Brevet FR2706101A1 — publié le 19941209

PROCEDE POUR EGALISER UN BLOC DE DONNEES EN RECEPTION DANS UN SYSTEME DE COMMUNICATION A ACCES MULTIPLE A REPART IT ION DANS LE TEMPS ET RECEPTEUR METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé pour égaliser un bloc de données en réception dans un système de communication à accès multiple à répartition dans le temps. Elle vise également un récepteur mettant en oeuvre ce procédé. L'égalisation d'un bloc de données en réception dans un système de communication à accès multiple à répartition dans le temps (AMRT) est nécessaire pour prendre en compte les dispersions temporelles existant dans des canaux multi-voies et conduisant à des interférences inter-symboles. Le dimensionnement d'un bloc de données B, représenté de façon schématique en figure 1 et comprenant des symboles de début SD et de fin SF, des symboles de données D et une séquence d'apprentissage A insérée au milieu des données, résulte d'un compromis entre - les besoins du service, à savoir le nombre 2N de symboles de données à transmettre par bloc - le taux de variation du canal de transmission qui impose une limite supérieure btmax au nombre de symboles de données dans le bloc et des limites inférieure et supérieure à la longueur de la séquence d'apprentissage ; et - l'efficacité requise de la voie radio, qui impose une limite inférieure à la valeur du rapport du nombre de symboles de données dans le bloc sur la longueur totale du bloc. Une première solution consiste à prévoir une égalisation sans dispositif de poursuite des variations de canal. Si le bloc reçu est trop long, alors la réponse impulsionnelle estimée au centre n'est plus valable aux extrémités. On est alors contraint de n'utiliser que des blocs très courts, ce qui implique un faible nombre de données par rapport aux symboles d'apprentissage. Une autre solution consiste à prévoir une égalisation avec utilisation permanente d'un dispositif de poursuite, Mais si le bloc reçu est court par rapport au taux de variation du canal, alors la réponse impulsionnelle estimée au centre reste valable aux extrémités. Dans ce cas, le dispositif de poursuite est utilisé alors qu'il n'est pas nécessaire, ce qui conduit à une consommation excessive. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé pour égaliser un bloc de données en réception dans un système à accès multiple à répartition dans le temps. Suivant l'invention, à la réception du bloc, on estime la réponse impulsionnelle du canal sur lequel ce bloc a été transmis, on évalue un ensemble de paramètres de réception, on détermine à partir dudit ensemble de paramètres une longueur optimale du bloc, et si cette longueur optimale est inférieure à la longueur réelle du bloc, on entreprend une poursuite des variations du canal. Ainsi, avec le procédé selon l'invention, la complexité de traitement et la consommation sont minimisées tout en préservant les performances de la réception, puisqu'une poursuite des variations du canal n'est entreprise que lorsque une longueur réelle du bloc trop élevée peut contribuer à rendre la réponse impulsionnelle estimée non valable aux extrémités du bloc. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un récepteur appartenant à un système de communication à accès multiple à répartition dans le temps, comprenant des moyens pour égaliser un bloc de données transmis sur un canal de communication, ces moyens égaliseurs comportant des moyens pour poursuivre les variations de ce canal, mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour déterminer en fonction d'un ensemble de paramètres de réception une longueur optimale du bloc, des moyens pour comparer cette longueur optimale à la longueur réelle du bloc et des moyens pour activer les moyens de poursuite de variation du canal uniquement lorsque les moyens de comparaison indiquent que la longueur optimale du bloc est inférieure à la longueur réelle du bloc. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 représente la structure d'un bloc de données ; et - la figure 2 est un synoptique des opérations essentielles mises en oeuvre dans le procédé selon l'invention. On va maintenant expliquer le principe du procédé d'égalisation selon l'invention. I1 existe une valeur optimale Nopt pour la longueur d'un bloc, qui dépend des paramètres suivants - de la longueur du canal ; - de la longueur de la séquence d'apprentissage ; - du rapport signal à bruit ; - de l'écart de fréquence maximal dû à l'effet Doppler ; - de la période symbole, qui est l'inverse du débit symbole ; et - du module des symboles. La longueur du canal, la longueur de la séquence d'apprentissage, la période symbole et le module des symboles sont connus au niveau du récepteur. Un exemple de structure d'une séquence d'apprentissage, qui en détermine notamment la longueur, est décrit dans la demande de brevet français 92 13847 déposée le 18 Novembre 1992 au nom du présent déposant. Le rapport signal à bruit et l'écart de fréquence maximal dû à l'effet Doppler peuvent être estimés, mais sont généralement calculés pour d'autres besoins au sein du récepteur. On peut ainsi au niveau d'un récepteur déterminer la longueur optimale Nopt, au sens des performances requises par le système de communication. I1 est avantageux de dresser une ou plusieurs tables de vérité fournissant la longueur optimale Nopt en fonction des paramètres précités. Trois méthodes peuvent être utilisées pour générer le contenu de ces tables de vérité. Une première méthode consiste à prendre en compte des résultats de simulation telles que celles présentés dans l'article "An investigation of block-adaptive decision feedback equalization for frequency selective fading channels" (Investigation d'égalisation adaptative de bloc à retour de décision pour canaux à fading sélectif en fréquences) de G.W. DAVIDSON, D.D. FALCONER et A.U.H. SHEIKH, Canadian J.Elect. & Comp.Eng, vol.13 No.3-4, 1988, qui divulgue des résultats de simulation pour un égaliseur à retour de décision mettant en évidence l'influence de la longueur de la séquence d'apprentissage sur les performances d'un récepteur. A titre d'exemple, des travaux de simulation ont été effectués par les inventeurs sur des égaliseurs hybrides à retour de décision adaptatif (DFSE) mettant en oeuvre un estimateur de séquence à probabilité maximum (MLSE) utilisant un algorithme de Viterbi. Ces travaux ont mis en évidence une longueur optimale d'une séquence d'apprentissage et ont débouché sur une méthode d'estimation par simulation de cette longueur optimale dans le cas de séquences à auto-corrélation zéro et amplitude constante (CAZAC) et pour des modulations à déplacement de phase à quatre états. Ainsi, dans le cas d'un canal radio invariant dans le temps, plus longue est la séquence d'apprentissage, mieux le canal est estimé. Dans le cas d'un canal radio mobile multivoies variant dans le temps, il existe une longueur optimale de la séquence d'apprentissage et les travaux de simulation montrent que la longueur de la séquence de référence, qui représente une partie de la séquence d'apprentissage, doit être suffisamment grande pour permettre l'estimation des coefficients du canal mais suffisamment courte pour éviter une variation significative du canal pendant l'estimation et même pendant le décodage des symboles de donnée lorsqu'il n'y a pas de poursuite du canal. Une séquence d'apprentissage surdimensionnée peut ainsi dégrader les performances du récepteur. Il est à noter que pour des séquences de type pseudo CAZAC, à savoir des séquences qui ne sont de type CAZAC que sur une certaine plage autour du pic principal, seule une inégalité peut être établie pour la longueur optimale pour laquelle on définit alors une borne inférieure et une borne supérieure. Une seconde méthode pour générer ces tables de vérité consiste à effectuer des mesures sur le terrain. Cette méthode fournit assurément des résultats remarquables mais peut s'avérer particulièrement coûteuse. Une troisième méthode consiste à appliquer les résultats d'une étude théorique du principe de réception mis en oeuvre. Une limitation de cette méthode réside dans le fait qu'il n'existe pas actuellement d'étude théorique générale applicable à toute configuration de réception, mais des études théoriques spécifiques d'une application. L'article "Estimation of Time-Varying Digital Radio Channels" (Estimation de canaux radio numériques variant dans le temps) de R.A. ZIEGLER et J.M. CIOFFI, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol.41; No 2, Mai 1992, montre l'intérêt de prendre en considération la longueur de la séquence d'apprentissage et la longueur des données et fournit des informations à caractère théorique permettant d'estimer ou de calculer certains paramètres de réception. Les inventeurs ont à ce sujet entièrement développé une méthode analytique donnant des bornes supérieures et inférieures pour la longueur optimale de la séquence d'apprentissage et celle des données, pour des séquence CAZAC et pseudo-CAZAC et des modulations à déplacement de phase. On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans un récepteur de communication mobile 1, en référence à la figure 2. A la réception sur une antenne 2 d'un bloc B transmis par voie aérienne et après traitement pour obtenir un signal en bande de base 3, on effectue une estimation EC du canal et notamment de sa réponse impulsionnelle. Si (xi) et {ri} représentent deux ensembles de variables respectivement d'entrée et de sortie observées pendant une période d'estimation, si ni représente un terme de bruit additif à un instant iTs où Ts est la période symbole, le canal en bande de base équivalent de réponse H(z) est modélisé par un filtre transversal numérique invariant temporellement et de réponse H(z). Les coefficients du filtre transversal sont ajustés à partir d'une information d'erreur ei. A partir des résultats de l'estimation EC et d'autres informations issues par exemple d'un dispositif 4 de correction d'écart de fréquence au sein du récepteur, on obtient un ensemble P de paramètres de réception comprenant des paramètres connus PA et des paramètres calculables PC. On rappelle que les paramètres directement accessibles sont la longueur du canal, la longueur de la séquence d'apprentissage, la période symbole et le module des symboles. Les paramètres calculables sont le rapport signal à bruit et l'écart maximal dû à l'effet Doppler. Puis, on consulte une table de vérité T, en pratique une mémoire non volatile ou tout autre dispositif équivalent, adressée par tout ou partie des paramètres P, pour obtenir une estimation de la longueur optimale Nopt qui est alors comparée à la longueur réelle N du bloc pour déterminer si au cours du processus d'égalisation EG, on doit ou non effectuer une poursuite PO des variations du canal. Si la longueur optimale Nopt est supérieure à la longueur réelle N du bloc, alors on n'utilise pas de poursuite dans le processus d'estimation du canal et d'égalisation. En revanche, si la longueur optimale Nopt est inférieure à la longueur réelle du bloc, on met en oeuvre une poursuite PO des variations du canal au sein du processus d'égalisation EG avant un traitement ultérieur 10 des symboles de données reçus. Ainsi, le dispositif de poursuite n'est mis en oeuvre que lorsque cela est nécessaire pour garantir les performances du récepteur, ce qui conduit en pratique à une réduction appréciable de consommation. Toutes les opérations décrites : estimation du canal, égalisation, poursuite, sont effectuées sur des grandeurs numériques et peuvent donc être aisément implémentées sur un ou plusieurs circuits intégrés numériques. Par ailleurs, on peut envisager un calcul direct de la longueur optimale Nopt du bloc au moyen d'un processeur, dédié ou non, dans lequel sont implantées des fonctions mathématiques obtenues à partir d'une étude théorique du canal. Des moyens de calcul implantés dans le récepteur, et plus généralement de contrôle et de traitement, peuvent être utilisés pour la détermination de la longueur optimale. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, on peut envisager la prise en compte de paramètres de réception autres que ceux proposés dans la description. En outre, d'autres méthodes pour constituer les tables de vérité peuvent être appliquées pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour égaliser un bloc de données (B) en réception dans un système de communication à accès multiple à répartition dans le temps (AMRT), caractérisé en ce qu'à la réception du bloc (B), on estime la réponse impulsionnelle du canal sur lequel ce bloc a été transmis, on évalue un ensemble (P) de paramètres de réception, on détermine à partir dudit ensemble (P) de paramètres une longueur optimale (Nopt) du bloc (B), et si cette longueur optimale (Nopt) est inférieure à la longueur réelle (N) du bloc, on entreprend une poursuite (PO) des variations du canal. 2. Procédé selon la revendication 1, le bloc (B) reçu comprenant des symboles de données (D) et une séquence d'apprentissage (A), caractérisé en ce que l'ensemble (P) de paramètres comprend des paramètres connus en réception (PA), notamment la longueur du canal, la longueur de la séquence d'apprentissage (A), et des paramètres calculables (PC), notamment le rapport signal à bruit et l'écart de fréquence maximal dû à l'effet Doppler. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les paramètres connus en réception (PA) comprennent en outre la période symbole et le module des symboles. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les paramètres calculables (PC) comprennent des paramètres calculés en réception pour d'autres besoins, notamment l'écart de fréquence maximal dû à l'effet Doppler. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) est déterminée par lecture d'une ou plusieurs tables de vérité (T) adressées en entrée par tout ou partie de l'ensemble (P) de paramètres. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tables de vérité (T) pour la détermination de la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) sont constituées à partir de résultats issus de simulations préalables des performances du canal. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tables de vérité (T) pour la détermination de la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) sont constituées à partir d'acquisitions de mesure effectuées préalablement sur site. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tables de vérité (T) pour la détermination de la longueur optimale (Nopt) du bloc sont constituées à partir de résultats d'une étude théorique des performances de la réception. 9. Récepteur (1) appartenant à un système de communication à accès multiple à répartition dans le temps (AMRT), comprenant des moyens (EG) pour égaliser un bloc de données (B) transmis sur un canal de communication, ces moyens égaliseurs (EG) comportant des moyens (PO) pour poursuivre les variations de ce canal, mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (T) pour déterminer en fonction d'un ensemble (P) de paramètres de réception une longueur optimale (Nopt) du bloc (B), des moyens (5) pour comparer cette longueur optimale (Nopt) à la longueur réelle (N) du bloc (B), lesdits moyens de poursuite (PO) des variations du canal étant activés uniquement lorsque les moyens de comparaison (5) indiquent que la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) est inférieure à la longueur réelle (N) du bloc (B). 10. Récepteur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) comprennent des moyens pour stocker une ou plusieurs tables de vérité (T) adressées par tout ou partie des paramètres de réception (P) et délivrant en sortie ladite longueur optimale (Nopt) du bloc (B). 11. Récepteur (1) selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (4) pour calculer certains des paramètres de réception (PC), notamment un rapport signal à bruit ou un écart de fréquence maximal dû à l'effet Doppler. 12. Récepteur (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, comprenant en outre des moyens de contrôle et de traitement, caractérisé en ce que ces moyens de contrôle et de traitement sont agencés pour effectuer la détermination de la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) à partir des paramètres de réception. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et récepteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, appliqué notamment à des séquences dites CAZAC, c'est à dire à amplitude constante et auto-corrélation zéro, ou à des séquences dites pseudo-CAZAC, c'est à dire CAZAC dans une plage autour du pic principal, caractérisé en ce que la longueur optimale (Nopt) du bloc (B) est choisie entre une limite inférieure et une limite supérieure qui sont déterminées à partir des paramètres (P) de réception.