WO2006069872A1 - Procédé et dispositif d'émission d'un signal multiporteuse avec décalage temporel d'un sous-ensemble d'éléments de symbole, signal, procédé et dispositif de réception correspondants - Google Patents

Procédé et dispositif d'émission d'un signal multiporteuse avec décalage temporel d'un sous-ensemble d'éléments de symbole, signal, procédé et dispositif de réception correspondants Download PDF

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WO2006069872A1
WO2006069872A1 PCT/EP2005/056286 EP2005056286W WO2006069872A1 WO 2006069872 A1 WO2006069872 A1 WO 2006069872A1 EP 2005056286 W EP2005056286 W EP 2005056286W WO 2006069872 A1 WO2006069872 A1 WO 2006069872A1
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signal
time
symbol elements
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Application number
PCT/EP2005/056286
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Jean-Philippe Javaudin
Olivier Seller
Guillaume Lebrun
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France Telecom
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Definitions

  • the field of the invention is that of the transmission and / or broadcasting of digital information in a cellular radio network.
  • the invention is more particularly in the context of transmitting and broadcasting high bit rate digital information over a limited frequency band in a mobile radio environment. More precisely, the invention relates to a technique for transmitting multicarrier signals which, on reception, discriminates between subsets of symbol elements (preferably the sets of pilot symbol elements) included in these signals. Such discrimination aims to allow independent channel estimation for each of the signals received by the same receiver. It also aims to allow an estimation of the power of the different signals received by the same receiver.
  • the present invention applies in all cases where a receiver receives several multicarrier signals transmitted by several emission points in the same frequency band. It therefore applies both within a network of cells (where each transmission point is included in a transmitter, also called base station, associated with a separate cell) than within a single cell. same cell (in which case the different emission points are included in the same transmitter associated with this cell).
  • Each emission point may comprise a single antenna or several antennas.
  • a multicarrier signal is formed of successive multicarrier symbols, each comprising a plurality of subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
  • symbol element is meant in the present description one of the subcarriers modulated, during a given symbol time, by one of the elements of data.
  • each multicarrier symbol (for example an OFDM symbol) consists of as many symbol elements as there are subcarriers.
  • cellular or multicellular transmission networks makes it possible to ensure continuous transmission of information over a given geographical area by artificially cutting this zone into adjacent cells, each associated with a transmitter, also called a base station.
  • a mobile receiver traveling in this geographical area receives a signal transmitted by one or more of these transmitters, depending on its position relative to the cells of the network.
  • Several types of multicellular networks are known, which exhibit distinct frequency operating characteristics.
  • the transmitters, or base stations use different carrier frequencies, so that the signals they emit do not or do not interfere.
  • This first type of cellular network which is for example used in the context of the GSM standard ("Special Mobile Group"), has the disadvantage of allowing only a very limited use of the available spectrum.
  • SFN Single Frequency Network
  • SFN Single Frequency Division Multiplexing
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • CDMA type modulation techniques are quite well adapted to the reception by the same receiver of several at least partially identical signals from different antennas.
  • the receiver can listen to several base stations simultaneously, so as to improve hand-to-cell transfer.
  • multi-carrier modulation techniques such as OFDM or MC-CDMA ("Multi Carrier CDMA" for “Multicarrier Code Division Multiple Access"), for which signals at least partially identical (for example because they comprise at least identical pilot symbol elements), from the different antennas (included in the same transmitter or in several transmitters) can overlap and become scrambled.
  • This scrambling of the signals is particularly troublesome when it results in the impossibility of discriminating the sets of pilot symbol elements contained in the different multicarrier signals. Indeed, it then becomes difficult, if not impossible, to perform a correct channel estimation for the different multicarrier signals received by the same receiver, if these signals interfere with each other. Similarly, it becomes difficult, if not impossible, to correctly evaluate the power received from the different signals picked up by the same receiver.
  • multicarrier transmissions such as OFDM or MC-CDMA, have many advantages in mobile radio environment, since they effectively combat the echoes induced by the transmission channel.
  • the transmitted wave undergoes, during its journey, multiple reflections, and the receiver receives a sum of delayed versions of the transmitted signal.
  • Each of these versions is attenuated and shifted randomly.
  • This phenomenon known as spreading delays (in English “delay spread "), generates inter-symbol interference (IES)
  • IES inter-symbol interference
  • the Doppler effect also acts on each path, which results in a frequency shift of the received spectrum, proportional to the speed of movement of the receiver.
  • a nonstationary transmission channel with deep fading at certain frequencies (a frequency-selective channel is thus obtained), thus fading occurs in the transmit frequency band, that is, at a given moment given, some frequencies of the band are strongly attenuated.
  • pilot symbol elements can be transmitted: in the form of multicarrier reference symbols (also called preambles), each corresponding to a particular symbol time of a frame time-frequency representing the multicarrier signal, each preamble being formed integrally of pilot symbol elements; and / or in the form of pilot symbol elements distributed over this time-frequency frame.
  • multicarrier reference symbols also called preambles
  • the invention applies regardless of the form of transmission of the pilot symbol elements (preambles or distributed pilot symbol elements).
  • distributed pilot symbol elements to allow for a correct channel estimation, the time and frequency spacing of symbol drivers must not exceed the time and the coherence band of the channel respectively, and this to avoid a folding of the time-frequency response of the propagation channel.
  • the number of pilot symbol elements to be transmitted in a frame therefore has a lower bound.
  • filtering methods to reduce the estimation noise of the channel. It is still possible to use channel turbo estimation methods to perform this noise reduction without having to increase the number of pilot symbol elements.
  • the main advantage of the distributed pilot symbol element channel estimation with respect to the preamble channel estimation is that the time spacing between the pilot symbol elements can be much shorter in the case of distributed drivers symbol and thus allow to increase the speed of movement of the user.
  • a first known technique of discrimination between the pilot symbol elements included in different signals is specific to W-CDMA ("Wideband-CDMA").
  • a code is reserved for the pilot signal: C-PICH. From one cell to another, this code is multiplied by a scrambling code which makes it possible to discriminate the cells and make it possible to make a reliable channel estimate of the different cells.
  • the C-PICH code makes it possible to measure the average powers received by the various base stations in order to be able to select the best of them (Handover principle).
  • the pilot symbol elements transmitted by a given transmitter are distributed in the time-frequency frame in a pattern that is specific to that given transmitter.
  • the receiver can thus find the pilot symbol elements of the current cell, and then test the different locations of the time-frequency frame to find the pilot symbol elements of the neighboring cells.
  • Figures 1 and 2 illustrate two modes of implementation of this second known technique.
  • Each of these figures shows three time-frequency frames (referenced 11, 12 and 13 in FIG. 1, and 21, 22 and 23 in FIG. 2) corresponding to three multicarrier signals transmitted in the same frequency band by three different antennas.
  • Each location of one of these frames corresponds to a symbol.
  • symbol elements There are three types of symbol elements: the pilot symbol elements, each represented by a black disk, the informative symbol elements, each represented by a white disk, and the zero energy symbol elements.
  • the pilot symbol elements of a given frame are time and frequency shifted with respect to the pilot symbol elements of each of the other frames.
  • a given frame includes a zero energy symbol at each time-frequency location corresponding to a pilot symbol element in one of the other frames.
  • each pattern includes informative symbol elements at time-frequency locations other than those occupied by a pilot symbol element or a zero energy symbol element.
  • the base stations associated with the cells concerned must all be synchronized in time.
  • this hypothesis is not always realized (especially in the case of the UMTS cellular network).
  • the pilot symbol elements of a given frame are shifted only in frequency with respect to the pilot symbol elements of each of the other frames. All other symbol elements are informative symbol elements (so there is no zero energy symbol element).
  • This second embodiment makes it possible to limit the cumulative total number of reserved time-frequency slots for the pilot symbol elements (absence of holes).
  • it has the major disadvantage of a strong interference of the pilot symbol elements of a given cell with the informative symbol elements (data) of the neighboring cells.
  • the interference level on the pilot symbol elements would be too great to allow a reliable channel estimate.
  • one of the objectives of the present invention is to provide a discrimination technique making it possible to easily separate, for each signal, a plurality of multicarrier signals transmitted in the same frequency band (for example in a cellular network of the following type SFN), a determined subset of symbol elements among the symbol elements included in this signal.
  • an object of the invention is to provide a discrimination technique between the element sets. of pilot symbols of the plurality of identical multicarrier signals.
  • the invention also aims, in at least one embodiment, to provide a technique that does not require the use of zero energy symbol elements (holes) at certain time-frequency locations.
  • Another object of the invention in at least one embodiment, is to provide a technique for limiting the cumulative total number (see definition above) of reserved time-frequency locations for the pilot symbol elements.
  • a complementary objective of the invention in at least one embodiment, is to provide a technique for limiting interference between the pilot symbol elements of a signal and the symbol elements of other signals transmitted in the same signal. frequency band.
  • a complementary objective of the invention in at least one embodiment, is to provide a technique for reliable channel estimation for each of the multicarrier signals transmitted in the same frequency band.
  • Yet another object of the invention in at least one embodiment, is to provide a technique for improving the estimation of the power with which each of the multicarrier signals transmitted in the same frequency band is received. 4. Essential characteristics of the invention
  • carriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
  • a subset of symbol elements is imposed on a time offset specific to a transmission point of said signal, so that said transmission point and at least one neighboring transmission point are associated. each at a distinct time offset.
  • the invention is based on an entirely new and inventive approach for discriminating certain symbol elements (also called symbol elements subsequently discriminated, which are preferably the pilot symbol elements) between multicarrier signals. transmitted in the same frequency band (for example in a cellular network of SFN type).
  • symbol elements also called symbol elements subsequently discriminated, which are preferably the pilot symbol elements
  • the discrimination according to the invention is not based on changes in time-frequency locations, a signal to the other, for the discriminated symbol elements, but on time offsets, from one signal to the other, of these discriminated symbol elements.
  • the present invention applies to the discrimination, from one signal to another, of any subset of symbol elements whose reception processing makes it possible to obtain information of relative interest.
  • the multicarrier signal to which this subset of symbol elements belongs for example an estimation of the transmission channel of this signal, an evaluation of the power received from this signal, etc.
  • time offset includes the case of a zero time offset. It is clear indeed that if all the emission points (each comprising one or more antennas) must have different time offsets from each other, one of the emission points may advantageously be associated with a zero time offset.
  • each of the non-discriminated symbol elements can be either identical in the different signals transmitted in the same frequency band, different in each of these signals.
  • all the non-discriminated symbol elements several cases can be envisaged: all the signals comprise the same set of non-discriminated symbol elements.
  • the signals are identical except that the sets of discriminated symbol elements are temporally offset; each signal comprises non-discriminated symbol elements which are different from the undifferentiated symbol elements included in the other signals; each signal comprises on the one hand non-discriminated symbol elements which are identical to non-discriminated symbol elements included in the other signals, and on the other hand non-discriminated symbol elements which are different from the undifferentiated symbol elements included in the other signals.
  • pilot symbol elements each obtained by modulation of one of the subcarriers by a reference data element, the transmission value of which is known from at least one receiver for receiving the signal
  • informative symbol elements each obtained by modulating one of the subcarriers by an informative data element, whose value at transmission is not known a priori of the receiver (s).
  • the subset of symbol elements comprises at least some of said pilot symbol elements, so as to allow, upon reception, discrimination of the pilot symbol elements.
  • the invention allows discrimination between the sets of pilot symbol elements of the various identical multicarrier signals.
  • pilot symbol elements occupy the same time-frequency locations, from one signal to another, the interference between the pilot symbol elements of a signal and the symbol elements of the other signals is limited. If the number of pilot symbol elements on the band is sufficient, the distinct time offset imposed on each set of pilot symbol elements makes it possible, in reception, to virtually separate the different responses of the channels and to be able to isolate them. Therefore, it is possible to obtain a reliable channel estimate for each of the signals. It is also possible to estimate the reception power of each of the received signals.
  • said signal is emitted by said transmission point in a frequency band in which at least one other transmission point transmits another multicarrier signal having a structure identical to that of said signal, each signal comprising a subset of symbol elements to which a distinct time offset is applied.
  • the subsets of symbol elements of the signals are all distributed in a same pattern in a time-frequency frame representing each of the signals.
  • the discriminated symbol elements occupy the same time-frequency locations, from one signal to the other, makes it possible to limit the total number (accumulated on the various identical signals transmitted in the same frequency band) of time slots. -frequency occupied by the discriminated symbol elements. This also makes it unnecessary to require zero energy symbol elements (holes).
  • said first time offset is a cyclical time shift within the symbol time of said symbol element.
  • the range in which the different offsets are chosen is large since the maximum value of this range is a symbol time (that is to say the duration of a symbol ).
  • the invention also covers the variant in which non-cyclic time offsets are used on a symbol time.
  • This variant is less efficient since the sum of the maximum size of the multi-path delay and the channel delay must not exceed the size of the cyclic prefix (guard interval between two successive symbols), otherwise there will be interference between symbols.
  • the time offset does not affect a guard interval that precedes or follows this symbol element.
  • said time offset is obtained by frequency shift before inverse fast Fourier transform (IFFT).
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • said transmission point and said at least one neighboring emission point are each included in a separate transmitter associated with a distinct geographical cell.
  • said transmitters belong to a single frequency transmission and / or data broadcast network (SFN, "Single Frequency Network”).
  • SFN single frequency transmission and / or data broadcast network
  • the said emission point and the said at least one neighboring emission point are included in the same transmitter associated with a geographical cell and implementing a space-time coding type MIMO ("Multiple Input Multiple Output", “multiple multiple input multiple”).
  • the transmission method comprises a step of planning offsets in a cellular network comprising a plurality of geographical cells each associated with at least one transmitter, so that two transmitters covering adjacent cells comprise transmission points. whose associated specific time offsets are different from one cell to another.
  • This schedule limits the number of time offsets used throughout the network.
  • the invention also relates to a multicarrier signal formed by successive multicarrier symbols, each comprising at least two subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
  • a subset of symbol elements is imposed on a time offset specific to a transmission point of said signal, so that said transmission point and at least one neighboring transmission point are associated. each at a distinct time offset.
  • the invention also relates to a method for simultaneous reception of a plurality of multicarrier signals transmitted in the same frequency band, each multicarrier signal being emitted by a different transmission point and being formed of successive multicarrier symbols, each comprising at least two sub-signals.
  • carriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
  • Each signal comprises a subset of symbol elements to which, on transmission, a distinct time offset specific to the transmitting point having transmitted said signal has been applied.
  • this reception method comprises the following steps: filtering the received signals as a function of the time offsets specific to the different emission points, so as to separate the subsets of symbol elements from the different signals; independently processing each subset of symbol elements so as to obtain at least one information relating to each multicarrier signal.
  • the invention also relates to a device for transmitting a multicarrier signal formed by successive multicarrier symbols, each comprising at least two subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
  • a symbol element One of the subcarriers modulated, during a given symbol time, by one of the data elements, is called a symbol element.
  • the transmission device comprises shifting means, making it possible to impose on a subset of symbol elements, a time shift specific to a transmission point of said signal, so that said d emission and at least one neighboring emission point are each associated with a distinct time shift.
  • the invention also relates to a device for simultaneous reception of a plurality of multicarrier signals transmitted in the same frequency band, each multicarrier signal being emitted by a different transmission point and being formed of successive multicarrier symbols, each comprising at least two sub-signals.
  • carriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
  • Each signal comprises a subset of symbol elements to which, on transmission, a distinct time offset specific to the transmitting point having transmitted said signal has been applied.
  • the device comprises: means for filtering the received signals as a function of the time offsets specific to the different emission points, so as to separate the subsets of symbol elements from the different signals; independently processing each subset of symbol elements so as to obtain at least one information relating to each multicarrier signal.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a transmitter according to a first particular embodiment of the invention, in a multicell network context;
  • FIG. 4 illustrates two examples of time shift according to the invention, between pilot symbol elements included in two different signals;
  • FIG. 5 shows a block diagram of a receiver according to a first particular embodiment of the invention;
  • FIG. 6A illustrates the difficulty of separating the impulse responses from two received signals of the same power, when no time shift has been applied to the transmission on the sets of pilot symbol elements of these two signals;
  • FIG. 6B illustrates the possibility of separating the impulse responses from two received signals of the same power, when, according to the invention, a time shift has been applied to the transmission on the sets of pilot symbol elements of these two signals;
  • Figure 7 shows an example of offset planning, with a three-cell pattern;
  • FIG. 8 shows a block diagram of a transmitter according to a second particular embodiment of the invention, in a context of the MIMO type; and
  • FIG. 9 illustrates an example of shifts between three sets of pilot symbol elements included in three multicarrier signals. 6. Description of an embodiment of the invention
  • the general principle of the invention consists, in the context of a transmission of several multicarrier signals in the same frequency band, to impose a time shift to certain symbol elements, so as to be able to discriminate them on reception.
  • the invention then consists in transmitting on different transmission points (different transmitters, in a cell network context, or different antennas of the same transmitter, in a MIMO context) sequences of different pilot symbol elements (in they are temporally offset from each other) to be able to separate them during reception.
  • the present invention applies to any subset of symbol elements that can be determined within each of the multicarrier signals, as long as there is a technical interest in being able to process this subset independent, in reception, to obtain information relating to each received signal.
  • a transmitter 30 according to a first particular embodiment of the invention is presented in a multicellular network context.
  • this transmitter (or base station) is associated with a geographical cell of a network comprising a plurality of cells each associated with a separate transmitter.
  • an OFDM modulator 34 is fed by a sequence of data elements 33 (generally denoted C 0 , C 1 ,..., C N - I ), which are for example complex numbers defined from bits by a quadrature amplitude modulation (QAM) constellation with 2 q states.
  • the data elements Ck are the data in the frequency space.
  • This sequence of data elements 33 is obtained from a sequence of informative data elements 31, in which a module 32 inserts reference elements 38.
  • the reference elements 38 are provided by a module 36 for determining the data element. set of reference elements associated with this transmitter.
  • the OFDM modulator 34 applies a fast inverse Fourier transform (IFFT) to the sequence of data elements 33, then performs a digital-to-analog conversion of the result of this IFFT.
  • IFFT fast inverse Fourier transform
  • the OFDM modulator 34 delivers a antenna 310 a multicarrier signal 35 comprising successive multicarrier symbols, each comprising informative symbol elements and pilot symbol elements.
  • An informative symbol element is the result of modulating one of the subcarriers, during a given symbol time, by an informative data element.
  • a reference data element is called a pilot symbol element.
  • a symbol element (informative or pilot) can write: c k * e 2j ⁇ ft , where Ck is a data element and f is the frequency of a subcarrier.
  • a cell offset planning module 37 provides shift information 39 to module 36 for determining the set of reference data items. Based on this offset information 39, the determination module 36 applies to each of the reference data elements a frequency offset specific to this transmitter 30. This frequency offset being performed before the IFFT, it corresponds to the signal transmitted to an offset time ( ⁇ t) of each of the reference symbol elements.
  • the time offset applied to each pilot symbol element is for example obtained by multiplying the reference data element by a complex exponential (e 1 *).
  • FIG. 4 illustrates two examples of time shift according to the invention, between pilot symbol elements included in two different signals.
  • the curve referenced 41 represents the amplitude Af 1 ⁇ i of a pilot symbol element SPa included in a first multicarrier signal Sl. It is obtained by modulation, during a symbol time T, a fl subcarrier of the signal S with a reference data element C 1.
  • the pilot symbol element SPa ' has a time shift ⁇ t with respect to the pilot symbol element SPa. This is a cyclical time shift on the symbol time T.
  • the pilot symbol element SPb ' has the same aforementioned time shift ⁇ t with respect to the pilot symbol element SPb. This is again a cyclical time shift on the symbol time T.
  • the cyclical time shift is applied to the subcarriers before insertion of at least one guard interval between two successive symbol times of the multicarrier signal.
  • FIG. 5 shows a block diagram of a receiver 50 according to a first particular embodiment of the invention. It is assumed that the receiver 50 receives, via its antenna 52, a global signal corresponding to the combination of a plurality of multicarrier signals 5I 1 to 5I n , of the type of that emitted by the transmitter 30 described below. above in relation to Figure 3.
  • each OFDM symbol of the global signal is received, the cyclic prefix is deleted and the symbol undergoes an FFT to obtain the data elements with which the sub-carriers of the global signal have been modulated.
  • the signal resulting from this FFT supplies n filter modules 54 1 to 54 n making it possible to separate, in frequency, the sets of reference data items (data in the frequency space) whose pilot symbol elements corresponding (data in the time space) are included in the various multicarrier signals received 5I 1 to 5I n .
  • the invention separates the sets of pilot symbol elements from the different multicarrier signals received.
  • the sets of pilot symbol elements of the different transmitters being imposed different time offsets (for example ⁇ tl, ⁇ t2, ... ⁇ tn for n different transmitters), it is possible, in reception, to discriminate different sets of pilot symbol elements.
  • time offsets allow (if the number of pilot symbol elements is sufficient) to virtually separate the different responses of the channels and to be able to isolate them.
  • the time offsets presented by the different sets of pilot symbol elements correspond after FFT to a frequency shift.
  • Each time offset on the set of pilot symbol elements of a transmitted multicarrier signal therefore corresponds, on the one hand, in transmission, to a frequency shift before IFFT and, on the other hand, to reception, to a frequency offset after FFT.
  • the received pilot symbol elements are such that, after Fourier transform, they exhibit distinct spectra
  • n filter modules 54i to 54 n select the reference data elements (corresponding, in the frequency space, to the pilot symbol elements) and replace all the other data elements, of information type (corresponding, in the frequency space, to the information symbol elements) , by zeros.
  • the data elements thus obtained are filtered by an IFFT to obtain a new OFDM symbol (described in time).
  • Each of the filter modules 54 1 to 54 n selects the time samples of this new OFDM symbol which correspond to the range of presumed delays for one of the n emission points. These delay ranges are obtained by, on the one hand, knowledge of the cyclic delays applied by the emission points and, on the other hand, a maximum delay hypothesis of the multipath, which maximum delay is commonly considered to be less than the length of the guard interval (or cyclic prefix). Furthermore, each of the filter modules 54i to 54 n replaced by zeros unselected time samples. Thus, each of the filter modules 54i to
  • Each of the filtering modules 54 1 to 54 n filters the set of time samples obtained by an FFT, and thus obtains an estimate of the reference data elements (corresponding, in the frequency space, to the pilot symbol elements ) emitted by one of the emission points.
  • the sets of reference data items are processed separately, in n processing modules referenced 55 i to 55 n .
  • Each processing module 55 i at 55 n makes it possible, for example, to carry out a channel estimation, by interpolation, for one of the received signals (information referenced 50 1 to 56 n ).
  • the channel estimates between the transmission point and the reception point are available on some subcarriers, at a given symbol time. They are interpolated, by the processing module, in frequency and / or time in order to obtain an estimate of the channel on each sub-carrier, at each symbol time.
  • estimates of the channel between the transmission point and the reception point are available for each data element (i.e. for each symbol element, in the frequency space).
  • the reception will be different depending on the mode of transmission chosen.
  • Each of the processing modules 55i to 55 n may also allow, by evaluating the received power in the part of the spectrum corresponding to a particular transmitter, to estimate the total received power of the transmitter (referenced information
  • FIG. 6A illustrates the difficulty, or the impossibility, of separating the impulse responses 61, 62 from two received signals of the same power, when no time offset has been applied to the transmission on the sets of symbol elements. drivers of these two signals. Indeed, even with a filtering (filtering window referenced 65), only the thermal noise (occupying the entire band) is reduced.
  • FIG. 6B illustrates the possibility of separating the impulse responses 63, 64 from two received signals of the same power, when, according to the invention, a time shift has been applied to the transmission on the sets of pilot symbol elements. of these two signals.
  • Each of the filter windows 66 and 67 is specific to one of the signals. Thanks to this separation of the impulse responses of the two received signals, the two impulse responses can be estimated independently and without interference.
  • Figure 7 illustrates the principle of planning cell network scale offsets 70.
  • the offsets are chosen so as to maximize the number of discriminable sources (transmitters) at any point of the network 70.
  • a planning of the offsets is carried out, by ensuring that two neighboring cells of the network 70 always apply to the sets of pilot symbol elements of distinct time offsets.
  • a network planning using three distinct time offset values ⁇ t1, ⁇ t2 and ⁇ t3 is used.
  • Two adjacent cells of the network 70 always apply different offset ⁇ ti to the pilot symbol elements.
  • none of the neighboring cells of the cell 71 applies to the transmitted pilot symbol elements the time shift ⁇ t3 assigned to the cell 71, but rather the offset ⁇ t2 or ⁇ t1.
  • a seven-shift schedule can be used, for example. It is also possible to coexist within the same cellular network a pattern with three offsets with a pattern with seven offsets, for example, so as to adapt to the operating constraints of the network. Such coexistence of distinct patterns may slightly limit diversity, but this is not a problem for the overall operation of the network. It should be noted that the values of three or seven offsets are given here as simple numerical examples, and that the invention is not limited to these particular examples: any other number of distinct time offsets can be assigned to the different cells of the network.
  • FIG. 8 shows a block diagram of a transmitter according to a second particular embodiment of the invention, in a context of the MIMO type. It should be noted that in the case of MIMO, it is certain that the transmitters are synchronized so that the pilot symbol elements of a transmission are found at the same locations of the time-frequency frame for the different signals received.
  • the transmitter illustrated in FIG. 8 comprises two transmitting antennas 81 and 82, and implementing a MIMO technique, for example according to the principle of the Alamouti scheme (for more information on this point, reference may be made to to the following document: Alamouti SM, "A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless
  • the signal undergoes a Fourier transformation fast reverse IFFT 8O 1 , 862; then, a cyclic time shift 87i, 87 2 ( ⁇ tl or ⁇ t2) is imposed on the pilot symbol elements (this offset is different on each channel); a cyclic prefix 88 15 882 is then added; finally, an analog modulation is carried l5 89 892 and the resulting signal is transmitted on one of the transmitting antennas 81, 82.
  • the cyclic time shift of the pilot symbol elements can be realized, before IFFT, by frequency shift of the reference data elements.
  • Fig. 9 illustrates an example of offsets between three sets of pilot symbol elements included in three multicarrier signals.
  • each pilot symbol element is represented by a gray box (a box corresponds to a location of the time-frequency frame) in which is indicated the frequency shift coefficient (complex exponential) by which the element is multiplied.
  • reference data associated with this pilot symbol element i.e. the reference data element which by modulating a given subcarrier will give that element of the pilot symbol).
  • the time-frequency frame referenced 92 represents a second multicarrier signal.
  • the pilot symbol elements of this second frame are shifted temporally relative to those of the first frame 91, as indicated by the shift coefficients of the form e "jk ⁇ , with k taking one of the values ⁇ 0, 1, 2, ..., n ⁇ for each of the sub-carriers (for example f l ls f 2 2, ...) conveying pilot symbol elements, and ⁇ at an angle between 0 and 2 ⁇ .
  • the time-frequency frame referenced 93 represents a third multicarrier signal.
  • the pilot symbol elements of this third frame are shifted temporally relative to those of the first and second frames 91, 92, as indicated by the offset coefficients of the form e + jk ⁇ , with the parameters k and ⁇ mentioned above.
  • the choice of the values of the parameter ⁇ depends on the spread of the delays in each impulse response received by the (mobile) receivers in the network, as well as the frequency spacing chosen between two consecutive pilot symbol elements. Indeed, using an offset of ⁇ radians between two pilot symbol elements separated by ⁇ f Hz introduces a time shift of ⁇ Mf seconds of the estimated impulse response.
  • this receiver receives a plurality of multicarrier signals and that the subset of symbol elements that it is desired to discriminate from one signal to the other comprises not only the set of the pilot symbol elements (examples described above) but also informative symbol elements.
  • each transmission point transmits a multicarrier signal whose pilot symbol elements and certain information symbol elements have undergone the same time shift specific to this emission point.
  • This receiver implements a reception method which aims to exploit the diversity introduced by the emission points (time offsets of a subset of symbol elements by each of the emission points).
  • the receiver according to the first embodiment of the invention, described above in relation to FIG. 5 has a different purpose, namely to estimate separately the different channels between the emission points and the receiver (point reception).
  • This method of reception comprises the following steps: a) an OFDM symbol is received (it is a combination of a plurality of OFDM symbols transmitted by the transmission points), the cyclic prefix is deleted and the symbol undergoes an FFT to obtain the data elements with which the subcarriers have been modulated; b) the reference data elements (corresponding, in the frequency space, to the pilot symbol elements) are estimated.
  • each received reference data element is a combination of a plurality of reference data elements transmitted.
  • Each element of estimated reference data allows channel estimation global (sum of the channels coming from each point of emission) on a carrier, at a given symbol time; c) the overall channel estimates available on some carriers, at some given symbol times are interpolated in frequency and / or time to obtain an estimate of the overall channel on each carrier, at each symbol time; (d) the diversity-relevant information data elements (ie those to which the symbol space correspond to the information symbol elements included in the aforementioned subset of symbol elements) are estimated using the global channel estimates provided by steps a), b) and c) above.
  • each of the information data elements concerned by the diversity is, in reception, a combination of a plurality of data items issued. It can therefore be assumed that the estimate of the overall channel, which reflects the manner in which a plurality of pilot symbol elements offset from each other are combined, also reflects the way in which a plurality of informative symbol elements are shifted from one another to another. the same way.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'émission d'un signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, est appelée élément de symbole. Selon l'invention, on impose à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel (Δt) spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct. L'invention concerne également un procédé de réception simultanée d'une pluralité de signaux multiporteuses émis chacun selon le procédé d'émission précité. Selon l'invention, le procédé de réception comprend les étapes suivantes : filtrage des signaux reçus en fonction des décalages temporels spécifiques aux différents points d'émission, de façon à séparer les sous-ensembles d'éléments de symbole des différents signaux ; traitement, de façon indépendante, de chacun des sous-ensembles d'éléments de symbole, de iàçon à obtenir au moins une information relative à chaque signal multiporteuse.

Description

Procédé et dispositif d'émission d'un signal multiporteuse avec décalage temporel d'un sous-ensemble d'éléments de symbole, signal, procédé et dispositif de réception correspondants. 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de la transmission et/ou de la diffusion d'informations numériques dans un réseau de radiocommunication cellulaire.
L'invention s'inscrit plus particulièrement dans le contexte de la transmission et de la diffusion d'informations numériques à haut débit, sur une bande de fréquences limitée, dans un environnement radio mobile. Plus précisément, l'invention concerne une technique d'émission de signaux multiporteuses permettant, à la réception, une discrimination entre des sous-ensembles d'éléments de symbole (préférentiellement les jeux d'éléments de symbole pilotes) compris dans ces signaux. Une telle discrimination vise à permettre une estimation de canal indépendante pour chacun des signaux reçus par un même récepteur. Elle vise également à permettre une estimation de la puissance des différents signaux reçus par un même récepteur.
D'une façon générale, la présente invention s'applique dans tous les cas où un récepteur reçoit plusieurs signaux multiporteuses transmis par plusieurs points d'émission dans une même bande de fréquence. Elle s'applique donc aussi bien au sein d'un réseau de cellules (cas où chaque point d'émission est compris dans un émetteur, encore appelé station de base, associé à une cellule distincte) qu'au sein d'une seule et même cellule (cas où les différents points d'émission sont compris dans un même émetteur associé à cette cellule).
Chaque point d'émission peut comprendre une unique antenne ou bien plusieurs antennes. Dans le second cas, on suppose que toutes les antennes d'un même point d'émission émettent le même signal multiporteuse.
On rappelle qu'un signal multiporteuse est formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun une pluralité de sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Par élément de symbole on entend dans la présente description une des sous- porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données. Ainsi, chaque symbole multiporteuse (par exemple un symbole OFDM) est constitué d'autant d'éléments de symbole qu'il y a de sous-porteuses. 2. Art antérieur
Le déploiement de réseaux de transmission cellulaires, ou multicellulaires, permet d'assurer une transmission continue d'informations sur une zone géographique donnée, en découpant artificiellement cette zone en cellules adjacentes, associées chacune à un émetteur, encore appelé station de base. Un récepteur mobile en déplacement dans cette zone géographique reçoit un signal émis par un ou plusieurs de ces émetteurs, en fonction de sa position par rapport aux cellules du réseau. On connaît plusieurs types de réseaux multicellulaires, qui présentent des caractéristiques de fonctionnement en fréquence distinctes.
Dans un premier type de réseau cellulaire, les émetteurs, ou stations de base, utilisent des fréquences porteuses différentes, de façon que les signaux qu'ils émettent n'interfèrent pas ou peu. Ce premier type de réseau cellulaire, qui est par exemple utilisé dans le cadre de la norme GSM ("Groupe Spécial Mobile"), présente l'inconvénient de ne permettre qu'une très faible utilisation du spectre disponible.
Afin de résoudre ce problème, il a été proposé un second type de réseau, dans lequel tous les émetteurs fonctionnent dans une même bande de fréquence. Un exemple de ce second type de réseau est le réseau à fréquence centrale unique, ou SFN ("Single Frequency Network"). La présente invention s'inscrit dans le cadre de ce second type de réseau, et donc notamment, mais non exclusivement, dans le cadre des réseaux SFN.
Le principe général d'un réseau SFN consiste à émettre un même signal depuis plusieurs émetteurs ou stations de base du réseau. Dans une première utilisation, un récepteur peut ainsi écouter plusieurs stations de base simultanément et sélectionner la meilleure d'entre elles (c'est-à-dire celle d'où provient le signal que le récepteur reçoit avec la plus grande puissance). On améliore ainsi le transfert inter-cellulaire (« handover »). Dans une seconde utilisation, le récepteur combine les signaux provenant de différentes stations de base, de façon à accroître la qualité du signal reçu. Ainsi, un terminal mobile peut recevoir une même information de plusieurs émetteurs simultanément, ce qui permet d'améliorer la fiabilité de la liaison : on parle alors de macro-diversité. En outre, les réseaux SFN peuvent être utilisés conjointement aux techniques de modulation de type CDMA ("Code Division Multiple Access" pour "accès multiple par différence de code") ou OFDM ("Orthogonal Frequency Division Multiplexing", pour "multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence"). Les techniques de modulation de type CDMA sont assez bien adaptées à la réception par un même récepteur de plusieurs signaux au moins partiellement identiques provenant de différentes antennes. Ainsi, notamment, le récepteur peut écouter plusieurs stations de base simultanément, de façon à améliorer le transfert inter-cellulaire (handover). Malheureusement, il n'en est pas de même pour les techniques de modulation à porteuses multiples, telles que l'OFDM ou le MC-CDMA (« Multi Carrier CDMA » pour "Accès multiple par division de code multiporteuse"), pour lesquelles les signaux au moins partiellement identiques (par exemple du fait qu'ils comprennent au moins des éléments de symbole pilotes identiques), en provenance des différentes antennes (comprises dans un même émetteur ou dans plusieurs émetteurs) peuvent se recouvrir et se brouiller.
Ce brouillage des signaux, aussi appelé interférence entre émetteurs (ou cellules), est particulièrement gênant quand il a pour conséquence l'impossibilité de discriminer les jeux d'éléments de symbole pilotes contenus dans les différents signaux multiporteuses. En effet, il devient alors difficile, voire impossible, d'effectuer une estimation de canal correcte pour les différents signaux multiporteuses reçus par un même récepteur, si ces signaux interfèrent entre eux. De même, il devient difficile, voire impossible, d'évaluer correctement la puissance reçue des différents signaux captés par un même récepteur. Or, les transmissions à porteuses multiples, comme l'OFDM ou le MC-CDMA, présentent de nombreux avantages en environnement radiomobile, puisqu'elles permettent de combattre efficacement les échos induits par le canal de transmission. On rappelle en effet qu'en environnement radiomobile, l'onde émise subit, lors de son parcours, de multiples réflexions, et le récepteur reçoit donc une somme de versions retardées du signal émis. Chacune de ces versions est atténuée et déphasée de façon aléatoire. Ce phénomène, connu sous le nom d'étalement des retards (en anglais "delay spread"), génère de l'interférence entre symboles (IES). Par exemple, dans un environnement de type urbain, l'étalement des retards est de l'ordre de ou inférieur à quelques microsecondes. Le récepteur (par exemple le radiotéléphone mobile d'un automobiliste) étant supposé en mouvement, l'effet Doppler agit également sur chaque trajet, ce qui se traduit par un décalage en fréquence du spectre reçu, proportionnel à la vitesse de déplacement du récepteur. La conjugaison de ces effets se traduit par un canal de transmission non stationnaire, présentant des évanouissements profonds à certaines fréquences (on obtient donc un canal sélectif en fréquence). Des évanouissements apparaissent donc dans la bande de fréquence d'émission, c'est-à-dire qu'à un instant donné, certaines fréquences de la bande sont fortement atténuées.
Il est donc souhaitable de concevoir une technique de transmission d'informations numériques dans un réseau cellulaire (par exemple de type SFN), qui permette une discrimination entre les éléments de symbole pilotes compris dans différents signaux, pour les systèmes reposant sur une modulation à porteuses multiples comme l'OFDM ou le MC-CDMA.
On présente maintenant des techniques connues visant à créer une diversité d'éléments de symbole pilotes, par utilisation de séquences d'éléments de symbole pilotes planifiées pour la discrimination des stations de base (émetteurs) dans le cas de systèmes cellulaires reposant sur une modulation à porteuses multiples. On rappelle qu'en OFDM, dans le cas d'une transmission radio monocellulaire, des éléments de symbole pilotes peuvent être transmis : sous forme de symboles multiporteuses de référence (aussi appelés préambules), correspondant chacun à un temps symbole particulier d'une trame temps- fréquence représentant le signal multiporteuse, chaque préambule étant formé intégralement d'éléments de symbole pilotes ; et/ou sous forme d'éléments de symbole pilotes répartis sur cette trame temps- fréquence.
L'invention s'applique quelle que soit la forme de transmission des éléments de symbole pilotes (préambules ou éléments de symbole pilotes répartis). Dans le cas des éléments de symbole pilotes répartis, pour permettre de réaliser une estimation de canal correcte, l'espacement en temps et en fréquence des éléments de symbole pilotes ne doit pas excéder le temps et la bande de cohérence du canal respectivement, et ce pour éviter un repliement de la réponse temps-fréquence du canal de propagation. Le nombre d'éléments de symbole pilotes à transmettre dans une trame possède donc une borne basse. De plus, si l'on augmente le nombre d'éléments de symbole pilotes, il est possible par des méthodes de filtrage de réduire le bruit d'estimation du canal. Il est encore possible d'utiliser des méthodes de turbo-estimation de canal pour effectuer cette réduction de bruit sans avoir à augmenter le nombre d'éléments de symbole pilotes. L'avantage principal de l'estimation de canal par éléments de symbole pilotes répartis par rapport à l'estimation de canal par préambule est que l'espacement en temps entre les éléments de symbole pilotes peut être beaucoup plus court dans le cas des éléments de symbole pilotes répartis et ainsi permettre d'accroître la vitesse de déplacement de l'usager.
Une première technique connue de discrimination entre les éléments de symbole pilotes compris dans différents signaux est propre au W-CDMA ("Wideband-CDMA"). Un code est réservé au signal pilote : le C-PICH. D'une cellule à l'autre, ce code est multiplié par un code d'embrouillage (« scrambling ») permettant de discriminer les cellules et permettre d'effectuer une estimation de canal fiable des différentes cellules. De plus, le code C-PICH permet de mesurer les puissances moyennes reçues par les différentes stations de base pour pouvoir effectuer la sélection de la meilleure d'entre elles (principe du Handover).
Une seconde technique connue de discrimination entre les éléments de symbole pilotes compris dans différents signaux a été proposée dans le cas de l'OFDM. Elle est décrite en détail dans la publication suivante : « Wavecom, "Différent pilots shape distribution for OFDM blocks" ("distribution de formes de pilotes différentes pour des blocs OFDM"), Tdoc Rl -03-0674, 3GPP RANl Meeting #33, New York City, USA,
August 25* - 29* 2003 ». Elle consiste à transmettre les éléments de symbole pilotes à des emplacements temps-fréquence différents d'un signal à l'autre. En d'autres termes, les éléments de symbole pilotes émis par un émetteur donné sont répartis dans la trame temps-fréquence selon un motif qui est spécifique à cet émetteur donné. Le récepteur peut ainsi retrouver les éléments de symbole pilotes de la cellule courante, et ensuite tester les différents emplacements de la trame temps-fréquence pour retrouver les éléments de symbole pilotes des cellules voisines.
Les figures 1 et 2 illustrent deux modes de mise en œuvre de cette seconde technique connue. Sur chacune de ces figures, on a représenté trois trames temps- fréquence (référencées 11, 12 et 13 sur la figure 1, et 21, 22 et 23 sur la figure 2) correspondant à trois signaux multiporteuses transmis dans une même bande fréquence par trois antennes différentes. Chaque emplacement de l'une de ces trames correspond à un symbole. On distingue trois types d'éléments de symbole : les éléments de symbole pilotes, représentés chacun par un disque noir, les éléments de symbole informatifs, représentés chacun par un disque blanc, et les éléments de symbole d'énergie nulle
(trous), représentés chacun par un carré blanc.
Dans le premier mode de mise en oeuvre (voir figure 1), les éléments de symbole pilotes d'une trame donnée sont décalés en temps et en fréquence par rapport aux éléments de symbole pilotes de chacune des autres trames. En outre, une trame donnée comprend un symbole d'énergie nulle à chaque emplacement temps-fréquence correspondant à un élément de symbole pilote dans l'une des autres trames. Enfin, chaque motif comprend des éléments de symbole informatifs aux emplacements temps- fréquence autres que ceux occupés par un élément de symbole pilote ou un élément de symbole d'énergie nulle. Ce premier mode de mise en oeuvre présente des inconvénients. Tout d'abord, le nombre total (cumulé sur les différentes trames temps-fréquence correspondant aux différents signaux) d'emplacements temps-fréquence réservés pour les éléments de symbole pilotes est multiplié par le facteur de réutilisation des canaux de pilotes. Ce nombre total cumulé est égal au nombre d'éléments de symbole pilotes et de trous dans la trame temps-fréquence correspondant à l'un des signaux. Par ailleurs, pour que les zéros insérés dans la trame temps-fréquence d'une cellule géographique se trouvent aux emplacements des éléments de symbole pilotes des autres cellules, il faut que les stations de base associées aux cellules concernées soient toutes synchronisées en temps. Or cette hypothèse n'est pas toujours réalisée (notamment dans le cas du réseau cellulaire UMTS). Dans le second mode de mise en oeuvre (voir figure 2), les éléments de symbole pilotes d'une trame donnée sont décalés seulement en fréquence par rapport aux éléments de symbole pilotes de chacune des autres trames. Tous les autres éléments de symbole sont des éléments de symbole informatifs (il n'y a donc pas d'élément de symbole d'énergie nulle).
Ce second mode de mise en oeuvre permet de limiter le nombre total cumulé d'emplacements temps-fréquence réservés pour les éléments de symbole pilotes (absence de trous). Il présente en revanche l'inconvénient majeur d'une forte interférence des éléments de symbole pilotes d'une cellule donnée avec les éléments de symbole informatifs (données) des cellules voisines. Or, dans les systèmes cellulaires, il n'est pas rare de recevoir deux, trois (voire plus...) signaux avec une puissance équivalente. Dans ce cas, le niveau d'interférence sur les éléments de symbole pilotes serait trop important pour permettre une estimation de canal fiable. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir une technique de discrimination permettant de séparer aisément, pour chaque signal d'une pluralité de signaux multiporteuses transmis dans une même bande de fréquence (par exemple dans un réseau cellulaire de type SFN), un sous-ensemble déterminé d'éléments de symbole parmi les éléments de symbole compris dans ce signal.
Ainsi, dans le cas particulier où le sous-ensemble d'éléments de symbole compris dans chaque signal multiporteuse est un jeu d'éléments de symbole pilotes, un objectif de l'invention est de fournir une technique de discrimination entre les jeux d'éléments de symbole pilotes de la pluralité de signaux multiporteuses identiques.
L'invention a également pour objectif, dans au moins un mode de réalisation, de fournir une technique ne nécessitant pas l'utilisation d'éléments de symbole d'énergie nulle (trous) à certains emplacements temps-fréquence.
Un autre objectif de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir une technique permettant de limiter le nombre total cumulé (cf. définition ci- dessus) d'emplacements temps-fréquence réservés pour les éléments de symbole pilotes. Un objectif complémentaire de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir une technique permettant de limiter les interférences entre les éléments de symbole pilotes d'un signal et les éléments de symbole informatifs d'autres signaux transmis dans la même bande de fréquence. Un objectif complémentaire de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir une technique permettant une estimation de canal fiable pour chacun des signaux multiporteuses transmis dans une même bande de fréquence.
Encore un autre objectif de l'invention, dans au moins un mode de réalisation, est de fournir une technique permettant d'améliorer l'estimation de la puissance avec laquelle est reçu chacun des signaux multiporteuses transmis dans une même bande de fréquence. 4. Caractéristiques essentielles de l'invention
Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un procédé d'émission d'un signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous- porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, est appelée élément de symbole. Selon l'invention, on impose à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive pour effectuer une discrimination de certains éléments de symbole (aussi appelé appelés éléments de symbole discriminés par la suite, et qui sont préférentiellement les éléments de symbole pilotes), entre signaux multiporteuses transmis dans une même bande de fréquence (par exemple dans un réseau cellulaire de type SFN). En effet, contrairement aux solutions de l'art antérieur (cf figures 1 et 2), la discrimination selon l'invention n'est pas basée sur des changements d'emplacements temps-fréquence, d'un signal à l'autre, pour les éléments de symbole discriminés, mais sur des décalages temporels, d'un signal à l'autre, de ces éléments de symbole discriminés.
D'une façon générale, la présente invention s'applique à la discrimination, d'un signal à l'autre, de tout sous-ensemble d'éléments de symbole dont le traitement en réception permet d'obtenir une information d'intérêt relative au signal multiporteuse auquel appartient ce sous-ensemble d'éléments de symbole (par exemple une estimation du canal de transmission de ce signal, une évaluation de la puissance reçue de ce signal, etc.).
On notera que l'expression « décalage temporel » englobe le cas d'un décalage temporel nul. Il est clair en effet que si tous les points d'émission (comprenant chacun une ou plusieurs antennes) doivent avoir des décalages temporels différents les uns des autres, l'un des points d'émission peut avantageusement être associé à un décalage temporel nul.
On notera que, dans le cadre de l'invention, chacun des éléments de symbole non discriminés (typiquement les éléments de symbole informatifs, dans le cas où les éléments de symbole discriminés sont les éléments de symbole pilotes) peut être soit identique dans les différents signaux transmis dans la même bande de fréquence, soit différent dans chacun de ces signaux. Pour la totalité des éléments de symbole non discriminés, plusieurs cas peuvent être envisagés : - tous les signaux comprennent le même jeu d'éléments de symbole non discriminés. Dans ce cas, les signaux sont identiques excepté le fait que les jeux d'éléments de symbole discriminés sont décalés temporellement ; chaque signal comprend des éléments de symbole non discriminés qui sont différents des éléments de symbole non discriminés compris dans les autres signaux ; chaque signal comprend d'une part des éléments de symbole non discriminés qui sont identiques à des éléments de symbole non discriminés compris dans les autres signaux, et d'autre part des éléments de symbole non discriminés qui sont différents des éléments de symbole non discriminés compris dans les autres signaux.
On distingue classiquement deux types d'éléments de symbole : les éléments de symbole pilotes, obtenus chacun par modulation d'une des sous- porteuses par un élément de données de référence, dont la valeur à l'émission est connue d'au moins un récepteur destiné à effectuer une réception du signal, et les éléments de symbole informatifs, obtenus chacun par modulation d'une des sous-porteuses par un élément de données informatif, dont la valeur à l'émission n'est pas connue a priori du ou des récepteur(s).
De façon préférentielle, le sous-ensemble d'éléments de symbole comprend au moins certains desdits éléments de symbole pilotes, de façon à permettre, à la réception, une discrimination des éléments de symbole pilotes. Ainsi, l'invention permet une discrimination entre les jeux d'éléments de symbole pilotes des divers signaux multiporteuses identiques.
Si les éléments de symbole pilotes occupent les mêmes emplacements temps- fréquence, d'un signal à l'autre, on limite les interférences entre les éléments de symbole pilotes d'un signal et les éléments de symbole informatifs des autres signaux. Si le nombre d'éléments de symbole pilotes sur la bande est suffisant, le décalage temporel distinct imposé à chaque jeu d'éléments de symbole pilotes permet, en réception, de séparer virtuellement les différentes réponses des canaux et de pouvoir les isoler. Dès lors, il est possible d'obtenir une estimation de canal fiable pour chacun des signaux. Il est également possible d'estimer la puissance de réception de chacun des signaux reçus.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit signal est émis par ledit point d'émission dans une bande de fréquence dans laquelle au moins un autre point d'émission émet un autre signal multiporteuse possédant une structure identique à celle dudit signal, chaque signal comprenant un sous-ensemble d'éléments de symbole auquel est appliqué un décalage temporel distinct. En outre, les sous-ensembles d'éléments de symbole des signaux sont tous répartis selon un même motif dans une trame temps-fréquence représentant chacun des signaux.
Le fait que les éléments de symbole discriminés occupent les mêmes emplacements temps-fréquence, d'un signal à l'autre, permet de limiter le nombre total (cumulé sur les divers signaux identiques transmis dans la même bande de fréquence) d'emplacements temps-fréquence occupés par les éléments de symbole discriminés. Ceci permet également de ne nécessiter aucun éléments de symbole d'énergie nulle (trous).
Préférentiellement, pour chaque élément de symbole compris dans le sous- ensemble d'éléments de symbole, ledit premier décalage temporel est un décalage temporel cyclique au sein du temps symbole dudit élément de symbole..
De cette façon, sans créer d'interférence entre éléments de symbole, la plage dans laquelle sont choisis les différents décalages est grande puisque la valeur maximale de cette plage est un temps symbole (c'est-à-dire la durée d'un symbole). On peut donc choisir des décalages éloignés les uns des autres et/ou augmenter le nombre de décalages différents (c'est-à-dire le nombre de signaux identiques transmis dans la même bande de fréquence), tout en ayant la possibilité d'effectuer la discrimination d'éléments de symbole désirée.
Il est à noter que l'invention couvre également la variante selon laquelle on utilise des décalages temporels non cyclique sur un temps symbole. Cette variante est moins performante puisque la somme de la taille maximale du retard multi-trajet et du retard de canal ne doit pas dépasser la taille du préfixe cyclique (intervalle de garde entre deux symboles successifs), sous peine de créer de l'interférence entre symboles.
Avantageusement, pour chaque élément de symbole compris dans le sous- ensemble d'éléments de symbole, le décalage temporel n'affecte pas un intervalle de garde qui précède ou suit cet élément de symbole.
De façon avantageuse, pour chaque élément de symbole compris dans le sous- ensemble d'éléments de symbole, ledit décalage temporel est obtenu par décalage fréquentiel avant transformée de Fourier rapide inverse (IFFT).
Dans un premier mode de réalisation particulier de l'invention, ledit point d'émission et ledit au moins un point d'émission voisin sont compris chacun dans un émetteur distinct associé à une cellule géographique distincte.
Avantageusement, lesdits émetteurs appartiennent à un réseau de transmission et/ou de diffusion de données à fréquence centrale unique (SFN, « Single Frequency Network »). Dans un second mode de réalisation particulier de l'invention, les ledit point d'émission et ledit au moins un point d'émission voisin sont compris dans un même émetteur associé à une cellule géographique et mettant en œuvre un codage espace- temps de type MIMO (« Multiple Input Multiple Output », « entrées multiples sorties multiples »).
Selon une caractéristique avantageuse, le procédé d'émission comprend une étape de planification des décalages dans un réseau cellulaire comprenant une pluralité de cellules géographiques associées chacune à au moins un émetteur, de façon que deux émetteurs couvrant des cellules adjacentes comprennent des points d'émission dont les décalages temporels spécifiques associés sont différents d'une cellule à l'autre..
Cette planification permet de limiter le nombre de décalages temporels utilisés dans l'ensemble du réseau.
L'invention concerne également un signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, est appelée élément de symbole. Selon l'invention, on impose à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct.
L'invention concerne aussi un procédé de réception simultanée d'une pluralité de signaux multiporteuses émis dans une même bande fréquence, chaque signal multiporteuse étant émis par un point d'émission différent et étant formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, est appelée élément de symbole. Chaque signal comprend un sous-ensemble d'éléments de symbole auquel a été appliqué, à l'émission, un décalage temporel distinct, spécifique au point d'émission ayant émis ledit signal.
Selon l'invention, ce procédé de réception comprend les étapes suivantes : filtrage des signaux reçus en fonction des décalages temporels spécifiques aux différents points d'émission, de façon à séparer les sous-ensembles d'éléments de symbole des différents signaux ; traitement, de façon indépendante, de chacun des sous-ensembles d'éléments de symbole, de façon à obtenir au moins une information relative à chaque signal multiporteuse.
L'invention concerne encore un dispositif d'émission d'un signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous- porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, est appelée élément de symbole. Selon l'invention, le dispositif d'émission comprend des moyens de décalage, permettant d'imposer à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct.
L'invention concerne encore un dispositif de réception simultanée d'une pluralité de signaux multiporteuses émis dans une même bande fréquence, chaque signal multiporteuse étant émis par un point d'émission différent et étant formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, est appelée élément de symbole. Chaque signal comprend un sous-ensemble d'éléments de symbole auquel a été appliqué, à l'émission, un décalage temporel distinct, spécifique au point d'émission ayant émis ledit signal.
Selon l'invention, le dispositif comprend : des moyens de filtrage des signaux reçus en fonction des décalages temporels spécifiques aux différents points d'émission, de façon à séparer les sous- ensembles d'éléments de symbole des différents signaux ; traitement, de façon indépendante, de chacun des sous-ensembles d'éléments de symbole, de façon à obtenir au moins une information relative à chaque signal multiporteuse. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : les figures 1 et 2, déjà décrites ci-dessus, illustrent deux modes de mise en œuvre d'une technique connue de discrimination entre les éléments de symbole pilotes compris dans différents signaux multiporteuses, dans le cas de l'OFDM ; la figure 3 présente un schéma bloc d'un émetteur selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, dans un contexte réseau multicellulaire ; la figure 4 illustre deux exemples de décalage temporel selon l'invention, entre éléments de symbole pilotes compris dans deux signaux différents ; la figure 5 présente un schéma bloc d'un récepteur selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention ; la figure 6A illustre la difficulté de séparer les réponses impulsionnelles de deux signaux reçus de même puissance, lorsqu'aucun décalage temporel n'a été appliqué à l'émission sur les jeux d'éléments de symbole pilotes de ces deux signaux ; la figure 6B illustre la possibilité de séparer les réponses impulsionnelles de deux signaux reçus de même puissance, lorsque, selon l'invention, un décalage temporel a été appliqué à l'émission sur les jeux d'éléments de symbole pilotes de ces deux signaux ; la figure 7 présente un exemple de planification des décalages, avec un motif à trois cellules ; la figure 8 présente un schéma bloc d'un émetteur selon un second mode de réalisation particulier de l'invention, dans un contexte de type MIMO ; et - la figure 9 illustre un exemple de décalages entre trois jeux d'éléments de symbole pilotes compris dans trois signaux multiporteuse. 6. Description d'un mode de réalisation de l'invention
Le principe général de l'invention consiste, dans le contexte d'une transmission de plusieurs signaux multiporteuses dans une même bande de fréquence, à imposer un décalage temporel à certains éléments de symbole, de façon à pouvoir les discriminer à la réception. Dans la suite de la description, on considère uniquement le cas où le sous- ensemble d'éléments de symbole que l'on souhaite discriminer d'un signal à l'autre est le jeu des éléments de symbole pilotes. L'invention consiste alors à transmettre sur différents points d'émission (différents émetteurs, dans un contexte de réseau de cellules, ou différentes antennes d'un même émetteur, dans un contexte MIMO) des séquences d'éléments de symbole pilotes différentes (en ce qu'elles sont décalées temporellement les unes par rapport aux autres) pour pouvoir les séparer lors de la réception.
Il est clair cependant que la présente invention s'applique à tout sous-ensemble d'éléments de symbole pouvant être déterminé au sein de chacun des signaux multiporteuses, dès lors qu'il existe un intérêt technique à pouvoir traiter ce sous- ensemble de façon indépendante, en réception, pour obtenir des informations relatives à chaque signal reçu.
On présente, en relation avec la figure 3, un émetteur 30 selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, dans un contexte réseau multicellulaire.
On suppose que cet émetteur (ou station de base) est associé à une cellule géographique d'un réseau comprenant une pluralité de cellules associées chacune à un émetteur distinct.
De façon classique, un modulateur OFDM 34 est alimenté par une séquence d'éléments de données 33 (notés généralement C0, C1,..., CN-I), qui sont par exemple des nombres complexes définis à partir d'éléments binaires par une constellation de modulation d'amplitude en quadrature (MAQ) à 2q états. Physiquement, les éléments de données Ck (symboles numériques MAQ par exemple) sont les données dans l'espace fréquentiel. Cette séquence d'éléments de données 33 est obtenue à partir d'une séquence d'éléments de données informatifs 31, dans laquelle un module 32 insère des éléments de référence 38. Les éléments de référence 38 sont fournis par un module 36 de détermination du jeu d'éléments de référence associé à cet émetteur.
Le modulateur OFDM 34 applique une transformation de Fourier rapide inverse (IFFT) à la séquence d'éléments de données 33, puis effectue une conversion numérique/analogique du résultat de cette IFFT. Le modulateur OFDM 34 délivre à une antenne 310 un signal multiporteuse 35 comprenant des symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun des éléments de symbole informatifs et des éléments de symbole pilotes.
On appelle élément de symbole informatif le résultat de la modulation d'une des sous-porteuses, au cours d'un temps symbole donné, par un élément de données informatif. De même, on appelle élément de symbole pilote le résultat de la modulation d'une des sous-porteuses, au cours d'un temps symbole donné, par un élément de données de référence. Ainsi, un élément de symbole (informatif ou pilote) peut d'écrire : ck * e2jπft, où Ck est un élément de données et f la fréquence d'une sous-porteuse. Selon l'invention, un module 37 de planification cellulaire des décalages fournit des informations de décalage 39 au module 36 de détermination du jeu d'éléments de données de référence. En fonction de ces informations de décalage 39, le module de détermination 36 applique à chacun des éléments de données de référence un décalage fréquentiel spécifique à cet émetteur 30. Ce décalage fréquentiel étant effectué avant la IFFT, il correspond sur le signal transmis à un décalage temporel (Δt) de chacun des éléments de symbole de référence.
Le décalage temporel appliqué à chaque élément de symbole pilote est par exemple obtenu grâce à la multiplication de l'élément de données de référence par une exponentielle complexe (e1*) . La figure 4 illustre deux exemples de décalage temporel selon l'invention, entre éléments de symbole pilotes compris dans deux signaux différents.
La courbe référencée 41 représente l'amplitude Af1^i d'un élément de symbole pilote SPa compris dans un premier signal multiporteuse Sl. Il est obtenu par modulation, pendant un temps symbole T, d'une sous-porteuse fl du signal Sl par un élément de données de référence C1.
La courbe référencée 42 représente l'amplitude Af1^ d'un élément de symbole pilote SPa' compris dans un second signal multiporteuse S2. Il est obtenu par modulation, pendant le temps symbole T, d'une sous-porteuse fl', avec fl' = fl, du signal S2 par un élément de données de référence C1 (avec C1 = C1). L'élément desymbole pilote SPa' présente un décalage temporel Δt par rapport à l'élément de symbole pilote SPa. Il s'agit d'un décalage temporel cyclique sur le temps symbole T.
La courbe référencée 43 représente l'amplitude AQ1S1 d'un élément de symbole pilote SPb compris dans le premier signal multiporteuse Sl. Il est obtenu par modulation, pendant le temps symbole T, d'une sous-porteuse f2 du signal Sl par un élément de données de référence C2. Dans cet exemple, on : F2 = 2*fl .
La courbe référencée 44 représente l'amplitude AQ1S2 d'un élément de symbole pilote SPb' compris dans le second signal multiporteuse S2. Il est obtenu par modulation, pendant le temps symbole T, d'une sous-porteuse f2', avec f2' = f2, du signal S2 par un élément de données de référence C2 (avec C2 = C2).
L'élément de symbole pilote SPb' présente le même décalage temporel précité Δt par rapport à l'élément de symbole pilote SPb. Il s'agit à nouveau d'un décalage temporel cyclique sur le temps symbole T. Préférentiellement, le décalage temporel cyclique est appliqué aux sous- porteuses avant insertion d'au moins un intervalle de garde entre deux temps symboles successifs du signal multiporteuse.
La figure 5 présente un schéma bloc d'un récepteur 50 selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention. On suppose que le récepteur 50 reçoit, par l'intermédiaire de son antenne 52, un signal global correspondant à la combinaison d'une pluralité de signaux multiporteuses 5I1 à 5In, du type de celui émis par l'émetteur 30 décrit ci-dessus en relation avec la figure 3.
De façon classique, dans un module référencé 53, chaque symbole OFDM du signal global est reçu, le préfixe cyclique est supprimé et le symbole subit une FFT pour obtenir les éléments de données avec lesquels ont été modulées les sous-porteuses du signal global. Selon l'invention, le signal résultant de cette FFT alimente n modules de filtrage 54i à 54n permettant de séparer, en fréquence, les jeux d'éléments de données de référence (données dans l'espace fréquentiel) dont les éléments de symbole pilotes correspondants (données dans l'espace temporel) sont compris dans les différents signaux multiporteuses reçus 5I1 à 5In. Par abus de langage, on peut dire que l'invention permet de séparer les jeux d'éléments de symbole pilotes des différents signaux multiporteuses reçus.
En effet, les jeux d'éléments de symbole pilotes des différents émetteurs se voyant imposer des décalages temporels différents (par exemple Δtl, Δt2, ... Δtn pour n émetteurs différents), il est possible, en réception, d'effectuer une discrimination des différents jeux d'éléments de symbole pilotes. Ces décalages temporels permettent (si le nombre d'éléments de symbole pilotes est suffisant) de séparer virtuellement les différentes réponses des canaux et de pouvoir les isoler.
En réception, les décalages temporels que présentent les différents jeux d'éléments de symbole pilotes (compris dans les différents signaux reçus), correspondent après FFT à un décalage fréquentiel. Chaque décalage temporel sur le jeu d'éléments de symbole pilotes d'un signal multiporteuse transmis correspond donc d'une part, en émission, à un décalage fréquentiel avant IFFT et d'autre part, en réception, à un décalage fréquentiel après FFT. Ainsi, les éléments de symbole pilotes reçus sont tels que, après transformée de Fourier, ils présentent des spectres distincts
(translatés les uns par rapport aux autres) permettant de les séparer par filtrage.
On décrit désormais plus en détail le fonctionnement des n modules de filtrage 54i à 54n. Ils sélectionnent les éléments de données de référence (correspondant, dans l'espace fréquentiel, aux éléments de symbole pilotes) et remplacent tous les autres éléments de données, de type informatifs (correspondant, dans l'espace fréquentiel, aux éléments de symbole informatifs), par des zéros. Les éléments de données ainsi obtenus sont filtrés par une IFFT pour obtenir un nouveau symbole OFDM (décrit en temps).
Chacun des modules de filtrage 54i à 54n sélectionne les échantillons temporels de ce nouveau symbole OFDM qui correspondent à la plage de retards présumés pour l'un des n points d'émission. Ces plages de retards sont obtenues par, d'une part, la connaissance des retards cycliques appliqués par les points d'émission et, d'autre part, une hypothèse de retard maximal des multitrajets, lequel retard maximal est couramment considéré comme étant inférieur à la longueur de l'intervalle de garde (ou préfixe cyclique). Par ailleurs, chacun des modules de filtrage 54i à 54n remplace par des zéros les échantillons temporels non sélectionnés. Ainsi, chacun des modules de filtrage 54i à
54n obtient un jeu d'échantillons temporels distinct. Chacun des modules de filtrage 54i à 54n filtre par une FFT le jeu d'échantillons temporel qu'il a obtenu, et obtient ainsi une estimation des éléments de données de référence (correspondant, dans l'espace fréquentiel, aux éléments de symbole pilotes) émis par l'un des points d'émission. Après séparation, les jeux d'éléments de données de référence (correspondant, dans l'espace fréquentiel, aux jeux d'éléments de symbole pilotes) sont traités séparément, dans n modules de traitement référencés 55 i à 55n.
Chaque module de traitement 55 i à 55n permet par exemple d'effectuer une estimation de canal, par interpolation, pour l'un des signaux reçus (information référencée 5O1 à 56n). Dans ce cas, les estimations de canal entre le point d'émission et le point de réception sont disponibles sur quelques sous-porteuses, à quelques temps symbole donnés. Ils sont interpolés, par le module de traitement, en fréquence et/ou en temps afin d'obtenir une estimation du canal sur chaque sous-porteuse, à chaque temps- symbole. Ainsi des estimations du canal entre le point d'émission et le point de réception sont disponibles pour chaque élément de données (c'est-à-dire pour chaque élément de symbole, dans l'espace fréquentiel).
Une fois les différents canaux estimés, la réception sera différente selon le mode de transmission choisi.
Chacun des modules de traitement 55i à 55n peut également permettre, en évaluant la puissance reçue dans la partie du spectre correspondant à un émetteur particulier, d'estimer la puissance totale reçue de cet émetteur (information référencée
57i à 57n). Ceci permet de sélectionner l'émetteur dont la puissance reçue est la plus importante (possibilité d'améliorer le transfert inter-cellulaire (Handover) dans le réseau.
La figure 6A illustre la difficulté, voir l'impossibilité, de séparer les réponses impulsionnelles 61, 62 de deux signaux reçus de même puissance, lorsqu'aucun décalage temporel n'a été appliqué à l'émission sur les jeux d'éléments de symbole pilotes de ces deux signaux. En effet, même avec un filtrage (fenêtre de filtrage référencée 65), seul le bruit thermique (occupant l'ensemble de la bande) est réduit. La figure 6B illustre au contraire la possibilité de séparer les réponses impulsionnelles 63, 64 de deux signaux reçus de même puissance, lorsque, selon l'invention, un décalage temporel a été appliqué à l'émission sur les jeux d'éléments de symbole pilotes de ces deux signaux. Chacune des fenêtres de filtrage 66 et 67 est spécifique à l'un des signaux. Grâce à cette séparation des réponses impulsionnelles des deux signaux reçus, on peut estimer indépendamment et sans interférence les deux réponses impulsionnelles.
La figure 7 illustre le principe de la planification des décalages à l'échelle du réseau cellulaire 70.
Les décalages sont choisis de façon à maximiser le nombre de sources (émetteurs) discriminables en tout point du réseau 70. A cet effet, on effectue une planification des décalages, en s'assurant que deux cellules voisines du réseau 70 appliquent toujours aux jeux d'éléments de symbole pilotes des décalages temporels distincts.
Dans l'exemple illustré sur la figure 7, on utilise une planification de réseau utilisant trois valeurs de décalages temporels distinctes Δtl, Δt2 et Δt3. Deux cellules adjacentes du réseau 70 appliquent toujours aux éléments de symbole pilotes des décalages Δti différents. Ainsi par exemple, aucune des cellules voisines de la cellule 71 n'applique aux éléments de symbole pilotes émis le décalage temporel Δt3 affecté à la cellule 71, mais plutôt le décalage Δt2 ou Δtl.
Dans les réseaux comprenant de nombreuses stations de base, et tels qu'un récepteur est capable de recevoir du signal d'un grand nombre de stations de base, on peut utiliser une planification à sept décalages par exemple. On peut également faire coexister au sein d'un même réseau cellulaire un motif à trois décalages avec un motif à sept décalages par exemple, de façon à s'adapter aux contraintes d'exploitation du réseau. Une telle coexistence de motifs distincts peut limiter légèrement la diversité, sans que cela ne soit cependant gênant pour le fonctionnement global du réseau. On notera que les valeurs de trois ou sept décalages sont données ici à titre de simples exemples numériques, et que l'invention ne se limite nullement à ces exemples particuliers : tout autre nombre de décalages temporels distincts peut être affecté aux différentes cellules du réseau.
La figure 8 présente un schéma bloc d'un émetteur selon un second mode de réalisation particulier de l'invention, dans un contexte de type MIMO. II est à noter que dans le cas du MIMO, on a la certitude que les émetteurs sont synchronisés donc que les éléments de symbole pilotes d'une transmission se retrouvent aux mêmes emplacements de la trame temps-fréquence pour les différents signaux reçus.
L'émetteur illustré sur la figure 8 comprend deux antennes d'émission 81 et 82, et mettant en œuvre une technique MIMO, par exemple selon le principe du schéma d'Alamouti (pour plus d'informations sur ce point, on pourra se référer au document suivant : Alamouti S. M., "A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless
Communications", IEEE JSAC, oct 1998, p. 1457-1458). L'Homme du Métier étendra sans difficulté cet exemple d'émetteur à un émetteur comprenant plus de deux antennes d'émission.
On considère un jeu 80 d'ensemble de données référencés 8O1, 8O2 à 80m, qui alimentent chacun un codeur/modulateur 831 à 83m. Les sorties en parallèle de ces codeurs/modulateurs 83 ι à 83m alimentent à leur tour un bloc 84 de multiplexage OFDMA ou MC-SS-MA. Le signal multiplexe délivré en sortie de ce bloc 84 subit un codage espace-temps 85, qui est effectué en parallèle sur chaque sous-porteuse de la modulation OFDM. Le codage espace-temps 85 génère deux signaux distincts mais liés par la matrice de codage espace-temps, qui alimentent chacun l'une des deux voies d'émission 81 et 82. Sur chacune de ces voies : le signal subit une transformation de Fourier rapide inverse IFFT 8O1, 862 ; puis, on impose un décalage temporel cyclique 87i, 872 (Δtl ou Δt2) aux éléments de symbole pilotes (ce décalage est différent sur chaque voie) ; on ajoute ensuite un préfixe cyclique 88l5 882 ; enfin, on réalise une modulation analogique 89l5 892 et on émet le signal résultant sur l'une des antennes d'émission 81, 82.
On notera que, comme expliqué plus haut, le décalage temporel cyclique des éléments de symbole pilotes peut être réalisé, avant IFFT, par décalage fréquentiel des éléments de données de référence.
La figure 9 illustre un exemple de décalages entre trois jeux d'éléments de symbole pilotes compris dans trois signaux multiporteuse.
Les éléments de symbole pilotes sont répartis selon un même motif dans chacune des trois trames temps-fréquence 91, 92 et 93 représentant les trois signaux. En d'autres termes, ils occupent les mêmes emplacements temps-fréquences d'une trame à l'autre. Sur la figure 9, chaque élément de symbole pilote est représenté par une case grisée (une case correspond à un emplacement de la trame temps-fréquence) dans laquelle est indiquée le coefficient de décalage fréquentiel (exponentielle complexe) par lequel est multiplié l'élément de données de référence associé à cet élément de symbole pilote (c'est-à-dire l'élément de données de référence qui en modulant une sous-porteuse donnée va donner cet élément desymbole pilote).
La trame temps-fréquence référencée 91 représente un premier signal multiporteuse, celui d'une cellule de référence. Tous les éléments de symbole pilotes de cette première trame 91 ont un coefficient de décalage égal à 1 (= e°), ce qui correspond à un décalage nul.
La trame temps-fréquence référencée 92 représente un second signal multiporteuse. Les éléments de symbole pilotes de cette seconde trame sont décalés temporellement par rapport à ceux de la première trame 91, comme l'indiquent les coefficients de décalage de la forme e"jkα, avec k prenant l'une des valeurs {0, 1, 2,...,n} pour chacune des sous-porteuses (par exemple fl ls f22, ...) véhiculant des éléments de symbole pilotes, et α un angle compris entre 0 et 2π.
La trame temps-fréquence référencée 93 représente un troisième signal multiporteuse. Les éléments de symbole pilotes de cette troisième trame sont décalés temporellement par rapport à ceux des première et seconde trames 91, 92, comme l'indiquent les coefficients de décalage de la forme e+jkα, avec les paramètres k et α précités.
Le choix des valeurs du paramètre α dépend de l'étalement des retards dans chaque réponse impulsionnelle reçue par les récepteurs (mobiles) dans le réseau, ainsi que de l'espacement fréquentiel choisi entre deux éléments de symbole pilotes consécutifs. En effet, utiliser un décalage de α radians entre deux éléments de symbole pilotes séparés de Δf Hz introduit un décalage temporel de α Mf secondes de la réponse impulsionnelle estimée.
Si l'on veut discriminer les éléments de symbole pilotes de Kceu émetteurs distincts, la durée de la réponse impulsionnelle de chacun d'entre eux doit être inférieure au décalage temporel introduit par le paramètre α. On notera que si les décalages fréquentiels des séquences d'éléments de symbole pilotes sont les multiples de α, il est possible d'introduire Kceu_max= (2π/α) décalages. Il est alors possible d'estimer (au maximum) en simultané Kceu_max réponses de canal distinctes. On présente maintenant un récepteur selon un second mode de réalisation particulier de l'invention.
On suppose que ce récepteur reçoit une pluralité de signaux multiporteuses et que le sous-ensemble d'éléments de symbole que l'on souhaite discriminer d'un signal à l'autre comprend non seulement le jeu des éléments de symbole pilotes (cas des exemples décrits ci-dessus) mais aussi des éléments de symbole informatifs. En d'autres termes, chaque point d'émission transmet un signal multiporteuse dont les éléments de symbole pilotes et certains éléments de symboles informatifs ont subi un même décalage temporel spécifique à ce point d'émission.
Ce récepteur met en œuvre une méthode de réception qui a pour but d'exploiter la diversité introduite par les points d'émission (décalages temporels d'un sous- ensemble d'éléments de symboles par chacun des points d'émission). On rappelle que le récepteur selon le premier mode de réalisation de l'invention, décrit ci-dessus en relation avec la figure 5, a un but différent, à savoir estimer séparément les différents canaux entre les points d'émission et le récepteur (point de réception). Cette méthode de réception comprend les étapes suivantes : a) un symbole OFDM est reçu (il s'agit d'une combinaison d'une pluralité de symboles OFDM émis par les points d'émission), le préfixe cyclique est supprimé et le symbole subit une FFT pour obtenir les éléments de données avec lesquels ont été modulées les sous-porteuses ; b) les éléments de données de référence (correspondant, dans l'espace fréquentiel, aux éléments de symbole pilotes) sont estimés. Du fait de la diversité introduite à l'émission sur un sous-ensemble d'éléments de symbole comprenant notamment les éléments de symbole pilotes, chaque élément de données de référence reçu est une combinaison d'une pluralité d'éléments de données de référence émis. Chaque élément de données de référence estimé permet l'estimation du canal global (somme des canaux provenant de chaque point d'émission) sur une porteuse, à un temps symbole donné ; c) les estimations de canal global disponibles sur quelques porteuses, à quelques temps symbole donnés sont interpolées en fréquence et/ou en temps afin d'obtenir une estimation du canal global sur chaque porteuse, à chaque temps symbole ; d) les éléments de données informatifs concernés par la diversité (c'est-à-dire ceux auxquels correspondent dans l'espace fréquentiel des éléments de symboles informatifs compris dans le sous-ensemble d'éléments de symboles précité) sont estimés en utilisant les estimations de canal global fournies par les étapes a), b) et c) précédentes. Du fait de la diversité introduite à l'émission, chacun des éléments de données informatifs concernés par la diversité est, en réception, une combinaison d'une pluralité d'éléments de données informatifs émis. On peut donc supposer que l'estimation du canal global, qui reflète la façon dont se combinent une pluralité d'éléments de symbole pilote décalés entre eux, reflète également la façon dont se combinent une pluralité d'éléments de symbole informatifs décalés entre eux de la même manière.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'émission d'un signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles, une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, étant appelée élément de symbole, caractérisé en ce qu'on impose à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel (Δt) spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct.
2. Procédé d'émission selon la revendication 1, les éléments de symbole comprenant : des éléments de symbole pilotes, obtenus chacun par modulation d'une des sous- porteuses par un élément de données de référence, dont la valeur à l'émission est connue d'au moins un récepteur destiné à effectuer une réception du signal, et des éléments de symbole informatifs, obtenus chacun par modulation d'une des sous-porteuses par un élément de données informatif, dont la valeur à l'émission n'est pas connue a priori du ou des récepteur(s), caractérisé en ce que le sous-ensemble d'éléments de symbole comprend au moins certains desdits éléments de symbole pilotes, de façon à permettre, à la réception, une discrimination des éléments de symbole pilotes.
3. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit signal est émis par ledit point d'émission dans une bande de fréquence dans laquelle au moins un autre point d'émission émet un autre signal multiporteuse possédant une structure identique à celle dudit signal, chaque signal comprenant un sous-ensemble d'éléments de symbole auquel est appliqué un décalage temporel distinct, et en ce que les sous-ensembles d'éléments de symbole des signaux sont tous répartis selon un même motif dans une trame temps-fréquence (91 à 93) représentant chacun des signaux.
4. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour chaque élément de symbole compris dans le sous-ensemble d'éléments de symbole, ledit décalage temporel (Δt) est un décalage temporel cyclique au sein du temps symbole (T) dudit élément de symbole.
5. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que, pour chaque élément de symbole compris dans le sous-ensemble d'éléments de symbole, ledit décalage temporel est obtenu par décalage fréquentiel avant transformée de Fourier rapide inverse.
6. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit point d'émission (310) et ledit au moins un point d'émission voisin sont compris chacun dans un émetteur distinct (30) associé à une cellule géographique distincte.
7. Procédé d'émission selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits émetteurs appartiennent à un réseau de transmission et/ou de diffusion de données à fréquence centrale unique.
8. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ledit point d'émission (81) et ledit au moins un point d'émission voisin
(82) sont compris dans un même émetteur associé à une cellule géographique et mettant en œuvre un codage espace-temps de type MIMO.
9. Procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de planification des décalages dans un réseau cellulaire comprenant une pluralité de cellules géographiques associées chacune à au moins un émetteur, de façon que deux émetteurs couvrant des cellules adjacentes comprennent des points d'émission dont les décalages temporels spécifiques associés (Δtl, Δt2, Δt3) sont différents d'une cellule à l'autre.
10. Signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles, une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, étant appelée élément de symbole, caractérisé en ce qu'on impose à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel (Δt) spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct.
11. Procédé de réception simultanée d'une pluralité de signaux multiporteuses émis dans une même bande fréquence, chaque signal multiporteuse étant émis par un point d'émission différent et étant formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles, une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, étant appelée élément de symbole, chaque signal comprenant un sous-ensemble d'éléments de symbole auquel a été appliqué, à l'émission, un décalage temporel distinct (Δt), spécifique au point d'émission ayant émis ledit signal, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : filtrage (54i à 54n) des signaux reçus en fonction des décalages temporels spécifiques aux différents points d'émission, de façon à séparer les sous- ensembles d'éléments de symbole des différents signaux ; traitement (55i à 55n), de façon indépendante, de chacun des sous-ensembles d'éléments de symbole, de façon à obtenir au moins une information relative à chaque signal multiporteuse.
12. Procédé de réception selon la revendication 11, les éléments de symbole compris dans chaque signal comprenant : des éléments de symbole pilotes, obtenus chacun par modulation d'une desdites sous-porteuses par un élément de données de référence, dont la valeur à l'émission est connue d'au moins un récepteur destiné à effectuer une réception dudit signal, et des éléments de symbole informatifs, obtenus chacun par modulation d'une desdites sous-porteuses par un élément de données informatif, dont la valeur à l'émission n'est pas connue a priori du ou desdits récepteur(s), caractérisé en ce que ladite étape de traitement comprend, pour au moins un des signaux multiporteuses, une étape d'estimation de la fonction de transfert du canal de transmission dudit signal multiporteuse, en tenant compte uniquement dudit sous- ensemble d'éléments de symbole compris dans ledit signal multiporteuse.
13. Procédé de réception selon la revendication 11, les éléments de symbole compris dans chaque signal comprenant : - des éléments de symbole pilotes, obtenus chacun par modulation d'une des sous- porteuses par un élément de données de référence, dont la valeur à l'émission est connue d'au moins un récepteur destiné à effectuer une réception du signal, et des éléments de symbole informatifs, obtenus chacun par modulation d'une des sous-porteuses par un élément de données informatif, dont la valeur à l'émission n'est pas connue a priori du ou des récepteur(s), caractérisé en ce que ladite étape de traitement comprend, pour au moins un des signaux multiporteuses, une étape d'estimation de la puissance avec laquelle est reçu ledit signal multiporteuse, en tenant compte uniquement dudit sous-ensemble d'éléments de symbole compris dans ledit signal multiporteuse.
14. Dispositif d'émission d'un signal multiporteuse formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles, une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, étant appelée élément de symbole, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (36 ; 87l5 872) de décalage, permettant d'imposer à un sous-ensemble d'éléments de symbole, un décalage temporel spécifique à un point d'émission dudit signal, de façon que ledit point d'émission et au moins un point d'émission voisin soient associés chacun à un décalage temporel distinct.
15. Dispositif de réception simultanée d'une pluralité de signaux multiporteuses émis dans une même bande fréquence, chaque signal multiporteuse étant émis par un point d'émission différent et étant formé de symboles multiporteuses successifs, comprenant chacun au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles, une des sous-porteuses modulée, au cours d'un temps symbole donné, par un des éléments de données, étant appelée élément de symbole, chaque signal comprenant un sous-ensemble d'éléments de symbole auquel a été appliqué, à l'émission, un décalage temporel distinct, spécifique au point d'émission ayant émis ledit signal, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens (54i à 54n) de filtrage des signaux reçus en fonction des décalages temporels spécifiques aux différents points d'émission, de façon à séparer les sous-ensembles d'éléments de symbole des différents signaux ; des moyens (55i à 55n) de traitement, de façon indépendante, de chacun des sous-ensembles d'éléments de symbole, de façon à obtenir au moins une information relative à chaque signal multiporteuse.
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