WO2017042482A1 - Procede et dispositif d'emission d'un signal multiporteuse avec modulation fb-ofdm comprenant une insertion de pilotes et programme d'ordinateur correspondant - Google Patents

Procede et dispositif d'emission d'un signal multiporteuse avec modulation fb-ofdm comprenant une insertion de pilotes et programme d'ordinateur correspondant Download PDF

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WO2017042482A1
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Definitions

  • Method and apparatus for transmitting a multicarrier signal with FB-OFDM modulation comprising a driver insertion and corresponding computer program.
  • the field of the invention is that of the communications implementing a filter bank multi-carrier modulation FB-OFDM for "Filter Bank Orthogonal Frequency Division Multiplexing".
  • the invention finds particular applications in the field of wireless communications (DAB, DVB (-T, T2, H, NGH), WiFi, WiMAX, WLAN, unguided optics, etc.) or wired (xDSL, PLC, optical , etc.) implementing multicarrier modulation.
  • the invention finds applications in the field of cellular communications, on uplink or downlink, for example in LTE / LTE-A systems or systems of future generations (5G, etc.).
  • OFDM modulations which make it possible to generate a multicarrier signal from complex symbols
  • filterbank-based modulations of the FBMC ("Filter-Bank multi-carrier") type
  • FBMC Filter-Bank multi-carrier
  • FBMC Frequency Sampling-FBMC
  • PPN-FBMC PolyPhase Network-FBMC
  • the FS-FBMC and the PPN-FBMC are promising techniques for the generation of multicarrier signals, because they make it possible to obtain a signal having a well-located spectrum in the time domain and in the frequency domain, while freeing oneself the insertion of a guard interval, required in OFDM.
  • the invention thus proposes a method of modulation of complex symbols, delivering a multi-carrier signal formed of FB-OFDM symbols, some of which include pilots.
  • the multicarrier modulation FB-OFDM is a modulation method which implements the following steps illustrated by FIG. 1a, for at least one block of NXK complex symbols, called base block, with N and K integers such that N> 1 and K> 1:
  • extension of the base block delivering a block of N X (2K-1) elements, said extended block;
  • phase-shifting of the extended block delivering a phase-shifted extended block
  • the receiver demodulates the received signal.
  • the steps implemented illustrated in FIG. 1b generally perform the inverse processing of the steps implemented on transmission.
  • the complex symbols are part of a communication signal and are associated with one or more specific applications (of possibly different nature: audio, video, text, etc.) that require the signal to be transmitted between two processing entities of this signal.
  • the invention thus proposes a solution for generating a multicarrier signal from at least one block of complex symbols, offering several advantages over modulations of the FBMC or OFDM type according to the prior art.
  • the proposed modulation technique has a reduced complexity compared to FBMC modulations according to the prior art.
  • the proposed modulation technique relies on the generation of a multicarrier signal from complex symbols, such as OFDM modulations, while FBMC modulations rely on the generation of a multicarrier signal. from real symbols.
  • the inventor has demonstrated that by using a specific pattern of symbols it is possible to use complex value symbols at the input of the modulator while nevertheless satisfying the condition of perfect reconstruction of the symbols.
  • the invention thus proposes a technique for repetition / distribution of complex symbols, implemented during a step of extending a basic block of complex symbols, making it possible to obtain an extended block defining a specific pattern.
  • Such complex symbols may be data symbols, possibly having a zero value, or drivers.
  • only the imaginary part of some complex symbols can be zero.
  • the extension rules are as follows:
  • a column comprising N elements corresponding to N first complex symbols of the base block referred to as the reference column
  • N o 2K-4 columns comprising N (2K-4) elements, of which N (K-2) elements corresponding to the N (K-2) remaining complex symbols of the base block and N (K-2) elements corresponding to the conjugates of N (K-2) remaining complex symbols of the base block.
  • certain FB-OFDM symbols include drivers.
  • the FB-OFDM modulation transmission method of complex symbols delivers a multi-carrier signal with N, K, j, q, m, i, n integers such that N> 1, K> l, l ⁇ j ⁇ N + 1, 0 ⁇ i ⁇ N, l ⁇ q ⁇ K, 0 ⁇ n ⁇ N, 0 ⁇ k ⁇ ( 2K - 2) where j is the densification of the pilots between the ⁇ lines, where q is the number of pilots in a row and i is a parameter.
  • the method includes positioning the drivers in the extended block at ⁇ rows and (2K-1) columns and positioning the data in the extended block at the free positions.
  • the complex data symbols of the basic block are positioned at the free positions of the extended block.
  • the extension rules are those used for the unmanned FB-OFDM symbol adapted to an extended block in which certain positions are already occupied by the pilots. These extension rules are as follows:
  • the proposed modulation technique Compared to OFDM modulations, the proposed modulation technique generates a signal better localized in frequency and having a better spectral efficiency. It is also more robust than OFDM modulation when synchronization is not perfect. In addition, the proposed modulation technique leads to a diversity of symbols, because of the use of complex symbols and their conjugate through the extension of the base block, which is not the case for type modulation OFDM.
  • the invention makes it possible to generate FB-OFDM symbols with drivers and data symbols and thus allows a receiver of FB-OFDM frames to estimate the channel from the received drivers.
  • the FB-OFDM symbol structure obtained is further fully compatible with a SISO or MIMO transmission.
  • the invention makes it possible to simplify the framing operation, since it makes it possible to modulate complex symbol blocks, unlike the FBMC and to obtain a fully compatible frame of the 3GPP standards specifying the LTE / LTE systems. A (Release 8 and following).
  • the invention in another embodiment, relates to a transmission device.
  • Such an emission device is particularly suitable for implementing the transmission method described above.
  • This is for example a base station of a cellular network for a downlink communication, or a terminal type computer, phone, tablet, set-top box (English “set-top box”), etc., for uplink communication.
  • This device can of course include the various characteristics relating to the transmission method according to the invention, which can be combined or taken separately. Thus, the features and advantages of this device are the same as those of the method described above. Therefore, they are not detailed further.
  • the invention also relates to one or more computer programs comprising instructions for implementing a transmission method as described above when the program or these programs are executed by a processor, and one or more programs of computer having instructions for implementing a transmission method as described above when the one or more programs are executed by a processor.
  • the methods according to the invention can therefore be implemented in various ways, in particular in hard-wired form and / or in software form.
  • the invention also relates to one or more computer-readable information carriers, and including instructions of one or more computer programs as mentioned above.
  • FIGS. 1a and 1b are diagrams of the main steps implemented by a multicarrier modulation FB-OFDM respectively on transmission and on reception;
  • FIG. 2 is a diagram of the structure of a frame implemented by a compatible system of a 3GPP LTE standard
  • FIG. 3 is a diagram of a multi-carrier FB-OFDM modulation on transmission with framing before transmission according to the invention
  • Fig. 10 is a diagram illustrating cyclic prefix addition and windowing operations
  • Figure 11 is a schematic diagram of the simplified structure of a modulator implementing a modulation technique according to a particular embodiment of the invention.
  • the general principle of the invention is based on a modulation technique on a carrier multiplex, implementing an extension of at least one block of complex symbols to be modulated, delivering an extended block defining a specific pattern of the symbols, called FB modulation.
  • FB modulation an extended block defining a specific pattern of the symbols.
  • At least one basic block of NXK complex symbols, C NxK , with N> 1 and K> 1, is considered as input to be modulated.
  • a complex symbol may be a data symbol, possibly carrying a null value, or a driver.
  • M is the total number of available carriers of the FB-OFDM modulator, M ⁇ N and M is an even integer.
  • N ⁇ M the number of carriers allocated to a user.
  • N the number of carriers allocated to a user.
  • ⁇ is a multiple of 12 in a compatible 3GPP LTE standard system.
  • the base block C NxK is extended by an extension module EXT, so as to obtain an extended block ⁇ ⁇ ⁇ (2 ⁇ - ⁇ ) comprising NX (2K-1) elements.
  • the number of columns is increased relative to the number of columns in the base block.
  • the elements forming the extended block are obtained from the complex symbols of the base block.
  • Each element of the extended block corresponds either to a complex symbol of the base block, either to the conjugate of a complex symbol of the basic block, or to the real or imaginary part of a complex symbol of the basic block.
  • the extended block C ⁇ x ( - 2 ⁇ _i ) comprises a column of N elements corresponding to N first complex symbols chosen randomly in the base block, called reference column.
  • the extended block furthermore includes:
  • 2K- 4 columns comprising N (2K-4) elements, of which N (K-2) elements corresponding to N (K-2) remaining complex symbols of the base block, columns of indices k and k + K, and N ( K- 2) elements corresponding to their conjugate, columns of indices K- 2- k and 2K-2- k, 0 k k K K / 2- 2, the columns of indices k and K-2-k being said symmetrical ie when one includes a symbol, the other includes its conjugate, likewise for the columns k + K and 2K- 2- k,
  • the extended block ⁇ ⁇ ⁇ . (2 ⁇ - ⁇ ) further comprises:
  • 2K-2 columns comprising N (2K-2) elements, of which N (K-1) elements corresponding to the N (K-1) remaining complex symbols of the base block, columns of indices k and k + K, and N (K-1) elements corresponding to the conjugates of N (K-1) remaining complex symbols of the base block, columns of indices K - 2 - k and 2K - 2 - k, 0 ⁇ k ⁇ (K - 1) / 2 - 1, the columns of indices k and K-2-k are said to be symmetrical likewise for the columns k + K and 2K- 2- k.
  • n 1 a5 Re (a6) a5 * a7 a8 Im (a6) a8 *
  • n 2 a9 Re (alO) a9 * all al2 Im (alO) al2 *
  • the extended block C ⁇ x ( - 2 ⁇ _i ) is obtained by positioning the drivers according to determined rules and positioning the data in the extended block to the positions remaining free.
  • the extension rules for the data are those used for the unmanned FB-OFDM symbol adapted to an extended block in which certain positions are already occupied by the pilots.
  • the rules of positioning of the pilots make it possible to minimize the loss of spectral efficiency due to the insertion of the pilots while preserving the symmetry rules in the positioning of the symbols defined in the absence of pilots. These rules ensure the absence of interference between data and drivers (interference between subcarriers).
  • the pilot positioning rules ensure that pilots on the same line are positioned closer to each other and are therefore impacted by similar channel coefficients. Such positioning is therefore useful for channel estimation in a MIMO case.
  • j, q, m, i, n be integers such that l ⁇ j ⁇ N + 1, 0 ⁇ i ⁇ N, l ⁇ q ⁇ K, 0 ⁇ n ⁇ N, 0 ⁇ k ⁇ (2K-2).
  • q is the number of pilots in a line
  • i is a parameter
  • j is the densification factor of pilot lines, that is to say that every j lines there is a -pilot line, that is say a line with at least one driver.
  • the parameter i indicates which line among the lines is the pilot line.
  • the pilots are positioned at the intersection of a pilot line and a pilot column, that is, a column that contains at least one pilot.
  • j N + 1 this means that there is no driver in the extended block.
  • the last two equations of the set impose in the line below each pilot line the insertion of zeros to prevent interference (no interference by construction) between pilots and data.
  • the values of the drivers can be those determined by a standard such as the 3GPPP LTE standard (for example QPSK symbols).
  • the values of i and j may vary from one FB-OFDM symbol to another FB-OFDM symbol.
  • the drivers inserted at the positions identified by P have a value that can be complex (for example from a QPSK modulation) or real (for example from a BPSK modulation). It can just as well be zero. This latter possibility is particularly important in a MIMO system since it makes it possible to avoid interference between pilots positioned at the same location but transmitted by different antennas.
  • the extended block C ⁇ x ( - 2 ⁇ _ i ) is obtained by positioning the data in the extended block at the positions remaining free while respecting the extension rules used for the unmanned FB-OFDM symbol. .
  • the rules to respect are:
  • the positioning of the data can be done as follows.
  • the process positions the complex symbols and their conjugate in the symmetrical columns which are not occupied by the pilots. If K is even, the process positions the real part and the imaginary part of the complex symbols separately in the two actual columns. Whether K is even or odd, the process places a complex symbol in the central column if the position is not occupied by a pilot.
  • the extended block is as follows:
  • the extended block is as follows:
  • the extended block C ⁇ x ( - 2 ⁇ _i) is phase shifted by a phase shift module ⁇ , applying a different phase shift line by line.
  • a phase shift for example implements a multiplication of all the elements of a row of the extended block by a value equal to (V-1), with n the index of the line going from 0 to Nl, with the exception the element corresponding to the reference column.
  • the block obtained is an extended block out of phase, noted
  • JJV X (2K -I) a phase permutation matrix
  • JNX (2K-I) [/ ix (2K -i)] with N e [0 ⁇ ⁇ - 1]
  • jix (2Jf-i) is a row vector whose all elements are equal to (V-1), except the element with the same index as the reference column which is equal to 1.
  • the extended phase-shifted block can then be obtained from the following equation:
  • ⁇ is the operator corresponding to the product of Hadamard.
  • phase-shifted extended block C ⁇ X ( -2 KI) is filtered by a ⁇ filter, delivering a filtered XJV X (2K-I) block of NX (2K-1) filtered elements.
  • the filtered block can then be obtained from the following equations:
  • Such filtering implements, for example, a filter of length 2K-1, such that the value of the coefficient of the filter of the same index as the reference column, referred to as the reference coefficient, is equal to 1, and the values of the other coefficients of the filter are symmetrical with respect to reference coefficient.
  • ⁇ ix (2if-i) ⁇ - ⁇ ⁇ ⁇ -2 ' ⁇ ⁇ h ⁇ > ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ' ⁇ ⁇ hK-2 ' ⁇ - ⁇ -h] in which the backbone ⁇ is equal to 1 and all the other elements are symmetrical with respect to the central element.
  • the coefficients / i of the filter can be calculated so as to respect the Nyquist criterion:
  • a fourth step 14 the NX (2K-1) elements of the filtered block Xjvx filtered (2JF-i) its t niappés by a mapper MAP MK frequency samples.
  • the mapping implements, for each line of the filtered block, a cyclic shift modulo MK, making it possible to bring the element belonging to the reference column into ([(n + m) K mod MK] + l) -th position with m the index of the first carrier allocated to a given user, with m ranging from 0 to M-N-1, and n the index of the line going from 0 to (Nl), and a summation column by column elements obtained after cyclic shift.
  • This vector of MK frequency samples can be presented in the form of a column vector, in which each element corresponds to an input of a transformation module from the frequency domain to the time domain.
  • mapping step aims at mapping each line XI X ( 2 K -I) of the filtered block to the MK inputs of a transformation module of the . frequency domain to the time domain is obtained at the output of the step of mapping a vector size column MK, denoted ⁇ ⁇ ⁇ > 1 u i t P had to be defined by the following equations:
  • the method may interleave non-null and non-null frequency samples from drivers.
  • the MK frequency samples are transformed from the frequency domain to the time domain, using a conventional transformation, for example an inverse Fourier transform.
  • a column vector of size MK, denoted s MKx1 comprising the time samples of the multicarrier signal is thus obtained.
  • ÎMK X MK is a representative matrix of an inverse Fourier transform, with (.) H the conjugated transposed operator.
  • the number of available carriers (M) may be greater than or equal to the number of carriers allocated (N) to a user.
  • a compatible 3GPP LTE standard system performs framing according to a structure illustrated in FIG. 2.
  • a frame has a duration of 10 ms, it comprises 10 subframes of duration 1 ms each.
  • the system assigns at least one sub-frame per user.
  • Each subframe has two slots of 0.5 ms duration.
  • a slot has an integer number of OFDM symbols, seven as shown.
  • Each OFDM symbol is preceded by a CP cyclic prefix.
  • the method comprises a framing 16 of the FB-OFDM symbols carried out by a framing module MT.
  • This framing is advantageously compatible with a frame structure defined according to the 3GPP LTE standard.
  • the frame according to the invention is divided into subframes of several slots of duration 0.5 ms.
  • a slot comprises at least one FB-OFDM symbol corresponding to the FB-OFDM modulation of a base block with the addition of a cyclic prefix and the copy of weighted samples of the FB-OFDM symbol at the beginning and at the end of this symbol.
  • the framing includes adding a cyclic prefix at the beginning of the FB-OFDM symbol and adding windowing data at the beginning and end of the slot.
  • At least one slot comprises two FB-OFDM symbols, the first of which contains drivers and the second only data.
  • the framing includes adding a cyclic prefix at the beginning of each FB-OFDM symbol and adding windowing data at the beginning and end of the FB-OFDM symbol.
  • Lcp (x) and Lwin (x) can be determined arbitrarily provided that they satisfy the relation (18).
  • Lcp (x) and Lwin (x) are as follows:
  • Lcp (x) and Lwin (x) can be determined arbitrarily provided that they satisfy the relation (19).
  • the values Lcp (x) and Lwin (x) can be determined arbitrarily provided that they satisfy the relation (19).
  • the values Lcp (x) and Lwin (x) can be determined arbitrarily provided that they satisfy the relation (19).
  • Lcp (x) and Lwin (x) are as follows:
  • Lcp (x) and Lwin (x) are as follows:
  • Lcp (x) and Lwin (x) can be determined arbitrarily provided that they satisfy the relation (21).
  • the order of the six symbols is free and can be imposed arbitrarily.
  • the relation between Lcp (x) and Lwin (x) is as follows:
  • a cyclic prefix and windowing data is illustrated in Figure 10.
  • the method copies the first Lwin samples of the FB-OFDM symbol and adds them to the end of the symbol to form so-called tail samples.
  • the process copies the last Lcp + Lwin samples of the FB-OFDM symbol (without including the tail samples) and adds them to the beginning of the FB-OFDM symbol to form the so-called top samples.
  • FIG. 11 is a diagram of the simplified structure of a modulation device implementing, in particular, an FB-OFDM modulation according to a particular embodiment of the invention.
  • a modulator comprises a memory Mem_E comprising a buffer memory, a processing unit equipped for example with a microprocessor ⁇ ⁇ _ ⁇ , and driven by the computer program Pg_E , implementing the modulation method according to one embodiment of the invention.
  • the code instructions of the computer program Pg_E are for example loaded into a RAM before being executed by the processor of the processing unit ⁇ _ ⁇ .
  • the processing unit ⁇ _ ⁇ receives as input at least one base block of complex symbols, denoted C NxK .
  • the microprocessor of the processing unit ⁇ _ ⁇ implements the steps of the modulation method described above, according to the instructions of the computer program Pg_E, to generate a multi-carrier signal formed of symbols FB-OFDM framed.
  • the modulator comprises, in addition to the buffer Mem_E:
  • an extension module of the base block C NXK delivering a block of NX (2K-1) elements, called extended block C ⁇ x ( - 2 # ⁇ +!), constructed as previously described;
  • phase shift module of the extended block delivering an extended block out of phase
  • an interleaving module of the frequency samples delivering a vector ⁇ ⁇ ⁇ of MK frequency samples intertwined
  • an FB-OFDM symbol screening module before transmission of the corresponding multicarrier signal.
  • modules are driven by the microprocessor of the processing unit ⁇ _ ⁇ .

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif d'émission avec modulation FB-OFDM de symboles complexes délivrant un signal à porteuses multiples. Selon l'invention, un tel dispositif d'émission avec modulation FB-OFDM de symboles complexes délivrant un signal multi porteuse, comprend un module d'extension (EXT) d'un bloc de base de N x K symboles complexes comprenant des données et des pilotes. Le module d'extension (EXT) délivre un bloc de N x (2K— 1) éléments, dit bloc étendu, dans lequel : - les pilotes selon positionnés selon des règles déterminées et puis les données sont positionnées aux positions libres.

Description

Procédé et dispositif d'émission d'un signal multiporteuse avec modulation FB-OFDM comprenant une insertion de pilotes et programme d'ordinateur correspondant.
1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des communications mettant en œuvre une modulation multiporteuse à banc de filtres FB-OFDM pour « Filter Bank Orthogonal Frequency Division Multiplexing ».
L'invention trouve notamment des applications dans le domaine des communications sans fil (DAB, DVB(-T, T2, H, NGH), WiFi, WiMAX, WLAN, optique non guidée, etc.) ou filaires (xDSL, PLC, optique, etc.) mettant en œuvre une modulation multiporteuse.
En particulier, l'invention trouve des applications dans le domaine des communications cellulaires, sur voie montante ou descendante, par exemple dans les systèmes LTE/LTE-A ou les systèmes de futures générations (5G, etc).
2. Art antérieur
On connaît plusieurs techniques permettant de générer des signaux à porteuses multiples. Parmi ces techniques, on connaît les modulations de type OFDM, qui permettent de générer un signal à porteuses multiples à partir de symboles complexes, et les modulations à base de banc de filtres, de type FBMC (« Filter-Bank multi-carrier »), qui permettent de générer un signal à porteuses multiples à partir de symboles réels.
Les principales techniques utilisées pour générer un signal multiporteuse de type FBMC sont le FS-FBMC (« Frequency Sampling-FBMC ») et le PPN-FBMC (« PolyPhase Network- FBMC »). Ces différentes techniques sont notamment présentées dans le document « FBMC physical layer : a primer », M. Bellanger, PHYDYAS, Juin 2010.
Le FS-FBMC et le PPN-FBMC sont des techniques prometteuses pour la génération de signaux à porteuses multiples, car elles permettent d'obtenir un signal présentant un spectre bien localisé dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel, tout en s 'affranchissant de l'insertion d'un intervalle de garde, nécessaire en OFDM.
Elles souffrent toutefois de plusieurs inconvénients, notamment en termes de complexité (en nombre de calculs) et de compatibilité avec d'autres techniques de traitement du signal classiquement utilisées en OFDM (comme par exemple le codage espace/temps, l'estimation de canal, l'égalisation, etc).
Il existe donc un besoin pour une technique de modulation à porteuses multiples, ne présentant pas l'ensemble des inconvénients de l'art antérieur.
3. Exposé de l'invention
L'invention propose ainsi un procédé de modulation de symboles complexes, délivrant un signal à porteuses multiples formés de symboles FB-OFDM dont certains comprennent des pilotes. La modulation multiporteuse FB-OFDM est un procédé de modulation qui met en œuvre les étapes suivantes illustrées par la figure la, pour au moins un bloc de N X K symboles complexes, dit bloc de base, avec N et K des entiers tels que N > 1 et K > 1 :
extension du bloc de base, délivrant un bloc de N X (2K— 1) éléments, dit bloc étendu ;
- déphasage du bloc étendu, délivrant un bloc étendu déphasé ;
filtrage du bloc étendu déphasé, délivrant un bloc de N X (2K— 1) éléments filtrés, dit bloc filtré ;
mappage des N X (2K— 1) éléments filtrés du bloc filtré sur MK échantillons fréquentiels, avec M le nombre total de porteuses et M≥ N ;
- transformation des MK échantillons fréquentiels du domaine fréquentiel vers le domaine temporel, délivrant le signal à porteuses multiples.
Le récepteur effectue une démodulation du signal reçu. Les étapes mises en œuvre illustrées par la figure lb effectuent en général le traitement inverse des étapes mises en œuvre à l'émission.
Les symboles complexes font partie d'un signal de communication et sont associés à une ou plusieurs applications déterminées (de nature éventuellement différente : audio, vidéo, texte, etc) qui nécessitent de transmettre le signal entre deux entités de traitement de ce signal.
L'invention propose ainsi une solution pour la génération d'un signal à porteuses multiples à partir d'au moins un bloc de symboles complexes, offrant plusieurs avantages par rapport aux modulations de type FBMC ou OFDM selon l'art antérieur.
Notamment, la technique de modulation proposée présente une complexité réduite par rapport aux modulations de type FBMC selon l'art antérieur.
En particulier, la technique de modulation proposée repose sur la génération d'un signal à porteuses multiples à partir de symboles complexes, comme les modulations de type OFDM, alors que les modulations de type FBMC reposent sur la génération d'un signal à porteuses multiples à partir de symboles réels.
Du fait de l'utilisation de symboles réels en entrée d'un modulateur FBMC, un recouvrement entre au moins deux symboles multiporteuses est nécessaire après les opérations de transformée de Fourier inverse, alors que ce recouvrement entre symboles multiporteuses n'est pas nécessaire pour une modulation de type OFDM ou pour un procédé selon l'invention.
De ce fait, il est possible d'utiliser les techniques de traitement du signal classiquement utilisées dans le cadre des modulations OFDM, comme par exemple le codage MIMO, les techniques de réduction du facteur de crête (en anglais PAPR ou « Peak-to-Average Power Ratio »), les techniques d'estimation de canal et les techniques d'égalisation, avec une technique de modulation mise en œuvre selon l'invention. La technique de modulation proposée est donc compatible avec d'autres techniques de traitement du signal classiquement utilisées en OFDM.
L'inventeur est en effet parvenu à démontrer que l'utilisation de symboles à valeurs réelles en entrée du modulateur (obtenus en séparant les parties réelle et imaginaire de chaque symbole complexe) n'est pas une condition nécessaire à la reconstruction parfaite des symboles ( NxK = CWxif). L'inventeur a démontré qu'en utilisant un motif spécifique de symboles, il est possible d'utiliser des symboles à valeurs complexes en entrée du modulateur tout en satisfaisant néanmoins la condition de reconstruction parfaite des symboles.
L'invention propose ainsi une technique de répétition/distribution des symboles complexes, mise en œuvre au cours d'une étape d'extension d'un bloc de base de symboles complexes, permettant d'obtenir un bloc étendu définissant un motif spécifique. De tels symboles complexes peuvent être des symboles de données, présentant éventuellement une valeur nulle, ou des pilotes. Eventuellement, seule la partie imaginaire de certains symboles complexes peut être nulle.
Lorsque le bloc de base ne comprend pas de pilote, les règles d'extension sont les suivantes :
o une colonne comprenant N éléments correspondant à N premiers symboles complexes du bloc de base, dite colonne de référence ;
si K est impair :
o 2K-2 colonnes comprenant N(2K-2) éléments, dont N(K-l) éléments correspondant aux N(K— 1) symboles complexes restants du bloc de base et N(K-l) éléments correspondant aux conjugués desdits NK-N symboles complexes restants du bloc de base ;
si K est pair :
o deux colonnes comprenant 2N éléments, dont N éléments correspondant à la partie réelle de N deuxièmes symboles complexes du bloc de base, distincts des N premiers symboles complexes, et N éléments correspondant à la partie imaginaire des N deuxièmes symboles complexes ;
o 2K-4 colonnes comprenant N(2K-4) éléments, dont N(K-2) éléments correspondant aux N(K— 2) symboles complexes restants du bloc de base et N(K-2) éléments correspondant aux conjugués des N(K— 2) symboles complexes restants du bloc de base.
Selon l'invention, certains symboles FB-OFDM comprennent des pilotes. Selon l'invention, pour au moins un bloc de N X K symboles complexes comprenant des données et des pilotes dit bloc de base, le procédé d'émission avec modulation FB-OFDM de symboles complexes délivre un signal multi porteuse avec N, K, j, q, m, i, n des entiers tels que N > l, K > l, l≤j < N + l, 0≤ i < N, l≤ q < K, 0≤n < N, 0≤ k≤ (2K - 2), j étant la densification des pilotes entres les Ν lignes, q étant le nombre de pilotes dans une ligne et i étant un paramètre. Le procédé comprend le positionnement des pilotes dans le bloc étendu à Ν lignes et (2K-1) colonnes et le positionnement des données dans le bloc étendu aux positions libres. Le procédé est tel que : q=l ou K paire et q > 1 impaire ou K et q > 1 impaires, des pilotes sont positionnés à l'intersection d'une colonne d'indice k = (K— 1) et des lignes d'indice n tel que mod(n— i, = 0 ;
K paire et q > 1 paire alors q' = q ou paire et q > 1 impaire alors q' = q— 1 :
o des pilotes sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n et des colonnes d'indice k = 3K/2— 1 ± m avec mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, o des pilotes nuls sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n+1 et des colonnes d'indice k = K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, K impaire et q > 1 paire alors q' = q ou K et q > 1 impairs alors q' = q— 1 :
o des pilotes sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n et d'une part des colonnes d'indice k = K— l)/2 + K + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K - ï)/2 + K - 1 - m avec mod(n - = 0 et 0 < m≤ q'/2 - 1, o des pilotes nuls sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n+1 et d'une part des colonnes d'indice k = (K— l)/2 + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K - l)/2 - 1 - m avec mod(n - = 0 et 0 < m≤ q'/2 - 1.
Les symboles complexes de données du bloc de base sont positionnés aux positions libres du bloc étendu. Les règles d'extension sont celles utilisées pour le symbole FB-OFDM sans pilote adaptées à un bloc étendu dans lequel certaines positions sont déjà occupées par les pilotes. Ces règles d'extension sont donc les suivantes :
o positionnement de symboles complexes de données aux intersections libres des colonnes d'indice k et des lignes d'indice n et positionnement de leurs conjugués aux intersections libres des colonnes d'indice K— 2— k et des lignes d'indice n avec 0≤ k≤ (K)/2— 2 si K est pair et 0 < k≤ (K - l)/2 - 1 si K est impair,
K pair,
o positionnement de symboles complexes de données restants aux intersections libres des colonnes d'indice k + K et des lignes d'indice n et positionnement de leurs conjugués aux intersections libres des colonnes d'indice 2K— 2— k et des lignes d'indice n, avec 0 < k≤ K/2 - 2,
o positionnement de la partie réelle et séparément de la partie imaginaire de symboles complexes de données restants aux intersections libres de la colonne d'indice K/2— 1 et des lignes d'indice n et aux intersections libres de la colonne d'indice K/2— 1 + K et des lignes d'indice n,
K impair,
o positionnement de symboles complexes de données restants aux intersections libres des colonnes d'indice k + K et des lignes d'indice n et positionnement de leurs conjugués aux intersections libres des colonnes d'indice 2K— 2— k et des lignes d'indice n avec 0 < k≤ (Κ - ϊ)/2 - 1.
Par rapport aux modulations de type OFDM, la technique de modulation proposée génère un signal mieux localisé en fréquence et présentant une meilleure efficacité spectrale. Elle est également plus robuste que la modulation OFDM lorsque la synchronisation n'est pas parfaite. En outre, la technique de modulation proposée entraîne une diversité de symboles, du fait de l'utilisation de symboles complexes et de leur conjugué grâce à l'extension du bloc de base, ce qui n'est pas le cas pour la modulation de type OFDM.
L'invention permet de générer des symboles FB-OFDM avec des pilotes et des symboles de données et permet par conséquent à un récepteur des trames FB-OFDM d'effectuer une estimation du canal à partir des pilotes reçus. La structure des symboles FB-OFDM obtenue est en outre totalement compatible d'une émission SISO ou MIMO.
L'invention permet de simplifier l'opération de mise en trame, puisqu'elle permet de moduler des blocs de symboles complexes, à la différence du FBMC et d'obtenir une trame totalement compatible des standards du 3GPP spécifiant les systèmes LTE/LTE-A (Release 8 et suivantes).
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé [recopie des revendications 2-9]
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif d'émission.
Un tel dispositif d'émission est notamment adapté à mettre en œuvre le procédé d'émission décrit précédemment. Il s'agit par exemple d'une station de base d'un réseau cellulaire pour une communication sur voie descendante, ou d'un terminal de type ordinateur, téléphone, tablette, boîtier décodeur (en anglais « set-top box »), etc., pour une communication sur voie montante. Ce dispositif peut bien sûr comporter les différentes caractéristiques relatives au procédé d'émission selon l'invention, qui peuvent être combinées ou prises isolément. Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux du procédé décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
L'invention concerne encore un ou plusieurs programmes d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé d'émission tel que décrit ci-dessus lorsque ce ou ces programmes sont exécutés par un processeur, et un ou plusieurs programmes d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé d'émission tel que décrit ci-dessus lorsque ce ou ces programmes sont exécutés par un processeur.
Les procédés selon l'invention peuvent donc être mis en œuvre de diverses manières, notamment sous forme câblée et/ou sous forme logicielle.
L'invention concerne aussi un ou plusieurs supports d'informations lisibles par un ordinateur, et comportant des instructions d'un ou plusieurs programmes d'ordinateur tels que mentionné ci-dessus.
4. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
les figures la et lb sont des schémas des principales étapes mises en œuvre par une modulation multiporteuse FB-OFDM respectivement à l'émission et à la réception ;
la figure 2 est un schéma de la structure d'une trame mise en œuvre par un système compatible d'un standard 3GPP LTE ;
la figure 3 est un schéma d'une modulation multiporteuse FB-OFDM à l'émission avec mise en trame avant émission selon l'invention ;
la figure 4 est un schéma comparatif de la structure d'une trame DL en voie descendante selon un standard 3GPP LTE et d'une trame selon l'invention comprenant un seul symbole FB-OFDM (groupe 1) modulé avec K=7 ;
la figure 5 est un schéma comparatif de la structure d'une trame DL en voie descendante selon un standard 3GPP LTE et de trois trames selon l'invention comprenant deux symboles FB-OFDM (groupe 2) modulés avec respectivement K=l et K=6 (mode 1) ou K=2 et K=5 (mode 2) ou K=3 et K=4 (mode 3) ;
la figure 6 est un schéma comparatif de la structure d'une trame DL en voie descendante selon un standard 3GPP LTE et de quatre trames selon l'invention comprenant trois symboles FB-OFDM (groupe 3) modulés, une trame comprend soit deux symboles FB- OFDM modulés avec K=l et un symbole FB-OFDM modulé avec K=5 (mode 1), soit trois symboles FB-OFDM modulés respectivement avec K=l, K=2 et K=4 (mode 2), soit deux symboles FB-OFDM modulés avec K=3 et le troisième modulé avec K=l (mode 3), soit deux symboles FB-OFDM modulés avec K=2 et le troisième modulé avec K=3 (mode 4) ; la figure 7 est un schéma comparatif de la structure d'une trame DL en voie descendante selon un standard 3GPP LTE et de trois trames selon l'invention comprenant quatre symboles FB-OFDM (groupe 4) modulés, une trame comprend soit trois symboles FB- OFDM modulés avec K=l et un symbole OF-OFDM modulé avec K=4 (mode 1), soit deux symboles FB-OFDM modulés avec K=l, un troisième modulé avec K=2 et un quatrième modulé avec K=3 (mode 2), soit trois symboles FB-OFDM modulés avec K=2 et le quatrième modulé avec K=l (mode 3) ;
la figure 8 est un schéma comparatif de la structure d'une trame DL en voie descendante selon un standard 3GPP LTE et de deux trames selon l'invention comprenant cinq symboles FB-OFDM (groupe 5) modulés, une trame comprend soit quatre symboles FB- OFDM modulés avec K=l et un symbole OF-OFDM modulé avec K=3 (mode 1), soit trois symboles FB-OFDM modulés avec K=l et deux symboles FB-OFDM modulés avec K=2 (mode 2) ;
la figure 9 est un schéma comparatif de la structure d'une trame DL en voie descendante selon un standard 3GPP LTE et d'une trame selon l'invention comprenant six symboles FB-OFDM (groupe 6) modulés, la trame comprend cinq symboles FB-OFDM modulés avec K=l et un symbole FB-OFDM modulé avec K=2 ;
la figure 10 est un schéma illustrant les opérations d'ajout de préfixe cyclique et de fenêtrage ;
la figure 11 est un schéma de la structure simplifiée d'un modulateur mettant en œuvre une technique de modulation selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
5. Description de modes de réalisation de l'invention
Le principe général de l'invention repose sur une technique de modulation sur un multiplex de porteuses, mettant en œuvre une extension d'au moins un bloc de symboles complexes à moduler, délivrant un bloc étendu définissant un motif spécifique des symboles, dite modulation FB-OFDM. Une telle modulation FB-OFDM est décrite en détail dans la demande FR 1550728 du 30/01/15.
L'utilisation d'un tel motif spécifique de symboles permet en effet d'utiliser des symboles à valeurs complexes (issus d'une modulation associant un symbole complexe à des données binaires d'entrée) en entrée du modulateur FB-OFDM et de satisfaire la condition de reconstruction parfaite des symboles : CNxK = NxK.
Selon un mode de réalisation, les principales étapes mises en œuvre par une modulation FB-OFDM sont illustrées par la figure la décrite ci-après.
On considère en entrée au moins un bloc de base de N X K symboles complexes, CNxK , avec N > 1 et K > 1, à moduler.
CNxK = Chaque symbole complexe est noté Cn k, avec k l'indice
Figure imgf000008_0001
du symbole complexe dans l'intervalle temporel (en anglais « symbol duration », i.e. de la colonne du bloc), 0≤ k≤ K— 1, et n l'indice de la ligne du bloc, 0 < n≤ N— 1. Un symbole complexe peut être un symbole de données, portant éventuellement une valeur nulle, ou un pilote.
M est le nombre total de porteuses disponibles du modulateur FB-OFDM, M≥ N et M est un entier pair.
Si l'on considère un système de communication cellulaire mettant en œuvre plusieurs utilisateurs, on a N < M, avec N le nombre de porteuses allouées à un utilisateur. Par exemple, Ν est un multiple de 12 dans un système compatible d'un standard 3GPP LTE.
Au cours d'une première étape 11, le bloc de base CNxK est étendu par un module d'extension EXT, de façon à obtenir un bloc étendu ·ΝΧ(2Κ-Ι) comprenant N X (2K— 1) éléments. Le nombre de colonnes est augmenté par rapport au nombre de colonnes du bloc de base.
Les éléments formant le bloc étendu sont obtenus à partir des symboles complexes du bloc de base. Chaque élément du bloc étendu correspond soit à un symbole complexe du bloc de base, soit au conjugué d'un symbole complexe du bloc de base, soit à la partie réelle ou imaginaire d'un symbole complexe du bloc de base.
Lorsque les symboles complexes ne comprennent que des données, il n'y a pas de pilotes donc, les règles d'extension sont les suivantes.
Le bloc étendu C^x(-2^_i) comprend une colonne de N éléments correspondant à N premiers symboles complexes choisis aléatoirement dans le bloc de base, dite colonne de référence.
Si K est pair, le bloc étendu
Figure imgf000009_0001
comprend en outre :
deux colonnes comprenant 2N éléments, dont N éléments correspondant à la partie réelle de N deuxièmes symboles complexes du bloc de base, distincts des N premiers symboles complexes, et N éléments correspondant à la partie imaginaire des N deuxièmes symboles complexes, dites colonnes réelles d'indices k=K/2-l et k=K/2- 1+K,
2K— 4 colonnes comprenant N(2K— 4) éléments, dont N(K— 2) éléments correspondant aux N(K— 2) symboles complexes restants du bloc de base, colonnes d'indices k et k + K, et N(K— 2) éléments correspondant à leur conjugué, colonnes d'indices K— 2— k et 2K— 2— k, 0≤ k≤ K/2— 2, les colonnes d'indices k et K- 2-k étant dites symétriques i.e. lorsque l'une comprend un symbole, l'autre comprend son conjugué, de même pour les colonnes k + K et 2K— 2— k,
Si K est impair, le bloc étendu ^·ΝΧ.(2Κ-Ι) comprend en outre :
- 2K— 2 colonnes comprenant N(2K— 2) éléments, dont N(K— 1) éléments correspondant aux N(K— 1) symboles complexes restants du bloc de base, colonnes d'indices k et k + K, et N(K— 1) éléments correspondant aux conjugués des N(K— 1) symboles complexes restants du bloc de base, colonnes d'indices K - 2 - k et 2K - 2 - k, 0 < k≤ (K - l)/2 - 1, les colonnes d'indices k et K- 2-k étant dites symétriques de même pour les colonnes k + K et 2K— 2— k.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la colonne de référence est la colonne centrale du bloc étendu, son indice est k=K-l.
Il est également possible d'effectuer une permutation des colonnes symétriques entre elles. A titres d'exemples, avec la colonne de référence comme colonne centrale :
- si N est égal à 4 et K est égal à 4, le bloc de base :
Figure imgf000009_0002
peut être étendu sous la forme suivante :
Ln,k k=0 k=l k=2 k=3 k=4 k=5 k=6 n=0 al Re(a2) al* a3 a4 Im(a2) a4*
n=l a5 Re(a6) a5* a7 a8 Im(a6) a8*
n=2 a9 Re(alO) a9* all al2 Im(alO) al2*
n=3 al3 Re(al4) al3* al5 al6 Im(al4) al6*
Le bloc étendu a selon cet exemple N X (2K— 1) = 28 éléments. La permutation de colonnes symétriques peut être effectuée entre les colonnes k=0 et k=2 et entre les colonnes k=4 et k=6.
si N est égal à 4 et K est égal à 3, le bloc de base :
Figure imgf000010_0003
peut être étendu sous la forme suivante :
Figure imgf000010_0004
Le bloc étendu a selon cet exemple N X (2K— 1) = 20 éléments.
De manière plus générale, le bloc étendu ·ΝΧ(2Κ-Ι) Peut être obtenu à partir des équations suivantes :
Figure imgf000010_0001
si est impair :
Figure imgf000010_0002
en y ajoutant la colonne de référence.
Lorsque le bloc de base de N X K symboles complexes comprend des données et des pilotes, le bloc étendu C^x(-2^_i) est obtenu en positionnant les pilotes selon des règles déterminées et en positionnant les données dans le bloc étendu aux positions restées libres. Les règles d'extension pour les données sont celles utilisées pour le symbole FB-OFDM sans pilote adaptées à un bloc étendu dans lequel certaines positions sont déjà occupées par les pilotes. Les règles de positionnement des pilotes permettent de minimiser la perte d'efficacité spectrale due à l'insertion des pilotes tout en conservant les règles de symétries dans le positionnement des symboles définies en l'absence de pilotes. Ces règles assurent l'absence d'interférence entre données et pilotes (interférence entre sous porteuses). En outre, les règles de positionnement des pilotes assurent que les pilotes sur une même ligne sont positionnés au plus près les uns des autres et sont par suite impactés par des coefficients de canal similaires. Un tel positionnement est donc utile pour une estimation de canal dans un cas MIMO.
Soient j, q, m, i, n des entiers tels que l≤j < N + l, 0≤i < N, l≤q < K, 0≤n < N, 0 < k≤ (2K— 2). q est le nombre de pilotes dans une ligne, i est un paramètre, j est le facteur de densification de lignes-pilotes, c'est-à-dire que chaque j lignes il y a une ligne -pilote, c'est-à-dire une ligne avec au moins un pilote. Le paramètre i indique quelle ligne parmi les j lignes est la ligne-pilote.
Les pilotes sont positionnés à l'intersection d'une ligne-pilote et d'une colonne -pilote, c'est-à-dire une colonne qui contient au moins un pilote.
Les lignes-pilotes d'indice n vérifient la relation : mod(n— t,y) = 0 avec n l'indice dans le bloc étendu, n £ {0, 1, ... , N— 1}, ;' E {1, .. , JV + 1}. Quand j = N + 1 ceci signifie qu'il n'y a pas de pilote dans le bloc étendu.
A titre d'exemple, pour N=6, K=5, i=l et j=3, les lignes-pilotes i.e. qui vérifient mod(n— t,y) = 0 sont les suivantes (lignes d'indice n=l et 4) :
Figure imgf000011_0001
Lorsque q=l, il ne peut y avoir qu'une colonne -pilote compte tenu des règles de symétrie à respecter pour le positionnement des données (i.e. il n'y a qu'un pilote dans la ligne -pilote). Cette colonne -pilote est la colonne d'indice k = (K— 1), il s'agit de la colonne centrale. En reprenant l'exemple précédent, cette colonne a pour indice k=4. Il y a donc seulement deux pilotes de positionnés pour cet exemple. La position d'un pilote est indiquée par la lettre P :
Ln,k 0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1 P Lorsque 1 < q < K et lorsque K et q sont paires, les règles de détermination des lignes- pilotes sont les suivantes :
Figure imgf000012_0001
Les deux premières équations de l'ensemble définissent des colonnes-pilotes symétriques de la colonne d'indice k = 3if/2— 1. La sélection de ces colonnes limite l'impact sur les règles de positionnement des données définies en l'absence de pilote. Les deux dernières équations de l'ensemble imposent dans la ligne en-dessous de chaque ligne-pilote l'insertion de zéros pour empêcher les interférences (pas d'interférence par construction) entre pilotes et données.
A titre d'exemple, pour N=6, K=4, i=l et j=3, q=2, les lignes-pilotes i.e. qui vérifient mod(n— = 0 sont les suivantes (lignes d'indice n=l et 4), les lignes où sont positionnés les zéros ont pour indice : n = 2 et n = 5.
Figure imgf000012_0003
Lorsque 1 < q < K et lorsque K est pair et q est impair alors q = q' + 1 avec q' un nombre pair, les règles de détermination des lignes-pilotes sont similaires aux précédentes en remplaçant q par q' et en outre en utilisant la colonne centrale comme colonne-pilote :
Cn,3K/2-l+m —
Figure imgf000012_0002
pour ra = 1, ... , q'/2
n,3K/2 = P m+q'/2/hK/2-r, pour m = 1, ... , q'/2
>n,K-l (4) E
Cn+l,K/2-l+m pour m = 1, ... , q'/2
Ln+l,K/2-l-m pour m = 1, ... , q'/2 Les valeurs des pilotes (Pm, Pm+q' j2) peuvent être celles déterminées par un standard tel le standard du 3GPPP LTE (par exemple des symboles QPSK).
A titre d'exemple, pour N=6, K=4, i=l et j=3, q=3, les lignes-pilotes i.e. qui vérifient mod(n— t,y) = 0 sont les suivantes (lignes d'indice n=l et n=4), les lignes où sont positionnés les zéros ont pour indice : n = 2 et n = 5, et par rapport au tableau précédent la colonne d'indice k=3 est une colonne -pilote :
Figure imgf000013_0002
Lorsque K est impair, les règles précédentes définies pour K pair doivent être adaptées Elles deviennent,
pour q pair :
' rCn,(K-l)/2+K+m ~ pour m = 0, ... , q/2— 1
Figure imgf000013_0001
C En,(K-l)/2+K-l ~ /hf (K-l)/2-m pour m = 0, ... , q/2— 1
(5) n+l,(K-l)/2+m pour m = 0, ... , q/2— 1
lCn+l,(/f-l)/2-l-m = 0 pour m = 0, ... , q/2— 1
En reprenant l'exemple précédent N=6, i=l et j=3 avec K=5.
Pour q=2 :
^n,k 0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1 P P
2 0 0
3
4 P P
5 0 0
Pour q=4
Ln,k 0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1 P P P P 2 0 0 0 0
3
4 P P P P
5 0 0 0 0 pour q impair (q = q' + 1) :
Cn,(K-l)/2+K+m = (/(-i)/2+l+m pour m 0 q'/2
Cn,(K-l)/2+K-l-m = P m+q'/2/h K-l)/2-m P0Ur m 0 q'/2
Cn,K-l = Pq
Cn+i,{K-i)/2+m = 0 pour m 0 q'/2
£n+i,(K-i)/2-i-m = 0 pour m 0 q'/2
En reprenant l'exemple précédent N=6, i=l et j=3 avec K=5.
Pour q= 3 :
Figure imgf000014_0001
De manière globale, les règles de positionnement des pilotes sont les suivantes :
pour q=l ou pour K pair et q > 1 impair ou pour K et q > 1 impairs, des pilotes sont positionnés à l'intersection d'une colonne (centrale) d'indice k = (K— 1) et des lignes d'indice n tel que mod(n— = 0 ;
pour K et q > 1 paires alors q' = q ou pour K paire et q > 1 impaire alors q' = q— 1 :
o des pilotes sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n et des colonnes d'indice k = 3K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, o des pilotes nuls sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n+1 et des colonnes d'indice k = K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, pour K impair et q > 1 paire alors q' = q ou pour K et q > 1 impairs alors q' = q— 1 :
o des pilotes sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n et d'une part des colonnes d'indice k = K— l)/2 + K + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K - l)/2 + K - 1 - m tels que mod(n - = 0 et 0 < m≤ q' /2 - 1, o des pilotes nuls sont positionnés à l'intersection des lignes d'indice n+1 et d'une part des colonnes d'indice k = (K— l)/2 + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K— l)/2— 1 — m tels que mod(n— = 0 et 0 < m≤ q'/2 — 1.
Les valeurs de i et j peuvent varier d'un symbole FB-OFDM à un autre symbole FB- OFDM.
Les pilotes insérés aux positions identifiées par P ont une valeur qui peut être complexe (par exemple issue d'une modulation QPSK) ou réelle (par exemple issue d'une modulation BPSK). Elle peut tout aussi bien être nulle. Cette dernière possibilité est particulièrement importante dans un système MIMO puisqu'elle permet d'éviter une interférence entre pilotes positionnés à un même emplacement mais émis par différentes antennes.
Après le positionnement des pilotes, le bloc étendu C^x(-2^_i) est obtenu en positionnant les données dans le bloc étendu aux positions restées libres tout en respectant les règles d'extension utilisées pour le symbole FB-OFDM sans pilote. Les règles à respecter sont :
si K est pair :
Figure imgf000015_0001
^n,k k £ [0, {K - l)/2 - 1]
C N, X(2K-Ï) (8)
Cn,k+K — n,2 k £ [0, (K - l)/2 - 1]
Le positionnement des données peut se dérouler de la manière suivante.
Le procédé initialise l'indice de ligne n=0 du bloc étendu C^X(2jf_i).
Puis, pour la ligne d'indice n, le procédé positionne les symboles complexes et leur conjugué dans les colonnes symétriques qui ne sont pas occupées par les pilotes. Si K est pair, le procédé positionne séparément la partie réelle et la partie imaginaire des symboles complexes dans les deux colonnes réelles. Que K soit pair ou impair, le procédé positionne un symbole complexe dans la colonne centrale si la position n'est pas occupée par un pilote. Le procédé incrémente l'indice de ligne, n=n+l . Si n<N alors le procédé reboucle et traite la ligne n. Sinon, la construction du bloc étendu est finie.
En reprenant l'exemple précédent N=6, i=l et j=3, K=5 et q= 3.
A l'issu de l'étape de positionnement des pilotes, le bloc étendu est le suivant :
r LnE,k 0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1 P P P 2 0 0
3
4 P P P
5 0 0
A l'issu du positionnement des données, le bloc étendu est le suivant :
Figure imgf000016_0002
Au cours d'une deuxième étape 12, le bloc étendu C^x (-2^_i) est déphasé par un module de déphasage φ, en appliquant un déphasage différent ligne par ligne. Un tel déphasage met par exemple en œuvre une multiplication de tous les éléments d'une ligne du bloc étendu par une valeur égale à (V— l) , avec n l'indice de la ligne allant de 0 à N-l, à l'exception de l'élément correspondant à la colonne de référence. Le bloc obtenu est un bloc étendu déphasé, noté
^ΝΧ(2Κ-1)·
Par exemple, si on note JJVX(2K -I) a matrice de permutation de phase, elle s'exprime sous la forme : JNX(2K-I) = [/ix(2K -i)] avec N e [0< ^— 1] ou jïx(2Jf-i) est un vecteur ligne dont tous les éléments sont égaux à (V— l) , sauf l'élément de même indice que la colonne de référence qui est égal 1.
Le bloc étendu déphasé peut alors être obtenu à partir de l'équation suivante :
Figure imgf000016_0001
où Θ est l'opérateur correspondant au produit de Hadamard.
Au cours d'une troisième étape 13, le bloc étendu déphasé C^X (-2K-I) est filtré par un filtre π, délivrant un bloc filtré XJVX(2K -I) de N X (2K— 1) éléments filtrés. Le bloc filtré peut alors être obtenu à partir des équations suivantes :
/ E
LJVX(2K -1) = HNx(2if-l) ©CNx(2if-l) (10)
Un tel filtrage met par exemple en œuvre un filtre de longueur 2K— 1, tel que la valeur du coefficient du filtre de même indice que la colonne de référence, dit coefficient de référence, soit égale à 1, et les valeurs des autres coefficients du filtre soient symétriques par rapport au coefficient de référence. Par exemple, on note "Νχ^2κ-ι) ^a matrice de filtrage, définie par : JVX(2K _I) = ljvxih{x (-2K -i) ou IJV I est un vecteur colonne formé d'éléments égaux à 1 et
^ix(2if-i) un vecl:eur de filtrage formé des coefficients du filtre, à valeurs réelles tel que :
^ix(2if-i) = ΐΛκ-ΐ' ^κ-2'■■■ · h{> ^ο ' ^ί'■■■ < h-K-2' h-κ-ι] dans lequel l'élément central Ιιζ est égal à 1 et tous les autres éléments sont symétriques par rapport à l'élément central.
En particulier, les coefficients /i du filtre peuvent être calculés de façon à respecter le critère Nyquist :
(K)2 = i
2 (11)
+ ( -fc )2 1 , pour k€ [1, K ~ 1]'
Au cours d'une quatrième étape 14, les N X (2K— 1) éléments filtrés du bloc filtré Xjvx(2Jf-i) sont niappés par un mappeur MAP sur MK échantillons fréquentiels.
Le mappage met en œuvre, pour chaque ligne du bloc filtré, un décalage cyclique modulo MK, permettant d' amener l'élément appartenant à la colonne de référence en ([(n + m)K mod MK] + l)-ième position, avec m l'indice de la première porteuse allouée à un utilisateur donné, avec m allant de 0 à M— N— 1, et n l'indice de la ligne allant de 0 à (N-l), et une sommation colonne par colonne des éléments obtenus après décalage cyclique. Ce vecteur de MK échantillons fréquentiels peut être présenté sous la forme d'un vecteur colonne, dans lequel chaque élément correspond à une entrée d'un module de transformation du domaine fréquentiel vers le domaine temporel.
Si l'on reprend l'expression générique du bloc filtré, XJVX(2K -I l'étape de mappage vise à mapper chaque ligne XIX(2K -I) du bloc filtré aux MK entrées d'un module de transformation du domaine fréquentiel vers le domaine temporel. On obtient en sortie de l'étape de mappage un vecteur colonne de taille MK, noté ΥΜΚΧΙ> 1ui Peut être défini par les équations suivantes :
Figure imgf000017_0001
SifXl = ( lx -l) ^(2K -l)xMif) (14) ur n≠ 0 (15)
n = 0 (16)
Figure imgf000017_0002
la matrice unité de taille (2K— 1) X (2K— 1) et (. )T est l'opérati transposé.
Au cours d'une cinquième étape facultative, le procédé peut entrelacer les échantillons fréquentiels non nuls et non obtenus à partir de pilotes.
Au cours d'une sixième étape 15, les MK échantillons fréquentiels, éventuellement entrelacés, sont transformés du domaine fréquentiel vers le domaine temporel, en utilisant une transformation classique, par exemple une transformée de Fourier inverse. On obtient ainsi un vecteur colonne de taille MK, noté sMKxl , comprenant les échantillons temporels du signal à porteuses multiples.
Par exemple, un tel signal est obtenu à partir de l'équation suivante :
SMKXI = ^ΜΚΧΜΚ- ΫΜΚΧΙ (17)
(ou sMKxl = ÎMKXMK- ΎΜΚΧΙ si on ne met pas en œuvre d'entrelacement)
où ÎMKXMK est une matrice représentative d'une transformée de Fourier inverse, avec (. )H l'opérateur transposé conjugué.
Comme indiqué ci-dessus, le nombre de porteuses disponibles (M) peut être supérieur ou égal au nombre de porteuses allouées (N) à un utilisateur.
Ainsi, dans le système LTE par exemple, seules 300 porteuses sont utilisées pour transmettre les données utiles, parmi les 512 porteuses disponibles. Ces 300 porteuses sont en outre groupées en 25 groupes de 12 porteuses chacun, encore appelés « chunks ». Des chunks différents peuvent être alloués à différents utilisateurs.
Un système compatible d'un standard 3GPP LTE effectue une mise en trame selon une structure illustrée par la figure 2. Une trame a une durée de 10ms, elle comporte 10 sous trames de durée 1 ms chacune. Le système attribue au minimum une sous trame par utilisateur. Chaque sous trame comporte deux slots de durée 0,5ms. Un slot comporte un nombre entier de symboles OFDM, sept selon l'illustration. Chaque symbole OFDM est précédé d'un préfixe cyclique CP.
Selon un mode de réalisation illustré par le schéma de la figure 3, le procédé comprend une mise en trame 16 des symboles FB-OFDM effectué par un module de tramage MT. Cette mise en trame est avantageusement compatible d'une structure de trame définie selon le standard 3GPP LTE. Ainsi, la trame selon l'invention est découpée en sous-trames de plusieurs slots de durée 0,5 ms. Un slot comprend au moins un symbole FB-OFDM correspondant à la modulation FB-OFDM d'un bloc de base avec l'ajout d'un préfixe cyclique et la copie d'échantillons pondérés du symbole FB-OFDM au début et à la fin de ce symbole.
Selon un mode de réalisation illustré par la figure 4 (groupe 1), un slot comprend un seul symbole FB-OFDM modulé avec K=7. La mise en trame comprend l' ajout d'un préfixe cyclique au début du symbole FB-OFDM et l'ajout de données issues d'un fenêtrage en début et en fin de slot.
Selon un mode de réalisation, au moins un slot comprend deux symboles FB-OFDM dont le premier contient des pilotes et le deuxième uniquement des données. Selon un mode de réalisation illustré par la figure 5 (groupe 2), au moins un slot comprend deux symboles FB-OFDM et les symboles FB-OFDM sont modulés avec respectivement K=l et K=6 (mode 1) ou K=2 et K=5 (mode 2) ou K=3 et K=4 (mode 3). La mise en trame comprend l'ajout d'un préfixe cyclique au début de chaque symbole FB-OFDM et l'ajout de données issues d'un fenêtrage en début et en fin de symbole FB-OFDM.
Groupe 2. Mode 1. Lorsque K=l, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 66,6Ίμ&. Lorsque K=6, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 6*66,67μ8. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l ou 2 (premier ou second symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwin(x) > 0 . La relation entre Lcp(x) et Lwin(x) est la suivante :
2
{L p{x) + 2 * Lwin(x)) + 7 * 66.67/J.S = 0.5ms (18)
Groupe 2. Mode 2. Lorsque K=2, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 2*66, 67μ8. Lorsque K=5, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 5*66, 67μ8. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l ou 2 (premier ou second symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , L m(x) > 0 . Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (18).
Groupe 2. Mode 3. Lorsque K=3, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 3*66, 67μ8. Lorsque K=4, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 4*66, 67μ8. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l ou 2 (premier ou second symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwm(x) > 0. Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (18).
Selon un mode de réalisation illustré par la figure 6 (groupe 3), au moins un slot comprend trois symboles FB-OFDM et, soit deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=5 (mode 1), soit les trois symboles FB-OFDM sont modulés respectivement avec K=l, K=2 et K=4 (mode 2), soit deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=3 et le troisième est modulé avec K=l (mode 3), soit deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 et le troisième est modulé avec K=3 (mode 4).
Groupe 3. Mode 1. Deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole FB- OFDM est modulé avec K=5. Lorsque K=l, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 66,67μ8. Lorsque K=5, le symbole FB-OFDM généré a une durée de 5*66,67μ8. L'ordre des trois symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3 (premier, deuxième et troisième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwin(x) > 0 . La relation entre Lcp(x) et Lwin(x) est la suivante :
Figure imgf000020_0001
Groupe 3. Mode 2. Les trois symboles FB-OFDM sont modulés respectivement avec K=l (soit 66,6Ίμ&), K=2(soit 2*66, 67μβ) et K=4(soit 4*66,67μ8). L'ordre des trois symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3 (premier, deuxième et troisième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , L m(x) > 0. Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (19).
Groupe 3. Mode 3. Deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=3 (soit 3*66, 67μδ chacun) et le troisième est modulé avec K=l(soit 66,67μ8). L'ordre des trois symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3 (premier, deuxième et troisième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwm(x) > 0. Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (19).
Groupe 3. Mode 4. Deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 (soit 2*66, 67μβ chacun) et le troisième est modulé avec K=3 (soit 3*66, 67μ8). L'ordre des trois symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3 (premier, deuxième et troisième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwm(x) > 0. Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (19).
Selon un mode de réalisation illustré par la figure 7 (groupe 4), au moins un slot comprend quatre symboles FB-OFDM et, soit trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole OF-OFDM est modulé avec K=4 (mode 1), soit deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l, un troisième est modulé avec K=2 et un quatrième est modulé avec K=3 (mode 2), soit trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 et le quatrième est modulé avec K=l (mode 3).
Groupe 4. Mode 1. Trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l (soit 66,67μ8 chacun) et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=4 (soit 4*66, 67μ8). L'ordre des quatre symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3,4 (premier, deuxième, troisième et quatrième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0, Lwm(x) > 0. La relation entre Lcp(x) et Lwin(x) est la suivante :
4
Figure imgf000020_0002
Groupe 4. Mode 2. Deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l (soit 66,67μ8 chacun), un symbole FB-OFDM est modulé avec K=2 (soit 2*66,67μ8) et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=3 (soit 3*66, 67μ8). L'ordre des quatre symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3,4 (premier, deuxième, troisième et quatrième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0, Lwin(x) > 0. Les valeursLcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (20).
Groupe 4. Mode 3. Trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 (soit 2*66, 67μβ chacun) et le quatrième est modulé avec K=l (soit 66,67μ8). L'ordre des quatre symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3,4 (premier, deuxième, troisième et quatrième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwm(x) > 0 . Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (20).
Selon un mode de réalisation illustré par la figure 8 (groupe 5), au moins un slot comprend cinq symboles FB-OFDM et, soit quatre symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole OF-OFDM est modulé avec K=3 (mode 1), soit trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 (mode 2).
Groupe 5. Mode 1. Quatre symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l (soit 66,67μ8 chacun) et un symbole OF-OFDM est modulé avec K=3 (soit 3*66,67μ8). L'ordre des cinq symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3, 4, 5 (premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0, Lwm(x) > 0. La relation entre Lcp(x) et Lwin(x) est la suivante :
5
T (Lcp{x) + 2 * Lwin(x)) + 7 * 66.67μθ = 0.5ms. (21)
Groupe 5. Mode 2. Trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l (soit 66,67μ8 chacun) et deux symbole OF-OFDM est modulé avec K=2 (soit 2*66,67μ8). L'ordre des cinq symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3, 4, 5 (premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0, Lwm(x) > 0. Les valeurs Lcp(x) et Lwin(x) peuvent être déterminées de manière arbitraire à condition qu'elles vérifient la relation (21).
Selon un mode de réalisation illustré par la figure 9 (groupe 6), au moins un slot comprend six symboles FB-OFDM et, cinq symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l(soit 66,67μ8 chacun) et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=2 (soit 2*66,67μ8 chacun) (mode 1). L'ordre des six symboles est libre et peut donc être imposé de manière arbitraire. Soient Lcp(x) et Lwin(x) les durées du préfixe cyclique et des données issues du fenêtrage avec x=l, 2, 3, 4, 5, 6 (premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième symboles FB-OFDM), Lcp(x) > 0 , Lwin(x) > 0. La relation entre Lcp(x) et Lwin(x) est la suivante :
6
{Lcpix) + 2 * Lwin(x) ) + 7 * 66.67 μβ = 0.5m*. (22) —1
L'ajout d'un préfixe cyclique et de données de fenêtrage à un symbole FB-OFDM est illustré par la figure 10. Dans une première étape, le procédé copie les Lwin premiers échantillons du symbole FB-OFDM et les ajoute à la fin du symbole pour former les échantillons dits de queue (tail). Dans une deuxième étape, le procédé copie les Lcp+Lwin derniers échantillons du symbole FB-OFDM (sans y inclure les échantillons de queue) et les ajoute au début du symbole FB-OFDM pour former les échantillons dits de tête. Dans une troisième étape, le procédé multiplie les premiers Lwin échantillons de tête et les Lwin échantillons de queue avec 2*Lwin coefficients d'une fenêtre w(n), n=l , .. . ,2*Lwin.
La figure 11 est un schéma de la structure simplifiée d'un dispositif de modulation mettant notamment en œuvre une modulation de type FB-OFDM selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
Comme illustré en figure 11 , un modulateur selon un mode de réalisation particulier de l'invention comprend une mémoire Mem_E comprenant une mémoire tampon, une unité de traitement équipée par exemple d'un microprocesseur μ Ρ_Ε, et pilotée par le programme d'ordinateur Pg_E, mettant en œuvre le procédé de modulation selon un mode de réalisation de l'invention.
A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur Pg_E sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement μΡ_Ε. L'unité de traitement μΡ_Ε reçoit en entrée au moins un bloc de base de symboles complexes, noté CNxK. Le microprocesseur de l'unité de traitement μΡ_Ε met en œuvre les étapes du procédé de modulation décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur Pg_E, pour générer un signal à porteuses multiples formé de symboles FB-OFDM mis en trame. Pour cela, le modulateur comprend, outre la mémoire tampon Mem_E :
un module d'extension du bloc de base CNXK, délivrant un bloc de N X (2K— 1) éléments, dit bloc étendu C^x(-2 #■+!) , construit comme décrit précédemment ;
un module de déphasage du bloc étendu
Figure imgf000022_0001
, délivrant un bloc étendu déphasé
*~·ΝΧ(2Κ+1) '
- un module de filtrage du bloc étendu déphasé C jx(-2K+1 délivrant un bloc de N X (2K— 1) éléments filtrés, dit bloc filtré Xjvx(2if+i
un module de mappage des N X (2K— 1) éléments filtrés du bloc filtré Xjvx(2if+i) sur MK échantillons fréquentiels, délivrant un vecteur YMKXI> avec M e nombre total de porteuses et M≥ N ;
- éventuellement un module d'entrelacement des échantillons fréquentiels, délivrant un vecteur ΫΜΚΧΙ de MK échantillons fréquentiels entrelacés ;
un module de transformation des MK échantillons fréquentiels, éventuellement entrelacés, du domaine fréquentiel vers le domaine temporel, délivrant les MK échantillons temporels sMifxl formant un symbole FB-OFDM ;
un module de tramage de symboles FB-OFDM avant émission du signal multiporteuse correspondant.
Ces modules sont pilotés par le microprocesseur de l'unité de traitement μΡ_Ε.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'émission avec modulation FB-OFDM de symboles complexes délivrant un signal multi porteuse, caractérisé en ce que, pour au moins un bloc de N X K symboles complexes comprenant des données et des pilotes dit bloc de base, avec N, K, j, q, m, i, n des entiers tels que N > 1, K > 1, 1 < j < N + 1, 0 < i < N, 1≤ q < K, 0 < n < N, 0 < k≤ (2K - 2) , j étant la densification des pilotes entres les Ν lignes, q étant le nombre de pilotes dans une ligne, i étant un paramètre, la modulation comprend le positionnement des pilotes dans un bloc étendu à Ν lignes et (2K-1) colonnes avec :
pour q=l ou pour K pair et q > 1 impair ou pour K et q > 1 impairs, le positionnement de pilotes à l'intersection d'une colonne (centrale) d'indice k = (K— 1) et des lignes d'indice n tel que mod(n— = 0 ;
pour K et q > 1 paires alors q' = q ou pour K paire et q > 1 impaire alors q' = q— 1 :
o le positionnement de pilotes à l'intersection des lignes d'indice n et des colonnes d'indice k = 3K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, o le positionnement de pilotes nuls à l'intersection des lignes d'indice n+1 et des colonnes d'indice k = K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, pour K impair et q > 1 paire alors q' = q ou pour K et q > 1 impairs alors q' = q— 1 :
o le positionnement de pilotes à l'intersection des lignes d'indice n et d'une part des colonnes d'indice k = K— l)/2 + K + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K - l)/2 + K - 1 - m tels que mod(n - = 0 et 0 < m≤ q'/2 - 1, o le positionnement de pilotes nuls à l'intersection des lignes d'indice n+1 et d'une part des colonnes d'indice k = (K— l)/2 + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K— l)/2— 1— m tels que mod(n— = 0 et 0 < m≤ q'/2— 1. et comprend le positionnement des données dans le bloc étendu aux positions libres.
2. Procédé d'émission selon la revendication 1 comprenant une mise en trame des symboles FB- OFDM, la trame étant découpée en sous-trames de plusieurs slots, un slot comprenant au moins un symbole FB-OFDM correspondant à la modulation FB-OFDM d'un bloc de base avec l'ajout d'un préfixe cyclique et la copie d'échantillons pondérés du symbole FB-OFDM au début et à la fin de ce symbole.
3. Procédé d'émission selon la revendication 2 dans lequel un slot comprend un seul symbole FB- OFDM modulé avec K=7 (group 1).
4. Procédé d'émission selon la revendication 2 dans lequel au moins un slot comprend deux symboles FB-OFDM dont le premier contient des pilotes et le deuxième uniquement des données.
5. Procédé d'émission selon l'une des revendications 2 ou 4 dans lequel au moins un slot comprend deux symboles FB-OFDM (groupe 2) et dans lequel les symboles FB-OFDM sont modulés avec respectivement K=l et K=6 ou (mode 1) K=2 et K=5 (mode 2) ou K=3 et K=4 (mode 3).
6. Procédé d'émission selon la revendication 2 dans lequel au moins un slot comprend trois symboles FB-OFDM (groupe 3) et dans lequel soit deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=5 (mode 1), soit les trois symboles FB-
OFDM sont modulés respectivement avec K=l , K=2 et K=4 (mode 2), soit deux symboles FB- OFDM sont modulés avec K=3 et le troisième est modulé avec K=l (mode 3), soit deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 et le troisième est modulé avec K=3 (mode 4).
7. Procédé d'émission selon la revendication 2 dans lequel au moins un slot comprend quatre symboles FB-OFDM (groupe 4) et dans lequel soit trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=4 (mode 1), soit deux symboles FB- OFDM sont modulés avec K=l , un troisième est modulé avec K=2 et un quatrième est modulé avec K=3 (mode 2), soit trois symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 et le quatrième est modulé avec K=l (mode 3).
8. Procédé d'émission selon la revendication 2 dans lequel au moins un slot comprend cinq symboles FB-OFDM (groupe 5) et dans lequel soit quatre symboles FB-OFDM sont modulés avec K=l et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=3 (mode 1) soit trois symboles FB- OFDM sont modulés avec K=l et deux symboles FB-OFDM sont modulés avec K=2 (mode 2).
9. Procédé d'émission selon la revendication 2 dans lequel au moins un slot comprend six symboles FB-OFDM (groupe 6) et dans lequel cinq symboles FB-OFDM sont modulés avec
K=l et un symbole FB-OFDM est modulé avec K=2 (mode 1).
10. Dispositif d'émission avec modulation FB-OFDM de symboles complexes délivrant un signal multi porteuse, caractérisé en ce qu'il comprend le module suivant, activé pour au moins un bloc de N X K symboles complexes comprenant des données et des pilotes dit bloc de base, avec N, K, j, q, m, i, n des entiers tels que N > l, K > l, l≤j < N + l, Q≤ i < N, l≤ q < K, 0 < n < N, 0 < k≤ 2K - 2) :
un module d'extension du bloc de base, délivrant un bloc de N X (2K— 1) éléments, dit bloc étendu, effectuant le positionnement des pilotes dans un bloc étendu à Ν lignes et (2K-1) colonnes, j étant la densification des pilotes entres les Ν lignes, q étant le nombre de pilotes dans une ligne, i étant un paramètre, avec :
q=l ou K est paire et q > 1 est impaire ou K et q > 1 sont impairs, le positionnement de pilotes à l'intersection d'une colonne (centrale) d'indice k = K— 1) et des lignes d'indice n tel que mod(n— = 0 ;
- K et q > 1 sont paires alors q' = q ou K est paire et q > 1 est impaire alors q' = q— 1 :
o le positionnement de pilotes à l'intersection des lignes d'indice n et des colonnes d'indice k = 3K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, o le positionnement de pilotes nuls à l'intersection des lignes d'indice n+1 et des colonnes d'indice k = K/2— 1 ± m tels que mod(n— = 0 et 1 < m≤ q'/2, K impair et q > 1 paire alors q' = q ou K et q > 1 sont impairs alors q' = q — 1:
o le positionnement de pilotes à l'intersection des lignes d'indice n et d'une part des colonnes d'indice k = (K— l)/2 + K + m et d'autre part des colonnes d'indice k = (K - l)/2 + K - l - m tels que mod(n - = 0 et 0 < m≤ q' /2 - 1, o le positionnement de pilotes nuls à l'intersection des lignes d'indice n+1 et d'une part des colonnes d'indice k = (K— l)/2 + m et d'autre part des colonnes d'indice k = K— l)/2— 1 — m tels que mod(n— = 0 et 0 < m≤ q'/2— 1. et avec le positionnement des données dans le bloc étendu aux positions libres.
11. Dispositif d'émission selon la revendication précédente comprenant en outre un module de mise en trame des symboles FB-OFDM, la trame étant découpée en sous-trames de plusieurs slots, un slot comprenant au moins un symbole FB-OFDM correspondant à la modulation FB- OFDM d'un bloc de base avec l'ajout d'un préfixe cyclique et la copie d'échantillons pondérés du symbole FB-OFDM au début et à la fin de ce symbole.
12. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé d'émission selon la revendication 1 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
PCT/FR2016/052224 2015-09-08 2016-09-07 Procede et dispositif d'emission d'un signal multiporteuse avec modulation fb-ofdm comprenant une insertion de pilotes et programme d'ordinateur correspondant WO2017042482A1 (fr)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1550728A (fr) 1967-01-07 1968-12-20
WO2013173992A1 (fr) * 2012-05-23 2013-11-28 Renesas Mobile Corporation Procédé et appareil pour communiquer avec des terminaux mobiles à porteuses multiples
WO2014198346A1 (fr) * 2013-06-14 2014-12-18 Huawei Technologies Co., Ltd. Emetteur multiporteuse a banc de filtres pour emettre un signal multiporteuse

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1550728A (fr) 1967-01-07 1968-12-20
WO2013173992A1 (fr) * 2012-05-23 2013-11-28 Renesas Mobile Corporation Procédé et appareil pour communiquer avec des terminaux mobiles à porteuses multiples
WO2014198346A1 (fr) * 2013-06-14 2014-12-18 Huawei Technologies Co., Ltd. Emetteur multiporteuse a banc de filtres pour emettre un signal multiporteuse

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FAOUZI BADER ET AL: "Pilot Pattern Adaptation and Channel Estimation in MIMO WiMAX-like FBMC System", WIRELESS AND MOBILE COMMUNICATIONS (ICWMC), 2010 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 20 September 2010 (2010-09-20), pages 111 - 116, XP031795962, ISBN: 978-1-4244-8021-0 *
M BELLANGER ET AL: "FBMC Physical Layer: a Primer", 27 May 2010 (2010-05-27), pages 1 - 31, XP055239692, Retrieved from the Internet <URL:http://www.ict-phydyas.org/teamspace/internal-folder/FBMC-Primer_06-2010.pdf> [retrieved on 20160108] *
M. BELLANGER: "FBMC physical laver : a primer", PHYDYAS, June 2010 (2010-06-01)

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