Brevet FR2894414A1 — publié le 20070608

Transmetteur et procédé de transmission de système de communication sans fil à multiplexage par répartition de code utilisant un schéma de modulation par tout ou rien. 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un transmetteur et un procédé de transmission pour un système de communication sans fil utilisant le multiplexage par répartition de code (CDM), et plus particulièrement, un transmetteur et un procédé de transmission utilisant une modulation par tout ou rien (00K) pour améliorer les caractéristiques d'autocorrélation et la caractéristique d'intercorrélation par le biais du produit de Kronecker d'un code de Barker et un code premier dans un système de communication sans fil utilisant le CDM. 2. Solutions de l'art antérieur Dans un système de communication sans fil utilisant le multiplexage par répartition de code (CDM) qui n'utilise pas de schéma de modulation par tout ou rien, un code pseudo-aléatoire (PN) est généralement utilisé pour étaler une bande. Le code PN est utilisé pour rétablir les données seulement quand la synchronisation est archivée. Par conséquent, un système de type asynchrone ne peut pas utiliser le code PN pour rétablir les données. En particulier, un code avec une orthogonalité supérieure doit être utilisé afin de loger un certain nombre d'utilisateurs, et le code plus long a les meilleures caractéristiques. Toutefois, un système de communication sans fil à ultra large bande (UWB) utilisant le CDM, qui est utilisé pour former un picoréseau, utilise un code court, par exemple, environ 15 à 16 bits, pour étaler les données numériques de bande de base. De plus, le système de communication sans fil à ultra large bande (UWB) utilisant le CDM nécessite une valeur d'autocorrélation élevée pour améliorer la performance de réception du signal d'étalement de bande et nécessite une valeur d'intercorrélation faible pour empêcher l'interférence du picoréseau adjacent. Aussi, plus la valeur d'autocorrélation est élevée, plus la caractéristique d'autocorrélation s'améliore. Aussi, plus la valeur d' intercorrélation est faible, plus la caractéristique d' intercorrélation s'améliore. Conventionnellement, le système de communication sans fil à ultra large bande (UWB) utilisant le CDM utilise généralement un code de Barker ou un code CAZAC qui se réfère à l'autocorrélation à amplitude constante zéro. La figure 1 est un schéma de principe représentant un système de communication sans fil conventionnel utilisant le CDM utilisant un code de Barker. En se référant à la figure 1, un transmetteur conventionnel comprend une unité décalée en courant continu 11 destinée à transformer des données de transmission numériques de bande de base en un signal bipolaire, une unité génératrice de code de Barker 12 destinée à générer un code de Barker, un multiplieur 11 destiné à multiplier les codes de Barker générés par l'unité génératrice de code de Barker 12 et la sortie de l'unité décalée en courant continu 11, et un modulateur 14 destiné à moduler le signal de sortie du multiplieur 13 sur la base du schéma de modulation par tout ou rien. Puisque les données de transmission numériques constituent un signal unipolaire formé de 0 et 1, l'unité décalée en courant continu 11 transforme le signal unipolaire en signaux bipolaires formés de -1 et 1. Par exemple, l'unité décalée en courant continu 11 transforme 0 en -1, et transforme 1 en 1. En attendant, l'unité génératrice de code de Barker 12 crée un code de Barker utilisé pour étaler la bande des données de transmission numériques. Le multiplieur 13 multiplie le signal bipolaire sorti par l'unité décalée en courant continu 11 et le code de Barker créé par l'unité génératrice de code de Barker 12 pour étaler la bande des données de transmission numériques. Le signal d'étalement de bande est modulé par le modulateur sur la base du schéma de modulation par tout ou rien, et le signal modulé est transmis à un canal par le biais d'une antenne. Les figures 2a et 2b sont des graphiques représentant les caractéristiques d'autocorrélation et d'intercorrélation d'un signal d'étalement de bande utilisant un code de Barker. Comme cela est représenté sur les graphiques des figures 2a et 2b, le signal d'étalement de bande utilisant le code de Barker a une valeur d'autocorrélation élevée et une valeur d'intercorrélation élevée. Puisque le système de communication sans fil utilisant le CDM utilisant un code de Barker conventionnel a une valeur d'autocorrélation élevée et une valeur d'intercorrélation élevée, la performance de réception des données du système de communication sans fil utilisant le CDM est dégradée par l'interférence du picoréseau adjacent. En attendant, puisque le signal d'étalement de bande utilisant un code CAZAC forme un code à travers une partie imaginaire qui exprime une caractéristique de phase qui n'est pas 1 ou -1, le code CAZAC n'est pas approprié pour le schéma de modulation par tout ou rien. Par conséquent, il existe une demande pour un transmetteur et un procédé de transmission utilisant un nouveau code, qui fournissent les caractéristiques d'autocorrélation supérieures tout en fournissant les caractéristiques d'intercorrélation supérieures à appliquer à une pluralité de picoréseaux, et qui soient appropriés pour un schéma de modulation par tout ou rien. 3. Objectifs de l'invention En conséquence, la présente invention concerne un transmetteur et un procédé de transmission dans un système de communication sans fil utilisant le CDM qui évite sensiblement un ou plusieurs problèmes liés aux limites et aux inconvénients de l'art connexe. Un objet de la présente invention est de fournir un transmetteur et un procédé de transmission appropriés pour un schéma de modulation par tout ou rien afin d'améliorer les caractéristiques d'autocorrélation et la caractéristique d'intercorrélation en étalant des données numériques en utilisant un code de Barker et en multipliant un code premier avec le signal d'étalement de bande sur la base du produit de Kronecker. Des avantages, objets, et caractéristiques supplémentaires de l'invention seront exposés en partie dans la description qui suit et apparaîtront en partie clairement à l'homme du métier lors de l'examen de ce qui suit ou peuvent être appris par la pratique de l'invention. Les objectifs et autres avantages de l'invention peuvent être réalisés et atteints par la structure particulièrement soulignée dans la description écrite et les revendications de celle-ci ainsi que sur les dessins annexés. 4. Caractéristiques essentielles de l'invention Pour réaliser ces objets et d'autres avantages et en accord avec le but de l'invention, comme exprimé et largement décrit ici, un transmetteur d'un système de communication sans fil de type CDM (multiplexage par répartition de code) utilisant un schéma de modulation par tout ou rien comprend : une unité décalée en courant continu destinée à transformer les données de transmission numériques en données bipolaires ; une unité génératrice de code de Barker destinée à générer un code de Barker ; un multiplieur destiné à multiplier les données bipolaires avec le code de Barker et à sortir le résultat de multiplication ; une unité génératrice de code unipolaire destinée à générer un code unipolaire prédéterminé ; une unité de produit de Kronecker destinée à multiplier le résultat de multiplication provenant du multiplieur et le code unipolaire sur la base du produit de Kronecker, et à en sortir le résultat ; et un modulateur destiné à moduler la sortie de l'unité de produit de Kronecker par le biais du schéma de modulation par tout ou rien. Le code unipolaire peut être un code premier. Le modulateur peut moduler la sortie de l'unité de produit de Kronecker sur la base du schéma de modulation par tout ou rien en utilisant un signal chaotique comme signal porteur. Le code de Barker généré à partir de l'unité génératrice de code de Barker peut être un code de Barker à quatre bits, et le code unipolaire généré à partir de l'unité génératrice de code unipolaire est un code unipolaire à quatre bits. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de transmission pour un système de communication sans fil de type CDM (multiplexage par répartition de code) utilisant un schéma de modulation par tout ou rien, comprenant les étapes consistant à : a) transformer les données de transmission numériques en données bipolaires ; b) multiplier les données bipolaires avec un code de Barker prédéterminé ; c) multiplier le résultat de multiplication de l'étape b) et un code unipolaire prédéterminé sur la base d'un produit de Kronecker ; et d) moduler le résultat de multiplication de l'étape c) par le biais du schéma de modulation par tout ou rien. Le code unipolaire peut être un code premier. Dans l'étape d), le résultat de multiplication de l'étape c) peut être modulé sur la base du schéma de modulation par tout ou rien en utilisant un signal chaotique comme signal porteur. Le code de Barker peut être un code de Barker à quatre bits, et le code unipolaire peut être un code unipolaire à quatre bits. Il faut comprendre que tant la description générale précédente que la description détaillée qui suit de la présente invention sont exemplaires et explicatives et visent à fournir une explication supplémentaire de l'invention telle que revendiquée. 5. Liste des figures Les dessins d'accompagnement, qui sont inclus pour fournir une compréhension supplémentaire de l'invention et sont incorporés dans, et font partie de cette demande de brevet, représentent un ou des modes de réalisation de l'invention et, conjointement avec la description, servent à expliquer le principe de l'invention. Sur les dessins : La figure 1 est un schéma de principe représentant un système de communication sans fil de type CDM conventionnel utilisant un code de Barker ; Les figures 2 sont des graphiques pour représenter les caractéristiques d' autocorrélation et d' intercorrélation d'un signal d'étalement de bande utilisant un code de Barker ; La figure 3 est un schéma de principe représentant un transmetteur dans un système de communication sans fil de type CDM utilisant un schéma de modulation par tout ou rien selon un mode de réalisation de la présente invention ; La figure 4 est un schéma de principe représentant un récepteur destiné à recevoir un signal transmis à partir d'un transmetteur dans un système de communication sans fil de type CDM utilisant une modulation par tout ou rien selon un mode de réalisation de la présente invention ; La figure 5 représente les graphiques a) et b) pour montrer les caractéristiques d' autocorrélation et d'intercorrélation du signal d'étalement de bande créé à partir d'un transmetteur selon un mode de réalisation de la présente invention ; et La figure 6 est un graphique comparant les taux d'erreurs sur les bits (BER) entre un signal d'étalement de bande avec un code de Barker conventionnel, et un signal d'étalement de bande créé selon la présente invention. 6. Description d'un mode de réalisation de l'invention Il va maintenant être fait référence en détail aux modes de réalisation 15 préférés de la présente invention, dont des exemples sont représentés sur les dessins d'accompagnement. La figure 3 est un schéma de principe représentant un transmetteur dans un système de communication sans fil de type CDM (multiplexage par répartition de code) utilisant un schéma de modulation par tout ou rien selon un 20 mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 3, le transmetteur selon la présente invention comprend une unité décalée en courant continu 31 destinée à transformer les données de transmission numériques en données bipolaires, une unité génératrice de code de Barker 32 destinée à générer un code de Barker, un multiplieur 33 25 destiné à multiplier les données bipolaires et le code de Barker, une unité génératrice de code unipolaire 34 destinée à générer un code unipolaire prédéterminé, une unité de produit de Kronecker 35 destinée à effectuer un produit de Kronecker sur la sortie du multiplieur et du code unipolaire, et un modulateur 36 destiné à moduler la sortie de l'unité de produit de Kronecker sur 30 la base de la modulation par tout ou rien. 10 L'unité décalée en courant continu 31 transforme les données de transmission numériques en données bipolaires. Les données de transmission numériques sont les données unipolaires formées sur 0 et 1, et elles sont transformées en données bipolaires pour les multiplier avec le code de Barker généré à partir de l'unité génératrice de code de Barker 32. Par exemple, les données de transmission numériques [1, 0, 1, 0] sont transformées en [1, -1, 1, - 1] par l'unité décalée en courant continu 31. L'unité génératrice de code de Barker 32 crée un code de Barker prédéterminé qui est établi auparavant au niveau d'un récepteur qui reçoit les données de transmission numériques. Le code de Barker est une séquence bipolaire. L'unité génératrice de code de Barker 32 génère un code de Barker court devant être appliqué au système de communication sans fil de type CDM à ultra large bande (UWB). Il est préférable que l'unité génératrice de code de Barker 32 puisse créer un code de Barker à quatre bits parce qu'un signal de codage final créé par le biais du produit de Kronecker avec le code unipolaire est formé d'environ 15 à 16 bits. Le multiplieur 33 multiplie le code de Barker généré à partir de l'unité génératrice de code de Barker 32 et les données de transmission numériques transformées en données bipolaires. Par exemple, lorsque l'unité génératrice de code de Barker 32 génère un code de Barker [-1, 1, 1, -1], les données de transmission numériques transformées en données bipolaires 1 sont transformées en un code d'étalement de bande [-1, 1, 1, -1], et -1 est transformé en un code d'étalement de bande [1, -1, -1, 1]. Une étape consistant à multiplier un code de Barker généré à partir de l'unité génératrice de code de Barker 32 avec les données de transmission numériques transformées en bipolaires par le multiplieur 33 est appelée un premier codage. L'unité génératrice de code unipolaire 34 crée un code unipolaire prédéterminé qui est établi auparavant au niveau d'un récepteur qui reçoit des données de transmission numériques similaires à l'unité génératrice de code de Barker 32. De préférence, le code unipolaire est un code premier. Le code unipolaire généré à partir de l'unité génératrice de code unipolaire 34 est multiplié avec le résultat de la multiplication des données bipolaires avec le code Barker sur la base du produit de Kronecker. Puisque le signal généré à partir du produit de Kronecker devient un signal codé final d'un récepteur selon la présente invention et que le signal doit être formé d'environ 15 à 16 bits, il est préférable que l'unité génératrice de code unipolaire 34 puisse générer un code unipolaire à quatre bits lorsque l'unité génératrice de code de Barker 32 génère le code de Barker à quatre bits. L'unité de produit de Kronecker 35 multiplie le premier signal codé provenant du multiplieur et le code unipolaire généré à partir de l'unité génératrice de code unipolaire 34 par le biais du produit de Kronecker. Un tel produit de Kronecker est appelé un second codage. Si le code unipolaire est un code à quatre bits, le transmetteur selon la présente invention étale le bit des données de transmission numériques en des signaux à quatre bits à travers le premier codage en utilisant un code de Barker à quatre bits, et étale le signal à quatre bits en un signal d'étalement à 16 bits à travers un second codage en utilisant un code unipolaire à quatre bits. Par exemple, si l'unité génératrice de code unipolaire 34 génère un code unipolaire [0, 1, 1, 1] et le multiplieur 33 sort un signal [-1, 1, 1, 1] à la suite du premier codage, l'unité de produit de Kronecker 35 sort [0, -1, -1, -1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, -1, -1, -1]. Le modulateur 36 module le second signal codé sorti de l'unité de produit de Kronecker 35 sur la base du schéma de modulation par tout ou rien. Il est préférable que le modulateur 36 soit un modulateur chaotique qui module le second signal codé par le biais du schéma de modulation par tout ou rien en utilisant un signal chaotique comme signal porteur. Le signal chaotique est un signal apériodique qui n'a pas de phase et qui a des caractéristiques de bande passante ultra large. Puisque le signal périodique typique a généralement une phase régulière variant en fonction du temps, le signal périodique typique peut être déformé ou atténué lorsque le signal de référence à phase inverse est ajouté. Toutefois, le signal chaotique n'a pas de phase. Par conséquent, le signal de données possédant des informations peut être protégé parce que le signal chaotique n'est pas interféré bien que le signal de phase inverse ou le signal d'interférence adjacent y circule. De plus, le signal chaotique a un rendement énergétique supérieur, qui a une taille normale de l'énergie indépendamment des cycles dans l'ultra large bande. En cas d'utilisation du signal chaotique comme onde porteuse comme cela est décrit ci-dessus, il ne nécessite pas de codage supplémentaire comme les sauts temporels en raison d'une petite pointe, et un transmetteur et un récepteur de celui-ci peuvent être simplement exprimés en utilisant un schéma de modulation par tout ou rien. Puisque le schéma de modulation utilisant le signal chaotique peut contrôler le signal chaotique à travers la petite variation de système, un système de communication avec un rendement de puissance davantage amélioré peut être exprimé. En outre, le signal chaotique peut être utilisé pour moduler un signal avec un spectre d'énergie qui n'est pas perdu à travers une large bande parce que le signal chaotique a fondamentalement un spectre continu qui s'étale à travers une large bande de fréquence. Un tel modulateur chaotique peut être exprimé en utilisant un schéma de modulation chaotique introduit dans la demande de brevet coréenne N 2005-77369 déposée par le même demandeur de la présente invention, intitulée Transmetteur utilisant un signal chaotique , et déposée le 23 août 2005. La figure 4 est un schéma de principe représentant un récepteur destiné à recevoir un signal transmis à partir d'un transmetteur dans un système de communication sans fil de type CDM en utilisant la modulation par tout ou rien selon un mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 4, le récepteur reçoit un signal d'étalement de bande à modulation par tout ou rien avec le signal chaotique comme signal porteur, qui est transmis à partir du transmetteur, à travers une antenne. Ensuite, un amplificateur à faible bruit (LNA) 41 amplifie le signal reçu, et un filtre passe-bande 42 reçoit un canal souhaité. Ensuite, un détecteur de courbe enveloppe 43 détecte la courbe enveloppe du signal modulé chaotique. Après, un convertisseur N/A 44 convertit le signal sorti depuis le détecteur de courbe enveloppe 43 en un signal numérique propre, et une unité décalée en courant continu 45 transforme le signal numérique en signal bipolaire S1. Le signal bipolaire S1 est décodé une première fois au niveau d'un premier décodeur 46. Par exemple, le premier décodeur 46 divise le signal bipolaire à 16 bits en quatre groupes de quatre bits, et multiplie chacun des quatre groupes avec un code de barker à quatre bits de manière à créer un signal S2 formé de quatre valeurs. Un second décodeur 47 multiplie les quatre valeurs du signal créé S2 avec un code unipolaire à quatre bits et additionne chacun des résultats de multiplication. Si le récepteur utilise un code premier à encoder, le code premier est utilisé au lieu du code unipolaire à quatre bits. La seconde valeur décodée S3 sortie à partir du second décodeur 47 entre dans l'unité de détermination des données 68. L'unité de détermination des données 68 sort 1 si la valeur d'entrée S3 est supérieure à 0, ou sort 0 si la valeur d'entrée S3 est inférieure à 0 de manière à rétablir un signal de transmission numérique qui a été transmis depuis le transmetteur. Les figures 5a et 5b sont des graphiques montrant les caractéristiques d'autocorrélation et d'intercorrélation du signal d'étalement de bande créé à partir d'un transmetteur selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté sur le graphique de la figure 5a, le signal d'étalement de bande créé à partir du transmetteur selon le présent mode de réalisation a une valeur d'autocorrélation élevée en raison des caractéristiques de code de Barker. Aussi, la caractéristique d'autocorrélation est supérieure. Comme cela est représenté sur le graphique de la figure 5b, le signal d'étalement de bande créé à partir du transmetteur selon le présent mode de réalisation a une valeur d'autocorrélation très faible en réduisant l'influence sur d'autres codes parce que le signal d'étalement de bande est créé par le biais du produit de Kronecker avec un code unipolaire ou un code premier. La caractéristique d'intercorrélation de celui-ci est supérieure. Comme cela est décrit ci-dessus, le signal d'étalement de bande créé par le transmetteur a non seulement une caractéristique d'autocorrélation supérieure mais aussi une caractéristique d'intercorrélation supérieure. Par conséquent, le transmetteur selon le présent mode de réalisation peut fournir la performance de communication supérieure lorsque le transmetteur est simultanément appliqué dans une pluralité de picoréseaux. La figure 6 est un graphique comparant les taux d'erreurs sur les bits (BER) entre un signal d'étalement de bande avec un code de Barker conventionnel, et un signal d'étalement de bande créé selon la présente 1.0 invention. Comme cela est représenté sur la figure 6, le signal d'étalement de bande créé selon le présent mode de réalisation a un BER bien inférieur au signal d'étalement de bande conventionnel créé en utilisant le code de Barker lorsque le même nombre de picoréseaux est commandé. Aussi, le signal d'étalement de 15 bande selon le présent mode de réalisation a une performance supérieure. Comme cela est décrit ci-dessus, le transmetteur et le procédé de transmission selon la présente invention fournissent des caractéristiques d'autocorrélation supérieures en utilisant un code de Barker et fournissent également des caractéristiques d'intercorrélation supérieures à appliquer dans la 20 pluralité de picoréseaux en utilisant le produit de Kronecker avec un code unipolaire ou un code premier. Il apparaîtra clairement à l'homme du métier que différentes modifications et variations peuvent être apportées à la présente invention. Par conséquent, il est entendu que la présente invention couvre les modifications et 25 variations de cette invention à condition qu'elles entrent dans l'étendue des revendications jointes et de leurs équivalents. REVENDICATIONS 1. Transmetteur d'un système de communication sans fil de type CDM (multiplexage par répartition de code) utilisant un schéma de modulation par tout ou rien, le transmetteur comprenant : une unité décalée en courant continu (31) destinée à transformer des données de transmission numériques en données bipolaires ; une unité génératrice de code de Barker (32) destinée à générer un code de Barker ; un multiplieur (33) destiné à multiplier les données bipolaires avec le code de Barker et à sortir le résultat de multiplication ; une unité génératrice de code unipolaire (34) destinée à générer un code unipolaire prédéterminé ; une unité de produit de Kronecker (35) destinée à multiplier le résultat de multiplication provenant du multiplieur (33) et le code unipolaire sur la base du produit de Kronecker, et à en sortir le résultat ; et un modulateur (36) destiné à moduler la sortie de l'unité de produit de Kronecker (35) par le biais du schéma de modulation par tout ou rien. 2. Transmetteur selon la revendication 1, dans lequel le code unipolaire est un code premier. 3. Transmetteur selon la revendication 1, dans lequel le modulateur (36) module la sortie de l'unité de produit de Kronecker (35) sur la base du schéma de modulation par tout ou rien en utilisant un signal chaotique comme signal porteur. 4. Transmetteur selon la revendication 1, dans lequel le code de Barker généré à partir de l'unité génératrice de code de Barker (32) est un code de Barker à quatre bits, et le code unipolaire généré à partir de l'unité génératrice decode unipolaire (34) est un code unipolaire à quatre bits. 5. Procédé de transmission pour un système de communication sans fil de type CDM (multiplexage par répartition de code) utilisant un schéma de modulation par tout ou rien, le procédé de transmission comprenant les étapes consistant à : a) transformer des données de transmission numériques en données bipolaires ; b) multiplier les données bipolaires avec un code de Barker prédéterminé ; c) multiplier le résultat de multiplication de l'étape b) et un code unipolaire prédéterminé sur la base d'un produit de Kronecker ; et d) moduler le résultat de multiplication de l'étape c) par le biais du schéma de modulation par tout ou rien. 6. Procédé de transmission selon la revendication 5, dans lequel le code unipolaire est un code premier. 7. Procédé de transmission selon la revendication 5, dans lequel dans l'étape d), le résultat de multiplication de l'étape c) est modulé sur la base du schéma de modulation par tout ou rien en utilisant un signal chaotique comme signal porteur. 8. Procédé de transmission selon la revendication 5, dans lequel le code de Barker est un code de Barker à quatre bits, et le code unipolaire est un code unipolaire à quatre bits.