FR 2920065 A1 20090220 FR 0757079 A 20070816 PROCÉDÉ DE CODAGE/DÉCODAGE SPATIO-TEMPOREL POUR SYSTÈME DE COMMUNICATION MULTI-ANTENNE DE TYPE IMPULSIONNEL DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne à la fois le domaine des télécommunications en ultra-large bande ou UWB (Ultra Wide Band) et celui des systèmes multiantenne à codage spatio-temporel ou STC (Space Time 10 Coding). ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les systèmes de télécommunication sans fil de type multi-antenne sont bien connus de l'état de la technique. Ces systèmes utilisent une pluralité 15 d'antennes à l'émission et/ou à la réception et sont dénommés, selon le type de configuration adoptée, MIMO (Multiple Input Multiple Output), MISO (Multiple Input Single Output) ou SIMO (Single Input Multiple Output). Par la suite nous emploierons le même terme MIMO pour 20 couvrir les variantes MIMO et MISO précitées. L'exploitation de la diversité spatiale à l'émission et/ou à la réception permet à ces systèmes d'offrir des capacités de canal nettement supérieures à celles des systèmes mono-antenne classique (ou SISO pour Single 25 Input Single Output). Cette diversité spatiale est généralement complétée par une diversité temporelle au moyen d'un codage spatio-temporel. Dans un tel codage, un symbole d'information à transmettre se trouve codé sur plusieurs antennes et plusieurs instants de 30 transmission. On connaît deux grandes catégories de systèmes MIMO à codage spatio-temporel : les systèmes à codage en treillis ou STTC (Space Time Trellis Coding) et les systèmes à codage par blocs ou STBC (Space Time Block Coding). Dans un système à codage en treillis, le codeur spatio-temporel peut être vu comme une machine à états finis fournissant P symboles de transmission aux P antennes en fonction de l'état courant et du symbole d'information à coder. Le décodage à la réception est réalisé par un algorithme de Viterbi multidimensionnel dont la complexité augmente de manière exponentielle en fonction du nombre d'états. Dans un système à codage par blocs, un bloc de symboles d'information à transmettre est codé en une matrice de symboles de transmission, une dimension de la matrice correspondant au nombre d'antennes et l'autre correspondant aux instants consécutifs de transmission. La Fig. 1 représente schématiquement un système de transmission MIMO 100 avec codage STBC. Un bloc de symboles d'information S = (61,...,6b) , par exemple un mot binaire de b bits ou plus généralement de b symboles M-aires, est codé en une matrice spatio-temporelle : C11 C12 C21 C22 C= CT,1 CT 2 CT,P où les coefficients etp, t=1,..,T;p=1,..,P du code sont en règle générale des coefficients complexes dépendant des symboles d'information, P est le nombre d'antennes utilisées à l'émission, T est un entier indiquant Cl P C2 P (1) l'extension temporelle du code, c'est-à-dire le nombre d'utilisations du canal ou PCUs (Per Channel Use). La fonction f qui, à tout vecteur S de symboles d'information, fait correspondre le mot de code spatio- temporel C, est appelée fonction de codage. Si la fonction f est linéaire on dit que le code spatio- temporel est linéaire. Si les coefficients ctp sont réels, le code spatio-temporel est dit réel. Sur la Fig. 1, on a désigné par 110 un codeur spatio-temporel. A chaque instant d'utilisation de canal t, le codeur fournit au multiplexeur 120 le t-ème vecteur-ligne de la matrice C. Le multiplexeur transmet aux modulateurs 1301,430p les coefficients du vecteur ligne et les signaux modulés sont transmis par les antennes 1401,...,140p . Le code spatio-temporel est caractérisé par son débit, c'est-à-dire par le nombre de symboles d'information qu'il transmet par instant d'utilisation de canal (PCU). Le code est dit à plein débit s'il est P fois plus élevé que le débit relatif à une utilisation mono-antenne (SISO). Le code spatio-temporel est caractérisé en outre par sa diversité qui peut être définie comme le rang de la matrice C. On aura une diversité maximale si pour deux mots de code C1 et C2 quelconques correspondant à deux vecteurs S1 et S2, la matrice C1-C2 est de rang plein. Le code spatio-temporel est enfin caractérisé par son gain de codage qui traduit la distance minimale entre différents mots du code. On peut le définir comme : min det((CI - C2 )H (CI -C2 (2) c,≠c2 ou, de manière équivalente, pour un code linéaire : min det(CHC) c.o 10 où det(C) signifie le déterminant de C et CH est la matrice conjuguée transposée de C. Pour une énergie donnée de transmission par symbole d'information, le gain de codage est borné. Un code spatio-temporel sera d'autant plus 15 résistant à l'évanouissement que son gain de codage sera élevé. Un des premiers exemples de codage spatio-temporel pour un système MIMO à deux antennes de transmission a 20 été proposé dans l'article de S.M. Alamouti intitulé A transmit diversity technique for wireless communications , publié dans IEEE Journal on selected areas in communications, vol. 16, pp. 1451-1458, Oct. 1998. Le code d'Alamouti est défini par la matrice 25 spatiotemporelle 2x2: (3) C= (4) où 61 et 6 2 sont deux symboles d'information à transmettre et 61 et 62 leurs conjugués respectifs. Comme on peut le voir dans l'expression (4), ce code transmet deux symboles d'information pour deux utilisations de canal et son débit est donc d'un symbole/PCU. Bien qu'initialement présenté dans l'article précité pour des symboles appartenant à une modulation QAM, le code d'Alamouti s'applique également à des symboles d'information appartenant à une modulation PAM ou PSK. En revanche, il ne peut aisément s'étendre à une modulation de position, dite aussi PPM (Pulse Position Modulation). Le symbole d'un alphabet de modulation PPM à M positions peut être représenté par un vecteur de M composantes toutes nulles sauf une égale à 1, correspondant à la position de modulation à laquelle une impulsion est émise. L'utilisation de symboles PPM dans l'expression (4) conduit alors à une matrice spatiotemporelle de taille 2M x2. Le terme -62 figurant dans la matrice n'est pas un symbole PPM de l'alphabet. Il implique la transmission d'une impulsion affectée d'un changement de signe. Autrement dit, cela revient à utiliser des symboles PPM appartenant à une extension de l'alphabet de modulation PPM. De manière plus générale, l'utilisation de symboles PPM dans les codes spatio-temporels, notamment les codes orthogonaux réels définis par V. Tarokh et al. dans l'article intitulé Space-time block codes from orthogonal designs paru dans IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 45, No. 5, July 1999, pp. 1456-1567, conduit à une extension de l'alphabet de modulation PPM. Les codes orthogonaux réels introduits dans cet article peuvent être considérés comme une généralisation du code d'Alamouti lorsque les symboles d'information sont réels. Ces codes n'existent toutefois que pour P=2,4,8 antennes de transmission. Plus précisément : pour P=2, C= pour P=4, C= et, pour P=8, 15 62 63 64 65 66 67 6g - 61 64 -63 66 -65 -68 67 - - 64 61 62 67 68 -65 ùG6 - 63 -62 61 68 ùG7 66 -65 -66 -67 -68 61 62 63 64 - 65 -68 67 -62 61 ùG4 63 - 8 65 -66 -63 64 61 62 - ùG7 66 65 -64 -63 62 61 , 61 62 - 62 61 61 62 63 64 - 62 61 -64 63 63 64 61 -62 - 64 -63 62 61 C= (5) où les 6 p, p =1,...,8 sont des symboles d'information réels, par exemple des symboles PAM. On voit que, comme pour le code d'Alamouti, l'utilisation de symboles PPM ne pourrait se faire qu'en introduisant des impulsions signées, ce qui reviendrait à utiliser un alphabet PPM étendu dans lequel les éléments seraient les vecteurs de M composantes toutes nulles sauf une égale à 1. Un autre domaine des télécommunications fait actuellement l'objet de recherches considérables. Il s'agit des systèmes de télécommunication UWB, pressentis notamment pour le développement des futurs réseaux personnels sans fil (WPAN). Ces systèmes ont pour spécificité de travailler directement en bande de base avec des signaux très large bande. On entend généralement par signal UWB un signal conforme au masque spectral stipulé dans la réglementation du FCC du 14 Février 2002 et révisé en Mars 2005, c'est-à-dire pour l'essentiel un signal dans la bande spectrale 3.1 à 10.6 GHz et présentant une largeur de bande d'au moins 500 MHz à -10dB. En pratique, on connaît deux types de signaux UWB, les signaux multi-bande OFDM (MBOFDM) et les signaux UWB de type impulsionnel. Nous nous intéresserons par la suite uniquement à ces derniers. Un signal UWB impulsionnel est constitué d'impulsions très courtes, typiquement de l'ordre de quelques centaines de picosecondes, réparties au sein d'une trame. Afin de réduire l'interférence multi-accès (MAI pour Multiple Access Interference), un code de sauts temporels (TH pour Time Hopping) distinct est 8 affecté à chaque utilisateur. Le signal issu ou à destination d'un utilisateur k peut alors s'écrire sous la forme: NS -1 Sk (t) = L w(t ù nT ù Ck (n)T, ) (6) n=0 où w est la forme de l'impulsion élémentaire, T est une durée bribe (ou chip), T est la durée d'un intervalle élémentaire avec NS= NjT où NN est le nombre de chips dans un intervalle, la trame totale étant de durée Tf =NSTS où NS est le nombre d'intervalles dans la trame. La durée de l'impulsion élémentaire est choisie inférieure à la durée chip, soit Tw On a représenté en Fig. 2A un signal TH-UWB associé à un utilisateur k. Afin de transmettre un symbole d'information donné en provenance ou à destination d'un utilisateur k, on module généralement le signal TH-UWB à l'aide d'une modulation de position, soit pour le signal modulé : N,ù1 Sk (t) = w(t ù nT ùCk(n)T, ù kE ) (7) n=0 où E est un retard de modulation (dither) sensiblement inférieur à la durée chip et k E {0,..,M -1} est la position 1f-aire PPM du symbole, la première position étant considérée ici comme introduisant un retard nul. 5 Au lieu de séparer les différents utilisateurs au moyen de codes de sauts temporels, il est également possible de les séparer par des codes orthogonaux, par exemple des codes de Hadamard, comme en DS-CDMA. On 10 parle alors de DS-UWB (Direct Spread UWB). Dans ce cas on a pour l'expression du signal non modulé, correspondant à (6) . Nsù1 Sk (t)= L bnk) w(t ù nTs ) ( 8 ) n=0 15 où bnk), n = 0,..,Ns -1 est la séquence d'étalement de l'utilisateur k. On remarque que l'expression (8) est analogue à celle d'un signal DS-CDMA classique. Elle en diffère cependant par le fait que les chips n'occupent 20 pas toute la trame mais sont répartis à la période Ts. On a représenté en Fig. 2B un signal DS-UWB associé à un utilisateur k. Comme précédemment, les symboles d'information peuvent être transmis au moyen d'une modulation PPM. Le 25 signal DS-UWB modulé en position correspondant au signal TH-UWB (7) peut s'exprimer, en conservant les mêmes notations . N,-1 Sk(t) = bnk).w(t ù nTS ù lakE) (9) n=0 Enfin, il est connu de combiner codes de sauts temporels et codes d'étalement spectral pour offrir des accès multiples aux différents utilisateurs. On obtient ainsi un signal UWB impulsionnel TH-DS-UWB de forme générale : NS -1 Sk (t) _ L bnk) .w(t ù nTs ù Ck (n)T, ) (10 ) n=0 On a représenté en Fig. 2C un signal TH-DS-UWB associé à un utilisateur k. Ce signal peut être modulé par une modulation de position. On obtient alors pour le signal modulé : N,-1 Sk (t) = bnk) .W(t ù nTS ù Ck (n)T, ù lakE) (11) n=0 Il est connu de l'état de la technique d'utiliser des signaux UWB dans des systèmes MIMO. Dans ce cas, 20 chaque antenne transmet un signal UWB modulé en fonction d'un symbole d'information ou d'un bloc de tels symboles (STBC). Cependant, comme on l'a vu précédemment, l'utilisation de symboles d'information PPM dans des codes spatio-temporels nécessite 25 d'utiliser des impulsions signées, c'est-à-dire de recourir à un alphabet de modulation étendu 2-PAM-MPPM. La prise en compte de l'inversion de phase suppose en outre une architecture RF à l'émission et à la 15 réception plus complexe que celle d'un système impulsionnel classique. Enfin, certains systèmes UWB ne se prêtent pas ou mal à la transmission d'impulsions signées. Par exemple, les systèmes UWB optiques ne transmettent que des signaux d'intensité lumineuse THUWB, nécessairement dépourvus d'information de signe. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de codage spatio-temporel, particulièrement simple et robuste, pour un système UWB mufti-antenne. Tout en utilisant une modulation de position, le procédé de codage selon la présente invention ne requiert pas d'extension de l'alphabet de modulation. Il permet en particulier de ne pas recourir à la transmission d'impulsions signées lorsque le signal de support de modulation est du type TH-UWB. Un second but de la présente invention est de proposer un procédé de décodage permettant d'estimer les symboles transmis selon le procédé précédent. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un procédé de codage spatio-temporel pour un système transmission UWB comprenant une pluralité P d'éléments radiatifs, avec P=2,4 ou 8, ledit procédé codant un bloc de symboles d'information S = (al,a2,...,ap) appartenant à un alphabet de modulation 2-PPM, en une séquence de vecteurs, les composantes d'un vecteur étant destinées à moduler en position un signal UWB impulsionnel pour un élément radiatif dudit système et une utilisation de canal de transmission donnés, chaque composante correspondant à une position de modulation PPM. Lesdits vecteurs sont obtenus à partir des éléments de la matrice : C= / 61 62 2 61 pour P=2, pour P=4, C= 66 65 n64 66 67 • X65 fI68 68 fI65 • n6'7 66 • 62 63 • 61 n64 • 64 61 il63 62 61 C= pour P=8, une ligne de la matrice correspondant à une utilisation du canal de transmission et une colonne de la matrice correspondant à un élément radiatif, la matrice C étant définie à une permutation près de ses lignes et/ou ses colonnes et il étant une permutation des deux positions de modulation PPM. Selon une première variante ledit signal impulsionnel est un signal TH-UWB. Selon une seconde variante, ledit signal 20 impulsionnel est un signal DS-UWB. Selon une troisième variante ledit signal impulsionnel est un signal TH-DS-UWB. L'invention concerne également un système de transmission UWB comprenant une pluralité P d'éléments radiatifs, avec P=2,4 ou 8, comprenant : - des moyens de codage pour coder un bloc de symboles d'information S = (al,a2,...,ap) appartenant à un alphabet de modulation 2-PPM, en une séquence de vecteurs, chaque vecteur étant associé à une utilisation du canal de transmission et un élément radiatif donnés, chaque composante d'un vecteur correspondant à une position de modulation PPM, lesdits vecteurs étant obtenus à partir des éléments de la matrice ( a2 C= pour P=2, \~a2 al i (61 a2 a3 a 4 C= na2 al na4 a3 pour P=4, ~a3 a4 al na2 \ ~a4 ila3 a2 al a a2 a3 a4 a5 a6 a7 a 8 na2 a1 a4 fIa3 fIa5 Ç1a8 a7 fIa3 na4 al a6 na6 fIa5 a2 a7 a8 C= na4 a3 na2 fIa7 fIa5 pour P=8, al a8 a6 fIG5 SZa6 7 al a2 a3 a4 na6 a5 8 a7 na2 al na4 a3 fIa7 a8 a5 na6 fIa3 a4 al na2 \ ~a8 na'7 a6 a5 na4 fIa3 a2 al 20 une ligne de la matrice correspondant à une utilisation de canal de transmission et une colonne de la matrice correspondant à un élément radiatif, la matrice C étant définie à une permutation près de ses lignes et/ou ses colonnes et il étant une permutation des deux positions de modulation PPM ; - une pluralité de modulateurs pour moduler en position un signal UWB impulsionnel, chaque modulateur étant associé à un élément radiatif et modulant en position ledit signal, pendant une utilisation du canal de transmission, à l'aide des composantes du vecteur associé au dit élément radiatif et à ladite utilisation du canal ; - chaque élément radiatif étant adapté à émettre le signal ainsi modulé par ledit modulateur associé. Selon un premier mode de réalisation, les éléments radiatifs sont des antennes UWB. Selon un second mode de réalisation, les éléments radiatifs sont des diodes laser ou des diodes électroluminescentes. L'invention concerne encore un procédé de décodage spatio-temporel, pour un système de réception UWB à Q capteurs, destiné à estimer les symboles d'information transmis par le système de transmission défini ci-dessus, le procédé comprenant : - une étape d'obtention de 2QL variables de décision respectivement associées à 2QL voies de réception, chaque voie de réception étant relative à un capteur, un trajet de propagation entre les systèmes de transmission et de réception, et une position de modulation de l'alphabet de modulation 2-PPM, ladite étape d'obtention étant répétée pendant P utilisations consécutives du canal de transmission, pour fournir un vecteur Y de taille 2QLP, dont les composantes sont les 2QL variables de décision obtenues pour lesdites P utilisations ; une étape de calcul du vecteur Z=Yù(IPOH)T où Ip est la matrice unité de taille P x P, H est une matrice représentative du canal de transmission, t est un vecteur constant représentatif du code et O est le produit de Kronecker ; une étape de calcul du vecteur =(hq, 0I2)Z avec h(p =(IPOh)cp, où I2 est la matrice 15 unité de taille 2x2, h est une matrice réduite du pour P=2, canal telle que H = h OI2 et cp étant la matrice (1 0 0 -1 0 1 1 0 (P= (P= (1 0 0 0' 0 -1 0 0 0 0 0 0 o o o -1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 o o -1 o 0 0 1 0 o o o -1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 o -1 o o o o o, pour P=4 et la matrice en annexe pour P=8 ; une étape de comparaison, pour chaque symbole, des composantes du vecteur i, relatives aux deux positions PPM de ce symbole, la position PPM estimée étant celle correspondant à la composante de plus grande amplitude. L'invention concerne enfin un système de réception UWB comprenant une pluralité Q de capteurs et, pour chaque capteur, un récepteur Rake associé, caractérisé en ce que chaque récepteur Rake comporte une pluralité 2L de doigts, chaque doigt correspondant à un trajet de propagation et à une position de modulation de l'alphabet de modulation 2-PPM, le système comprenant en outre : - des moyens de conversion série parallèle pour former un vecteur Y de taille 2QLP, dont les composantes sont les 2QL sorties des doigts des récepteurs Rake, pour P utilisations consécutives du canal de transmission ; - des moyens de calcul pour calculer d'abord un vecteur Z=Yû(IP OH)T où Ip est la matrice unité de taille P x P, H est une matrice représentative du canal transmission, t est un vecteur constant représentatif du code et O est le produit de Kronecker, puis un vecteur =(h,p 0I2)Z avec h~ _ (Ip O h)cp , où I2 est la matrice unité de taille 2x2, h est une matrice réduite du canal telle que H = h OI2 et cp étant la matrice : pour P=2, (P= (P= (1 0 0 0' 0 -1 0 0 0 0 0 0 o o o -1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 o o -1 o 0 0 1 0 o o o -1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 o -1 o o o o o, pour P=4 et la matrice en annexe pour P=8 ; des moyens de comparaison adaptés à 5 comparer pour chaque symbole, deux composantes du vecteur i, relatives aux deux positions PPM de ce symbole, la position PPM estimée étant celle correspondant à la composante de plus grande amplitude. Selon un premier mode de réalisation, les 10 capteurs sont des antennes UWB. Selon un second mode de réalisation, les capteurs sont des photodétecteurs. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de 15 réalisation préférentiel de l'invention fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : la Fig. 1 représente schématiquement un système de transmission MIMO avec codage STBC connu de l'état de la technique ; les Fig. 2A à 2C représentent les formes respectives de signaux TH-UWB, DS-UWB et TH-DS-UWB ; la Fig. 3 représente schématiquement un dispositif de transmission multi-antenne utilisant un procédé de codage spatio-temporel selon un mode de réalisation de l'invention ; la Fig. 4 représente schématiquement un dispositif de réception pour décoder les symboles d'information transmis par le dispositif de la Fig. 3, selon un mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'idée à la base de l'invention est d'introduire une diversité de codage grâce à un opérateur de permutation agissant sur les positions de modulation des symboles d'information. On considèrera dans la suite un système de transmission UWB à P=2,4,8 antennes de transmission ou, de manière plus générale à P=2,4,8 éléments radiatifs. Les symboles d'information appartiennent à un alphabet de modulation par position. On note comme précédemment M le cardinal de cet alphabet. Le code spatio-temporel utilisé par le dispositif de transmission selon l'invention est défini par la matrice suivante, pour P=2, C= pour P=4, C= et, pour P=8, / al a2 2 al / (61 na2 fIa3 na4 fIa5 na6 fIa7 \ ~a8 C= al (12) où al,a2,...,aP sont les symboles d'information à transmettre, représentés sous la forme de vecteurs colonne de dimension 2 dont les composantes sont toutes nulles à l'exception d'une seule, égale à 1, définissant la position de modulation. fl est la matrice de permutation 2x2, à savoir : il= (13) autrement dit il est un opérateur qui permute les deux positions PPM d'un symbole. Par conséquent, si a est un symbole de l'alphabet de modulation PPM, SZa l'est également. On notera que les matrices (12) sont de dimension 2P x P et s'obtiennent formellement à partir des matrices des codes orthogonaux réels (5) en remplaçant le changement de signe par l'opérateur de permutation SZ. Cet opérateur permet d'introduire de manière très avantageuse une diversité spatio-temporelle sans recourir à un changement de signe, c'est-à-dire sans nécessiter d'extension de l'alphabet de modulation PPM. On constatera en effet que les composantes de la matrice C sont simplement des 0 et des 1 et non des valeurs signées. Ce code spatio-temporel se prête bien à la modulation d'un signal ultra-large bande. Les matrices C sont définies à une permutation près de leurs lignes et/ou leurs colonnes. En effet, toute permutation sur les lignes (on entend ici par ligne, une ligne de vecteurs de dimension 2) et/ou les colonnes de C est un code spatio-temporel selon l'invention, une permutation sur les lignes équivalant à une permutation des instants d'utilisation du canal et une permutation sur les colonnes équivalant à une permutation des antennes de transmission. L'ordre des symboles d'information al,a2,...,ap est arbitraire, il ne préjuge pas de leurs positions respectives dans un bloc de P symboles. Autrement dit, une permutation des symboles al,a2,...,ap dans les matrices (12) de modifie pas la définition du code spatio-temporel. En outre, les matrices C possèdent chacune le même nombre de 1 dans chacune de ses colonnes, ce qui se traduit par une équirépartition avantageuse de l'énergie sur les différentes antennes. Le code spatio-temporel C est aussi à plein débit puisque P symboles d'information sont transmis pendant P utilisations du canal. Son gain de codage est aussi plus élevé que ceux connus dans l'art antérieur. On peut montrer que les codes spatio-temporels définis par les matrices (12), comme ceux définis par les matrices (5), sont à diversité maximale. Par définition, on sait que le code est à diversité maximale si pour tout couple de matrices distinctes C,C' du code, AC=C-C' est de rang plein, c'est-à-dire si : / al a2 a3 a4 ila2 ai SLa4 a3 ila3 a4 ai SLa2 ~a4 ~a3 a2 al où a=-& p pour p =1,...,P est de rang plein. Par construction, les vecteurs ap ont, soit leurs deux composantes nulles, soit de signes opposés. La matrice AC peut s'écrire sous la forme développée : AC=C= (14) 23 AC= a1,o a11 a2,1 a2,0 a3,1 a3,0 a4,1 ~ a4,0 a2 0 a21 a1,0 a1,1 a4,0 a4,1 a3,1 a3,0 a3,0 a3,1 a4,1 a4,0 a1,0 a11 a2 0 a21 a4,0 a4 a3,0 a3,1 a21 a2 0 a1,0 a1'1 / (15) avec =1,2,3,4, ln = 0,1 et a~ m E {û1,0,1} La matrice AC n'est pas à rang plein si ces deux vecteurs colonne sont colinéaires, c'est-à-dire compte tenu des valeurs de leurs composantes si ces vecteurs colonnes sont égaux ou opposés. Dans ce cas, étant donné que ap0 ap, si et seulement si ap0 ap, =0, on vérifie sans peine que les vecteurs a1 et a2 sont nécessairement nuls, c'est-à-dire C=C'. A titre d'exemple, nous détaillerons ci-après le procédé de transmission lorsque P=4, les cas P=2 et P=8 étant bien entendu similaires. On suppose ici que le système utilise un signal TH-UWB, tel que défini en (6). Le code spatio-temporel module ce signal et est transmis pendant deux utilisations consécutives du canal (PCU). Pendant la première utilisation, les antennes p =l,...,4 transmettent respectivement les premières trames : N,-1 s(t) _ w(tùnTSùc(n)T,ùlape) (16) n=0 24 Pendant la seconde utilisation du canal, les antennes p=1,3 transmettent les secondes trames N,ù1 s(t) _ L w(t ù nTs ûc(n)T, ûIl pE ) (17) n=0 où p est la position permutée de p, c'est-à-dire p =1 si 1.11)=0 et p =0 si p =1 , et les antennes p=2,4 transmettent les secondes trames : N,ù1 10 Sp (t) _ E W(t ù nTs ù C(n)T, ù lape ) (18) n=0 Les troisièmes et quatrièmes trames émises par les antennes s'obtiennent selon le même principe. 15 Il est clair pour l'homme du métier que l'on obtiendrait des expressions similaires en utilisant un signal DS-UWB selon l'expression (8) voire un signal DS-TH-UWB selon l'expression (10) au lieu d'un signal TH-UWB. 20 La Fig. 3 illustre un exemple de système de transmission utilisant le procédé de codage spatio-temporel selon l'invention. On a illustré en Fig. 3 le cas où 1)=4, les cas 25 P=2 et P=8 étant similaires. Le système 300 reçoit des symboles d'information par bloc S=(a1,a2,a3,a4) où a1' 2,a3,a4 sont les symboles d'une constellation PPM à deux positions.5 Alternativement, les symboles d'information peuvent provenir d'une autre constellation binaire, par exemple des symboles binaires ou BPSK, à condition de subir préalablement un transcodage (mapping) dans ladite constellation PPM. Les symboles d'information peuvent être issus d'une ou d'une pluralité d'opérations bien connues de l'homme du métier telles que codage source, codage canal de type convolutionnel, par bloc ou bien encore turbocodage série ou parallèle, entrelacement, etc. Le bloc de symboles d'information S=(a1,a2,a3,a4) subit une opération de codage dans le codeur spatio-temporel 310. Plus précisément, le module 310 calcule les coefficients de la matrice C obéissant à l'expression (12) pour P=4 ou à une variante obtenue par permutation de ses lignes et/ou ses colonnes comme indiqué précédemment. Les quatre vecteurs colonnes de la première ligne de C, représentant quatre symboles PPM, sont transmis respectivement aux modulateurs UWB 3201r 3202, 3203, 3204, pour générer les premières trame, puis les quatre vecteurs colonnes de la seconde ligne de C, pour générer les seconde trames, et ainsi de suite jusqu'aux quatrièmes trames. Le modulateur UWB 3201 génère à partir des symboles PPM 61,62,63,64, les signaux UWB impulsionnels modulés correspondants. De même, le modulateur UWB 3202 en fait de même à partir des vecteurs SZ62'1'4'3' ainsi que le modulateur UWB 3203 avec SZ63'4'1'2 et le modulateur 3204 avec SZ64,SZ63,62,61. Bien que moins avantageux dans le cadre de la présente invention, les signaux UWB impulsionnels servant de support à la modulation peuvent être alternativement du type DS-UWB ou TH-DS-UWB. Dans tous les cas, les signaux UWB impulsionnels ainsi modulés sont transmis ensuite aux élémentsradiatifs 3301 à 3304. Ces éléments radiatifs peuvent être des antennes UWB ou bien des diodes laser ou des DELs, fonctionnant par exemple dans le domaine infrarouge, associées à des modulateurs électro-optiques. Le système de transmission proposé peut alors être utilisé dans le domaine des télécommunications optiques sans fil. Les signaux UWB transmis par le système illustré en Fig. 3 peuvent être reçus et traités par un récepteur multi-antenne selon un procédé de décodage exposé ci-après. Le procédé de décodage selon l'invention permet d'estimer de manière simple et robuste les symboles d'information émis à partir des signaux UWB reçus par un récepteur multi-antenne de type Rake et, ce, de manière beaucoup plus simple que les algorithmes de décodage par sphère conventionnels. Nous supposerons dans la suite, que le canal de transmission entre l'émetteur et le récepteur présente une réponse impulsionnelle plus courte que la séparation temporelle des deux positions de modulation, autrement dit c. Cette hypothèse sera en pratique réalisée dès que l'on aura pris la précaution de choisir c suffisamment grand pour respecter cette contrainte dans les conditions de multitrajet statistiquement significatives. Lorsque la transmission se fait par voie optique, l'étalement temporel du canal est généralement négligeable. On s'assurera cependant que la durée des impulsions lumineuses est plus courte que c. Sous l'hypothèse précédente, une impulsion d'un signal UWB, émise en une première position de modulation et ayant parcouru un premier trajet ne pourra être confondue avec une impulsion du même signal ayant parcouru un second trajet, autrement dit il n'y aura pas d'interférence multi-trajet entre positions de modulation. Nous supposerons également que le récepteur est du type multi-antenne et de type Rake. Plus précisément, chaque antenne, 1,...,Q fournit le signal qu'elle reçoit à un récepteur Rake qui lui est associé. Chaque récepteur Rake possède 2L doigts, c'est-à-dire 2L filtres adaptés aux L trajets et aux deux positions de modulation pour chaque trajet. Les sorties des 2QL doigts des récepteurs Rake, pour les Q antennes, sont les variables de décision utilisées par le récepteur. Ces 2QL variables de décision sont observées pendant P intervalles correspondants aux P trames transmises. En définitive, l'ensemble de ces observations peut être représenté par une matrice X de taille 2QL x P constituant un résumé exhaustif du signal reçu pendant les P intervalles et pouvant s'exprimer sous la forme : X=HC+N (19) où C est la matrice de taille 2P x P du code spatio-temporel utilisé par le système de transmission, telle que donnée par (12) ou une version équivalente par permutation de lignes et/ou colonnes ; N est une matrice de taille 2QL x P, représentant les échantillons de bruit en sortie des 2QL doigts pour les P intervalles d'observation ; H est la matrice du canal de transmission, de taille 2QLx2P. Nous supposerons que le récepteur est cohérent, c'est-à-dire qu'il est capable d'effectuer une estimation du canal, par exemple grâce à des symboles pilotes transmis via les P antennes de transmission. De manière générale, le récepteur pourra estimer la matrice de canal H par une estimation de canal multi-antenne classique. L'expression (19) peut s'écrire de manière équivalente sous la forme vectorielle : Y = vec(X) = (Ip OH)vec(C)+vec(N) (20) où pour une matrice quelconque, A, de taille P x R vec(A) est le vecteur de taille PR obtenu en concaténant verticalement, l'un après l'autre, les vecteurs colonne de la matrice A, et où O est le produit de Kronecker. Le vecteur vec(C) peut s'exprimer en fonction du vecteur a, de taille 2P, obtenu en concaténant verticalement les vecteurs al,a2,...,ap , soit : vec(C) _ (D(il)a (21) 5 où (D(il) est une matrice de taille 2P2 x2P donnant la dépendance linéaire entre les symboles codés spatiotemporellement et les symboles d'information, soit : pour P=2, 4)(fl)_ (1 2 02 02 I2 02 SL I2 02~ 10 où 02, I2 et il sont respectivement les matrices nulle, unité et de permutation de taille 2x2, pour P=4, (1 02 02 02 2 02 SL 02 02 02 02 SL 02 02 02 02 SL 02 I2 02 02 I2 02 02 02 02 02 02 I2 02 02 SL 02 02 02 I2 02 02 02 02 SL I2 02 02 02 02 I2 02 02 02 02 02 I2 02 02 I2 02 02 SL 02 02 I2 02 02 02) (22) la matrice dF(il), pour P=8, s'obtenant de la même façon, à partir de l'expression (12) de C . Par iéme exemple, on comprendra que les (9k+1) , k = 0,..,7 vecteurs ligne de d~(sZ) seront ( 1 20 20 20 20 20 20 20 2 ) (02 SL 02 02 02 02 02 02). et l'avant-dernier sera L'ensemble des vecteurs 10 15 ligne de F(il) est donné en annexe. Etant donné que pour un symbole 2-PPM quelconque ap on a : ilap = -ap +1 2 où 12=0 1)T, le vecteur dF(il)a peut s'exprimer de la manière suivante : d)(SL)a=41)(ûI2)a+I' (24) où F(ûI2) est la matrice obtenue en remplaçant il par ûI2 et t est un vecteur de taille 2P2, constant, c'est-20 à-dire indépendant des symboles d'information. Le vecteur t est obtenu à partir de la matrice de code spatio-temporel C en remplaçant les symboles d'information ap par 02 =(0 0)T et les symboles à positions permutées SZap par 12. Plus précisément T=vec(C ) (25) (23) 25 avec, pour P=2, C =(02 02 12 02 ) pour P=4, 02 02 02 02 12 02 02 02 12 12 02 02 1 et enfin, pour P=8, (0 2 12 12 X12 C _ C _ (0 2 12 12 12 12 12 12 X12 0 2 02 12 12 02 02 12 02 (26) Par ailleurs, la matrice F(ùI2) dans l'équation (24) peut encore s'exprimer sous la forme suivante, en 10 exploitant sa forme par blocs : F(ùI2)=cq I2 (27) où cp est une matrice de taille P2x P, obtenue de 15 manière formelle en remplaçant dans les matrices (22),02 par 0, I2 par 1 et il par -1. Par exemple, (1 0 0 -1 pour P=2, cP= 0 1 pour P=4, 1 0 (1 0 0 0' 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 _ 0 0 -1 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 -1 0 0 1 0 0 0 Pour P=8, les vecteurs ligne de cp sont donnés en annexe. En combinant les équations (20), (21), (24), et (27), il en résulte : Y=(IPOH)(cp0I2+I,)+vec(N) (28) Etant donné l'absence d'interférence multi-trajet entre les deux positions PPM, la matrice de canal peut 15 se factoriser par :10 H=hOI2 (29) où h est une matrice de taille QL x P. L'expression (28) devient alors : Y=(IPO(hOI2))(((pOI2)a+r)+vec(N) (30) Si l'on définit Z=Y-(IPOhOI2)T, on obtient, grâce à l'associativité du produit de Kronecker : Z=((Ip0h)OI2)((pOI2)a+vec(N) c'est-à-dire : 15 Z=((IP Oh)(pOI2)a+vec(N) et si l'on note h(p_ (IP O h)cp : 20 Z=(hq,0I2)a+vec(N) On peut montrer que 1.4 est une matrice de taille PQLxP vérifiant : hH h ~ = cLIP (34) où hH est la transposée conjuguée de 1.4 et la est un nombre réel positif. (31) (32) (33) 25 Il résulte de (33) et (34) que l'orthogonalité du code spatio-temporel tel que défini en (12) est conservée au niveau du récepteur. Le procédé de décodage du code spatio-temporel, c'est-à-dire d'estimation des symboles d'information émis à partir du vecteur Y des variables de décision, comprend les étapes suivantes : A partir du vecteur des variables de décision Y et de la matrice du canal H, estimée par le récepteur, on calcule : Z=Yû(IPOH)I' (35) où T=vec(C ) est une constante qui ne dépend que du code et est donc connue du récepteur. A partir de la matrice de Z et de la matrice h,p obtenue par h(p = (Ip O h)cp où H = h OI2 , on calcule la projection dans un espace de signaux orthogonalisés Z=(hq,OI2)Z (36) Enfin, le p ième symbole d'information transmis, ap est obtenu en déterminant : m p= arg max (Z2 p+m_1) (37) m=0,1 où Z est la (2p+mû1rme composante du vecteur Z et 2 p+m-1 où mp donne la position de modulation PPM de l'estimée T ap c'est-à-dire âp = (8 (mp),8 (mp -1)) où ô(.) est la distribution de Dirac. La Fig. 4 représente un dispositif de réception selon un mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif permet d'estimer les symboles d'information 619629...96p émis par le dispositif de transmission précédemment décrit, par exemple celui illustré en Fig. 3 pour P=4. Le dispositif comprend une pluralité Q d'antennes 4101,4102,...,410Q ou bien, pour un dispositif optique, une pluralité de photodétecteurs. Chaque antenne 410q est connectée à un récepteur Rake 420q possédant une pluralité 2L de doigts 430gJm =1,...,2L, les doigts 430gJm pour q=l,..,Q et étant associés à un trajet L et à une position d'impulsion m. Les sorties ye12 des 2QL doigts sont fournies à un convertisseur série/parallèle 440 comme vecteur y' dont les composantes sont y'(2e+m-1)+2qL =Yqä2e Les vecteurs y1,..,yr observés pour les P intervalles de transmission sont concaténés en un vecteur Y de taille 2QLP par le convertisseur série parallèle 440. Les moyens de calcul 450 reçoivent d'une part le vecteur Y du convertisseur série/parallèle 440 et la matrice réduite h de l'estimateur de canal 455. D'autre part les composantes du vecteur t ainsi que de la matrice cp sont stockées dans une mémoire 457. Les moyens de calcul effectuent les opérations (35) puis (37), c'est-à-dire Z=Yû(IPOH)T et =(hq, 0I2)Z avec h(p=(IPOh)cp et H=hOI2. Enfin, les 2P composantes de Z sont fournies à un comparateur 460 qui détermine, pour chaque p =1,...,P , Z2p_1 et Z2p , pour en déduire mp =argmax(Z2p+m-i) et en déduire l' estimée â m=0,1 Annexe Les 64 vecteurs ligne de la matrice cp pour P=8 5 sont donnés ci-après. Ils sont notés vl à v v1=(1 0 0 0 0 0 0 o) ; -1 0 0 0 0 0 0) 0 -1 0 0 0 0 0) 0 0 1 0 0 0 0) 0 0 0 -1 0 0 0) 0 0 0 0 -1 0 0) 0 0 0 0 0 -1 0) 0 0 0 0 0 0 -1) 1 0 0 0 0 0 0) ; 0 0 0 0 0 0 o) 0 0 -1 0 0 0 0) 0 1 0 0 0 0 0) 0 0 0 0 -1 0 0) 0 0 0 1 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 1) 0 0 0 0 0 -1 0) 0 1 0 0 0 0 0) 0 0 1 0 0 0 0) v~ = (1 v~ = (0 v1 = (0 v2 =(O v3 =(O v4 =(O v5 =(O 15 v3 =(O v4 =(O v5 =(O v6 =(O v7 = (1 20 v8 = (0 v9 = (0 38 0 0 0 0 0 0 o) -1 0 0 0 0 0 0) 0 0 0 0 0 -1 0) 0 0 0 0 0 0 -1) 0 0 0 1 0 0 0) 0 0 0 0 1 0 0) 0 0 1 0 0 0 0) 0 -1 0 0 0 0 0) 1 0 0 0 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 o) 0 0 0 0 0 0 -1) 0 0 0 0 0 1 0) 0 0 0 0 -1 0 0) 0 0 0 -1 0 0 0) 0 0 0 1 0 0 0) 0 0 0 0 1 0 0) 0 0 0 0 0 1 0) 0 0 0 0 0 0 1) 0 0 0 0 0 0 0) -1 0 0 0 0 0 0) ; 0 -1 0 0 0 0 0) 0 0 -1 0 0 0 0) 0 0 0 0 1 0 0) 39 Vw 42 = (0 Vw 43 = (0 Vw 44 = (0 Vw 45 = (0 v6 =(1 0 0 0 -1 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 1) 0 0 0 0 0 -1 0) 1 0 0 0 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 o) 0 0 1 0 0 0 0) o -1 0 0 0 0 o) ; 0 0 0 0 0 1 0) 0 0 0 0 0 0 -1) 0 0 0 -1 0 0 0) 0 0 0 0 1 0 0) 0 1 0 0 0 0 o) 0 0 -1 0 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 o) 1 0 0 0 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 1) 0 0 0 0 0 1 0) 0 0 0 0 61 0 0) 0 0 0 -1 0 0 0) 0 0 1 0 0 0 0) 0 1 0 0 0 0 0) 1 0 0 0 0 0 0) 0 0 0 0 0 0 o). vw 47 =(O vw 48 =(O v9 =(O REVENDICATIONS 1. Procédé de codage spatio-temporel pour un système de transmission UWB comprenant une pluralité P d'éléments radiatifs, avec P=2,4 ou 8, ledit procédé codant un bloc de symboles d'information S=(61 6z 5...5 6p) appartenant à un alphabet de modulation 2-PPM, en une séquence de vecteurs, les composantes d'un vecteur étant destinées à moduler en position un signal UWB impulsionnel pour un élément radiatif dudit système et une utilisation de canal de transmission donnés, chaque composante correspondant à une position de modulation PPM, caractérisé en ce que lesdits vecteurs sont obtenus à partir des éléments de la matrice : c= 61 62 pour P=2, nir2 61 63 n64 61 62 pour P=4, ( 62 63 64 65 66 67 68 Ì62 61 64 Q63 66 565 SZ6$ 67 X63 1164 61 62 67 6g fl65 !66 1164 63 X62 61 68 ~67 66 X65 C= pour P=8, SZ6g n65 ≤-Ç66 X67 61 67 63 64 1266 65 SZ6g 67 162 61 1264 63 fI67 6g 65 X66 X63 64 61 X62 Q67 66 65 1164 1-163 62 61 /une ligne de la matrice correspondant à une utilisation du canal de transmission et une colonne de la matrice correspondant à un élément radiatif, la matrice C étant définie à une permutation près de ses lignes et/ou ses colonnes et il étant une permutation des deux positions de modulation PPM. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal impulsionnel est un signal TH-UWB. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal impulsionnel est un signal DS-UWB. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal impulsionnel est un signal TH-DS-UWB. 5. Système de transmission UWB comprenant une pluralité P d'éléments radiatifs, avec P=2,4 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: -des moyens de codage (310) pour coder un bloc de symboles d'information S = (al,a2,...,ap) appartenant à un alphabet de modulation 2-PPM, en une séquence de vecteurs, chaque vecteur étant associé à une utilisation du canal de transmission et un élément radiatif donnés, chaque composante d'un vecteur correspondant à une position de modulation PPM, lesdits vecteurs étant obtenus à partir des éléments de la matrice C= (6 1 62 61 2 pour P=2, pour P=4, C= pour P=8, C= une ligne de la matrice correspondant à une utilisation de canal de transmission et une colonne de la matrice correspondant à un élément radiatif, la matrice C étant définie à une permutation près de ses lignes et/ou ses colonnes et il étant une permutation des deux positions de modulation PPM ; - une pluralité de modulateurs (3201r 3202, .. , 320P) pour moduler en position un signal UWB impulsionnel, chaque modulateur étant associé à un élément radiatif et modulant en position ledit signal, pendant une utilisation du canal de transmission, à l'aide des composantes du vecteur associé au dit élément radiatif et à ladite utilisation du canal ; - chaque élément radiatif étant adapté à émettre le signal ainsi modulé par ledit modulateur associé. 6. Système de transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments radiatifs sont des antennes UWB. 7. Système de transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments radiatifs sont des diodes laser ou des diodes électroluminescentes. 15 8. Procédé de décodage spatio-temporel, pour un système de réception UWB à Q capteurs, destiné à estimer les symboles d'information transmis par le système de transmission selon l'une des revendications 20 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape d'obtention de 2QL variables de décision respectivement associées à 2QL voies de réception, chaque voie de réception étant relative à un capteur, un trajet de propagation entre les systèmes de 25 transmission et de réception, et une position de modulation de l'alphabet de modulation 2-PPM, ladite étape d'obtention étant répétée pendant P utilisations consécutives du canal de transmission, pour fournir un vecteur Y de taille 2QLP, dont les composantes sont 30 les 2QL variables de décision obtenues pour lesdites P utilisations ;10une étape de calcul du vecteur Z=Yù(IPOH)T où Ip est la matrice unité de taille P x P, H est une matrice représentative du canal de transmission, t est un vecteur constant représentatif 5 du code et O est le produit de Kronecker ; une étape de calcul du vecteur =(hq, 0I2)Z avec h(p =(IPOh)cp, où I2 est la matrice unité de taille 2x2, h est une matrice réduite du canal telle que H = h OI2 et cp étant la matrice 10 (1 0 o ù1 (P= P=2, pour o 1 1 0 (1 0 0 O' 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 o o -1 o (p = 1 0 0 0 o o o -1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 o -1 o o pour P=4 o o o , et la matrice en annexe pour P=8 ; une étape de comparaison, pour chaque symbole, des composantes du vecteur i, relatives aux deux positions PPM de ce symbole, la position PPM estimée étant celle correspondant à la composante de plus grande amplitude. 9. Système de réception UWB comprenant une pluralité Q de capteurs et, pour chaque capteur, un récepteur Rake associé, caractérisé en ce que chaque récepteur Rake comporte une pluralité 2L de doigts, chaque doigt correspondant à un trajet de propagation et à une position de modulation de l'alphabet de modulation 2-PPM, le système comprenant en outre : - des moyens de conversion série parallèle pour former un vecteur Y de taille 2QLP, dont les composantes sont les 2QL sorties des doigts des récepteurs Rake, pour P utilisations consécutives du canal de transmission ; - des moyens de calcul pour calculer d'abord un vecteur Z=Yû(IP OH)T où Ip est la matrice unité de taille P x P, H est une matrice représentative du canal transmission, t est un vecteur constant représentatif du code et O est le produit de Kronecker, puis un vecteur =(h,p 0I2)Z avec h~ _ (Ip O h)cp , où I2 est la matrice unité de taille 2x2, h est une matrice réduite du canal telle que H = h OI2 et cp étant la matrice : 46 (1 0 o -1 (P= pour P=2, 0 1 1 0 (1 0 0 0' 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 -1 0 (P= 0 0 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 -1 0 0 1 0 0 0 , pour P=4 et la matrice en annexe pour P=8 ; des moyens de comparaison adaptés à comparer pour chaque symbole, deux composantes du vecteur i, relatives aux deux positions PPM de ce symbole, la position PPM estimée étant celle correspondant à la composante de plus grande amplitude. 10. Système de réception selon la revendication 9, caractérisé en ce que les capteurs sont des antennes UWB.15 11. Système de réception selon la revendication 9, caractérisé en ce que les capteurs sont des photodétecteurs.