WO2020260177A1 - Procede de generation d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps, procede d'estimation de symboles vehicules par un tel signal, produits programme d'ordinateur et dispositifs correspondants - Google Patents

Procede de generation d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps, procede d'estimation de symboles vehicules par un tel signal, produits programme d'ordinateur et dispositifs correspondants Download PDF

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WO2020260177A1
WO2020260177A1 PCT/EP2020/067276 EP2020067276W WO2020260177A1 WO 2020260177 A1 WO2020260177 A1 WO 2020260177A1 EP 2020067276 W EP2020067276 W EP 2020067276W WO 2020260177 A1 WO2020260177 A1 WO 2020260177A1
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WO
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chirp
chirps
symbol
given
modulation
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/067276
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Inventor
Guillaume Ferre
Original Assignee
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique De Bordeaux
Centre National De La Recherche Scientifique
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/103—Chirp modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B2001/6912—Spread spectrum techniques using chirp

Definitions

  • TITLE Method for generating a signal comprising a temporal succession of chirps, method for estimating symbols conveyed by such a signal, computer program products and corresponding devices.
  • the field of the invention is that of the transmission of data via the use of a waveform called “chirp”.
  • the invention relates more particularly to a method for generating and processing such a waveform which exhibits improved performance compared to existing techniques with comparable complexity of implementation.
  • Such a waveform is used for data transmission via communication links of different kinds, eg acoustics, radio frequency, etc.
  • the LoRa ® technology dedicated to low consumption transmission by objects connected via a radiofrequency link uses such a waveform.
  • the invention thus has applications, in particular, but not exclusively, in all areas of personal and professional life in which connected objects are present. These include, for example, the fields of health, sport, domestic applications (security, household appliances, etc.), object tracking, etc.
  • these connected objects are for the most part nomadic. In particular, they must be able to transmit the data produced, regularly or on demand, to a remote user.
  • patent EP 2 449 690 B1 describes an information transmission technique, on which the LoRa ® technology is based.
  • the first feedback comes from unsatisfactory user experiences linked to the limited performance of the radio link in real conditions.
  • the modulation used appears to be sensitive to both the temporal and the frequency synchronization of the receiver.
  • intra-system collisions between transmissions from different objects connected to a given base station are inevitable.
  • the use of the ISM frequency band amplifies this phenomenon via potential interference with other radio frequency devices using other radio protocols in the same frequency band (inter-system collisions).
  • a method for generating a signal comprising a temporal succession of chirps among M chirps, a s-th chirp among said M chirps being associated with a modulation symbol of rank s of a constellation of M symbols, s being an integer from 0 to Ml.
  • the s-th chirp results from a modulation of a basic chirp of which an instantaneous frequency varies between a first instantaneous frequency and a second instantaneous frequency during a symbol time Ts.
  • Such a generation method comprises, for the generation of a given chirp in the temporal succession of chirps:
  • the invention proposes a new and inventive solution for improving the performance in real conditions of a communication system using a modulation based on the circular permutation of the variation pattern of the instantaneous frequency of a basic chirp for transmitting symbols. of constellation.
  • the differential encoding of the information symbols before the actual modulation of the chirps makes it possible to strengthen the communication link with respect to synchronization errors in time and / or in frequency. Due to its more robust behavior to time synchronization problems, the system is also found to be more robust in the presence of collisions between data frames (intra or inter-system collisions).
  • the differential encoding implements a modulo M addition between, on the one hand, a first operand function of said modulation symbol associated with said chirp preceding said given chirp and, on the other hand, a second operand function of said given information symbol delivering said given modulation symbol.
  • the differential encoding and the modulation are implemented iteratively for a succession of information symbols delivering a series of chirps in said temporal succession of chirps.
  • a predetermined constellation symbol is used instead of said modulation symbol associated with said chirp preceding said given chirp.
  • a method for estimating at least one information symbol of a constellation of M symbols conveyed by a signal comprising a temporal succession of chirps among M chirps, a s-th chirp among said M chirps being associated with a modulation symbol of rank s of said constellation of M symbols.
  • the s-th chirp results from a modulation of a basic chirp of which an instantaneous frequency varies between a first instantaneous frequency and a second instantaneous frequency during a symbol time Ts.
  • Such an estimation method comprises, for a portion of said signal representative of a given chirp in said temporal succession of chirps: a demodulation of said portion of said signal delivering an estimate of a modulation symbol associated with said given chirp; and
  • differential decoding between, on the one hand, the estimate of the modulation symbol associated with said given chirp and, on the other hand, an estimate of a modulation symbol previously obtained by implementation of said demodulation applied to another portion of said signal representative of a chirp preceding said given chirp in said temporal succession of chirps, said differential decoding delivering a decoded symbol, an estimate of an information symbol conveyed by said signal being a function of said decoded symbol.
  • the differential decoding of the modulation symbols makes it possible to improve the performance of data estimation in the presence of time synchronization errors. and / or in frequency as well as in the presence of collisions between data frames (intra or inter-system collisions).
  • the differential decoding implements a modulo M difference between, on the one hand, a first operand dependent on the estimate of the modulation symbol associated with said given chirp and, on the other hand, a second operand function of the estimate of the modulation symbol obtained beforehand delivering the estimate of the information symbol conveyed by the signal.
  • the demodulation and the differential decoding are implemented iteratively for a succession of portions of the signal representative of a series of chirps in said temporal succession of chirps delivering a corresponding series of decoded symbols, a series of estimates. of information symbols conveyed by said signal being a function of said series of decoded symbols.
  • a predetermined constellation symbol is used instead of the estimate of the modulation symbol obtained beforehand.
  • the demodulation of the signal implements:
  • said estimate of said modulation symbol associated with said given chirp being a function of an index of a sample of highest amplitude among said N transformed samples.
  • the instantaneous frequency of the basic chirp varies linearly between the first instantaneous frequency and the second instantaneous frequency during the symbol time Ts.
  • the disclosed technique is applicable for example to LoRa ® system.
  • the invention also relates to a computer program comprising program code instructions for implementing a method as described above, according to any one of its various embodiments, when it is executed on a computer. computer.
  • a device for generating a signal comprising a temporal succession of chirps among M chirps.
  • a generation device comprises a reprogrammable computing machine or a dedicated computing machine configured to implement the steps of the generation method according to the invention (according to any one of the various aforementioned embodiments).
  • the characteristics and advantages of this device are the same as those of the corresponding steps of the generation method described above. Therefore, they are not detailed further.
  • Such an estimation device comprises a reprogrammable computing machine or a dedicated computing machine configured to implement the steps of the estimation method according to the invention (according to any one of the various aforementioned embodiments).
  • the characteristics and advantages of this device are the same as those of the corresponding steps of the estimation method described above. Therefore, they are not detailed further.
  • FIG. la [Fig. lb] and [Fig. le] illustrate the modulation of a basic chirp via a circular permutation of the variation pattern of its instantaneous frequency
  • FIG. 2 represents the steps of a method for generating a signal comprising a temporal succession of modulated chirps according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents an example of a device structure allowing the implementation of the steps of the generation method of FIG. 2 according to one embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents the steps of a method of estimating information symbols carried by a signal such as generated by the method of FIG. 2 according to one embodiment of the invention
  • FIG. 5 represents an example of a device structure allowing the implementation of the steps of the estimation method of FIG. 4 according to one embodiment of the invention
  • FIG. 6 illustrates the performance in BER (for "Bit Error Rate” in English) obtained for a LoRa ® communication system and for a communication system implementing the method of FIG. 2 as well as the method of FIG. 4 for different receiver time synchronization error values.
  • the general principle of the invention is based on the use of a differential encoding of the information symbols to be transmitted in order to obtain modulation symbols which will effectively modulate the chirps used to generate the transmitted signal.
  • a differential encoding associated with the corresponding differential decoding on the receiver side, makes it possible to improve the performance of data estimation in the presence of synchronization errors in time and / or in frequency as well as in the presence of collisions between data frames. (intra or inter-system collisions) as detailed below.
  • the chirps are intended to be transmitted on a carrier frequency. However, they are represented in baseband by their complex envelope. Such a
  • Ts the symbol duration (also called the signaling interval for example in the g ⁇
  • the instantaneous frequency f c (t) is thus related to the angular speed of rotation in the complex plane of the vector whose coordinates are given by the in-phase and quadrature signals representing the modulating signal (ie the real and imaginary parts of the complex envelope in practice) intended to modulate the radiofrequency carrier so as to transpose the basic chirp signal to a carrier frequency.
  • the instantaneous frequency f c (t) illustrated in FIG. la is linear over time, ie varies linearly between a first instantaneous frequency, here -B / 2, and a second instantaneous frequency, here + B / 2, for the duration Ts of a symbol.
  • a chirp having a linear instantaneous frequency is for example used as a base chirp (also called chrip "raw") in the standard LoRa ®.
  • a base chirp also called chrip "raw"
  • Such a basic chirp is defined as the chirp from which are obtained the other chirps used for the transmission of information following the modulation process by the modulation symbols.
  • M orthogonal chirps must be defined so that each symbol has a specific instantaneous phase trajectory.
  • the chirp associated with the k-th symbol * 3 ⁇ 4, with Sk € ⁇ 0, ..., M— 1 ⁇ # is obtained from the base chirp by performing a circular permutation of the variation pattern of the instantaneous frequency of the basic chirp on the time symbol Ts.
  • a S & such circular permutation is obtained by a time shift Tk
  • the basic chirp here in fact corresponds to a chirp modulated by the symbol of rank 0 in the set of symbols as defined above.
  • the basic chirp has an instantaneous frequency which remains linear, but with a negative slope.
  • “-” represent the positive or negative slopes of the instantaneous frequency f c (t) of the corresponding chirp. In this case, we sometimes speak of positive chirp in the case of a positive slope or of negative chirp in the case of a negative slope.
  • a chirp having an instantaneous frequency varying in any way between a first instantaneous frequency and a second instantaneous frequency during the symbol time Ts is chosen as the basic chirp.
  • the modulation process remains the same as described above, ie via a circular permutation of the variation pattern of the instantaneous frequency over the symbol time Ts. Only, in these embodiments, any expression of the instantaneous frequency f c (t) is considered.
  • the information symbols * 3 ⁇ 4 are the symbols conveying the information as such (in encoded form (entropy coding, error correcting coding, etc.) or not).
  • the information symbols are obtained through a mapping of the information bits to the constellation symbol space.
  • the ⁇ 3 ⁇ 4 modulation symbols are the symbols used for the actual modulation of the chirps.
  • a modulation symbol given is obtained by differential encoding between, on the one hand, a modulation symbol associated with a chirp preceding the given chirp in the temporal succession of chirps and, on the other hand, a given information symbol * 3 ⁇ 4 of the constellation of M symbols.
  • a basic chirp is modulated by the modulation symbol -3 ⁇ 4 according to the modulation method described above in relation to FIGS. 1a, FIG. lb and Fig. le (circular permutation of the pattern of variation of the instantaneous frequency of the basic chirp over the symbol time Ts) in order to deliver a k-th chirp modulated in the temporal succession of chirps.
  • the instantaneous frequency of the basic chirp varies linearly or not between a first instantaneous frequency and a second instantaneous frequency during the symbol time Ts.
  • the differential encoding implements a modulo M addition between, on the one hand, a first operand function of the modulation symbol - ⁇ fc - 1 and, on the other hand, the second operand function of the symbol information * 3 ⁇ 4 given.
  • a predetermined constellation symbol is used instead of the modulation symbol
  • the given chirp and the chirp preceding the given chirp are not adjacent in the temporal succession of chirps.
  • 3 ⁇ 4 given is obtained by differential encoding between a modulation symbol ⁇ kp with p an integer greater than 1, and an information symbol given of the constellation of M symbols, for example via a modulo M sum.
  • the terminology “chirp preceding the given chirp in the temporal succession of chirps” covers both the case of temporally adjacent chirps and the case of temporally non-adjacent chirps.
  • additional differential encodings are further implemented.
  • Each additional differential encoding is implemented between, on the one hand, a modulation symbol ⁇ kp associated with a p-th chirp preceding the given chirp in the temporal succession of chirps, p being an integer greater than 1, and, on the other hand, an information symbol S ki-p of ra n g
  • the additional differential encoding delivers a corresponding intermediate modulation symbol.
  • the additional differential encodings implemented for K pairs (S kp / D kp ⁇ deliver K intermediate symbols correspondents.
  • the aforementioned steps E200 and E210 are implemented iteratively for a succession of information symbols in order to generate a temporal series of modulated chirps included in the signal to be transmitted.
  • FIG. 3 an example of a device structure 300 allowing the implementation of the steps of the generation method of FIG. 2 according to one embodiment of the invention.
  • the device 300 comprises a differential encoder 310 making it possible to implement step E200.
  • the differential encoder 310 here comprises an adder 310s modulo M and a lOff flip-flop 3 (e.g. a D flip-flop) supplied with a clock signal clk at the symbol frequency 1 / Ts.
  • Flip-flop 3 lOff loops back the output of adder 310s to one of the inputs of adder 310s.
  • the device 300 also comprises a modulator 320 comprising calculation means configured to implement the modulation step E210 as described previously (according to any one of the aforementioned embodiments).
  • FIG. 3 illustrates only one particular way, among several possible, of making the device 300 so that it performs certain steps of the method for generating the signal comprising a temporal succession of modulated chirps according to the invention (according to any one of the embodiments). and / or variants described above in relation to Fig. 2).
  • these steps can be carried out either on a reprogrammable computing machine (a PC computer, a DSP processor or a microcontroller) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated computing machine (for example a set of logic gates such as an FPGA or ASIC, or any other hardware module).
  • the corresponding program (that is to say the sequence of instructions) can be stored in a removable storage medium (such as for example a floppy disk, CD-ROM or DVD-ROM) or not, this storage medium being partially or totally readable by a computer or a processor.
  • a removable storage medium such as for example a floppy disk, CD-ROM or DVD-ROM
  • the device 300 is embedded in a radio frequency transmitter (eg a transmitter implementing the LoRa ® protocol).
  • a radio frequency transmitter eg a transmitter implementing the LoRa ® protocol.
  • the estimation method implements the symmetrical steps of the generation method of FIG. 2.
  • a portion of the signal which is representative of a k-th chirp, called a given chirp, in the temporal succession of chirps received is demodulated in order to deliver an estimate -3 ⁇ 4 of a. modulation symbol associated with the given chirp.
  • step E400 implements:
  • the estimate of the modulation symbol associated with the given chirp is a function of the index of the sample with the highest amplitude among the N transformed samples. This is the principle of demodulation disclosed in patent document EP 2 449 690 B1, but applied here to the case where the modulating symbols were obtained on transmission from a differential encoding of an information symbol.
  • the estimate of the modulation symbol associated with the given chirp is obtained by implementing another demodulation method. For example, the pattern of variation of the frequency or instantaneous phase of a modulated chirp is representative of the modulation symbol that it conveys.
  • phase locked loop converge over a duration less than the symbol time can be implemented to extract the instantaneous frequency or phase of the given chirp and thus to estimate the corresponding modulation symbol.
  • a so-called zero-crossing counting algorithm making it possible to estimate the periodicity of a signal can be implemented for the same purpose.
  • Demodulation via the use of a correlator bank (demodulation in the sense of maximum likelihood) can also be implemented in certain embodiments.
  • an estimate * 3 ⁇ 4 of an information symbol (ie of a symbol more particularly conveying the information as described above) carried by the signal is obtained by differential decoding between d ' on the one hand, the estimate -3 ⁇ 4 of the modulation symbol associated with the given chirp and, on the other hand, an estimate Dk-i of a modulation symbol previously obtained by an implementation of step E400 applied to another portion of the signal representative of a chirp preceding the given chirp in the temporal succession of chirps.
  • the differential decoding implements a modulo M difference between, on the one hand, a first operand dependent on the estimate -3 ⁇ 4 of the modulation symbol associated with the given chirp and, on the other hand, a second operand function of the estimate k— 1 of the modulation symbol obtained previously.
  • _ e ors the first implementation of the differential decoding (ie k 0), a predetermined constellation symbol is used instead of the estimate k— 1.
  • D kp ' is implemented to deliver the estimate of the information symbol, for example via a modulo M difference.
  • the rank kp (ie relative to the given chirp) of the chirp preceding the given chirp in the temporal succession of chirps is identical for the implementation of the differential decoding and differential encoding as described above in relation to FIG. 2.
  • chirps p being an integer greater than 1
  • an estimate K ⁇ P of the modulation symbol associated with a p'-th chirp preceding the given chirp in the temporal succession of chirps p 'being an integer greater than 1 different from p.
  • the additional differential decoding in question delivers a corresponding decoded symbol. More precisely, the indices kp and kp 'of the components of each pair of estimates on which a differential decoding is applied correspond to the indices of a corresponding pair for which an encoding differential was implemented during the generation of the temporal succession of chirps.
  • differential decoding implemented for K pairs ( ⁇ -p / kp j delivers K corresponding decoded symbols.
  • the aforementioned steps E400 and E410 are implemented iteratively for a succession of portions of the signal representative of a series of chirps in the temporal succession of chirps in order to extract a series of information symbols conveyed by the signal.
  • the information bits are obtained from the information symbols by following a reverse mapping scheme of the symbol constellation.
  • the differential decoding of the modulation symbols makes it possible to improve the performance of estimation of the data present. synchronization errors in time and / or frequency as well as in the presence of collisions between data frames (intra or inter-system collisions).
  • steps E400 and E410 can be shown by applying for example the processing of steps E400 and E410 according to the embodiment of FIG. 4 to a signal received in the presence or absence of synchronization error (temporal and / or frequency).
  • w (nTe) represents the complex noise assumed to be white, Gaussian and circular.
  • r p (nT e ) x p (nT e ) + w p (nT e )
  • R * 'î'l J By exploiting the periodicity of the discrete Fourier transform, R * 'î'l J can be expressed as follows:
  • WP fÎfrl J is the discrete Fourier transform of the noise term w p (nT e ).
  • the time synchronization error means that the signal processed by the discrete Fourier transform at the receiver is made up of a portion of the signal resulting from two consecutive transmitted symbols.
  • Equation [Math 23] shows, when the received signal is not perfectly synchronized, inter-symbol interference occurs. This results in a frequency shift of the maximum periodogram, leading to a symbol estimated to be biased. More precisely, the peak at the output of the discrete Fourier transform is no longer located at the frequency corresponding to the p-th symbol and it is possible that a secondary peak is present. However, remain the same for several consecutive symbols. Consequently, they lead to a systematic error which is found to be eliminated during the implementation of the differential estimation as proposed in the present application.
  • the symbols Dk modulating the chirps forming the transmitted signal are obtained by differential encoding, for example according to the following equation in the aforementioned corresponding embodiments:
  • the information symbols are estimated on reception by differential decoding of the estimates of the modulation symbols. By noting * 3 ⁇ 4 the estimate of the k-th information symbol and
  • the proposed technique is robust in the face of time and frequency synchronization errors of the receiver. Furthermore, in the event of a collision between frames (both in the case of an intra-system collision and in the case of an inter-system collision), a receiver may not be able to synchronize with the received signal due to the mixing between several signals. However, the robustness to time synchronization errors of a communication link implementing the technique described means that the performance in the event of a collision between frames is also improved.
  • FIG. 5 an example of a device structure 500 allowing the implementation of the steps of the estimation method of FIG. 4 according to one embodiment of the invention.
  • the device 500 comprises a demodulator 510 comprising calculation means configured to implement the modulation step E400 (according to any one of the aforementioned embodiments).
  • the device 500 also comprises a differential decoder 520 making it possible to implement step E410.
  • the differential decoder 520 here comprises a subtracter 520d modulo M and a flip-flop 520ff (eg a D flip-flop), supplied by a clock signal clk at the symbol frequency 1 / Ts.
  • the 520ff flip-flop delays the estimates by a clock stroke delivered by the demodulator 510.
  • FIG. 5 illustrates only one particular way, among several possible, of making the device 500 so that it performs certain steps of the method of estimating information symbols carried by a signal comprising a temporal succession of modulated chirps (according to any one embodiments and / or variants described above in relation to Fig. 4).
  • these steps can be carried out either on a reprogrammable computing machine (a PC computer, a DSP processor or a microcontroller) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated computing machine. (for example a set of logic gates such as an FPGA or an ASIC, or any other hardware module).
  • the corresponding program (that is to say the sequence of instructions) can be stored in a removable storage medium (such as for example a floppy disk, CD-ROM or DVD-ROM) or not, this storage medium being partially or totally readable by a computer or a processor.
  • a removable storage medium such as for example a floppy disk, CD-ROM or DVD-ROM
  • the device 500 is embedded in a radiofrequency receiver (eg a receiver implementing the LoRa ® protocol).
  • a radiofrequency receiver eg a receiver implementing the LoRa ® protocol.
  • the curves 601dcss and 605dcss correspond to the performances obtained on a communication link in the presence of additive white noise for a transceiver system implementing the methods of FIGS. 2 and Fig. 4, respectively for a time synchronization error value equal to 1% of Ts (601dcss curve) and to 5% of Ts (605dcss curve).
  • the 601lora and 605lora curves correspond to the performances obtained on a communication link in the presence of additive white noise for a transceiver system implementing the technique of patent EP 2 449 690 B1, respectively for the same error values.
  • time synchronization ie of 1% of Ts (curve 601lora) and of 5% of Ts (curve 605lora).
  • the technique described in the present application makes it possible to significantly improve the performance in BER of the communications link in the presence of a synchronization error.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps modulés. La modulation correspond à une permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée d'un chirp de base sur le temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts. Un tel procédé comprend, pour la génération d'un chirp donné dans la succession temporelle de chirps - un encodage différentiel (E200) entre, d'une part, un symbole de modulation associé à un chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps et, d'autre part, un symbole d'information donné de la constellation de M symboles, l'encodage différentiel délivrant -un symbole de modulation donné; et une modulation (E210) du chirp de base en fonction du symbole de modulation donné générant le chirp donné.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps, procédé d'estimation de symboles véhiculés par un tel signal, produits programme d'ordinateur et dispositifs correspondants.
Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui de la transmission de données via l'utilisation d'une forme d'onde dite « chirp ».
L'invention se rapporte plus particulièrement à une méthode de génération et de traitement d'une telle forme d'onde qui présente des performances améliorées par rapport aux techniques existantes avec une complexité d'implémentation comparable.
Une telle forme d'onde est utilisée pour la transmission de données via des liens de communication de différentes natures, e.g. acoustique, radiofréquence, etc. Par exemple la technologie LoRa® dédiée à la transmission basse consommation par les objets connectés via un lien radiofréquence utilise une telle forme d'onde. L'invention a ainsi des applications, notamment, mais non exclusivement, dans tous les domaines de la vie personnelle et professionnelle dans lesquels les objets connectés sont présents. Il s'agit par exemple des domaines de la santé, du sport, des applications domestiques (sécurité, électroménager, etc.), suivi d'objets, etc.
Art antérieur et ses inconvénients
On s'attache plus particulièrement dans la suite de ce document à décrire une problématique existante dans le domaine des objets connectés dans lequel la technologie LoRa® est utilisée et à laquelle a été confronté l'inventeur de la présente demande de brevet. L'invention ne se limite bien sûr pas à ce domaine particulier d'application, mais présente un intérêt pour la génération et le traitement de tout signal de communication basé sur l'utilisation d'une forme d'onde dite « chirp » et d'un codage des symboles à transmettre via une permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée d'un chirp de base comme détaillé dans la suite de cette demande.
Présentés comme la « troisième révolution de l'Internet », les objets connectés sont en train de s'imposer dans tous les domaines de la vie quotidienne et de l'entreprise. La plupart de ces objets sont destinés à produire des données grâce à leurs capteurs intégrés afin de fournir des services à valeur ajoutée pour leur propriétaire.
De par les applications visées, ces objets connectés sont pour la plupart nomades. En particulier, ils doivent pouvoir transmettre les données produites, régulièrement ou à la demande, à un utilisateur déporté.
Pour ce faire, la transmission radio longue portée du type radio mobile cellulaire (2G/3G/4G...) a été une technologie de choix. Cette technologie permettait en effet de bénéficier d'une bonne couverture réseau dans la plupart des pays.
Cependant, l'aspect nomade de ces objets s'accompagne souvent d'un besoin en autonomie d'énergie. Or, même basés sur une des technologies radio mobile cellulaire les plus économes en énergie, les objets connectés actuels continuent de présenter une consommation rédhibitoire pour permettre un déploiement à grande échelle à un coût raisonnable.
Face à la problématique de la consommation du lien radio pour de telles applications nomades, de nouvelles technologies radio basse consommation et bas débit dédiées spécifiquement aux réseaux « Internet des Objets », c'est-à-dire des technologies radio pour des réseaux dits LPWAN (pour « Low-Power Wide-Area Networks » en anglais), sont développées.
En pratique, deux sortes de technologies peuvent être distinguées :
d'un côté, il existe des technologies propriétaires comme par exemple la technologie de la société Sigfox®, ou bien la technologie LoRa®, ou encore la technologie de la société Qowisio®. Ces technologies non standardisées reposent toutes sur l'utilisation de la bande de fréquences « Industriel, Scientifique et Médical », dite ISM, et sur la réglementation associée à son utilisation. L'intérêt de ces technologies est qu'elles sont déjà disponibles et permettent le déploiement rapide de réseaux sur la base d'investissements limités. En outre, ils permettent le développement d'objets connectés très économes en énergie et à faible coût ;
d'un autre côté, il existe plusieurs technologies promues par des organismes de normalisation. A titre d'exemple, on peut citer trois technologies en cours de standardisation auprès du 3GPP (pour « 3rd Génération Partnership Project » en anglais) : NB-loT (pour « Narrow Band - Internet of Things » en anglais), LTE MTC (pour « Long Term Evolution - Machine Type Communication » en anglais) et EC-GSM-loT (pour « Extended Coverage - GSM - Internet of Things » en anglais). De telles solutions reposent sur l'utilisation des bandes de fréquences licenciées.
Certains opérateurs de télécommunications se sont déjà intéressés à la technologie LoRa® pour déployer leur réseau dédié aux objets connectés. Par exemple, le brevet EP 2 449 690 B1 décrit une technique de transmission de l'information, sur laquelle se base la technologie LoRa®.
Cependant, les premiers retours relèvent des expériences utilisateur peu satisfaisantes liées à des performances limitées du lien radio en conditions réelles. Notamment, la modulation utilisée apparaît être sensible à la synchronisation aussi bien temporelle que fréquentielle du récepteur. De même, l'accès aux ressources radio se faisant par contention dans un réseau de ce type, des collisions intra-système entre émissions de différents objets connectés vers une station de base donnée sont inévitables. Or il apparaît qu'il est délicat de gérer de telles collisions avec la modulation utilisée. Par ailleurs, l'utilisation de la bande de fréquence ISM amplifie ce phénomène via des interférences potentielles avec d'autres dispositifs radiofréquences utilisant d'autres protocoles radio dans la même bande de fréquence (collisions inter-systèmes).
Il existe ainsi un besoin pour améliorer les performances en conditions réelles d'un système de communication utilisant une modulation basée sur la permutation circulaire d'un chirp de base pour transmettre des symboles de constellation, comme par exemple dans la technologie LoRa®. Plus particulièrement, il existe un besoin d' améliorer la robustesse du lien de communication en présence d'erreurs de synchronisation en temps et/ou en fréquence. Il existe également un besoin pour améliorer la robustesse du lien de communication en présence de collisions entre trames de données (collisions intra ou inter-système).
Exposé de l'invention
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l. Le s-ème chirp résulte d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts. La modulation correspond, pour le symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts. Un tel procédé de génération comprend, pour la génération d'un chirp donné dans la succession temporelle de chirps :
un encodage différentiel entre, d'une part, un symbole de modulation associé à un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, un symbole d'information donné de ladite constellation de M symboles, ledit encodage différentiel délivrant un symbole de modulation donné ; et
une modulation du chirp de base en fonction du symbole de modulation donné générant le chirp donné. Ainsi, l'invention propose une solution nouvelle et inventive pour améliorer les performances en conditions réelles d'un système de communication utilisant une modulation basée sur la permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée d'un chirp de base pour transmettre des symboles de constellation.
Plus particulièrement, l'encodage différentiel des symboles d'information avant la modulation proprement dite des chirps permet de robustifier le lien de communication vis-à-vis des erreurs de synchronisation en temps et/ou en fréquence. De par son comportement plus robuste aux problèmes de synchronisation temporelles, le système se trouve être également plus robuste en présence de collisions entre trames de données (collisions intra ou inter-système).
Selon un mode de réalisation, l'encodage différentiel met en œuvre une addition modulo M entre, d'une part, un premier opérande fonction dudit symbole de modulation associé audit chirp précédant ledit chirp donné et, d'autre part, un deuxième opérande fonction dudit symbole d'information donné délivrant ledit symbole de modulation donné.
Ainsi, l'implémentation est simple et robuste.
Selon un mode de réalisation, l'encodage différentiel et la modulation sont mis en œuvre itérativement pour une succession de symboles d'information délivrant une suite de chirps dans ladite succession temporelle de chirps.
Selon un mode de réalisation, lors d'une première mise en œuvre dudit encodage différentiel, un symbole de constellation prédéterminé est utilisé en lieu et place dudit symbole de modulation associé audit chirp précédant ledit chirp donné.
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé d'estimation d'au moins un symbole d'information d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l, véhiculé par un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s de ladite constellation de M symboles. Le s-ème chirp résulte d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts. La modulation correspond, pour le symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts. Un tel procédé d'estimation comprend, pour une portion dudit signal représentative d'un chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps : une démodulation de ladite portion dudit signal délivrant un estimé d'un symbole de modulation associé audit chirp donné ; et
un décodage différentiel entre, d'une part, l'estimé du symbole de modulation associé audit chirp donné et, d'autre part, un estimé d'un symbole de modulation préalablement obtenu par mise en œuvre de ladite démodulation appliquée à une autre portion dudit signal représentative d'un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps, ledit décodage différentiel délivrant un symbole décodé, un estimé d'un symbole d'information véhiculé par ledit signal étant fonction dudit symbole décodé.
Ainsi, le décodage différentiel des symboles de modulation (les symboles de modulation résultant d'un encodage différentiel des symboles d'information à l'émission) permet d'améliorer les performances d'estimation des données en présence d'erreurs de synchronisation en temps et/ou en fréquence ainsi qu'en présence de collisions entre trames de données (collisions intra ou inter-système).
Selon un mode de réalisation, le décodage différentiel met en œuvre une différence modulo M entre, d'une part, un premier opérande fonction de l'estimé du symbole de modulation associé audit chirp donné et, d'autre part, un deuxième opérande fonction de l'estimé du symbole de modulation préalablement obtenu délivrant l'estimé du symbole d'information véhiculé par le signal.
Ainsi, l'implémentation est simple et robuste. Selon un mode de réalisation, la démodulation et le décodage différentiel sont mis en œuvre itérativement pour une succession de portions du signal représentatives d'une suite de chirps dans ladite succession temporelle de chirps délivrant une suite correspondante de symboles décodés, une suite d'estimés de symboles d'information véhiculés par ledit signal étant fonction de ladite suite de symboles décodés.
Selon un mode de réalisation, lors d'une première mise en œuvre du décodage différentiel, un symbole de constellation prédéterminé est utilisé en lieu et place de l'estimé du symbole de modulation préalablement obtenu.
Selon un mode de réalisation, la démodulation du signal met en œuvre :
une multiplication terme à terme entre, d'une part, N échantillons représentatifs dudit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, N échantillons représentatifs d'un chirp de référence, ladite multiplication délivrant N échantillons multipliés ; et une transformée de Fourier desdits N échantillons multipliés délivrant N échantillons transformés,
ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné étant fonction d'un indice d'un échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits N échantillons transformés.
Selon un mode de réalisation, la fréquence instantanée du chirp de base varie linéairement entre la première fréquence instantanée et la deuxième fréquence instantanée pendant le temps symbole Ts.
Ainsi, la technique décrite s'applique par exemple au système LoRa®.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d'un procédé tel que décrit précédemment, selon l'un quelconque de ses différents modes de réalisation, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un dispositif de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps. Un tel dispositif de génération comprend une machine de calcul reprogrammable ou une machine de calcul dédiée configurée pour mettre en œuvre les étapes du procédé de génération selon l'invention (selon l'un quelconque des différents modes de réalisation précités). Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux des étapes correspondantes du procédé de génération décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un dispositif d'estimation d'au moins un symbole d'information d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l, véhiculé par un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps. Un tel dispositif d'estimation comprend une machine de calcul reprogrammable ou une machine de calcul dédiée configurée pour mettre en œuvre les étapes du procédé d'estimation selon l'invention (selon l'un quelconque des différents modes de réalisation précités). Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux des étapes correspondantes du procédé d'estimation décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :
[Fig. la], [Fig. lb] et [Fig. le] illustrent la modulation d'un chirp de base via une permutation circulaire du motif de variation de sa fréquence instantanée ;
[Fig. 2] représente les étapes d'un procédé de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps modulés selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 3] représente un exemple de structure de dispositif permettant la mise en œuvre des étapes du procédé de génération de la Fig. 2 selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 4] représente les étapes d'un procédé d'estimation de symboles d'information portés par un signal tel que généré par le procédé de la Fig. 2 selon un mode de réalisation de l'invention ; [Fig. 5] représente un exemple de structure de dispositif permettant la mise en œuvre des étapes du procédé d'estimation de la Fig. 4 selon un mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 6] illustre les performances en BER (pour « Bit Error Rate » en anglais) obtenues pour un système de communication LoRa® et pour un système de communications mettant en œuvre le procédé de la Fig. 2 ainsi que le procédé de la Fig. 4 pour différentes valeurs d'erreur de synchronisation temporelle du récepteur.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Le principe général de l'invention repose sur l'utilisation d'un encodage différentiel des symboles d'information devant être transmis afin d'obtenir des symboles de modulation qui vont effectivement moduler les chirps utilisés pour générer le signal transmis. Un tel encodage différentiel, associé au décodage différentiel correspondant du côté récepteur, permet d'améliorer les performances d'estimation des données en présence d'erreurs de synchronisation en temps et/ou en fréquence ainsi qu'en présence de collisions entre trames de données (collisions intra ou inter-système) comme détaillé ci-dessous.
On présente désormais, en relation avec les Fig. la, Fig. lb et Fig. le, la modulation d'un chirp de base via une permutation circulaire du motif de variation de sa fréquence instantanée.
Plus particulièrement, les chirps sont destinés à être transmis sur une fréquence porteuse. Cependant, ils sont représentés en bande de base par leur enveloppe complexe. Une telle
£ (Z G _ Zk Zk G
enveloppe complexe s'exprime mathématiquement pour *- 2 ’ 2 L comme suit :
[Math 1]
Figure imgf000007_0001
avec Ts la durée symbole (également appelée intervalle de signalisation par exemple dans le g \
standard LoRa®), B la bande passante du signal chirp, et c ' sa phase instantanée. La fréquence instantanée fc(t) du signal chirp peut ainsi s'écrire comme suit :
[Math 2]
Figure imgf000007_0002
La fréquence instantanée fc(t) est ainsi liée à la vitesse de rotation angulaire dans le plan complexe du vecteur dont les coordonnées sont données par les signaux en phase et en quadrature représentant le signal modulant (i.e. les parties réelle et imaginaire de l'enveloppe complexe en pratique) destiné à moduler la porteuse radiofréquence de manière à transposer le signal chirp de base sur une fréquence porteuse.
La fréquence instantanée fc(t) illustrée sur la Fig. la est linéaire dans le temps, i.e. varie linéairement entre une première fréquence instantanée, ici -B/2, et une deuxième fréquence instantanée, ici +B/2, pendant la durée Ts d'un symbole.
Un chirp présentant une fréquence instantanée linéaire est par exemple utilisée en tant que chirp de base (également appelé chrip « brut ») dans le standard LoRa®. Un tel chirp de base est défini comme le chirp à partir duquel sont obtenus les autres chirps utilisés pour la transmission de l'information suite au processus de modulation par les symboles de modulation.
En effet, pour distinguer les différents symboles d'une constellation de M symboles, M chirps orthogonaux doivent être définis de sorte que chaque symbole présente une trajectoire de phase instantanée spécifique. Par exemple, le chirp associé au k-ème symbole *¾, avec Sk€ {0, ..., M— 1}# est obtenu à partir du chirp de base en effectuant une permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée du chirp de base sur le temps symbole Ts. Une S& telle permutation circulaire est obtenue par un décalage temporel Tk
B de k fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts. De la sorte :
[Math 3]
M = ΰ c :/
On voit ainsi que le chirp de base correspond ici en fait à un chirp modulé par le symbole de rang 0 dans l'ensemble des symboles tel que défini ci-dessus. En d'autres termes, le chirp de base correspond à *¾ pour k=0.
Le processus de modulation est illustré plus particulièrement sur les Fig. lb et Fig. le sur r II 2ki lesquelles on voit que la partie du chirp de base en dehors de l'intervalle *· 2 5 2 J après décalage temporel est ramené cycliquement dans l'intervalle
Figure imgf000008_0001
(flèche 100 sur la Fig. lb). Ainsi, le chirp modulé lié à la transmission du symbole
Figure imgf000008_0002
se décompose en deux parties (Fig. le) :
Figure imgf000008_0004
De la sorte, la fréquence instantanée du chirp modulé associé au k-ème symbole *¾ peut s'exprimer comme suit :
Figure imgf000008_0005
Finalement, l'enveloppe complexe du signal transmis, correspondant à la succession temporelle de chirps modulés par une suite de symboles de constellation *¾, peut s'écrire :
[Math 4]
Figure imgf000008_0003
1
avec a, b la fonction indicatrice de l'intervalle [a, b], et la fréquence instantanée du chirp modulé par le symbole ¾ transmis à l'instant k*Ts.
Dans d'autres modes de réalisation, le chirp de base a une fréquence instantanée qui reste linéaire, mais avec une pente négative.
Ainsi, de manière générale pour des chirps de base ayant une fréquence instantanée linéaire, on fc(t) = ± ί
peut exprimer la fréquence instantanée en question comme , où les signes « + » et
« - » représentent les pentes positives ou négatives de la fréquence instantanée fc(t) du chirp correspondant. On parle dans ce cas parfois de chirp positif dans le cas d'une pente positive ou de chirp négatif dans le cas d'une pente négative.
Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, un chirp ayant une fréquence instantanée variant de manière quelconque entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant le temps symbole Ts est choisi comme chirp de base. Dans ces modes de réalisation, le processus de modulation reste le même que décrit ci-dessus, i.e. via une permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée sur le temps symbole Ts. Seulement, dans ces modes de réalisation, une expression quelconque de la fréquence instantanée fc(t) est considérée. On présente désormais, en relation avec la Fig. 2 les étapes d'un procédé de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps modulés.
Par rapport aux techniques connues dans lesquelles les symboles d'information *¾ modulent directement les chirps formant le signal transmis, un encodage différentiel leur est ici appliqué afin d'obtenir les symboles de modulation ·¾. Ici, les symboles d'information *¾ sont les symboles véhiculant l'information en tant que telle (sous forme encodée (codage entropique, codage correcteur d'erreur, etc.) ou non). Par exemple, les symboles d'information sont obtenus via un mappage des bits d'information sur l'espace des symboles de constellation. Les symboles de modulation ·¾ sont quant à eux les symboles utilisés pour la modulation proprement dite des chirps.
Plus particulièrement, pour générer un chirp donné dans la succession temporelle de chirps, lors d'une étape E200, un symbole de modulation
Figure imgf000009_0001
donné est obtenu par encodage différentiel entre, d'une part, un symbole de modulation
Figure imgf000009_0002
associé à un chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps et, d'autre part, un symbole d'information *¾ donné de la constellation de M symboles.
Puis, lors d'une étape E210, un chirp de base est modulé par le symbole de modulation -¾ selon le procédé de modulation décrit ci-dessus en relation avec les figures Fig. la, Fig. lb et Fig. le (permutation circulaire du motif de variation de la fréquence instantanée du chirp de base sur le temps symbole Ts) afin de délivrer un k-ème chirp modulé dans la succession temporelle de chirps.
L'usage d'un tel encodage différentiel des symboles d'information avant modulation des chirps proprement dite permet de robustifier le lien de communication vis-à-vis des erreurs de synchronisation en temps et/ou en fréquence comme détaillé ci-dessous en relation avec la Fig. 4. Selon les modes de réalisation considérés, la fréquence instantanée du chirp de base varie linéairement ou non entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant le temps symbole Ts.
Dans des modes de réalisation, l'encodage différentiel met en œuvre une addition modulo M entre, d'une part, un premier opérande fonction du symbole de modulation -^fc— 1 et, d'autre part, le deuxième opérande fonction du symbole d'information *¾ donné. Par exemple, l'encodage différentiel implémente l'équation Dk = ( Sk + Dk-i) mod for fc > 1 Lors de la première mise en œuvre de l'encodage différentiel (i.e. pour k=0), un symbole de constellation prédéterminé est utilisé en lieu et place du symbole de modulation
Figure imgf000009_0003
Dans des modes de réalisation, le chirp donné et le chirp précédant le chirp donné ne sont pas adjacents dans la succession temporelle de chirps. En d'autres termes, le symbole de modulation
·¾ donné est obtenu par encodage différentiel entre un symbole de modulation ^k-p avec p un entier supérieur à 1, et un symbole d'information
Figure imgf000009_0004
donné de la constellation de M symboles, par exemple via une somme modulo M. Ainsi, dans la présente demande, la terminologie « chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps » couvre aussi bien le cas de chirps adjacents temporellement que le cas de chirps non adjacents temporellement.
Dans des modes de réalisation, des encodages différentiels additionnels sont en outre implémentés. Chaque encodage différentiel additionnel est mis en œuvre entre, d'une part, un symbole de modulation ^k-p assocjé à un p-ème chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps, p étant un entier supérieur à 1, et, d'autre part, un symbole d'information S ki-p de ra ng |<-r'; p' étant un entier supérieur à 1 différent de p, dans une suite de symboles d'information de la constellation de M symboles. L'encodage différentiel additionnel délivre un symbole de modulation intermédiaire correspondant. Les encodages différentiels additionnels mis en œuvre pour K couples ( S k-p / D k-p^ délivrent K symboles intermédiaires correspondants. Les K symboles intermédiaires sont sommés ensemble modulo M avec le symbole obtenu dans le cas précité correspondant à un seul encodage différentiel avec p'=0, afin de délivrer le symbole de modulation -¾.Dans des modes de réalisation, les étapes précitées E200 et E210 (quel que soit leur mode de réalisation) sont mises en œuvre itérativement pour une succession de symboles d'information afin de générer une suite temporelle de chirps modulés comprise dans le signal à transmettre.
On présente désormais, en relation avec la Fig. 3 un exemple de structure de dispositif 300 permettant la mise en œuvre des étapes du procédé de génération de la Fig. 2 selon un mode de réalisation de l'invention.
Plus particulièrement, le dispositif 300 comprend un encodeur différentiel 310 permettant de mettre en œuvre l'étape E200. L'encodeur différentiel 310 comprend ici un additionneur 310s modulo M et une bascule 3 lOff (e.g. une bascule D) alimentée par un signal d'horloge clk à la fréquence symbole 1/Ts. La bascule 3 lOff reboucle la sortie de l'additionneur 310s sur une des entrées de l'additionneur 310s.
Le dispositif 300 comprend également un modulateur 320 comprenant des moyens de calculs configurés pour mettre en œuvre l'étape E210 de modulation telle que décrite précédemment (selon l'un quelconque des modes de réalisation précité).
Cette Fig. 3 illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser le dispositif 300 afin qu'il effectue certaines étapes du procédé de génération du signal comprenant une succession temporelle de chirps modulés selon l'invention (selon l'un quelconque des modes de réalisation et/ou variantes décrit(e)s ci-dessus en relation avec la Fig. 2). En effet, ces étapes peuvent être réalisées indifféremment sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, un processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
Dans le cas où le dispositif 300 est réalisé avec une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d'instructions) pourra être stocké dans un médium de stockage amovible (tel que par exemple une disquette, un CD-ROM ou un DVD-ROM) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 300 est embarqué dans un émetteur radiofréquence (e.g. un émetteur implémentant le protocole LoRa®).
On présente désormais, en relation avec la Fig. 4 les étapes d'un procédé d'estimation de symboles d'information portés par un signal tel que généré par le procédé de la Fig. 2.
Plus particulièrement, le procédé d'estimation implémente les étapes symétriques du procédé de génération de la Fig. 2. Par exemple, lors d'une étape E400, une portion du signal qui est représentative d'un k-ème chirp, dit chirp donné, dans la succession temporelle de chirps reçue est démodulé afin de délivrer un estimé -¾ d'un symbole de modulation associé au chirp donné. Par exemple, dans certains modes de réalisation, l'étape E400 met en œuvre :
une étape E401 de multiplication terme à terme entre, d'une part, N échantillons représentatifs du chirp donné et, d'autre part, N échantillons représentatifs d'un chirp de référence (e.g. le complexe conjugué du chirp de base utilisé à l'émission pour la génération du chirp donné), la multiplication délivrant N échantillons multipliés ; et
une étape E402 de transformée de Fourier des N échantillons multipliés délivrant N échantillons transformés.
Dans ces modes de réalisation, l'estimé du symbole de modulation associé au chirp donné est fonction de l'indice de l'échantillon de plus forte amplitude parmi les N échantillons transformés. Il s'agit ici du principe de démodulation divulgué dans le document de brevet EP 2 449 690 Bl, mais appliquée ici au cas où les symboles modulants ont été obtenus à l'émission à partir d'un encodage différentiel de symbole d'information. Dans d'autres modes de réalisation, l'estimé du symbole de modulation associé au chirp donné est obtenu par la mise en œuvre d'une autre méthode de démodulation. Par exemple, le motif de variation de la fréquence ou phase instantanée d'un chirp modulé est représentative du symbole de modulation qu'il véhicule. De la sorte, une boucle à verrouillage de phase convergent sur une durée inférieure au temps symbole peut être mise en œuvre pour extraire la fréquence ou phase instantanée du chirp donnée et ainsi estimer le symbole de modulation correspondant. Alternativement, un algorithme dit de comptage de passage par zéro (ou « zero-crossing » en anglais) permettant d'estimer la périodicité d'un signal peut être mis en œuvre dans le même but. Une démodulation via l'utilisation d'un banc de corrélateur (démodulation au sens du maximum de vraisemblance) peut également être mise en œuvre dans certains modes de réalisation.
De retour à la Fig. 4, lors d'une étape E410, un estimé *¾ d'un symbole d'information (i.e. d'un symbole véhiculant plus particulièrement l'information comme décrit ci-dessus) véhiculé par le signal est obtenu par décodage différentiel entre d'une part, l'estimé -¾ du symbole de modulation associé au chirp donné et, d'autre part, un estimé Dk—i d'un symbole de modulation préalablement obtenu par une mise en œuvre de l'étape E400 appliquée à une autre portion du signal représentative d'un chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps.
Dans des modes de réalisation, le décodage différentiel met en œuvre une différence modulo M entre, d'une part, un premier opérande fonction de l'estimé -¾ du symbole de modulation associé au chirp donné et, d'autre part, un deuxième opérande fonction de l'estimé k— 1 du symbole de modulation préalablement obtenu. Par exemple, le décodage différentiel implémente l'équation *¾ = -¾ ~~ -¾-l mod M |_ors e la première mise en œuvre du décodage différentiel (i.e. pour k=0), un symbole de constellation prédéterminé est utilisé en lieu et place de l'estimé k— 1.
Dans les modes de réalisation précités en relation avec la Fig. 2 dans lesquels le symbole de modulation Dk est obtenu par encodage différentiel entre un symbole de modulation D P , avec p un entier supérieur à 1, et un symbole d'information
Figure imgf000011_0001
donné de la constellation de M symboles, un décodage différentiel entre l'estimé Dk et un estimé du symbole de modulation véhiculé par le p-ème chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps, i.e.
D k-p ' est m j s en œuvre pour délivrer l'estimé
Figure imgf000011_0002
du symbole d'information, par exemple via une différence modulo M. Dans ces modes de réalisation, le rang k-p (i.e. relativement au chirp donné) du chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps est identique pour la mise en œuvre du décodage différentiel et de l'encodage différentiel tel que décrit ci- dessus en relation avec le Fig. 2.
De même, dans les modes précités en relation avec la Fig. 2 dans lesquels des encodages différentiels additionnels sont en outre implémentés, des décodages différentiels additionnels correspondant sont également mis en œuvre entre d'une part, un estimé^ k-p du symbole de modulation associé à un p-ème chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de
Dk ’
chirps, p étant un entier supérieur à 1, et, d'autre part, un estimé K~P du symbole de modulation associé à un p'-ème chirp précédant le chirp donné dans la succession temporelle de chirps, p' étant un entier supérieur à 1 différent de p. Le décodage différentiel additionnel en question délivre un symbole décodé correspondant. Plus précisément, les indices k-p et k-p' des composantes de chaque couple d'estimés sur lequel un décodage différentiel est appliqué correspondent aux indices d'un couple correspondant
Figure imgf000011_0003
pour lequel un encodage différentiel a été mis en œuvre lors de la génération de la succession temporelle de chirps. Un tel
JJ A
décodage différentiel mis en œuvre pour K couples ( ^-p / k-p j délivre K symboles décodés correspondants. Les K symboles décodés en question sont sommés ensemble modulo M avec le symbole décodé obtenu dans le cas précité correspondant à un seul décodage différentiel avec p'=0, afin de délivrer l
Figure imgf000012_0001
symbole d'information.
Dans des modes de réalisation, les étapes précitées E400 et E410 (quel que soit leur mode de réalisation) sont mises en œuvre itérativement pour une succession de portions du signal représentatives d'une suite de chirps dans la succession temporelle de chirps afin d'extraire une suite de symboles d'information véhiculés par le signal.
Dans des modes de réalisation, les bits d'information sont obtenus à partir des symboles d'informations en suivant un plan de mappage inverse de la constellation de symboles.
Quel que soit le mode de réalisation précité considéré, le décodage différentiel des symboles de modulation (symboles de modulation résultant d'un encodage différentiel des symboles d'information à l'émission) permet d'améliorer les performances d'estimation des données en présence d'erreurs de synchronisation en temps et/ou en fréquence ainsi qu'en présence de collisions entre trames de données (collisions intra ou inter-système).
Ceci peut être montré en appliquant par exemple les traitements des étapes E400 et E410 selon le mode de réalisation de la Fig. 4 à un signal reçu en présence ou non d'erreur de synchronisation (temporelle et/ou fréquentielle).
En effet, dans le cas d'une synchronisation temporelle et fréquentielle idéale du récepteur, les échantillons du signal reçu, y(t), échantillonné avec une période d'échantillonnage Te, peuvent s'écrire :
[Math 5]
y(nTe ) = s(nTe) + w(nTe)
où w(nTe) représente le bruit complexe supposé blanc, gaussien et circulaire.
Les symboles transmis sont ici détectés en multipliant chaque portion de durée Ts de l'enveloppe complexe du signal reçu par la version conjuguée du chirp de base utilisé au niveau de l'émetteur. Si l'on admet que le canal de propagation n'introduit pas d'interférences entre chirps (ou si un intervalle de garde entre chirps a été introduit au niveau de l'émetteur), la démodulation du p- ème symbole transmis
Figure imgf000012_0002
correspond au traitement des N=Ts/Te échantillons s'exprimant comme :
[Math
rp(nTe) = y(nTe +
Figure imgf000012_0003
P Ç |[_ü K_n
avec II 2 5 2 H. Ainsi, dans cet intervalle, tous les termes de la somme de l'équation [Math 4] sont nuis, à l'exception du terme k=p. Ainsi :
[Math 7]
Figure imgf000012_0004
Par ailleurs, en substituant l'équation [Math 7] dans l'équation [Math 6], on obtient :
[Math 8]
rp(nTe) = xp(nTe) + wp(nTe)
où le signal utile est égal à :
[Math 9]
Figure imgf000012_0005
et où le terme correspondant au bruit s'exprime comme :
[Math
wp(nTe) = w(nTe
Figure imgf000012_0006
en multipliant les deux termes de l'équation [Math 9], les arguments s'expriment comme :
Figure imgf000013_0001
De plus, en échantillonnant le signal avec une période d'échantillonnage Te=l/B, on obtient en utilisant l'équation [Math 3] :
[Math 11]
Figure imgf000013_0002
rp(nTe)
Il est à noter que ce choix de fréquence d'échantillonnage induit M=N. En effet, «> est la somme d'une part d'une exponentielle complexe ayant une fréquence normalisée égale à Sp/ N et d'autre part d'un bruit gaussien. L'estimation optimale de Sp, et donc la détection du symbole associé, peuvent ainsi être effectuées en recherchant le maximum du périodogramme de rP(nTe )_
En se basant sur la solution de démodulation proposée dans le brevet EP 2 449 690 Bl, la transformée de Fourier discrète à une fréquence k/N des N échantillons de T p (tiT e- ^ ' , notée
_Rp [fr
Figure imgf000013_0003
comme suit :
[Math 12]
Figure imgf000013_0004
En exploitant la périodicité de la transformée de Fourier discrète, R *'î’l J peut être exprimé comme suit :
[Math 13]
Rp[k] = Rp[k— N] = VNÔ(k + SP— N) + Wp[k] où W P fÎfrl J est la transformée de Fourier discrète du terme de bruit wp(nTe ) . Il apparaît ainsi que
5, est blanc, gaussien et avec la même variance que wp( -^e) . Une estimation p
Figure imgf000013_0005
P est alors donnée par :
[Math 14]
S p, N— argmax
feelo,/v-i
Figure imgf000013_0006
Dans le cas où la synchronisation temporelle et fréquentielle du récepteur n'est pas idéale, le signal reçu en bande de base, y(t), s'exprime comme :
[Math 15]
y(t) = s(t ÔT)ej27rôft + w(t )
avec l'erreur de synchronisation temporelle et l'erreur de synchronisation fréquentielle. Appliquons à nouveau les étapes précitées de démodulation et décodage au p-ème chirp reçu. L'erreur de synchronisation temporelle signifie que le signal traité par la transformée de Fourier discrète au niveau du récepteur est composée d'une portion de signal issu de deux symboles consécutifs transmis. Pour formaliser ce phénomène, définissons Sp(t) comme égal à :
[Math 16]
Figure imgf000013_0007
Dans le cas où échantillons de y(t) correspondant au p-ème symbole, i.e. yP(t + pTs) ' peuvent S'écri re pou r t e [ 2 > 2 [ comme :
[Math 17]
(sp_i(i + TS - d t) + Sp(t - dt )) ej2ir<5^i + w(t + pTs) i s n ¾ ίί + rG ) - G _ G
De même, dans le cas où QT ^ R\ * a> s'exprime pour c L 2’ 2 L comme :
[Math 18]
Figure imgf000014_0007
représente l'échantillonnage de
Figure imgf000014_0001
aux instants multiples de Te=l/B, avec n le facteur
P ç [f_ _ l j|
multiplicatif tel que c U· 2’ 2 JJ) est tout d'abord multiplié par la version conjuguée du chirp de base utilisé au niveau de l'émetteur pour donner tr{h^) Enfin, u ne transformée de Fourier discrète est appliquée pour la détection de symbole. Après manipulation algébrique, on obtient :
[Math 19]
Figure imgf000014_0002
deux arguments constants, qui n'ont pas d'impact sur l'estimation de symbole.
T
Ainsi, P (nT ^
e) est composé de trois termes :
1) Une contribution au (p-l)-ème chirp transmis pendant l'intervalle de temps P’ L^r-®-l ) :
[Math 21]
Figure imgf000014_0003
2) Une contribution au p-ème chirp transmis pendant l'intervalle de temps
[[dtB\ , N - 1] .
[Math 22]
Figure imgf000014_0004
3) Un terme de bruit correspondant à celui donné par l'équation [Math 10].
T
, il apparaît que P (nT ^
Ainsi eJ peut s'exprimer comme suit :
[Math 23]
Figure imgf000014_0005
On peut remarquer que l'équation [Math 23] se réduit à l'équation [Math 11] dans le cas d'une synchronisation temporelle et fréquentielle parfaite, i.e. quand
Figure imgf000014_0006
= 0.
Comme le montre l'équation [Math 23], lorsque le signal reçu n'est pas parfaitement synchronisé, une interférence entre symboles se produit. Il en résulte un décalage de fréquence du maximum du périodogramme, conduisant à un symbole estimé biaisé. Plus précisément, le pic en sortie de transformée de Fourier discrète n'est plus situé à la fréquence correspondant au p-ème symbole et il est possible qu'un pic secondaire soit présent. Cependant,
Figure imgf000015_0001
restent les mêmes pour plusieurs symboles consécutifs. En conséquence, ils entraînent une erreur systématique qui se trouve être supprimée lors de la mise en œuvre de l'estimation différentielle telle que proposée dans la présente demande.
Plus particulièrement, comme décrit ci-dessus en relation avec la Fig. 2, les symboles Dk modulant les chirps formant le signal transmis sont obtenus par encodage différentiel, par exemple selon l'équation suivante dans les modes de réalisation précités correspondants :
[Math 24]
Dk = ( Sk + Dk- 1) mod M for k > 1
avec k un k-ème symbole d'information appartenant à la constellation de M symboles. De même, les symboles d'information sont estimés en réception par décodage différentiel des estimés des symboles de modulation. En notant *¾ l'estimé du k-ème symbole d'information et
Dk l'estimé du k-ème symbole modulant, les estimés *¾ sont obtenus par exemple selon l'équation dans les modes de réalisation précités correspondants :
[Math 25]
êk = Dk - Dk-1 mod M
Sur la base de l'équation [Math 25], on observe que s'il existe un biais dans l'estimation selon l'équation [Math 14], il se trouve être supprimé par le traitement différentiel proposé. En effet, le
( +SfTe)
traitement proposé via l'équation [Math 25] supprime les termes ' 3 ' dans les équations [Math 21] et [Math 22].
De la sorte, la technique proposée est robuste face aux erreurs de synchronisation temporelle et fréquentielle du récepteur. Par ailleurs, en cas de collision entre trames (aussi bien dans le cas d'une collision intra-système que dans le cas d'une collision inter-système), un récepteur peut ne pas arriver à se synchroniser sur le signal reçu du fait du mélange entre plusieurs signaux. Or, la robustesse aux erreurs de synchronisation temporelle d'un lien de communication implémentant la technique décrite fait que les performances en cas de collision entre trames sont également améliorées.
On présente désormais, en relation avec la Fig. 5 un exemple de structure de dispositif 500 permettant la mise en œuvre des étapes du procédé d'estimation de la Fig. 4 selon un mode de réalisation de l'invention.
Plus particulièrement, le dispositif 500 comprend un démodulateur 510 comprenant des moyens de calculs configurés pour mettre en œuvre l'étape E400 de modulation (selon l'un quelconque des modes de réalisation précités).
Le dispositif 500 comprend également un décodeur différentiel 520 permettant de mettre en œuvre l'étape E410. Le décodeur différentiel 520 comprend ici un soustracteur 520d modulo M et une bascule 520ff (e.g une bascule D), alimentée par un signal d'horloge clk à la fréquence symbole 1/Ts. La bascule 520ff retarde d'un coup d'horloge clk les estimés
Figure imgf000015_0002
délivrés par le démodulateur 510.
Cette Fig. 5 illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser le dispositif 500 afin qu'il effectue certaines étapes du procédé d'estimation de symboles d'information portés par un signal comprenant une succession temporelle de chirps modulés (selon l'un quelconque des modes de réalisation et/ou variantes décrit(e)s ci-dessus en relation avec la Fig. 4). En effet, ces étapes peuvent être réalisées indifféremment sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, un processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
Dans le cas où le dispositif 500 est réalisé avec une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d'instructions) pourra être stocké dans un médium de stockage amovible (tel que par exemple une disquette, un CD-ROM ou un DVD-ROM) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 500 est embarqué dans un récepteur radiofréquence (e.g. un récepteur implémentant le protocole LoRa®).
On présente désormais, en relation avec la Fig. 6, des performances obtenues par simulation pour un système de communication LoRa® et pour un système de communications mettant en œuvre les procédés de la Fig. 2 et de la Fig. 4 pour différentes valeurs d'erreur de synchronisation du récepteur.
Plus particulièrement, les courbes 601dcss et 605dcss correspondent aux performances obtenues sur un lien de communication en présence de bruit blanc additif pour un système d'émetteur- récepteur implémentant les procédés des Fig. 2 et Fig. 4, respectivement pour une valeur d'erreur de synchronisation temporelle
Figure imgf000016_0001
égale à 1% de Ts (courbe 601dcss) et à 5% de Ts (courbe 605dcss).
De même, les courbes 601lora et 605lora correspondent aux performances obtenues sur un lien de communication en présence de bruit blanc additif pour un système d'émetteur-récepteur implémentant la technique du brevet EP 2 449 690 Bl, respectivement pour les mêmes valeurs d'erreur de synchronisation temporelle, i.e.
Figure imgf000016_0002
de 1% de Ts (courbe 601lora) et de 5% de Ts (courbe 605lora).
Ainsi, la technique décrite dans la présente demande permet d'améliorer sensiblement les performances en BER du lien de communications en présence d'erreur de synchronisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l,
ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts,
ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts,
caractérisé en ce qu'il comprend, pour la génération d'un chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps :
- un encodage différentiel (E200) entre, d'une part, un symbole de modulation associé à un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, un symbole d'information donné de ladite constellation de M symboles, ledit encodage différentiel délivrant un symbole de modulation donné ; et
- une modulation (E210) dudit chirp de base en fonction dudit symbole de modulation donné générant ledit chirp donné
ledit encodage différentiel et ladite modulation étant mis en œuvre itérativement pour une succession de symboles d'information délivrant une suite de chirps dans ladite succession temporelle de chirps.
2. Procédé de génération selon la revendication 1 dans lequel ledit encodage différentiel met en œuvre une addition modulo M entre, d'une part, un premier opérande fonction dudit symbole de modulation associé audit chirp précédant ledit chirp donné et, d'autre part, un deuxième opérande fonction dudit symbole d'information donné délivrant ledit symbole de modulation donné.
3. Procédé d'estimation d'au moins un symbole d'information d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l, véhiculé par un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s de ladite constellation de M symboles,
ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts,
ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts,
caractérisé en ce qu'il comprend, pour une portion dudit signal représentative d'un chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps :
- une démodulation de ladite portion dudit signal délivrant un estimé d'un symbole de modulation associé audit chirp donné ; et
- un décodage différentiel entre, d'une part, ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné et, d'autre part, un estimé d'un symbole de modulation préalablement obtenu par mise en œuvre de ladite démodulation appliquée à une autre portion dudit signal représentative d'un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps, ledit décodage différentiel délivrant un symbole décodé, un estimé d'un symbole d'information véhiculé par ledit signal étant fonction dudit symbole décodé, ladite démodulation et ledit décodage différentiel étant mis en œuvre itérativement pour une succession de portions dudit signal représentatives d'une suite de chirps dans ladite succession temporelle de chirps délivrant une suite correspondante de symboles décodés, une suite d'estimés de symboles d'information véhiculés par ledit signal étant fonction de ladite suite de symboles décodés.
4. Procédé d'estimation d'au moins un symbole d'information d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l, véhiculé par un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s de ladite constellation de M symboles,
ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts,
ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts,
caractérisé en ce qu'il comprend, pour une portion dudit signal représentative d'un chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps :
- une démodulation de ladite portion dudit signal délivrant un estimé d'un symbole de modulation associé audit chirp donné comprenant :
- une multiplication terme à terme entre, d'une part, N échantillons représentatifs dudit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, N échantillons représentatifs d'un chirp de référence, ladite multiplication délivrant N échantillons multipliés ; et
- une transformée de Fourier desdits N échantillons multipliés délivrant N échantillons transformés,
ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné étant fonction d'un indice d'un échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits N échantillons transformés ; et
- un décodage différentiel entre, d'une part, ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné et, d'autre part, un estimé d'un symbole de modulation préalablement obtenu par mise en œuvre de ladite démodulation appliquée à une autre portion dudit signal représentative d'un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps, ledit décodage différentiel délivrant un symbole décodé, un estimé d'un symbole d'information véhiculé par ledit signal étant fonction dudit symbole décodé.
5. Procédé d'estimation selon la revendication 3 ou la revendication 4 dans lequel ledit décodage différentiel met en œuvre une différence modulo M entre, d'une part, un premier opérande fonction dudit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné et, d'autre part, un deuxième opérande fonction dudit estimé dudit symbole de modulation préalablement obtenu délivrant ledit estimé dudit symbole d'information véhiculé par ledit signal.
6. Procédé d'estimation selon la revendication 4 ou 5 dans lequel ladite démodulation et ledit décodage différentiel sont mis en œuvre itérativement pour une succession de portions dudit signal représentatives d'une suite de chirps dans ladite succession temporelle de chirps délivrant une suite correspondante de symboles décodés, une suite d'estimés de symboles d'information véhiculés par ledit signal étant fonction de ladite suite de symboles décodés.
7. Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 3 ou 5 dans lequel ladite démodulation dudit signal met en œuvre : - une multiplication terme à terme entre, d'une part, N échantillons représentatifs dudit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, N échantillons représentatifs d'un chirp de référence, ladite multiplication délivrant N échantillons multipliés ; et
- une transformée de Fourier desdits N échantillons multipliés délivrant N échantillons transformés,
ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné étant fonction d'un indice d'un échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits N échantillons transformés.
8. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
9. Dispositif (300) de génération d'un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l, ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts,
ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts,
caractérisé en ce qu'il comprend une machine de calcul reprogrammable ou une machine de calcul dédiée configurée pour effectuer, pour la génération d'un chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps :
- un encodage différentiel entre, d'une part, un symbole de modulation associé à un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, un symbole d'information donné de ladite constellation de M symboles, ledit encodage différentiel délivrant un symbole de modulation donné ; et
- une modulation dudit chirp de base en fonction dudit symbole de modulation donné générant ledit chirp donné,
ledit encodage différentiel et ladite modulation étant mis en œuvre itérativement pour une succession de symboles d'information délivrant une suite de chirps dans ladite succession temporelle de chirps.
10. Dispositif (500) d'estimation d'au moins un symbole d'information d'une constellation de M symboles, s étant un entier de 0 à M-l, véhiculé par un signal comprenant une succession temporelle de chirps parmi M chirps, un s-ème chirp parmi lesdits M chirps étant associé à un symbole de modulation de rang s de ladite constellation de M symboles,
ledit s-ème chirp résultant d'une modulation d'un chirp de base dont une fréquence instantanée varie entre une première fréquence instantanée et une deuxième fréquence instantanée pendant un temps symbole Ts,
ladite modulation correspondant, pour ledit symbole de modulation de rang s, à une permutation circulaire du motif de variation de ladite fréquence instantanée sur ledit temps symbole Ts, obtenue par un décalage temporel de s fois une durée temporelle élémentaire Te, telle que M*Tc=Ts,
caractérisé en ce qu'il comprend une machine de calcul reprogrammable ou une machine de calcul dédiée configurée pour effectuer, pour une portion dudit signal représentative d'un chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps :
- une démodulation de ladite portion dudit signal délivrant un estimé d'un symbole de modulation associé audit chirp donné comprenant :
- une multiplication terme à terme entre, d'une part, N échantillons représentatifs dudit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps et, d'autre part, N échantillons représentatifs d'un chirp de référence, ladite multiplication délivrant N échantillons multipliés ; et
- une transformée de Fourier desdits N échantillons multipliés délivrant N échantillons transformés,
ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné étant fonction d'un indice d'un échantillon de plus forte amplitude parmi lesdits N échantillons transformés ; et - un décodage différentiel entre, d'une part, ledit estimé dudit symbole de modulation associé audit chirp donné et, d'autre part, un estimé d'un symbole de modulation préalablement obtenu par mise en œuvre de ladite démodulation appliquée à une autre portion dudit signal représentative d'un chirp précédant ledit chirp donné dans ladite succession temporelle de chirps, ledit décodage différentiel délivrant un symbole décodé, un estimé d'un symbole d'information véhiculé par ledit signal étant fonction dudit symbole décodé.
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