de réalisation, l'étape de filtrage avec profondeur finie utilise une matrice d'égalisation d'égalisation GMMSE de forme simplifiée :In a preferred variant embodiment, the finite depth filtering step uses a simplified form of equalization matrix GMMSE:
GMUSI = (HHDHDH + σpQNrι , OÙ : F = H" D" DH = [DH)" DH est une matrice Toeplitz bande Hermitienne, dans laquelle :G MUSI = (H H D H DH + σp QN r ι , where: F = H "D" DH = [DH) "DH is a Hermitian band Toeplitz matrix, in which:
- H est une matrice diagonale par bloc des gains complexes du canal,H is a block diagonal matrix of the complex gains of the channel,
- D est une matrice contenant des versions décalées aux retards du canal de l'impulsion de mise en forme discrète en racine de Nyquist du signal analogique;D is a matrix containing delayed channel delay versions of the Nyquist root discrete shaping pulse of the analog signal;
- IQN est la matrice identité ; et
- ση 2 la variance du bruit thermique.- I QN is the identity matrix; and - σ η 2 the variance of the thermal noise.
Dans cette variante particulièrement avantageuse, l'étape de filtrage avec profondeur finie ne nécessite pas la connaissance des codes d'étalement, à savoir ni la connaissance du code d'étalement d'intérêt directement utilisé par le terminal mettant en œuvre le procédé de réception, ni celle des codes d'étalement du réseau en général.In this particularly advantageous variant, the filtering step with finite depth does not require the knowledge of the spreading codes, namely neither the knowledge of the spreading code of interest directly used by the terminal implementing the reception method , nor that of spreading codes of the network in general.
L'homme du métier comprendra que cette caractéristique permet avantageusement de limiter le flux d'informations dans le canal de communication, ainsi que les ressources nécessaires au traitement du signal par le terminal.Those skilled in the art will understand that this characteristic advantageously makes it possible to limit the flow of information in the communication channel, as well as the resources required for the signal processing by the terminal.
Au surplus, Pexplicitation de la matrice F sous forme d'une matrice Toeplitz bande Hermitienne permet avantageusement de simplifier son calcul, les coefficients de cette matrice pouvant être obtenus à partir de sa seule première colonne. Cette caractéristique sera développée ultérieurement.Moreover, the explanation of the matrix F in the form of a Hermitian band Toeplitz matrix advantageously makes it possible to simplify its calculation, the coefficients of this matrix being obtainable from its only first column. This characteristic will be developed later.
Préférentiellement, pour calculer, dans cette variante, les éléments de la première colonne de la matrice Toeplitz bande Hermitienne précitée :Preferably, to calculate, in this variant, the elements of the first column of the aforementioned Hermitian band Toeplitz matrix:
- on calcule une séquence de convolution entre la réponse impulsionnelle discrète du canal et l'impulsion de mise en forme discrète en racine dea convolution sequence is calculated between the discrete impulse response of the channel and the discrete shaping pulse in the root of
Nyquist du signal analogique ;Nyquist of the analog signal;
- on calcule une séquence d'autocorrélation de la séquence de convolution pour les retards positifs de la séquence d'autocorrélation ; etan autocorrelation sequence of the convolution sequence is calculated for the positive delays of the autocorrelation sequence; and
- on échantillonne la séquence d'autocorrélation au rythme chip. Préférentiellement, pour déterminer automatiquement la profondeur optimale précitée :the autocorrelation sequence is sampled at the chip rate. Preferably, to automatically determine the optimum depth mentioned above:
- on calcule, un filtre égaliseur d'une profondeur maximale prédéterminée et, pour toutes les profondeurs intermédiaires impaires inférieures à cette profondeur maximale, un filtre égaliseur intermédiaire à profondeur finie de cette profondeur intermédiaire, et on calcule une erreur relative entre l'élément central du filtre intermédiaire et l'élément central du filtre de profondeur maximale ; etan equalizing filter of a predetermined maximum depth is calculated and, for all the odd intermediate depths less than this maximum depth, an intermediate equalizer filter with a finite depth of this intermediate depth, and a relative error between the central element is calculated; the intermediate filter and the central element of the maximum depth filter; and
- on choisit pour profondeur optimale, la profondeur intermédiaire minimale pour laquelle l'erreur relative est inférieure ou égale à un seuil d'erreur prédéterminé.
L'homme du métier comprendra que le calcul de chacun des filtres égaliseurs intermédiaires nécessite l'inversion d'une matrice carrée dont les dimensions correspondent à la profondeur intermédiaire. Si on considère le calcul de tous les filtres intermédiaires jusqu'à une profondeur d'exploration maximale PMAX, le nombre de multiplications complexes nécessaire est en θ(p*ax) .the minimum depth for which the relative error is less than or equal to a predetermined error threshold is chosen for optimum depth. Those skilled in the art will understand that the calculation of each of the intermediate equalizer filters requires the inversion of a square matrix whose dimensions correspond to the intermediate depth. If we consider the calculation of all the intermediate filters up to a maximum exploration depth PMAX, the number of complex multiplications required is in θ (p * ax ).
Afin de simplifier ce calcul, les coefficients des filtres égaliseurs intermédiaires à profondeur finie peuvent être obtenus à partir d'une matrice d'égalisation intermédiaire GP de la forme Gp
est la variance du bruit, I9 la matrice identité et FP une matrice Toeplitz Hermitienne qui traduit l'effet du canal et de l'impulsion de mise en forme discrètre en racine de Nyquist du signal analogique.In order to simplify this calculation, the coefficients of the finite-depth intermediate equalizer filters can be obtained from an intermediate equalization matrix G P of the form G p is the noise variance, I 9 the identity matrix and F P is a Hermitian Toeplitz matrix which reflects the effect of the channel and the Nyquist edge discrètre shaping pulse of the analog signal.
Dans ce mode de réalisation, la matrice d'égalisation intermédiaire Gp peut être obtenue récursivement par la formuleIn this embodiment, the intermediate equalization matrix G p can be obtained recursively by the formula
avec bp à -p;i Gp^dp et pp = ση 2 +f -dp HGp^dp pour P > 2 où fp est la première colonne de la matrice FP explicitée fP
fx . with b p to - p ; i Gp ^ d p and p p = σ η 2 + f -d p H G p ^ d p for P > 2 where f p is the first column of the matrix F P explicit f p f x .
Cette méthode de calcul récursif permet avantageusement de ramener la complexité de la méthode de détermination automatique de profondeur de l'égaliseur de &{P^ à 0(P^x) multiplications complexes. Dans une première variante de réalisation, la profondeur maximale PMAX pour la détermination automatique de profondeur optimale est choisie telle queThis recursive calculation method advantageously makes it possible to reduce the complexity of the method for automatically determining the depth of the equalizer from & {P ^ to 0 (P ^ x ) complex multiplications. In a first variant embodiment, the maximum depth PMAX for the automatic determination of optimum depth is chosen such that
PMAX = 4W + 1 ; où W est la demi largeur de bande de la matrice F Toeplitz bande Hermitienne précitée. Dans une variante préférée, la profondeur maximale est choisie telle que wmax
PMAX = 2wMAχ+l, où W est la demi largeur de bande de ladite matrice F Toeplitz bande Hermitienne, Eb l'énergie par bit, N0 la densité spectrale monolatérale du bruit, et erf() la fonction erreur définie par :
PMAX = 4W + 1; where W is the half bandwidth of the aforementioned Hermitian band Toeplitz matrix F. In a preferred variant, the maximum depth is chosen such that w max P MAX = 2w MA χ + 1, where W is the half bandwidth of said matrix F Toeplitz Hermitian band, E b the energy per bit, N 0 the monolateral spectral density of the noise, and erf () the function defined error by :
Cette deuxième variante permet avantageusement d'éviter la surestimation de la profondeur obtenue par la première variante précitée, en particulier dans les conditions pour lesquelles le rapport Eb/N0 est relativement faible.This second variant advantageously makes it possible to avoid overestimation of the depth obtained by the first variant mentioned above, in particular under the conditions for which the ratio E b / N 0 is relatively low.
Cette deuxième variante, qui prend en compte non seulement la dispersion du canal mais aussi la puissance du bruit thermique, réduit par conséquent considérablement la complexité de cette détermination automatique de profondeur. Le dispositif de réception mentionné ci-dessus peut donc être vu comme un récepteur hybride égaliseur canal/annuleur d'interférence à deux étages.This second variant, which takes into account not only the dispersion of the channel but also the power of the thermal noise, therefore considerably reduces the complexity of this automatic determination of depth. The above-mentioned reception device can therefore be seen as a hybrid two-stage interference channel / cancellation equalizer receiver.
De façon très avantageuse et comme cela sera démontré ultérieurement, le dispositif de réception selon l'invention ne nécessite généralement que deux étages pour converger, le premier étage donnant une première estimation des symboles et le deuxième étage, à base de structures de type Rake, affine cette estimation.Very advantageously and as will be demonstrated later, the receiving device according to the invention generally requires only two stages to converge, the first stage giving a first estimate of the symbols and the second stage, based on Rake structures, refines this estimate.
Le fait que le dispositif de réception selon l'invention converge seulement après deux étages est très important et résout un problème crucial rencontré avec l'annuleur d'interférence 12 de la figure 1 qui est celui de la détermination du nombre d'étages nécessaires à la convergence.The fact that the receiving device according to the invention converges only after two stages is very important and solves a crucial problem encountered with the interference canceller 12 of FIG. 1 which is that of determining the number of stages necessary for the convergence.
Dans une variante de réalisation, le procédé et le dispositif de réception selon l'invention mettent en œuvre au moins une itération supplémentaire des étapes de régénération et d'annulation d'interférences pour délivrer, à partir de ladite deuxième estimation des symboles, au moins une troisième estimation desdits symboles.In an alternative embodiment, the method and the receiving device according to the invention implement at least one additional iteration of the regeneration and interference cancellation steps in order to deliver, from said second estimation of the symbols, at least a third estimate of said symbols.
On obtient ainsi un récepteur hybride égaliseur canal/annuleur d'interférence à plus de deux étages. Ce récepteur permet de tirer profit des performances de ces deux types de récepteurs qui sont complémentaires. Grâce à l'égaliseur canal, on obtient une bonne estimation des symboles (respectivement de l'interférence au niveau du premier étage).A hybrid channel equalizer / interference canceller receiver with more than two stages is thus obtained. This receiver makes it possible to take advantage of the performance of these two types of receivers which are complementary. Thanks to the channel equalizer, we obtain a good estimate of the symbols (respectively of the interference at the level of the first stage).
Cette amélioration de l'estimation se propage à travers les différents étages composant Pannuleur d'interférence, ce qui permet
d'obtenir des performances bien supérieures à celles de l'annuleur d'interférence 12 de la figure 1.This improvement of the estimate propagates through the different stages of the Interference Factor component, which allows to achieve much better performance than that of the interference canceller 12 of Figure 1.
Le procédé de réception mentionné ci-dessus peut être implémenté sous forme de programme sur un composant programmable, par exemple de type DSP (pour "Digital Signal Processor" en anglais).The reception method mentioned above can be implemented in the form of a program on a programmable component, for example of the DSP (for "Digital Signal Processor") type.
En variante, les différentes étapes du procédé de réception sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs.Alternatively, the different steps of the receiving method are determined by computer program instructions.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un dispositif de réception ou plus généralement dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé de réception tel que décrit ci-dessus.Accordingly, the invention also relates to a computer program on an information carrier, this program being capable of being implemented in a receiving device or more generally in a computer, this program comprising instructions adapted to the implementing the steps of a reception method as described above.
Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other form desirable shape.
L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.The invention also relates to a computer-readable information medium, comprising instructions of a computer program as mentioned above.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.The information carrier may be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk or a disk. hard.
D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.On the other hand, the information medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means. The program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
Brève description des dessinsAlternatively, the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question. Brief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment having no limiting character. In the figures:
- la figure 1, déjà décrite, représente un annuleur d'interférence parallèle connu de l'art antérieur ;FIG. 1, already described, represents a parallel interference canceller known from the prior art;
- la figure 2 représente de façon schématique un égaliseur canal multi-codes utilisé dans un dispositif de réception conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation ;- Figure 2 schematically shows a multi-code channel equalizer used in a receiving device according to the invention in a preferred embodiment;
- la figure 3 représente un récepteur multi-codes de type RAKE connu de l'homme du métier ;FIG. 3 represents a multi-code receiver of RAKE type known to those skilled in the art;
- la figure 4 représente de façon schématique un dispositif de réception conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation ;- Figure 4 schematically shows a receiving device according to the invention in a preferred embodiment;
- la figure 5 représente, sous forme d'organigramme, les principales étapes d'un procédé de réception conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation ;FIG. 5 represents, in flowchart form, the main steps of a reception method according to the invention in a preferred embodiment;
- la figure 6 représente la structure d'une matrice de Toeplitz bande Hermitienne utilisée dans le calcul d'un filtre égaliseur dans un procédé de réception conforme à l'invention ;FIG. 6 represents the structure of a Hermitian band Toeplitz matrix used in the calculation of an equalizing filter in a reception method according to the invention;
- la figure 7 représente la structure d'une matrice d'égalisation intermédiaire utilisée dans le calcul d'un filtre égaliseur dans un procédé de réception conforme à l'invention ; - les figures 8 à 11 sont des figures permettant de comparer les performances du récepteur selon l'invention avec les récepteurs des figures 1 et 2.FIG. 7 represents the structure of an intermediate equalization matrix used in the calculation of an equalizing filter in a reception method according to the invention; - Figures 8 to 11 are figures for comparing the performance of the receiver according to the invention with the receivers of Figures 1 and 2.
Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 2 représente de façon schématique un égaliseur canal multi-codes utilisé dans un dispositif de réception conforme à l'invention. Il est adapté à recevoir un signal analogique r(t) à étalement de spectre en bande de base issu d'un canal de communication multi- trajets. Cet égaliseur canal 1 comporte en série un égaliseur linéaire 10 minimisant l'erreur quadratique moyenne, un corrélateur multi-codes 20 et
des moyens 30 de décision quant à la valeur des symboles véhiculés par le signal.DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT FIG. 2 schematically represents a multi-code channel equalizer used in a reception device according to the invention. It is adapted to receive an analog baseband spread spectrum signal r (t) from a multipath communication channel. This channel equalizer 1 comprises in series a linear equalizer 10 which minimizes the mean square error, a multi-code correlator 20 and means 30 for deciding on the value of the symbols conveyed by the signal.
Cet égaliseur canal comporte des moyens 121 pour déterminer automatiquement une profondeur optimale utilisée comme profondeur dans l'égaliseur linéaire, à partir de la réponse impulsionnelle du canal, et de la puissance du bruit thermique.This channel equalizer comprises means 121 for automatically determining an optimum depth used as depth in the linear equalizer, from the impulse response of the channel, and the power of the thermal noise.
Ces moyens 121 de détermination sont par exemple constitués par un composant programmable adapté à mettre en œuvre l'étape E220 de détermination automatique qui sera décrite ultérieurement en référence à la figure 5.These means 121 for determining are for example constituted by a programmable component adapted to implement the automatic determination step E220 which will be described later with reference to FIG. 5.
Le signal reçu en bande de base r(t) est tout d'abord échantillonné au rythme rapide (rythme d'échantillonnage) At = TJs1 ce qui consiste à prendre S échantillons par temps chip Tc.The received baseband signal r (t) is first sampled at the fast rate (sampling rate) At = TJs 1 which consists of taking S samples by chip time T c .
L'égaliseur canal 1 comporte des moyens 119 adaptés à effectuer un filtrage adapté à l'impulsion de mise en forme discrète en racine de Nyquist du signal échantillonné correspondant au signal analogique r(t).The channel equalizer 1 comprises means 119 adapted to carry out a filtering adapted to the discrete Nyquist root shaping pulse of the sampled signal corresponding to the analog signal r (t).
Il comporte également, en sortie des moyens de filtrage 119 adaptés à la mise en forme, des moyens 112 pour corriger les retards T1,...,^ suivant les différents trajets et des moyens 113 d'échantillonnage des signaux corrigés au rythme chip Tc.It also comprises, at the output of the filtering means 119 adapted to the shaping, means 112 for correcting the delays T 1 ,..., .Sub.a according to the different paths and means 113 for sampling the corrected signals at the chip rate. T c .
L'égaliseur canal 1 comporte des moyens 114 de compensation du canal adaptés à multiplier le signal au rythme chip suivant chaque trajet par le conjugué complexe h*ι du gain du canal correspondant. II comporte également un sommateur 115 des signaux au rythme chip suivant les différents trajets.The channel equalizer 1 comprises channel compensation means 114 adapted to multiply the chip rate signal following each path by the complex conjugate h * ι of the gain of the corresponding channel. It also comprises a summator 115 of the chip rate signals according to the different paths.
Toute cette chaîne, jusqu'au sommateur 115, constitue des moyens 110 pour délivrer, à partir du signal analogique r(t) un signal au rythme chip au filtre égaliseur à profondeur finie 120. Dans une variante de réalisation, l'égaliseur linéaire fonctionne à un rythme rapide d'échantillonnage.This entire chain, up to the summator 115, constitutes means 110 for delivering, from the analog signal r (t) a chip rate signal to the finite depth equalizing filter 120. In an alternative embodiment, the linear equalizer operates at a fast pace of sampling.
Pour plus d'informations sur cette réalisation particulière, l'homme du métier pourra se reporter au document [Hooli] précité.For more information on this particular embodiment, the skilled person can refer to the document [Hooli] supra.
Le signal en sortie du filtre 120 est fourni en entrée d'un corrélateur 20.
Dans ce corrélateur, un multiplicateur 21 multiplie le signal chip à chip par le conjugué complexe du code d'embrouillage s* pour le désembrouiller.The signal at the output of the filter 120 is supplied at the input of a correlator 20. In this correlator, a multiplier 21 multiplies the chip to chip signal by the complex conjugate of the scrambling code s * to unscramble it.
Le corrélateur 20 comporte également un corrélateur 111 correspondant à chacun des codes d'intérêt C*i à CVThe correlator 20 also comprises a correlator 111 corresponding to each of the codes of interest C * i to CV
Le signal en sortie de chaque corrélateur 111 est fourni en entrée de moyens 31 de décimation adaptés à garder un échantillon chaque Q chips, ce qui consiste à effectuer, en analogique, un échantillonnage au rythme symbole. En sortie de chaque décimateur 31, le signal (décision souple des symboles dv...,dκ est fourni en entrée d'un multiplexeur parallèle/série 33.The signal at the output of each correlator 111 is provided at the input of decimation means 31 adapted to keep a sample each Q chips, which consists of performing, in analog, sampling at the symbol rate. At the output of each decimator 31, the signal (soft decision of the symbols d v ..., d κ is supplied at the input of a parallel / series multiplexer 33.
Le signal en sortie du multiplexeur 33 est fourni à des moyensThe signal at the output of the multiplexer 33 is supplied to the means
30 de décision qui comprennent principalement, et de façon connue, un dispositif 32 de décision dépendant du type de modulation utilisé permettant de donner une estimation dure des symboles véhiculés par le signal.30 of decision which mainly include, and in known manner, a decision device 32 depending on the type of modulation used to give a hard estimate of the symbols conveyed by the signal.
L'homme du métier comprendra que dans le cas où la profondeur du filtre égaliseur est égale à un seul chip, l'égaliseur canal selon l'invention se réduit tout simplement à un récepteur multi-codes du type RAKE dont la structure est donnée à la figure 3.Those skilled in the art will understand that in the case where the depth of the equalizing filter is equal to a single chip, the channel equalizer according to the invention is simply reduced to a multi-code receiver of the RAKE type whose structure is given in FIG. Figure 3.
La figure 4 représente un dispositif de réception 2 conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation.FIG. 4 represents a reception device 2 according to the invention in a preferred embodiment.
Dans ce mode préféré de réalisation, le dispositif de réception comporte deux étages ETl et ET2.In this preferred embodiment, the receiving device comprises two stages ET1 and ET2.
Le premier étage ETl comporte principalement deux blocs, à savoir un bloc ETIl d'estimation des symboles et un bloc ET12 de régénération des interférences.The first stage ET1 mainly comprises two blocks, namely a symbol estimation block ETI1 and an interference regeneration block ET12.
Le bloc ETIl est constitué par l'égaliseur canal multi-codes 1 décrit précédemment en référence à la figure 2.The block ETI1 is constituted by the multi-code channel equalizer 1 described above with reference to FIG.
Pour le bloc ETl 2 de régénération des interférences, on retrouve pratiquement les mêmes opérations qu'au niveau de la chaîne d'émission (par exemple d'une station de base).For the ETl 2 block of interference regeneration, one finds practically the same operations as at the level of the transmission chain (for example of a base station).
En effet, on distingue successivement : - des moyens 111' permettant d'étaler les symboles estimés âv...,dκ respectivement par les codes Ci à Ck ;
- un sommateur 115' ;Indeed, there are successively: - means 111 'for spreading the estimated symbols to v ..., d κ respectively by the codes Ci to Ck ; an adder 115 ';
- un multiplicateur 116' adapté à appliquer le code d'embrouillage en multipliant chip à chip le signal en sortie du sommateur 115' par le code d'embrouillage S ; - des moyens 119' adaptés à effectuer un filtrage à l'impulsion de mise en forme discrète en racine de Nyquist ;a multiplier 116 'adapted to apply the scrambling code by multiplying chip to chip the output signal of the adder 115' by the scrambling code S; means 119 'adapted to effect filtering at the Nyquist root discrete shaping pulse;
- des moyens 114' adaptés à pondérer le signal après mise en forme par le coefficient du canal correspondant hi à hL .means 114 'adapted to weight the signal after shaping by the coefficient of the corresponding channel hi to h L.
- des moyens 112' adaptés à introduire un retard τi à tι_. En sortie de ce bloc de régénération ET12 on obtient les signaux fu (ή,...,fu (/) qui sont les répliques estimées du signal transmis suivant les différents trajets du canal.means 112 'adapted to introduce a delay τi to tι_. At the output of this regeneration block ET12, the signals f u (ή,..., F u (/) are obtained which are the estimated replicas of the signal transmitted according to the different paths of the channel.
Dans l'exemple décrit ici, le dispositif de réception 2 conforme à l'invention ne comporte que deux étages. Dans ce mode de réalisation, le deuxième étage ET2 est donc le dernier étage. Il est composé d'un seul bloc, à savoir un bloc d'estimation des symboles équivalent ou similaire au dernier étage 15 de l'annuleur d'interférence parallèle 12 décrit précédemment en référence à la figure 1.In the example described here, the receiving device 2 according to the invention comprises only two stages. In this embodiment, the second stage ET2 is the last stage. It is composed of a single block, namely a symbol estimation block equivalent or similar to the last stage 15 of the parallel interference canceller 12 described above with reference to FIG.
La figure 5 représente les principales étapes d'un procédé de réception conforme à l'invention dans un mode préféré de réalisation.FIG. 5 represents the main steps of a reception method according to the invention in a preferred embodiment.
Ce procédé de réalisation peut par exemple être mis en œuvre par le dispositif de réception décrit précédemment en référence à la figure 4.This embodiment method may for example be implemented by the receiving device described above with reference to FIG. 4.
De façon connue, la matrice GMMSE d'égalisation canal d'un égaliseur de type MMSE peut s'exprimer de la façon suivante :In known manner, the GMMSE channel equalization matrix of an MMSE type equalizer can be expressed as follows:
> Gymi = (H" D1 DH + ση 2(CA2CH rx )~x > G ymi = (H "D 1 DH + σ η 2 (CA 2 C H r x ) ~ x
avec les notations :with the notations:
c ; Corps des complexesvs ; Body of complexes
L : Nombre de trajets du canalL: Number of journeys of the canal
Q : Facteur d'étalementQ: Spread factor
H€ €'φxφ : Matrice diagonal par bloc des gains complexes du canalH € € ' φxφ : Diagonal matrix by block of the complex gains of the channel
De uUx'QN : Matrice contenant des versions décalées aux retards du canal de l'impulsion de mise en forme discrète (K est le corps des réels) C e C QNχ K N . Patrice des codes (étalement et embrouillage) A e RKΨÂKAI ; Matrice diagonale des amplitudes des différents codes
: Variance du bruitFrom Ux ' QN : Matrix containing time-shifted versions of the discrete formatting pulse channel (K is the real body) C e C QNχ K N. Patrice codes (spreading and scrambling) A e R KΨÂKAI ; Diagonal matrix of the amplitudes of the different codes : Variance of noise
M : Taille du signal reçu en échantillonsM: Size of the signal received in samples
N : Nombre de symboles transmis par codeN: Number of symbols transmitted by code
K : Nombre de codes d'étalement.K: Number of spreading codes.
Conformément à l'équation précédente, on s'aperçoit que le calcul de GMMSE nécessite la connaissance de tous les codes actifs et l'inversion de la matrice (CA2C" ) .According to the above equation, it can be seen that the calculation of GMMSE requires the knowledge of all the active codes and the inversion of the matrix (CA 2 C ").
Cette matrice (CA2C" ) ne possédant pas de structure particulière, son inversion est très coûteuse. Afin de s'affranchir de cette inversion matricielle ainsi que la connaissance des codes actifs, on introduit l'approximation suivante:This matrix (CA 2 C ") having no particular structure, its inversion is very expensive In order to overcome this matrix inversion as well as the knowledge of the active codes, the following approximation is introduced:
CA2CH = I0N , OÙ I0N est une matrice identité (QNx QN) .CA 2 C H = I 0N , where I 0N is an identity matrix (QNx QN).
Ainsi, l'expression de la matrice simplifiée d'égalisation MMSE utilisée dans la suite de la description est donnée par:Thus, the expression of the simplified matrix of MMSE equalization used in the rest of the description is given by:
GMMSE = (H"DHDH + σ2IQNrι (1)G MMSE = (H "D H DH + σ 2 I QN r ι (1)
où F e cQNxQN est définie par:where F ec QNxQN is defined by:
F = H" D" DH = (DH)" DH (2)F = H "D" DH = (DH) "DH (2)
Cette matrice F dont la structure est représentée à la figure 6 est avantageusement une matrice Toeplitz bande Hermitienne.This matrix F, the structure of which is represented in FIG. 6, is advantageously a Hermitian band Toeplitz matrix.
Le procédé de réception selon l'invention décrit ici comporte une étape ElO de réception du signal analogique r(t) à étalement de spectre en bande de base issu d'un canal de communication.The reception method according to the invention described here comprises a step ElO for receiving the analog signal r (t) with spread spectrum of the baseband coming from a communication channel.
Cette étape ElO de réception est suivie par une étape E20 d'égalisation du canal, comportant dans ce mode préféré de réalisation, quatre étapes principales E210, E220, E230 et E240 pour respectivement délivrer un signal au rythme chip, calculer une profondeur optimale et calculer une matrice d'égalisation, et effectuer une opération de filtrage avec profondeur finie. La première étape E210 de l'étape d'égalisation E20 permet de délivrer, à partir du signal analogique r(t), un signal au rythme chip. Cette
étape peut par exemple être mise en œuvre par les moyens 110 décrits précédemment en référence à la figure 2.This reception step E100 is followed by a channel equalization step E20 comprising, in this preferred embodiment, four main stages E210, E220, E230 and E240 for respectively delivering a chip-rate signal, calculating an optimal depth and calculating an equalization matrix, and perform a filtering operation with finite depth. The first step E210 of the equalization step E20 makes it possible to deliver, from the analog signal r (t), a chip rate signal. This step can for example be implemented by the means 110 described above with reference to FIG.
Le procédé de réalisation décrit ici comporte une deuxième étape E230 de calcul des éléments de la matrice F Toeplitz bande Hermitienne.The embodiment method described here comprises a second step E230 for calculating the elements of the Hermitian band Toeplitz F matrix.
Comme décrit précédemment, la matrice GMMSE s'exprime à l'aide des formules (1) et (2) suivantes :As described above, the matrix GMMSE is expressed using the following formulas (1) and (2):
GMMS1 = (H" D" DH + ση 2IQN )~ ' (1)G MMS1 = (H "D" DH + σ η 2 I QN ) ~ '(1)
F à H" DH DH = [DH)" DH (2)F to H "D H DH = [DH]" DH (2)
Dans l'équation (2), F est une matrice Toeplitz bande Hermitienne et sa construction nécessite seulement la connaissance de sa première colonne.In equation (2), F is a Hermitian band Toeplitz matrix and its construction only requires knowledge of its first column.
Le calcul de cette première colonne peut s'effectuer préférentiel lement en trois sous-étapes E232, E234 et E236.The calculation of this first column can be carried out preferentially in three substeps E232, E234 and E236.
Au cours d'une première sous-étape E232, on calcule une séquence de convolution y(ήà h(ή*Ψ(i) (6) où h(i) est la réponse impulsionnelle discrète du canal et Ψ(i) est l'impulsion de mise en forme discrète.During a first substep E232, a convolution sequence y (ήto h (ή * Ψ (i) (6) where h (i) is the discrete impulse response of the channel and Ψ (i) is discrete shaping pulse.
Cette première sous-étape E232 est suivie par une deuxième sous-étape E234 au cours de laquelle on calcule une séquence d'autocorrélation pour les retards positifs iζ, («) avec n > 0 de y(i).This first substep E232 is followed by a second substep E234 in which an autocorrelation sequence is calculated for the positive delays iζ, («) with n> 0 of y (i).
Cette deuxième sous-étape est suivie par une troisième sous- étape E236 au cours de laquelle on échantillonne ladite séquence d'autocorrélation R* (n) au rythme chip, ce qui revient à garder un échantillon chaque S échantillon, ces échantillons donnant les éléments de la première colonne de F.This second substep is followed by a third substep E236 in which said autocorrelation sequence R * (n) is sampled at the chip rate, which amounts to keeping a sample each sample S, these samples giving the elements of the first column of F.
La deuxième étape E230 de calcul de la matrice F est suivie, dans ce mode préféré, par une troisième étape E220 adaptée à déterminer automatiquement la profondeur optimale popt qui sera utilisée ultérieurement dans l'étape E240 d'égalisation linéaire. Cette profondeur optimale popt est obtenue à partir de la réponse impulsionnelle du canal h et de la puissance
du bruit thermique.
Préférentieilement cette étape E220 de calcul de profondeur optimale comporte quatre sous-étapes successives E222, E224, E226 et E228.The second calculation step E230 of the matrix F is followed, in this preferred mode, by a third step E220 adapted to automatically determine the optimal depth p opt which will be used later in the linear equalization step E240. This optimal depth p op t is obtained from the impulse response of the channel h and the power thermal noise. Preferentially, this optimal depth calculation step E220 comprises four successive substeps E222, E224, E226 and E228.
Au cours de cette première sous-étape E222, on détermine une profondeur maximale PMAX-During this first substep E222, a maximum depth PMAX-
Dans le mode de réalisation préféré décrit ici dans lequel la matrice d'égalisation GMMSE possède la forme simplifiée donnée aux équations (1) et (2), la profondeur maximale PMAX peut être choisie telle que :
où W est la demi largeur de bande de la matrice F Toeplitz bande Hermitienne.In the preferred embodiment described herein wherein the equalization matrix GMMSE has the simplified form given to equations (1) and (2), the maximum depth PMAX can be chosen such that: where W is the half bandwidth of the F band Toeplitz Hermitian band.
En variante préférée, la profondeur maximale PMAχ peut avantageusement être choisie telle que : wmax = 2Werf((EjNo)/l0) (4) où PMAX = 2wmax + 1 et où W est la demi largeur de bande de la matrice F Toeplitz bande Hermitienne, Eb l'énergie par bit, N0 la densité spectrale monolatérale du bruit, et erfÇ) la fonction erreur définie par :In a preferred variant, the maximum depth P MA χ may advantageously be chosen such that: w max = 2Werf ((EjN o ) / l0) (4) where PMAX = 2w max + 1 and where W is the half bandwidth of the matrix F Toeplitz Hermitian band, E b energy per bit, N 0 the monolateral spectral density of the noise, and erfÇ) the error function defined by:
Cette première sous-étape E222 de calcul de la profondeur maximale PMAX/ par l'une ou l'autre des formules (3) ou (4), est suivie par une deuxième sous-étape E224 au cours de laquelle on calcule, pour toutes les profondeurs intermédiaires impaires p inférieurs à la profondeur maximale PMAχ, un filtre égaliseur intermédiaire à profondeur finie
de cette profondeur intermédiaire p.This first substep E222 for calculating the maximum depth PMAX / by either of the formulas (3) or (4), is followed by a second substep E224 in which one calculates, for all the odd intermediate depths p less than the maximum depth P MA χ, a finite depth intermediate equalizer filter of this intermediate depth p.
On calcule aussi le filtre égaliseur pour la profondeur maximaleEqualizer filter is also calculated for maximum depth
Dans le mode de réalisation décrit ici, les coefficients de ce filtre égaliseur intermédiaire à profondeur finie g^MSI sont les éléments de la ligne w+1 d'une matrice d'égalisation intermédiaire GP de la forme Gp ={Fp +ση 2iPY où σ] est la variance du bruit, Ip la matrice identité et FP est une matrice Toeplitz Hermitienne qui traduit l'effet du canal et de l'impulsion de mise en forme discrète en racine de Nyquist dudit signal analogique.
La structure d'une telle matrice d'égalisation intermédiaire GP est donnée à la figure 7.In the embodiment described here, the coefficients of this finite-depth intermediate equalization filter g ^ MSI are the elements of the line w + 1 of an intermediate equalization matrix G P of the form G p = {F p + σ η 2 i P Y where σ] is the variance of the noise, I p the identity matrix and F P is a Hermitian Toeplitz matrix which expresses the effect of the channel and discrete shaping pulse in Nyquist root of said analog signal. The structure of such an intermediate equalization matrix G P is given in FIG. 7.
De par sa structure, l'homme du métier comprendra que la connaissance de F1, se résume à la connaissance de sa première colonne notée fp qui s'explicite sous la forme :By its structure, a person skilled in the art will understand that the knowledge of F 1 is summed up by the knowledge of its first column denoted f p which is expressed as:
Dans un mode préféré de réalisation, on établit une relation entre deux matrices d'égalisation GP et G^1 de profondeurs respectives P et (p - \) avec p > 2 , ouIn a preferred embodiment, a relationship is established between two equalization matrices G P and G ^ 1 of respective depths P and (p - \) with p> 2, or
Soit dp le vecteur colonne de longueur (p- \) obtenu à partir du conjugué complexe de fp en supprimant le premier élément (Le., fx ) et en inversant l'ordre du reste des éléments, c'est-à-dire :Let d p be the column vector of length (p- \) obtained from the complex conjugate of f p by suppressing the first element (Le., F x ) and inverting the order of the rest of the elements, ie say:
<tP ≈ lfp. fp-L -' fif > ou [-]" est le conjugué hermitien.<t P ≈ lfp. fp-L - ' fif> or [-] " is the Hermitian conjugate.
Pour plus de simplicité dans l'écriture des équations, on pose f = fx . En considérant le fait que Fp est Toeplitz hermitienne, on peut écrire :For simplicity in writing the equations, we put f = f x . Considering that F p is Hermitian Toeplitz, we can write:
De même, on peut écrireSimilarly, we can write
G~\ dG ~ \ d
G PG P
P^1 =P ^ 1 =
<<
En appliquant le lemme d'inversion des matrices partitionnées décrit dans Steven M. Kay, Fundamentals of statistical signal processing: estimation theory, Prentice Hall, New Jersey, 1993 à GP ~ , l'homme du métier comprendra que la matrice d'égalisation intermédiaire Gp peut en conséquence être obtenue récursivement par la formule
G P -
avec bp ^ -P;- Gp_,dp et Pp = an 2 +f ~dp HG^dp pour /> > 2 explicitée
By applying the partitioned matrix inversion lemma described in Steven M. Kay, Fundamentals of Statistical Signal Processing: Estimation Theory, Prentice Hall, New Jersey, 1993 to G P ~ , those skilled in the art will understand that the equalization matrix intermediate G p can therefore be obtained recursively by the formula G P - with b p ^ - P ; - G p _, d p and Pp = a n 2 + f ~ d p H G ^ d p for / >> 2 explicit
La deuxième sous-étape E224 de calcul des filtres égaliseurs intermédiaires à profondeur finie gζ{lSI est suivie par une troisième sous- étape E226 au cours de laquelle on calcule, pour chaque profondeur intermédiaire impaire, une erreur relative er(w) entre l'élément central gwy (w+\) du filtre *<&, et l'élément central J&Ù K. +0 du filtre ^ MMS •I> de profondeur maximale PMAX-The second sub-step E224 of calculating interim equalizing filters to finite depth gζ {l SI is followed by a third sub-step E226 during which calculates, for each odd intermediate depth, a relative error er (w) between the center element g w y (w + \) of the filter * <&, and the central element J & Ù K. +0 of the filter ^ MMS • I> of maximum depth PMAX-
Plus précisément,More precisely,
Cette troisième sous-étape E226 de calcul des erreurs relatives er(w) est suivie par une quatrième sous-étape E228 de détermination de la profondeur optimale popt qui sera utilisée à l'étape E240 de filtrage avec profondeur finie.This third substep E226 for calculating the relative errors er (w) is followed by a fourth substep E228 for determining the optimum depth p opt which will be used in the filtering step E240 with finite depth.
A cet effet, on choisit préférentiel lement pour profondeur optimale popt la profondeur intermédiaire minimale pour laquelle l'erreur relative er(H) est inférieure ou égale à un seuil er d'erreur prédéterminé.For this purpose, preference is selected for optimum depth LEMENT p opt the minimum intermediate depth for which the relative error er (H) is less than or equal to a threshold first predetermined error.
Le seuil prédéterminé er est fixé à l'avance et dépend des performances souhaitées.The predetermined threshold is set in advance and depends on the desired performances.
Cette quatrième sous-étape E228 termine l'étape E220 de calcul de la profondeur optimale du filtre.This fourth substep E228 completes the step E220 for calculating the optimal depth of the filter.
L'étape E220 de détermination de la profondeur est suivie par l'étape E240 d'égalisation linéaire du signal délivré à la première étape E210 de l'étape d'égalisation E20.The step E220 for determining the depth is followed by the linear equalization step E240 of the signal delivered to the first step E210 of the equalization step E20.
L'homme du métier reconnaîtra que cette étape E240 de filtrage s'effectue au rythme chip. Elle termine l'étape E20 d'égalisation du canal conforme à l'invention.
Cette étape E20 d'égalisation est suivie par une étape E30 de corrélation du signal adaptée, comme décrit précédemment, à désembrouiller le signal et à le corréler avec les codes d'intérêts C*i,...C* κ Those skilled in the art will recognize that this filtering step E240 is carried out at the chip rate. It completes the equalizing step E20 of the channel according to the invention. This equalization step E20 is followed by a signal correlation step E30, as previously described, to descramble the signal and to correlate it with the codes of interest C * i, ... C * κ
Au cours de cette étape E30, on effectue également une opération de décimation au cours de laquelle on garde un échantillon chaque Q chip. Cette étape de décimation est suivie par une opération de décision dure pour délivrer une première estimation des symboles dv...,dκ .During this step E30, a decimation operation is also performed in which a sample is kept each Q chip. This decimation step is followed by a hard decision operation to deliver a first estimate of the symbols d v ..., d κ .
Cette étape E30 de corrélation et de décision dure peut notamment être mise en œuvre par le corrélateur 20 et le dispositif de décision 30 décrits précédemment en référence à la figure 2.This step E30 of correlation and hard decision can in particular be implemented by the correlator 20 and the decision device 30 previously described with reference to FIG. 2.
L'étape E30 de corrélation est suivie par une étape E40 au cours de laquelle on régénère, à partir des symboles estimés âv...,àκ des répliques Pn à Pu du signal analogique correspondant à chacun des trajets. Cette étape E40 de régénération peut être mise en œuvre par le bloc ET12 de régénération du premier étage ETl du dispositif 2 de réception selon l'invention.The correlation step E30 is followed by step E40 in which it regenerates, from the estimated symbols â v ..., κ replicas to P n P u of the analog signal corresponding to each of the paths. This regeneration step E40 can be implemented by the ET12 regeneration block of the first stage ET1 of the receiving device 2 according to the invention.
Cette étape E40 de régénération des répliques est suivie par une étape E50 au cours de laquelle on régénère, à partir de ces répliques, des interférences pour chacun des trajets. L'interférence suivant un trajet I correspond à la sommation de toutes les répliques suivant les différents trajets sauf la réplique correspondant au trajet en question.This step E40 regeneration replicas is followed by a step E50 during which it is regenerated from these replicates, interference for each path. The interference following a path I corresponds to the summation of all the replicas according to the different paths except the replica corresponding to the path in question.
L'étape E50 de régénération des interférences est suivie par une étape E60 au cours de laquelle on délivre une deuxième estimation des symboles en annulant les interférences du signal analogique pour chacun des trajets.The step E50 of regeneration of the interference is followed by a step E60 during which a second estimation of the symbols is delivered by canceling the interferences of the analog signal for each of the paths.
Comme décrit précédemment en référence à la figure 1, celle-ci est obtenue en retranchant du signal reçu r(i) toutes les répliques du signal transmis suivant les différents trajets du canal à l'exception de la réplique correspondant aux trajets en question.As described previously with reference to FIG. 1, this is obtained by subtracting from the received signal r (i) all the replicas of the signal transmitted according to the different paths of the channel with the exception of the replica corresponding to the paths in question.
Dans une variante préférée de réalisation, le dispositif de réception comporte plus de deux étages.In a preferred embodiment, the receiving device comprises more than two stages.
Dans ce cas, les étages supplémentaires sont conformes aux étages intermédiaires 14 décrits précédemment en référence à la figure 1. Ils permettent ainsi de réitérer les étapes de régénération et d'annulation d'interférences pour affiner l'estimation à chaque étage.
Aux figures 8 à 11 sont donnés des résultats permettant de comparer les performances du récepteur 2 selon l'invention avec le récepteur 12 de la figure 1 et le récepteur 1 de la figure 2.In this case, the additional stages are in accordance with the intermediate stages 14 described previously with reference to FIG. 1. They thus make it possible to repeat the regeneration and interference cancellation steps in order to refine the estimate at each stage. FIGS. 8 to 11 show results for comparing the performance of the receiver 2 according to the invention with the receiver 12 of FIG. 1 and the receiver 1 of FIG. 2.
Plus précisément, les performances en terme du TEB en fonction du rapport EJN0 du récepteur hybride selon l'invention (ci-après dénommé "MMSEA/MPIC") proposé sont comparées à celles des récepteurs 12 (ci-après dénommé "MPIC") et 1 (ci-après dénommé "MMSEA"). Les spécifications de la norme HSDPA en mode FDD telles que définies dans les documents 3GPP TS 25.11, 25.211 et 25.213 sont considérées pour les simulations.More specifically, the performances in terms of TEB as a function of the ratio EJN 0 of the hybrid receptor according to the invention (hereinafter referred to as "MMSEA / MPIC") are compared with those of the receivers 12 (hereinafter referred to as "MPIC"). and 1 (hereinafter referred to as "MMSEA"). The specifications of the HSDPA standard in FDD mode as defined in 3GPP documents TS 25.11, 25.211 and 25.213 are considered for the simulations.
Un nombre de codes K avec un facteur d'étalement Q= \6 sont alloués au même terminal mobile. Des conditions sévères d'interférences sont considérées en utilisant une modulation de type 16QAM dans un canal de type Vehicular-A telles que définies par la norme ETSI TR 101 112. Aux Figures 8, 9 et 10 sont données respectivement les performances des différents récepteurs pour K = 5 , 10 et 13 codes. Pour le MMSEA ainsi que le premier étage du MMSEA/MPIC le seuil de l'erreur relative er est fixé à io~\A number of K codes with a spreading factor Q = \ 6 are allocated to the same mobile terminal. Severe interference conditions are considered using 16QAM type modulation in a Vehicular-A type channel as defined by ETSI TR 101 112. In Figures 8, 9 and 10 are respectively given the performance of the different receivers for K = 5, 10 and 13 codes. For the MMSEA as well as the first stage of the MMSEA / MPIC the threshold of the relative error is fixed at io ~ \
Le nombre d'étage pour le MPIC et le MMSEA/MPIC est fixé à M = 2 , 3, 4 et lO.The number of stages for the MPIC and the MMSEA / MPIC is set at M = 2, 3, 4 and 10.
Le facteur de pondération « et fixé à 1 pour tous les cas. L'évolution du rayon de la profondeur de l'égaliseur MMSEA et du premier étage du MMSEA/MPIC est donnée à la Figure 11.The weighting factor "and set to 1 for all cases. The evolution of the radius of depth of the MMSEA equalizer and the first stage of the MMSEA / MPIC is given in Figure 11.
En considérant les courbes des performances aux Figures 8, 9 et 10, on reconnaît bien le caractère de complémentarité des performances du MMSEA et du MPIC. En effet, quand le niveau du bruit thermique est important (ce qui correspond à un faible rapport EjN0 ) et/ou le nombre de codes alloués est relativement faible le MPIC conduit à de meilleurs performances que le MMSEA. Cependant, une fois que l'interférence prend de l'importance (à fort rapport EjN0 et/ou quand le nombre de codes alloués augmente), c'est le MMSEA qui l'emporte. Le phénomène de saturation des courbes de performances du MPIC est très apparent sur les Figures 10 et 11 approximativement à partir de EjN0 = I dB. L'amélioration des performances dans le cas du MPIC n'est pas à la hauteur du nombre d'étages mis en œuvre.
Les performances obtenues en utilisant le récepteur hybride MMSEA/MPIC sont largement supérieures à celles obtenues avec le MMSEA ou le MPIC quand ils sont utilisés séparément. En effet, par exemple dans le cas où A" = 10 codes (Figure 9) et pour un TEB égale à i(r2 , le gain en EJN0 est approximativement de 5 dB en comparaison au MMSEA.Considering the performance curves in Figures 8, 9 and 10, the complementarity character of MMSEA and MPIC performances is well recognized. Indeed, when the thermal noise level is high (which corresponds to a low ratio EjN 0 ) and / or the number of allocated codes is relatively low the MPIC leads to better performance than the MMSEA. However, once the interference becomes important (high EjN 0 ratio and / or when the number of allocated codes increases), MMSEA wins. The phenomenon of saturation of the MPIC performance curves is very apparent in Figures 10 and 11 approximately from EjN 0 = I dB. The performance improvement in the case of the MPIC is not up to the number of stages implemented. The performances obtained using the MMSEA / MPIC hybrid receiver are much higher than those obtained with the MMSEA or the MPIC when they are used separately. Indeed, for example in the case where A " = 10 codes (Figure 9) and for a TEB equal to i (r 2 , the gain in EJN 0 is approximately 5 dB compared to the MMSEA.
Il est important aussi de remarquer que le MMSEA/MPIC converge pratiquement après deux étages seulement.It is also important to note that the MMSEA / MPIC converges virtually after only two stages.
Ainsi, le premier étage donne une première estimation des symboles, alors que le deuxième étage affine cette estimation. Le fait que le MMSEA/MPIC converge seulement après deux étages résout des problèmes rencontrés avec le MPIC.Thus, the first stage gives a first estimate of the symbols, while the second stage refines this estimate. The fact that the MMSEA / MPIC converges only after two stages solves problems with the MPIC.
Il y a premièrement l'aspect complexité, où avec une complexité bien moindre que celle nécessaire au MPIC on obtient avec le MMSEA/MPIC des performances bien meilleures (exemple duFirstly, there is the complexity aspect, where with much less complexity than that required for MPIC, MMSEA / MPIC achieves much better performances (eg
MMSEA/MPIC à 2 étages et du MPIC à 10 étages pour les Figures 8, 9 et2-stage MMSEA / MPIC and 10-stage MPIC for Figures 8, 9 and
10).10).
Le deuxième problème est celui de la détermination du nombre d'étage nécessaire à la convergence des performances (en terme de TEB) qui est un problème crucial pour l'implémentation du MPIC.The second problem is that of determining the number of stages necessary for performance convergence (in terms of BER) which is a crucial problem for the implementation of the MPIC.
Le troisième problème est celui de la détermination du facteur de pondération « .The third problem is that of determining the weighting factor ".
En effet, dans le cas du MPIC on n'a aucune information a priori pour sa détermination. Comme le MMSEA/MPIC est préférentiel lement constitué seulement de deux étages et que le premier étage fourni une bonne estimation des symboles, on fixe a à 1 pour traduire notre confiance à cette estimation et s'affranchir du problème de sa détermination.Indeed, in the case of MPIC we have no information a priori for its determination. Since the MMSEA / MPIC is preferably composed of only two stages and the first stage provides a good estimate of the symbols, we fix a to 1 to express our confidence in this estimate and to get rid of the problem of its determination.
Du point de vue complexité, il faut remarquer aussi qu'au prix d'un effort supplémentaire de calcul par rapport au MMSEA (régénération des interférences est leurs annulation suivant les différents trajets), il est possible avec le MMSEA/MPIC selon l'invention d'obtenir une amélioration notable des performances. Ainsi, le récepteur hybride MMSEA/MPIC à deux étages selon l'invention, présente un bon compromis performance/complexité.
Le domaine d'application privilégié de l'invention est celui des récepteurs avancés pour les terminaux mobiles 3G et plus. Le récepteur hybride selon l'invention présente de bonnes caractéristiques. Il donne des performances supérieures pour une complexité acceptable. Il représente ainsi, un bon compromis performance/complexité en comparaison aux approches existantes.From the point of view complexity, it should also be noted that at the cost of an additional computation effort compared to the MMSEA (regeneration of interference is their cancellation according to the different paths), it is possible with the MMSEA / MPIC according to the invention to achieve a noticeable improvement in performance. Thus, the two-stage MMSEA / MPIC hybrid receiver according to the invention has a good compromise between performance and complexity. The preferred field of application of the invention is that of advanced receivers for 3G mobile terminals and more. The hybrid receiver according to the invention has good characteristics. It gives superior performance for acceptable complexity. It represents a good compromise between performance and complexity compared to existing approaches.
Il est très approprié pour équiper les terminaux mobiles des catégories 7, 8, 9 et 10 de la norme HSDPA mode FDD. En effet, ces catégories de terminaux doivent supporter une modulation d'ordre supérieur 16QAM et un nombre de codes alloués qui peut aller jusqu'à 10 ou 15. Cependant, le récepteur hybride selon l'invention peut être utilisé pour tout système de communication sans fil utilisant du CDMA comme technique d'accès et nécessitant un traitement avancé, exemple des systèmes fortement chargés en utilisateurs.
It is very suitable to equip mobile terminals of categories 7, 8, 9 and 10 of HSDPA mode FDD. Indeed, these categories of terminals must support a 16QAM higher order modulation and a number of allocated codes which can be up to 10 or 15. However, the hybrid receiver according to the invention can be used for any communication system without wire using CDMA as an access technique and requiring advanced processing, eg systems heavily loaded with users.
Claims
1. Procédé de réception d'un signal analogique (r(t)) à étalement de spectre en bande de base issu d'un canal de propagation multi trajets, ledit signal analogique véhiculant des symboles, ce procédé comportant :A method for receiving a baseband spread spectrum analog signal (r (t)) from a multipath propagation channel, said analog signal carrying symbols, which method comprises:
- une étape (E220) de détermination automatique d'une profondeur optimale (popt), à partir de la réponse impulsionnelle dudit canal (h), et de la puissance {ση 2 ) du bruit thermique ;a step (E220) of automatic determination of an optimal depth (p opt ), from the impulse response of said channel (h), and the power {σ η 2 ) of the thermal noise;
- une étape (E240) d'égalisation multi codes dudit canal adaptée, en utilisant ladite profondeur optimale (popt), à délivrer une première estimation {du ιdxκ ) desdits symboles correspondant à chacun desdits codes (C1, Ck), cette étape (E240) d'égalisation étant une étape d'égalisation linéaire minimisant l'erreur quadratique moyenne ;a step (E240) of multi-code equalization of said adapted channel, by using said optimum depth (p opt ), to deliver a first estimate (d u ι d xκ ) of said symbols corresponding to each of said codes (C 1 , C k); ), said equalizing step (E240) being a linear equalization step minimizing the mean squared error;
- une étape (E40) pour régénérer, à partir desdits symboles estimés (dn ,dικ ), des répliques (fu rfu ) dudit signal analogique correspondant auxdits trajets ;a step (E40) for regenerating, from said estimated symbols (d n , d ικ ), replicas (f ur f u ) of said analog signal corresponding to said paths;
- une étape (E50) pour régénérer, à partir desdites répliques (r,, ,ru ), des interférences pour chacun desdits trajets ; eta step (E50) for regenerating, from said replicas (ri, r u ), interference for each of said paths; and
- une étape (E60) dite "étape d'annulation d'interférences" pour délivrer une deuxième estimation (d2Ud2κ ) desdits symboles en annulant lesdites interférences dudit signal analogique (r(t)) pour chacun desdits trajets.a step (E60) called an "interference cancellation step" for delivering a second estimate (d 2U d 2κ ) of said symbols by canceling said interference of said analog signal (r (t)) for each of said paths.
2. Procédé de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape (E240) d'égalisation linéaire travaille au rythme chip.2. Reception method according to claim 1, characterized in that said step (E240) of linear equalization works at the chip rate.
3. Procédé de réception selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte, préalablement à ladite étape (E240) d'égalisation linéaire au rythme chip, une étape (E210) pour délivrer, à partir dudit signal analogique (r(t)), un signal au rythme chip, ladite étape (E210) étant effectuée selon le principe général d'une étape de réception mise en œuvre dans un récepteur de type RAKE. 3. Reception method according to claim 2, characterized in that it comprises, prior to said step (E240) of linear equalization at the chip rate, a step (E210) for delivering, from said analog signal (r (t )), a chip rate signal, said step (E210) being performed according to the general principle of a reception step implemented in a RAKE type receiver.
4. Procédé de réception selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape d'égalisation utilise une matrice d'égalisation GMMSE de forme simplifiée :4. Reception method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said equalization step uses a simplified form of GMMSE equalization matrix:
Guxιsι = (HHDHDH + ση 2IQNrx , OÙ : F = H" D" DH = [DH)" DH est une matrice Toeplitz bande Hermitienne, dans laquelle : Uxιsι G = (H H H D DH + σ η 2 I QN r x, where: F = H "D" = DH [DH) "DH is a Toeplitz matrix Hermitian band, wherein:
- H est une matrice diagonale par bloc des gains complexes dudit canal,H is a block diagonal matrix of the complex gains of said channel,
- D est une matrice contenant des versions décalées aux retards dudit canal de l'impulsion de mise en forme dudit signal analogique en racine de Nyquist ;D is a matrix containing delayed versions of said channel of the formatting pulse of said Nyquist root analog signal;
- IQN est la matrice identité ; et- I Q N is the identity matrix; and
- la variance du bruit thermique.- the variance of the thermal noise.
5. Procédé de réception selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (E230) de calcul des coefficients de la première colonne de ladite matrice (F) Toeplitz bande Hermïtienne, au cours de laquelle :5. Reception method according to claim 4, characterized in that it comprises a step (E230) for calculating the coefficients of the first column of said matrix (F) Toeplitz Hermitian band, during which:
- on calcule (E232) une séquence de convolution (y) entre la réponse impulsionnelle discrète dudit canal (h) et l'impulsion (Ψ) de mise en forme dudit signal analogique en racine de Nyquist ;a convolution sequence (y) is computed (E232) between the discrete impulse response of said channel (h) and the pulse (Ψ) for shaping said analog Nyquist root signal;
- on calcule (E234) une séquence d'autocorrélation (R+yy) de ladite séquence de convolution (y) pour les retards positifs de ladite séquence de convolution ; etcalculating (E234) an autocorrelation sequence (R + yy) of said convolution sequence (y) for the positive delays of said convolution sequence; and
- on échantillonne (E236) ladite séquence d'autocorrélation (R+yy) au rythme chip.said autocorrelation sequence (R + yy) is sampled (E236) at the chip rate.
6. Procédé de réception selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que au cours de ladite étape (E220) de détermination automatique de ladite profondeur optimale6. Reception method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that during said step (E220) for automatically determining said optimum depth
- on calcule (E224) un filtre égaliseur d'une profondeur maximale prédéterminée (PMAX) et, pour toutes les profondeurs intermédiaires impaires (P) inférieures à ladite profondeur maximale prédéterminée (PMAX)/ un filtre égaliseur intermédiaire à profondeur finie (#(Jw ) de ladite profondeur intermédiaire (P), et on calcule (E226) une erreur relativean equalizing filter of a predetermined maximum depth (PMA X ) is calculated and, for all the odd intermediate depths (P) less than said predetermined maximum depth (PMAX) / a finite depth intermediate equalizer (# ( Jw) of said intermediate depth (P), and calculating (E226) a relative error
(e/MO entre l'élément central (^ (w+ή) dudit filtre (g(*lS[ ) et l'élément central { g^{ J (wmax + 1) ) dudit filtre (^ ) de profondeur maximale (PMAχ) ; et(e / M O between the central element (^ (w + ή) of said filter (g (* l S [ ) and the element central {g ^ { J (w max + 1)) of said filter (^) of maximum depth (P MA χ); and
- on choisit (E228) pour ladite profondeur optimale (popt), ladite profondeur intermédiaire minimale pour laquelle ladite erreur relative (er(u> ) est inférieure à un seuil (er ) d'erreur prédéterminé.selecting (E228) for said optimum depth (p opt ), said minimum intermediate depth for which said relative error (er (u> ) is less than a predetermined error threshold (er).
7. Procédé de réception selon la revendication 4 et 6, caractérisé en ce que ladite profondeur maximale (PMAX) est choisie (E222) telle que : PMAX = 4W + 1 (3) où W est la demi largeur de bande de ladite matrice (F) Toeplitz bande Hermitienne.7. Reception method according to claim 4 and 6, characterized in that said maximum depth (PMAX) is chosen (E222) such that: P MAX = 4W + 1 (3) where W is the half bandwidth of said matrix (F) Toeplitz Hermitian band.
8. Procédé de réception selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite profondeur maximale (PMAX) est choisie (E222) telle que :8. Reception method according to claim 6, characterized in that said maximum depth (PMAX) is chosen (E222) such that:
"W = 2Werf ((Eb/N0 )/l 0) avec PMAχ = 2wMAX + 1 (4) où W est la demi largeur de bande de ladite matrice (F) Toeplitz bande Hermitienne, Eb l'énergie par bit, N0 la densité spectrale monolatérale du bruit, et erf{ ) la fonction erreur définie par : erf(x)à 2 f* exp(-y2)dy"W = 2Werf ((E b / N 0 ) / l 0) with P MA χ = 2w MAX + 1 (4) where W is the half bandwidth of said matrix (F) Hermitian band Toeplitz, Eb the energy per bit, N 0 the monolateral spectral density of the noise, and erf {) the error function defined by: e rf ( x ) at 2 f * exp (-y 2 ) dy
00
9. Procédé de réception selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les coefficients dudit filtre égaliseur intermédiaire à profondeur finie (^2V ) sont obtenus (E224) à partir d'une matrice d'égalisation intermédiaire (GP) de la forme Gp =[Fp + ση 2iPY où est la variance du bruit, Ip la matrice identité et FP est une matrice Toeplitz Hermitienne intermédiaire qui traduit l'effet du canal et de l'impulsion de mise en forme discrète en racine de Nyquist dudit signal analogique, caractérisé en ce que ladite matrice d'égalisation intermédiaire (Gp) est obtenue (E224) récursivement par la formule9. Reception method according to any one of claims 6 to 8, wherein the coefficients of said finite depth intermediate equalizer filter (^ 2 V ) are obtained (E224) from an intermediate equalization matrix (G P ) of the form G p = [F p + σ η 2 i P Y where is the variance of the noise, I p the identity matrix and F P is an intermediate Hermitian Toeplitz matrix which expresses the effect of the channel and the impulse discrete Nyquist root formatting of said analog signal, characterized in that said intermediate equalization matrix (Gp) is obtained (E224) recursively by the formula
11
G P <v. +/>A*," K , initialisée par : G1 = —GP <v. + / > A *, "K, initialized by: G 1 = -
< +/<+ /
10. Procédé de réception selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il met en œuvre au moins une itération supplémentaire desdites étapes de régénération (E40, E50) et d'annulation d'interférences (E60) pour délivrer, à partir de ladite deuxième estimation des symboles (d2Ud2K ), au moins une troisième estimation desdîts symboles (dM ld^κ ).10. Reception method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it implements at least one additional iteration of said regeneration steps (E40, E50) and interference cancellation (E60) for issuing, from said second estimate of symbols (d 2U d 2K ), at least a third estimate of the symbol symbols (d M 1 d κ ).
11. Dispositif de réception d'un signal analogique (r(t)) à étalement de spectre en bande de base issu d'un canal de propagation multi trajets, ledit signal analogique véhiculant des symboles, ledit dispositif de réception comportant en série : - un égaliseur canal multi codes (Ci, Ck) dudit signal analogique (r(t)) adapté à délivrer, en utilisant une profondeur optimale (popt), déterminée automatiquement à partir de la réponse impulsionnelle dudit canal (h), et de la puissance {ση 2 ) du bruit thermique; une première estimation (ân ,d]κ ) desdits symboles correspondant à chacun desdits codes, ledit égaliseur étant adapté à effectuer une égalisation linéaire dudit canal minimisant l'erreur quadratique moyenne ;;11. Device for receiving an analog signal (r (t)) with a baseband spectrum spreading from a multipath propagation channel, said analog signal conveying symbols, said receiving device comprising in series: a multi-code channel equalizer (Ci, C k ) of said analog signal (r (t)) adapted to output, using an optimum depth (p opt ), automatically determined from the impulse response of said channel (h), and the power {σ η 2 ) of the thermal noise; a first estimate (â n , d ] κ ) of said symbols corresponding to each of said codes, said equalizer being adapted to perform a linear equalization of said channel minimizing the mean squared error ;;
- des moyens pour régénérer, à partir desdits symboles estimés (dn /d]K ), des répliques (fu ,fu ) dudit signal analogique correspondant auxdits trajets ; - des moyens pour régénérer, à partir desdites répliques (fu ,fu ), des interférences pour chacun desdits trajets ; etmeans for regenerating, from said estimated symbols (d n / d ) K ), replicas (f u , f u ) of said analog signal corresponding to said paths; means for regenerating, from said replicas (f u , f u ), interference for each of said paths; and
- des moyens pour délivrer une deuxième estimation (d2Ud2K ) desdits symboles en annulant lesdites interférences dudit signal analogique (r(t)) pour chacun desdits trajets.means for delivering a second estimate (d 2U d 2K ) of said symbols by canceling said interference of said analog signal (r (t)) for each of said paths.
12. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé de réception selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur. A computer program comprising instructions for performing the steps of the receiving method according to any one of claims 1 to 10 when said program is executed by a computer.
13. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé de réception selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. A computer-readable recording medium on which a computer program is recorded including instructions for performing the steps of the receiving method according to any one of claims 1 to 10.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06831279 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |