FR2851383A1 - Wireless data transmitting process for universal mobile telecommunication system, involves estimating response of transmission channel of data transmission signal by taking into account simple carrier pilot signal - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de transmission de données radio, signal, système et dispositifsMethod for transmitting radio data, signal, system and devices
correspondant.corresponding.
La présente invention se rapporte au domaine des télécommunications, et 5 en particulier, l'invention concerne la transmission et le traitement de données, notamment dans un réseau cellulaire, en particulier à des débits élevés. The present invention relates to the field of telecommunications, and in particular, the invention relates to the transmission and processing of data, in particular in a cellular network, in particular at high bit rates.
Plus précisément, l'invention concerne une estimation de réponse de canal et l'utilisation de cette estimation pour égaliser des données dans un signal reçu. More specifically, the invention relates to a channel response estimate and the use of this estimate to equalize data in a received signal.
Les systèmes de radiotéléphonie de troisième génération, et les suivants, 10 proposent ou permettent de nombreux services et applications supposant la transmission de données à des débits très élevés. Les ressources allouées aux transferts de données (par exemple des fichiers contenant du son et/ou des images fixes ou animées), notamment via le réseau Internet ou des réseaux similaires, représenteront une part prépondérante de la ressource disponible et seront 15 probablement supérieures, à terme, aux ressources allouées aux communications vocales, qui devraient rester sensiblement constantes. The third generation radio systems, and the following, 10 offer or allow many services and applications involving the transmission of data at very high rates. The resources allocated to data transfers (for example files containing sound and / or still or animated images), in particular via the Internet or similar networks, will represent a preponderant part of the available resource and will probably be greater than 15 In the long run, the resources allocated to voice communications, which should remain substantially constant.
Cependant, le débit total offert aux utilisateurs d'équipement de radiotéléphonie est limité notamment par la largeur de la bande fréquentielle disponible. Afin d'augmenter les ressources disponibles, on a traditionnellement 20 recours, notamment, à une densification des cellules sur un territoire donné. On crée ainsi une infrastructure de réseau divisée en " micro-cellules " qui sont des cellules de relativement petite taille. Un inconvénient de cette technique est qu'elle nécessite une multiplication des stations fixes (station de base ou BS de l'anglais " Base Station " appelé " Noeud B " de l'anglais " Node B " selon la 25 norme UMTS), qui sont des éléments relativement complexes et coteux. En outre, le débit de données, quoique élevé, n'est pas optimal. De plus, au niveau supérieur, il est clair que plus il y a de cellules, donc de stations fixes, plus la gestion est complexe. However, the total throughput offered to users of radiotelephony equipment is limited in particular by the width of the available frequency band. In order to increase the available resources, we have traditionally used 20, in particular, a densification of cells in a given territory. This creates a network infrastructure divided into "micro-cells" which are relatively small cells. A disadvantage of this technique is that it requires a multiplication of fixed stations (base station or BS from the English "Base Station" called "Node B" from the English "Node B" according to the UMTS standard), which are relatively complex and expensive items. In addition, the data rate, although high, is not optimal. In addition, at the higher level, it is clear that the more cells, and therefore the fixed stations, the more complex the management.
Dans les systèmes de télécommunication radio, les signaux transmis sont 30 généralement soumis à des échos entraînant la présence de trajets multiples possédant des amplitudes et des retards différents. La combinaison de ces trajets peut entraîner des évanouissements (ou " fading " en anglais) au niveau du récepteur, pouvant perturber très fortement une réception. En outre, l'environnement et/ou le récepteur étant mobiles, le canal évolue dans le temps. Il 5 est donc nécessaire de prévoir dans de tels systèmes des moyens efficaces pour contrecarrer les perturbations sur les signaux et notamment d'estimer la réponse du canal et d'assurer une égalisation des données reçues en prenant en compte cette estimation. Cela suppose l'émission de données de références (pilotes notamment). Bien sr, ces données de références sont transmises au détriment des 10 données utiles, ce qui entraîne une diminution du débit utile. C'est notamment le cas dans les réseaux de troisième génération UMTS (de l'anglais " Universal Mobile Telecommunication System " ou " Système de Télécommunication Mobile Universel "). In radio telecommunication systems, the transmitted signals are generally subject to echoes resulting in the presence of multiple paths having different amplitudes and delays. The combination of these paths can cause fading (or "fading" in English) at the level of the receiver, which can very disturb reception. In addition, the environment and / or the receiver being mobile, the channel changes over time. It is therefore necessary to provide in such systems effective means for counteracting disturbances on the signals and in particular to estimate the response of the channel and to ensure equalization of the data received by taking this estimate into account. This supposes the emission of reference data (pilots in particular). Of course, this reference data is transmitted at the expense of the useful data, which leads to a reduction in the useful throughput. This is particularly the case in third generation UMTS networks (from the English "Universal Mobile Telecommunication System" or "Universal Mobile Telecommunication System").
Par ailleurs, les systèmes de troisième génération en cours de 15 développement reposent, comme les systèmes de radiotéléphonie existants, sur une structure symétrique. Ainsi, le standard UMTS défini au 3GPP (de l'anglais " Third Generation Partnerchip Project " ou " Projet de partenariat de troisième génération ") prévoit, pour le lien principal FDD (de l'anglais " Frequency Division Duplex " ou " duplex par répartition de fréquence "), une répartition 20 symétrique entre la voie descendante (station de base vers terminal) et la voie montante (terminal vers station de base). Il existe également un lien TDD (de l'anglais " Time Division Duplex " ou " duplex par répartition de temps ") permettant une certaine asymétrie. Cependant, l'asymétrie ainsi offerte est limitée face aux besoins des utilisateurs en services à haut débit de type Internet, avec ou 25 sans mobilité, sur la voie descendante. Furthermore, the third generation systems under development are based, like the existing radiotelephone systems, on a symmetrical structure. Thus, the UMTS standard defined at 3GPP (from the English "Third Generation Partnerchip Project" or "Third generation partnership project") provides, for the main link FDD (from the English "Frequency Division Duplex" or "duplex par frequency distribution "), a symmetrical distribution between the downlink (base station to terminal) and the uplink (terminal to base station). There is also a TDD link (from the English "Time Division Duplex" or "time division duplex") allowing a certain asymmetry. However, the asymmetry thus offered is limited when faced with the needs of users for broadband Internet-type services, with or without mobility, on the downlink.
Aussi, il est envisagé d'ajouter un lien descendant à haut débit (dit HSDPA) qui assure un débit supplémentaire afin de satisfaire des besoins accrus en termes de débit pour, notamment, des applications multimédia. Ce lien est basé sur une transmission de données en paquet utilisant: soit une modulation à simple porteuse (appelé également monoporteuse) de type à étalement de spectre (CDMA de l'anglais " Code Division Multiple Access " ou " accès Multiple à Répartition par Code " en français); - soit une modulation à porteuses (ou sous-porteuses) multiples (appelé aussi multiporteuses), par exemple de type OFDM (de l'anglais " Orthogonal Frequency Division Multiplex " ou " Multiplexage par division orthogonal des fréquences "). Dans le second cas, on utilisera donc conjointement un canal CDMA (pour 10 la liaison symétrique " de base ") et un canal OFDM (pour un lien de transmission de données supplémentaire), les deux canaux devant être traités (notamment démodulés et égalisés) séparément. Also, it is planned to add a broadband downlink (known as HSDPA) which provides additional throughput in order to meet increased needs in terms of throughput for, in particular, multimedia applications. This link is based on a packet data transmission using: either a single-carrier modulation (also called single-carrier) of spread spectrum type (CDMA of English "Code Division Multiple Access" or "Multiple Access by Distribution by Code " in French); - Or a modulation with multiple carriers (or subcarriers) (also called multicarriers), for example of the OFDM type (from the English "Orthogonal Frequency Division Multiplex" or "Multiplexing by orthogonal frequency division"). In the second case, a CDMA channel (for the "basic" symmetrical link) and an OFDM channel (for an additional data transmission link) will therefore be used jointly, the two channels having to be processed (in particular demodulated and equalized) separately.
Afin de pouvoir décoder correctement les données reçues sur un canal OFDM, notamment dans un environnement bruité et engendrant des échos 15 multiples du signal radio, on met en oeuvre une estimation du canal à partir de pilotes insérés dans le signal OFDM afin de permettre une égalisation du signal reçu. In order to correctly decode the data received on an OFDM channel, in particular in a noisy environment and generating multiple echoes of the radio signal, an estimation of the channel is implemented from pilots inserted in the OFDM signal in order to allow equalization. of the received signal.
Le principe de l'OFDM (illustré en regard des figures 1 et 2) consiste à diviser une bande fréquentielle en un nombre suffisamment grand de sousbandes 20 passantes de sorte qu'un canal soumis à des trajets multiples, et donc sélectif en fréquence devienne non sélectif dans chaque sousbande. Le canal devient alors multiplicatif sur chaque sous-bande ce qui facilite l'égalisation et lutte efficacement contre la sélectivité du canal de propagation. The principle of OFDM (illustrated with regard to FIGS. 1 and 2) consists in dividing a frequency band into a sufficiently large number of passband subbands 20 so that a channel subjected to multiple paths, and therefore frequency selective becomes non selective in each subband. The channel then becomes multiplicative on each sub-band, which facilitates equalization and effectively combats the selectivity of the propagation channel.
La figure 1 présente un signal OFDM connu en soi dans un plan 25 temps/fréquence. Ce signal comprend une succession de symboles OFDM 1641 à 164p correspondant respectivement à des instants tl à tp. Chacun des symboles OFDM 1641 à 164p comprend plusieurs sous-porteuses symbolisées par des ellipses pleines ou non, associées chacune à une fréquence. Ainsi, le symbole 1641 comprend une première sous-porteuse 111 associée à la fréquence Fl, une 30 deuxième sous-porteuse associée à une fréquence F2 et ainsi de suite jusqu'à une 64ê"m sous-porteuse associée à une fréquence F64. Certaines fréquences (les sousporteuses correspondantes étant représentées sous forme d'ellipses pleines) sont réservées pour transmettre un pilote alors que d'autres sont réservées pour le transport de données (les sous-porteuses correspondantes étant représentées sous 5 forme d'ellipses vides). Ainsi, par exemple, les sous-porteuses 111, 112, 11p associées à la fréquence Fl permettent le transport de données alors que les sousporteuses 121, 122, 12p associées à la fréquence F2 correspondant à des pilotes. FIG. 1 shows an OFDM signal known per se in a time / frequency plane. This signal comprises a succession of OFDM symbols 1641 to 164p corresponding respectively to instants tl to tp. Each of the OFDM symbols 1641 to 164p comprises several sub-carriers symbolized by solid or non-ellipses, each associated with a frequency. Thus, the symbol 1641 includes a first subcarrier 111 associated with the frequency F1, a second subcarrier associated with a frequency F2 and so on up to a 64th subcarrier associated with a frequency F64. frequencies (the corresponding subcarriers being represented in the form of solid ellipses) are reserved for transmitting a pilot while others are reserved for the transport of data (the corresponding subcarriers being represented in the form of 5 empty ellipses). , for example, the subcarriers 111, 112, 11p associated with the frequency F1 allow the transport of data while the subcarriers 121, 122, 12p associated with the frequency F2 corresponding to pilots.
La figure 2 illustre un traitement (connu en soi) d'un signal 20 comprenant des symboles OFDM 1641 à 164p présentés en regard de la figure 1. FIG. 2 illustrates a processing (known per se) of a signal 20 comprising OFDM symbols 1641 to 164p presented opposite FIG. 1.
Le signal 20 est d'abord présenté en bande de base à un démodulateur 21 qui est chargé de convertir le signal reçu en une succession d'échantillons qui seront traités par la suite. Le signal 20 OFDM comprend une somme de plusieurs symboles modulant chacun une sous- porteuse sur une durée correspondant à un symbole OFDM. Les sous- porteuses étant orthogonales entre elles, le 15 démodulateur 21 OFDM projette le signal reçu sur l'ensemble des sous-porteuses, permettant ainsi d'extraire des symboles d'informations. The signal 20 is first presented in baseband to a demodulator 21 which is responsible for converting the received signal into a succession of samples which will be processed subsequently. The OFDM signal comprises a sum of several symbols each modulating a subcarrier over a duration corresponding to an OFDM symbol. Since the subcarriers are orthogonal to each other, the OFDM demodulator 21 projects the signal received on all of the subcarriers, thus making it possible to extract information symbols.
Le démodulateur 20 alimente alors des moyens 22 d'extraction des symboles pilotes et un égaliseur 24. The demodulator 20 then supplies means 22 for extracting the pilot symbols and an equalizer 24.
Les moyens 22 extraient les symboles pilotes du signal OFDM démodulé 20 pour fournir des valeurs de canal aux positions temps/fréquences correspondant à des moyens d'interpolation 23. The means 22 extract the pilot symbols from the demodulated OFDM signal 20 in order to supply channel values at the time / frequency positions corresponding to interpolation means 23.
Les moyens 23 d'interpolation estiment le canal dans tout le plan temps/fréquence à partir des valeurs de canal fournies par les moyens 22 et alimentent l'égaliseur 24 avec l'estimation de canal ainsi obtenue. The interpolation means 23 estimate the channel in the entire time / frequency plane from the channel values supplied by the means 22 and supply the equalizer 24 with the channel estimation thus obtained.
L'égaliseur 24 égalise les symboles d'informations transmis par le démodulateur 21 à partir de l'estimation de canal fournie par les moyens 23 en présentant en sortie une succession 25 d'informations égalisées. The equalizer 24 equalizes the information symbols transmitted by the demodulator 21 on the basis of the channel estimation supplied by the means 23 by presenting at output 25 a succession of equalized information.
Le traitement d'égalisation d'un signal CDMA est relativement différent de celui décrit ci-dessus pour un signal correspondant à une modulation à 30 porteuses multiples. The equalization processing of a CDMA signal is relatively different from that described above for a signal corresponding to a modulation with 30 multiple carriers.
En effet, pour égaliser un signal CDMA dans le cadre de la norme UMTS et plus généralement un signal à simple porteuse soumis à un canal à chemins multiples, on peut effectuer une autocorrélation d'un signal pilote dédié émis de façon continu (appelé canal CPICH). Un canal à chemins multiples comprend plusieurs trajets affectés chacun d'un retard et d'une atténuation. Indeed, to equalize a CDMA signal within the framework of the UMTS standard and more generally a single-carrier signal subjected to a multipath channel, it is possible to autocorrelate a dedicated pilot signal transmitted continuously (called CPICH channel ). A multi-path channel includes multiple paths, each with delay and attenuation.
Ainsi, après détermination des retards zi subis par le signal pilote transmis, on effectue une autocorrélation de ce signal. Le canal de transmission comprenant L trajets peut être modélisé sous la forme de la fonction h(t) de transfert suivante: L-1 h(t) = la,(t)ô(t- Ti) i=O ou: a,(t) représente un coefficient du canal selon le lime trajet; - T.un retard associé ie trajet; - t le temps; et - ô la distribution de Dirac. Thus, after determining the delays zi undergone by the transmitted pilot signal, an autocorrelation of this signal is carried out. The transmission channel comprising L paths can be modeled in the form of the following transfer function h (t): L-1 h (t) = la, (t) ô (t- Ti) i = O or: a, (t) represents a coefficient of the channel along the file path; - T. a delay associated with the journey; - t time; and - ô the distribution of Dirac.
L'invention selon ses différents aspects a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. The invention according to its various aspects aims in particular to overcome these drawbacks of the prior art.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un procédé et des dispositifs de transmission de données à travers un canal radio (et donc 20 susceptible d'être soumis à des trajets multiples) qui soient relativement simples techniquement à mettre en oeuvre, et donc peu coteux, et adaptés à la réception de différents types de données (par exemple données vocales et multimédia à bas ou à haut débit). More specifically, an objective of the invention is to provide a method and devices for transmitting data through a radio channel (and therefore capable of being subjected to multiple paths) which are relatively technically simple to implement, and therefore inexpensive, and suitable for the reception of different types of data (for example voice and multimedia data at low or high speed).
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique de 25 transmission de données améliorant l'utilisation des ressources disponibles, et qui soit particulièrement adapté à la transmission de données à des bas ou hauts débits (par exemple de plusieurs Mbits/s). Another objective of the invention is to propose such a data transmission technique improving the use of the available resources, and which is particularly suitable for the transmission of data at low or high speeds (for example of several Mbits / s ).
L'invention a également pour objectif d'améliorer l'utilisation d'une bande de fréquence allouée tout en conservant une transmission de données fiable et 30 efficace. The invention also aims to improve the use of an allocated frequency band while maintaining reliable and efficient data transmission.
Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir une telle technique permettant la réception de données (notamment à haut débit), même dans des conditions de réceptions défavorables (vitesse de déplacement élevée et trajets multiples notamment). An additional objective of the invention is to provide such a technique allowing the reception of data (in particular at high speed), even under unfavorable reception conditions (high travel speed and multiple paths in particular).
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique, qui permette une allocation améliorée de la ressource de transmission, entre un ou plusieurs mobiles, à un instant donné. En particulier, un objectif de l'invention est de permettre le partage de la ressource de transmission à haut débit. Yet another objective of the invention is to provide such a technique, which allows an improved allocation of the transmission resource, between one or more mobiles, at a given time. In particular, an objective of the invention is to allow the sharing of the high speed transmission resource.
En outre, l'invention a pour objectif une amélioration de la robustesse vis10 à-vis des conditions de propagation radio-mobile et notamment une amélioration des performances de transmission de données et/ou de la mobilité des terminaux de communication. In addition, the invention aims to improve the robustness vis-à-vis the radio-mobile propagation conditions and in particular an improvement in data transmission performance and / or the mobility of communication terminals.
Dans ce but, l'invention propose un procédé de transmission de données radio entre un émetteur et un récepteur, mettant en oeuvre au moins un signal 15 pilote à simple porteuse et au moins un premier signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, remarquable en ce qu'il comprend une étape d'estimation de la réponse du canal de transmission du premier signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, l'estimation tenant compte du signal pilote à simple porteuse. 20 Un signal pilote est notamment un signal prédéterminé dont des caractéristiques temporelles, fréquentielles et/ou d'amplitudes lors de l'émission sont connues du récepteur ce qui permet d'estimer un canal de transmission. To this end, the invention provides a method of transmitting radio data between a transmitter and a receiver, using at least one pilot signal with single carrier and at least one first signal for transmitting data transmitted according to carrier modulation. multiple, remarkable in that it comprises a step of estimating the response of the transmission channel of the first data transmission signal transmitted according to a multi-carrier modulation, the estimation taking into account the pilot single-carrier signal. A pilot signal is in particular a predetermined signal whose temporal, frequency and / or amplitude characteristics during transmission are known to the receiver, which makes it possible to estimate a transmission channel.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que la bande de fréquence utilisée pour le signal pilote sur un canal de transmission 25 englobe la bande de fréquence utilisée pour le premier signal de transmission. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the frequency band used for the pilot signal on a transmission channel 25 includes the frequency band used for the first transmission signal.
Ainsi, toute la bande de fréquence utilisée pour le premier signal de transmission basé sur une modulation à porteuses multiples, permettant, notamment, d'obtenir une estimation fine du canal sur la totalité de la bande, est prise en compte pour l'égalisation. En effet, si la bande de fréquence utilisée pour 30 ledit signal pilote sur un canal de transmission n'englobe pas complètement la bande de fréquence utilisée pour le premier signal de transmission, une extrapolation est nécessaire pour obtenir des informations sur la totalité de la bande correspondant au premier signal de transmission à porteuses multiples, cette extrapolation donnant des résultats moins fiables qu'une estimation sur la totalité de la bande. Thus, the entire frequency band used for the first transmission signal based on multi-carrier modulation, making it possible, in particular, to obtain a fine estimate of the channel over the entire band, is taken into account for equalization. Indeed, if the frequency band used for said pilot signal on a transmission channel does not completely encompass the frequency band used for the first transmission signal, an extrapolation is necessary to obtain information on the entire band corresponding to the first multicarrier transmission signal, this extrapolation giving less reliable results than an estimate over the entire band.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend une égalisation des données émises selon une modulation à porteuses multiples, l'égalisation tenant compte de l'estimation de la réponse du canal de transmission du premier signal de transmission. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that it comprises an equalization of the data transmitted according to a multi-carrier modulation, the equalization taking into account the estimation of the response of the transmission channel of the first transmission signal.
Ainsi, la mise en oeuvre de l'égalisation du premier signal ne nécessite pas l'utilisation de pilotes insérés dans le signal à porteuses multiples ce qui permet d'économiser de la bande passante. Thus, the implementation of the equalization of the first signal does not require the use of pilots inserted in the signal with multiple carriers which makes it possible to save bandwidth.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que l'estimation prend en compte au moins une autocorrélation effectuée sur le signal 15 pilote. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the estimation takes into account at least one autocorrelation performed on the pilot signal.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que chacune des autocorrélations est associée à un retard correspondant à un trajet sur le canal de transmission. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that each of the autocorrelations is associated with a delay corresponding to a path on the transmission channel.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que 20 les autocorrélations sont effectuées pour chacun des trajets entre l'émetteur et le récepteur sur le canal de transmission et correspondant à des retards inférieurs à une borne maximale déterminée. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the autocorrelations are performed for each of the paths between the transmitter and the receiver on the transmission channel and corresponding to delays less than a determined maximum terminal.
Ainsi, la totalité du canal de transmission peut être estimée finement et une détermination des échos n'est pas nécessaire. Thus, the entire transmission channel can be finely estimated and an echo determination is not necessary.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend une étape de sélection de trajets entre l'émetteur et le récepteur sur le canal de transmission et en ce que les autocorrélations sont effectuées pour chacun des trajets sélectionnés lors de l'étape de sélection. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that it comprises a step of selecting paths between the transmitter and the receiver on the transmission channel and in that the autocorrelations are carried out for each of the paths selected during the selection step.
Ainsi, la mise en oeuvre du procédé est simplifiée, ce qui permet 30 notamment d'économiser des ressources matérielles (composants électroniques, surface de silicium ou temps CPU) et/ou de l'énergie (notamment fournie par batterie à autonomie limitée dans le cas de terminaux mobiles). Thus, the implementation of the method is simplified, which in particular makes it possible to save material resources (electronic components, silicon surface or CPU time) and / or energy (in particular supplied by battery with limited autonomy in the mobile terminals).
Une sélection de trajets basée sur la détermination d'échos est d'ailleurs généralement mise en oeuvre dans un système mobile à simple porteuse. Ainsi, cette étape ne consomme pas de ressource supplémentaire. A path selection based on the determination of echoes is moreover generally implemented in a single-carrier mobile system. Thus, this step does not consume additional resources.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend une étape de détermination d'une réponse fréquentielle tenant compte des autocorrélations. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that it comprises a step of determining a frequency response taking into account the autocorrelations.
Ainsi, une estimation de canal à la fois temporelle et fréquentielle peut être 10 fournie, ce qui est particulier bien adaptée à une égalisation de données transmises sur un signal à porteuses multiples. Thus, both time and frequency channel estimation can be provided, which is particularly well suited to equalization of data transmitted over a multi-carrier signal.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en qu'il comprend une étape de transformée de Fourrier fournissant au moins un coefficient associé à chaque sous-porteuse d'un symbole du premier signal de 15 transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that it comprises a Fourier transform step providing at least one coefficient associated with each subcarrier of a symbol of the first signal for the transmission of data transmitted according to a multi-carrier modulation. .
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en que le signal pilote est du type à étalement de spectre. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the pilot signal is of the spread spectrum type.
Ainsi, l'invention permet une compatibilité avec des systèmes à étalement de spectre (notamment de type UMTS), des éléments dédiés au traitement de 20 signaux à étalement de spectre pouvant avantageusement être utilisés pour l'égalisation de données transmis sur un canal à porteuses multiples. Thus, the invention allows compatibility with spread spectrum systems (in particular of the UMTS type), elements dedicated to the processing of 20 spread spectrum signals which can advantageously be used for equalization of data transmitted on a carrier channel. multiple.
En outre, la mise en oeuvre du procédé de transmission de données est simplifiée puisqu'il n'est pas nécessaire de gérer (insertion de pilotes, estimation de canal, ... ) deux canaux de transmission indépendants: seul le canal à simple 25 porteuse comprend des pilotes. In addition, the implementation of the data transmission method is simplified since it is not necessary to manage (insertion of pilots, channel estimation, etc.) two independent transmission channels: only the single channel 25 carrier includes pilots.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que le premier signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples ne comprend pas de symbole pilote. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the first data transmission signal transmitted according to a multi-carrier modulation does not include a pilot symbol.
Ainsi, le procédé permet une économie de bande passante et, en particulier, 30 une amélioration du taux de transmission (ou débit de données utiles) global. Thus, the method allows an economy of bandwidth and, in particular, an improvement in the overall transmission rate (or data rate of useful data).
Il permet également une amélioration de l'énergie allouée aux symboles d'information pour une puissance d'émission maximale donnée. It also allows an improvement in the energy allocated to information symbols for a given maximum transmission power.
En outre, la fluctuation d'enveloppe du signal à porteuses multiples est diminuée. In addition, the envelope fluctuation of the multi-carrier signal is reduced.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que le premier signal de transmission est du type OFDM. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the first transmission signal is of the OFDM type.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que le premier signal de transmission est du type IOTA. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the first transmission signal is of the IOTA type.
L'utilisation du procédé lorsque le signal à porteuses multiples est de type 10 IOTA est particulièrement avantageuse puisque dans ce cas, un traitement dit de la première couronne visant à éliminer les interférences de pilotes dans le signal multi-porteuse IOTA n'est pas mis en oeuvre ici. Ainsi, l'invention permet de tirer partie des avantages de la modulation IOTA (notamment absence d'intervalle de garde permettant ainsi d'augmenter le débit de transmission de données) tout en 15 ayant une mise en oeuvre simple. The use of the method when the multi-carrier signal is of type IOTA is particularly advantageous since in this case, a so-called first ring processing aiming at eliminating pilot interference in the multi-carrier signal IOTA is not used. implemented here. Thus, the invention makes it possible to take advantage of the advantages of IOTA modulation (in particular the absence of a guard interval thus making it possible to increase the data transmission rate) while having a simple implementation.
On rappelle que la modulation de type IOTA (de l'anglais " Isotropic Orthogonal Transform Algorithm ") est définie dans le brevet FR-95 05455 déposé le 2 mai 1995. La modulation IOTA est notamment basée sur un signal multiporteuse destiné à être transmis vers un récepteur numérique, correspondant 20 au multiplexage en fréquence de plusieurs sous-porteuses élémentaires correspondant chacune à une série de symboles, deux symboles consécutifs étant séparés d'un temps symbole t0, l'espacement v0 entre deux sous-porteuses voisines étant égal à la moitié de l'inverse du temps symbole To, et chaque sousporteuse subissant un filtrage de mise en forme de son spectre présentant une 25 largeur de bande strictement supérieure à deux fois l'espacement entre sousporteuses v0, le filtrage étant choisi de façon que chaque symbole soit fortement concentré dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel. It is recalled that the modulation of the IOTA type (from the English "Isotropic Orthogonal Transform Algorithm") is defined in patent FR-95 05455 filed on May 2, 1995. The IOTA modulation is notably based on a multicarrier signal intended to be transmitted to a digital receiver, corresponding to the frequency multiplexing of several elementary sub-carriers each corresponding to a series of symbols, two consecutive symbols being separated by a symbol time t0, the spacing v0 between two neighboring sub-carriers being equal to the half of the inverse of the symbol time To, and each subcarrier undergoing shaping filtering of its spectrum having a bandwidth strictly greater than twice the spacing between subcarriers v0, the filtering being chosen so that each symbol is strongly concentrated in the time domain and in the frequency domain.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que, en outre, l'émetteur transmet un second signal de transmission de données sur un canal à simple porteuse à destination du récepteur, le signal étant égalisé à partir d'une estimation de canal déterminée en fonction du signal pilote. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that, in addition, the transmitter transmits a second data transmission signal on a single carrier channel to the receiver, the signal being equalized from a channel estimate determined based on the pilot signal.
Ainsi, un canal à simple porteuse peut être utilisé pour la transmission de données d'information et/ou de signalisation, l'estimation de canal à partir du 5 signal pilote à simple porteuse permettant à la fois d'égaliser les données transmises sur un signal à simple porteuse et les données transmises sur un signal à porteuses multiples. L'invention permet donc une grande variété d'applications, notamment transmission de données, par exemple, à petit débit sur un canal à simple porteuse et à haut débit sur un canal à porteuses multiples, ainsi qu'une 10 compatibilité avec les normes existantes de communication radio (notamment la norme UMTS et plus généralement les normes de réseaux mobiles basées sur l'utilisation de canaux à simple porteuse). Thus, a single carrier channel can be used for the transmission of information and / or signaling data, the channel estimation from the pilot single carrier signal making it possible both to equalize the data transmitted on a single carrier signal and data transmitted on a multi-carrier signal. The invention therefore allows a wide variety of applications, in particular data transmission, for example, at low speed on a single carrier channel and at high speed on a multi-carrier channel, as well as compatibility with existing standards. radio communication (notably the UMTS standard and more generally the mobile network standards based on the use of single carrier channels).
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que l'émetteur et le récepteur appartiennent à un réseau de communication mobile. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the transmitter and the receiver belong to a mobile communication network.
Ainsi, le procédé est particulièrement bien adapté aux conditions de transmission vers des terminaux mobiles et/ou dans un environnement mobile. Il permet notamment de prendre en compte un canal instable avec des échos multiples. Thus, the method is particularly well suited to the conditions of transmission to mobile terminals and / or in a mobile environment. It allows in particular to take into account an unstable channel with multiple echoes.
Il est aussi particulièrement adapté à l'utilisation d'une communication 20 entre une station de base et un terminal. En particulier, une mise en oeuvre avantageuse comprend deux canaux descendants entre une station de base et un terminal, l'un des canaux étant de type à simple porteuse avec pilote et l'autre à porteuse multiple sans pilote. It is also particularly suitable for the use of communication between a base station and a terminal. In particular, an advantageous implementation comprises two downlink channels between a base station and a terminal, one of the channels being of the single carrier with pilot type and the other with multiple unmanned carrier.
Selon une caractéristique particulière, le procédé est remarquable en ce que 25 l'émetteur appartient à une station de base du réseau de communication mobile et le récepteur appartient à un terminal, la station de base émettant le signal pilote et le premier signal de transmission de données selon une modulation à porteuses multiples et à haut débit lorsque cela est nécessaire. According to a particular characteristic, the method is remarkable in that the transmitter belongs to a base station of the mobile communication network and the receiver belongs to a terminal, the base station transmitting the pilot signal and the first transmission signal of data in multi-carrier, high-speed modulation when necessary.
Ainsi, le procédé est particulièrement bien adapté à une transmission entre 30 une station de base et un terminal de réseau mobile et plus précisément, mais non exclusivement, à une transmission à haut débit (notamment pour des transmissions de données à un débit supérieur à 1 Mbit/s) sur un canal descendant entre la station de base et le terminal en utilisant une modulation à porteuses multiples. Dans ce cadre, on peut prévoir une liaison bidirectionnelle entre la station de base et le terminal: - la station de base émettant des données sur un canal à porteuses multiples et un signal pilote et éventuellement des données de signalisation et/ou d'information à faible débit sur un canal à simple porteuse, - le terminal transmettant des données de signalisation et/ou d'informations vers la station de base sur un canal à simple porteuse. Thus, the method is particularly well suited to a transmission between a base station and a mobile network terminal and more precisely, but not exclusively, to a high speed transmission (in particular for data transmissions at a speed greater than 1 Mbit / s) on a downlink channel between the base station and the terminal using multicarrier modulation. In this context, a bidirectional link can be provided between the base station and the terminal: - the base station transmitting data on a multicarrier channel and a pilot signal and possibly signaling and / or information data to low speed on a single carrier channel, - the terminal transmitting signaling data and / or information to the base station on a single carrier channel.
L'invention concerne également un dispositif de réception de données radio mettant en oeuvre au moins un signal pilote à simple porteuse et au moins 15 un signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, remarquable en ce que le dispositif comprend des moyens d'estimation de la réponse du canal de transmission du signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, l'estimation tenant compte du signal pilote à simple porteuse. The invention also relates to a device for receiving radio data using at least one pilot signal with single carrier and at least one signal for transmitting data transmitted according to a multicarrier modulation, remarkable in that the device comprises means estimating the response of the transmission channel of the data transmission signal transmitted according to a multi-carrier modulation, the estimation taking account of the pilot single-carrier signal.
L'invention concerne en outre un dispositif d'émission de données radio mettant en oeuvre au moins un signal pilote à simple porteuse et au moins un signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, remarquable en ce que le dispositif comprend des moyens de modulation du signal de transmission sans pilote, le signal pilote étant destiné à 25 permettre une estimation de la réponse du canal de transmission du signal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, l'estimation tenant compte du signal pilote à simple porteuse. The invention further relates to a radio data transmission device implementing at least one single carrier pilot signal and at least one data transmission signal transmitted according to a multi-carrier modulation, remarkable in that the device comprises means for modulating the unmanned transmission signal, the pilot signal being intended to allow an estimation of the response of the transmission channel of the transmission signal of data transmitted according to a multicarrier modulation, the estimation taking account of the pilot signal to simple carrier.
De plus, l'invention concerne un signal de transmission de données radio comprenant au moins un canal pilote à simple porteuse et un canal de 30 transmission de données à porteuses multiples, remarquable en ce que le canal de transmission à porteuses multiples est sans pilote, le canal pilote à simple porteuse étant destiné à permettre une estimation de la réponse du canal de transmission de données émises selon une modulation à porteuses multiples, l'estimation tenant compte du signal pilote à simple porteuse. Furthermore, the invention relates to a radio data transmission signal comprising at least one single-carrier pilot channel and a multi-carrier data transmission channel, remarkable in that the multi-carrier transmission channel is unmanned, the single-carrier pilot channel being intended to allow an estimation of the response of the transmission channel of data transmitted according to a multi-carrier modulation, the estimation taking account of the single-carrier pilot signal.
L'invention concerne aussi un système de télécommunication cellulaire du type mettant en oeuvre au moins un canal pilote à simple porteuse et un canal de transmission de données à porteuses multiples remarquable en ce que le canal de transmission à porteuses multiples est sans pilote, le canal pilote à simple porteuse étant destiné à permettre une estimation de la réponse du canal de transmission de 10 données émises selon une modulation à porteuses multiples, l'estimation tenant compte du signal pilote à simple porteuse. The invention also relates to a cellular telecommunication system of the type implementing at least one single-carrier pilot channel and one multi-carrier data transmission channel remarkable in that the multi-carrier transmission channel is unmanned, the channel single-carrier pilot being intended to allow an estimate of the response of the transmission channel of data transmitted according to a multi-carrier modulation, the estimate taking account of the single-carrier pilot signal.
Les avantages des dispositifs, du signal de transmission de données et du système sont les mêmes que ceux du procédé de transmission de données, ils ne sont pas détaillés plus amplement. The advantages of the devices, the data transmission signal and the system are the same as those of the data transmission method, they are not described in more detail.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 présente un exemple de signal OFDM connu en soi; 20 - la figure 2 présente un synoptique d'égalisation du signal OFDM selon la figure 1; - la figure 3 illustre un réseau de communication mobile conforme à l'invention selon un mode particulier de réalisation; - la figure 4 décrit un module d'émission-réception associé à une station fixe mis en oeuvre dans le réseau de la figure 3; - la figure 5 décrit un module d'émission-réception associé à un terminal mis en oeuvre dans le réseau de la figure 3; - la figure 6 illustre des moyens d'égalisation mis en oeuvre dans 30 l'émetteur/récepteur de la figure 5; - la figure 7 illustre des moyens d'égalisation selon une variante de l'invention; et - la figure 8 présente un protocole de communication dans le réseau de communication mobile de la figure 3. Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a preferred embodiment, given by way of simple illustrative and nonlimiting example, and of the appended drawings, among which: - the figure 1 shows an example of an OFDM signal known per se; FIG. 2 shows a block diagram of equalization of the OFDM signal according to FIG. 1; - Figure 3 illustrates a mobile communication network according to the invention according to a particular embodiment; - Figure 4 describes a transceiver module associated with a fixed station implemented in the network of Figure 3; - Figure 5 describes a transceiver module associated with a terminal implemented in the network of Figure 3; FIG. 6 illustrates equalization means implemented in the transmitter / receiver of FIG. 5; - Figure 7 illustrates equalization means according to a variant of the invention; and - Figure 8 shows a communication protocol in the mobile communication network of Figure 3.
La technique connue en soi et illustrée en regard de la figure 1 consistant à démodulés et égaliser séparément un canal à simple porteuse et un canal multiporteuse présente plusieurs inconvénients. The technique known per se and illustrated with reference to FIG. 1 consisting in demodulating and separately equalizing a single carrier channel and a multicarrier channel has several drawbacks.
En particulier, le taux de transmission (ou débit de données utiles) global n'est pas optimisé. In particular, the overall transmission rate (or bit rate of useful data) is not optimized.
Cette technique entraîne également une réduction de l'énergie allouée aux symboles d'information pour une puissance d'émission maximale donnée. This technique also results in a reduction of the energy allocated to the information symbols for a given maximum transmission power.
En outre, elle est relativement complexe à mettre en oeuvre aussi bien en émission qu'en réception puisqu'il est nécessaire de gérer notamment deux canaux indépendants. In addition, it is relatively complex to implement both in transmission and in reception since it is necessary in particular to manage two independent channels.
De plus, dans le cadre d'une modulation OFDM, une fluctuation supplémentaire d'enveloppe est générée due notamment au fait que l'énergie des symboles pilotes est plus élevée que celle des autres symboles OFDM et que les symboles pilotes sont répartis d'une manière discontinue dans le plan temps/fréquence, ce qui engendre une augmentation d'énergie des symboles 20 OFDM contenant des symboles pilotes. In addition, in the context of OFDM modulation, an additional envelope fluctuation is generated due in particular to the fact that the energy of the pilot symbols is higher than that of the other OFDM symbols and that the pilot symbols are distributed by a discontinuously in the time / frequency plane, which generates an increase in energy of the OFDM symbols containing pilot symbols.
Un autre inconvénient de l'art antérieur est que, dans le cas d'une utilisation de certains autres types de modulation (notamment OFDMIOQAM), un traitement supplémentaire est demandé. En effet, dans ce cas, le canal introduit des interférences entre les sous-porteuses et une estimation du canal ne peut être 25 obtenue directement. Another disadvantage of the prior art is that, in the case of the use of certain other types of modulation (in particular OFDMIOQAM), additional processing is required. Indeed, in this case, the channel introduces interference between the sub-carriers and an estimate of the channel cannot be obtained directly.
En revanche, le principe général de l'invention repose sur la transmission d'un signal pilote à simple porteuse (par exemple de type CPICH tel qu'utilisé dans le cadre de l'UMTS) associé à la transmission de données sur un canal à porteuses multiples (par exemple de type OFDM). Afin d'égaliser le canal à 30 porteuses multiples, on utilise l'estimation du canal fournie par le signal pilote. On the other hand, the general principle of the invention is based on the transmission of a single carrier pilot signal (for example of the CPICH type as used in the context of UMTS) associated with the transmission of data on a channel multiple carriers (for example OFDM type). In order to equalize the channel with 30 multiple carriers, the channel estimate provided by the pilot signal is used.
Préférentiellement, le signal pilote subit une auto-corrélation sur une longueur correspondant à celle d'un symbole OFDM puis on transpose cette estimation dans le domaine fréquentiel en lui appliquant, par exemple, une transformée de Fourrier (discrète ou rapide) afin d'alimenter une égalisation du signal OFDM démodulé. Preferably, the pilot signal undergoes an auto-correlation over a length corresponding to that of an OFDM symbol and then this estimate is transposed in the frequency domain by applying to it, for example, a Fourier transform (discrete or fast) in order to feed equalization of the demodulated OFDM signal.
Selon une variante de l'invention, on traite le signal pilote de manière simplifiée en ne considérant que les retards les plus pertinents. According to a variant of the invention, the pilot signal is processed in a simplified manner by considering only the most relevant delays.
On présente, en relation avec la figure 3, un synoptique de réseau de radiotéléphonie mobile mettant en oeuvre l'invention. There is presented, in relation to FIG. 3, a block diagram of a mobile radio network implementing the invention.
Le réseau est par exemple un réseau en partie compatible avec la normeUMTS(" Universal Mobile Telecommunication System ") définie par le comité 3GPP. The network is for example a network partially compatible with the UMTS standard ("Universal Mobile Telecommunication System") defined by the 3GPP committee.
Le réseau comprend une cellule 30 qui est gérée par une station de base 31 (BS). The network includes a cell 30 which is managed by a base station 31 (BS).
La cellule 30 comprend elle-même la station de base 31 et des terminaux (UE) 32, 33 et 34. The cell 30 itself comprises the base station 31 and terminals (UE) 32, 33 and 34.
Les terminaux 32, 33 et 34 peuvent échanger des données (pour une couche de type application) et/ou de signalisation avec la station de base 31 via des canaux montants et descendants. Ainsi, le terminal 32 et la station de base 31 20 sont reliés en communication par: - un canal descendant 310 à simple porteuse permettant le transport de données de signalisation et/ou de contrôle de la communication avec le terminal 32 ainsi que la transmission d'un signal pilote; - un canal montant 311 à simple porteuse permettant également le transport de données de signalisation et/ou de contrôle de la communication; et - un canal descendant 312 à porteuses multiples sans pilote, par exemple de type OFDM, permettant le transfert de données à 30 haut débit de la station de base 31 vers le terminal 32. The terminals 32, 33 and 34 can exchange data (for an application type layer) and / or signaling with the base station 31 via uplink and downlink channels. Thus, the terminal 32 and the base station 31 20 are connected in communication by: - a downlink channel 310 with single carrier allowing the transport of signaling and / or control data of the communication with the terminal 32 as well as the transmission of 'a pilot signal; - an uplink channel 311 with single carrier also allowing the transport of signaling and / or communication control data; and a downlink channel 312 with multiple unmanned carriers, for example of the OFDM type, allowing high speed data transfer from the base station 31 to the terminal 32.
Par défaut, les terminaux sont en mode veille, c'est-à-dire dans un mode o ils ne sont pas en mode communication mais présents et disponibles pour une communication. Dans un premier mode de communication, ces terminaux sont notamment à l'écoute de signaux émis par la station de base 31 sur un canal descendant utilisant une modulation simple porteuse. Ces signaux sont émis sur: - des canaux de transport communs correspondant aux services offerts vers les couches hautes du protocole de communication, notamment sur des canaux BCH ( ou " canal de diffusion " de l'anglais " Broadcast CHannel ") et PCH (ou " canal de 10 recherche de mobile " de l'anglais " Paging CHannel ") ; et - des canaux de transport communs correspondants à la couche physique du protocole de communication, notamment sur des canaux CPICH (ou " canal commun pilote " de l'anglais " Common PIlot CHannel "). By default, the terminals are in standby mode, that is to say in a mode where they are not in communication mode but present and available for communication. In a first mode of communication, these terminals are in particular listening to signals transmitted by the base station 31 on a downlink channel using a simple carrier modulation. These signals are transmitted on: - common transport channels corresponding to the services offered to the upper layers of the communication protocol, in particular on BCH (or "broadcast channel") and PCH (or "mobile search channel" from English "Paging CHannel"); and - common transport channels corresponding to the physical layer of the communication protocol, in particular on CPICH channels (or "pilot common channel" from the English "Common PIlot CHannel").
Les canaux à simple porteuse utilisés par les réseaux mobiles de troisième génération (ou 3G) sont bien connus de l'homme du métier des réseaux mobiles et sont notamment spécifiés dans la norme " 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD) release 1999 " de 20 référence 3GPP TS25.211 et diffusée par le bureau des publications de 3GPP. Ces canaux ne seront donc pas décrits plus amplement. The single carrier channels used by third generation (or 3G) mobile networks are well known to those skilled in the art of mobile networks and are in particular specified in the standard "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD) release 1999 "of reference 3GPP TS25.211 and distributed by the publications office of 3GPP. These channels will therefore not be described more fully.
La figure 4 illustre un module d'émission-réception 40 appartenant à la station de base 31 mise en oeuvre dans le réseau 30. FIG. 4 illustrates a transceiver module 40 belonging to the base station 31 implemented in the network 30.
Le module 40 comprend notamment: - une antenne 43 simple ou multiple; - un duplexeur 47; - une chaîne de réception 41; et - une chaîne d'émission 42. The module 40 comprises in particular: - a single or multiple antenna 43; - a duplexer 47; - A reception chain 41; and - a broadcast channel 42.
L'antenne 43 est connectée à chacune des chaînes de réception 41 et 30 d'émission 42 via le duplexeur 47. The antenna 43 is connected to each of the reception 41 and transmission 42 chains via the duplexer 47.
La chaîne de réception 41 est adaptée à traiter le canal montant 311 à simple porteuse et fournit sur une sortie 44 des données décodées reçues par l'antenne 43. Cette chaîne 41 dont la mise en oeuvre est bien connue de l'homme du métier ne sera pas décrite plus avant. The reception chain 41 is suitable for processing the uplink channel 311 with single carrier and provides on an output 44 decoded data received by the antenna 43. This chain 41 whose implementation is well known to those skilled in the art does not will not be described further.
La chaîne d'émission 42 est adaptée à transmettre: - un signal pilote 4211 ainsi que des données de signalisation et/ou de contrôle d'une communication sur le canal descendant 310 à simple porteuse; et - des données 46 à bas ou à haut débit sur le canal descendant à 10 porteuses multiples 312. The transmission chain 42 is suitable for transmitting: a pilot signal 4211 as well as signaling and / or control data for a communication on the downlink channel 310 with single carrier; and - data 46 at low or high speed on the downlink channel with 10 multiple carriers 312.
La chaîne d'émission 42 comprend: - un modulateur 429 adapté à générer un signal pilote CPICH 4211 à partir d'un code de référence 45; - un modulateur 4210 adapté à moduler des données 46 selon une 15 modulation à porteuses multiples OFDM; - un processeur de traitement du signal (ou DSP de l'anglais " Digital Signal Processor ") 428; - un convertisseur numérique analogique 426, 427 sur chacune des voies I (voie en phase) et Q (voie en quadrature de phase); 20 - un modulateur 424 en fréquence intermédiaire contrôlé par un synthétiseur 427; - un filtre passe bande 423; - un mélangeur 421 et un synthétiseur agile 422 permettant de transposer les signaux en fréquence intermédiaire dans la bande 25 d'émission; et - un amplificateur de puissance 420. Le DSP 428 est associé à un accélérateur " hardware " (matériel) pour la combinaison: - des signaux à simple porteuse à émettre (dont le canal pilote 30 CPICH 4211 et éventuellement des signaux transportant des données de contrôle, de signalisation et/ou des informations utiles à transmettre sur un canal à simple porteuse) ; et - des signaux à porteuses multiples 4212 de type OFDM représentatifs des informations utiles 46 à transmettre. The transmission chain 42 comprises: - a modulator 429 adapted to generate a CPICH pilot signal 4211 from a reference code 45; a modulator 4210 adapted to modulate data 46 according to an OFDM multi-carrier modulation; - a signal processing processor (or DSP from the English "Digital Signal Processor") 428; - a digital to analog converter 426, 427 on each of the channels I (channel in phase) and Q (channel in quadrature of phase); A modulator 424 in intermediate frequency controlled by a synthesizer 427; - a bandpass filter 423; a mixer 421 and an agile synthesizer 422 making it possible to transpose the signals at intermediate frequency into the transmission band; and - a power amplifier 420. The DSP 428 is associated with a "hardware" accelerator for the combination of: - single carrier signals to be transmitted (including the pilot channel 30 CPICH 4211 and possibly signals carrying data from control, signaling and / or useful information to be transmitted on a single carrier channel); and multi-carrier signals 4212 of the OFDM type representative of the useful information 46 to be transmitted.
Contrairement à la trame illustrée en regard de la figure 1, le canal OFDM transporte ici que des données d'informations utiles et ne comprend pas de sousporteuses associées à des pilotes. Unlike the frame illustrated with reference to FIG. 1, the OFDM channel here carries only useful information data and does not include subcarriers associated with pilots.
Par ailleurs, préférentiellement, le canal pilote 4211 et les signaux à porteuses multiples 4212 sont combinés de manière synchrone (les symboles 10 OFDM concidant avec les symboles de code CPICH). Selon une variante, le canal pilote 4211 et les signaux à porteuses multiples 4212 sont combinés de manière asynchrone. Furthermore, preferably, the pilot channel 4211 and the multi-carrier signals 4212 are combined synchronously (the OFDM symbols coinciding with the CPICH code symbols). Alternatively, the pilot channel 4211 and the multi-carrier signals 4212 are combined asynchronously.
La figure 5 illustre un module d'émission-réception 50 appartenant à l'un des terminaux 32 à 34 mis en oeuvre dans le réseau 30. Le module 50 est adapté à 15 communiquer avec le module 40 illustré en regard de la figure 4. FIG. 5 illustrates a transceiver module 50 belonging to one of the terminals 32 to 34 implemented in the network 30. The module 50 is adapted to communicate with the module 40 illustrated with reference to FIG. 4.
Le module 50 comprend notamment: - une antenne 53 simple ou multiple; - un duplexeur 57; - une chaîne de réception 51; et 20 - une chaîne d'émission 52. The module 50 comprises in particular: - a single or multiple antenna 53; - a duplexer 57; - A reception chain 51; and 20 - a broadcast channel 52.
L'antenne 53 est connectée à chacune des chaînes de réception 51 et d'émission 52 via le duplexeur 57. The antenna 53 is connected to each of the reception 51 and transmission 52 chains via the duplexer 57.
La chaîne d'émission 52 est adaptée à traiter le canal montant 311 à simple porteuse. Elle fournit un signal modulé en simple porteuse à l'antenne 53 pour une 25 transmission sur le canal montant 311 à partir des données présentées sur une entrée 54. Cette chaîne 52 dont la mise en òuvre est bien connue de l'homme du métier ne sera pas décrite plus avant. The transmission chain 52 is adapted to process the uplink channel 311 with single carrier. It provides a single carrier modulated signal to the antenna 53 for transmission on the uplink channel 311 from the data presented on an input 54. This chain 52, the implementation of which is well known to those skilled in the art. will not be described further.
La chaîne de réception 51 est adaptée à recevoir: - un signal pilote ainsi que des données de signalisation et/ou de contrôle d'une communication sur le canal descendant 310 à simple porteuse; et - des données à haut débit sur le canal descendant à porteuses multiples 312. The reception chain 51 is adapted to receive: a pilot signal as well as signaling and / or control data for a communication on the downlink channel 310 with single carrier; and - high-speed data on the downlink multicarrier channel 312.
La chaîne de réception 51 comprend: - un amplificateur à faible bruit 510 - un mélangeur 511 et un synthétiseur agile 512 permettant de transposer le signal reçu dans la bande d'émission en un signal 10 en fréquence intermédiaire; - un filtre passe bande 423 centrée autour de la fréquence intermédiaire et d'une largeur de bande correspondant à largeur utilisée pour la transmission du signal; - un convertisseur I/Q 514 en bande de base contrôlé par un 15 synthétiseur 515; - un convertisseur numérique analogique 516, 517 sur chacune des voies I (voie en phase) et Q (voie en quadrature de phase); - un processeur de traitement du signal (ou DSP) 518 permettant de séparer des signaux à simple porteuse et des signaux à 20 porteuses multiples; et - des moyens d'égalisation 519 adaptés à démoduler et à égaliser les signaux à simple porteuse et à porteuses multiples fournis par le DSP 518. The reception chain 51 comprises: - a low noise amplifier 510 - a mixer 511 and an agile synthesizer 512 making it possible to transpose the signal received in the transmission band into a signal 10 at intermediate frequency; a bandpass filter 423 centered around the intermediate frequency and a bandwidth corresponding to the width used for the transmission of the signal; - a baseband I / Q converter 514 controlled by a synthesizer 515; - a digital analog converter 516, 517 on each of the channels I (channel in phase) and Q (channel in quadrature of phase); - a signal processing processor (or DSP) 518 making it possible to separate single-carrier signals and signals with 20 multiple carriers; and - equalization means 519 adapted to demodulate and equalize the single-carrier and multi-carrier signals supplied by the DSP 518.
La figure 6 illustre les moyens d'égalisation 519 qui comprennent: - une entrée CPICH acceptant des signaux en bande de base modulés en simple porteuse et fournis par le DSP 518; - une entrée OFDM acceptant des signaux en bande de base modulés en porteuses multiples (de type OFDM) et fournis par le DSP 518. FIG. 6 illustrates the equalization means 519 which comprise: a CPICH input accepting baseband signals modulated in single carrier and supplied by the DSP 518; - an OFDM input accepting baseband signals modulated in multiple carriers (OFDM type) and supplied by the DSP 518.
L'entrée CPICH comprend notamment un signal de type CPICH permettant d'estimer le canal de transmission. The CPICH input notably includes a CPICH type signal making it possible to estimate the transmission channel.
Les moyens d'égalisation 519 comprennent, en outre: - des moyens d'estimations 60 adaptés à estimer un canal à partir d'un signal pilote à porteuse simple; - des moyens 64 de démodulation OFDM; et - une unité 66 d'égalisation OFDM. Les moyens 60 acceptent en entrée un signal de type CPICH en simple porteuse et comprend notamment: - des moyens d'auto-corrélation 600; et - des moyens de transformée de Fourrier 602. Les moyens d'auto- corrélation 600 effectuent une estimation du canal en fonction du signal CPICH et plus précisément une autocorrélation du signal CPICH pour chacun des retards zl à zn, rl correspondant au trajet direct, r2 à un 15 second trajet et mrn au trajet le plus long (chacun des trajets retenus correspondant à un trajet direct ou à un écho pertinent). n autocorrélations sont ainsi calculées. The equalization means 519 further comprise: - estimation means 60 adapted to estimate a channel from a pilot signal with single carrier; - OFDM demodulation means 64; and an OFDM equalization unit 66. The means 60 accept as input a CPICH type signal in single carrier and comprises in particular: - auto-correlation means 600; and Fourier transform means 602. The autocorrelation means 600 perform an estimation of the channel as a function of the signal CPICH and more precisely an autocorrelation of the signal CPICH for each of the delays zl to zn, rl corresponding to the direct path, r2 to a second path and mrn to the longest path (each of the paths selected corresponding to a direct path or to a relevant echo). n autocorrelations are thus calculated.
D'une manière générale, rk est égal au produit d'un facteur k par la période chip Tc du code CPICH (égale à 1/3840000 s soit environ 0,26 gts dans le cadre de la norme UMTS), k étant préférentiellement un entier ou un multiple de 0,5. In general, rk is equal to the product of a factor k by the chip period Tc of the CPICH code (equal to 1/3840000 s or approximately 0.26 gts within the framework of the UMTS standard), k being preferably a integer or a multiple of 0.5.
Le coefficient du canal correspondant à un retard rk est obtenu selon l'équation d'autocorrélation suivante: h(rk) = h(kTc) = TCPICH(r).CPICH(tkTc)dt Si on considère une longueur de code CDMA égale à 256, le signal étant préférentiellement traité numériquement, la version échantillonnée de l'équation 25 d'autocorrélation précédente s'écrit: h(k) - 256,CPICH(i) .CPICH(n - i) 256 i=o Selon un mode préféré de l'invention, les symboles OFDM sont transmis de manière synchrone avec les symboles CPICH. Dans ce cas, la fonction d'autocorrélation est mise en oeuvre sur une fenêtre correspondant à un symbole de code CPICH (ou de manière équivalente dans le cas d'une synchronisation entre les différents signaux, à un symbole OFDM). The coefficient of the channel corresponding to a delay rk is obtained according to the following autocorrelation equation: h (rk) = h (kTc) = TCPICH (r) .CPICH (tkTc) dt If we consider a length of CDMA code equal to 256, the signal being preferably digitally processed, the sampled version of the previous autocorrelation equation 25 is written: h (k) - 256, CPICH (i) .CPICH (n - i) 256 i = o According to a mode preferred of the invention, the OFDM symbols are transmitted synchronously with the CPICH symbols. In this case, the autocorrelation function is implemented on a window corresponding to a CPICH code symbol (or equivalent in the case of synchronization between the different signals, to an OFDM symbol).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les symboles OFDM et les symboles de code CPCIHC sont transmis de manière asynchrone. Dans ce cas, plusieurs variante peuvent être mises en oeuvre: - selon une première variante, on calcule des autocorrélations du symbole CPICH le plus proche temporellement du symbole OFDM considéré (ce qui permet une grande simplificité de mise en oeuvre, cette autocorrélation étant généralement 10 nécessaire pour d'autres utilisation dans le cadre d'un réseau en partie CDMA); - selon une seconde variante, on calcule des autocorrélations sur des symboles CPICH qui recoupent au moins en partie le symbole OFDM considéré et on effectue une interpolation des 15 autocorrélations obtenues pour alimenter une opération d'estimation fréquentielle du canal; - selon une troisième variante (qui permet l'estimation de canal la plus fiable pour un symbole OFDM considéré), on calcule les autocorrélations sur la fin d'un premier code CPICH et le début 20 d'un second code CPICH, les autocorrélations retenues concidant de manière synchrone avec le symbole OFDM considéré. According to another embodiment of the invention, the OFDM symbols and the CPCIHC code symbols are transmitted asynchronously. In this case, several variants can be implemented: - according to a first variant, autocorrelations of the CPICH symbol are calculated closest in time to the OFDM symbol considered (which allows great simplicity of implementation, this autocorrelation generally being 10 necessary for other use within the framework of a network partly CDMA); - according to a second variant, autocorrelations are calculated on CPICH symbols which at least partially overlap with the OFDM symbol considered and an interpolation is carried out of the 15 autocorrelations obtained in order to supply an operation of frequency estimation of the channel; - according to a third variant (which allows the most reliable channel estimation for a considered OFDM symbol), the autocorrelations are calculated on the end of a first CPICH code and the start of a second CPICH code, the autocorrelations retained coinciding synchronously with the OFDM symbol considered.
Dans tous les cas, la durée des corrélations proposées est la même que celle du symbole OFDM considéré. In all cases, the duration of the proposed correlations is the same as that of the OFDM symbol considered.
Les moyens d'auto-corrélation 600 transmettent aux moyens 602, sur n sorties 601, les n résultats d'autocorrélations effectuées, chacun des n résultats étant associé à l'une des sorties 601. The autocorrelation means 600 transmit to the means 602, on n outputs 601, the n results of autocorrelations performed, each of the n results being associated with one of the outputs 601.
Ensuite, les moyens 602 effectuent une transformée de Fourrier de longueur n sur l'ensemble des n résultats d'autocorrélation permettant ainsi 30 d'obtenir la réponse fréquentielle correspondante. n est choisi pour être supérieur ou égal au nombre de sous-porteuses utilisées dans le canal OFDM. Ainsi, si chaque sous-porteuse du canal OFDM utilise une bande de 3,75 kHz, et si chaque symbole OFDM est modulé sur 1024 sous- porteuses, on obtient une bande utile de 3,84 MHz. Dans ce cas, les moyens 602 mettent en oeuvre une transformée de 5 Fourrier rapide (ou PFT de l'anglais " Fast Fourrier Transform ") de longueur 1024 qui permet d'obtenir 1024 coefficients de canal sur la bande considérée de 3,84 MHz. Then, the means 602 carry out a Fourier transform of length n over all of the n autocorrelation results, thus making it possible to obtain the corresponding frequency response. n is chosen to be greater than or equal to the number of subcarriers used in the OFDM channel. Thus, if each sub-carrier of the OFDM channel uses a band of 3.75 kHz, and if each OFDM symbol is modulated on 1024 sub-carriers, a useful band of 3.84 MHz is obtained. In this case, the means 602 implement a transform of 5 fast Fourrier (or PFT from the English "Fast Fourrier Transform") of length 1024 which makes it possible to obtain 1024 channel coefficients on the considered band of 3.84 MHz .
En variante, si le nombre de sous-porteuses OFDM n'est pas une puissance de 2, les moyens 602 mettent en oeuvre préférentiellement une transformée de 10 Fourrier discrète (ou DFT de l'anglais " Discrete Fourrier Transform ") de longueur adaptée. Ainsi, si chaque sous-porteuse du canal OFDM a une largeur de bande égale à 3,75 kHz, et si chaque symbole OFDM est modulé sur 600 sousporteuses, on obtient une bande utile de l'ordre de 2 MHz et les moyens 602 mettent en oeuvre une DFT de longueur 600 fournissant 600 coefficients. As a variant, if the number of OFDM subcarriers is not a power of 2, the means 602 preferentially implement a discrete Fourrier transform (or DFT from the English "Discrete Fourrier Transform") of suitable length. Thus, if each sub-carrier of the OFDM channel has a bandwidth equal to 3.75 kHz, and if each OFDM symbol is modulated on 600 subcarriers, a useful band of the order of 2 MHz is obtained and the means 602 put implements a DFT of length 600 providing 600 coefficients.
On obtient ainsi une estimation du canal en fréquence qui peut être utilisée pour l'égalisation OFDM. Selon un mode préféré de réalisation, la corrélation du signal CPICH est faite sur la durée d'un symbole OFDM correspondant. Une nouvelle corrélation (et donc une nouvelle estimation de canal) est ainsi faite pour chaque symbole OFDM. Selon une variante, notamment lorsque le récepteur 20 estime que le canal est suffisament stable, une seule estimation peut être considérée comme étant valable pour plusieurs symboles OFDM (ce qui permet notamment d'économiser des ressources (temps CPU, batteries, ..) du terminal récepteur). This gives an estimate of the frequency channel which can be used for OFDM equalization. According to a preferred embodiment, the correlation of the CPICH signal is made over the duration of a corresponding OFDM symbol. A new correlation (and therefore a new channel estimate) is thus made for each OFDM symbol. According to a variant, in particular when the receiver 20 considers that the channel is sufficiently stable, a single estimate can be considered to be valid for several OFDM symbols (which in particular makes it possible to save resources (CPU time, batteries, etc.) of the receiving terminal).
En parallèle, les moyens 64 démodulent le signal OFDM en entrée et 25 fournissent des symboles OFDM démodulés à l'unité 66 d'égalisation OFDM. In parallel, the means 64 demodulate the input OFDM signal and 25 supply demodulated OFDM symbols to the OFDM equalization unit 66.
Recevant en parallèle l'estimation du canal et des symboles OFDM démodulés communiqués respectivement par les moyens 602 et par les moyens 64, l'unité d'égalisation égalise les symboles OFDM en fonction de l'estimation du canal et fournir en sortie les données d'information correspondant aux 30 symboles OFDM traités. L'égalisation peut être effectuée selon différentes méthodes prenant en compte une estimation de canal. Une première méthode d'égalisation relativement simple comprend une multiplication des symboles OFDM reçus par le conjugué du canal (ce qui permet une correction de phase). Receiving in parallel the estimate of the channel and of the demodulated OFDM symbols communicated respectively by the means 602 and by the means 64, the equalization unit equalizes the OFDM symbols as a function of the estimate of the channel and provide the data d information corresponding to the 30 OFDM symbols processed. The equalization can be carried out according to different methods taking into account a channel estimation. A first relatively simple equalization method comprises a multiplication of the OFDM symbols received by the conjugate of the channel (which allows phase correction).
Selon une autre méthode d'égalisation, les symboles OFDM sont divisés par le 5 canal. Selon encore une autre méthode, l'égalisation des données issues des symboles OFDM est de type MMSE (de l'anglais " Minimum Mean Square Error " ou " Erreur à variance minimale "). According to another equalization method, the OFDM symbols are divided by the 5 channel. According to yet another method, the equalization of the data originating from the OFDM symbols is of the MMSE type (from the English "Minimum Mean Square Error" or "Error with minimum variance").
La figure 7 illustre des moyens d'égalisation 79 selon une variante de l'invention permettant de simplifier leur mise en oeuvre. FIG. 7 illustrates equalization means 79 according to a variant of the invention making it possible to simplify their implementation.
La différence essentielle entre les moyens d'égalisation 79 et 519 (illustrés en regard de la figure 6) repose sur la détermination des trajets associées à une détermination d'autocorrélation. Les éléments communs aux moyens d'égalisation 79 et 519 portent les mêmes références et ne seront pas décrits davantage. The essential difference between the equalization means 79 and 519 (illustrated with reference to FIG. 6) is based on the determination of the paths associated with an autocorrelation determination. The elements common to the equalization means 79 and 519 bear the same references and will not be described further.
En effet, selon cette variante, le récepteur met en oeuvre une détection 15 d'échos et une estimation de r retards r] à rr correspondant (par exemple à partir d'un canal primaire de synchronisation (" Primary SCH " selon la norme UMTS)). In fact, according to this variant, the receiver implements an echo detection and an estimation of r delays r] to rr corresponding (for example from a primary synchronization channel ("Primary SCH" according to the UMTS standard). )).
Les moyens d'égalisation 79 comprennent: - des moyens d'estimations 70 adaptés à estimer un canal à partir 20 d'un signal pilote à porteuse simple; - des moyens 64 de démodulation OFDM; et - une unité 66 d'égalisation OFDM. Les moyens d'estimation 70 acceptent en entrée un signal de type CPICH en simple porteuse, ainsi qu'une liste des r retards rI à rr à prendre en compte et 25 comprend notamment: - des moyens d'auto-corrélation 700; et - des moyens de transformée de Fourrier 602. Les moyens d'auto- corrélation 700 effectuent une estimation du canal en fonction du signal CPICH et plus précisément une autocorrélation du signal 30 CPICH pour chacun des retards Tl à rr à prendre en compte (selon un procédé ou des variantes similaires à ceux mis en oeuvre dans les moyens d'auto- corrélation 600). The equalization means 79 comprise: - estimation means 70 adapted to estimate a channel from a pilot signal with single carrier; - OFDM demodulation means 64; and an OFDM equalization unit 66. The estimation means 70 accept as input a signal of the CPICH type in single carrier, as well as a list of the r delays rI to rr to be taken into account and comprises in particular: - auto-correlation means 700; and - Fourier transform means 602. The autocorrelation means 700 carry out an estimation of the channel as a function of the signal CPICH and more precisely an autocorrelation of the signal CPICH for each of the delays T1 to rr to be taken into account (according to a method or variants similar to those implemented in the autocorrelation means 600).
Les moyens d'auto-corrélation 700 transmettent aux moyens de transformée de Fourrier 602, sur n sorties 601: - les r résultats d'autocorrélations effectuées correspondant aux retards rI à vr; et - (n-r) valeurs nulles d'autocorrélations correspondant aux (n-r) retards non retenus. The auto-correlation means 700 transmit to the Fourier transform means 602, on n outputs 601: - the r results of autocorrelations carried out corresponding to the delays rI to vr; and - (n-r) zero autocorrelation values corresponding to the (n-r) delays not retained.
chacune des n valeurs transmises étant associée à l'une des sorties 601. each of the n values transmitted being associated with one of the outputs 601.
Selon une variante, les moyens d'auto-corrélation 700 effectuent une estimation du canal en fonction du signal CPICH et plus précisément une autocorrélation du signal CPICH pour chacun des retards vi à mz égaux ou proches des retards ri à rr. Selon cette variante, un retard est proche d'un retard,i, s'il diffère d'au plus P périodes chips Tc du retard Ti considéré, P valant 15 préférentiellement 2 (mais pouvant prendre d'autres valeurs, par exemple 1 ou 3). According to a variant, the auto-correlation means 700 carry out an estimation of the channel as a function of the CPICH signal and more precisely an autocorrelation of the CPICH signal for each of the delays vi to mz equal or close to the delays ri to rr. According to this variant, a delay is close to a delay, i, if it differs by at most P chip periods Tc from the delay Ti considered, P preferably being equal to 2 (but being able to take other values, for example 1 or 3).
Ainsi, si le retard i correspond à un écho identifié, une autocorrélation sera préférentiellement effectuée par les moyens 700 pour les retards Ti-2Tc, zTc,vi,vi+Tc etvi+2Tc. Plus la valeur de P est grande, plus fine sera l'estimation. Thus, if the delay i corresponds to an identified echo, an autocorrelation will preferably be carried out by the means 700 for the delays Ti-2Tc, zTc, vi, vi + Tc and vi + 2Tc. The larger the value of P, the finer the estimate.
En revanche, plus la valeur de P est petite, plus la mise en oeuvre des moyens 20 d'autocorrélation 700 est simple. On the other hand, the smaller the value of P, the simpler the implementation of the autocorrelation means 700.
Selon d'autres variantes, les retards pris en compte et obtenus, par exemple, par interpolation du signal CPICH sont des multiples non entiers du temps chip Tc. According to other variants, the delays taken into account and obtained, for example, by interpolation of the signal CPICH are non-integer multiples of the chip time Tc.
La figure 8 illustre un protocole de communication entre la station de base 25 31 et le terminal 32 lors d'une communication mettant en oeuvre les canaux 310 à 312. Ce protocole comprend deux phases: une phase 80 d'établissement de communication comprenant essentiellement des échanges de données de signalisation et une phase 81 de communication mettant en oeuvre une transmission de données à haut débit utilisant un canal OFDM et un canal CPCIH 30 pour l'estimation du canal de transmission. FIG. 8 illustrates a communication protocol between the base station 31 and the terminal 32 during a communication using the channels 310 to 312. This protocol comprises two phases: a phase 80 of communication establishment essentially comprising signaling data exchanges and a communication phase 81 implementing high speed data transmission using an OFDM channel and a CPCIH channel 30 for estimating the transmission channel.
Lors de la phase 80 d'établissement d'une communication, la station de base 31 émet un signal 800 sur le canal descendant SCH à destination des terminaux présents dans la cellule 30 et notamment du terminal 32. Ainsi, le terminal 32 est synchronisé sur le canal SCH de la station de base 31. During the phase 80 of establishing a communication, the base station 31 transmits a signal 800 on the downlink SCH intended for the terminals present in the cell 30 and in particular for the terminal 32. Thus, the terminal 32 is synchronized on the SCH channel of the base station 31.
On note que ce signal SCH est émis régulièrement par la station de base 31 et que dès que la synchronisation du terminal 32 se dégrade au delà d'un certain seuil prédéterminé, il se synchronise à nouveau sur la station de base 31. It is noted that this signal SCH is transmitted regularly by the base station 31 and that as soon as the synchronization of the terminal 32 degrades beyond a certain predetermined threshold, it is again synchronized with the base station 31.
La station de base 31 émet également un signal 801 sur le canal BCH. Ce signal descendant indique au terminal 32 quel canal PCH il doit écouter. Ainsi, 10 après réception de ce signal, le terminal 32 se met en écoute du canal PCH indiqué par le signal 802. The base station 31 also transmits a signal 801 on the BCH channel. This downlink signal indicates to terminal 32 which PCH channel it should listen to. Thus, after receiving this signal, the terminal 32 listens to the PCH channel indicated by the signal 802.
Puis, la station de base 31 émet un signal à destination du terminal 32 sur le canal PCH indiqué par le signal 801, ce signal permettant de détecter un appel entrant. Then, the base station 31 transmits a signal to the terminal 32 on the PCH channel indicated by the signal 801, this signal making it possible to detect an incoming call.
Ensuite, en supposant que le terminal 32 désire initialiser une communication, il émet un signal 803 sur le canal RACH (de l'anglais " Random Access CHannel " qui est un canal commun correspondant à un service de couche haute d'accès au canal), ce signal 803 indiquant à la station de base 31 que le terminal 32 demande l'établissement d'une communication. Then, assuming that the terminal 32 wishes to initiate a communication, it transmits a signal 803 on the RACH channel (from the English "Random Access CHannel" which is a common channel corresponding to a high layer service of access to the channel) , this signal 803 indicating to the base station 31 that the terminal 32 requests the establishment of a communication.
Puis, la station de base 31 émet un signal 804 d'allocation de canal de communication sur le canal FACH (de l'anglais " Fast Access CHannel " qui est également un canal commun correspondant à un service de couche haute) selon le premier mode de communication (à porteuse unique). Then, the base station 31 transmits a communication channel allocation signal 804 on the FACH channel (from the English "Fast Access CHannel" which is also a common channel corresponding to a high layer service) according to the first mode communication (single carrier).
Les signaux correspondant au premier mode de communication sont 25 compatibles avec les deux premières couches (physique et liaison) définies par la norme UMTS. Selon l'invention, au niveau 3, la station de base indique o, quand et comment écouter l'OFDM. The signals corresponding to the first mode of communication are compatible with the first two layers (physical and link) defined by the UMTS standard. According to the invention, at level 3, the base station indicates where, when and how to listen to the OFDM.
Puis, le terminal 32 se met en écoute du canal pilote 805 CPICH qui, selon l'invention, permet notamment d'estimer le canal de transmission. Le canal pilote 30 805 CPICH est émis de manière continue par la station de base 31. Then, the terminal 32 listens to the pilot channel 805 CPICH which, according to the invention, makes it possible in particular to estimate the transmission channel. The pilot channel 30 805 CPICH is transmitted continuously by the base station 31.
Ensuite, la communication s'établit entre le terminal 32 et la station de base 31. Then, communication is established between the terminal 32 and the base station 31.
Le mobile envoie une requête par l'intermédiaire du canal montant PRACH 806 (canal physique correspondant au canal RACH) tout en écoutant le 5 canal FACH 804, pour avoir la réponse du réseau, comme prévu par la norme UMTS - FDD actuelle. Si le réseau décide que les informations à transmettre au mobile sont de taille importante, en particulier si le débit offert par le canal FACH ne suffit pas, la station de base 31 indique au terminal 32 par le biais du canal FACH 804 correspondant au premier mode de communication d'écouter le canal 10 OFDM associé pour la transmission des données. The mobile sends a request via the uplink channel PRACH 806 (physical channel corresponding to the RACH channel) while listening to the 5 channel FACH 804, for the network response, as provided by the current UMTS - FDD standard. If the network decides that the information to be transmitted to the mobile is large, in particular if the speed offered by the FACH channel is not enough, the base station 31 indicates to the terminal 32 via the FACH channel 804 corresponding to the first mode to listen to the associated OFDM channel 10 for data transmission.
Ainsi, selon l'invention, l'utilisation d'un canal commun, dit canal OFDM, utilisant une modulation OFDM est couplée avec les canaux communs RACH/FACH (c'est-à-dire le terminal émet une requête RACH et la station de base répond avec une trame FACH qui indique au terminal 32 que la transmission 15 de données entre la station de base 31 et le terminal 32 est effectuée selon un second mode de communication à porteuses multiples) sans changer les caractéristiques physiques de transmission du RACH (canal montant) et du FACH (canal descendant). Thus, according to the invention, the use of a common channel, called OFDM channel, using OFDM modulation is coupled with the common RACH / FACH channels (that is to say the terminal transmits a RACH request and the station base responds with a FACH frame which indicates to the terminal 32 that the data transmission between the base station 31 and the terminal 32 is carried out according to a second mode of communication with multiple carriers) without changing the physical characteristics of transmission of the RACH ( up channel) and FACH (down channel).
Le canal FACH transporte les informations de signalisation permettant au 20 mobile d'écouter correctement le canal OFDM. Le FACH indique quand (c'est-àdire à quel instant débute et se termine le bloc destiné au terminal), o (dans la bande de fréquence, la transmission n'utilise pas nécessairement toute la bande fréquentielle disponible) et comment (format de codage, entrelacement, ...) écouter le canal OFDM pour recevoir le bloc de données concerné. Par défaut, la 25 station de base utilise une modulation OFDM avec des caractéristiques (temps symboles, espacements entre les sous-porteuses et répartition des symboles de référence ou symboles pilotes) prédéterminées. Selon une variante, ces caractéristiques seront optimisées dynamiquement par la station de base et adaptées en fonction des caractéristiques du canal de propagation. The FACH channel carries the signaling information allowing the mobile to correctly listen to the OFDM channel. The FACH indicates when (i.e. when the block intended for the terminal starts and ends), o (in the frequency band, the transmission does not necessarily use all the available frequency band) and how (format of coding, interleaving, ...) listen to the OFDM channel to receive the data block concerned. By default, the base station uses OFDM modulation with predetermined characteristics (symbol times, spacings between the subcarriers and distribution of the reference symbols or pilot symbols). According to a variant, these characteristics will be optimized dynamically by the base station and adapted as a function of the characteristics of the propagation channel.
Ainsi, la communication entre la station de base 31 et le terminal 32 bascule dans un second mode de communication (phase 81) qui utilise une modulation à porteuses multiples sans pilote, la transmission d'un canal pilote CPICH à simple porteuse étant maintenue. Ainsi, la station de base 31 transmet 5 des données sur le canal commun OFDM par l'intermédiaire des signaux successifs 810, 811 et suivants, le signal pilote CPICH à simple porteuse étant transmis par la station de base 31 de façon continue permettant au terminal 32 d'estimer correctement le canal de transmission. Thus, the communication between the base station 31 and the terminal 32 switches to a second communication mode (phase 81) which uses unmanned multi-carrier modulation, the transmission of a single carrier CPICH pilot channel being maintained. Thus, the base station 31 transmits data on the common OFDM channel by means of successive signals 810, 811 and following, the pilot signal CPICH with single carrier being transmitted by the base station 31 continuously allowing the terminal 32 to correctly estimate the transmission channel.
Des acquittements de niveau 2 peuvent alors être envoyés par le terminal 10 32 sur le canal RAC. Level 2 acknowledgments can then be sent by the terminal 10 32 on the RAC channel.
En fin de communication, le terminal 32 et/ou la station de base 31 indiquent par l'intermédiaire du canal FACH que la communication se termine. At the end of the communication, the terminal 32 and / or the base station 31 indicate via the FACH channel that the communication ends.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation mentionnés ci-dessus. Of course, the invention is not limited to the embodiments mentioned above.
En particulier, l'homme du métier pourra apporter toute variante dans la définition des modulations à simple porteuse ou à porteuses multiples utilisées. La modulation à simple porteuse pourra notamment être de type à modulation de phase (par exemple de type PSK (ou " Phase Shift Keying ") , GMSK (ou " Gaussian Minimum Shift Keying ")) ou d'amplitude (notamment de type FSK 20 (ou Frequency Shift Keying), QAM (ou " Quadrature Amplitude Modulation ")) De même, l'homme du métier pourra apporter toute variante dans type de modulation à porteuses multiples utilisée. Ainsi, la modulation pourra être par exemple de type OFDM telle que décrite notamment dans le brevet FR-98 04883 déposé le 10 avril 1998 par la société Wavecom ou une modulation de type IOTA 25 définie dans le brevet FR-95 05455 déposé le 2 mai 1995 et inclus ici par référence. In particular, the person skilled in the art can make any variant in the definition of single carrier or multiple carrier modulations used. Single carrier modulation may in particular be of the phase modulation type (for example of the PSK (or "Phase Shift Keying"), GMSK (or "Gaussian Minimum Shift Keying")) or of amplitude (in particular of the FSK 20 type (or Frequency Shift Keying), QAM (or "Quadrature Amplitude Modulation")) Likewise, a person skilled in the art can make any variant in the type of multi-carrier modulation used. Thus, the modulation could for example be of the OFDM type as described in particular in patent FR-98 04883 filed on April 10, 1998 by the company Wavecom or a modulation of IOTA 25 type defined in patent FR-95 05455 filed on May 2 1995 and included here by reference.
L'invention ne se limite pas aux réseaux UMTS ou 3G, mais s'étend aux communications entre un émetteur fixe ou mobile et récepteur fixe ou mobile, (correspondant par exemple à deux terminaux, à une station d'infrastructure de 30 réseau et un terminal ou encore à deux stations d'infrastructure de réseaux) notamment lorsqu'une haute efficacité spectrale et/ou une économie de bande passante sont souhaitées. Ainsi, les supports possibles de l'invention sont, par exemple, des systèmes de radiodiffusion numérique terrestre qu'il s'agisse d'image, de sons etlou de données ou des systèmes de communication numérique 5 vers des mobiles à haut débit (dans des réseaux mobiles, des réseaux locaux radio ou pour des transmissions vers ou en provenance de satellites) ou encore pour des transmissions sous-marines utilisant un canal de transmission acoustique. The invention is not limited to UMTS or 3G networks, but extends to communications between a fixed or mobile transmitter and fixed or mobile receiver, (corresponding for example to two terminals, to a network infrastructure station and a terminal or two network infrastructure stations) especially when high spectral efficiency and / or bandwidth savings are desired. Thus, the possible supports of the invention are, for example, digital terrestrial broadcasting systems, whether they are images, sounds and / or data or digital communication systems 5 to high speed mobiles (in mobile networks, local radio networks or for transmissions to or from satellites) or even for submarine transmissions using an acoustic transmission channel.
Les applications de l'invention sont variées et permettent notamment des services à haut débit de type internet (dans le cas de l'application de l'invention à 10 UMTS, le débit faible du canal RACH, quoique beaucoup plus fort qu'en GSM couplé au débit très élevé du canal OFDM, correspond bien aux besoins de tels services). The applications of the invention are varied and in particular allow broadband services of the internet type (in the case of the application of the invention to 10 UMTS, the low speed of the RACH channel, although much stronger than in GSM coupled with the very high speed of the OFDM channel, corresponds well to the needs of such services).
Outre l'estimation du canal, l'invention permet une utilisation du canal à simple porteuse pour réaliser des traitements propres au canal OFDM, 15 notamment: une synchronisation initiale et le suivi de la synchronisation en temps ou en fréquence, la mesure de la qualité du canal et de l'adaptation de la modulation, ... In addition to estimating the channel, the invention makes it possible to use the single-carrier channel to carry out processing specific to the OFDM channel, in particular: initial synchronization and monitoring of synchronization in time or in frequency, measurement of the quality the channel and the modulation adaptation, ...
Claims (20)
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0301909A FR2851383A1 (en) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Wireless data transmitting process for universal mobile telecommunication system, involves estimating response of transmission channel of data transmission signal by taking into account simple carrier pilot signal |
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