Brevet FR2782428A1 — publié le 20000218

Dispositif permettant des facteurs d'étalement différents tout en préservant un code d'embrouillage commun, notamment pour la transmission dans un système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par répartition de codes La présente invention concerne d'une manière générale les systèmes de communication dits a étalement de spectre, c'est-à-dire dans lesquels un étalement de spectre d'une séquence de données à transmettre est réalisé, en émission, au moyen d'un code d'étalement, et inversement, un désétalement est réalisé en réception, afin de retrouver la séquence d'origine. L'étalement d'une séquence de données incidente de N symboles, notée (dl, d2,..., dN), par un code de longueur (ou facteur d'étalement) Q, noté cQ=(cl, c2.... cQ), fournit une séquence de longueur Q.N, qui peut être représentée par: (dl.cl, dl.c2..., dl.cQ, d2.cl, d2.c2..., dN.cQ) o dl.cl représente la multiplication de dl par cl. Une représentation alternative de la séquence étalée de longueur Q.N est (dl.co, d2.cQ,... dN.co) o dl.cQ représente le produit du symbole dl par le code d'étalement Co. Une approche plus générale de l'étalement consiste à avoir un code d'étalement différent pour chaque symbole de la séquence d'entrée, la séquence étalée résultante pouvant s'exprimer sous la forme: (dl.ct)>,d2.ct2,.... dN.c T,) -), étant le code d'étalement associé au symbole dl. De manière préférentielle, tous les codes d'étalement ont la même longueur Q afin que la séquence étalée résultante ait la longueur Q.N. La figure 1 rappelle le principe de l'étalement, Ts désignant la période élémentaire (ou période symbole) d'une séquence non étalée, et Tc la période élémentaire (appelée aussi période "chip") d'une séquence étalée, Ts et Te étant liés par la relation Ts = Q.Tc. Sur cette figure dn et dn+1 correspondent à deux symboles successifs d'une séquence incidente non étalée, et d'l et d'l+l correspondent à deux symboles élémentaires (ou "chips") successifs d'un même symbole étalé de la séquence incidente. Un des intérêts de ces systèmes est de permettre à plusieurs utilisateurs de partager une même bande de fréquences, en allouant des codes distincts à ces différents utilisateurs. Une application importante est constituée par les systèmes cellulaires de radiocommunications mobiles dits à accès multiple à répartition par codes (ou AMRC, ou encore CDMA en anglais, pour "Code Division Multiple Access"). Dans ces systèmes, une séquence étalée est généralement embrouillée, avant transmission, au moyen d'un code (ou séquence) d'embrouillage (ou "scrambling" en anglais), pour diverses raisons telles que notamment pour mieux lutter contre les interférences, ou encore pour assurer une confidentialité des informations transmises. L'embrouillage d'une séquence incidente de L symboles élémentaires ou "chips", notée (d'l, d'2,..., d'L), par une séquence d'embrouillage de longueur L, notée (vl, v2,...vL), fournit une séquence de longueur L qui peut être représentée par: (d'l.v 1,d'2.v 2..., d'L.vL) La séquence d'embrouillage peut être constituée par une très longue séquence, typiquement de type pseudo- aléatoire. Une telle séquence permet 2 2782428 notamment de lutter contre les signaux interféreurs en les rendant aléatoires, du moins sur la durée de ladite séquence d'embrouillage. La séquence d'embrouillage peut aussi être constituée par une séquence courte, typiquement de longueur L égale à la longueur Q du code d'étalement (ou à un multiple entier de celle-ci), comme illustré sur la figure 2 qui reprend le même type de représentation que la figure 1, et o d"l et d"l+1 désignent deux symboles élémentaires (ou "chips") successifs d'un même symbole étalé et embrouillé de la séquence incidente. Ceci permet notamment, en attribuant des séquences d'embrouillage distinctes à des cellules réutilisant les mêmes codes d'étalement, de o0 réduire les interférences entre ces cellules. Un des intérêts de ces séquences courtes est de permettre d'obtenir des signaux émis présentant une cyclostationarité dont la période est proportionnelle à L, ce qui permet d'utiliser efficacement certaines classes d'algorithmes, comme décrit ci-dessous. Une description de la cyclostationarité peut par exemple se trouver dans l'article "Exploitation of Spectral Redundancy in Cyclostationary Signals", IEEE Signal Processing Magazine, april 1991, pp. 14-36. Les interférences entre utilisateurs dans une même cellule peuvent être réduites en utilisant en réception un algorithme de décodage qui permette, à partir notamment des signaux reçus et d'une connaissance des codes de ces différents 2o utilisateurs, de reconnaître de tels signaux interféreurs et donc de les rejeter. A titre d'exemple de tels algorithmes de décodage, on peut citer les algorithmes dits de détection soustractive, ou encore les algorithmes dits de détection conjointe (ou "joint-detection" en anglais). Lorsque tous les signaux présentent une cyclostationarité courte de même période, il est en particulier possible d'utiliser des algorithmes exploitant cette cyclostationarité. De tels algorithmes sont par exemple décrits dans l'article "Interference Rejection in Digital Wireless Communications", IEEE Signal Processing Magazine, May 1997, pp. 37-62. Un besoin existe par ailleurs dans ces systèmes cellulaires de radiocommunications mobiles, qui est de transmettre des données de débit variable, t0 notamment parce que le débit de l'utilisateur est lui-même variable (par exemple dans le cas de transmission de données de type multimedia), ou encore parce que, suivant les conditions de propagation des signaux radioélectriques, une redondance plus ou moins importante est à introduire dans les données à transmettre, en vue d'obtenir une protection plus ou moins grande contre les erreurs de transmission. ès5 Il est connu, pour permettre une augmentation de débit des données à transmettre par un utilisateur, pour une même bande de fréquences allouée (c'est-à- dire pour une même durée Tc), d'allouer à cet utilisateur plusieurs codes de longueur Qm lorsque la capacité d'un seul code de longueur Qm est dépassée. Une telle technique a notamment pour inconvénient d'entraîner une certaine complexité de mise en oeuvre. Une autre technique connue, permettant d'éviter cet inconvénient, consiste, pour permettre une augmentation de débit des données à transmettre par un utilisateur, pour une même bande de fréquences allouée (c'est-à-dire pour une même durée Tc), à réduire la longueur du code alloué à cet utilisateur afin qu'il continue à n'émettre que sur un code. Le principe d'une telle technique est rappelé sur la figure 3, qui utilise le même type de représentation que les figures 1 et 2, mais pour deux débits différents de la séquence incidente, repérés respectivement par des indices 1 et 2, en l'occurrence pour trois symboles successifs dn, dn+1 et dn+2 de la séquence incidente, la période symbole correspondant à Tsl pour le symbole dn, et à Ts2 pour les symboles dn+1 et dn+2, et la longueur de code correspondant à Q1 pour le symbole dn, et à Q2 pour les symboles dn+1 et dn+2.. Un problème se pose alors, dû au fait qu'un système cellulaire de radiocommunications mobiles peut avoir à gérer simultanément plusieurs utilisateurs dont les débits instantanés, donc la longueur des codes d'étalement, sont distincts et peuvent en outre individuellement prendre des valeurs différentes au cours du temps. Ce problème est que certains algorithmes, notamment de décodage, tels que notamment les algorithmes de décodage rappelés plus haut, ne peuvent pas, sans modifications, accepter des codes de longueur différente pour différents utilisateurs (que ce soit à un même instant ou à des instant différents). La cyclostationarité résultant de la somme de tous ces signaux peut par exemple avoir complètement io disparu ou devenir trop grande pour être utilement exploitable. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution à ce problème, permettant notamment d'éviter d'avoir à modifier ces algorithmes pour leur permettre d'accepter des combinaisons de codes de longueurs différentes. Un des objets de la présente invention consiste ainsi dans un dispositif 1 5 permettant des facteurs d'étalement différents tout en préservant un code d'embrouillage commun, notamment pour la transmission dans un système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par répartition de codes, ce dispositif étant essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte, en émission, pour l'étalement de K séquences incidentes au moyen respectivement de K codes d'étalement de longueur respective Qk (k=1,..., K) sous-multiple d'une longueur maximale Q.x, et l'embrouillage des séquences étalées ainsi obtenues: a des moyens pour regrouper les différents symboles de données de la k- ième séquence incidente (k=1,..., K) en différents blocs de Q,,x/Qk symboles, À des moyens pour étaler les différents blocs de la k-ième séquence incidente -25 (k=1,...K) au moyen du code correspondant de longueur Qk, pour obtenir une séquence étalée comportant différents blocs étalés de longueur Q.,, des moyens pour embrouiller chacune des K séquences étalées ainsi obtenues, par un code d'embrouillage de longueur Qx. Ainsi chacune des séquences étalées et embrouillées ainsi obtenues présente une cyclostationarité de période proportionnelle à Q.x, ouvrant la voie à l'utilisation efficace d'algorithmes de réjection d'interférence mentionnés ci-dessus, et évitant par conséquent les inconvénients mentionnés précédemment. Un autre objet de la présente invention consiste aussi dans un dispositif permettant des facteurs d'étalement différents tout en préservant un code 3s d'embrouillage commun, notamment pour la transmission dans un système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par répartition de codes, ce dispositif étant essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte, en réception, pour le désembrouillage et le désétalement d'une séquence incidente au moyen respectivement de K codes d'étalement de longueur respective Qk, (k=1,... , K) sous- multiple d'une longueur maximale QM,: * des moyens pour désembrouiller ladite séquence incidente, par un code d'embrouillage de longueur Q,mx, des moyens pour regrouper les différents symboles élémentaires de la séquence étalée et désembrouillée ainsi obtenue, en différents blocs étalés de longueur QM,, des moyens pour désétaler les différents blocs étalés ainsi obtenus, au moyen respectivement des K codes, de manière à obtenir K séquences désétalées formées de différents blocs de QM.,c/Qk symboles (k=1,... K). D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la so lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, faite en relation avec les dessins ci-annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un diagramme destiné a illustrer l'étalement de spectre d'une séquence incidente, - la figure 2 est un diagramme destiné a illustrer l'étalement de spectre et l'embrouillage dune séquence incidente, - la figure 3 est un diagramme destiné à illustrer l'étalement de spectre, dans le cas d'un code d'étalement de longueur variable, - la figure 4 est un schéma de principe d'un émetteur, notamment pour système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par réparto n de codes, auquel la présente invention est applicable, - la figure 5 est un schéma de principe d'un récepteur, notamment pour système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par répartition de codes, auquel la présente invention est applicable, - la figure 6 est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention, utilisé à l'émission, - la figure 7 est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention, utilisé en réception, - la figure 8 est un diagramme destiné à illustrer le fonctionnement d'un dispositif suivant l'invention. L'émetteur illustré sur la figure 4 comporte: - des moyens 2 pour étaler K séquences de données incidentes ST1 à STK, au moyen respectivement de K codes d'étalement c", à c(>K) - des moyens 3 pour embrouiller K séquences de données ST1 à ST'K issues des moyens 2, par un code d'embrouillage noté CE - des moyens 4 de modulation, recevant les différentes séquences ST"1 à ST'K issues des moyens 3, - des moyens 5 d'émission recevant les signaux modulés issus des moyens 4 et fournissant des signaux radioélectriques correspondants. Le récepteur illustré sur la figure 5 comporte: - des moyens 6 de réception, - des moyens 7 de démodulation, - des moyens 8 pour désembrouiller une séquence de données SR", issue des moyens 7, par ledit code d'embrouillage CE - des moyens 9 pour désétaler une séquence de données SR' issue des moyens 8, au moyen respectivement desdits K codes d'étalement c,) à cl(, et pour fournir K séquences désétalées SR1 à SRK destinées à être exploitées, dans des moyens de traitement 10, par un algorithme de décodage du type mentionné plus haut, de manière à fournir une séquence de données reçues SR. Le dispositif suivant l'invention, utilisé à l'émission, est notamment utilisable dans les moyens d'étalement 2 et d'embrouillage 3 de la figure 4. Dans ce cas, le dispositif suivant l'invention peut notamment être utilisé dans une station de base, pour étaler différentes séquences de données incidentes correspondant à différents utilisateurs servis par cette station de base; il peut aussi notamment être utilisé dans un terminal mobile, au moyen de différents codes d'étalement alloués à cet utilisateur. Le dispositif suivant l'invention, utilisé à l'émission, illustré sur la figure 6, comporte: - des moyens tels que 31 1 à 31K pour regrouper les différents symboles de données de la k-ième séquence incidente (k=1,...K) en différents blocs de QMAx/Qk symboles (d (k) d(*)...d ( k) 2782428 - des moyens tel que 321 à 32K pour étaler les différents blocs ainsi obtenus de la k-ième séquence incidente (k=1,...K), au moyen du code c*l correspondant, pour obtenir une séquence étalée comportant différents blocs étalés de longueur QMAX (dU. -C',,' c-.C(,.S... (À C')k=1,...,K, Uó2' 2 Q('(,...U m /O,Qó - des moyens tels que 331 à 33K pour embrouiller chacune des K séquences ST'1 à ST'K ainsi obtenues, par un code d'embrouillage c4ongueur QMA.x.' %. Les moyens tels que 311 à 31 K sont commandés en fonction de la longueur maximale QO et des longueurs de code Q. à Q. correspondantes. Dans le cas o la longueur Qk d'au moins un de ces codes est variable, notamment en fonction du o0 débit de la séquence incidente correspondante, ces moyens permettent ainsi de faire varier le nombre Qmx / QK de symboles par bloc, pour la séquence correspondante, de manière à ce que le produit de ce nombre par la longueur de ce code reste constante et égale à Qm'. Le dispositif suivant l'invention est en outre notamment utilisable dans les moyens de désembrouillage 8 et de désétalement 9 de la figure 5. Dans cette application au désetalement, le dispositif suivant l'invention peut notamment être utilisé dans une station de base, ou dans un terminal mobile, pour désétaler une séquence de données incidente, non seulement au moyen du code d'étalement alloué à un utilisateur donné (ou au moyen d'un des codes alloués à cet utilisateur dans le cas o plusieurs codes lui sont alloués), mais également au moyen des codes alloués aux autres utilisateurs (ainsi éventuellement qu'au moyen des autres codes alloués à cet utilisateur) afin de mettre en oeuvre un algorithme de décodage tel que ceux mentionnés plus haut. Le dispositif de désétalement illustré sur la figure 7 comporte: - des moyens 34 pour désembrouiller la séquence incidente SR", par un code d'embrouillage CE de longueur Qux, - des moyens 35 pour regrouper les différents symboles de données de la séquence désembrouillée SR' ainsi obtenus, en différents blocs étalés de longueur QMAX, - des moyens tels que 361 à 36K pour désétaler les différents blocs étalés ainsi obtenus, au moyen respectivement des codes tels que c, à ( de manière à obtenir K séquences désétalées SR1 à SRK formées de différents blocs de Q,,x/Qk symboles (k=1,...K). Comme indiqué plus haut, ceci évite donc d'avoir à modifier l'algorithme de 3s décodage afin de lui faire accepter des combinaisons de codes de longueur différente. La réalisation des différents moyens constitutifs des schémas des figures 6 et 7 ne posant de problèmes particuliers à l'homme de métier, ces moyens ne nécessitent pas d'être décrits ici de manière plus détaillée que par leur fonction. On notera en outre que ces schémas correspondent à des schémas de principe, mais il est bien évident qu'en pratique la structure peut être autre, notamment les différents moyens constitutifs de ces schémas peuvent être regroupés dans des moyens communs de traitement de signal. Le fonctionnement d'un dispositif d'étalement ou de désétalement suivant I'invention est illustré sur la figure 8, o S correspond à une séquence non étalée et non embrouillée, S' correspond à une séquence étalée et non embrouillée, et S" correspond à une séquence étalée et embrouillée. Cette figure illustre à titre d'exemple: 6 2782428 - deux blocs successifs, de longueur Q0,,VlQk, de symboles de données de la séquence S, ces deux blocs étant notés Bi et Bi+1, - deux blocs étalés successifs, de longueur Q,,r, de la séquence étalée S', ces deux blocs étant notés B'i et B'i+1, - deux blocs étalés successifs, de longueur Q,,,,.vde la séquence étalée S", ces deux blocs étant notés B"i et B"i+1. On notera par ailleurs que diverses variantes peuvent être apportées à ce qui a été décrit; notamment, pour une meilleure efficacité, le code d'étalement peut être choisi différent pour les différents symboles d'une séquence de données auxquels il io s'applique. Revendications 1 Dispositif permettant des facteurs d'étalement différents tout en préservant un code d'embrouillage commun, notamment pour la transmission dans un système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par répartition de codes, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte, en émission, pour l'étalement de K séquences incidentes au moyen respectivement de K codes d'étalement de longueur respective 'Qk (k=l.., K) sous-multiple d'une longueur maximale QMAX et l'embrouillage des séquences étalées ainsi obtenues des moyens (311 à 31 K) pour regrouper les différents symboles de données lo de la k-ième séquence incidente (k=1,..., K) en différents blocs de QMAX/Qk symboles, À des moyens (321 à 32K) pour étaler les différents blocs de la k-ième séquence incidente (k=1,...K) au moyen du code correspondant de longueur Qk, pour obtenir une séquence étalée comportant différents blocs étalés de longueur QMAx, a des moyens (331 à 33K) pour embrouiller chacune des K séquences étalées ainsi obtenues, par un code d'embrouillage de longueur QMA. 2 Dispositif permettant des facteurs d'étalement différents tout en préservant un code d'embrouillage commun, notamment pour la transmission dans un système cellulaire de radiocommunications mobiles du type à accès multiple par répartition de codes, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte, en réception, pour le désembrouillage et le désétalement d'une séquence incidente au moyen respectivement de K codes d'étalement de longueur respective Qk, (k=1,... , K) sous- multiple d'une longueur maximale Qk": a des moyens (34) pour désembrouiller ladite séquence incidente, par un code d'embrouillage de longueur Q désétalées formées de différents blocs de QAx/Qk symboles Qk (k=1,...K).