WO2006069826A1 - Method for transmitting multicarrier signals in a planned macro-diversity multicellular network, corresponding network, signal, reception method and device - Google Patents
Method for transmitting multicarrier signals in a planned macro-diversity multicellular network, corresponding network, signal, reception method and device Download PDFInfo
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Definitions
- a method of transmitting multicarrier signals in a planned macro-diversity multicell network, network, signal, method and corresponding receiving device is described.
- the field of the invention is that of the transmission and / or broadcasting of digital information in a cellular radio network. More specifically, the invention relates to a technique for improving the reliability of links between transmitters and receivers of a multicell radio network when such a network relies on a multicarrier modulation of the information to be transmitted. It is particularly relevant in the context of transmitting and broadcasting high bit rate digital information over a limited frequency band in a mobile radio environment.
- Multi-carrier transmissions such as Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) have many advantages in such mobile radio environments, since they effectively combat induced echoes. by the transmission channel.
- OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
- the transmitted wave undergoes, during its journey, multiple reflections, and the receiver thus receives a sum of delayed versions of the transmitted signal, corresponding to the multiple paths followed by the signal.
- Each of these versions is attenuated and shifted randomly.
- This phenomenon known as spread delay, generates inter-symbol interference (IES).
- IES inter-symbol interference
- the spread of the delays associated with the different signal paths is of the order of or less than a few microseconds.
- the receiver for example the mobile radiotelephone of a motorist
- 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.
- the combination of these effects results in a non-stationary transmission channel, with deep fading at certain frequencies (thus obtaining a frequency-selective channel), that is to say at a given moment, certain frequencies of the band are greatly attenuated.
- the good resistance of multicarrier modulations such as OFDM to these different phenomena is due to their two main characteristics, namely that they exhibit a relatively long symbol time (that is to say the duration of a symbol). provide for the insertion of a guard interval, for example in the form of a cyclic prefix, between the successive symbols. These two elements combined limit interference between symbols.
- this good resistance to echoes makes the multicarrier modulations particularly suitable for multipath channels, it should however that the maximum delay between the different paths remains less than the duration of the guard interval, or cyclic prefix. Indeed, if the time difference between the different paths is greater than the length of the cyclic prefix, the interference phenomenon between symbols appears. If, on the other hand, the time difference between the different paths is negligible, there is no frequency diversity, which reduces the quality of the connection between transmitter and receiver.
- the maximum delay between the different paths is just less than the duration of the guard interval, or cyclic prefix, in order to obtain maximum diversity, and thus optimize the quality in reception.
- each OFDM symbol, or multicarrier symbol is meant a set of symbol elements, a symbol element corresponding to a modulated subcarrier, during a symbol time, by a data element.
- the N temporal samples of a symbol element carried by one of the subcarriers of the signal are considered, and they are shifted by a predetermined number of steps, by reintroducing at the beginning of the symbol element. Samples staggered beyond the end of the symbol element.
- Each different version of the signal, emitted by a separate transmitting antenna experiences a distinct cyclic delay.
- a guard interval between successive symbols is then introduced in the form of a cyclic prefix comprising, for each symbol element, the last samples of the symbol element after shift.
- the delay of the virtual paths can take any value, up to the total length of the OFDM symbol, and is not limited by the size of the symbol. cyclic prefix.
- the different versions of the cyclically shifted signal on transmission are combined to enable the receiver to reliably reconstruct the transmitted signal, and to extract the information data therefrom.
- SFN Single core frequency networks
- the good resistance to echoes of multicarrier modulations such as OFDM also makes it possible to use them in cellular transmission networks using the same transmission frequency in all the cells, called central frequency networks. unique, or SFN ("Single Frequency Network").
- the transmitters, or base stations use different carrier frequencies, so that the signals they emit do not interfere or little.
- 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 small use of the available frequency spectrum.
- a second type of network called a single central frequency network, or SFN, solves this problem.
- SFN single central frequency network
- all the transmitters of the different cells operate in the same frequency band. It is within the framework of these SFN networks that the present invention is incorporated.
- a particular use of the single central frequency networks, or SFNs is to transmit the same signal from several transmitters or base stations of the network, for the same receiver, and to combine these signals in reception, so as to increase the quality of the received signal.
- the receiver thus receives a useful signal, including long echoes, from several transmitters. These long echoes are due to the differences in propagation time between the transmitters, or base stations, of the different cells of the network and the receiver. These differences can be significant, and depend on the position of the receiver in the network (depending on whether this receiver is located in the middle of two transmitters, or on the contrary close to a transmitter and away from others, etc.).
- the transmission of the same useful signal by several transmitters of a single central frequency multicell network can be considered as a first step towards cellular macro-diversity, but it does not, however, make it possible to ensure sufficient reliability of the connection between transmitters and receivers in the network. If it gives fairly satisfactory results in the case of a CDMA type modulation, the transmission is not as reliable as it could be in the case of the use of an OFDM type multicarrier modulation.
- the invention particularly aims to overcome these disadvantages of the prior art.
- an object of the invention is to provide a technique for transmitting digital information in a multi-cellular network of the SFN type, which makes it possible to improve the reliability of links, for systems based on a multicarrier modulation.
- the invention aims to provide such a technique that is well suited to multicarrier modulations such as OFDM, MC-CDMA ("Multi Carrier CDMA” for “multi-division code division multiple access”) and more particularly the MC-SS-MA ("Multi Carrier - Spectral Spreading - Multiple Access", for "Multicarrier Multiple Access by Spread Spectrum”), etc.
- multicarrier modulations such as OFDM, MC-CDMA ("Multi Carrier CDMA" for "multi-division code division multiple access") and more particularly the MC-SS-MA ("Multi Carrier - Spectral Spreading - Multiple Access", for "Multicarrier Multiple Access by Spread Spectrum”), etc.
- Another object of the invention is to propose such a transmission technique in a single central frequency network that makes it possible to implement a cellular macro-diversity of the transmitted signals.
- Another objective of the invention is to propose such a technique that enables a receiver to estimate the transmission channel to each of the transmitters from which it receives a signal, in a dissociated manner.
- the invention also aims to provide such a technique which limits, as far as possible, the occurrence of intersymbol interference phenomena. It is another object of the invention to propose such a technique which is compatible with MIMO diversity or rate increase techniques, also known as space-time codes.
- the invention also aims to provide such a technique that is simple to implement, and somewhat complex to implement on an algorithmic level.
- the invention finally aims to provide such a technique that is suitable for broadcast type applications, multicast, multicell access, radiotelephony, etc.
- said network comprises at least two geographical cells each associated with at least one transmitter, and said multicarrier signal comprises at least two subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
- At least some subcarriers of said signal are assigned a cyclic time shift within a symbol time, and said cyclical time shift is specific to said cell, so that that two cells neighboring said network are associated with two distinct cyclic time offsets.
- the invention is based on a completely new and inventive approach to the transmission and broadcasting of high bit rate digital information in a multi-cellular network in which all the transmitters operate in the same frequency band.
- the invention proposes to significantly improve the reliability of the links between transmitters and receivers of the network, by achieving a double diversity: on the one hand, the invention introduces a spatial diversity, thanks to the implementation of a single central frequency network which makes it possible to transmit the same multicarrier signal from several transmitters, or base stations of distinct cells; on the other hand, the invention introduces additional diversity by creating virtual paths of the signal, related to the application of a cyclic time shift of some, or all, subcarriers.
- Such a cyclical time shift is within a symbol time, after application to the signal of an inverse Fourier transform (or IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) in the case of an OFDM modulation). Therefore, a cyclic shift of the samples to simulate a delay is applied to the time signal from the inverse Fourier transform of an OFDM symbol (by construction, the signal is indeed composed of an integer number of periods). This may be a shift to the right of the signal, whereby the time samples of the symbol element shifted beyond the end of the symbol element are reintroduced at the beginning; it can also be a time shift to the left, whereby the time samples of the symbol element shifted before the start of the symbol element are reintroduced at the end of the symbol element.
- the principle of carrying out such a cyclic time shift is described in more detail below with reference to the figures, by way of example embodiment.
- the invention further provides a planning of the cyclic time offsets associated with each cell of the network, which makes it possible to cause two adjacent cells of the single-carrier network to always use two distinct cyclic time offsets.
- the use of coordinated offsets between the different cells advantageously makes it possible to reduce the complexity of estimation of the channel by the receiver; it also allows the receiver (car radio, mobile phone, PDA ("Personal Digital Assistant"), etc.) to estimate, in a dissociated way, the transfer function of the transmission channel to each of the transmitters or base stations from which it receives a signal.
- subcarrier a carrier frequency of the multicarrier signal, which can be modulated, in successive symbol times, by separate data elements.
- a data element is defined as a complex value element that modulates a subcarrier.
- a data element may be a point of a QPSK, 16QAM, etc. constellation.
- a subcarrier modulated, during a symbol time, by a data element is called a symbol element. .
- the cyclic time shift is here applied to a subcarrier (and thus generally over a plurality of successive symbol times), and not only to a symbol element.
- said cyclic time shift specific to one of said cells is determined according to an identifier of said cell within said network.
- the cell indices are for example stored in correspondence with offset values in a data table accessible to network equipment. Cyclic time offsets can also be calculated from a mathematical function whose variable is the index of the cell.
- such a transmission method comprises a step of activating / deactivating said cyclical time offset assigned to the sub-carriers of said signal.
- the transmitters may at times operate in diversity mode, and enable the cyclic time shift of the subcarriers, and at other times, operate in conventional transmission mode, without assigning an offset to the subcarriers.
- said cyclical time shift is applied to said sub-carriers before insertion of at least one guard interval (or cyclic prefix) between two successive symbol times of said multicarrier signal.
- the virtual delay does not affect the cyclic prefix data.
- said cyclical time shift is applied to said sub-carriers of said signal by multiplication of said data elements in the frequency domain by a phase ramp.
- the data elements intended to modulate the subcarriers by complex exponentials are multiplied before carrying out the multicarrier modulation (IFFT), which amounts to shifting the modulated subcarriers.
- such a transmission method comprises the successive steps of: distributing said subcarriers of said signal in at least two distinct sets of subcarriers; applying Partial Fourier Transforms (IFFT) to said subcarriers of each of said distinct sets; assigning said cyclical time offset to the subcarriers of one of said distinct sets; adding said subcarriers of each of said distinct sets.
- IFFT Partial Fourier Transforms
- said temporal offset cyclic is assigned to all subcarriers of said signal, the entire signal then participates in a macro-diversity transmission.
- said set of cells of said network is assigned a set of K distinct cyclic time offsets d c (i) such that, for all iE [l, K],
- D c T (z) zx -, wherein T is the duration of said symbol time, and where K is an integer.
- Two cells of the network K can indeed use the same cyclic shift, provided that they are not adjacent.
- At least one of said cells comprises at least two transmitting antennas and implements a MIMO ("multiple input multiple output") space-time coding of said multicarrier signal, and the same time cyclic shift specific to said cell is applied to at least some of said subcarriers transmitted by each of said transmitting antennas.
- the diversity is thus increased by joint use of the principle of virtual delay of the invention and space-time codes.
- the invention also relates to a single central frequency data transmission and / or broadcasting network, comprising at least two geographical cells each associated with at least one transmitter of a multicarrier signal, which comprises at least two sub-carriers modulated each by data elements during successive time intervals called symbol times.
- At least some of said cells of said network at least some subcarriers of said signal are assigned a cyclic time shift within a symbol time, said cyclical time shift being specific to said cell, and said network implements a schedule.
- said cyclic time offsets associated with each of said cells so that two cells neighboring said network are associated with two distinct cyclic time offsets.
- the invention also relates to a multicarrier signal comprising at least two subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times. This multicarrier signal is transmitted by at least one transmitter of a geographical cell of a multicellular network for transmitting and / or broadcasting data at a single central frequency.
- At least some of said subcarriers of said signal are assigned a cyclic time shift within a symbol time, said cyclical time shift being specific to said cell and distinct from a cyclic time shift assigned to at least some subcarriers at least one multicarrier signal transmitted in at least one cell close to said network.
- the invention also relates to a transmission device implementing the transmission method described above, and to a reception device which comprises: means for receiving a combined signal corresponding to the sum of at least two signals received each transmitted in a separate channel and each corresponding to the same source signal carried by a multicarrier signal, said multicarrier signals being simultaneously transmitted each in a separate cell of said network, at least some subcarriers of each of said multicarrier signals having undergone, before emission, a cyclical time shift within a symbol time, said cyclic time shift being cell-specific, so that two neighboring cells of said network are associated with two distinct cyclic time offsets; means for estimating the transfer function of each of said channels taking into account said cyclical time offsets present in said combined signal; means for reconstructing said source signal by taking into account at least two of said estimated transfer functions.
- the invention finally relates to the reception method implemented in such a receiving device.
- FIGS. IA and IB show a block diagram of a device for transmitting a signal
- FIG. 2 illustrates in more detail the principle of cyclic time shift applied to the signal of FIG. 1B
- FIG. 3 describes the principle of transmission of the same signal by three separate base stations of the same single-carrier network, each applying to the signal a distinct cyclical time shift
- FIG. 4 illustrates the transmission channels of each of the base stations of FIG. 3 to a receiver, as well as the resulting channel estimated by the latter
- FIG. 5 presents the principle of planning shifts in a multicell network according to the invention
- FIGS. 6A and 6B illustrate the joint implementation of the invention and space-time codes of the MIMO type
- FIG. 7 presents a numerical example of cyclic shift planning illustrated in Fig. 5;
- Figure 8 shows a block diagram of a receiver of the invention;
- FIG. 9 describes an example of assigning a cyclic time shift to certain subcarriers by applying a phase ramp;
- Figure 10 shows a block diagram of a transmission device of the invention. 7. Description of an embodiment of the invention
- the general principle of the invention is based on the planning, in a multichannel network with a single central frequency (SFN), of cyclic time delays specific to the cells of the network, which are applied to some or all the subcarriers of the multicarrier signals transmitted in at least some cells, so as to implement a cellular macro-diversity, to improve the reliability of the transceiver links.
- the invention applies both to data transmission networks (of the radiotelephone type, video data transmission, etc.) than to broadcast data networks (broadcast or multicast). It applies in particular to the reconfigurable networks operating, at a given moment, for some SFN-type broadcast mode cells, in which all the cells transmit the same multicarrier signal, and for other cells in the data transmission mode, wherein separate cells transmit different signals to particular receivers.
- the invention is particularly applicable to OFDM multicellular systems with OFDMA multiple access (for "OFDM Access"), and makes it possible to facilitate the implementation of multicast or broadcast (ie broadcast) type services in such networks.
- OFDM Access OFDMA multiple access
- broadcast ie broadcast
- FIGS. 1A and 1B a block diagram of a transmitter or base station according to the invention is presented.
- FIGS. 1A and 1B only show the elements participating in carrying out the invention.
- the insertion of symbols comprising reference elements (pilots) for synchronization or channel estimation has not been illustrated.
- the transmitter of FIG. 1A is fed, at the input 10, with a succession of time-multiplexed data symbols which pass through a serial / parallel S / P converter 11, outputting the same data symbols in parallel.
- the latter undergo an OFDM modulation 12, which generates a plurality of temporal samples in parallel: each parallel channel at the output of the OFDM modulation 12 is associated with a subcarrier of the modulation, for which a plurality of temporal samples are delivered. , which can be grouped into symbol elements.
- These time samples feed a processing block 13 which applies a cyclic time shift, the value of which depends on an identifier 14 of the transmitter in the network.
- the value of the cyclical time offset is related to the index of the cell of the network to which the considered transmitter belongs.
- the processing block 13 may impose this cyclic shift to all subcarriers of the OFDM modulation, or only to some of them.
- the processing block 13 may or may not be active, so that the transmitter of FIG. 1A may have two modes of operation: a first operating mode in which a cyclic shift is imposed on some or all of the sub-units. OFDM signal carriers, and a second mode of operation in which the subcarriers do not undergo any cyclic shift, when the processing block 13 is inactive.
- the latter may or may not operate in diversity mode depending on the needs and configuration of the network to which the transmitter belongs, the latter may or may not operate in diversity mode.
- a plurality of temporal samples is obtained in parallel, possibly staggered.
- a guard interval is then inserted in the form of a cyclic prefix 15, followed by a parallel / serial P / S conversion 16 of the data, which generates at output 17 a sampled time signal which can be transmitted by an antenna of the transmitter, not shown in Figure IA.
- Fig. 1B illustrates the OFDM signal at the different processing steps imposed by the transmitter of Fig. 1A.
- the OFDM signal comprises, for any of the subcarriers of the modulation, a succession of N temporal samples represented in the form of successive blocks numbered from 1 to N.
- the processing block 13 imposes on these N samples a shift to the right of length D, where D is an integer number of shift steps, and depends solely on the index of the cell of the network to which the issuer belongs.
- D is an integer number of shift steps, and depends solely on the index of the cell of the network to which the issuer belongs.
- the N samples of the signal have undergone a circular permutation, so that the first sample of the symbol now bears the ND index, and the last sample of the symbol considered now bears the NDI index.
- the N temporal samples were thus shifted by D + 1 steps to the right, and the samples which, after shift, exceeded beyond the end of the symbol time (namely the ND to N index samples), were reinserted at the beginning of the symbol, so that the duration of the symbol (a symbol time) is preserved.
- cyclic prefix 15 of length P, where P represents an integer number of samples
- P represents an integer number of samples
- a temporal succession of P + N samples is obtained.
- the last samples of the symbol after shift are inserted into the cyclic prefix, ie the time samples of index N-D-P to N-D-I, so as to introduce a redundancy.
- the OFDM signal has been represented for a cyclic time shift to the right and a cyclic prefix.
- the invention applies of course also to the case of shifts to the left, as well as cyclic postfixes.
- FIG. 2 also illustrates the principle of the cyclic time shift applied, within a symbol time, to the subcarriers of an OFDM signal, but in a form of analog representation, and not in the form of successive temporal samples as in FIG. Figure IB.
- three subcarriers of an OFDM modulation of respective frequencies f, 2f and 3f.
- the curves of FIG. 2 illustrate the amplitude A of these subcarriers as a function of time t.
- the curve referenced 20 illustrates the amplitude behavior of the subcarrier of frequency f over the duration of a symbol time T.
- the curves referenced 23 and 26 respectively represent the behaviors of the frequency subcarriers 2f and 3f on a symbol time T.
- This cyclical time shift results, for the frequency subcarrier f, by a shift of a quarter of a period, for the subcarrier of frequency 2f, by a shift of half a period , and for the frequency subcarrier 3f, by a shift of three quarters of a period.
- the dotted curves referenced 21, 24 and 27 respectively represent the time evolution of the subcarriers of frequency f, 2f and 3f after cyclical time shift.
- Fig. 2 illustrates a time shift to the right of the subcarriers, but the invention would also apply to the case of a cyclic time shift to the left of the subcarriers. The portion of the curve that would exceed beyond the beginning of the symbol time T would then be reinserted at the end of the symbol, symmetrically.
- This cyclical time shift within a symbol time makes it possible to overcome the generation of intersymbol interference.
- a cellular network is considered, in which three transmitters 31, 32 and 33 of three distinct cells emit, at a given moment, the same multicarrier signal 30 intended for one or more receivers (operation in individual data transmission or in broadcasting) , not shown in FIG. 3. These three emitters 31 to 33 are synchronized, so that the symbols of the multicarrier signal are emitted at the same instant in the three cells.
- the transmitted signal comprises a set of sub-carriers, for example a set of 1024 separate frequency subcarriers.
- Each of the transmitters 31 to 33 imposes on a certain or all of the subcarriers of the transmitted signal a distinct cyclical time shift characteristic of the index of the cell to which the transmitter 31 to 33 belongs.
- the first transmitter 31 applies to the subcarrier 30 a zero cyclical time shift, so that the subcarrier 34j obtained after shift is identical to the initial subcarrier 30.
- the second transmitter 32 applies to the subcarrier 30 a cyclic time shift within a symbol time corresponding to a shift to the left of about a quarter period, which generates an offset subcarrier 34 2 .
- the cyclic time shift applied by the third transmitter 33 to the subcarrier 30 generates an offset subcarrier 34 3 .
- Each of the transmitters then adds a cyclic prefix to the offset subcarriers thus obtained.
- cyclically shifted signals with a cyclic prefix referenced 3S 1 to 3 are obtained, respectively, on which the cyclic prefix has been represented in thick lines.
- the multicarrier signal after cyclical time shift and addition of the cyclic prefix, is convoluted with the transmission channel linking the transmitter to the receiver (for example example a mobile radiotelephone or the car radio of a moving vehicle).
- the subcarrier 35j is convoluted 36 with the transmission channel 3I 1 between the first transmitter 31 and the receiver.
- the subcarriers 35 2 and 35 3 are respectively convoluted 36 with the transmission channels 37 2 and 37 3 respectively connecting the second and third transmitters 32 and 33 to the receiver.
- the curves 3T 1 to 37 3 represent the transfer functions of each of the channels as a function of the frequency.
- FIG. 4 illustrates in more detail the transmission channels of each of the transmitters 31 to 33 to the mobile receiver, as well as the overall channel estimated by the latter.
- the transmission channel from the first transmitter 31 to the receiver can be considered as the combination of the virtual channel 41, associated with the cyclic time shift imposed on the subcarriers by the first transmitter 31 (in this case, a zero offset), and the 3T transmission channel 1 to the receiver.
- the transmission channel of the second transmitter 32 (respectively the third transmitter 33) to the receiver results from a combination of the virtual channel 42 (respectively 43), associated with the time offset applied by the second transmitter 32 (respectively the third transmitter 33), and the transmission channel 37 2 (respectively 37 3 ) to the receiver.
- the receiver estimates meanwhile a global channel 44 to which contribute the various transmission channels mentioned above.
- the receiver, or mobile station can therefore estimate the contribution of each base station or transmitter 31 to 33, as long as the delays of the paths associated with each mobile radio channel are dissociated.
- the invention therefore consists in implementing a cyclic shift diversity technique, by applying different time offsets for different base stations of a cellular network, these shifts being able to be planned, in a preferred embodiment, during the deployment of the network.
- the different base stations, or transmitters, are synchronized, as in a SFN network of the prior art.
- FIG. 5 illustrates the principle of the planning of the offsets at the scale of the cellular network 50.
- the offsets are chosen so as to maximize the diversity at any point of the network 50.
- a planning of the offsets is carried out, in ensuring that two neighboring cells of the network 50 always apply discrete cyclic time offsets to the signals, so as to maximize the diversity.
- Two adjacent cells of the network 50 always apply different di offsets to the multicarrier signals: for example, none of the neighboring cells of the cell 51 applies to the transmitted signals the cyclic time shift D1 assigned to the cell 51, but rather the shift D2 or D3.
- a seven-shift schedule can be used, for example.
- Offset values are whole numbers of samples between 0 and 0
- OR. 0 corresponds to no shift (as previously illustrated for the transmitter 31 of Figure 3).
- N the size of the Fourier transform, which is also the total number of subcarriers of the OFDM signal (but not all of them are necessarily modulated).
- any set of offsets such as the difference of the two-to-two offsets is multiple to one unit near all-part (NIK) is appropriate.
- NIK near all-part
- it is possible to restrict this condition: one can then say that any set of offsets such that their two by two difference is multiple of (NIK) is appropriate. If it is desired to express the cyclic time shift, not a number of samples, but length of c (i), it can be said also that, for i ⁇ ... K:
- D c T (i) ix -, wherein T represents the duration of a symbol time.
- d c (i) then represents the K value of the cyclical time offsets expressed in seconds or milliseconds for example (according to the unit in which the duration of the symbol time T is expressed).
- OFDMA multiple access, or MC-SS-MA multiple access, which both use OFDM modulation, are suitable for this selective implementation.
- N 11 is the number of useful subcarriers among these subcarrier Cs.
- a subchannel (in the OFDMA sense) is defined, that is to say a subset of the sub-carriers C, denoted by C div , which will participate in the transmission of diversity. that is to say undergo the cyclic time shift within a symbol time proposed by the invention.
- C div d C This subset can possibly be dynamic in time if, for example, frequency hopping is used.
- the frequency hopping technique consists in dynamically modifying the frequency band allocated to a given receiver. This modification is done in a pseudo-random way, to guarantee a variability of the response of the channel.
- Each base station, or transmitter applies, for all macro-diversity transmissions in which it is involved, the same cyclic shift, that is to say that it imposes the same cyclic time shift on all sub-stations.
- carriers of the set C div .
- no offset is applied. This can be implemented in two ways presented below.
- the first method consists in performing two partial IFFTs ("Fast Fourier Transform" for "fast Fourier transform"), separating the sub-carriers belonging to a diversity transmission for the considered base station from the other sub-carriers, and applying a cyclic shift at the IFFT output. Then add the outputs and insert the cyclic prefix. This is illustrated in another context in Figure 6B.
- FIG. 6B illustrates the case of the use of the invention in a MIMO type space-time coding context, in which the transmitter comprises two channels and therefore two transmitting antennas 61 and 62.
- the transmitter comprises two channels and therefore two transmitting antennas 61 and 62.
- FIG. 6B illustrates the case of the use of the invention in a MIMO type space-time coding context, in which the transmitter comprises two channels and therefore two transmitting antennas 61 and 62.
- the processing applied to the subcarriers in the case of a selective implementation of the cyclic offsets, for the more general case of transmission by a single transmitting antenna.
- the N 11 useful subcarriers feed a block
- the resulting set which comprises N 11 subcarriers, of which C div subcarriers is null, undergoes inverse fast Fourier transform, or IFFT 6I 4 .
- the N 11 useful subcarriers feed a block
- the signals of these two processing channels are then added to the signals 6I 6 , before insertion of the cyclic prefix P 6I 7 , then analog modulation 6I 8 and transmission of the resulting signal.
- a second method for selective implementation of cyclic offsets on certain OFDM signal subcarriers is to multiply in the frequency domain the sub-carriers belonging to a diversity transmission by a phase ramp corresponding to the cyclic shift assigned to the radio station. based.
- the use of the same cyclic shift for all the macro-diversity transmissions of the base station ie for all the sub-carriers of C div ) makes it possible to limit the complexity of this method.
- FIG. 9 presents another example of a practical embodiment of the invention, in FIG. the case where a cyclical time shift t D is applied to all the successive symbol elements of the subcarriers of the multicarrier signal.
- a phase shift is applied to each data element derived from the serial / parallel conversion block S
- This embodiment can be chosen for its simplicity of implementation when the virtual delay has to be applied to a sub-sub-carrier sub-part (as opposed to the case where all the sub-carriers are shifted). the sub-carriers). It will be noted that, for the sake of simplicity, only seven subcarriers have been shown to undergo a cyclic time shift, the other subcarriers of the OFDM signal not being illustrated by FIG.
- phase shift e ⁇ applied to each data element depends on the frequency kf of the associated subcarrier: as illustrated in FIG. 2, the same cyclic time shift t D applied to each subcarrier actually results in a difference of phase depending on the carrier frequency of this subcarrier.
- a phase ramp is applied to each data element prior to OFDM modulation (IFFT).
- IFFT OFDM modulation
- the referenced data element 94 intended to modulate the frequency subcarrier /, thus undergoes a phase shift of e ⁇ , and so on until the data element referenced 95 modulating the sub-frequency frequency carrier 7f, whose successive symbol elements undergo a phase shift of e ⁇ .
- links benefiting from macro-diversity generally involve all the base stations, whose signals are received by the receiving terminal with a high power (and which would have been interfering if they had not participated in the macro-diversity). diversity, that is to say if they had not undergone a temporal cyclic shift).
- the technique of the invention is therefore flexible with respect to how to organize the OFDMA subchannels.
- FIGS. 6A and 6B show the particular implementation of the invention in the context of a MIMO-type space-time coding ("Multiple Input Multiple Output", for “multiple multiple input multiple outputs” ).
- MIMO-type space-time coding Multiple Input Multiple Output
- the invention can be used in conjunction with MIMO diversity or rate increase techniques, also called space-time codes.
- the efficiency of these techniques is improved because the diversity is increased.
- the implementation of the invention in this context is simple because the invention modifies only the properties of the transmission channel, increasing the diversity.
- the invention can therefore be implemented in a slightly complex manner on the algorithmic level in the MIMO context.
- FIG. 6A recalls the structure of a transmitter of the prior art, comprising two transmission antennas 61 and 62, and implementing a MIMO technique, for example according to the principle of the Alamouti scheme (presented for example in "A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless Communications", IEEE JSAC, October 1998, p. 1457-1458 by SM Alamouti).
- a MIMO technique for example according to the principle of the Alamouti scheme (presented for example in "A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless Communications", IEEE JSAC, October 1998, p. 1457-1458 by SM Alamouti).
- Those skilled in the art will easily extend the example of the emitter of FIGS. 6A and 6B to a transmitter comprising more than two transmitting antennas.
- Figure 6B illustrates the implementation of the invention in a transmitter, or a base station using a space-time code.
- Such an emitter according to the invention differs from that of FIG. 6A in that at the output of the space-time coding block 65, and on each of the two transmission paths 61, 62, one duplicates 6I 1 , 62j the set of N u subcarriers useful.
- the following successive processes are carried out on each of the two transmission paths 61, 62: for a first set of N u useful subcarriers, 6I 2 is set to zero ,
- each of the subcarrier sets of each of the channels undergoes an IFFT 6I 4 , 62 4 .
- the second sets of sub-carriers of each of the two channels 61, 62 undergo a cyclic time shift D c 6I 5 , 62 5 .
- the implementation of the invention in a base station using a MIMO coding technique makes it possible to transmit, on each of the transmitting antennas, a set consisting of a symbol and the same symbol shifted cyclically in time.
- the same cyclical time shift is applied to each of the transmission channels of the considered base station.
- the signals emitted by each of the antennas are linked to each other by the space-time coding matrix 65.
- FIGS. 6A and 6B the insertion of symbols comprising reference elements for synchronization or channel estimation has not been represented. This operation is conventional for the skilled person, which will easily deduce its implementation in the context of the invention.
- An OFDM system comprising 736 modulated subcarriers is considered, with a Fourier transform size of 1024 points.
- the guard interval has 128 samples.
- the modulated subcarriers are numbered from 0 to 735, and the relation between the modulated subcarrier number i, and the index ffi_index (j) corresponding to the index of this subcarrier in the vector that undergoes the FFT (or more precisely the IFFT) is the following:
- the downlink is considered from the base station to a mobile receiver.
- the frame consists of "modulation units", defined as a set of 32 adjacent subcarriers used for 10 consecutive symbol times.
- the first symbol time of such a “modulation unit” is constituted by a preamble, and the following nine symbol times comprise data useful for a user, a "multicast” group, or for all the users (in the case of a broadcasting type broadcast).
- the first has subcarriers from 0 to 31, the second from 32 to 63, ..., the 23 lth the subcarriers from 714 to 735.
- One frame contains one hundred OFDM symbols, which corresponds to the duration of ten
- a frame therefore comprises 230 "modulation units”.
- the allocations use a frequency hopping, that is, a user does not use the same "modulation unit" twice in succession to average intercell interference.
- the system is deployed in a multicellular context with a single central frequency, that is to say that uses a single frequency, or narrow frequency band (the spectral reuse factor is therefore equal to 1). It is considered that the system is synchronous, that is, the OFDM symbols of all the cells are temporally aligned, so that the bulk of the received energy corresponds to paths of delay less than the duration of the cyclic prefix.
- Two neighboring cells of the network 50 always belong to two distinct subsets, i.e. two neighboring cells always apply to the transmitted signals different cyclic time offsets.
- This group is defined by a sequence of “modulation units” (a sequence of frequency hops), identical for all base stations participating in the "multicast” broadcast.
- This sequence is for example: ⁇ 0,10,12,5,3,2,0,0,0,0,0 ⁇ , which means the use of the modulation unit No. 0, then No. 10, then N ° 12, then n ° 5, then N ° 3, then N ° 2, then silence during the second half of frame (for example for a transmission "multicast” requiring half of the flow).
- All base stations broadcasting this "multicast” use these "modulations units” in each frame, and each apply to these "modulations units” the cyclic shift that was assigned to them during network planning.
- FIG. 8 schematically illustrates the structure of a receiver of the invention. For the sake of simplification, FIG. 8 only shows the receiver elements necessary for understanding the invention.
- Such a receiver comprises a reception antenna 70, on which arrives a combined signal, which corresponds to the sums of the contributions of the signals emitted by several emitters of distinct cells of the network, operating in macro-diversity.
- the combined signal incident on the reception antenna 70 comes from two transmitters 71 and 72, which have both transmitted a multicarrier signal, corresponding to the same source signal (this is ie conveying the same useful data), but which has undergone, for at least some of its subcarriers, a different cyclical time shift characteristic of the cell to which the transmitter 71, 72 belongs.
- the signal received on the antenna 70 undergoes a demodulation 73.
- the receiver also comprises means 74 and 75 for estimating each of the transmission channels to each of the transmitters 71 and 72. These estimation means 74, 75 make it possible to to dissociate the channel towards each of the transmitters, taking into account the cyclic time offsets present in the combined signal, as previously illustrated in FIG. 4.
- pilot symbol elements which correspond to the modulation of subcarriers by reference elements, called pilots, whose transmission value is known to the receiver (as opposed to symbol elements which correspond to the modulation of subcarriers by informative data elements, whose value at the time of transmission is not known a priori of the receiver).
- pilot symbol elements can be grouped at the beginning of the frame by example, in the form of reference symbols. They can also be distributed, in a predetermined pattern, throughout the time-frequency plane: it is called distributed pilots.
- the receiver After estimation of the different transmission channels, the receiver can reconstruct the source signal S from the transfer functions of the estimated channels.
- the receiver of FIG. 8 operates according to a source discrimination technique, according to which it estimates separately the different channels between the emission points 71, 72, and the reception point.
- the channel between the first transmission point 71 and the reception point is estimated by the first referenced estimation module 74 and the channel between the second transmission point 72 and the reception point is estimated by the second module referenced channel estimate 75.
- the estimation of the channels is then carried out according to the following steps:
- the demodulation module 73 an OFDM symbol is received, the cyclic prefix is deleted and the symbol is FFT-fed to obtain the data elements modulating each subcarrier of the signal.
- the estimation modules 74 and 75 select the reference elements (pilots) and replace all the other data elements with zeros.
- the data elements thus obtained are filtered by an IFFT to obtain a new OFDM symbol (described in time).
- Each channel estimation module 74 or 75 selects the time samples of the obtained OFDM symbol corresponding to the range of presumed delays for a given emission point 71, 72. These delay ranges are obtained by, on the one hand, the cyclic delays applied by the emission points 71 and 72 and, secondly, a maximum delay hypothesis of the multipath, which maximum delay is conventionally considered to be less than the length of the guard interval (or cyclic prefix).
- the other time samples are replaced by zeros.
- the first channel estimation module 74 thus obtains a set of temporal samples A and the second channel estimation module 75 obtains a set of temporal samples B. 3.
- the first channel estimation module 74 filters the sample set A by an FFT, and thus obtains an estimate of the reference elements (pilots) emitted by the first transmission point 71.
- the second channel estimation module 75 filters the set of samples B by an FFT, and thus obtains an estimate of the reference elements (pilots) emitted by the second transmission point 72.
- the channel estimates between the first transmission point 71 and the point are available on some sub-carriers, at some given symbol times. They are interpolated by the first channel estimation module 74 in frequency and / or time to obtain an estimate of the channel on each subcarrier at each symbol time.
- a receiver of the invention can operate according to a conventional OFDM reception technique, but by exploiting the diversity introduced by the transmitters of the invention.
- Such an operating mode applies when the symbol elements conveying useful information are shifted in the same way as the pilot symbol elements, i.e. the virtual delays applied by each transmission point to the elements. Symbol symbols are also applied to symbol elements conveying useful information.
- the diversity consists in exploiting, in reception, the combination of signals received from different emission points, corresponding to the same source signal affected by different cyclic time offsets, characteristic of the emission point.
- the informative or useful symbol elements do not undergo the same cyclic time shift as the pilot symbol elements, the information symbol elements from the different transmitters do not combine in the same way as the drivers, and the Therefore, the channel estimation performed from the combined drivers can not be exploited to determine the informative data elements.
- reception the following steps are then implemented:
- An OFDM symbol is received, the cyclic prefix is removed, and the symbol is FFTed to obtain the data elements modulating each subcarrier.
- the reference elements are estimated. Each estimated reference element allows estimation of the overall channel (sum of the channels from each emission point) on a sub-carrier, at a given symbol time. 3. Available channel estimates on some subcarriers, at some given symbol times are interpolated in frequency and / or time in order to obtain an estimate of the channel on each subcarrier at each symbol time. 4. Data elements conveying useful information are estimated using channel estimates provided by previous steps 1-3. This reception is a "classic" OFDM reception. However, the signal received benefits from increased diversity thanks to the transmission method described in this document. The invention, by introducing cyclic time offsets of certain subcarriers artificially modifies the properties of the transmission channel. The receiver of Figure 8 must be aware of these changes to, for example, perform the channel estimation in good conditions.
- FIG. 10 schematically illustrates a transmission device of the invention. Only the elements involved in the implementation of the invention have been shown in FIG. 10, which is therefore not intended to exhaustively describe all the elements of an OFDM transmitter.
- Such an emitter comprises a processing block 101 and at least one transmitting antenna 102 (several in the case of MIMO).
- the data to be transmitted 100 undergo a S / P 103 serial / parallel conversion, then an OFDM modulation 104 (IFFT).
- the transmitter comprises means 105 for allocating a cyclic time shift D c to some (or all) sub-carriers from the OFDM modulation 104. after offset D c
- a cyclic prefix P 106 is inserted, before performing a parallel / serial conversion
- Such a transmitter can implement either the variant embodiment of FIG. 6B (described in the particular case of MIMO) or the variant of FIG. 9 (phase ramp offset), so that the cyclic time shift can be performed, either in time on the subcarriers after OFDM and IFFT modulation, or in frequency, by multiplication of the data elements by a phase ramp, before OFDM modulation and IFFT.
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Abstract
Description
Procédé d'émission de signaux multiporteuses dans un réseau multicellulaire à macro- diversité planifiée, réseau, signal, procédé et dispositif de réception correspondants. A method of transmitting multicarrier signals in a planned macro-diversity multicell network, network, signal, method and corresponding receiving device.
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 radiocommunications cellulaire. Plus précisément, l'invention concerne une technique permettant d'améliorer la fiabilité des liaisons entre émetteurs et récepteurs d'un réseau radio multicellulaire lorsqu'un tel réseau repose sur une modulation multiporteuse des informations à transmettre. Elle 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.FIELD OF THE INVENTION The field of the invention is that of the transmission and / or broadcasting of digital information in a cellular radio network. More specifically, the invention relates to a technique for improving the reliability of links between transmitters and receivers of a multicell radio network when such a network relies on a multicarrier modulation of the information to be transmitted. It is particularly relevant in the context of transmitting and broadcasting high bit rate digital information over a limited frequency band in a mobile radio environment.
2. Solutions de l'art antérieur2. Solutions of the prior art
2.1 Modulations multiporteuses et diversité 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.2.1 Multicarrier Modulations and Diversity The deployment of 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 station. basic. 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.
Les transmissions à porteuses multiples, comme l'OFDM (« Orthogonal Frequency Division Multiplexing », pour "multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence"), présentent de nombreux avantages dans de tels environnements radiomobiles, 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, correspondant aux multiples trajets suivis par le signal. 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 liés aux différents trajets du signal 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), c'est-à-dire qu'à un instant donné, certaines fréquences de la bande sont fortement atténuées.Multi-carrier transmissions, such as Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), have many advantages in such mobile radio environments, since they effectively combat induced echoes. by the transmission channel. It is recalled in fact that in radiomobile environment, the transmitted wave undergoes, during its journey, multiple reflections, and the receiver thus receives a sum of delayed versions of the transmitted signal, corresponding to the multiple paths followed by the signal. Each of these versions is attenuated and shifted randomly. This phenomenon, known as spread delay, generates inter-symbol interference (IES). For example, in an urban-type environment, the spread of the delays associated with the different signal paths is of the order of or less than a few microseconds. The receiver (for example the mobile radiotelephone of a motorist) being supposed to move, 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. The combination of these effects results in a non-stationary transmission channel, with deep fading at certain frequencies (thus obtaining a frequency-selective channel), that is to say at a given moment, certain frequencies of the band are greatly attenuated.
La bonne résistance des modulations multiporteuses telles que l'OFDM à ces différents phénomènes est due à leurs deux caractéristiques principales, à savoir qu'elles présentent un temps symbole (c'est-à-dire la durée d'un symbole) relativement long et prévoient l'insertion d'un intervalle de garde, par exemple sous la forme d'un préfixe cyclique, entre les symboles successifs. Ces deux éléments combinés limitent l'interférence entre symboles. Bien que cette bonne résistance aux échos rende les modulations multiporteuses particulièrement adaptées aux canaux multi-trajets, il convient cependant que le retard maximum entre les différents trajets reste inférieur à la durée de l'intervalle de garde, ou préfixe cyclique. En effet, si l'écart temporel entre les différents trajets est supérieur à la longueur du préfixe cyclique, le phénomène d'interférence entre symboles apparaît. Si, à l'inverse, l'écart temporel entre les différents trajets est négligeable, il n'y a pas de diversité fréquentielle, ce qui réduit la qualité de la liaison entre émetteur et récepteur.The good resistance of multicarrier modulations such as OFDM to these different phenomena is due to their two main characteristics, namely that they exhibit a relatively long symbol time (that is to say the duration of a symbol). provide for the insertion of a guard interval, for example in the form of a cyclic prefix, between the successive symbols. These two elements combined limit interference between symbols. Although this good resistance to echoes makes the multicarrier modulations particularly suitable for multipath channels, it should however that the maximum delay between the different paths remains less than the duration of the guard interval, or cyclic prefix. Indeed, if the time difference between the different paths is greater than the length of the cyclic prefix, the interference phenomenon between symbols appears. If, on the other hand, the time difference between the different paths is negligible, there is no frequency diversity, which reduces the quality of the connection between transmitter and receiver.
Pour une utilisation optimale des modulations de type OFDM, il convient donc que le retard maximum entre les différents trajets soit juste inférieur à la durée de l'intervalle de garde, ou préfixe cyclique, afin d'obtenir une diversité maximale, et donc optimiser la qualité en réception.For optimum use of the OFDM modulations, it is therefore appropriate that the maximum delay between the different paths is just less than the duration of the guard interval, or cyclic prefix, in order to obtain maximum diversity, and thus optimize the quality in reception.
Pour améliorer cette diversité, on a cherché à créer artificiellement de multiples trajets entre un émetteur et un récepteur, en concevant des systèmes de transmission dans lesquels chaque émetteur comprend plusieurs antennes d'émission, qui émettent simultanément un même signal multiporteuse. Dans ce contexte de systèmes de transmission dits à diversité, on a proposé, dans le document de brevet WO 02/25857, d'accroître encore la diversité ainsi atteinte, par création de trajets virtuels, obtenus en imposant un retard cyclique aux symboles OFDM émis sur chacune des antennes d'émission d'un émetteur donné.To improve this diversity, attempts have been made to artificially create multiple paths between a transmitter and a receiver, by designing transmission systems in which each transmitter comprises several transmitting antennas, which simultaneously transmit the same multicarrier signal. In this context of so-called diversity transmission systems, it has been proposed in patent document WO 02/25857 to further increase the diversity thus achieved by creating virtual paths obtained by imposing a cyclic delay on the OFDM symbols transmitted. on each of the antennas issue of a given issuer.
On rappelle que par symbole OFDM, ou symbole multiporteuse, on entend un ensemble d'éléments de symboles, un élément de symbole correspondant à une sous- porteuse modulée, au cours d'un temps symbole, par un élément de données. Selon cette technique, on considère les N échantillons temporels d'un élément de symbole véhiculé par l'une des sous-porteuses du signal, et on les décale d'un nombre de pas prédéterminé, en réintroduisant au début de l'élément de symbole les échantillons décalés au-delà de la fin de l'élément de symbole. Chaque version différente du signal, émise par une antenne d'émission distincte, subit un retard cyclique distinct. On introduit ensuite un intervalle de garde entre symboles successifs, sous la forme d'un préfixe cyclique comprenant, pour chaque élément de symbole, les derniers échantillons de l'élément de symbole après décalage.It is recalled that for each OFDM symbol, or multicarrier symbol, is meant a set of symbol elements, a symbol element corresponding to a modulated subcarrier, during a symbol time, by a data element. According to this technique, the N temporal samples of a symbol element carried by one of the subcarriers of the signal are considered, and they are shifted by a predetermined number of steps, by reintroducing at the beginning of the symbol element. Samples staggered beyond the end of the symbol element. Each different version of the signal, emitted by a separate transmitting antenna, experiences a distinct cyclic delay. A guard interval between successive symbols is then introduced in the form of a cyclic prefix comprising, for each symbol element, the last samples of the symbol element after shift.
De ce fait, le décalage opéré étant cyclique au sein d'un temps symbole, le retard des trajets virtuels peut prendre n'importe quelle valeur, jusqu'à la longueur totale du symbole OFDM, et n'est pas limité par la taille du préfixe cyclique.Because of this, since the offset being cyclic within a symbol time, the delay of the virtual paths can take any value, up to the total length of the OFDM symbol, and is not limited by the size of the symbol. cyclic prefix.
En réception, les différentes versions du signal ayant subi des décalages cycliques à l'émission sont combinées pour permettre au récepteur de reconstruire de manière fiable le signal émis, et en extraire les données d'information.In reception, the different versions of the cyclically shifted signal on transmission are combined to enable the receiver to reliably reconstruct the transmitted signal, and to extract the information data therefrom.
2.2 Réseaux à fréquence centrale unique, dits SFN La bonne résistance aux échos des modulations multiporteuses telles que l'OFDM permet également de les utiliser dans des réseaux de transmission cellulaires utilisant la même fréquence d'émission dans toutes les cellules, appelés réseaux à fréquence centrale unique, ou SFN (« Single Frequency Network »).2.2 Single core frequency networks, known as SFN The good resistance to echoes of multicarrier modulations such as OFDM also makes it possible to use them in cellular transmission networks using the same transmission frequency in all the cells, called central frequency networks. unique, or SFN ("Single Frequency Network").
On connaît en effet plusieurs types de réseaux multicellulaires, qui présentent des caractéristiques de fonctionnement en fréquence distinctes.Several types of multicellular networks are known, which have different frequency operating characteristics.
Dans un premier type de réseau cellulaire, les émetteurs, ou stations de base, utilisent des fréquences porteuses différentes, de façon à ce 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 de fréquences disponible.In a first type of cellular network, the transmitters, or base stations, use different carrier frequencies, so that the signals they emit do not interfere or little. 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 small use of the available frequency spectrum.
Un second type de réseau, appelé réseau à fréquence centrale unique, ou SFN, permet de résoudre ce problème. Dans ce second type de réseau, mis en œuvre plus particulièrement dans les contextes de diffusion ou d'accès multicellulaire, tous les émetteurs des différentes cellules fonctionnent dans une même bande de fréquences. C'est dans le cadre de ces réseaux SFN que s'inscrit la présente invention.A second type of network, called a single central frequency network, or SFN, solves this problem. In this second type of network, implemented more particularly in multicast or multicell access contexts, all the transmitters of the different cells operate in the same frequency band. It is within the framework of these SFN networks that the present invention is incorporated.
Une utilisation particulière des réseaux à fréquence centrale unique, ou SFN, consiste à émettre un même signal depuis plusieurs émetteurs ou stations de base du réseau, à l'intention d'un même récepteur, et à combiner ces signaux en réception, de façon à accroître la qualité du signal reçu. Le récepteur reçoit ainsi un signal utile, comprenant des échos longs, en provenance de plusieurs émetteurs. Ces échos longs sont dus aux différences de temps de propagation entre les émetteurs, ou stations de base, des différentes cellules du réseau et le récepteur. Ces différences peuvent être importantes, et dépendent de la position du récepteur dans le réseau (selon que ce récepteur est situé au milieu de deux émetteurs, ou au contraire proche d'un émetteur et éloigné des autres, etc.).A particular use of the single central frequency networks, or SFNs, is to transmit the same signal from several transmitters or base stations of the network, for the same receiver, and to combine these signals in reception, so as to increase the quality of the received signal. The receiver thus receives a useful signal, including long echoes, from several transmitters. These long echoes are due to the differences in propagation time between the transmitters, or base stations, of the different cells of the network and the receiver. These differences can be significant, and depend on the position of the receiver in the network (depending on whether this receiver is located in the middle of two transmitters, or on the contrary close to a transmitter and away from others, etc.).
Le principe de fonctionnement des réseaux à fréquence centrale unique consistant à émettre un même signal depuis plusieurs stations de base, à destination d'un même récepteur, permet d'améliorer la fiabilité de la liaison émetteur-récepteur : on parle alors de macro-diversité.The principle of operation of the single central frequency networks of transmitting the same signal from several base stations to the same receiver, improves the reliability of the transceiver link: it is called macro-diversity .
Toutes les modulations utilisant un temps symbole long ont la même propriété de résistance aux échos, et présentent donc un intérêt particulier pour les réseaux SFN : c'est le cas des modulations multiporteuses, et notamment des modulations MC-CDMA (« Multiple Carrier-CDMA », ou « AMDC à porteuses multiples »), ou des modulations CDMA ("Code Division Multiple Access" pour "accès multiple par différence de code") à grand facteur d'étalement (avec ou sans préfixe cyclique). 3. Inconvénients de l'art antérieurAll modulations using a long symbol time have the same property of resistance to echoes, and are therefore of particular interest for SFN networks: this is the case of multicarrier modulations, and in particular modulations MC-CDMA ("Multiple Carrier-CDMA"). "Or" Multi-Carrier CDMA "), or Code Division Multiple Access (CDMA) modulations with a large spreading factor (with or without a cyclic prefix). 3. Disadvantages of prior art
L'émission d'un même signal utile par plusieurs émetteurs d'un réseau multicellulaire à fréquence centrale unique peut être considérée comme un premier pas vers la macro-diversité cellulaire, mais ne permet cependant pas d'assurer une fiabilité suffisante de la liaison entre émetteurs et récepteurs du réseau. Si elle donne des résultats assez satisfaisants dans le cas d'une modulation de type CDMA, la transmission n'est pas fiabilisée autant qu'elle pourrait l'être dans le cas de l'utilisation d'une modulation multiporteuse de type OFDM.The transmission of the same useful signal by several transmitters of a single central frequency multicell network can be considered as a first step towards cellular macro-diversity, but it does not, however, make it possible to ensure sufficient reliability of the connection between transmitters and receivers in the network. If it gives fairly satisfactory results in the case of a CDMA type modulation, the transmission is not as reliable as it could be in the case of the use of an OFDM type multicarrier modulation.
La technique de diversité par décalage cyclique, proposée dans le document de brevet WO 02/25857, présente quant à elle des performances satisfaisantes dans le cadre de systèmes de transmission multi-antennes, mais n'est pas adaptée à une utilisation dans un réseau multi-cellulaire.The cyclic shift diversity technique proposed in the patent document WO 02/25857, for its part, presents satisfactory performances in the context of multi-antenna transmission systems, but is not suitable for use in a multi-cellular network.
En effet, la création de retards virtuels par les différentes stations de base d'un réseau cellulaire, sous la forme de décalages cycliques des symboles qu'elles émettent, augmenterait de manière considérable la complexité de l'estimation du canal : le temps de cohérence serait en effet fortement réduit, du fait de la superposition de trajets en provenance de différentes stations de base.Indeed, the creation of virtual delays by the different base stations of a cellular network, in the form of cyclic offsets of the symbols they emit, would considerably increase the complexity of the estimation of the channel: the coherence time would be greatly reduced, because of the superposition of paths from different base stations.
En outre, il ne serait plus possible pour un récepteur de réaliser une estimation de canal vers chaque station de base de manière dissociée, du fait de la superposition des retards virtuels introduits par les différentes cellules du réseau .In addition, it would no longer be possible for a receiver to perform a channel estimation to each base station in a dissociated manner, because of the superposition of the virtual delays introduced by the different cells of the network.
4. Objectifs de l'invention4. Objectives of the invention
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.The invention particularly aims to overcome these disadvantages of the prior art.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de transmission d'informations numériques dans un réseau multicellulaire de type SFN, qui permette l'amélioration de la fiabilité des liaisons, pour les systèmes reposant sur une modulation à porteuses multiples.More precisely, an object of the invention is to provide a technique for transmitting digital information in a multi-cellular network of the SFN type, which makes it possible to improve the reliability of links, for systems based on a multicarrier modulation.
Notamment, l'invention a pour objectif de fournir une telle technique qui soit bien adaptée aux modulations multiporteuses comme l'OFDM, le MC-CDMA ("Multi Carrier CDMA" pour "Accès multiple par division de code multiporteuse") et plus particulièrement le MC-SS-MA ("Multi Carrier - Spectral Spreading - Multiple Access", pour "Accès multiple multiporteuse par étalement de spectre"), etc.In particular, the invention aims to provide such a technique that is well suited to multicarrier modulations such as OFDM, MC-CDMA ("Multi Carrier CDMA" for "multi-division code division multiple access") and more particularly the MC-SS-MA ("Multi Carrier - Spectral Spreading - Multiple Access", for "Multicarrier Multiple Access by Spread Spectrum"), etc.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique de transmission dans un réseau à fréquence centrale unique qui permette de mettre en œuvre une macro- diversité cellulaire des signaux émis.Another object of the invention is to propose such a transmission technique in a single central frequency network that makes it possible to implement a cellular macro-diversity of the transmitted signals.
L'invention a encore pour objectif de fournir une telle technique qui n'augmente pas de manière significative la complexité de l'estimation de canal.It is another object of the invention to provide such a technique which does not significantly increase the complexity of channel estimation.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique qui permette à un récepteur d'estimer le canal de transmission vers chacun des émetteurs dont il reçoit un signal, de manière dissociée.Another objective of the invention is to propose such a technique that enables a receiver to estimate the transmission channel to each of the transmitters from which it receives a signal, in a dissociated manner.
L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui limite, autant que faire se peut, l'apparition de phénomènes d'interférences entre symboles. L'invention a encore pour objectif de proposer une telle technique qui soit compatible avec les techniques de diversité ou d'augmentation de débit MIMO, aussi appelées codes espace-temps.The invention also aims to provide such a technique which limits, as far as possible, the occurrence of intersymbol interference phenomena. It is another object of the invention to propose such a technique which is compatible with MIMO diversity or rate increase techniques, also known as space-time codes.
L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle technique qui soit simple à mettre en œuvre, et peu complexe à implémenter sur le plan algorithmique.The invention also aims to provide such a technique that is simple to implement, and somewhat complex to implement on an algorithmic level.
L'invention a enfin pour objectif de proposer une telle technique qui soit adaptée aux applications de type broadcast, multicast, accès multicellulaire, radiotéléphonie, etc.The invention finally aims to provide such a technique that is suitable for broadcast type applications, multicast, multicell access, radiotelephony, etc.
5. Caractéristiques essentielles de l'invention5. Essential characteristics of the invention
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé d'émission d'au moins un signal multiporteuse dans un réseau de transmission et/ou de diffusion de données à fréquence centrale unique (SFN, "Single FrequencyThese objectives, as well as others that will become apparent, are achieved by a method of transmitting at least one multicarrier signal in a single central frequency data transmission and / or broadcasting network. (SFN, "Single Frequency
Network"). Ledit réseau comprend au moins deux cellules géographiques associées chacune à au moins un émetteur, et ledit signal multiporteuse comprend au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles.Network "), said network comprises at least two geographical cells each associated with at least one transmitter, and said multicarrier signal comprises at least two subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times.
Selon l'invention, pour au moins une desdites cellules, on affecte à au moins certaines sous-porteuses dudit signal un décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole, et ledit décalage temporel cyclique est spécifique à ladite cellule, de façon à ce que deux cellules voisines dudit réseau soient associées à deux décalages temporels cycliques distincts.According to the invention, for at least one of said cells, at least some subcarriers of said signal are assigned a cyclic time shift within a symbol time, and said cyclical time shift is specific to said cell, so that that two cells neighboring said network are associated with two distinct cyclic time offsets.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive de la transmission et de la diffusion d'informations numériques à haut débit dans un réseau multi-cellulaire dans lequel tous les émetteurs fonctionnent dans une même bande de fréquence. En effet, l'invention propose d'améliorer de manière significative la fiabilité des liaisons entre émetteurs et récepteurs du réseau, en réalisant une double diversité : d'une part, l'invention introduit une diversité spatiale, grâce à la mise en œuvre d'un réseau à fréquence centrale unique qui permet d'émettre un même signal multiporteuse depuis plusieurs émetteurs, ou stations de base de cellules distinctes ; d'autre part, l'invention introduit une diversité supplémentaire en créant des trajets virtuels du signal, liés à l'application d'un décalage temporel cyclique de certaines, ou de toutes, les sous- porteuses.Thus, the invention is based on a completely new and inventive approach to the transmission and broadcasting of high bit rate digital information in a multi-cellular network in which all the transmitters operate in the same frequency band. Indeed, the invention proposes to significantly improve the reliability of the links between transmitters and receivers of the network, by achieving a double diversity: on the one hand, the invention introduces a spatial diversity, thanks to the implementation of a single central frequency network which makes it possible to transmit the same multicarrier signal from several transmitters, or base stations of distinct cells; on the other hand, the invention introduces additional diversity by creating virtual paths of the signal, related to the application of a cyclic time shift of some, or all, subcarriers.
Un tel décalage temporel cyclique se fait au sein d'un temps symbole, après application au signal d'une transformée de Fourier inverse (ou IFFT (« Inverse Fast Fourier Transform », Transformée de Fourier Inverse Rapide) dans le cas d'une modulation OFDM). On applique donc, sur le signal temporel issu de la transformée de Fourier inverse d'un symbole OFDM, un décalage cyclique des échantillons pour simuler un retard (par construction, le signal est en effet composé d'un nombre entier de périodes). Il peut s'agir d'un décalage vers la droite du signal, selon lequel les échantillons temporels de l'élément de symbole décalés au-delà de la fin de l'élément de symbole sont réintroduits au début ; il peut également s'agir d'un décalage temporel vers la gauche, selon lequel les échantillons temporels de l'élément de symbole décalés avant le début de l'élément de symbole sont réintroduits à la fin de l'élément de symbole. Le principe de réalisation d'un tel décalage temporel cyclique est décrit plus en détail par la suite en relation avec les figures, à titre d'exemple de réalisation.Such a cyclical time shift is within a symbol time, after application to the signal of an inverse Fourier transform (or IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) in the case of an OFDM modulation). Therefore, a cyclic shift of the samples to simulate a delay is applied to the time signal from the inverse Fourier transform of an OFDM symbol (by construction, the signal is indeed composed of an integer number of periods). This may be a shift to the right of the signal, whereby the time samples of the symbol element shifted beyond the end of the symbol element are reintroduced at the beginning; it can also be a time shift to the left, whereby the time samples of the symbol element shifted before the start of the symbol element are reintroduced at the end of the symbol element. The principle of carrying out such a cyclic time shift is described in more detail below with reference to the figures, by way of example embodiment.
L'invention propose en outre une planification des décalages temporels cycliques associés à chaque cellule du réseau, qui permet de faire en sorte que deux cellules adjacentes du réseau à porteuse unique utilisent toujours deux décalages temporels cycliques distincts. L'utilisation de décalages coordonnés entre les différentes cellules permet avantageusement de réduire la complexité d'estimation du canal par le récepteur ; elle permet également au récepteur (autoradio, téléphone mobile, PDA (« Personal Digital Assistant » pour « assistant personnel numérique »), etc.) d'estimer, de manière dissociée, la fonction de transfert du canal de transmission vers chacun des émetteurs ou stations de base dont il reçoit un signal.The invention further provides a planning of the cyclic time offsets associated with each cell of the network, which makes it possible to cause two adjacent cells of the single-carrier network to always use two distinct cyclic time offsets. The use of coordinated offsets between the different cells advantageously makes it possible to reduce the complexity of estimation of the channel by the receiver; it also allows the receiver (car radio, mobile phone, PDA ("Personal Digital Assistant"), etc.) to estimate, in a dissociated way, the transfer function of the transmission channel to each of the transmitters or base stations from which it receives a signal.
On notera que, par sous-porteuse, on entend ici, et dans l'ensemble de ce document, une fréquence porteuse du signal multiporteuse, qui peut être modulée, au cours de temps symboles successifs, par des éléments de données distincts. Un élément de données est quant à lui défini comme un élément à valeur complexe qui module une sous-porteuse. Dans certaines réalisations, un élément de données peut être un point d'une constellation de type QPSK, 16QAM, etc.. Une sous-porteuse modulée, au cours d'un temps symbole, par un élément de données, est appelée élément de symbole.It will be noted that, by subcarrier, is meant here and throughout this document, a carrier frequency of the multicarrier signal, which can be modulated, in successive symbol times, by separate data elements. A data element is defined as a complex value element that modulates a subcarrier. In some embodiments, a data element may be a point of a QPSK, 16QAM, etc. constellation. A subcarrier modulated, during a symbol time, by a data element is called a symbol element. .
Le décalage temporel cyclique est ici appliqué à une sous-porteuse (et donc généralement sur une pluralité de temps symboles successifs), et non seulement à un élément de symbole.The cyclic time shift is here applied to a subcarrier (and thus generally over a plurality of successive symbol times), and not only to a symbol element.
Avantageusement, ledit décalage temporel cyclique spécifique à une desdites cellules est déterminé en fonction d'un identifiant de ladite cellule au sein dudit réseau. Les indices des cellules sont par exemple mémorisés en correspondance avec des valeurs de décalages dans une table de données accessible aux équipements du réseau. Les décalages temporels cycliques peuvent être aussi calculés à partir d'une fonction mathématique dont une variable est l'indice de la cellule.Advantageously, said cyclic time shift specific to one of said cells is determined according to an identifier of said cell within said network. The cell indices are for example stored in correspondence with offset values in a data table accessible to network equipment. Cyclic time offsets can also be calculated from a mathematical function whose variable is the index of the cell.
Préférentiellement, un tel procédé d'émission comprend une étape d'activation/désactivation dudit décalage temporel cyclique affecté aux sous-porteuses dudit signal. Ainsi, les émetteurs peuvent par moments fonctionner en mode de diversité, et activer le décalage temporel cyclique des sous-porteuses, et, à d'autres instants, fonctionner en mode de transmission classique, sans affecter de décalage aux sous-porteuses. Au niveau du réseau, on peut configurer de manière dynamique l'ensemble des émetteurs qui appliquent des retards virtuels, et ceux qui n'en appliquent pas à un instant donné,Preferably, such a transmission method comprises a step of activating / deactivating said cyclical time offset assigned to the sub-carriers of said signal. Thus, the transmitters may at times operate in diversity mode, and enable the cyclic time shift of the subcarriers, and at other times, operate in conventional transmission mode, without assigning an offset to the subcarriers. At the network level, you can dynamically configure all transmitters that apply virtual delays, and those that do not apply at a given time,
De manière avantageuse, ledit décalage temporel cyclique est appliqué auxdites sous-porteuses avant insertion d'au moins un intervalle de garde (ou préfixe cyclique) entre deux temps symboles successifs dudit signal multiporteuse. De cette façon, le retard virtuel n'affecte pas les données du préfixe cyclique.Advantageously, said cyclical time shift is applied to said sub-carriers before insertion of at least one guard interval (or cyclic prefix) between two successive symbol times of said multicarrier signal. In this way, the virtual delay does not affect the cyclic prefix data.
Selon une première variante de réalisation, ledit décalage temporel cyclique est appliqué auxdites sous-porteuses dudit signal par multiplication desdits éléments de données dans le domaine fréquentiel par une rampe de phase. Ainsi (voir figure 9), on multiplie les éléments de données destinés à moduler les sous-porteuses par des exponentielles complexes, avant réalisation de la modulation multiporteuse (IFFT), ce qui revient à décaler les sous-porteuses modulées.According to a first variant embodiment, said cyclical time shift is applied to said sub-carriers of said signal by multiplication of said data elements in the frequency domain by a phase ramp. Thus (see FIG. 9), the data elements intended to modulate the subcarriers by complex exponentials are multiplied before carrying out the multicarrier modulation (IFFT), which amounts to shifting the modulated subcarriers.
Selon une deuxième variante de réalisation, illustrée figure 6B, un tel procédé d'émission comprend les étapes successives de : - répartition desdites sous-porteuses dudit signal dans au moins deux ensembles distincts de sous-porteuses ; application de transformations de Fourier partielles (IFFT) auxdites sous-porteuses de chacun desdits ensembles distincts ; affectation dudit décalage temporel cyclique aux sous-porteuses de l'un desdits ensembles distincts ; addition desdites sous-porteuses de chacun desdits ensembles distincts.According to a second variant embodiment, illustrated in FIG. 6B, such a transmission method comprises the successive steps of: distributing said subcarriers of said signal in at least two distinct sets of subcarriers; applying Partial Fourier Transforms (IFFT) to said subcarriers of each of said distinct sets; assigning said cyclical time offset to the subcarriers of one of said distinct sets; adding said subcarriers of each of said distinct sets.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit décalage temporel cyclique est affecté à toutes les sous-porteuses dudit signal, l'ensemble du signal participe alors à une transmission en macro-diversité.In a particular embodiment of the invention, said temporal offset cyclic is assigned to all subcarriers of said signal, the entire signal then participates in a macro-diversity transmission.
Selon une caractéristique avantageuse, on affecte auxdites cellules dudit réseau un jeu de K décalages temporels cycliques distincts dc(i) tels que, pour tout iE [l,K],According to an advantageous characteristic, said set of cells of said network is assigned a set of K distinct cyclic time offsets d c (i) such that, for all iE [l, K],
T dc (z) = z x — , où T est la durée dudit temps symbole, et où K est entier. Deux cellules du K réseau peuvent en effet utiliser le même décalage cyclique, à condition qu'elles ne soient pas adjacentes.D c T (z) = zx -, wherein T is the duration of said symbol time, and where K is an integer. Two cells of the network K can indeed use the same cyclic shift, provided that they are not adjacent.
Avantageusement, l'une au moins desdites cellules comprend au moins deux antennes d'émission et met en œuvre un codage espace-temps de type MIMO ("Multiple Input Multiple Output", "entrées multiples sorties multiples") dudit signal multiporteuse, et le même décalage cyclique temporel spécifique à ladite cellule est appliqué à au moins certaines desdites sous-porteuses émises par chacune desdites antennes d'émission. La diversité est ainsi accrue par utilisation conjointe du principe de retard virtuel de l'invention et de codes espace-temps. L'invention concerne aussi un réseau de transmission et/ou de diffusion de données à fréquence centrale unique, comprenant au moins deux cellules géographiques associées chacune à au moins un émetteur d'un signal multiporteuse, qui comprend au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Pour au moins certaines desdites cellules dudit réseau, on affecte à au moins certaines sous-porteuses dudit signal un décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole, ledit décalage temporel cyclique étant spécifique à ladite cellule, et ledit réseau met en œuvre une planification desdits décalages temporels cycliques associés à chacune desdites cellules, de façon à ce que deux cellules voisines dudit réseau soient associées à deux décalages temporels cycliques distincts. L'invention concerne également un signal multiporteuse comprenant au moins deux sous-porteuses modulées chacune par des éléments de données au cours d'intervalles de temps successifs appelés temps symboles. Ce signal multiporteuse est émis par au moins un émetteur d'une cellule géographique d'un réseau multicellulaire de transmission et/ou de diffusion de données à fréquence centrale unique. Au moins certaines desdites sous- porteuses dudit signal sont affectées d'un décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole, ledit décalage temporel cyclique étant spécifique à ladite cellule et distinct d'un décalage temporel cyclique affecté à au moins certaines sous-porteuses d'au moins un signal multiporteuse émis dans au moins une cellule voisine dudit réseau.Advantageously, at least one of said cells comprises at least two transmitting antennas and implements a MIMO ("multiple input multiple output") space-time coding of said multicarrier signal, and the same time cyclic shift specific to said cell is applied to at least some of said subcarriers transmitted by each of said transmitting antennas. The diversity is thus increased by joint use of the principle of virtual delay of the invention and space-time codes. The invention also relates to a single central frequency data transmission and / or broadcasting network, comprising at least two geographical cells each associated with at least one transmitter of a multicarrier signal, which comprises at least two sub-carriers modulated each by data elements during successive time intervals called symbol times. For at least some of said cells of said network, at least some subcarriers of said signal are assigned a cyclic time shift within a symbol time, said cyclical time shift being specific to said cell, and said network implements a schedule. said cyclic time offsets associated with each of said cells, so that two cells neighboring said network are associated with two distinct cyclic time offsets. The invention also relates to a multicarrier signal comprising at least two subcarriers each modulated by data elements during successive time intervals called symbol times. This multicarrier signal is transmitted by at least one transmitter of a geographical cell of a multicellular network for transmitting and / or broadcasting data at a single central frequency. At least some of said subcarriers of said signal are assigned a cyclic time shift within a symbol time, said cyclical time shift being specific to said cell and distinct from a cyclic time shift assigned to at least some subcarriers at least one multicarrier signal transmitted in at least one cell close to said network.
L'invention concerne encore un dispositif d'émission mettant en œuvre le procédé d'émission décrit précédemment, ainsi qu'un dispositif de réception qui comprend : des moyens de réception d'un signal combiné correspondant à la somme d'au moins deux signaux reçus transmis chacun dans un canal distinct et correspondant chacun à un même signal source porté par un signal multiporteuse, lesdits signaux multiporteuses étant émis simultanément chacun dans une cellule distincte dudit réseau, au moins certaines sous-porteuses de chacun desdits signaux multiporteuses ayant subi, avant émission, un décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole, ledit décalage temporel cyclique étant spécifique à une cellule, de façon à ce que deux cellules voisines dudit réseau soient associées à deux décalages temporels cycliques distincts ; des moyens d'estimation de la fonction de transfert de chacun desdits canaux en tenant compte desdits décalages temporels cycliques présents dans ledit signal combiné ; des moyens de reconstruction dudit signal source en tenant compte d'au moins deux desdites fonctions de transfert estimées.The invention also relates to a transmission device implementing the transmission method described above, and to a reception device which comprises: means for receiving a combined signal corresponding to the sum of at least two signals received each transmitted in a separate channel and each corresponding to the same source signal carried by a multicarrier signal, said multicarrier signals being simultaneously transmitted each in a separate cell of said network, at least some subcarriers of each of said multicarrier signals having undergone, before emission, a cyclical time shift within a symbol time, said cyclic time shift being cell-specific, so that two neighboring cells of said network are associated with two distinct cyclic time offsets; means for estimating the transfer function of each of said channels taking into account said cyclical time offsets present in said combined signal; means for reconstructing said source signal by taking into account at least two of said estimated transfer functions.
L'invention concerne enfin le procédé de réception mis en œuvre dans un tel dispositif de réception.The invention finally relates to the reception method implemented in such a receiving device.
6. Liste des figures6. List of figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - les figures IA et IB présentent un synoptique d'un dispositif d'émission d'un signalOther features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a preferred embodiment, given as a simple illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings, among which: FIGS. IA and IB show a block diagram of a device for transmitting a signal
OFDM mettant en œuvre un décalage temporel cyclique planifié des sous- porteuses, ainsi que le signal OFDM ainsi décalé, selon le principe de l'invention ; la figure 2 illustre plus en détail le principe de décalage temporel cyclique appliqué au signal de la figure IB ; - la figure 3 décrit le principe de transmission d'un même signal par trois stations de base distinctes d'un même réseau à porteuse unique, appliquant chacune au signal un décalage temporel cyclique distinct ; la figure 4 illustre les canaux de transmission de chacune des stations de base de la figure 3 vers un récepteur, ainsi que le canal résultant estimé par ce dernier ; la figure 5 présente le principe de planification des décalages dans un réseau multicellulaire selon l'invention ; - les figures 6A et 6B illustrent la mise en œuvre conjointe de l'invention et de codes espace-temps, de type MIMO ; la figure 7 présente un exemple numérique de planification de décalages cycliques illustrée par la figure 5 ; la figure 8 présente un schéma synoptique d'un récepteur de l'invention ; - la figure 9 décrit un exemple d'affectation d'un décalage temporel cyclique à certaines sous-porteuses par application d'une rampe de phase ; la figure 10 présente un schéma synoptique d'un dispositif d'émission de l'invention. 7. Description d'un mode de réalisation de l'inventionOFDM implementing a scheduled cyclic time shift of the subcarriers, as well as the OFDM signal thus shifted, according to the principle of the invention; FIG. 2 illustrates in more detail the principle of cyclic time shift applied to the signal of FIG. 1B; FIG. 3 describes the principle of transmission of the same signal by three separate base stations of the same single-carrier network, each applying to the signal a distinct cyclical time shift; FIG. 4 illustrates the transmission channels of each of the base stations of FIG. 3 to a receiver, as well as the resulting channel estimated by the latter; FIG. 5 presents the principle of planning shifts in a multicell network according to the invention; FIGS. 6A and 6B illustrate the joint implementation of the invention and space-time codes of the MIMO type; Fig. 7 presents a numerical example of cyclic shift planning illustrated in Fig. 5; Figure 8 shows a block diagram of a receiver of the invention; FIG. 9 describes an example of assigning a cyclic time shift to certain subcarriers by applying a phase ramp; Figure 10 shows a block diagram of a transmission device of the invention. 7. Description of an embodiment of the invention
Le principe général de l'invention repose sur la planification, dans un réseau multicellulaire à fréquence centrale unique (SFN), de décalages temporels cycliques spécifiques aux cellules du réseau, qui sont appliqués à certaines ou toutes les sous- porteuses des signaux multiporteuses émis dans au moins certaines cellules, de façon à mettre en œuvre une macro-diversité cellulaire, permettant d'améliorer la fiabilité des liaisons émetteur-récepteur. L'invention s'applique aussi bien aux réseaux de transmission de données (du type radiotéléphonie, transmission de données vidéo, etc.) qu'aux réseaux de diffusion de données (broadcast ou multicast). Elle s'applique notamment aux réseaux reconfigurables fonctionnant, à un instant donné, pour certaines cellules en mode de diffusion de type SFN, dans lequel toutes les cellules émettent un même signal multiporteuse, et pour d'autres cellules en mode de transmission de données, dans lequel des cellules distinctes émettent des signaux différents à destination de récepteurs particuliers.The general principle of the invention is based on the planning, in a multichannel network with a single central frequency (SFN), of cyclic time delays specific to the cells of the network, which are applied to some or all the subcarriers of the multicarrier signals transmitted in at least some cells, so as to implement a cellular macro-diversity, to improve the reliability of the transceiver links. The invention applies both to data transmission networks (of the radiotelephone type, video data transmission, etc.) than to broadcast data networks (broadcast or multicast). It applies in particular to the reconfigurable networks operating, at a given moment, for some SFN-type broadcast mode cells, in which all the cells transmit the same multicarrier signal, and for other cells in the data transmission mode, wherein separate cells transmit different signals to particular receivers.
Elle s'applique à tout type de modulation à porteuses multiples, et notamment aux modulations de type OFDM, MC-CDMA, MC-SS-MA, etc. Par souci de simplification, on se limitera, dans toute la suite de ce document, à décrire un mode de réalisation particulier de l'invention dans le cas d'une modulation OFDM. L'homme du métier étendra sans difficulté cet enseignement à tout autre type de modulation multiporteuse.It applies to any type of multicarrier modulation, and in particular to OFDM, MC-CDMA, MC-SS-MA, and other modulations. For the sake of simplicity, throughout the remainder of this document, a particular embodiment of the invention will be described in the case of OFDM modulation. Those skilled in the art will easily extend this teaching to any other type of multicarrier modulation.
L'invention s'applique tout particulièrement aux systèmes multicellulaires OFDM avec accès multiple OFDMA (pour "OFDM Access"), et permet de faciliter la mise en œuvre de services de type multicast, ou broadcast (i.e. diffusion), dans de tels réseaux. On rappelle que, dans le cadre d'un service multicast, on transmet des données communes à au moins deux utilisateurs, des traitements étant mis en œuvre au niveau de l'émetteur pour que l'ensemble des utilisateurs destinataires de ces données puissent les recevoir correctement.The invention is particularly applicable to OFDM multicellular systems with OFDMA multiple access (for "OFDM Access"), and makes it possible to facilitate the implementation of multicast or broadcast (ie broadcast) type services in such networks. It should be remembered that, in the context of a multicast service, data that is common to at least two users is transmitted, with processing being implemented at the sender so that all the users receiving the data can receive them. correctly.
On présente, en relation avec les figures IA et IB, un synoptique d'un émetteur, ou station de base, selon l'invention. Par souci de simplification, on n'a représenté, sur les figures IA et IB, que les éléments participant à la réalisation de l'invention. Notamment, on n'a par exemple pas illustré l'insertion de symboles comportant des éléments de référence (pilotes) pour la synchronisation ou l'estimation de canal.With reference to FIGS. 1A and 1B, a block diagram of a transmitter or base station according to the invention is presented. For the sake of simplification, FIGS. 1A and 1B only show the elements participating in carrying out the invention. In particular, for example, the insertion of symbols comprising reference elements (pilots) for synchronization or channel estimation has not been illustrated.
L'émetteur de la figure IA est alimenté, en entrée 10, par une succession de symboles de données multiplexes en temps, qui traversent un convertisseur série/parallèle S/P 11, délivrant en sortie les mêmes symboles de données, en parallèle. Ces derniers subissent une modulation OFDM 12, qui génère une pluralité d'échantillons temporels en parallèle : chaque voie parallèle en sortie de la modulation OFDM 12 est associée à une sous-porteuse de la modulation, pour laquelle on délivre une pluralité d'échantillons temporels, qui peuvent être regroupés en éléments de symboles. Ces échantillons temporels alimentent un bloc de traitement 13 qui leur applique un décalage temporel cyclique, dont la valeur est fonction d'un identifiant 14 de l'émetteur dans le réseau. Par exemple, la valeur du décalage temporel cyclique est liée à l'indice de la cellule du réseau à laquelle appartient l'émetteur considéré.The transmitter of FIG. 1A is fed, at the input 10, with a succession of time-multiplexed data symbols which pass through a serial / parallel S / P converter 11, outputting the same data symbols in parallel. The latter undergo an OFDM modulation 12, which generates a plurality of temporal samples in parallel: each parallel channel at the output of the OFDM modulation 12 is associated with a subcarrier of the modulation, for which a plurality of temporal samples are delivered. , which can be grouped into symbol elements. These time samples feed a processing block 13 which applies a cyclic time shift, the value of which depends on an identifier 14 of the transmitter in the network. For example, the value of the cyclical time offset is related to the index of the cell of the network to which the considered transmitter belongs.
Comme on le verra plus en détail par la suite, le bloc de traitement 13 peut imposer ce décalage cyclique à toutes les sous-porteuses de la modulation OFDM, ou seulement à certaines d'entre elles. En outre, le bloc de traitement 13 peut ou non être actif, de sorte que l'émetteur de la figure IA peut présenter deux modes de fonctionnement : un premier mode de fonctionnement dans lequel un décalage cyclique est imposé à certaines ou toutes les sous-porteuses du signal OFDM, et un deuxième mode de fonctionnement dans lequel les sous-porteuses ne subissent aucun décalage cyclique, lorsque le bloc de traitement 13 est inactif. Ainsi, selon les besoins et la configuration du réseau auquel appartient l'émetteur, ce dernier peut ou non fonctionner en mode de diversité.As will be seen in more detail later, the processing block 13 may impose this cyclic shift to all subcarriers of the OFDM modulation, or only to some of them. In addition, the processing block 13 may or may not be active, so that the transmitter of FIG. 1A may have two modes of operation: a first operating mode in which a cyclic shift is imposed on some or all of the sub-units. OFDM signal carriers, and a second mode of operation in which the subcarriers do not undergo any cyclic shift, when the processing block 13 is inactive. Thus, depending on the needs and configuration of the network to which the transmitter belongs, the latter may or may not operate in diversity mode.
En sortie du bloc de traitement 13, on obtient une pluralité d'échantillons temporels en parallèle, éventuellement décalés. On insère ensuite un intervalle de garde sous la forme d'un préfixe cyclique 15, puis on procède à une conversion parallèle/série P/S 16 des données, qui génère en sortie 17 un signal temporel échantillonné qui va pouvoir être transmis par une antenne de l'émetteur, non représentée sur la figure IA. La figure IB illustre le signal OFDM, aux différentes étapes de traitement imposées par l'émetteur de la figure IA. En sortie de la modulation OFDM 12, le signal OFDM comprend, pour l'une quelconque des sous-porteuses de la modulation, une succession de N échantillons temporels représentés sous forme de blocs successifs numérotés de 1 à N.At the output of the processing block 13, a plurality of temporal samples is obtained in parallel, possibly staggered. A guard interval is then inserted in the form of a cyclic prefix 15, followed by a parallel / serial P / S conversion 16 of the data, which generates at output 17 a sampled time signal which can be transmitted by an antenna of the transmitter, not shown in Figure IA. Fig. 1B illustrates the OFDM signal at the different processing steps imposed by the transmitter of Fig. 1A. At the output of the OFDM modulation 12, the OFDM signal comprises, for any of the subcarriers of the modulation, a succession of N temporal samples represented in the form of successive blocks numbered from 1 to N.
Dans l'exemple de la figure IA, le bloc de traitement 13 impose à ces N échantillons un décalage vers la droite de longueur D, où D est un nombre entier de pas de décalage, et dépend uniquement de l'indice de la cellule du réseau à laquelle appartient l'émetteur. Ainsi, en sortie du bloc de traitement 13, les N échantillons du signal ont subi une permutation circulaire, de sorte que le premier échantillon du symbole porte désormais l'indice N-D, et que le dernier échantillon du symbole considéré porte désormais l'indice N-D-I. Les N échantillons temporels ont donc été décalés de D+l pas vers la droite, et les échantillons qui, après décalage, dépassaient au-delà de la fin du temps symbole (à savoir les échantillons d'indice N-D à N), ont été réinsérés au début du symbole, de façon à ce que la durée du symbole (un temps symbole) soit conservée. On évite ainsi l'apparition d'interférences entre symboles. Après insertion du préfixe cyclique 15, de longueur P, où P représente un nombre entier d'échantillons, on obtient une succession temporelle de P+N échantillons. Dans l'exemple de la figure IB, on insère dans le préfixe cyclique, les P derniers échantillons du symbole après décalage, soit les échantillons temporels d'indice N-D-P à N-D-I, de façon à introduire une redondance. Dans l'exemple de la figure IB, le signal OFDM a été représenté pour un décalage temporel cyclique vers la droite et un préfixe cyclique. L'invention s'applique bien sûr également au cas des décalages vers la gauche, ainsi qu'aux postfixes cycliques.In the example of FIG. 1A, the processing block 13 imposes on these N samples a shift to the right of length D, where D is an integer number of shift steps, and depends solely on the index of the cell of the network to which the issuer belongs. Thus, at the output of the processing block 13, the N samples of the signal have undergone a circular permutation, so that the first sample of the symbol now bears the ND index, and the last sample of the symbol considered now bears the NDI index. . The N temporal samples were thus shifted by D + 1 steps to the right, and the samples which, after shift, exceeded beyond the end of the symbol time (namely the ND to N index samples), were reinserted at the beginning of the symbol, so that the duration of the symbol (a symbol time) is preserved. This avoids the appearance of interference between symbols. After insertion of the cyclic prefix 15, of length P, where P represents an integer number of samples, a temporal succession of P + N samples is obtained. In the example of FIG. 1B, the last samples of the symbol after shift are inserted into the cyclic prefix, ie the time samples of index N-D-P to N-D-I, so as to introduce a redundancy. In the example of FIG. 1B, the OFDM signal has been represented for a cyclic time shift to the right and a cyclic prefix. The invention applies of course also to the case of shifts to the left, as well as cyclic postfixes.
La figure 2 illustre également le principe du décalage temporel cyclique appliqué, au sein d'un temps symbole, aux sous-porteuses d'un signal OFDM, mais dans une forme de représentation analogique, et non sous forme d'échantillons temporels successifs comme dans la figure IB.FIG. 2 also illustrates the principle of the cyclic time shift applied, within a symbol time, to the subcarriers of an OFDM signal, but in a form of analog representation, and not in the form of successive temporal samples as in FIG. Figure IB.
On a représenté à titre d'exemple trois sous-porteuses d'une modulation OFDM, de fréquences respectives f, 2f et 3f. Les courbes de la figure 2 illustrent l'amplitude A de ces sous-porteuses en fonction du temps t. Ainsi, la courbe référencée 20 illustre le comportement en amplitude de la sous-porteuse de fréquence f sur la durée d'un temps symbole T. De la même façon, les courbes référencées 23 et 26 représentent respectivement les comportements des sous-porteuses de fréquence 2f et 3f sur un temps symbole T.By way of example, three subcarriers of an OFDM modulation, of respective frequencies f, 2f and 3f. The curves of FIG. 2 illustrate the amplitude A of these subcarriers as a function of time t. Thus, the curve referenced 20 illustrates the amplitude behavior of the subcarrier of frequency f over the duration of a symbol time T. Similarly, the curves referenced 23 and 26 respectively represent the behaviors of the frequency subcarriers 2f and 3f on a symbol time T.
On impose à ces sous-porteuses un décalage temporel cyclique de durée tD. La durée de ce décalage est la même pour chacune des trois sous-porteuses f, 2f et 3f. Cependant, leurs fréquences étant différentes, ce décalage temporel cyclique se traduit, pour la sous-porteuse de fréquence f, par un décalage d'un quart de période, pour la sous- porteuse de fréquence 2f, par un décalage d'une demie période, et pour la sous-porteuse de fréquence 3f, par un décalage de trois quarts de période.These subcarriers are imposed a cyclic time shift of duration t D. The duration of this shift is the same for each of the three subcarriers f, 2f and 3f. However, since their frequencies are different, this cyclical time shift results, for the frequency subcarrier f, by a shift of a quarter of a period, for the subcarrier of frequency 2f, by a shift of half a period , and for the frequency subcarrier 3f, by a shift of three quarters of a period.
Les courbes en pointillés référencées 21, 24 et 27 représentent respectivement l'évolution temporelle des sous-porteuses de fréquence f, 2f et 3f après décalage temporel cyclique.The dotted curves referenced 21, 24 and 27 respectively represent the time evolution of the subcarriers of frequency f, 2f and 3f after cyclical time shift.
Pour faciliter la compréhension, on peut considérer schématiquement que la portion de courbe en traits mixtes 22ls 25ls 28j de chacune des trois sous-porteuses, qui dépasse au- delà de la fin du temps symbole T après décalage de longueur tD, est réinsérée au-début du temps symbole sous la forme d'une portion de courbe en traits mixtes 222, 252, 282. La figure IB décrite précédemment correspond donc à une représentation échantillonnée temporellement des courbes de la figure 2.For ease of understanding, it can be considered schematically that the portion of the curve in phantom 22 ls 25 ls 28j of each of the three subcarriers, which exceeds beyond the end of the symbol time T after offset length t D , is reinserted at the beginning of the symbol time in the form of a portion of the curve in phantom lines 22 2 , 25 2 , 28 2 . Figure IB described above thus corresponds to a temporally sampled representation of the curves of Figure 2.
A nouveau, la figure 2 illustre un décalage temporel vers la droite des sous- porteuses, mais l'invention s'appliquerait également au cas d'un décalage temporel cyclique vers la gauche des sous-porteuses. La portion de courbe qui dépasserait au-delà du début du temps symbole T serait alors réinsérée à la fin du symbole, de manière symétrique.Again, Fig. 2 illustrates a time shift to the right of the subcarriers, but the invention would also apply to the case of a cyclic time shift to the left of the subcarriers. The portion of the curve that would exceed beyond the beginning of the symbol time T would then be reinserted at the end of the symbol, symmetrically.
Comme on le voit sur la figure 2, on parle de décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole des sous-porteuses de la modulation, car les instants de début et de fin des symboles ne sont pas modifiés par cette opération de décalage : par exemple, pour la sous-porteuse de fréquence f, la courbe en traits pleins référencée 20 est remplacée, après décalage temporel cyclique tD par une courbe constituée d'une portion en traits mixtes référencée 222 et d'une portion en pointillés référencée 21. Le symbole véhiculé par cette sous-porteuse de fréquence f démarre à t=0 et se termine à t=T, avant comme après décalage temporel cyclique.As can be seen in FIG. 2, there is talk of cyclic time shift within a symbol time of the sub-carriers of the modulation, because the start and end times of the symbols are not modified by this shift operation: for example, for the frequency subcarrier f, the solid line curve referenced 20 is replaced, after cyclical time shift t D by a curve consisting of a phantom portion referenced 22 2 and a dashed portion referenced 21. The symbol conveyed by this frequency subcarrier f starts at t = 0 and ends at t = T, before as after cyclic time shift.
Ce décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole permet de s'affranchir de la génération d'interférence entre symboles.This cyclical time shift within a symbol time makes it possible to overcome the generation of intersymbol interference.
On présente désormais, en relation avec la figure 3, le principe de transmission d'un même signal par trois stations de base distinctes d'un même réseau à porteuse unique, appliquant chacune au signal un décalage temporel cyclique distinct.The principle of transmission of the same signal by three distinct base stations of the same single-carrier network, each applying to the signal a distinct cyclic time shift, is now presented in relation to FIG.
On considère un réseau cellulaire, dans lequel trois émetteurs 31, 32 et 33 de trois cellules distinctes émettent, à un instant donné, un même signal multiporteuse 30 à destination d'un ou plusieurs récepteurs (fonctionnement en transmission individuelle de données ou en diffusion), non représenté(s) sur la figure 3. Ces trois émetteurs 31 à 33 sont synchronisés, de façon à ce que les symboles du signal multiporteuse soient émis au même instant dans les trois cellules.A cellular network is considered, in which three transmitters 31, 32 and 33 of three distinct cells emit, at a given moment, the same multicarrier signal 30 intended for one or more receivers (operation in individual data transmission or in broadcasting) , not shown in FIG. 3. These three emitters 31 to 33 are synchronized, so that the symbols of the multicarrier signal are emitted at the same instant in the three cells.
Par souci de simplification, on n'a représenté qu'une sous-porteuse 30 du signal multiporteuse émis par les trois émetteurs 31 à 33. Il faut bien sûr considérer que le signal émis comprend un ensemble de sous-porteuses, par exemple un ensemble de 1024 sous- porteuses de fréquences distinctes.For the sake of simplicity, only a subcarrier 30 of the multicarrier signal emitted by the three transmitters 31 to 33 has been represented. It must of course be considered that the transmitted signal comprises a set of sub-carriers, for example a set of 1024 separate frequency subcarriers.
Chacun des émetteurs 31 à 33 impose à certaines ou à toutes les sous-porteuses du signal émis un décalage temporel cyclique distinct, caractéristique de l'indice de la cellule à laquelle appartient l'émetteur 31 à 33. Ainsi, le premier émetteur 31 applique à la sous-porteuse 30 un décalage temporel cyclique nul, de sorte que la sous-porteuse 34j obtenue après décalage est identique à la sous-porteuse initiale 30. Le deuxième émetteur 32 applique à la sous-porteuse 30 un décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole correspondant à un décalage vers la gauche d'environ un quart de période, ce qui génère une sous-porteuse décalée 342. Enfin, le décalage temporel cyclique appliqué par le troisième émetteur 33 à la sous- porteuse 30 génère une sous-porteuse décalée 343.Each of the transmitters 31 to 33 imposes on a certain or all of the subcarriers of the transmitted signal a distinct cyclical time shift characteristic of the index of the cell to which the transmitter 31 to 33 belongs. Thus, the first transmitter 31 applies to the subcarrier 30 a zero cyclical time shift, so that the subcarrier 34j obtained after shift is identical to the initial subcarrier 30. The second transmitter 32 applies to the subcarrier 30 a cyclic time shift within a symbol time corresponding to a shift to the left of about a quarter period, which generates an offset subcarrier 34 2 . Finally, the cyclic time shift applied by the third transmitter 33 to the subcarrier 30 generates an offset subcarrier 34 3 .
Chacun des émetteurs ajoute ensuite un préfixe cyclique aux sous-porteuses décalées ainsi obtenues. On obtient ainsi respectivement, pour chacun des émetteurs 31 à 33, des signaux décalés cycliquement avec préfixe cyclique référencés 3S1 à 353, sur lesquels le préfixe cyclique a été représenté en traits épais.Each of the transmitters then adds a cyclic prefix to the offset subcarriers thus obtained. Thus, for each of the emitters 31 to 33, cyclically shifted signals with a cyclic prefix referenced 3S 1 to 3 are obtained, respectively, on which the cyclic prefix has been represented in thick lines.
Le signal multiporteuse, après décalage temporel cyclique et ajout du préfixe cyclique, est convolué 36 avec le canal de transmission liant l'émetteur au récepteur (par exemple un radiotéléphone mobile ou l'autoradio d'un véhicule en mouvement).The multicarrier signal, after cyclical time shift and addition of the cyclic prefix, is convoluted with the transmission channel linking the transmitter to the receiver (for example example a mobile radiotelephone or the car radio of a moving vehicle).
Ainsi, pour le premier émetteur 31, la sous-porteuse 35j est convoluée 36 avec le canal de transmission 3I1 entre le premier émetteur 31 et le récepteur. De même, pour les deuxième et troisième émetteurs 32 et 33, les sous-porteuses 352 et 353 sont respectivement convoluées 36 avec les canaux de transmission 372 et 373 reliant respectivement les deuxième et troisième émetteurs 32 et 33 au récepteur. On notera que les courbes 3T1 à 373 représentent les fonctions de transfert de chacun des canaux en fonction de la fréquence.Thus, for the first transmitter 31, the subcarrier 35j is convoluted 36 with the transmission channel 3I 1 between the first transmitter 31 and the receiver. Similarly, for the second and third transmitters 32 and 33, the subcarriers 35 2 and 35 3 are respectively convoluted 36 with the transmission channels 37 2 and 37 3 respectively connecting the second and third transmitters 32 and 33 to the receiver. It will be noted that the curves 3T 1 to 37 3 represent the transfer functions of each of the channels as a function of the frequency.
Les contributions de chacun des signaux émis par chacun des émetteurs 31 à 33 puis convolués par les canaux de transmission 3T1 à 373 s'ajoutent 38 lors du trajet vers le récepteur, qui reçoit un signal combiné 39.The contributions of each of the signals emitted by each of the transmitters 31 to 33 then convoluted by the transmission channels 3T 1 to 37 3 are added 38 when traveling to the receiver, which receives a combined signal 39.
On remarquera que, grâce à la technique de décalage cyclique de l'invention, il n'y a aucune interférence entre symboles tant que les retards des trajets des canaux radio mobiles sont compris dans le préfixe cyclique.It will be appreciated that, due to the cyclic shift technique of the invention, there is no inter-symbol interference as long as the delays of the mobile radio channel paths are included in the cyclic prefix.
La figure 4 illustre plus en détail les canaux de transmission de chacun des émetteurs 31 à 33 vers le récepteur mobile, ainsi que le canal global estimé par ce dernier.FIG. 4 illustrates in more detail the transmission channels of each of the transmitters 31 to 33 to the mobile receiver, as well as the overall channel estimated by the latter.
Le canal de transmission du premier émetteur 31 vers le récepteur peut être considéré comme la combinaison du canal virtuel 41, associé au décalage temporel cyclique imposé aux sous-porteuses par le premier émetteur 31 (en l'espèce, un décalage nul), et du canal de transmission 3T1 vers le récepteur. De même, le canal de transmission du deuxième émetteur 32 (respectivement du troisième émetteur 33) vers le récepteur résulte d'une combinaison du canal virtuel 42 (respectivement 43), associé au décalage temporel appliqué par le deuxième émetteur 32 (respectivement le troisième émetteur 33), et du canal de transmission 372 (respectivement 373) vers le récepteur. Le récepteur estime quant à lui un canal global 44 auquel contribuent les différents canaux de transmission précités. Le récepteur, ou station mobile, peut donc estimer la contribution de chaque station de base ou émetteur 31 à 33, tant que les plages de retards des trajets associés à chaque canal radio mobile sont dissociées.The transmission channel from the first transmitter 31 to the receiver can be considered as the combination of the virtual channel 41, associated with the cyclic time shift imposed on the subcarriers by the first transmitter 31 (in this case, a zero offset), and the 3T transmission channel 1 to the receiver. Similarly, the transmission channel of the second transmitter 32 (respectively the third transmitter 33) to the receiver results from a combination of the virtual channel 42 (respectively 43), associated with the time offset applied by the second transmitter 32 (respectively the third transmitter 33), and the transmission channel 37 2 (respectively 37 3 ) to the receiver. The receiver estimates meanwhile a global channel 44 to which contribute the various transmission channels mentioned above. The receiver, or mobile station, can therefore estimate the contribution of each base station or transmitter 31 to 33, as long as the delays of the paths associated with each mobile radio channel are dissociated.
Comme illustré par les figures 1 à 4 ci-dessus, l'invention consiste donc à mettre en œuvre une technique de diversité par décalage cyclique, en appliquant des décalages temporels différents pour différentes stations de base d'un réseau cellulaire, ces décalages pouvant être planifiés, dans un mode de réalisation préférentiel, lors du déploiement du réseau. Les différentes stations de base, ou émetteurs, sont synchronisées, comme dans un réseau SFN de l'art antérieur.As illustrated by FIGS. 1 to 4 above, the invention therefore consists in implementing a cyclic shift diversity technique, by applying different time offsets for different base stations of a cellular network, these shifts being able to be planned, in a preferred embodiment, during the deployment of the network. The different base stations, or transmitters, are synchronized, as in a SFN network of the prior art.
La figure 5 illustre le principe de la planification des décalages à l'échelle du réseau cellulaire 50. Les décalages sont choisis de façon à maximiser la diversité en tout point du réseau 50. A cet effet, on effectue une planification des décalages, en s'assurant que deux cellules voisines du réseau 50 appliquent toujours aux signaux des décalages temporels cycliques distincts, de façon à maximiser la diversité.FIG. 5 illustrates the principle of the planning of the offsets at the scale of the cellular network 50. The offsets are chosen so as to maximize the diversity at any point of the network 50. For this purpose, a planning of the offsets is carried out, in ensuring that two neighboring cells of the network 50 always apply discrete cyclic time offsets to the signals, so as to maximize the diversity.
On peut par exemple utiliser une planification de réseau utilisant trois valeurs de décalages temporels cycliques distinctes Dl, D2 et D3, comme représenté sur la figure 5. Deux cellules adjacentes du réseau 50 appliquent toujours aux signaux multiporteuses des décalages Di différents : ainsi par exemple, aucune des cellules voisines de la cellule 51 n'applique aux signaux émis le décalage temporel cyclique Dl affecté à la cellule 51, mais plutôt le décalage D2 ou D3.One can for example use a network planning using three distinct cyclic time shift values D1, D2 and D3, as shown in FIG. 5. Two adjacent cells of the network 50 always apply different di offsets to the multicarrier signals: for example, none of the neighboring cells of the cell 51 applies to the transmitted signals the cyclic time shift D1 assigned to the cell 51, but rather the shift D2 or D3.
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.In networks with many base stations, and such that a receiver is capable of receiving signal from a large number of base stations, a seven-shift schedule can be used, for example.
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.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.
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 cycliques distincts peut être affecté aux différentes cellules du réseau.Note that the values of three or seven offsets are given here as simple numerical examples, and that the invention is in no way limited to these particular examples: any other number of distinct cyclic time offsets can be assigned to the different cells of the network. .
Le choix des valeurs de décalages tire parti des propriétés de la transmission OFDM, à savoir un temps symbole significativement plus long que l'étalement temporel du canal, de façon à garantir une orthogonalité totale ou relative entre les différentes séquences émises. Les valeurs de décalage sont des nombres entiers d'échantillons compris entre 0 etThe choice of offset values takes advantage of the OFDM transmission properties, namely a significantly longer symbol time than the time delay of the channel, so as to guarantee a total or relative orthogonality between the different sequences transmitted. Offset values are whole numbers of samples between 0 and
N-I. 0 correspond à une absence de décalage (comme illustré précédemment pour l'émetteur 31 de la figure 3). On note N la taille de la transformée de Fourier, qui est aussi le nombre total de sous-porteuses du signal OFDM (mais toutes ne sont pas nécessairement modulées).OR. 0 corresponds to no shift (as previously illustrated for the transmitter 31 of Figure 3). We denote N the size of the Fourier transform, which is also the total number of subcarriers of the OFDM signal (but not all of them are necessarily modulated).
En notant K le nombre de décalages à considérer dans la planification, les valeurs de décalage P(O, pour i=l...K, sont données par : P(O= ρartie_entière ((i-l)*N/K)Noting K the number of offsets to consider in the planning, the offset values P (O, for i = l ... K, are given by: P (O = ρpart_tyere ((i-1) * N / K)
D'une façon générale, tout jeu de décalages tel que la différence des décalages deux à deux est multiple à une unité près de partie_entière (NIK) convient. Dans le cas où NIK est entier, il est possible de restreindre cette condition : on peut dire alors que tout jeu de décalages tel que leur différence deux à deux est multiple de (NIK) convient. Si l'on souhaite exprimer le décalage temporel cyclique, non pas en nombre d'échantillons, mais en durée dc(i), on peut dire également que, pour i=\ ...K :In general, any set of offsets such as the difference of the two-to-two offsets is multiple to one unit near all-part (NIK) is appropriate. In the case where NIK is integer, it is possible to restrict this condition: one can then say that any set of offsets such that their two by two difference is multiple of (NIK) is appropriate. If it is desired to express the cyclic time shift, not a number of samples, but length of c (i), it can be said also that, for i = \ ... K:
T dc (i) = i x — , où T représente la durée d'un temps symbole. dc(i) représente alors la K valeur des décalages temporels cycliques exprimée en secondes ou millisecondes par exemple (selon l'unité dans laquelle est exprimé la durée du temps symbole T). Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est possible de faire coexister dans le réseau des transmissions utilisant la macrodiversité, telle que proposée par l'invention (c'est-à-dire subissant un décalage temporel cyclique des sous-porteuses), et d'autres ne l'utilisant pas. L'accès multiple OFDMA, ou l'accès multiple MC-SS-MA, qui utilisent tous deux la modulation OFDM, sont adaptés à cette mise en œuvre sélective. On considère un ensemble de stations de bases participant à une transmission en macro-diversité donnée, c'est-à-dire émettant simultanément des signaux multiporteuse correspondant à un même signal source. S'il s'agit de macro-diversité pour un utilisateur, peu de stations de base sont concernées, deux par exemple, mais si le terminal reçoit du signal de plusieurs stations, il peut être pertinent d'en utiliser davantage. S'il s'agit de macro-diversité pour un canal broadcast ou multicast, il est possible que toutes les stations du réseaux soient sollicitées.D c T (i) = ix -, wherein T represents the duration of a symbol time. d c (i) then represents the K value of the cyclical time offsets expressed in seconds or milliseconds for example (according to the unit in which the duration of the symbol time T is expressed). In a particular embodiment of the invention, it is possible to coexist in the network transmissions using macrodiversity, as proposed by the invention (that is to say undergoing a cyclic time shift of the sub-carriers ), and others do not use it. OFDMA multiple access, or MC-SS-MA multiple access, which both use OFDM modulation, are suitable for this selective implementation. We consider a set of base stations participating in a given macro-diversity transmission, that is to say simultaneously transmitting multicarrier signals corresponding to the same source signal. If it is macro-diversity for a user, few base stations are involved, for example two, but if the terminal receives signal from several stations, it may be relevant to use more. If it is macro-diversity for a broadcast or multicast channel, it is possible that all the stations of the network are requested.
On note C l'ensemble des sous-porteuses dans la forme d'onde OFDM, et N11 le nombre de sous-porteuses utiles parmi ces C sous-porteuses.C is the set of subcarriers in the OFDM waveform, and N 11 is the number of useful subcarriers among these subcarrier Cs.
Pour chaque transmission en macro-diversité, on définit un sous-canal (au sens OFDMA), c'est-à-dire un sous-ensemble des sous-porteuses C, noté Cdiv, qui vont participer à la transmission de diversité, c'est-à-dire subir le décalage temporel cyclique au sein d'un temps symbole proposé par l'invention. On a : Cdiv d C. Ce sous-ensemble peut éventuellement être dynamique dans le temps si l'on utilise par exemple du saut de fréquence.For each macro-diversity transmission, a subchannel (in the OFDMA sense) is defined, that is to say a subset of the sub-carriers C, denoted by C div , which will participate in the transmission of diversity. that is to say undergo the cyclic time shift within a symbol time proposed by the invention. We have: C div d C. This subset can possibly be dynamic in time if, for example, frequency hopping is used.
On rappelle que la technique de saut de fréquence consiste à modifier dynamiquement la bande de fréquences allouée à un récepteur donné. Cette modification se fait de manière pseudo-aléatoire, pour garantir une variabilité de la réponse du canal.)It is recalled that the frequency hopping technique consists in dynamically modifying the frequency band allocated to a given receiver. This modification is done in a pseudo-random way, to guarantee a variability of the response of the channel.)
Chaque station de base, ou émetteur, applique, pour toutes les transmissions en macro-diversité dans lesquelles elle est impliquée, le même décalage cyclique, c'est-à-dire qu'elle impose le même décalage temporel cyclique à toutes les sous-porteuses de l'ensemble Cdiv. Pour les autres sous-porteuses de C, aucun décalage n'est appliqué. Ceci peut être implémenté de deux façons présentées ci-dessous.Each base station, or transmitter, applies, for all macro-diversity transmissions in which it is involved, the same cyclic shift, that is to say that it imposes the same cyclic time shift on all sub-stations. carriers of the set C div . For the other subcarriers of C, no offset is applied. This can be implemented in two ways presented below.
La première méthode consiste à effectuer deux IFFT ("Fast Fourier Transform", pour "transformée de Fourier rapide") partielles, en séparant les sous-porteuses appartenant à une transmission en diversité pour la station de base considérée des autres sous- porteuses, et en appliquant à la sortie de la IFFT un décalage cyclique. Ensuite, on ajoute les sorties et on insère le préfixe cyclique. Ceci est illustré, dans un autre contexte, sur la figure 6B.The first method consists in performing two partial IFFTs ("Fast Fourier Transform" for "fast Fourier transform"), separating the sub-carriers belonging to a diversity transmission for the considered base station from the other sub-carriers, and applying a cyclic shift at the IFFT output. Then add the outputs and insert the cyclic prefix. This is illustrated in another context in Figure 6B.
La figure 6B illustre en effet le cas de l'utilisation de l'invention dans un contexte de codage espace-temps de type MIMO, dans lequel l'émetteur comprend deux voies et donc deux antennes d'émission 61 et 62. Cependant, si l'on ne considère que l'une des deux voies d'émission 61 ou 62, on peut déduire du schéma de la figure 6B le traitement appliqué aux sous-porteuses dans le cas d'une mise en œuvre sélective des décalages cycliques, pour le cas plus général d'une transmission par une seule antenne d'émission.FIG. 6B illustrates the case of the use of the invention in a MIMO type space-time coding context, in which the transmitter comprises two channels and therefore two transmitting antennas 61 and 62. However, if only one of the two transmission paths 61 or 62 is considered, it can be deduced from the diagram of FIG. 6B the processing applied to the subcarriers in the case of a selective implementation of the cyclic offsets, for the more general case of transmission by a single transmitting antenna.
Plus précisément, on duplique tout d'abord 6I1 les N11 sous-porteuses utiles du signal OFDM. Chaque ensemble de N11 sous-porteuses utiles ainsi créé alimente une voie de traitement particulière.More specifically, first of all is duplicated 6I 1 N 11 useful subcarriers of the OFDM signal. Each set of N 11 useful subcarriers thus created feeds a particular processing path.
Sur une première voie de traitement, les N11 sous-porteuses utiles alimentent un blocOn a first processing channel, the N 11 useful subcarriers feed a block
612 de mise à zéro des sous-porteuses de l'ensemble Cdiv participant à la macro-diversité. L'ensemble résultant, qui comprend N11 sous-porteuses, dont Cdiv sous-porteuses nulles, subit une transformation de Fourier rapide inverse, ou IFFT 6I4. Sur une deuxième voie de traitement, les N11 sous-porteuses utiles alimentent un bloc61 2 of zero subcarriers of the set C div participating in the macro-diversity. The resulting set, which comprises N 11 subcarriers, of which C div subcarriers is null, undergoes inverse fast Fourier transform, or IFFT 6I 4 . On a second processing channel, the N 11 useful subcarriers feed a block
613 de mise à zéro des sous-porteuses "normales", c'est-à-dire qui ne participent pas à la macro-diversité, et ne doivent donc pas subir de décalage temporel cyclique. L'ensemble résultant, qui comprend N11 sous-porteuses, dont Cdiv sous-porteuses non-nulles (seules les sous-porteuses de l'ensemble Cdiv ne sont pas mises à zéro), subit une IFFT 6I4. En sortie de cette IFFT 6I4, on impose un décalage temporel cyclique Dc 6I5.61 3 of "normal" subcarriers, that is to say which do not participate in the macro-diversity, and therefore must not undergo a cyclic time shift. All resulting, which comprises N 11 subcarriers, of which C div sub-carriers non-zero (only the subcarriers of the set C div are not set to zero), undergoes an IFFT 6I 4 . At the output of this IFFT 6I 4 , a cyclic time shift D c 6 I 5 is imposed.
On additionne ensuite 6I6 les signaux de ces deux voies de traitement, avant insertion du préfixe cyclique P 6I7, puis modulation analogique 6I8 et émission du signal résultant.The signals of these two processing channels are then added to the signals 6I 6 , before insertion of the cyclic prefix P 6I 7 , then analog modulation 6I 8 and transmission of the resulting signal.
Une seconde méthode de mise en œuvre sélective de décalages cycliques sur certaines sous-porteuses du signal OFDM consiste à multiplier dans le domaine fréquentiel les sous-porteuses appartenant à une transmission en diversité par une rampe de phase correspondant au décalage cyclique affecté à la station de base. L'utilisation du même décalage cyclique pour toutes les transmissions en macro-diversité de la station de base (i.e. pour toutes les sous-porteuses de Cdiv) permet de limiter la complexité de cette méthode.A second method for selective implementation of cyclic offsets on certain OFDM signal subcarriers is to multiply in the frequency domain the sub-carriers belonging to a diversity transmission by a phase ramp corresponding to the cyclic shift assigned to the radio station. based. The use of the same cyclic shift for all the macro-diversity transmissions of the base station (ie for all the sub-carriers of C div ) makes it possible to limit the complexity of this method.
Cette seconde méthode, alternative à la méthode présentée précédemment en relation avec la figure IA (décalage temporel cyclique des échantillons après la FFT), est illustrée par la figure 9. Cette figure 9 présente un autre exemple de réalisation pratique de l'invention, dans le cas où un décalage temporel cyclique tD est appliqué à l'ensemble des éléments de symbole successifs des sous-porteuses du signal multiporteuse.This second method, which is an alternative to the method presented previously with reference to FIG. 1A (cyclical time shift of the samples after the FFT), is illustrated in FIG. 9. FIG. 9 presents another example of a practical embodiment of the invention, in FIG. the case where a cyclical time shift t D is applied to all the successive symbol elements of the subcarriers of the multicarrier signal.
Contrairement à la méthode de la figure IA, où un décalage temporel cyclique est appliqué après la modulation OFDM (IFFT), dans la variante de la figure 9, un déphasage est appliqué sur chaque élément de données issu du bloc de conversion série/parallèle S/P 90 avant la modulation OFDM (IFFT) 91. Cette réalisation peut être choisie pour sa simplicité d'implémentation quand le retard virtuel doit être appliqué à une sous-partie des sous-porteuses (par opposition au cas où l'on décale toutes les sous-porteuses). On notera que, par souci de simplification, on n'a représenté que sept sous-porteuses subissant un décalage temporel cyclique, les autres sous-porteuses du signal OFDM n'étant pas illustrées par la figure 9. On rappelle qu'un élément de données est un élément à valeur complexe qui module une sous-porteuse, et qui, dans certaines réalisations, peut être un point d'une constellation QPSK, 16QAM, etc. Le déphasage e τ appliqué à chaque élément de données dépend de la fréquence kf de la sous-porteuse associée : comme illustré par la figure 2, un même décalage temporel cyclique tD appliqué à chaque sous-porteuse se traduit en effet par une différence de phase dépendant de la fréquence porteuse de cette sous-porteuse. Ainsi, quand on souhaite appliquer l'invention à tous les éléments de symboles successifs de sous-porteuses, une rampe de phase est appliquée à chaque élément de données avant la modulation OFDM (IFFT). Sur la figure 9, l'élément de données référencé 94, destiné à moduler la sous- porteuse de fréquence/, subit ainsi un déphasage de e τ , et ainsi de suite jusqu'à l'élément de données référencé 95 modulant la sous-porteuse de fréquence 7f, dont les éléments de symboles successifs subissent un déphasage de e τ .Unlike the method of FIG. 1A, where a cyclical time shift is applied after the OFDM (IFFT) modulation, in the variant of FIG. 9, a phase shift is applied to each data element derived from the serial / parallel conversion block S This embodiment can be chosen for its simplicity of implementation when the virtual delay has to be applied to a sub-sub-carrier sub-part (as opposed to the case where all the sub-carriers are shifted). the sub-carriers). It will be noted that, for the sake of simplicity, only seven subcarriers have been shown to undergo a cyclic time shift, the other subcarriers of the OFDM signal not being illustrated by FIG. data is a complex value element that modulates a subcarrier, and which, in some realizations, can be a point of a QPSK constellation, 16QAM, etc. The phase shift e τ applied to each data element depends on the frequency kf of the associated subcarrier: as illustrated in FIG. 2, the same cyclic time shift t D applied to each subcarrier actually results in a difference of phase depending on the carrier frequency of this subcarrier. Thus, when it is desired to apply the invention to all successive subcarrier symbol elements, a phase ramp is applied to each data element prior to OFDM modulation (IFFT). In FIG. 9, the referenced data element 94, intended to modulate the frequency subcarrier /, thus undergoes a phase shift of e τ , and so on until the data element referenced 95 modulating the sub-frequency frequency carrier 7f, whose successive symbol elements undergo a phase shift of e τ .
Après modulation OFDM 91, on insère le préfixe cyclique P 92, avant de procéder à une conversion parallèle/série P/S 93. On notera que les sous-porteuses qui ne participent pas à un lien en macro-diversitéAfter OFDM modulation 91, the cyclic prefix P 92 is inserted, before proceeding to a parallel conversion / P / S series 93. It will be noted that the sub-carriers which do not participate in a macro-diversity link
(i.e. les sous-porteuses n'appartenant pas à Cdiv) sont peu interférentes sur les liens bénéficiant de la macro-diversité (i.e. les sous-porteuses de Cdiv). En effet, les liens bénéficiant de la macro-diversité impliquent généralement toutes les stations de base, dont les signaux sont reçus par le terminal récepteur avec une puissance élevée (et qui auraient été interférents s'ils n'avaient pas participé à la macro-diversité, c'est-à-dire s'ils n'avaient pas subi de décalage cyclique temporel). La technique de l'invention est donc souple par rapport à la façon d'organiser les sous-canaux OFDMA.(ie the subcarriers not belonging to C div ) are not very interfering on the links benefiting from the macro-diversity (ie the sub-carriers of C div ). In fact, links benefiting from macro-diversity generally involve all the base stations, whose signals are received by the receiving terminal with a high power (and which would have been interfering if they had not participated in the macro-diversity). diversity, that is to say if they had not undergone a temporal cyclic shift). The technique of the invention is therefore flexible with respect to how to organize the OFDMA subchannels.
On notera par ailleurs que, sur un sous-canal donné, on peut moduler des symboles QAM ("Quadrature Amplitude Modulation", pour "modulation d'amplitude en quadrature"), ou utiliser la technique MC-SS-MA, sans que cela modifie la façon dont s'applique l'invention.Note also that, on a given subchannel, it is possible to modulate QAM (Quadrature Amplitude Modulation) symbols, or to use the MC-SS-MA technique, without this modify the way in which the invention applies.
On présente désormais, en relation avec les figures 6A et 6B, la mise en œuvre particulière de l'invention dans le contexte d'un codage espace-temps de type MIMO ("Multiple Input Multiple Output", pour "entrées multiples sorties multiples"). En effet, l'invention peut être utilisée conjointement avec les techniques de diversité ou d'augmentation de débit MIMO, aussi appelées codes espace-temps. Dans le cadre de l'invention, l'efficacité de ces techniques est améliorée, car la diversité est accrue. La mise en œuvre de l'invention dans ce contexte est simple, car l'invention ne modifie que les propriétés du canal de transmission, en augmentant la diversité. L'invention peut donc être mise en oeuvre de manière peu complexe sur le plan algorithmique dans le contexte MIMO.FIGS. 6A and 6B show the particular implementation of the invention in the context of a MIMO-type space-time coding ("Multiple Input Multiple Output", for "multiple multiple input multiple outputs" ). Indeed, the invention can be used in conjunction with MIMO diversity or rate increase techniques, also called space-time codes. In the context of the invention, the efficiency of these techniques is improved because the diversity is increased. The implementation of the invention in this context is simple because the invention modifies only the properties of the transmission channel, increasing the diversity. The invention can therefore be implemented in a slightly complex manner on the algorithmic level in the MIMO context.
La figure 6A rappelle la structure d'un émetteur de l'art antérieur, comprenant deux antennes d'émission 61 et 62, et mettant en œuvre une technique MIMO, par exemple selon le principe du schéma d'Alamouti (présenté par exemple dans "A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless Communications", IEEE JSAC, octobre 1998, p. 1457- 1458 par S. M. Alamouti). L'Homme du Métier étendra sans difficulté l'exemple de l'émetteur des figures 6A et 6B à un émetteur comprenant plus de deux antennes d'émission.FIG. 6A recalls the structure of a transmitter of the prior art, comprising two transmission antennas 61 and 62, and implementing a MIMO technique, for example according to the principle of the Alamouti scheme (presented for example in "A Simple Transmitter Diversity Scheme for Wireless Communications", IEEE JSAC, October 1998, p. 1457-1458 by SM Alamouti). Those skilled in the art will easily extend the example of the emitter of FIGS. 6A and 6B to a transmitter comprising more than two transmitting antennas.
On considère un jeu 60 d'ensemble de données référencés 6O1, 6O2 à 60m, qui alimentent chacun un codeur/modulateur 631 à 63m. Les sorties en parallèle de ces codeurs/modulateurs 63 j à 63m alimentent à leur tour un bloc 64 de multiplexage OFDMA ou MC-SS-MA. Le signal multiplexe délivré en sortie de ce bloc 64 subit un codage espace-temps 65, qui est effectué en parallèle sur chaque sous-porteuse de la modulation OFDM. Le codage espace-temps 65 génère deux signaux distincts mais liés par la matrice de codage espace-temps, qui alimentent chacun l'une des deux voies d'émission 61 et 62. Sur chacune de ces voies 61, 62, le signal subit une transformation de Fourier rapide inverse IFFT 6I4, 624. On lui ajoute ensuite un préfixe cyclique P 6I7, 62,, avant de réaliser une modulation analogique 6I8, 628, et d'émettre le signal résultant sur l'une des antennes d'émission 61, 62.Consider a set 60 data set referenced 6O 1 , 6O 2 to 60 m , which each feed a coder / modulator 63 1 to 63 m . The parallel outputs of these encoders / modulators 63 j to 63 m in turn supply an OFDMA or MC-SS-MA multiplexing block 64. The multiplexed signal outputted from this block 64 undergoes a space-time encoding 65, which is performed in parallel on each subcarrier of the OFDM modulation. The space-time coding 65 generates two separate signals but linked by the space-time coding matrix, which each feed one of the two transmission channels 61 and 62. On each of these channels 61, 62, the signal undergoes a signal. inverse fast Fourier transformation IFFT 6I 4 , 62 4 . It is then added a cyclic prefix P 6I 7 , 62 ,, before performing an analog modulation 6I 8 , 62 8 , and transmit the resulting signal on one of the transmitting antennas 61, 62.
La figure 6B illustre la mise en œuvre de l'invention dans un émetteur, ou une station de base utilisant un code espace-temps. Un tel émetteur selon l'invention diffère de celui de la figure 6A en ce qu'en sortie du bloc de codage espace-temps 65, et sur chacune des deux voies d'émission 61, 62, on duplique 6I1, 62j l'ensemble des Nu sous-porteuses utiles. Comme décrit précédemment pour la première voie d'émission 61, on réalise, sur chacune des deux voies d'émission 61, 62 les traitements successifs suivants : - pour un premier ensemble de Nu sous-porteuses utiles, on met à zéro 6I2,Figure 6B illustrates the implementation of the invention in a transmitter, or a base station using a space-time code. Such an emitter according to the invention differs from that of FIG. 6A in that at the output of the space-time coding block 65, and on each of the two transmission paths 61, 62, one duplicates 6I 1 , 62j the set of N u subcarriers useful. As previously described for the first transmission channel 61, the following successive processes are carried out on each of the two transmission paths 61, 62: for a first set of N u useful subcarriers, 6I 2 is set to zero ,
622 les sous-porteuses qui participent à la macro-diversité et doivent donc subir un décalage temporel cyclique ; pour un deuxième ensemble de Nu sous-porteuses utiles, on met à zéro 6I3,62 2 the sub-carriers that participate in the macro-diversity and must therefore undergo a cyclical time shift; for a second set of N u useful subcarriers, is set to zero 6I 3 ,
623 les sous-porteuses qui ne participent pas à la macro-diversité et ne doivent donc pas subir de décalage temporel cyclique.62 3 sub-carriers that do not participate in the macro-diversity and therefore must not undergo a cyclical time shift.
Après mise à zéro, chacun des ensembles de sous-porteuses de chacune des voies subit une IFFT 6I4, 624. Ensuite, seuls les deuxièmes ensembles de sous-porteuses de chacune des deux voies 61, 62 (i.e. ceux qui ont traversé le bloc référencé 6I3, 623 de mise à zéro des sous-porteuses qui ne participent pas à la macro-diversité), subissent un décalage temporel cyclique Dc 6I5, 625.After zeroing, each of the subcarrier sets of each of the channels undergoes an IFFT 6I 4 , 62 4 . Then, only the second sets of sub-carriers of each of the two channels 61, 62 (ie those which crossed the block referenced 6I 3 , 62 3 of zero of the subcarriers which do not participate in the macro-diversity), undergo a cyclic time shift D c 6I 5 , 62 5 .
Sur chacune des voies d'émission 61, 62, on additionne ensuite 6I6 626 les premier et deuxième ensembles de sous-porteuses, avant insertion du préfixe cyclique P 6I7, 627, puis modulation analogique 6I8, 628 et émission du signal résultant.On each of the transmission channels 61, 62, then is added 6I 6 62 6 the first and second sets of sub-carriers, prior to insertion of the cyclic prefix P 6I 7, 62 7, then analog modulation 6I 8, 62 8 and emission the resulting signal.
La mise en œuvre de l'invention dans une station de base utilisant une technique de codage MIMO permet d'émettre, sur chacune des antennes d'émission, un ensemble constitué d'un symbole et du même symbole décalé temporellement de manière cyclique. Le même décalage temporel cyclique est appliqué sur chacune des voies d'émission de la station de base considérée. Les signaux émis par chacune des antennes sont liés les uns aux autres par la matrice de codage espace-temps 65.The implementation of the invention in a base station using a MIMO coding technique makes it possible to transmit, on each of the transmitting antennas, a set consisting of a symbol and the same symbol shifted cyclically in time. The same cyclical time shift is applied to each of the transmission channels of the considered base station. The signals emitted by each of the antennas are linked to each other by the space-time coding matrix 65.
On notera que, sur les figures 6A et 6B, on n'a pas représenté l'insertion de symboles comportant des éléments de référence pour la synchronisation ou l'estimation de canal. Cette opération est classique pour l'Homme du Métier, qui déduira sans peine son implémentation dans le cadre de l'invention.It should be noted that in FIGS. 6A and 6B, the insertion of symbols comprising reference elements for synchronization or channel estimation has not been represented. This operation is conventional for the skilled person, which will easily deduce its implementation in the context of the invention.
On notera également que, comme décrit précédemment, on peut déduire facilement du schéma de la figure 6B la structure d'un dispositif d'émission de l'invention qui ne mettrait pas en œuvre un codage espace-temps en supprimant simplement l'une des deux voies d'émission, par exemple la deuxième voie d'émission 62 (ce qui revient à supprimer l'ensemble des blocs successifs référencés 62! , 622, 623, 624, 625, 626, 627 et 628).It will also be noted that, as previously described, it is easy to deduce from the diagram of FIG. 6B the structure of a transmission device of the invention that would not implement a space-time coding simply by deleting one of the two transmission channels, for example the second transmission channel 62 (which amounts to eliminating all the successive blocks referenced 62 !, 62 2 , 62 3 , 62 4 , 62 5 , 62 6 , 62 7 and 62 8 ).
On présente enfin, en relation avec la figure 7, un exemple numérique de mise en œuvre de décalages temporels cycliques dans un réseau multicellulaire à porteuse unique.Finally, in connection with FIG. 7, a numerical example of implementation of cyclic time offsets in a multicellular single-carrier network is presented.
On considère un système OFDM comprenant 736 sous-porteuses modulées, avec une taille de transformée de Fourier de 1024 points. L'intervalle de garde comporte 128 échantillons.An OFDM system comprising 736 modulated subcarriers is considered, with a Fourier transform size of 1024 points. The guard interval has 128 samples.
Les sous-porteuses modulées (ou sous-porteuses utiles) sont numérotées de 0 à 735, et la relation entre le numéro de sous-porteuse modulée i, et l'indice ffi_index(j) correspondant à l'indice de cette sous-porteuse dans le vecteur qui subit la FFT (ou plus précisément la IFFT) est la suivante :The modulated subcarriers (or useful subcarriers) are numbered from 0 to 735, and the relation between the modulated subcarrier number i, and the index ffi_index (j) corresponding to the index of this subcarrier in the vector that undergoes the FFT (or more precisely the IFFT) is the following:
On considère la voie descendante, de la station de base vers un récepteur mobile. La trame est constituée de "modulation units", définies comme un ensemble de 32 sous- porteuses adjacentes utilisées pendant 10 temps symboles consécutifs. Le premier temps symbole d'une telle "modulation unit" est constitué par un préambule, et les neuf temps symboles suivants comportent des données utiles pour un utilisateur, un groupe "multicast", ou pour tous les utilisateurs (dans le cas d'une diffusion de type "broadcast"). The downlink is considered from the base station to a mobile receiver. The frame consists of "modulation units", defined as a set of 32 adjacent subcarriers used for 10 consecutive symbol times. The first symbol time of such a "modulation unit" is constituted by a preamble, and the following nine symbol times comprise data useful for a user, a "multicast" group, or for all the users (in the case of a broadcasting type broadcast).
On peut transmettre en parallèle 23 "modulation units". La première comporte les sous-porteuses de 0 à 31, la seconde de 32 à 63, ... , la 23lème les sous-porteuses de 714 à 735. Une trame comporte cent symboles OFDM, ce qui correspond à la durée de dix23 "modulation units" can be transmitted in parallel. The first has subcarriers from 0 to 31, the second from 32 to 63, ..., the 23 lth the subcarriers from 714 to 735. One frame contains one hundred OFDM symbols, which corresponds to the duration of ten
"modulation units" ; une trame comporte donc 230 "modulation units"."modulation units"; a frame therefore comprises 230 "modulation units".
Les allocations utilisent un saut de fréquence, c'est-à-dire qu'un utilisateur n'utilise pas la même "modulation unit" deux fois de suite, afin de moyenner l'interférence intercellulaire. Le système est déployé dans un contexte multicellulaire à fréquence centrale unique, c'est-à-dire qui utilise une seule fréquence, ou bande de fréquence étroite (le facteur de réutilisation spectrale est donc égal à 1). On considère que le système est synchrone, c'est-à-dire que les symboles OFDM de toutes les cellules sont alignés temporellement, de façon à ce que l'essentiel de l'énergie reçue corresponde à des trajets de retard inférieur à la durée du préfixe cyclique.The allocations use a frequency hopping, that is, a user does not use the same "modulation unit" twice in succession to average intercell interference. The system is deployed in a multicellular context with a single central frequency, that is to say that uses a single frequency, or narrow frequency band (the spectral reuse factor is therefore equal to 1). It is considered that the system is synchronous, that is, the OFDM symbols of all the cells are temporally aligned, so that the bulk of the received energy corresponds to paths of delay less than the duration of the cyclic prefix.
On adopte une planification des décalages temporels cycliques dans le réseau avec un motif de répétition de trois. Les décalages cycliques sont pris égaux à 0, 1024/3=341, et 1024*2/3=682. Le déploiement multi-cellulaire se fait comme indiqué sur la figure 7 : le réseau 50 comporte un premier sous-ensemble de cellules géographiques qui n'appliquent pas de décalage temporel cyclique (DC=O), un deuxième sous-ensemble de cellules qui appliquent un décalage temporel cyclique de DC=341 échantillons, et un troisième sous- ensemble de cellules qui appliquent un décalage temporel cyclique de DC=682 échantillons. Deux cellules voisines du réseau 50 appartiennent toujours à deux sous- ensembles distincts, i.e. que deux cellules voisines appliquent toujours aux signaux émis des décalages temporels cycliques différents.A schedule of cyclic time offsets in the network is adopted with a repeating pattern of three. Cyclic offsets are taken as 0, 1024/3 = 341, and 1024 * 2/3 = 682. The multi-cellular deployment is as shown in FIG. 7: the network 50 comprises a first subset of geographical cells that do not apply a cyclic time shift (DC = O), a second subset of cells that apply a cyclic time shift of DC = 341 samples, and a third subset of cells that apply a cyclic time shift of DC = 682 samples. Two neighboring cells of the network 50 always belong to two distinct subsets, i.e. two neighboring cells always apply to the transmitted signals different cyclic time offsets.
On crée ensuite un groupe de "multicast" sur plusieurs cellules du réseau. Ce groupe est défini par une suite de "modulation units" (une séquence de sauts de fréquence), identique pour toutes les stations de base participant à la diffusion "multicast". Cette séquence est par exemple : {0,10,12,5,3,2,0,0,0,0,0}, ce qui signifie l'utilisation de la modulation unit N°0, puis N°10, puis N°12, puis n°5, puis N°3, puis N°2, puis silence pendant la seconde moitié de trame (par exemple pour une transmission "multicast" nécessitant la moitié du débit).We then create a group of "multicast" on several cells of the network. This group is defined by a sequence of "modulation units" (a sequence of frequency hops), identical for all base stations participating in the "multicast" broadcast. This sequence is for example: {0,10,12,5,3,2,0,0,0,0,0}, which means the use of the modulation unit No. 0, then No. 10, then N ° 12, then n ° 5, then N ° 3, then N ° 2, then silence during the second half of frame (for example for a transmission "multicast" requiring half of the flow).
Toutes les stations de base diffusant ce "multicast" utilisent ces "modulations units" dans chaque trame, et appliquent chacune à ces "modulations units" le décalage cyclique qui leur a été attribué lors de la planification du réseau.All base stations broadcasting this "multicast" use these "modulations units" in each frame, and each apply to these "modulations units" the cyclic shift that was assigned to them during network planning.
La figure 8 illustre schématiquement la structure d'un récepteur de l'invention. Par souci de simplification, on n'a représenté sur la figure 8, que les éléments du récepteur nécessaires à la compréhension de l'invention.Figure 8 schematically illustrates the structure of a receiver of the invention. For the sake of simplification, FIG. 8 only shows the receiver elements necessary for understanding the invention.
Un tel récepteur comprend une antenne de réception 70, sur laquelle arrive un signal combiné, qui correspond aux sommes des contributions des signaux émis par plusieurs émetteurs de cellules distinctes du réseau, fonctionnant en macro-diversité. Dans l'exemple de la figure 7, on considère que le signal combiné incident sur l'antenne de réception 70 provient de deux émetteurs 71 et 72, qui ont tous deux émis un signal multiporteuse, correspondant à un même signal source (c'est-à-dire véhiculant les mêmes données utiles), mais qui a subi, pour au moins certaines de ses sous-porteuses, un décalage temporel cyclique différent, caractéristique de la cellule à laquelle appartient l'émetteur 71, 72.Such a receiver comprises a reception antenna 70, on which arrives a combined signal, which corresponds to the sums of the contributions of the signals emitted by several emitters of distinct cells of the network, operating in macro-diversity. In the example of FIG. 7, it is considered that the combined signal incident on the reception antenna 70 comes from two transmitters 71 and 72, which have both transmitted a multicarrier signal, corresponding to the same source signal (this is ie conveying the same useful data), but which has undergone, for at least some of its subcarriers, a different cyclical time shift characteristic of the cell to which the transmitter 71, 72 belongs.
Le signal reçu sur l'antenne 70 subit une démodulation 73. Le récepteur comprend également des moyens 74 et 75 d'estimation de chacun des canaux de transmission vers chacun des émetteurs 71 et 72. Ces moyens d'estimation 74, 75 permettent d'estimer de manière dissociée le canal vers chacun des émetteurs, en tenant compte des décalages temporels cycliques présents dans le signal combiné, comme illustré précédemment par la figure 4.The signal received on the antenna 70 undergoes a demodulation 73. The receiver also comprises means 74 and 75 for estimating each of the transmission channels to each of the transmitters 71 and 72. These estimation means 74, 75 make it possible to to dissociate the channel towards each of the transmitters, taking into account the cyclic time offsets present in the combined signal, as previously illustrated in FIG. 4.
L'estimation de canal se fait classiquement au moyen d'éléments de symboles pilotes, qui correspondent à la modulation de sous-porteuses par des éléments de référence, appelés pilotes, dont la valeur à l'émission est connue du récepteur (par opposition aux éléments de symboles qui correspondent à la modulation de sous-porteuses par des éléments de données informatifs, dont la valeur à l'émission n'est pas connue a priori du récepteur). Ces éléments de symbole pilotes peuvent être groupés en début de trame par exemple, sous forme de symboles de référence. Ils peuvent également être répartis, selon un motif prédéterminé, dans l'ensemble du plan temps-fréquence : on parle alors de pilotes répartis.The channel estimation is conventionally done by means of pilot symbol elements, which correspond to the modulation of subcarriers by reference elements, called pilots, whose transmission value is known to the receiver (as opposed to symbol elements which correspond to the modulation of subcarriers by informative data elements, whose value at the time of transmission is not known a priori of the receiver). These pilot symbol elements can be grouped at the beginning of the frame by example, in the form of reference symbols. They can also be distributed, in a predetermined pattern, throughout the time-frequency plane: it is called distributed pilots.
Après estimation des différents canaux de transmission, le récepteur peut reconstruire 76 le signal source S, à partir des fonctions de transfert des canaux estimés.After estimation of the different transmission channels, the receiver can reconstruct the source signal S from the transfer functions of the estimated channels.
Plus précisément, le récepteur de la figure 8 fonctionne selon une technique de discrimination de sources, selon laquelle il estime séparément les différents canaux entre les points d'émission 71, 72, et le point de réception. Ainsi, le canal entre le premier point d'émission 71 et le point de réception est estimé par le premier module d'estimation référencé 74 et le canal entre le second point d'émission 72 et le point de réception est estimé par le second module d'estimation de canal référencé 75. L'estimation des canaux est alors effectuée selon les étapes suivantes :More precisely, the receiver of FIG. 8 operates according to a source discrimination technique, according to which it estimates separately the different channels between the emission points 71, 72, and the reception point. Thus, the channel between the first transmission point 71 and the reception point is estimated by the first referenced estimation module 74 and the channel between the second transmission point 72 and the reception point is estimated by the second module referenced channel estimate 75. The estimation of the channels is then carried out according to the following steps:
1. Dans le module de démodulation 73, un symbole OFDM est reçu, le préfixe cyclique est supprimé et le symbole subit une FFT pour obtenir les éléments de données modulant chaque sous-porteuse du signal.1. In the demodulation module 73, an OFDM symbol is received, the cyclic prefix is deleted and the symbol is FFT-fed to obtain the data elements modulating each subcarrier of the signal.
2. Les modules d'estimation 74 et 75 sélectionnent les éléments de référence (pilotes) et remplacent tous les autres éléments de données par des zéros. Les éléments de données ainsi obtenus sont filtrés par une IFFT pour obtenir un nouveau symbole OFDM (décrit en temps). Chaque module d'estimation de canal 74 ou 75 sélectionne les échantillons temporels du symbole OFDM obtenu correspondant à la plage de retards présumés pour un point d'émission donné 71, 72. Ces plages de retards sont obtenues par, d'une part, la connaissance des retards cycliques appliqués par les points d'émission 71 et 72 et, d'autre part, une hypothèse de retard maximal des multitrajets, lequel retard maximal est classiquement considéré comme étant inférieur à la longueur de l'intervalle de garde (ou du préfixe cyclique). Les autres échantillons temporels sont remplacés par des zéros. Le premier module d'estimation de canal 74 obtient ainsi un jeu d'échantillons temporels A et le second module d'estimation de canal 75 obtient un jeu d'échantillons temporels B. 3. Le premier module d'estimation de canal 74 filtre le jeu d'échantillons A par une FFT, et obtient ainsi une estimation des éléments de référence (pilotes) émis par le premier point d'émission 71. De même, le second module d'estimation de canal 75 filtre le jeu d'échantillons B par une FFT, et obtient ainsi une estimation des éléments de référence (pilotes) émis par le second point d'émission 72. 4. Les estimations de canal entre le premier point d'émission 71 et le point de réception sont disponibles sur quelques sous-porteuses, à quelques temps symbole donnés. Ils sont interpolés par le premier module d'estimation de canal 74 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 premier point d'émission 71 et le point de réception sont disponibles pour chaque élément de symbole. Le second module d'estimation de canal 75 obtient de manière similaire des estimations du canal entre le second point d'émission 72 et le point de réception, qui sont disponibles pour chaque élément de symbole. Dans un deuxième mode de fonctionnement, un récepteur de l'invention peut fonctionner selon une technique de réception OFDM classique, mais en exploitant la diversité introduite par les émetteurs de l'invention. Un tel mode de fonctionnement s'applique quand les éléments de symbole transmettant des informations utiles sont décalés de la même façon que les éléments de symbole pilotes, c'est-à-dire que les retards virtuels appliqués par chaque point d'émission aux éléments de symbole pilotes sont aussi appliqués aux éléments de symboles transmettant des informations utiles. En effet, la diversité consiste à exploiter, en réception, la combinaison de signaux reçus de différents points d'émission, correspondant à un même signal source affecté de décalages temporels cycliques différents, caractéristiques du point d'émission. Dans le cas où les éléments de symboles informatifs ou utiles ne subissent pas le même décalage temporel cyclique que les éléments de symboles pilotes, les éléments de symboles informatifs en provenance des différents émetteurs ne se combinent pas de la même manière que les pilotes, et l'estimation de canal réalisée à partir des pilotes combinés ne peut donc pas être exploitée pour déterminer les éléments de données informatifs. En réception, on met alors en œuvre les étapes suivantes:2. The estimation modules 74 and 75 select the reference elements (pilots) and replace all the other data elements with zeros. The data elements thus obtained are filtered by an IFFT to obtain a new OFDM symbol (described in time). Each channel estimation module 74 or 75 selects the time samples of the obtained OFDM symbol corresponding to the range of presumed delays for a given emission point 71, 72. These delay ranges are obtained by, on the one hand, the cyclic delays applied by the emission points 71 and 72 and, secondly, a maximum delay hypothesis of the multipath, which maximum delay is conventionally considered to be less than the length of the guard interval (or cyclic prefix). The other time samples are replaced by zeros. The first channel estimation module 74 thus obtains a set of temporal samples A and the second channel estimation module 75 obtains a set of temporal samples B. 3. The first channel estimation module 74 filters the sample set A by an FFT, and thus obtains an estimate of the reference elements (pilots) emitted by the first transmission point 71. Similarly, the second channel estimation module 75 filters the set of samples B by an FFT, and thus obtains an estimate of the reference elements (pilots) emitted by the second transmission point 72. 4. The channel estimates between the first transmission point 71 and the point are available on some sub-carriers, at some given symbol times. They are interpolated by the first channel estimation module 74 in frequency and / or time to obtain an estimate of the channel on each subcarrier at each symbol time. Thus estimates of the channel between the first transmission point 71 and the reception point are available for each symbol element. The second channel estimation module 75 similarly obtains estimates of the channel between the second transmission point 72 and the reception point, which are available for each symbol element. In a second mode of operation, a receiver of the invention can operate according to a conventional OFDM reception technique, but by exploiting the diversity introduced by the transmitters of the invention. Such an operating mode applies when the symbol elements conveying useful information are shifted in the same way as the pilot symbol elements, i.e. the virtual delays applied by each transmission point to the elements. Symbol symbols are also applied to symbol elements conveying useful information. Indeed, the diversity consists in exploiting, in reception, the combination of signals received from different emission points, corresponding to the same source signal affected by different cyclic time offsets, characteristic of the emission point. In the case where the informative or useful symbol elements do not undergo the same cyclic time shift as the pilot symbol elements, the information symbol elements from the different transmitters do not combine in the same way as the drivers, and the Therefore, the channel estimation performed from the combined drivers can not be exploited to determine the informative data elements. In reception, the following steps are then implemented:
1. Un symbole OFDM est reçu, le préfixe cyclique est supprimé et le symbole subit une FFT pour obtenir les éléments de données modulant chaque sous-porteuse.1. An OFDM symbol is received, the cyclic prefix is removed, and the symbol is FFTed to obtain the data elements modulating each subcarrier.
2. Les éléments de référence (pilotes) sont estimés. Chaque élément de référence estimé permet l'estimation du canal global (somme des canaux provenant de chaque point d'émission) sur une sous-porteuse, à un temps symbole donné. 3. Les estimations de canal disponibles sur quelques sous-porteuses, à quelques temps symbole donnés sont interpolés en fréquence et/ou en temps afin d'obtenir une estimation du canal sur chaque sous-porteuse, à chaque temps symbole. 4. Les éléments de données transmettant des informations utiles sont estimés en utilisant les estimations de canal fournies par les étapes 1 à 3 précédentes. Cette réception est un réception OFDM "classique". Cependant le signal reçu bénéficie d'une diversité accrue grâce au procédé d'émission décrit dans le présent document. L'invention, par introduction de décalages temporels cycliques de certaines sous- porteuses modifie artificiellement les propriétés du canal de transmission. Le récepteur de la figure 8 doit donc avoir connaissance de ces modifications pour, par exemple, pouvoir effectuer l'estimation de canal dans de bonnes conditions.2. The reference elements (pilots) are estimated. Each estimated reference element allows estimation of the overall channel (sum of the channels from each emission point) on a sub-carrier, at a given symbol time. 3. Available channel estimates on some subcarriers, at some given symbol times are interpolated in frequency and / or time in order to obtain an estimate of the channel on each subcarrier at each symbol time. 4. Data elements conveying useful information are estimated using channel estimates provided by previous steps 1-3. This reception is a "classic" OFDM reception. However, the signal received benefits from increased diversity thanks to the transmission method described in this document. The invention, by introducing cyclic time offsets of certain subcarriers artificially modifies the properties of the transmission channel. The receiver of Figure 8 must be aware of these changes to, for example, perform the channel estimation in good conditions.
La figure 10 illustre de manière schématique un dispositif d'émission de l'invention. Seuls les éléments participant à la mise en œuvre de l'invention ont été représentés sur la figure 10, qui ne vise donc pas à décrire de manière exhaustive l'ensemble des éléments d'un émetteur OFDM. Un tel émetteur comprend un bloc de traitement 101 et au moins une antenne d'émission 102 (plusieurs dans le cas du MIMO). Les données à transmettre 100 subissent une conversion série/parallèle S/P 103, puis une modulation OFDM 104 (IFFT). L'émetteur comprend des moyens 105 d'affectation d'un décalage temporel cyclique Dc à certaines (ou toutes) sous-porteuses issues de la modulation OFDM 104. après décalage Dc Figure 10 schematically illustrates a transmission device of the invention. Only the elements involved in the implementation of the invention have been shown in FIG. 10, which is therefore not intended to exhaustively describe all the elements of an OFDM transmitter. Such an emitter comprises a processing block 101 and at least one transmitting antenna 102 (several in the case of MIMO). The data to be transmitted 100 undergo a S / P 103 serial / parallel conversion, then an OFDM modulation 104 (IFFT). The transmitter comprises means 105 for allocating a cyclic time shift D c to some (or all) sub-carriers from the OFDM modulation 104. after offset D c
105, on insère un préfixe cyclique P 106, avant d'effectuer une conversion parallèle/série105, a cyclic prefix P 106 is inserted, before performing a parallel / serial conversion
107, pour obtenir le signal OFDM à émettre sur l'antenne 102.107, to obtain the OFDM signal to be transmitted on the antenna 102.
Un tel émetteur peut mettre en œuvre, soit la variante de réalisation de la figure 6B (décrite dans le cas particulier du MIMO), soit la variante de la figure 9 (décalage par rampe de phase), de sorte que le décalage temporel cyclique peut être effectué, soit en temporel sur les sous-porteuses après modulation OFDM et IFFT, soit en fréquentiel, par multiplication des éléments de données par une rampe de phase, avant modulation OFDM et IFFT. Such a transmitter can implement either the variant embodiment of FIG. 6B (described in the particular case of MIMO) or the variant of FIG. 9 (phase ramp offset), so that the cyclic time shift can be performed, either in time on the subcarriers after OFDM and IFFT modulation, or in frequency, by multiplication of the data elements by a phase ramp, before OFDM modulation and IFFT.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008019542A1 (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Zte Corporation | A method for laying out sfn based on ofdm technology |
| US8681766B2 (en) | 2007-09-19 | 2014-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Resource remapping and regrouping in a wireless communication system |
| CN110121657A (en) * | 2016-09-30 | 2019-08-13 | 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 | The positioning split based on message |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002025857A1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-28 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Cyclic delay diversity for mitigating isi in ofdm systems |
-
2005
- 2005-10-17 WO PCT/EP2005/055322 patent/WO2006069826A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002025857A1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-28 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Cyclic delay diversity for mitigating isi in ofdm systems |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DAMMANN A ET AL: "Beamforming in combination with space-time diversity for broadband OFDM systems", ICC 2002. 2002 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS. CONFERENCE PROCEEDINGS. NEW YORK, NY, APRIL 28 - MAY 2, 2002, IEEE, NEW YORK, NY , USA, vol. 1, 28 April 2002 (2002-04-28), pages 165 - 171, XP010589479, ISBN: 0-7803-7400-2 * |
| OLOFSSON H ET AL: "Transmitter diversity with antenna hopping for wireless communication systems", IEEE 47TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, 1997, PHOENIX, AZ, USA 4-7 MAY 1997, IEEE, NEW YORK, NY, USA, vol. 3, 4 May 1997 (1997-05-04), pages 1743 - 1747, XP010229066, ISBN: 0-7803-3659-3 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008019542A1 (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Zte Corporation | A method for laying out sfn based on ofdm technology |
| US8681766B2 (en) | 2007-09-19 | 2014-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Resource remapping and regrouping in a wireless communication system |
| USRE47374E1 (en) | 2007-09-19 | 2019-04-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Resource remapping and regrouping in a wireless communication system |
| USRE47486E1 (en) | 2007-09-19 | 2019-07-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Resource remapping and regrouping in a wireless communication system |
| CN110121657A (en) * | 2016-09-30 | 2019-08-13 | 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 | The positioning split based on message |
| CN110121657B (en) * | 2016-09-30 | 2024-04-09 | 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 | Positioning based on message splitting |
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