Brevet FR2933251A1 — publié le 20100101

La présente invention concerne un procédé d'émission par un émetteur d'un ensemble de données à destination d'un récepteur. Dans les systèmes de télécommunication basés sur le transfert d'ondes électromagnétiques par un émetteur, les ondes électromagnétiques reçues par le récepteur ne sont pas identiques à celles transférées par l'émetteur. Du fait des trajets multiples liés aux différentes réflexions d'une onde électromagnétique sur des obstacles, lorsqu'un émetteur envoie une onde électromagnétique, le récepteur reçoit une pluralité d'ondes électromagnétiques décalées dans le temps. De nouvelles méthodes de télécommunication tirent profit de cette pluralité d'ondes électromagnétiques reçues. Parmi ces méthodes, celle du retournement temporel, ou Time Reversal en terminologie anglo-saxonne, des ondes électromagnétiques transmises est particulièrement prometteuse. Classiquement, dans une phase d'apprentissage du canal, l'émetteur émet une onde électromagnétique, par exemple sous la forme d'une impulsion, le récepteur enregistre les impulsions électromagnétiques reçues, transfère des informations représentatives des impulsions reçues à l'émetteur qui calcule un filtre de retournement temporel de manière à retourner temporellement le signal transmis. Les signaux représentatifs de données à transmettre sont filtrés par le filtre de retournement temporel pour être ensuite émis à destination du récepteur. L'émetteur transfère ainsi une pluralité d'impulsions électromagnétiques de manière à ce que le récepteur reçoive une impulsion électromagnétique. Dans les systèmes de télécommunication à base de retournement temporel utilisant la modulation d'amplitude d'impulsion bipolaire (BPAM, acronyme de Bipolar Pulse Amplitude Modulation), les bits de données sont transmis selon la formule suivante : x(t) = dC(t) où C(t) représente le filtre de retournement temporel, dn = 1 si le bit transmis a la valeur 1 et d12 = -1 si le bit transmis a la valeur 0. Le filtre de retournement temporel C(t) est défini par C(t) = Ah(ût) où h(ût) est la réponse du canal tronquée, A est le facteur d'amplification pour obtenir une puissance constante à la sortie du filtre. La réponse du canal est tronquée de manière à réduire la durée de transmission TS d'un symbole tout en garantissant que la majorité de l'énergie du signal est reçue. Le signal x(t) se propage dans le canal selon les mêmes chemins que ceux utilisés lors de l'apprentissage du canal. Le signal reçu par le récepteur est représenté par la formule suivante: ÿ(t) = dj A h(ùt) h(t) + n(t) ou Rhh -(t)représente l'auto corrélation de la réponse = d1 A Rhh (t) + n(t) du canal et de la réponse du canal tronquée et n(t) représente le bruit. Le débit des systèmes de télécommunication à base de retournement temporel utilisant la modulation d'amplitude d'impulsion bipolaire est peu élevé. L'invention a pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé et un dispositif d'émission de signaux électromagnétiques à destination d'un récepteur qui offre un débit de transmission plus important que ceux proposés par l'état de la technique. A cette fin, selon un premier aspect, l'invention propose un procédé d'émission, par un émetteur, d'un ensemble de données à destination d'un récepteur, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - détermination, à partir d'informations représentatives d'un canal existant entre 15 l'émetteur et le récepteur, de coefficients ordonnés d'un premier filtre de retournement temporel, - détermination, pour au moins un second filtre de retournement temporel, de coefficients ordonnés du second filtre de retournement temporel, les valeurs de coefficients ordonnés du second filtre de retournement temporel étant les valeurs des 20 coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon une direction, - division de l'ensemble de données en au moins deux flux de données, - filtrage des signaux représentatifs de chaque flux de données par un filtre de retournement temporel déterminé, chaque filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un flux étant différent de chaque autre filtre de retournement 25 temporel filtrant les signaux représentatifs d'un autre flux, - émission de la somme des flux filtrés. Corrélativement, la présente invention concerne un émetteur d'un ensemble de données à destination d'un récepteur, caractérisé en ce que l'émetteur comporte : - des moyens de détermination, à partir d'informations représentatives d'un 30 canal existant entre l'émetteur et le récepteur, d'un premier groupe ordonné de coefficients d'un premier filtre de retournement temporel, - des moyens de détermination d'au moins un second groupe ordonné de coefficients d'au moins un second filtre de retournement temporel, les valeurs de coefficients de chaque second groupe étant les valeurs des coefficients du premier groupe décalées selon une direction, - des moyens de division de l'ensemble de données en au moins deux flux de données, - des moyens de filtrage des signaux représentatifs de chaque flux de données par un filtre de retournement temporel déterminé, chaque filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un flux étant différent de chaque autre filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un autre flux, - des moyens d'émission de la somme des flux filtrés. Ainsi, le débit de transmission est plus important que ceux proposés par l'état de la technique. Selon un mode particulier de l'invention, l'ensemble de données est divisé en un nombre M pair de flux de données. Selon un mode particulier de l'invention, l'ensemble de données est divisé en un nombre M impair de flux de données et un flux de données est filtré par le premier filtre de retournement temporel et chaque autre flux de données est filtré par un second filtre de retournement temporel. Les inventeurs ont remarqué qu'en divisant en un nombre impair de flux de données l'ensemble de données, les performances du système sont améliorées. Selon un mode particulier de l'invention, (M-1)/2 seconds filtres de retournement temporel ont des coefficients dont les valeurs sont décalées selon une première direction et (M-1)/2 filtres de retournement temporel ont des coefficients dont les valeurs sont décalées selon une seconde direction différente de la première direction. Ainsi, les performances sont améliorées. Selon un mode particulier de l'invention, au moins un filtre de retournement temporel filtrant un flux de données a des coefficients dont les valeurs sont les valeurs des coefficients d'un autre filtre de retournement temporel filtrant des données décalées selon une direction et le au moins un filtre de retournement temporel a a coefficients dont la valeur est nulle de plus que l'autre filtre de retournement temporel. Ainsi, en mettant a coefficients à la valeur nulle, les performances sont améliorées. Selon un mode particulier de l'invention, les a coefficients dont la valeur est nulle de plus que l'autre filtre de retournement temporel sont à la position des derniers coefficients non nuls des coefficients de l'autre filtre de retournement temporel ordonnés selon la direction de décalage. Selon un mode particulier de l'invention, chaque flux de données est multiplié par un facteur d'échelle déterminé à partir des coefficients du filtre de retournement 5 temporel filtrant le flux de données. Selon un mode particulier de l'invention, la valeur de a est déterminée en sélectionnant une valeur de a pour laquelle un rapport signal sur interférence moyen est supérieur ou égal à une valeur donnée et pour laquelle une variance du rapport signal sur interférence est inférieure à une valeur de variance maximale du rapport 10 signal sur interférence. Ainsi, le décalage déterminé prenant en compte les interférences, la quantité de données transmise selon la présente invention est augmentée significativement sans que le rapport signal sur interférence soit dégradé de manière trop importante. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, 15 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente l'architecture du système de télécommunication dans lequel la présente invention est implémentée ; 20 les Figs. 2 représentent des exemples de valeurs des coefficients prises par les coefficients des filtres de retournement temporel selon la présente invention ; la Fig. 3 représente un algorithme de détermination d'un décalage de valeurs de coefficients selon la présente invention. La Fig. 1 représente l'architecture du système de télécommunication dans lequel 25 la présente invention est implémentée. Dans le système de télécommunication selon la présente invention, un émetteur EM comprenant au moins une antenne Ante transfère des données à un récepteur RE comprenant au moins une antenne Antr. L'émetteur EM émet une onde électromagnétique de test telle qu'une impulsion 30 par l'intermédiaire de son antenne Ante. Le récepteur RE mesure la réponse du canal h(t). La réponse du canal h(t) est représentative des trajets multiples, des délais de propagation et des atténuations du signal électromagnétique transmis. Le récepteur RE transfère des informations représentatives de la réponse du canal h(t) à l'émetteur EM. L'ensemble de données d, devant être transmis par l'émetteur EM est divisé en une pluralité M de flux de données di,, d2, à dm par un convertisseur série parallèle SP avec M>1. La Fig. 1 représente un exemple d'émetteur dans lequel M=3. Chaque flux de données d_i,, do; à dis est respectivement filtré par un filtre C_ i(t), Co(t), Ci(t) de retournement temporel pour obtenir des signaux x_i(t), xo(t), xi(t) de formes différentes qui dépendent des valeurs des coefficients de filtres C_1(t), Co(t) et Ci(t). A chaque filtre, une normalisation de la puissance Al2 est effectuée de manière à ce que la puissance des signaux en sortie des filtres soit constante. A. = 1 où 11. représente l'opération de norme de Frobenius. Cä, (t) 2 Le filtrage C_1(t) et la normalisation de la puissance A_1 sont exécutés par le module M-1, le filtrage Co(t) et la normalisation de la puissance Ao sont exécutés par le module MO et le filtrage Ci(t) et la normalisation de la puissance AI sont exécutés par le module Ml. Les M flux filtrés et normalisés sont sommés par un additionneur add pour former un signal X(t) . De part la sommation, la puissance du signal résultant X(t) est modifiée. De manière à garder une puissance de transmission Po identique à celle d'un émetteur classique dans lequel aucune division de flux n'est effectuée, le signal X(t) peut être normalisé par le module Norm selon un facteur /1 tel que R = 1 X(t) Si l'on considère un filtre de retournement temporel C(t), celui-ci a des coefficients ordonnés et est représenté par la formule suivante : L_1 C(t) = E aiS (t û ho ) où L est la longueur du filtre exprimée en nombre de r=o coefficients, ai est l'amplitude du coefficient à la position l et l zo est le délai associé au coefficient de rang 1. zo dépend de la fréquence maximale d'échantillonnage ou de la bande passante du filtre. Au moins une partie des filtres C_i (t), Co (t)... Ci(t) est obtenue à partir d'un premier filtre de retournement temporel constitué d'un premier ensemble de coefficients déterminé à partir d'informations représentatives du canal existant entre l'émetteur EM et le récepteur RE. 2 .-N!p. Chacun des M filtres C_1 (t), Co (t)... Cl(t) a des coefficients dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon une direction, où chacun des M-1 filtres C_1 (t), Co (t)... Cl(t) a des coefficients dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon au moins une direction, le Mième filtre étant le premier filtre de retournement temporel. Il est à remarquer ici qu'une partie des M-1 ou M filtres a des coefficients dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon une direction, l'autre partie des M-1 ou M filtres ont des coefficients dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon une autre direction. Un filtre de retournement dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon une direction peut s'exprimer de la manière suivante : Cm (t) = F(C(t),p) où F représente l'opération de décalage des valeurs des coefficients d'un nombre de positions p. p est défini par p = m .a où a est une valeur optimisée comme cela est décrit ultérieurement en référence à la Fig. 3. En d'autres termes, un filtre de retournement dont les valeurs sont les valeurs des coefficients d'un autre second filtre de retournement temporel décalées selon une 20 direction peut s'exprimer de la manière suivante : Cm (t) = F(C(t),a) où F représente l'opération de décalage des valeurs des coefficients d'un nombre de positions a. La détermination de a est effectuée par le module de détermination de décalages Mdec. La fonction de décalage peut s'exprimer de la manière suivante : Lù1ùp a1S (tûho û p), pour un décalage à droite ( \ 1=0 Cm \t _ l Lù1 a1S (tùho + p), pour un décalage à gauche 1=p Le décalage des valeurs de coefficients du filtre Cm (t) = F(C(t), p) est exécuté par un module de décalage Decm. m peut être choisi parmi l'un de ces nombres entiers : 'M 'M-1~ 'M-1~û 'M-1 m=Mt - , +1,...,0,..., 1, 2 2 2 2 30 En variante, si M est pair, m peut être choisi parmi l'un de ces nombres entiers : 25 Les valeurs négatives correspondent à un décalage à gauche, les valeurs positives à un décalage à droite. Par exemple, si M=5, les décalages sont p = {-2a, -a, 0, a, 2a}. Par exemple, si M=4, les décalages sont p = {-2a, -a, a, 2a}, ou p = {-2a, -a, 0, 5 a}. Le récepteur RE reçoit, selon la présente invention, M impulsions Im-1, ImO et Iml dans la durée de transmission TS qui est dans l'état de la technique la durée de transmission d'un symbole. Chaque impulsion Im-1, ImO et Iml est respectivement représentative d'un symbole. L'amplitude des impulsions Im-1, ImO et Iml est inférieure au cas dans lequel une unique impulsion est reçue. L'amplitude des impulsions est fonction de la valeur de décalage p. L'amplitude de l'impulsion Imm est donnée par : 1 \ dm' si décalage à gauche 15 où 1/,/M est représentatif de la normalisation par le facteur ,l à l'émetteur EM. L'amplitude de l'impulsion Imm dépend des amplitudes des (L p) coefficients. Les Figs. 2 représentent des exemples de valeurs des coefficients prises par les coefficients des filtres de retournement temporel selon la présente invention. La Fig. 2a représente les amplitudes des coefficients ordonnés d'un filtre de 20 retournement temporel de longueur quatre. Le premier coefficient a une amplitude ao, le second coefficient a une amplitude ai, le troisième coefficient a une amplitude a2 et le quatrième coefficient a une amplitude a3. Les coefficients de la Fig. 2a sont les coefficients d'un premier filtre de retournement temporel obtenu à partir d'informations représentatives du canal existant entre l'émetteur EM et le récepteur 25 RE. La Fig. 2b représente les amplitudes des coefficients ordonnés d'un filtre de retournement temporel de longueur quatre. Le premier coefficient a une amplitude comprise entre deux valeurs prédéterminées ou préférentiellement égale à une amplitude nulle, le second coefficient a une amplitude ao, le troisième coefficient a 30 une amplitude ai et le quatrième coefficient a une amplitude a2. Les coefficients de la Fig. 2b sont les coefficients d'un second filtre de retournement temporel dont les 10 1=1 L-1 \ d A2Ea[2 mJ m1=p 1 Am2 E a 2 [ , si décalage à droite valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées vers la droite et le dernier coefficient partant de la droite a une valeur nulle. La Fig. 2c représente les amplitudes des coefficients ordonnés d'un filtre de retournement temporel de longueur quatre. Les premier et second coefficients ont une amplitude comprise entre deux valeurs prédéterminées ou préférentiellement égales à une amplitude nulle, le troisième coefficient a une amplitude ao et le quatrième coefficient a une amplitude ai. Les coefficients de la Fig. 2c sont les coefficients d'un second filtre de retournement temporel dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées vers la droite de deux positions ou sont les coefficients d'un second filtre de retournement temporel dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du second filtre de retournement temporel de la Fig. 2b décalées vers la droite d'une position. Le dernier coefficient partant de la droite dont la valeur est non nulle dans la Fig. 2b prend une valeur nulle dans la Fig. 2c. La Fig. 2d représente les amplitudes des coefficients ordonnés d'un filtre de retournement temporel de longueur quatre. Le premier coefficient a une amplitude ai, le second coefficient a une amplitude a2, le troisième coefficient a une amplitude a3 et le quatrième coefficient a une amplitude comprise entre deux valeurs prédéterminées ou préférentiellement égale à une amplitude nulle. Les coefficients de la Fig. 2d sont les coefficients d'un second filtre de retournement temporel dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées vers la gauche et le dernier coefficient partant de la gauche a une valeur nulle. La Fig. 2e représente les amplitudes des coefficients ordonnés d'un filtre de retournement temporel de longueur quatre. Le premier coefficient a une amplitude a2, le second coefficient a une amplitude a3, les troisième et quatrième coefficients ont une amplitude comprise entre deux valeurs prédéterminées ou préférentiellement égales à une amplitude nulle. Les coefficients de la Fig. 2e sont les coefficients d'un second filtre de retournement temporel dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées vers la gauche de deux positions ou sont les coefficients d'un second filtre de retournement temporel dont les valeurs sont les valeurs des coefficients du second filtre de retournement temporel de la Fig. 2d décalées vers la gauche d'une position. Le dernier coefficient partant de la gauche dont la valeur est non nulle dans la Fig. 2d prend une valeur nulle dans la Fig. 2e. La Fig. 3 représente un algorithme de détermination d'un décalage de valeurs de coefficients selon la présente invention. A l'étape E300, le module Mdec détermine, à partir d'informations représentatives du canal existant entre l'émetteur EM et le récepteur RE, de 5 coefficients ordonnés d'un premier filtre de retournement temporel. A l'étape suivante E301, le module Mdec détermine la longueur L du premier filtre de retournement temporel en fonction du canal. A l'étape suivante E302, le module Mdec initialise a et n à la valeur nulle. A l'étape suivante E303, le module Mdec sélectionne la valeur moyenne 10 minimum du rapport signal sur interférence ( SIR,) et la valeur de la variance maximale (L2) du rapport signal sur interférence. A l'étape suivante E304, le module Mdec sélectionne M. A l'étape suivante E305, le module Mdec calcule la valeur de a selon la formule suivante : a = Int t(a + n)L} où Int représente la partie entière. 15 A l'étape suivante E306, le module Mdec calcule pour chaque valeur prise par m, les décalages p = m • a . A l'étape suivante E307, le module Mdec calcule le rapport signal sur interférence moyen SIR résultant pour le signal X(t) normalisé. A l'étape suivante E308, le module Mdec vérifie si SIR, SIR . Dans 20 l'affirmative, le module Mdec passe à l'étape E310. Dans la négative, le module Mdec passe à l'étape E309. A l'étape E309, le module Mdec incrémente n selon la formule suivante : n = n +y00 et retourne à l'étape E305. A l'étape E310, le module Mdec vérifie si la variance du rapport signal sur 25 interférence SIR est inférieure à L2. Dans l'affirmative, le module Mdec passe à l'étape E311. Dans la négative, le module Mdec passe à l'étape E309. A l'étape E311, le module Mdec mémorise la valeur de a. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de 30 l'homme du métier et particulièrement la combinaison de différents modes de réalisation de la présente invention. REVENDICATIONS1) Procédé d'émission, par un émetteur, d'un ensemble de données à destination d'un récepteur, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - détermination, à partir d'informations représentatives d'un canal existant entre l'émetteur et le récepteur, de coefficients ordonnés d'un premier filtre de retournement 5 temporel, - détermination, pour au moins un second filtre de retournement temporel, de coefficients ordonnés du second filtre de retournement temporel, les valeurs de coefficients ordonnés du second filtre de retournement temporel étant les valeurs des coefficients du premier filtre de retournement temporel décalées selon une direction, 10 - division de l'ensemble de données en au moins deux flux de données, - filtrage des signaux représentatifs de chaque flux de données par un filtre de retournement temporel déterminé, chaque filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un flux étant différent de chaque autre filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un autre flux, 15 - émission de la somme des flux filtrés. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de données est divisé en un nombre M pair de flux de données. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de données est divisé en un nombre M impair de flux de données et en ce qu'un flux de données 20 est filtré par le premier filtre de retournement temporel et chaque autre flux de données est filtré par un second filtre de retournement temporel. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que (M-1)/2 second filtres de retournement temporel ont des coefficients dont les valeurs sont décalées selon une première direction et (M-1)/2 filtres de retournement temporel ont des coefficients 25 dont les valeurs sont décalées selon une seconde direction différente de la première direction. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins un filtre de retournement temporel filtrant un flux de données a des coefficients dont les valeurs sont les valeurs des coefficients d'un autre filtre de 30 retournement temporel filtrant des données décalées selon une direction et le au moins un filtre de retournement temporel a a coefficients dont la valeur est nulle de plus que l'autre filtre de retournement temporel. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les a coefficients dont la valeur est nulle de plus que l'autre filtre de retournement temporel sont à la position des derniers coefficients non nuls des coefficients de l'autre filtre de retournement temporel ordonnés selon la direction de décalage. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque flux de données est multiplié par un facteur d'échelle déterminé à partir des coefficients du filtre de retournement temporel filtrant le flux de données. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la valeur de a est déterminée en sélectionnant une valeur de a pour laquelle un rapport signal sur interférence moyen est supérieur ou égal à une valeur donnée et pour laquelle une variance du rapport signal sur interférence est inférieure à une valeur de variance maximale du rapport signal sur interférence. 9) Emetteur, d'un ensemble de données à destination d'un récepteur, caractérisé en ce que l'émetteur comporte : - des moyens de détermination, à partir d'informations représentatives d'un canal existant entre l'émetteur et le récepteur, d'un premier groupe ordonné de coefficients d'un premier filtre de retournement temporel, - des moyens de détermination d'au moins un second groupe ordonné de coefficients d'au moins un second filtre de retournement temporel, les valeurs de coefficients de chaque second groupe étant les valeurs des coefficients du premier groupe décalées selon une direction, - des moyens de division de l'ensemble de données en au moins deux flux de données, - des moyens de filtrage des signaux représentatifs de chaque flux de données par un filtre de retournement temporel déterminé, chaque filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un flux étant différent de chaque autre filtre de retournement temporel filtrant les signaux représentatifs d'un autre flux, - des moyens d'émission de la somme des flux filtrés.