EP2127092A2 - Procede d'entrelacement temporel dynamique et dispositif associe - Google Patents

Procede d'entrelacement temporel dynamique et dispositif associe

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Publication number
EP2127092A2
EP2127092A2 EP07872019A EP07872019A EP2127092A2 EP 2127092 A2 EP2127092 A2 EP 2127092A2 EP 07872019 A EP07872019 A EP 07872019A EP 07872019 A EP07872019 A EP 07872019A EP 2127092 A2 EP2127092 A2 EP 2127092A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
interleaving
data
law
time
output
Prior art date
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Ceased
Application number
EP07872019A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Isabelle Siaud
Anne-Marie Ulmer-Moll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
France Telecom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
Publication of EP2127092A2 publication Critical patent/EP2127092A2/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/27—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes using interleaving techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/27—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes using interleaving techniques
    • H03M13/2792—Interleaver wherein interleaving is performed jointly with another technique such as puncturing, multiplexing or routing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/27—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes using interleaving techniques
    • H03M13/276—Interleaving address generation
    • H03M13/2764—Circuits therefore
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/27—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes using interleaving techniques
    • H03M13/2789—Interleaver providing variable interleaving, e.g. variable block sizes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received

Definitions

  • the present invention relates to the field of telecommunications. Within this field, the invention relates more particularly to so-called digital communications.
  • Digital communications include in particular wireless communications; they also include, for example, wire communications.
  • the communications transmission medium is commonly referred to as the transmission or propagation channel, originally with reference to an overhead channel and by extension with reference to any channel.
  • the invention relates to interleaving techniques. These techniques are generally implemented to reduce the correlation introduced by a selective filtering operation inherent in the transmission channel.
  • the invention applies to any single-carrier transmission system, ie a system for which the baseband data symbols are transmitted sequentially in time, as opposed to a multi-carrier signal where N Data symbols previously modulated in baseband by the subcarriers of an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) are transmitted simultaneously to form a multi-carrier signal.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the transmitted data is then modulated by an RF (Radio Frequency) frequency.
  • the baseband information is transmitted in the form of data symbols (QAM, QPSK, BPSK ... cells) around the zero frequency.
  • the transmission channel also called multipath channel, generates in reception a symbol correlation in the time domain over a period of the order of the coherence time of the transmission medium.
  • the coherence time corresponds to the average value of the time difference necessary to ensure a decorrelation of the signal representative of the transmission medium with its time-shifted version.
  • One method for correcting this correlation consists in implementing on the transmission an interleaving performed on the binary data or on the data symbols whose interleaving depth expressed in time must be greater than the coherence time of the transmission medium.
  • the value of the coherence time is deduced from the autocovariance function ⁇ ( ⁇ t) of the signal associated with the transmission medium and corresponds to the time difference ⁇ t necessary to obtain a statistical coefficient of autocorrelation less than one. value usually between 0.9 and 0.5. An estimate of this value is also given by the inverse of the Doppler frequency of the transmission medium.
  • An interleaving depth greater than the coherence time is difficult to obtain in practice for very high speed systems because the latency time introduced by the interleaving operation on the system limits the available bit rate in real time.
  • the data is transmitted in packet mode.
  • the size of the packet is generally inversely proportional to the rate and each packet is transmitted independently, as a result of which the interleaving depth is limited by the size of the packet and is, in most cases, less than the coherence time of the medium of the packet. transmission.
  • Interleaving techniques in a transmission system are therefore applied to the data to decorrelate the received data and improve the performance of the decision circuits.
  • the interleaving techniques applied after the encoding operation make it possible to reduce the size of the error packets in reception because the deinterleaving operation with the decoder input disseminates the high probability decision error bits and the decoder can correct these errors.
  • Interleaving is said to be binary when it relates to coded bits or is designated by the Anglo-Saxon term "scrambling" if it is applied to the bits directly extracted from the source.
  • the symbol interleaving involves a block of complex value symbols of given size formed of complex signals (QPSK, x-QAM, BPSK ...) resulting from the binary coding operation usually designated by the terms digital modulation.
  • Interleaving may implement different laws for the in-phase and quadrature components (I, Q components) of the baseband modulated signal.
  • the interleaving is always carried out on the useful data of the transmission device with a static interleaving law for each transmission mode defined by the number of states of the modulation, the coding, etc.
  • the data transmitted is referred to as the payload data. carrying an information message and lacking data dedicated to signaling and identification. In the rest of the document, the data designates the useful data, whether binary or in the form of data symbols.
  • the binary interleaving applied on the coded bits of the source can be likened to a symbol interleaving when a symbol is formed by a bit.
  • the system in one of the transmission modes, refers to a BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation resulting from a thresholding which transforms a bit taking its values in the bit space ⁇ 0,1 ⁇ into a binary symbol taking its values in a subspace taking its values in ⁇ -1,1 ⁇ .
  • BPSK Binary Phase Shift Keying
  • the interleaver of the UWB-DS-CDMA system is of convolutional type, its structure is unique for each mode of transmission and common to all modes of transmission. This interleaver is described in JL Ramsey's paper, "Realization of optimum interleavers", IEEE Tr. On Inf. Th., Vol. IT-16, May 1970, pp. 338-345.
  • the system of transmission is illustrated by the scheme of FIG. 1.
  • the transmitting EM device comprises a source data interleaving module ETBB, a channel coding module CC, a punching module PE, a binary interleaving module ETB, a FL emission filter.
  • the transmission device implements so-called ternary spreading codes taking their values in the subspace ⁇ -1.0, 1 ⁇ , of size Lc_24, denoted -24 (-l / 0/1).
  • the interleaving law implemented by the binary interleaver ETB does not vary with the length of the spreading sequence, nor with the modulation chosen, nor with the spreading sequence to generate a desired bit rate.
  • the interleaving method applied to the bits associated with the BPSK symbols for the mandatory mode of the standard is a convolutional interleaver which generates a static and fixed dispersion between the symbols for the described transmission mode.
  • the convolutional interleaver described by the Ramsey algorithm is a device that allows data to be stored in a buffer memory and to interleave the data by temporally shifting the data by a proportional delay. at an elementary delay Jo at each clock tick.
  • the dispersion corresponding to the distance between the indices of the input-output data of the interleaving module is a multiple of Jo, the size of the elementary shift register of the interleaving system and is strictly less than the product of the number of branches by this elementary delay Jo.
  • the interleaving method is illustrated by the scheme of Figure 2 which shows the multiple time lag of Jo between the interleaved coded bits bce and the coded bits bc before interleaving. Even if the interleaving is convolutional, the interleaving pattern is stationary in the broad sense and the law is constant whatever the moment considered.
  • the interleaving methods implemented for a given transmission mode are static and stationary in the broad sense.
  • the static nature of the interleaving has advantages when estimating the transmission medium because it limits the insertion ratio of the training sequences intended to probe the transmission medium provided that the transmission medium varies slowly in the transmission medium. time relative to the transmission rate.
  • the operations of interleaving of the data on the sending intended to decorrelate the data in reception have a limited efficiency because of the presence of fades of long duration due to the multipath channel varying slowly in the time.
  • the technical problem to be solved by the object of the present invention is to propose a method for temporally interleaving data, data symbols or binary data, which is more efficient than the known methods for a single-carrier transmission device, particularly when the transmission medium varies slowly over time compared to the inverse of the modulation rate or the transmission rate.
  • the present invention relates to a method of temporally interleaving symbols or data, intended to be transmitted sequentially by a baseband carrier of a single carrier transmission device, consisting of interleaving a block of symbols or data according to a determined time-varying interleaving law for a given transmission mode of the single-carrier transmission device.
  • the subject of the invention is a symbol or data interleaver intended to be transmitted sequentially by a baseband carrier of a single-carrier transmission device, for interleaving a block of symbols or data according to a law.
  • defined interleaving device comprising a device for calculating the interleaving law able to vary in time the block interleaving law calculated for a given transmission mode of the single-carrier transmission device.
  • the invention furthermore relates to a transmission device comprising an interleaver according to a preceding object, as well as to a reception device comprising a deinterleaving module performing a deinterleaving of demodulated symbol blocks according to a law that is the inverse of a law of interleaving according to a previous object, the module being able to calculate the deinterleaving law at given times, the interleaving law varying with time for a given transmission mode.
  • a data block interleaving, corresponding to binary data or data symbols, according to the invention, of using a different interleaving law over time, for a given transmission mode makes it possible to generate a variability dummy temporal transmission channel which has the effect of locally reducing the coherence time of the transmission medium in reception. This makes it possible to reduce the temporal correlation which affects the data of a transmission system and, consequently, to improve the reception decision-making; the efficiency of the system is thus improved.
  • the interleaving law is dynamic, that is to say variable in time.
  • the fictitious variability of the transmission medium introduced may reduce the duration of the fast fading of the transmission medium and may make it possible to better take advantage of an interleaving operation performed on transmission, upstream of an interleaving according to the invention.
  • the temporal variation of the block interleaving law is obtained by means of a single basic mathematical algorithm integrated in a turbo structure which makes it possible, by an iterative method, to generate several laws of interleaving and to make a selection of the laws to be implemented according to a selection criterion.
  • the variation is a function of the iteration chosen.
  • This algorithm has been the subject of a French patent application No. FRO 04 141 13.
  • the algorithm uses a different interleaving law by the number of iterations or by the selected interleaving parameters, selected according to a dispersion criterion of the interleaved data, a dedicated multiplexing of the data and the global constraints of the data.
  • a block interleaving law I (k) of size K is a bijective function which gives the following order to be read, at the output, an input sequence formed by K data indexed by an index k varying from 0 to KI .
  • X (k) be an input sequence of an interleaving law interleaver I (k).
  • Y (k) be the sequence at the output of the interleaver.
  • Y (k) X (I (k)): the kth data of the output sequence of the interleaver having the index of position k-1 corresponds to the index data I (kl) of the sequence of input X (O), ..., X (KI).
  • the position of the input data to interleave and interleaved data is shown in the remainder of the document only by their position index k / I (k), unless otherwise indicated.
  • the variation of the interleaving law occurs every N blocks of K data, where K and N are integer values, N being a parameter determined according to the properties of the transmission channel and the screening of data, N ⁇ ⁇ .
  • N and / or K vary in time according to the screening of the data and at least one criterion associated with the overall performance of the transmission system, which makes it possible to adapt them to variations in the environment.
  • the temporal variation of the block interleaving law of size K depends on a temporal index n of data blocks.
  • An interleaving method according to the invention is particularly interesting for short-range systems delivering high data rates and indeed requiring low interleaving depths.
  • This is the case of Ultra Wide Band systems, such as the UWB-DS-CDMA system defined by the 802.15.3a working group.
  • the UWB-DS-CDMA system delivers a maximum useful bit rate of 1320 Mbps in the ⁇ 3.1-4.85 ⁇ GHz and ⁇ 6.2-9.7 ⁇ GHz bands by implementing direct-sequence time-domain symbol spreading to introduce a temporal diversity on the transmitted signal and transmit data symbols allocated to different users simultaneously.
  • the data symbols can be interleaved by data blocks of size K which is a multiple of the length Ko of the spreading sequence according to a time-varying block interleaving law.
  • the size spreading sequence Ko spreads a data symbol over Ko samples designated by 'chips'.
  • the system can use KB spreading sequences different in size KO to simultaneously transmit Ko data symbols allocated at most to KO users.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a static data interleaving method according to the prior art in a particular case where a data symbol is formed by 1 bit for a single carrier system.
  • FIG. 2 is a detailed diagram illustrating the interleaving method implemented by a convolutional interleaver of a transmission system of the prior art illustrated by FIG.
  • Figure 3 is a diagram of a transmission system implementing a dynamic symbol block interleaving according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic representation of various embodiments of an interleaving method according to the invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an interleaving device implementing an iterative interleaving algorithm making it possible to obtain a time-varying interleaving law for a method according to the invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary implementation of a particular embodiment of an interleaving according to the invention in a particular single-carrier transmission / reception system implementing a method of spreading the symbols by direct sequence.
  • FIG. 3 is a diagram of an example of a transmission system SY implementing an interleaving method 1 according to the invention.
  • the transmission system SY comprises a single carrier transmitting EM device and a receiving RE device.
  • the transmitting EM device comprises a source data generation module SE, a channel coding module CC, a bit interleaving module ETB, a symbol-to-symbol coding module CBS, an ETS time interleaver of the data symbols, a MT framing device, a FL emission filter.
  • the symbol ETS temporal interleaver comprises in particular a device for calculating the interleaving law I n (k) such that the calculated block interleaving law is variable in time, according to a time index n, for a mode of given transmission of the EM transmission device.
  • the rasterizer MT distributes the interleaved data symbols Set and the symbols dedicated to channel estimation and synchronization.
  • This schematic representation is the baseband equivalent of a real transmission on an RF carrier.
  • the receiving device RE comprises an equalizing filter FLE, a despreading module DMT, a de-interleaving module DETS, a decision module DCBS, a deinterlining module DETB, a decoding module DCC.
  • the symbol de-interleaving module DETS performs de-interleaving of demodulated symbols according to an inverse law to the interleaving law used on transmission.
  • This deinterlacing module is capable of calculating, at given times, the deinterlacing law which varies with time for a given transmission mode.
  • a method 1 of interleaving according to the invention is implemented by the interleaver
  • Time ETS of the transmitting EM device It applies according to the example on the data symbols Sd resulting from the binary coding to symbol.
  • Process 1 interleaves successive data symbols Sd according to an interleaving law I n (k) determined.
  • the interleaving law is variable in time according to the index n for a given transmission mode.
  • the baseband data symbols Sd consisting of m coded bits, are converted into complex value signals, are partitioned and interleaved according to method 1 into blocks of K contiguous symbols.
  • the blocks of K symbols are grouped by N.
  • N is equal to three.
  • the position of the data symbols is indexed by the integer k varying from 0 to KI.
  • the temporal variation of the interleaving law occurs every N blocks of K symbols.
  • FIG. 4 illustrates various embodiments of an interleaving method according to the invention, for which the temporal variation of the interleaving law occurs every N blocks of K symbols, with N and K possibly being variable in time.
  • Block 4.2 illustrates the case where N is variable, noted N n , and K constant.
  • Block 4.3 illustrates the case where N and K are variable and described by the variables N n and K n of time index n.
  • the value N n of the number of blocks of K symbols interleaved by the same interleaving law I n (k) is variable or constant, or the value N n of the number of blocks and the size of block interleaving K n are variable, and this on a motive constituted by NT symbol blocks implementing NN 'different interleaving laws, with n varying between 0 and NN'-1.
  • FIG. 5 gives a schematic diagram of FIG. an interleaving device AND implementing an iterative interleaving algorithm making it possible to obtain a time-varying interleaving law.
  • the interleaving device AND makes it possible to obtain laws interleaving variables varying in time by modifying the parameters of the algorithm and / or the number of iterations of the algorithm, for an interleaving method according to the invention.
  • the interleaving AND device implementing the algorithm comprises as many basic cells I as there are iterations.
  • the output of the jth base cell I, I j which corresponds to the ith iteration, provides an interleaving pattern which is expressed as:
  • Each basic cell I of the AND device interleaver has the same structure: two inputs, one output and two unit cells, denoted Lo, p and Li iP> q.
  • the integers p and q are two parameters of the law of interlacing which make it possible to generate the desired law.
  • Each elementary cell Lo, p and Li, pq comprises two inputs and one output.
  • One of the two inputs of the two cells Lo, p and Li , p, q is identical for these two functions and corresponds to the index variation of the samples before interleaving.
  • the two inputs of the elementary cell Lo, p correspond to the two inputs of the basic cell I to which it belongs
  • the output of the elementary cell Li pq corresponds to the output of the basic cell I to which it belongs.
  • the output of the elementary cell Lo, p is connected to a first input of the elementary cell h ⁇ ⁇ A .
  • the second input of the elementary cell Li , p, q is connected to a first input of the basic cell I to which it belongs; this input of the base cell I being fed by the indices k to be interlaced which are generally in the form of a ramp from 0 to KI.
  • the second input of the base cell I is connected to the output of the base cell I above, except for the first basic cell, for which the two inputs are connected to each other and correspond to the index k.
  • the interleaving algorithm Ij] 1 (£) thus rests on an iterative structure for which the interleaving law depends on three parameters (K, p, q) and the iteration considered j.
  • K corresponds to the size of the block to be interleaved
  • p and q are two parameters that modify the properties of the interleaving device, in particular the interleaving law and the dispersion denoted ⁇ ç I y y y (s).
  • the dispersion corresponds to the minimum distance after interleaving of the position indices of the input data separated by s-1 output. The choice of the iteration makes it possible to modify the law of interlacing and the dispersion while preserving a pattern of size p.
  • the variation in time of the interleaving law is obtained by modifying either the iteration, or one of the parameters p and q of the interleaver according to a criterion of optimization of the law or of a constraint associated with the system. of transmission.
  • This interleaving which is based on the combination of two algebraic functions Lo , p and L], p , q with a 'turbo' structure, has the property of preserving a pattern, that is to say, of preserving the order of multiplexing p data flow after interleaving, p being a parameter of the interleaving algorithm sub-multiple of the size K of the block interleaving, q is an integer parameter that makes it possible to vary the interleaving law and the dispersion . In a typical embodiment, q is arbitrarily set to two for simplicity and sets the size of the pattern.
  • This property of preservation of a pattern is very interesting to preserve optimization operations based on a multiplexing of p data made upstream or downstream of the interleaving operation.
  • I pq (k, k ⁇ ) Lpq (k, L Op (k, kl))
  • Y (k) X (I ⁇ k)).
  • the dispersion corresponds to the minimum distance after interleaving, between the position indices of the input data when the output data of the interleaver are separated by s-1 data.
  • a method according to the invention comprises such an iterative interleaving algorithm and an ETS time interleaver according to the invention comprises such an interleaving device AND, with a size K corresponding to the number of symbols per block.
  • the interleaving law varies temporally, for example all the M symbols, by modifying either the number of iterations or one of the parameters p and q of the interleaving device AND for a given transmission mode.
  • FIG. 6 illustrates an optimization of a particular embodiment of an interleaving method according to the invention in the case of an implementation with a UWB-DS type system.
  • -CDMA Code Division Multiple Access
  • the optimization of the method consists in a first step in defining the sizes of possible interleaving blocks K n for the block interleaving laws I n (k).
  • K n is determined according to the number of spreading codes implemented corresponding to the number of users and according to the number of data symbols per user to be transmitted.
  • K n is, for example, multiple of the number of user Nu and a number of data symbols per user greater than 1.
  • a second optimization step consists in determining the NN 'interleaving laws I n (k) to be implemented as well as the number of blocks N n for which the block interleaving law I n (k) of size K n is applied according to the iterative algorithm described with reference to FIG.
  • optimization consists in selecting the laws that maximize the dispersion between adjacent symbols allocated to distinct users spread by different codes and transmitted on the same RF subcarrier or neighboring RF subcarriers.
  • the parameter s to be considered is between 1 and Nu.
  • the values of p n , q n and j n are selected to generate a maximum dispersion A JJr, / p 7 n ", q ⁇ n (s) for the chosen values of s
  • the interleaving algorithm generates a law interleaving index n less than or equal to 1 NN'- the one hand according to a parameter p n n K submultiple of that preserves a pattern and changes the dispersion, and on the other hand according to a q parameter n and an iteration j n which modify the dispersion
  • the number N n is
  • the values selected for each interleaving size are given in Appendix 2.
  • a method according to the invention can be implemented by various means.
  • the method can be implemented in hardware form, in software form, or by a combination of both.
  • the ETS time interleaver or some of the elements of the ETS time interleaver used (for example the AND interleaver) to perform the different steps at the transmitter may be integrated into one or more circuits.
  • specific integrated systems ASICs
  • DSPs signal processors
  • DSPDs programmable logic circuits
  • controllers microcontrollers, microprocessors, or any other electronic component designed to perform the previously described functions.
  • some or all of the steps of an interleaving method according to the invention can be implemented by modules that perform the previously described functions.
  • the software code can be stored in a memory and executed by a processor.
  • the memory may be part of the processor or external to the processor and coupled thereto by means known to those skilled in the art.
  • the invention also relates to a computer program, including a computer program on or in an information carrier or memory, adapted to implement the invention.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code such as in a partially compiled form, or in any other desirable form for implementing a method according to the invention.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk or a disk. hard.
  • the information medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
  • Interlacing parameters selected according to the dispersion maximization criterion for the values of s ⁇ 1, 2, 6, 12 ⁇ . These values make it possible to generate four different matrices of size Ko for the law Io (k), only one is implemented according to the given example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé (1) d'entrelacement et à un entrelaceur (ETS) temporels de données. Les données sont destinées à être transmises séquentiellement par une porteuse en bande de base d'un dispositif (EM) d'émission mono porteuse. Le procédé consiste à entrelacer un bloc de données successives suivant une loi d'entrelacement variable dans le temps pour un mode de transmission donné du dispositif d'émission.

Description

PROCEDE D'ENTRELACEMENT TEMPOREL DYNAMIQUE ET DISPOSITIF ASSOCIE
La présente invention se rapporte au domaine des télécommunications. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte plus particulièrement aux communications dites numériques. Les communications numériques comprennent en particulier les communications sans fil ; elles comprennent aussi par exemple les communications fïlaires. Le support de transmission des communications est couramment appelé canal de transmission ou de propagation, à l'origine en référence à un canal aérien et par extension en référence à tout canal.
L'invention concerne les techniques d'entrelacement. Ces techniques sont généralement mises en œuvre pour réduire la corrélation introduite par une opération de filtrage 'sélectif inhérente au canal de transmission.
L'invention s'applique à tout système de transmission de type mono-porteuse, c'est à dire un système pour lequel les symboles de données en bande de base sont transmis séquentiellement dans le temps, par opposition à un signal multi porteuses où N symboles de données préalablement modulés en bande de base par les sous-porteuses d'un multiplex OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) sont transmis simultanément pour former un signal multi porteuses. Dans les deux cas, les données transmises sont ensuite modulées par une fréquence RF (Radio Frequency). L'information en bande de base est transmise sous la forme de symboles de données (cellules QAM, QPSK, BPSK ...) autour de la fréquence zéro.
Ces symboles subissent une distorsion due au canal de transmission qui a pour effet de filtrer le signal émis et qui est décrit par un filtre équivalent en bande de base dont la réponse impulsionnelle h(t,τ) dépend de deux variables t et τ où t représente la variable temps et τ la variable des retards associée aux coefficients du filtre à l'instant t. Le canal de transmission, dit aussi canal multi trajets, génère en réception une corrélation des symboles dans le domaine temporel sur une durée de l'ordre du temps de cohérence du support de transmission. Le temps de cohérence correspond à la valeur moyenne de l'écart temporel nécessaire pour assurer une décorrélation du signal représentatif du support de transmission avec sa version décalée temporel lement.
Cette corrélation limite les performances des circuits de décision en réception. Elle induit des paquets d'erreurs après décision des symboles de données transmis et décodage des bits. Ces effets se rencontrent lorsque l'environnement varie lentement et est multi trajets ou plus généralement, lorsque le débit de transmission du système est élevé vis-à-vis de la fréquence Doppler du support de transmission. C'est en particulier le cas pour les systèmes dits ultra large bande (Ultra Wide Band) dont la largeur de la bande de transmission supérieure à 500 MHz a vocation à transmettre des débits très élevés jusqu'à 1 Gbit/s dans la bande {3.1-10.6} GHz dans un environnement faiblement variable dans le temps. Un exemple d'un système UWB est décrit dans le document de R. Fischer, R. Kohno, M. Mac Laughin, M. Wellborn, "DS-UWB Physical Layer Submission to 802.15 Task Group 3a", référence : IEEEP802.15-04/137r3, JuIy 2004.
C'est aussi le cas pour les systèmes définis en bande millimétrique notamment à 60 GHz pour lesquels les débits cibles avancés par le groupe de normalisation IEEE802.15.3c sont largement supérieurs à 1 Gbit/s. Ces systèmes sont dédiés à un déploiement en intérieur des bâtiments. Ils font partie des systèmes dits à courte portée dont la couverture radioélectrique des débits est inférieure à 10-15 m en intérieur des bâtiments. Plus généralement, cette corrélation est pénalisante pour tout système de transmission dont le débit de transmission ou la rapidité de modulation est élevé par rapport à la fréquence Doppler du support de transmission. Un autre exemple concerne les systèmes associés à la norme IEEE802.16 définis dans les bandes supérieures à 1 1 GHz et inférieures à 66 GHz pour lesquels les procédés d'entrelacement sont statiques pour un mode de transmission donné lors d'une transmission monoporteuse. Ces systèmes sont décrits dans le document IEEE Std 802.16-2004, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems", June 2004.
Une méthode pour remédier à cette corrélation consiste à mettre en œuvre à l'émission un entrelacement effectué sur les données binaires ou sur les symboles de données dont la profondeur d'entrelacement exprimée en temps doit être supérieure au temps de cohérence du support de transmission. En pratique, la valeur du temps de cohérence se déduit de la fonction d'autocovariance Φ(Δt) du signal associé au support de transmission et correspond à l'écart temporel Δt nécessaire pour obtenir un coefficient d'auto-corrélation statistique inférieur à une valeur usuellement comprise entre 0.9 et 0.5. Une estimation de cette valeur est également donnée par l'inverse de la fréquence Doppler du support de transmission. Une profondeur d'entrelacement supérieure au temps de cohérence est difficilement obtenue en pratique pour les systèmes à très haut débit car le temps de latence introduit par l'opération d'entrelacement sur le système limite le débit disponible en temps réel. Lors d'une transmission, les données sont transmises en mode paquet. La taille du paquet est généralement inversement proportionnelle au débit et chaque paquet est transmis indépendamment, II en résulte que la profondeur d'entrelacement est limitée par la taille du paquet et est, dans la plupart des cas, inférieure au temps de cohérence du support de transmission. Les techniques d'entrelacement dans un système de transmission sont donc appliquées sur les données pour décorréler les données reçues et améliorer les performances des circuits de décision.
Au niveau binaire lorsque le système comprend d'un dispositif de codage correcteur d'erreur, les techniques d'entrelacement appliquées après l'opération d'encodage permettent de réduire la taille des paquets d'erreurs en réception car l'opération de désentrelacement à l'entrée du décodeur dissémine les bits à forte probabilité d'erreur de décision et le décodeur peut corriger ces erreurs. L'entrelacement est dit binaire quand il porte sur des bits codés ou bien est désigné par le terme anglosaxon "scrambling" s'il est appliqué sur les bits directement extraits de la source.
L'entrelacement symbole porte sur un bloc de symboles à valeurs complexes de taille donnée formé de signaux complexes (QPSK, x-QAM, BPSK ...) résultant de l'opération de codage binaire à symbole usuellement désignée par les termes modulation numérique.
L'entrelacement peut mettre en œuvre des lois différentes pour les composantes en phase et en quadrature (composantes I,Q) du signal modulé en bande de base.
L'entrelacement est toujours réalisé sur les données utiles du dispositif de transmission avec une loi d'entrelacement statique pour chaque mode de transmission défini par le nombre d'états de la modulation, le codage etc.. On désigne par données utiles les données transmises portant un message d'information et dépourvues de données dédiées à la signalisation et l'identification. Dans la suite du document, les données désignent les données utiles, qu'elles soient binaires ou sous forme de symboles de données.
Tous les systèmes de communications radio numériques de type monoporteuse connus font référence à une loi de permutation des données qui est propre et unique pour un mode de transmission donné. Le système UWB-DS-CDMA (Ultra Wide Band Direct Séquence Coded Division
Multiple Access) promu en Juillet 2004 dans le cadre de la normalisation IEEE802.15.3a pour les systèmes ultra large bande à courte portée ne comporte pas d'entrelacement symbole à proprement parler. L'entrelacement binaire appliqué sur les bits codés de la source peut être assimilé à un entrelacement symbole lorsqu'un symbole est formé par un bit. Le système, dans un des modes de transmission, fait référence à une modulation BPSK (Binary Phase Shift Keying) résultant d'un seuillage qui transforme un bit prenant ses valeurs dans l'espace binaire {0,1 } en un symbole binaire prenant ses valeurs dans un sous-espace prenant ses valeurs dans {-1,1 }. Cette notion permet d'assimiler l'entrelaceur binaire mis en œuvre à un entrelacement symbole. L'entrelaceur du système UWB-DS-CDMA est de type convolutif, sa structure est unique pour chaque mode de transmission et commune à tous les modes de transmission. Cet entrelaceur est décrit dans le document de J. L. Ramsey, "Realization of optimum interleavers", IEEE Tr. on Inf. Th.,Vol. IT- 16, May 1970, pp. 338-345. Le système de transmission est illustré par le schéma de la figure 1. Le dispositif EM d'émission comprend un module ETBB d'entrelacement de données sources, un module CC de codage canal, un module PE de poinçonnage, un module ETB d'entrelacement binaire, un filtre d'émission FL. Le dispositif d'émission met en œuvre des codes d'étalement dits ternaires prenant leur valeurs dans le sous espace {-1,0, 1 }, de taille Lc_24, notés -24(-l/0/l).
La loi d'entrelacement mise en œuvre par l'entrelaceur binaire ETB ne varie pas avec la longueur de la séquence d'étalement, ni avec la modulation choisie, ni avec la séquence d'étalement pour générer un débit désiré. Le procédé d'entrelacement appliqué sur les bits associés aux symboles BPSK pour le mode obligatoire de la norme est un entrelaceur convolutif qui génère une dispersion fixe et statique entre les symboles pour le mode de transmission décrit. Cependant, cet entrelaceur convolutif n'est pas un entrelaceur bloc de taille K définissant une loi bijective dans l'espace des entiers sur le sous ensemble I= {0, ....K- 1 } . Comme son nom l'indique, l'entrelaceur convolutif décrit par l'algorithme de Ramsey est un dispositif qui permet d'enregistrer des données dans une mémoire tampon et d'opérer un entrelacement des données en décalant temporellement ces données d'un retard proportionnel à un retard élémentaire Jo à chaque top d'horloge. La dispersion correspondant à la distance entre les indices des données d'entrée en sortie du module d'entrelacement est multiple de Jo, taille du registre à décalage élémentaire du système d'entrelacement et est strictement inférieure au produit du nombre No de branches par ce retard élémentaire Jo. Le procédé d'entrelacement est illustré par le schéma de la figure 2 qui représente le décalage temporel multiple de Jo entre les bits codés entrelacés bce et les bits codés bc avant entrelacement. Même si l'entrelacement est convolutif, le motif d'entrelacement est stationnaire au sens large et la loi est constante quel que soit l'instant considéré.
Plus généralement, pour les systèmes mono porteuse connus, les procédés d'entrelacement mis en œuvre pour un mode de transmission donné sont statiques et stationnaires au sens large. Le caractère statique de l'entrelacement présente des avantages lors de l'estimation du support de transmission car il limite le ratio d'insertion des séquences d'apprentissage destinées à sonder le support de transmission à condition que le support de transmission varie lentement dans le temps par rapport au débit de transmission. En revanche, les opérations d'entrelacement des données à l'émission destinées à décorréler les données en réception ont une efficacité limitée du fait de la présence d'évanouissements de durée importante due au canal multi trajets variant lentement dans le temps.
Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un procédé d'entrelacement temporel de données, symboles de données ou données binaires, plus efficace que les procédés connus pour un dispositif d'émission mono porteuse, en particulier lorsque le support de transmission varie lentement dans le temps par rapport à l'inverse de la rapidité de modulation ou du débit de transmission. A cette fin, la présente invention a pour objet un procédé d'entrelacement temporel de symboles ou de données, destinés à être transmis séquentiellement par une porteuse en bande de base d'un dispositif d'émission mono porteuse, consistant à entrelacer un bloc de symboles ou de données suivant une loi d'entrelacement déterminée variable dans le temps pour un mode de transmission donné du dispositif d'émission mono porteuse.
En outre, l'invention a pour objet un entrelaceur de symboles ou de données destinées à être transmises séquentiellement par une porteuse en bande de base d'un dispositif d'émission mono porteuse, pour entrelacer un bloc de symboles ou de données suivant une loi d'entrelacement déterminée comprenant un dispositif de calcul de la loi d'entrelacement apte à faire varier dans le temps la loi d'entrelacement bloc calculée pour un mode de transmission donné du dispositif d'émission mono porteuse.
L'invention en outre a pour objet un dispositif d'émission comprenant un entrelaceur selon un objet précédent, ainsi qu'un dispositif de réception comprenant un module de desentrelacement effectuant un desentrelacement de blocs de symboles démodulés selon une loi inverse à une loi d'entrelacement selon un objet précédent, le module étant apte à calculer à des instants déterminés la loi de desentrelacement, la loi d'entrelacement variant avec le temps pour un mode de transmission donné.
Ainsi, un entrelacement bloc de données, correspondant à des données binaires ou des symboles de données, selon l'invention, consistant à utiliser une loi d'entrelacement différente au cours du temps, pour un mode de transmission donné, permet de générer une variabilité temporelle fictive du canal de transmission qui a pour effet de réduire localement le temps de cohérence du support de transmission en réception. Ceci permet de réduire la corrélation temporelle qui affecte les données d'un système de transmission et, par conséquent, d'améliorer la prise de décision en réception; l'efficacité du système est ainsi améliorée. Contrairement aux procédés connus pour lesquels la loi d'entrelacement est statique pour un mode de transmission donné, la loi d'entrelacement est dynamique, c'est-à-dire variable dans le temps.
La variabilité fictive du support de transmission introduite peut réduire la durée des évanouissements rapides du support de transmission et peut permettre de mieux tirer parti d'une opération d'entrelacement réalisée à l'émission, en amont d'un entrelacement selon l'invention.
Selon un mode de réalisation particulier, la variation temporelle de la loi d'entrelacement bloc est obtenue au moyen d'un unique algorithme mathématique de base intégré dans une structure turbo qui permet, par un procédé itératif, de générer plusieurs lois d'entrelacement et de procéder à une sélection des lois à mettre en œuvre suivant un critère de sélection. En particulier, la variation est fonction de l'itération choisie. Cet algorithme a fait l'objet d'une demande de brevet français N° FRO 04 141 13. Typiquement, après N blocs de K symboles de données, l'algorithme utilise une loi d'entrelacement différente par le nombre d'itérations ou par les paramètres de l'entrelacement choisis, sélectionnée suivant un critère de dispersion des données entrelacées, un multiplexage dédié des données et les contraintes globales du système de transmission. Une loi d'entrelacement bloc I(k) de taille K est une fonction bijective qui donne l'ordre suivant lequel doit être lue, en sortie, une séquence d'entrée formée par K données indicées par un indice k variant de 0 à K-I . Soit X(k) une séquence en entrée d'un entrelaceur de loi d'entrelacement I(k). Soit Y(k) la séquence en sortie de l'entrelaceur. Alors Y(k) = X(I(k)) : la kième donnée de la séquence de sortie de l'entrelaceur ayant l'indice de position k-1 correspond à la donnée d'indice I(k-l) de la séquence d'entrée X(O),..., X(K-I). La position des données d'entrée à entrelacer et des données entrelacées sont représentées dans la suite du document uniquement par leur indice de position k /I(k), sauf indication contraire.
Selon un mode de réalisation particulier, la variation de la loi d'entrelacement intervient tous les N blocs de K données, où K et N sont des valeurs entières, N étant un paramètre déterminé en fonction des propriétés du canal de transmission et du tramage des données, N ≥ \ . En particulier, N et/ou K varient dans le temps suivant le tramage des données et au moins un critère associé aux performances globales du système de transmission, ce qui permet de les adapter aux variations de l'environnement.
Selon un mode de réalisation particulier, la variation temporelle de la loi d'entrelacement bloc de taille K dépend d'un indice temporel n de blocs de données.
Un procédé d'entrelacement selon l'invention s'avère particulièrement intéressant pour des systèmes à courte portée délivrant des débits élevés et nécessitant de fait des profondeurs d'entrelacement faibles. C'est le cas des systèmes Ultra Large Bande, tels que le système UWB-DS-CDMA défini par le groupe de travail 802.15.3a. Le système UWB-DS-CDMA délivre un débit maximal utile de 1320 Mbps dans les bandes {3.1-4.85} GHz et {6.2-9.7} GHz en mettant en œuvre un étalement des symboles dans le domaine temporel par séquence directe afin d'introduire une diversité temporelle sur le signal transmis et transmettre des symboles de données alloués à différents utilisateurs simultanément.
Selon un mode de réalisation particulier, les symboles de données peuvent être entrelacés par blocs de données de taille K multiple de la longueur Ko de la séquence d'étalement suivant une loi d'entrelacement bloc variable dans le temps. La séquence d'étalement de taille Ko étale un symbole de donnée sur Ko échantillons désignés par 'chips'. Suivant l'algorithme d'étalement choisi, le système peut utiliser Ko séquences d'étalement différentes de taille KO pour transmettre simultanément Ko symboles de données alloués au plus à KO utilisateurs.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard de figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est un schéma illustrant un procédé d'entrelacement de donnée statique selon l'art antérieur dans un cas particulier où un symbole de donnée est formé par 1 bit pour un système mono porteuse.
La figure 2 est un schéma détaillé illustrant le procédé d'entrelacement mis en œuvre par un entrelaceur convolutif d'un système de transmission de l'art antérieur illustré par la figure 1.
La figure 3 est un schéma d'un système de transmission mettant en œuvre un entrelacement bloc symbole dynamique selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
La figure 4 est une représentation schématique de différents modes de réalisation d'un procédé d'entrelacement selon l'invention.
La figure 5 est un schéma de principe d'un dispositif d'entrelacement mettant en œuvre un algorithme d'entrelacement itératif permettant d'obtenir une loi d'entrelacement variable dans le temps pour un procédé selon l'invention.
La figure 6 est un schéma illustrant un exemple de mise en œuvre d'un mode de réalisation particulier d'un entrelacement selon l'invention dans un système particulier d'émission/réception mono porteuse mettant en œuvre un procédé d'étalement des symboles par séquence directe.
Entre les différentes figures, les mêmes références et symboles sont utilisés pour désigner les mêmes choses. La figure 3 est un schéma d'un exemple d'un système SY de transmission mettant en œuvre un procédé 1 d'entrelacement selon l'invention. Le système SY de transmission comprend un dispositif EM d'émission monoporteuse et un dispositif RE de réception. Le dispositif EM d'émission comprend un module SE de génération de données sources, un module CC de codage canal, un module ETB d'entrelacement binaire, un module CBS de codage binaire à symbole, un entrelaceur temporel ETS des symboles de données, un dispositif de mise en trame MT, un filtre d'émission FL.
L'entrelaceur temporel ETS de symboles comprend en particulier un dispositif de calcul de la loi d'entrelacement In(k) tel que la loi d'entrelacement bloc calculée est variable dans le temps, selon un indice temporel n, pour un mode de transmission donné du dispositif d'émission EM. Le dispositif de mise en trame MT répartit les symboles de données entrelacés Set et les symboles dédiés à l'estimation du canal et à la synchronisation. En sortie de filtre FL le signal émis Se est transmis par le canal de propagation CN et affecté d'un bruit blanc additif Gaussien BBAG. Cette représentation schématique est l'équivalent bande de base d'une transmission réelle sur une porteuse RF. Le dispositif RE de réception comprend un filtre égaliseur FLE, un module de détramage DMT, un module de desentrelacement de symboles DETS, un module de décision DCBS, un module de desentrelacement binaire DETB, un module de décodage DCC. Le module de desentrelacement de symboles DETS effectue un desentrelacement de symboles démodulés selon une loi inverse à la loi d'entrelacement utilisée à l'émission. Ce module de desentrelacement est apte à calculer à des instants déterminés la loi de desentrelacement qui varie avec le temps pour un mode de transmission donné. Un procédé 1 d'entrelacement selon l'invention est mis en œuvre par l'entrelaceur
ETS temporel du dispositif EM d'émission. Il s'applique selon l'exemple sur les symboles de données Sd issus du codage binaire à symbole.
Le procédé 1 entrelace des symboles de données Sd successifs suivant une loi d'entrelacement In(k) déterminée. Selon l'invention, la loi d'entrelacement est variable dans le temps suivant l'indice n pour un mode de transmission donné.
Les symboles de données Sd en bande de base, constitués par m bits codés, sont convertis sous la forme de signaux à valeurs complexes, sont partitionnés et entrelacés selon le procédé 1 en blocs de K symboles contigus. Selon un mode de réalisation, les blocs de K symboles sont groupés par N. Selon l'illustration, N est égal à trois. Dans chaque bloc de K symboles, la position des symboles de donnés est indicée par l'entier k variant de 0 à K-I . Une loi d'entrelacement In(k) de taille K d'indice temporel n variant de 0 à NN'- 1, où NN' correspond au nombre de lois d'entrelacement différentes mises en œuvre, est appliquée 2 sur chaque bloc de K symboles.
Selon un mode de réalisation, la variation temporelle de la loi d'entrelacement intervient tous les N blocs de K symboles.
La figure 4 illustre différents modes de réalisation d'un procédé d'entrelacement selon l'invention, pour lesquels la variation temporelle de la loi d'entrelacement intervient tous les N blocs de K symboles, avec N et K éventuellement variables dans le temps. Le bloc 4.1 illustre le cas où N et K sont constants. Selon l'illustration N est égale à trois (N=3) et la loi d'entrelacement change tous les trois blocs de K symboles. Selon le cas illustré, la loi d'entrelacement pour les trois premiers blocs est Io(k), la loi pour les N blocs suivants est Ii(k), et ainsi de suite jusqu'au nombre maximum de lois différentes NN'- 1. Le bloc 4.2 illustre le cas où N est variable, noté Nn, et K constant. Le bloc 4.3 illustre le cas où N et K sont variables et décrits par les variables Nn et Kn d'indice temporel n. Ainsi, selon les modes de réalisation, la valeur Nn du nombre de blocs de K symboles entrelacés par la même loi d'entrelacement In(k) est variable ou constante, ou la valeur Nn du nombre de blocs et la taille d'entrelacement bloc Kn sont variables, et ce sur un motif constitué par NT blocs de symboles mettant en œuvre NN' lois d'entrelacement différentes, avec n variant entre 0 et NN'- 1. La figure 5 donne un schéma de principe d'un dispositif d'entrelacement ET mettant en œuvre un algorithme d'entrelacement itératif permettant d'obtenir une loi d'entrelacement variable dans le temps. Le dispositif d'entrelacement ET permet d'obtenir des lois d'entrelacement variables dans le temps en modifiant les paramètres de l'algorithme et/ou le nombre d'itérations de l'algorithme, pour un procédé d'entrelacement selon l'invention.
Le dispositif ET d'entrelacement mettant en œuvre l'algorithme comprend autant de cellules de base I que d'itérations. La sortie de la jième cellule de base I, Ij- qui correspond à la jième itération, fournit un motif d'entrelacement qui s'exprime sous la forme :
'fi « où p et q sont deux paramètres entiers décrivant la fonction de base I et j l'itération associée à I. La mise en œuvre de l'algorithme permet d'effectuer un entrelacement bloc de taille K à J itérations d'indice j, J étant supérieur ou égal à 1, de données numériques d'entrée indicées par une variable k = JO,...., AT — 1} .
Chaque cellule de base I du dispositif ET d'entrelacement présente la même structure : deux entrées, une sortie et deux cellules élémentaires, notées Lo,p et LiiP>q. Les entiers p et q sont deux paramètres de la loi d'entrelacement qui permettent de générer la loi désirée. Chaque cellule élémentaire Lo,p et Li, p q comportent deux entrées et une sortie. Une des deux entrées des deux cellules Lo,p et Li,p,q est identique pour ces deux fonctions et correspond à la variation d'indice des échantillons avant entrelacement. Les deux entrées de la cellule élémentaire Lo,p correspondent aux deux entrées de la cellule de base I à laquelle elle appartient, la sortie de la cellule élémentaire Li p q correspond à la sortie de la cellule de base I à laquelle elle appartient. La sortie de la cellule élémentaire Lo,p est reliée à une première entrée de la cellule élémentaire h\ΦA. La seconde entrée de la cellule élémentaire Li,p,q est reliée à une première entrée de la cellule de base I à laquelle elle appartient; cette entrée de la cellule de base I étant alimentée par les indices k à entrelacer qui se présentent généralement sous la forme d'une rampe de 0 à K-I . La seconde entrée de la cellule de base I est reliée à la sortie de la cellule de base I précédente, sauf pour la première cellule de base, pour laquelle les deux entrées sont reliées entre elles et correspondent à l'indice k.
L'algorithme d'entrelacement Ij]1 (£) repose ainsi sur une structure itérative pour laquelle la loi d'entrelacement dépend de trois paramètres (K, p, q) et de l'itération considérée j. K correspond à la taille du bloc à entrelacer, p et q sont deux paramètres qui modifient les propriétés du dispositif d'entrelacement, notamment la loi d'entrelacement et la dispersion notée Δç u Iy^ ( s ) . La dispersion correspond à la distance minimale après entrelacement des indices de position des données d'entrée séparées en sortie par s-1 données. Le choix de l'itération permet de modifier la loi d'entrelacement et la dispersion tout en conservant un motif de taille p. La variation dans le temps de la loi d'entrelacement est obtenue en modifiant soit l'itération, soit un des paramètres p et q du dispositif d'entrelacement suivant un critère d'optimisation de la loi ou bien d'une contrainte associée au système de transmission.
Cet entrelacement qui repose sur la combinaison de deux fonctions algébriques Lo,p et L],p,q à structure 'turbo', a la propriété de préserver un motif, c'est-à-dire de conserver l'ordre de multiplexage de p flux de données après entrelacement, p étant un paramètre de l'algorithme d'entrelacement sous multiple de la taille K de l'entrelacement bloc, q est un paramètre entier qui permet de faire varier la loi d'entrelacement et la dispersion. Selon un mode de réalisation typique, q est fixé arbitrairement à deux pour des raisons de simplicité et p fixe la taille du motif.
Cette propriété de préservation d'un motif s'avère très intéressante pour préserver des opérations d'optimisation reposant sur un multiplexage de p données réalisées en amont ou en aval de l'opération d'entrelacement.
La loi d'entrelacement lp°q(k) donnée par la sortie du module d'entrelacement I pour l'itération (j), résulte de la combinaison de deux fonctions algébriques à deux entrées et une sortie Lop et Lipq.décrites ci-après:
LOp(k,k\) = [-k-krp]k k = {0,....,K-\}
L]pq(k,k2) = [K-p + k + q-p-k2]κ,k = {0,....,K-\} (I)
Ipq(k,k\) = Llpq(k,LOp(k,kl))
Pour l'itération j=l, les entrées k et kl de la fonction Lo,p sont identiques et correspondent aux indices de position des données à l'entrée du procédé d'entrelacement. Il en résulte les expressions suivantes pour un motif de taille p et un paramètre q:
Ipiq(k) = L1<Pιq(k,L0Jk)) = [K-p + k + q-p-L(Kp(k)]κ k = {θ, K-l} (2)
IPιg(k) = [K-p + k + q-p-[-k-p-k]κ]κ k = {0,....,K-l}
Les sorties des fonctions algébriques Lo,p et L\fA pour l'itération (j) sont données respectivement par les lois lljp(k,kj) et L(/^q(k,k^) pour lesquelles les variables kl et k2 sont alimentées respectivement par la loi d'entrelacement de l'itération précédente I' '~''(k)et la sortie de la fonction Lo4, pour l'itération en cours (j), Pour l'itération j, le bloc d'équations (2) est de la forme :
lilfp(k) = [-k-p-Ip <'q l>(k)}kk = {0, ^-7}
Ip <j:(k) {0, K-I) (3)
IJ< >(k) K-*}
La séquence des données de sortie entrelacées Y(k) est reliée à la séquence des données d'entrée avant entrelacement X(k) par la relation : Y(k) = X(I^k)). La structure pseudo périodique et algébrique de l'algorithme permet de pré-calculer la dispersion Min entre données séparées par s- 1 données.
La dispersion correspond à la distance minimale après entrelacement, entre les indices de position des données d'entrée lorsque les données en sortie de l'entrelaceur sont séparées par s-1 données.
La dispersion Δe /f Ip ('J(s) pour l'itération (j) de la loi d'entrelacement Ip (J^(k) est déterm
Pj M
AffIp{q (^ = MinΛ s-[q -p(s + p-Pj ^qJk))] K- s-[q- p-(S + p-Pj_M Jk))
Cette fonction algébrique Pj,p,q,s(k) dépend des paramètres p et q de l'entrelacement, où p correspond à la plus grande taille du motif préservé, q est un paramètre qui modifie la loi d'entrelacement et (j) est l'itération considérée.
Selon un mode particulier de réalisation, un procédé selon l'invention comprend un tel algorithme d'entrelacement itératif et un entrelaceur temporel ETS selon l'invention comprend un tel dispositif ET d'entrelacement, avec une taille K correspondant au nombre de symboles par bloc. La loi d'entrelacement varie temporellement, par exemple tous les M symboles, en modifiant soit le nombre d'itérations, soit un des paramètres p et q du dispositif ET d'entrelacement pour un mode de transmission donné. Les paramètres de l'algorithme d'entrelacement itératif sont alors indicés par un indice temporel n qui est incrémenté tous les N blocs de K symboles et dont la valeur minimale est zéro et la valeur maximale correspond au nombre de lois d'entrelacement différentes diminué de 1, soit NN'- 1, avec M=KxN.
La loi d'entrelacement donnée par les blocs d'équations (2) et (3) est modifiée pour prendre en compte le caractère dynamique de cette loi comme suit : pn, qn et jn sont les paramètres choisis pour la loi In(k) d'indice temporel n et NN' correspond au nombre de lois considérées. I (k) = l(jn ) (k)
l(in } (k) = K -pn +k + qn - pn -[-k - Pn - Ip (J»-n l }(k) (5) Pn Un K K k = {0 K - I)
L'exemple suivant auquel correspond la figure 6 permet d'illustrer une optimisation d'un mode particulier de réalisation d'un procédé d'entrelacement selon l'invention dans le cas d'une mise en œuvre avec un système de type UWB-DS-CDMA. L'entrelacement est réalisé sur des blocs de symboles de données avant étalement des données à l'aide de séquences d'étalement telles que décrites dans la Table I en Annexe 1.
L'optimisation du procédé consiste dans une première étape à définir les tailles de blocs d'entrelacement Kn possibles pour les lois d'entrelacement bloc In(k). Kn est déterminé suivant le nombre de codes d'étalement mis en œuvre correspondant au nombre d'utilisateurs et suivant le nombre de symboles de données par utilisateur à transmettre. Kn est par exemple multiple du nombre d'utilisateur Nu et d'un nombre de symboles de données par utilisateur supérieur à 1.
Une deuxième étape d'optimisation consiste à déterminer les NN' lois d'entrelacement In(k) à mettre en œuvre ainsi que le nombre de blocs Nn pour lesquels la loi d'entrelacement bloc In(k) de taille Kn est appliquée suivant l'algorithme itératif décrit en regard de la figure 5.
L'optimisation consiste à sélectionner les lois qui maximisent la dispersion entre des symboles adjacents alloués à des utilisateurs distincts étalés par des codes différents et transmis sur une même sous-porteuse RF ou des sous-porteuses RF voisines. Pour cette configuration, le paramètre s à considérer est compris entre 1 et Nu. Les valeurs de pn, qn et jn sont sélectionnées pour générer une dispersion maximale A JJr,./ p7 n" ,q ^n (s) pour les valeurs de s choisies. L'algorithme d'entrelacement génère une loi d'entrelacement d'indice n inférieur ou égal à NN'- 1, d'une part suivant un paramètre pn sous multiple de Kn qui préserve un motif et modifie la dispersion, et d'autre part suivant un paramètre qn et une itération jn qui modifient la dispersion. Le nombre NN' de lois différentes est choisi arbitrairement pour l'exemple égal à deux, soit n={0,l }. Le nombre Nn est variable pour un motif périodique constitué par trois blocs de Ko symboles pour la loi Io(k) (No=3) et deux blocs de Ki symboles de données pour la loi Ii(k) (N i=2). Les tailles d'entrelacement considérées sont Ko=576 et Ki=432 multiples de 24 et 12 correspondant à la taille Lc des codes d'étalement des séquences. En supposant que les séquences d'étalement résultent de transformations unitaires rapides, Lc séquences différentes peuvent être utilisées pour une transmission simultanée de symboles de données alloués à Lc utilisateurs différents. Pour ces deux tailles d'entrelacement, où les symboles alloués à Lc utilisateurs sont entrelacés par la loi In(k), Nc symboles par utilisateur sont intégrés dans le processus d'entrelacement comme suit : N, - ,6)
Les paramètres choisis pn, jn pour définir les lois I0(k) et Ii(k) sont ceux qui fournissent la dispersion maximale ^ rA „ „ Jn '(s) (n={0,l }) entre symboles de données adjacents et entre symboles séparés par une valeur de s inférieure à la taille du code d'étalement Lc ( 1 < s < L1.) de façon à optimiser la dispersion entre symboles alloués à différents utilisateurs et transmis simultanément. Le paramètre qn est choisi arbitrairement égal à deux. Pour une taille de séquence de Lc=I 2 ou Lc=24, le procédé sélectionne quatre valeurs pour s, s={l, 2, 6, 12} inférieures à la longueur d'étalement des codes, soient inférieures au nombre potentiel de codes pouvant être allouer à différents utilisateurs.
Un entrelacement est effectué sur les blocs de symboles de taille Ko=432 et Ki =576. Ces tailles sont multiples des longueurs d'étalement des séquences et permettent, dans le cas où le nombre d'utilisateurs Nu est égal à la longueur de la séquence d'étalement, d'allouer le même nombre de symboles de données à chaque utilisateur par bloc de données entrelacées. Dans le mode de mise en œuvre considéré, deux symboles de données adjacents sont considérés comme alloués à des utilisateurs différents. Pour ces deux tailles d'entrelacement, les dispersions Δç ^I p J J '( s ) calculées à l'aide des blocs d'équation (3) sont données en annexe 2. Pour chaque taille de bloc, le procédé sélectionne les valeurs de pn, qn et jn à dispersion maximale pour l'ensemble des valeurs de s considérées ainsi que les valeurs de pn, qn et jn telles que la dispersion pour s=l n'ait pas de sous-multiple commun avec la taille du bloc Kn considérée. Les valeurs sélectionnées pour chaque taille d'entrelacement sont données en annexe 2. Préférentiellement, si un multiplexage multi-utilisateur optimisé des symboles de données est réalisé en amont d'un entrelacement selon l'invention, alors il est préférable de choisir p multiple du nombre d'utilisateur Nu.
Un procédé selon l'invention peut être implémenté par différents moyens. Par exemple, le procédé peut être implémenté sous forme câblée (hardware), sous forme logicielle, ou par une combinaison des deux.
Pour une implémentation câblée, l'entrelaceur temporel ETS ou certains des éléments de l'entrelaceur temporel ETS utilisés (par exemple le dispositif d'entrelacement ET) pour exécuter les différentes étapes au niveau de l'émetteur peuvent être intégrés dans un ou plusieurs circuits intégrés spécifiques (ASICs), dans des processeurs de signaux (DSPs, DSPDs), dans des circuits logiques programmables (PLDs, FPGAs), dans des contrôleurs, microcontrôleurs, microprocesseurs, ou tout autre composant électronique conçu pour exécuter les fonctions préalablement décrites.
Pour une implémentation logicielle, quelques unes ou toutes les étapes d'un procédé d'entrelacement selon l'invention peuvent être implémentées par des modules qui exécutent les fonctions préalablement décrites. Le code logiciel peut être stocké dans une mémoire et exécuté par un processeur. La mémoire peut faire partie du processeur ou être externe au processeur et couplée à ce dernier par des moyens connus de l'homme de l'art.
En conséquence, l'invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informations ou mémoire, adapté à mettre en œuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter un procédé selon l'invention.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.
D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
ANNEXE 1
Table I
ANNEXE 2
Sélection des matrices d'entrelacement de taille Ko=432, loi Io(k)
Paramètres d'entrelacement sélectionnés suivant le critère de maximisation de la dispersion pour les valeurs de s= {1, 2, 6, 12}. Ces valeurs permettent de générer quatre matrices différentes de taille Ko pour la loi Io(k), une seule est mise en œuvre suivant l'exemple donné.
Sélection des paramètres d'entrelacement des matrices d'entrelacement de taille Ki=576, loi Ii(k)
Table IΙI(suite): Valeurs possibles des paramètres {p,q,j} pour les matrices d'entrelacement de taille Ki=576 s={6,12} Paramètres d'entrelacement sélectionnés pour la loi Ii (k) de taille Ki suivant le critère de maximisation de la dispersion pour les valeurs de s= {1, 2, 6 , 12}.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé (1) d'entrelacement temporel de données, destinées à être transmises séquentiellement par une porteuse en bande de base d'un dispositif (EM) d'émission mono porteuse, consistant à entrelacer (2) un bloc de données suivant une loi d'entrelacement déterminée, caractérisé en que la loi d'entrelacement bloc est variable dans le temps pour un mode de transmission donné du dispositif (EM) d'émission mono porteuse.
2. Procédé (2) d'entrelacement temporel selon la revendication précédente dans lequel la loi d'entrelacement variable dans le temps est obtenue au moyen d'un algorithme d'entrelacement itératif générant une loi d'entrelacement variable en fonction de l'itération.
3. Procédé (2) d'entrelacement temporel selon la revendication 1 dans lequel la loi d'entrelacement variable dans le temps est obtenue par la sélection d'une loi parmi plusieurs lois d'entrelacement générées au moyen d'un algorithme d'entrelacement itératif générant une loi d'entrelacement variable en fonction de l'itération.
4. Procédé (2) d'entrelacement temporel selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la variation temporelle de la loi d'entrelacement intervient en fonction de la valeur d'un indice temporel de blocs de données.
5. Procédé (2) d'entrelacement temporel selon la revendication précédente, dans lequel la variation de lois intervient tous les N blocs de K données, N étant un paramètre déterminé en fonction des propriétés du canal de transmission et du tramage des données, TV > 1 .
6. Procédé (2) d'entrelacement temporel selon la revendication précédente, dans lequel N varie dans le temps.
7. Procédé (2) d'entrelacement temporel selon l'une des revendications précédentes, dans lequel K varie dans le temps.
8. Entrelaceur (ETS) temporel de données, destinées à être transmises séquentiellement par une porteuse en bande de base d'un dispositif (EM) d'émission mono porteuse, pour entrelacer un bloc de données suivant une loi d'entrelacement déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de calcul de la loi d'entrelacement apte à faire varier dans le temps la loi d'entrelacement bloc calculée pour un mode de transmission donné du dispositif (EM) d'émission mono porteuse.
9. Entrelaceur (ETS) temporel selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de calcul comprend un dispositif d'entrelacement (ET) bloc de taille K à J itérations d'indice j, J étant supérieur ou égal à 1, de données d'entrée indicées par une variable k = {0,...., K - I] , comprenant J cellules (I( 1 ), l(1 ') de base I à deux entrées et une sortie, telles que chaque cellule (I( l ), I*^) de base I est formée de deux cellules élémentaires Lo,p et L],p,q qui comportent chacune deux entrées et une sortie et qui mettent respectivement en œuvre deux fonctions algébriques modulo K à deux entrées et une sortie, de paramètres p et q, Lo p{k,k\) et Lx (k,k2) , les premières entrées des cellules élémentaires et des cellules I de base étant communes et correspondant à l'indice k, la sortie de la cellule (I( l ), 1^) de base I correspondant à la sortie de la cellule élémentaire Li,p,q, les deux entrées de la cellule (I(1 ), 1^) de base I correspondant aux deux entrées de la cellule élémentaire Lo>p, la sortie de la cellule élémentaire Lo,p correspondant à l'autre entrée de la cellule élémentaire L|ήP,q , et en ce que les deux entrées de la première cellule (It) de base I sont reliées entre elles, et en ce que la sortie de chaque cellule de base I est reliée à la seconde entrée de la cellule de base I de l'itération suivante, et en ce que la sortie de la Jième cellule détermine la fonction d'entrelacement I(k). .
10. Entrelaceur (ETS) temporel selon la revendication précédente dans lequel les deux fonctions algébriques modulo K à deux entrées et une sortie, de paramètres p et q, ont respectivement pour expression :
Lo p(k,k\) = [-k -kr p)κ et Ll p q(k,k2) = [K - p + k + q - p - k2 ]κ .
1 1. Utilisation d'un entrelaceur (ETS) temporel de données d'indice de position k, effectuant l'entrelacement d'un bloc de données suivant une loi d'entrelacement déterminée I(k), comprenant un dispositif d'entrelacement (ET) bloc de taille K, de paramètres p et q déterminés pour une dispersion donnée, composé de J itérations d'indice j d'une structure de base turbo à deux entrées et une sortie mettant en œuvre en cascade une première fonction algébrique modulo K à deux entrées ^ /^ ^ dont une entrée est égale à l'indice de position k des données avant entrelacement et une seconde entrée kl est alimentée par la sortie de l'itération précédente, et une seconde fonction algébrique modulo K à deux entrées Z1 p q(k,k2) dont la seconde entrée k2 est reliée à la sortie de la première fonction algébrique,la sortie de l'itération J déterminant la fonction d'entrelacement I(k) pour l'itération J comme étant la combinaison des deux fonctions algébriques avec kx = k quand j égale un, J étant supérieur ou égal à 1 , pour faire varier l'entrelacement temporel dans le temps de données en fonction du choix dans le temps des valeurs de J, de p, de q ou de K.
12. Dispositif d'émission comprenant un entrelaceur (ETS) temporel selon l'une des revendications 8 à 10.
13. Dispositif (RE) de réception comprenant un module de desentrelacement effectuant un desentrelacement de données selon une loi inverse à une loi d'entrelacement caractérisé en ce que le module est apte à calculer à des instants déterminés la loi de desentrelacement, la loi d'entrelacement variant avec le temps pour un mode de transmission donné.
14. Support d'informations comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé (2) d'entrelacement temporel de données selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans un dispositif électronique.
15. Un produit programme d'ordinateur chargeable directement dans la mémoire interne d'un dispositif électronique, comprenant des portions de code logiciel pour l'exécution des étapes d'un procédé (2) d'entrelacement temporel de données selon l'une des revendications
1 à 7, lorsque le programme est exécuté par le dispositif électronique.
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