WO2002019558A1 - Procede et dispositif pour ordonner des signaux provenant de multi-utilisateurs - Google Patents

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WO2002019558A1
WO2002019558A1 PCT/FR2001/002718 FR0102718W WO0219558A1 WO 2002019558 A1 WO2002019558 A1 WO 2002019558A1 FR 0102718 W FR0102718 W FR 0102718W WO 0219558 A1 WO0219558 A1 WO 0219558A1
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WO
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users
user
symbols
iteration
equalizer
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PCT/FR2001/002718
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English (en)
Inventor
Aline Roumy
Didier Pirez
Inbar Fijalkow
Original Assignee
Thales
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097—Interference-related aspects
    • H04B1/7103—Interference-related aspects the interference being multiple access interference
    • H04B1/7105—Joint detection techniques, e.g. linear detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097—Interference-related aspects
    • H04B1/7103—Interference-related aspects the interference being multiple access interference
    • H04B1/7107—Subtractive interference cancellation
    • H04B1/71072—Successive interference cancellation

Definitions

  • the field of the invention is that of the transmission and broadcasting of digital signals, in particular in the presence of transmission noise.
  • the invention relates to a method for ordering users at a receiver comprising an equalizer and a decoder before processing the signal.
  • the invention applies in a CDMA (abbreviation of division multiple access code) context with channel coding. It applies in particular to third generation radio mobile systems.
  • CDMA abbreviation of division multiple access code
  • a receiver In digital transmission, a receiver can be seen as a succession of several elementary functions, each carrying out a specific processing such as filtering, demodulation, equalization, decoding, etc.
  • the CDMA technique is a multiple access technique which will form the basis of third generation radio-mobile systems.
  • the technique is based on the principle of spectrum spreading: the transmission takes place at a much higher rate than necessary for each user, by multiplying the useful symbols by sequences of high-speed symbols, called “sequences of sprawl ”.
  • receivers which use successive interference subtractions in order to order the users according to specific criteria.
  • one method consists in classifying the users based solely on the power linked to a user.
  • the present invention proposes a new method making it possible in particular to order the K users according to a criterion which takes account of the power linked to a user corrected for the contribution of intersymbol interference linked to this user and also to other users.
  • the invention also relates to a method and a receiver where the users are processed one after the other, a demodulation being followed by a decoding of errors.
  • the invention relates to a method for ordering a given number of users K in an equalization and decoding device of digital signals receiving the signals of the K users. It is characterized in that it comprises at least the following stages:
  • the criterion for ordering the users is determined for example as follows:
  • h k i denotes the lth column of a matrix H k constructed from the vector containing the samples of the signal of the user k, n the time index of the coded symbol.
  • the equalization and decoding step may include at least the following steps: a) at iteration 1, for the user of index 1, transmit the signal to be demodulated to a rank 1 equalizer and then to a rank decoder 1 in order to obtain information of the estimated modulated symbols originating from at least one of the decoders of rank (k-1), and b) for users k of index different from 1, transmit the signal to be demodulated to an equalizer of rank k and the various estimated modulated symbols derived from at least one of the rank decoders (k-1).
  • the invention also relates to a device making it possible to put the signals received from several users in a given order before processing the signals in a signal decoding device.
  • It is characterized in that it comprises at least one device suitable for determining a criterion for ordering the signals of the users, the criterion taking into account the power of a given user k and intersymbol interference for the user k himself and for other users.
  • the device can include K modules, each module comprising at least one equalizer in connection with a decoder and in that an equalizer with index k is connected to several decoders with index less than 1 to k-1.
  • An equalizer of a module comprises for example at least a first block which receives at least the signal to be demodulated from the user k and the estimates of the symbols associated with the users 1 to k-1 and a second block adapted to subtract the contribution of the past symbols already demodulated.
  • the method and the device according to the invention apply for example to demodulate a signal in a multiple access framework with spatial distribution and / or distribution by CDMA type codes.
  • FIG. 1 represents a coding chain
  • FIG. 2 is a general diagram of a signal processing receiver
  • FIG. 3 a matrix making it possible to model the received signal
  • FIG. 4 represents a specific structure of a receiver according to the invention
  • FIG. 5 represents an example of the structure of the equalizer used in the method according to the invention.
  • FIG. 1 represents a coding chain of the signals emitted by K users who share the same propagation channel and who use spectrally spread waveforms using codes, each user designated by k with k varying from 1 to K has its own code. Users are considered asynchronous users who access the same frequency selective propagation channel to transmit information.
  • the digital signal associated with user k is coded using a correction code 1 before being transmitted to an interleaver 2.
  • the correcting code is for example of the convolutional type, without obligation however.
  • the coded signal is then “spread” using a 3 k spreading sequence, the index k makes it possible to designate the specific spreading sequence for each user k.
  • the different spreading sequences for each user thus ensure discrimination between them.
  • a modulated signal will see a different 4K propagation channel for each user.
  • the concept of propagation channel includes, for example, possible time offsets resulting from a lack of synchronization between the K users.
  • the receiver sees the sum of the different contributions of the signals from the different propagation channels.
  • To these signals can be added thermal noise linked to the input stages of the receiver described below or interference from signals transmitted in the same band, for example the mobiles of neighboring cells using the same frequency.
  • the modulation operations typically the shaping by a Nyquist half-filter and the transmission by carrier, which are known to those skilled in the art, are not shown in FIG. 1.
  • Figure 2 shows a very general diagram of a receiver.
  • the signal composed of all the symbols of all the K users arrives in a multi-user equalizer 6 before being transmitted in a decoding device 7 comprising one or more decoders 7 k .
  • the equalizer 6 receives the signal from the different users as well as information supplied by the decoding block 7 on the coded symbols via a link 8, except when no decoding has been carried out.
  • the equalizer 6 provides as output weighted information on the coded symbols which exploit these two types of information, typically the probabilities of emission of the various possible symbols.
  • deinterlacing and formatting of the weighted information between the equalizer and the decoders are not shown in the figure. They allow for example to translate the information on the 8-ary symbols into probabilities on the bits in the case where the modulation is in 8 states and the binary code.
  • the decoder (s) 7 k receive the information from the equalizer and use the information linked to the error correcting code in order to provide more reliable information on the useful symbols and therefore the coded symbols.
  • the decoder can be of the “MAP” type (maximum a posteriori) and calculates the probabilities on the useful symbols from knowledge of the probabilities on the coded symbols.
  • the weighted information is then re-interlaced and reshaped to be reinjected into the “equalizer” block.
  • the data interleaving step is carried out according to a method known to those skilled in the art and will not be detailed in this description.
  • One way of proceeding consists, for example, of writing the data column by column in a matrix of appropriate dimension and of reading this matrix row by row for example. This advantageously makes it possible to distribute any errors during the step of reading the signal.
  • the shaping is carried out according to conventional methods known to those skilled in the art, which explains why they are not detailed.
  • the signal received by the equalizer can be modeled as described below.
  • a block of samples received can be arranged in a vector form Z. This block of samples comes from the contribution of the K users, each of them contributing with N coded symbols. The contribution of a user of any index k to the received signal is obtained, without taking into account the carrier modulation operations, by the following operations:
  • h represents the shaping filter on transmission, p k (t) the propagation channel specific to a user k, f (t) the reception filter before sampling, T c the inverse chip period of the modulation speed and T s the symbol period before spreading.
  • the symbols a n , k are the coded symbols of the user k and the symbols c q , k are the chips of the spreading sequence, n the time index of the coded symbol and q the index of the chips or symbols of the spreading sequence.
  • Equation (3) shows that the contribution of each user k can take the form of filtering a train of symbols by a certain function S k (t) which contains the effects of spreading, of the setting filter fit at transmission, propagation and reception filters before sampling.
  • a k is the vector of the N symbols a n , k and H k a matrix constructed from the vector Sk as described in Figure 4.
  • the columns of the matrix H k are constructed from offset versions of the sequence S k , each column corresponds to a new symbol of the vector A k and the offset corresponds to the number of samples per symbol.
  • the overlap between the different offset versions of S corresponds to the duration of the overall impulse response (filters plus propagation channel).
  • W is a noise vector linked to interference outside the cell and internal noise from the receiver.
  • Criterion for ordering the users before signal processing The different stages of equalization and decoding can advantageously be applied to a set of users who are ordered according to a criterion taking into account the power linked to a user to which the contribution is subtracted intersymbol interference for this same user and for other users.
  • This criterion is determined for example as follows:
  • criterion C is determined as follows:
  • the symbol t indicates the conjugate transposed the first term corresponds to the power related to the user k, the second term the contribution of the user and the third term the contribution to the inter-symbol interference for all the other users.
  • This calculation involves the correlations between the signals corresponding to the different symbols whether they are emitted by the user k himself or by the others.
  • the method measures the distance existing at least between two opposite symbols at the output of a filter adapted to the impulse response h k n, whatever the values of the other symbols which interfere.
  • FIG. 4 represents a receiver structure 10 according to the invention comprising several equalizers 11 k and several decoders 12, the index k makes it possible to identify a user.
  • the receiver therefore comprises as many modules formed by an equalizer and a decoder as there are users.
  • the signal comprising the symbols of all the users is received by each equalizer 11 of the receiver 10.
  • the equalizer of rank 1 referenced 11 ⁇ receives for example the samples of the signal to be decoded, without a priori information on its own symbols or on the symbols of other users.
  • the information resulting from this first equalization is transmitted to the rank 1 decoder designated by 12 ⁇ which provides more reliable information on the useful symbols and therefore the modulated symbols of the user.
  • Step b) The reliable information on the useful symbols obtained for the user 1 is then transmitted to the rank equalizer 2, 11 2 , which also receives the samples of the received signal to be decoded.
  • the equalizer thus makes it possible to take account of the interference linked to the user of rank 1, while still knowing nothing a priori about the symbols of the users of rank greater than or equal to 2.
  • the information of this second equalization is then transmitted to the rank 2 decoder, 12 2 , which will provide information on the useful symbols of the rank 2 user.
  • Step b) is executed as many times as there are users of rank other than 1, therefore K-1 times.
  • the samples of the signal are transmitted to the equalizer of rank k, 11 k , which also receives the useful symbols on the users of rank 1 to k-1, coming from the different decoders 12 ⁇ 12 k -i-
  • the equalizer thus makes it possible to take account of interference linked to users of rank 1 to (k-1) for the decoding of the signal linked to user k.
  • the information of this kth equalization is then transmitted to the decoder of rank k, 12 k , which will provide information on the useful symbols of the user of rank k.
  • the equalizer used has a structure in two parts.
  • the first part allows to subtract for a user k considered, the participation of users from rank 1 to k-1 and the second part corresponds to a decision equalizer structure in the loop, in English DFE abbreviation of "Decision Feedback Equalizer” having characteristics given below.
  • FIG. 5 shows the structure of an equalizer operating using the loopback principle described previously in relation to FIG. 4.
  • the first block 20 has the function of subtracting from the received signal Z the contributions of the users of indices between 1 and k-1, that is to say of the users already processed. . To do this, it receives the estimated symbol vectors corresponding to these users.
  • the estimation of the symbols is carried out for example by calculating the mathematical expectation of the value of the symbol from the probabilities obtained during the decoding steps.
  • the second block 21 has the function of processing the intersymbol interference corresponding to the symbols of the user k himself, and the noise resulting from the users of indices k + 1 to K not yet treated and thermal noise.
  • the equalizer has a DFE structure, that is to say that it is composed of a "transverse filter” part and a “decision in the loop” part.
  • the "transverse filter” part is calculated by taking into account the knowledge that one has of the structure of the noise generated by the users not yet treated and by the thermal noise.
  • the "decision in the loop” part operates sequentially. For each symbol of index n of the current user, it subtracts the contribution of the symbols of lower index already decided.
  • the second block comprises for example a transverse filter 22 such as a matrix applying to the vector U, the resulting vector V is sampled at the symbol rate.
  • the coordinates Vj of this vector are then passed in a loop comprising a decision member 23 and a recursive filter 24.
  • the decision member makes it possible to obtain a decision on the symbols.
  • the recursive filter 24 subtracts the contribution of the symbols already decided in the block and returned.
  • the loop also includes a weighted output 25 before the decision member which makes it possible to transmit symbols to the decoder.
  • the calculation of the transverse 22 and recursive 24 filters is carried out for example in the manner described below.
  • the noise consists of the signals emitted by the users not yet decoded of rank k + 1 to K and the initial additive noise W.
  • ⁇ is a diagonal matrix and L is a lower triangular matrix.
  • the recursive filter is determined by the lines of (L-ld).
  • the device uses an interference canceller when all of the symbols to be demodulated have been the subject of at least one decoding.
  • the set of other symbols of the same user or of other users can be considered as known, even if in practice only the estimates of these symbols are known. It is then possible to completely subtract their contribution.
  • Figure 6 shows schematically the principle of this canceller.
  • the resulting vector V is then sampled for example at the symbol rate

Abstract

Procédé pour ordonner un nombre K d'utilisateurs donnés dans un dispositif d'égalisation et de décodage de signaux numériques recevant les signaux des K utilisateurs, comportant au moins les étapes suivantes: - une étape où les K utilisateurs ou au moins la majorité de K utilisateurs sont ordonnés selon un critère déterminé pour un utilisateur k en tenant compte de la puissance de l'utilisateur k corrigée de la contribution des intersymboles liés à cet utilisateur k et aux autres utilisateurs, et une étape d'égalisation et de décodage. Utilisation du procédé dans un contexte CDMA.

Description

Procédé et dispositif pour ordonner des signaux provenant de multi-utilisateurs
Le domaine de l'invention est celui de la transmission et de la diffusion de signaux numérique en particulier en présence de bruits de transmission. L'invention concerne un procédé permettant d'ordonner les utilisateurs au niveau d'un récepteur comportant un égaliseur et un décodeur avant de procéder au traitement du signal.
L'invention s'applique dans un contexte CDMA ( abréviation de code division multiple access) avec codage de canal. Elle s'applique en particulier pour les systèmes radio-mobiles de troisième génération.
En transmission numérique, un récepteur peut être vu comme une succession de plusieurs fonctions élémentaires, chacune réalisant un traitement spécifique tels que le filtrage, la démodulation, l'égalisation, le décodage,... etc.
La technique CDMA est une technique d'accès multiple qui sera à la base des systèmes radio-mobiles de troisième génération.
La technique est basée sur le principe de l'étalement de spectre : la transmission s'effectue à un débit beaucoup plus élevé que nécessaire pour chaque utilisateur, en multipliant les symboles utiles par des séquences de symboles à haut débit, dites « séquences d'étalement ».
Toutes les transmissions s'effectuent ensuite à la même fréquence et aux mêmes instants, la séparation entre les utilisateurs étant obtenue par des séquences d'étalement différentes.
L'art antérieur décrit des récepteurs qui font appel à des soustractions successives d'interférence afin d'ordonner les utilisateurs selon des critères spécifiques.
Par exemple une méthode consiste à classer les utilisateurs en fonction uniquement de la puissance liée à un utilisateur.
La présente invention propose une nouvelle méthode permettant notamment d'ordonner les K utilisateurs selon un critère qui tient compte de la puissance liée à un utilisateur corrigée de la contribution des interférences intersymboles liées à cet utilisateur et aussi aux autres utilisateurs.
L'invention concerne aussi un procédé et un récepteur où les utilisateurs sont traités les uns après les autres, une démodulation étant suivie d'un décodage d'erreurs.
L'invention concerne un procédé pour ordonner un nombre K d'utilisateurs donnés dans un dispositif d'égalisation et de décodage de signaux numériques recevant les signaux des K utilisateurs. II est caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes :
• une étape où les K utilisateurs ou au moins la majorité de K utilisateurs sont ordonnés selon un critère déterminé pour un utilisateur k en tenant compte de la puissance de l'utilisateur k corrigée de la contribution des intersymboles liés à cet utilisateur k et aux autres utilisateurs, et
• une étape d'égalisation et de décodage.
Le critère pour ordonner les utilisateurs est déterminé par exemple de la manière suivante :
ck =
Figure imgf000004_0001
ΛJ - j Σ≠kΣ m A.
où hki désigne la lième colonne d'une matrice Hk construite à partir du vecteur contenant les échantillons du signal de l'utilisateur k, n l'indice temporel du symbole codé.
L'étape d'égalisation et de décodage peut comporter au moins les étapes suivantes : a) à l'itération 1 , pour l'utilisateur d'indice 1 transmettre le signal à démoduler à un égaliseur de rang 1 puis à un décodeur de rang 1 afin d'obtenir des informations des symboles modulés estimés issus d'au moins un des décodeurs de rang (k-1), et b) pour les utilisateurs k d'indice différent de 1 , transmettre le signal à démoduler à un égaliseur de rang k et les différents symboles modulés estimés issus d'au moins un des décodeurs de rang (k-1). L'invention concerne aussi un dispositif permettant de mettre dans un ordre donné les signaux reçus de plusieurs utilisateurs avant de procéder au traitement des signaux dans un dispositif de décodage des signaux. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif adapté à déterminer un critère pour ordonner les signaux des utilisateurs, le critère tenant compte de la puissance d'un utilisateur donné k et des interférences intersymboles pour l'utilisateur k lui-même et pour les autres utilisateurs.
Le dispositif peut comporter K modules, chaque module comportant au moins un égaliseur en liaison avec un décodeur et en ce qu'un égaliseur d'indice k est relié à plusieurs décodeurs d'indice inférieur 1 à k-1.
Un égaliseur d'un module comporte par exemple au moins un premier bloc qui reçoit au moins le signal à démoduler de l'utilisateur k et les estimées des symboles associés aux utilisateurs 1 à k-1 et un deuxième bloc adapté à retrancher la contribution des symboles passés déjà démodulés.
Le procédé et le dispositif selon l'invention s'appliquent par exemple pour démoduler un signal dans un cadre d'accès multiple à répartition spatiale et/ou une répartition par codes de type CDMA.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description donnée à titre illustratif et nullement limitatif en regard des figures où :
• la figure 1 représente une chaîne de codage,
• la figure 2 est un schéma général d'un récepteur de traitement de signaux,
• la figure 3 une matrice permettant de modéliser le signal reçu,
• la figure 4 représente une structure spécifique d'un récepteur selon l'invention,
• la figure 5 représente un exemple de structure de l'égaliseur utilisé dans le procédé selon l'invention, et
• la figure 6 une autre variante de mise en œuvre de l'invention. La figure 1 représente une chaîne de codage des signaux émis par K utilisateurs qui se partagent un même canal de propagation et qui utilisent des formes d'onde spectralement étalées à l'aide de codes, chaque utilisateur désigné par k avec k variant de 1 à K possède son propre code. Les utilisateurs sont considérés comme des utilisateurs asynchrones qui accèdent à un même canal de propagation sélectif en fréquence pour transmettre l'information.
Le signal numérique associé à l'utilisateur k est codé à l'aide d'un code correcteur 1 avant d'être transmis à un entrelaceur 2. Ces deux blocs fonctionnels peuvent être identiques ou bien différents pour chaque utilisateur k. Le code correcteur est par exemple de type convolutionnel, sans obligation toutefois.
Le signal codé est ensuite « étalé » à l'aide d'une séquence d'étalement 3 k, l'indice k permet de désigner la séquence d'étalement spécifique pour chaque utilisateur k. Les séquences d'étalement différentes pour chaque utilisateur assurent ainsi la discrimination entre eux. Un signal modulé va voir un canal de propagation 4 k différent pour chaque utilisateur.
Ceci correspond par exemple typiquement à la liaison montante d'un système radiomobile cellulaire. La notion de canal de propagation intègre par exemple les décalages temporels éventuels résultant d'une absence de synchronisation entre les K utilisateurs.
Le récepteur voit la somme des différentes contributions des signaux issus des différents canaux de propagation. A ces signaux peut s'ajouter du bruit thermique lié aux étages d'entrée du récepteur décrit ci- après ou encore de l'interférence provenant de signaux émis dans la même bande, par exemple les mobiles de cellules voisines utilisant la même fréquence.
Pour des raisons de simplification dans la description, les opérations de modulation, typiquement la mise en forme par un demi-filtre de Nyquist et la transmission par porteuse, qui sont connues de l'Homme du métier ne sont pas représentées sur la figure 1.
La figure 2 montre un schéma très général d'un récepteur.
Le signal composé de l'ensemble des symboles de tous les K utilisateurs arrive dans un égaliseur multi utilisateurs 6 avant d'être transmis dans un dispositif de décodage 7 comportant un ou plusieurs décodeurs 7 k. L'égaliseur 6 reçoit le signal des différents utilisateurs ainsi que des informations fournies par le bloc de décodage 7 sur les symboles codés par l'intermédiaire d'une liaison 8, excepté lorsque aucun décodage n'a été effectué. L'égaliseur 6 fournit en sortie des informations pondérées sur les symboles codés qui exploitent ces deux types d'information, typiquement les probabilités d'émission des différents symboles possibles.
Les fonctions de désentrelacement et de mise en forme des informations pondérées entre l'égaliseur et les décodeurs ne sont pas représentés sur la figure. Elles permettent par exemple de traduire les informations sur les symboles 8-aires en probabilités sur les bits dans le cas où la modulation est à 8 états et le code binaire.
Le ou les décodeurs 7 k reçoivent les informations de l'égaliseur et exploitent les informations liées au code correcteur d'erreurs afin de fournir des informations plus fiables sur les symboles utiles et donc les symboles codés. Par exemple pour un code convolutionnel, le décodeur peut être du type « MAP » (maximum a posteriori) et calcule les probabilités sur les symboles utiles à partir de la connaissance des probabilités sur les symboles codés.
Les informations pondérées sont ensuite réentrelacées et remises en forme pour être réinjectées dans le bloc « égaliseur ». L'étape d'entrelacement des données s'effectue selon une méthode connue de l'Homme du métier et ne sera pas détaillée dans cette description. Une façon de procéder consiste par exemple à écrire les données colonne par colonne dans une matrice de dimension appropriée et de lire cette matrice ligne par ligne par exemple. Ceci permet avantageusement de répartir les erreurs éventuelles lors de l'étape de lecture du signal. La mise en forme s'effectue selon des méthodes classiques et connues de l'Homme du métier, ce qui explique pourquoi elles ne sont pas détaillées.
Le signal reçu par l'égaliseur peut être modélisé de la manière suivante décrite ci-après.
On suppose qu'un bloc d'échantillons reçus peut être rangé sous une forme vectorielle Z. Ce bloc d'échantillons est issu de la contribution des K utilisateurs, chacun d'eux contribuant avec N symboles codés. La contribution d'un utilisateur d'indice k quelconque au signal reçu s'obtient, sans prendre en compte les opérations de modulation sur porteuse, par les opérations suivantes :
• étalement d'un facteur Q de chaque symbole codé, • mise en forme, par exemple par un demi-filtre de Nyquist,
• filtrage par le canal de propagation par introduction de trajets multiples par exemple,
• filtrage anti-repliement en réception, et
• échantillonnage. Le signal de l'utilisateur k avant échantillonnage s'écrit par exemple selon l'équation (1) suivante :
Q (t) = ∑ , k ∑ cq, k - (h ® pk ® f)(t - qTc - nTs) (D n q = \
Dans cette équation h représente le filtre de mise en forme à l'émission, pk(t) le canal de propagation spécifique à un utilisateur k, f(t) le filtre de réception avant échantillonnage, Tc la période chip inverse de la vitesse de modulation et Ts la période symbole avant étalement. Les symboles an,k sont les symboles codés de l'utilisateur k et les symboles cq,k sont les chips de la séquence d'étalement, n l'indice temporel du symbole codé et q l'indice des chips ou symboles de la séquence d'étalement. Le symbole
représente la convolution.
Si on pose
'*(') = ∑ Q cqt k - (h ® pk ® f)(t- qTc) (2) q ≈ l On peut écrire
Z*( = ∑ n, ksk(t - nTs) (3)
L'équation (3) montre que la contribution de chaque utilisateur k peut se mettre sous la forme du filtrage d'un train de symboles par une certaine fonction Sk(t) qui contient les effets de l'étalement, du filtre de mise en forme à l'émission, de la propagation et des filtres de réception avant l'échantillonnage.
Si on appelle Sk le vecteur contenant les échantillons de Sk(t), on peut réécrire le signal échantillonné pour l'utilisateur k de la manière suivante :
Z, = H Al (4)
Où Ak est le vecteur des N symboles an,k et Hk une matrice construite à partir du vecteur Sk de la manière décrite à la figure 4.
Les colonnes de la matrice Hk sont construites à partir de versions décalées de la séquence Sk, chaque colonne correspond à un nouveau symbole du vecteur Ak et le décalage correspond au nombre d'échantillons par symbole. Le recouvrement entre les différentes versions décalées de S correspond à la durée de la réponse impulsionnelle globale (filtres plus canal de propagation). Le modèle complet peut donc s'écrire :
K
Z = ∑ HkAk + W (5) k = 1 Dans cette équation (5), W est un vecteur de bruit lié aux interférences extérieures à la cellule et au bruit interne du récepteur.
Critère pour ordonner les utilisateurs avant le traitement de signal Les différentes étapes d'égalisation et de décodage peuvent avantageusement être apliquées sur un ensemble d'utilisateurs qui sont ordonnés selon un critère tenant compte de la puissance liée à un utilisateur à laquelle est retranchée la contribution des interférences intersymboles pour ce même utilisateur et pour les autres utilisateurs. Ce critère est déterminé par exemple de la manière suivante :
• hki désigne la lième colonne de la matrice Hk décrite en relation avec la figure 3. Ce vecteur désigne en fait la réponse impulsionnelle globale du canal pour le lième symbole du bloc à démoduler de l'utilisateur k,
• le critère C est déterminé de la manière suivante :
Figure imgf000010_0001
où le symbole t désigne le conjugué transposé le premier terme correspond à la puissance liée à l'utilisateur k, le deuxième terme la contribution de l'utilisateur et le troisième terme la contribution aux interférences intersymboles pour tous les autres utilisateurs.
Ce calcul fait intervenir les corrélations entre les signaux correspondant aux différents symboles qu'ils soient émis par l'utilisateur k lui- même ou par les autres.
En fait la méthode mesure la distance existante au minimum entre deux symboles opposés en sortie d'un filtre adapté à la réponse impulsionnelle hkn, quelles que soient les valeurs des autres symboles qui interfèrent.
Les utilisateurs sont rangés dans un ordre décroissant avant de mettre les étapes du procédé selon l'invention. La figure 4 représente une structure de récepteur 10 selon l'invention comportant plusieurs égaliseurs 11 k et plusieurs décodeurs 12 , l'indice k permet d'identifier un utilisateur. Le récepteur comporte donc autant de module formé d'un égaliseur et d'un décodeur qu'il n'y a d'utilisateurs. Le signal comportant les symboles de tous les utilisateurs est reçu par chaque égaliseur 11 du récepteur 10. Etape a)
L'égaliseur de rang 1 référencé 11 ι reçoit par exemple les échantillons du signal à décoder, sans information à priori sur ses propres symboles ou sur les symboles des autres utilisateurs. L'information issue de cette première égalisation est transmise au décodeur de rang 1 désigné par 12ι qui fournit une information plus fiable sur les symboles utiles et donc les symboles modulés de l'utilisateur. Etape b) L'information fiable sur les symboles utiles obtenue pour l'utilisateur 1 est ensuite transmise à l'égaliseur de rang 2, 112, qui reçoit aussi les échantillons du signal reçu à décoder. L'égaliseur permet ainsi de tenir compte de l'interférence liée à l'utilisateur de rang 1 , tout en ne connaissant toujours rien à priori sur les symboles des utilisateurs de rang supérieur ou égal à 2. L'information de cette deuxième égalisation est ensuite transmise au décodeur de rang 2, 122, qui va fournir des informations sur les symboles utiles de l'utilisateur de rang 2.
L'étape b) est exécutée autant de fois qu'il y a d'utilisateurs de rang différent de 1 , donc K-1 fois.
En généralisant, pour l'utilisateur d'indice k, les échantillons du signal sont transmis à l'égaliseur de rang k, 11 k, qui reçoit aussi les symboles utiles sur les utilisateurs de rang 1 à k-1 , issus des différents décodeurs 12ι 12 k-i- L'égaliseur permet ainsi de tenir compte des interférences liées aux utilisateurs de rang 1 à (k-1) pour le décodage du signal lié à l'utilisateur k. L'information de cette kème égalisation est ensuite transmise au décodeur de rang k, 12 k, qui va fournir des informations sur les symboles utiles de l'utilisateur de rang k.
Le dernier égaliseur possède des informations sur tous les autres utilisateurs. Selon une variante de réalisation de l'invention, l'égaliseur utilisé présente une structure en deux parties. La première partie permet de soustraire pour un utilisateur k considéré, la participation des utilisateurs de rang 1 à k-1 et la deuxième partie correspond à une structure d'égaliseur à décision dans la boucle, en anglais DFE abréviation de « Décision Feedback Equaliser » présentant des caractéristiques données ci-après.
La figure 5 montre la structure d'un égaliseur fonctionnant en utilisant le principe de rebouclage décrit précédemment en relation avec la figure 4.
Lors de l'égalisation de l'utilisateur k, le premier bloc 20 a pour fonction de retrancher du signal reçu Z les contributions des utilisateurs d'indices compris entre 1 et k-1 , c'est-à-dire des utilisateurs déjà traités. Pour ce faire il reçoit les vecteurs de symboles estimés correspondant à ces utilisateurs. L'estimée des symboles est effectuée par exemple en calculant l'espérance mathématique de la valeur du symbole à partir des probabilités obtenues lors des étapes de décodage.
Le deuxième bloc 21 a pour fonction de traiter l'interférence intersymbole correspondant aux symboles de l'utilisateur k lui-même, et le bruit résultant des utilisateurs d'indices k+1 à K non encore traités et du bruit thermique. L'égaliseur a une structure DFE, c'est-à-dire qu'il est composé d'une partie "filtre transverse" et d'une partie "décision dans la boucle". La partie "filtre transverse" est calculée en prenant en compte la connaissance que l'on a de la structure du bruit généré par les utilisateurs non encore traités et par le bruit thermique. La partie "décision dans la boucle" a un fonctionnement séquentiel. Pour chaque symbole d'indice n de l'utilisateur courant, elle retranche la contribution des symboles d'indice inférieur déjà décidés.
Le deuxième bloc selon l'invention comporte par exemple un filtre transverse 22 telle qu'une matrice s'appliquant sur le vecteur U, le vecteur V résultant est échantillonné au rythme symbole. Les coordonnées Vj de ce vecteur sont ensuite passées dans une boucle comportant un organe de décision 23 et un filtre récursif 24. L'organe de décision permet d'obtenir une décision sur les symboles. A chaque nouveau symbole le filtre récursif 24 retranche la contribution des symboles déjà décidés dans le bloc et renvoyés. La boucle comporte aussi une sortie pondérée 25 avant l'organe de décision qui permet de transmettre des symboles au décodeur.
Le calcul des filtres transverse 22 et récursif 24 s'effectue par exemple de la manière décrite ci-après.
Le calcul des filtres utilise comme critère la minimisation de l'erreur quadratique moyenne entre la sortie pondérée de l'égaliseur et le vecteur de symboles de l'utilisateur k
Figure imgf000013_0001
En reprenant l'équation (5), le vecteur U peut s'écrire de la manière suivante
U = HkAk + B
K (7)
B = ∑ HtAl + W l = k + l
Dans cette équation (7), le bruit est constitué des signaux émis par les utilisateurs non encore décodés de rang k+1 à K et du bruit additif initial W.
Pour un bruit blanc W, les expressions des filtres sont données ci- dessous : La matrice de corrélation de B s'écrit
K
(8) l = k + \ Avec GA2 la puissance des symboles de modulation, σ 2 la puissance du bruit et Id la matrice identité
• on définit la matrice Q par
Figure imgf000014_0001
on réalise la composition de Cholesky de cette matrice
Q = (ΣL)t(Σ ) ^
dans l'équation (10), Σ est une matrice diagonale et L une matrice triangulaire inférieure.
L'expression du filtre transverse qui minimise le critère (6) est
T = 2L l^H RB l (11)
Le filtre récursif est déterminé par les lignes de (L-ld).
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif utilise un annuleur d'interférences lorsque l'ensemble des symboles à démoduler a fait l'objet d'au moins un décodage. Dans cette situation, à la différence de l'égaliseur à décision dans la boucle, lorsque l'on cherche à décider le symbole j de l'utilisateur k, l'ensemble des autres symboles du même utilisateur ou des autres utilisateurs peuvent être considérés comme connus, même si dans la pratique seules les estimées de ces symboles sont connues. Il est alors possible de retrancher totalement leur contribution. La figure 6 schématise le principe de cet annuleur.
Par rapport au cas de l'égaliseur à décision dans la boucle de la figure 5, on dispose de plus d'informations sur tous les symboles provenant de l'itération i-1 pour certains utilisateurs, par exemple ceux d'indice 1 à k-1 et de l'itération i courante pour les d'autres utilisateurs d'indice k+1 à K.
Le principe mis en œuvre consiste à :
• retrancher les contributions de tous les utilisateurs autres que l'utilisateur k en train d'être traité, en utilisant l'information la plus récente pour chacun d'eux, pour les utilisateurs d'indice 1 à k-1 les estimées des vecteurs des symboles lors de l'itération i et pour les utilisateurs d'indice k+1 à K l'information les estimées obtenues lors de l'itération (i-1), ceci étant réalisé dans le premier bloc 20 qui génère un vecteur U,
• filtrer les échantillons reçus pour l'utilisateur k dans le filtre T 22, le vecteur V résultant est ensuite échantillonné par exemple au rythme symbole,
• retrancher dans le deuxième bloc 21 , pour un symbole n donné l'interférence inter-symbole résiduelle provenant des autres symboles de l'utilisateur k. La contribution des symboles 1 à n-1 sont déterminés par le filtre Pn , 26 et celle des symboles d'indice n+1 à N par un filtre Qn, 27. De cette façon par rapport à la boucle de décision, on dispose d'une information beaucoup plus riche que les symboles décidés précédents, à savoir des informations sur les symboles passés mais aussi futurs provenant de l'itération précédente.
Après les étapes de traitement, on passe à l'étape de décodage, puis on considère l'utilisateur suivant et la contribution de l'utilisateur k est retranchée en utilisant les résultats obtenus au cours de l'itération i et non plus i-1.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour ordonner un nombre K d'utilisateurs donnés dans un dispositif d'égalisation et de décodage de signaux numériques recevant les signaux des K utilisateurs caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes :
• une étape où les K utilisateurs ou au moins la majorité de K utilisateurs sont ordonnés selon un critère déterminé pour un utilisateur k en tenant compte de la puissance de l'utilisateur k corrigée de la contribution des intersymboles liés à cet utilisateur k et aux autres utilisateurs, et
• une étape d'égalisation et de décodage.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le critère pour ordonner les utilisateurs est déterminé de la manière suivante
Figure imgf000016_0001
où hkι désigne la lième colonne d'une matrice Hk construite à partir du vecteur contenant les échantillons du signal de l'utilisateur k, n l'indice temporel du symbole codé.
3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'étape d'égalisation et de décodage comporte au moins les étapes suivantes a) à l'itération 1 , pour l'utilisateur d'indice 1 transmettre le signal à démoduler à un égaliseur de rang 1 puis à un décodeur de rang 1 afin d'obtenir des informations des symboles modulés estimés issus d'au moins un des décodeurs de rang (k-1), et b) pour les utilisateurs k d'indice différent de 1 , transmettre le signal à démoduler à un égaliseur de rang k et les différents symboles modulés estimés issus d'au moins un des décodeurs de rang (k-1). 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs itérations et en ce que pour une itération différente de la première itération, l'étape b) consiste au cours d'une ième itération à transmettre à un premier bloc de l'égaliseur de rang k les symboles de l'utilisateur k à démoduler, les estimées des symboles des utilisateurs 1 à k-1 obtenues au cours de la ième itération et les estimées de utilisateurs k+1 à K obtenus au cours de l'itération i-1 et les estimées des symboles de l'utilisateur k issues de la (i-1)ième itération.
5 - Dispositif permettant de mettre dans un ordre donné les signaux reçus de plusieurs utilisateurs avant de procéder au traitement des signaux dans un dispositif de décodage des signaux caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif adapté à déterminer un critère pour ordonner les signaux des utilisateurs, le critère tenant compte de la puissance d'un utilisateur donné k et des interférences intersymboles pour l'utilisateur k lui-même et pour les autres utilisateurs.
6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte K module chaque module comportant au moins un égaliseur en liaison avec un décodeur et en ce qu'un égaliseur d'indice k est relié à plusieurs décodeurs d'indice inférieur 1 à k-1.
7 - Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6 caractérisé en ce qu'un égaliseur comporte au moins deux blocs (20) et (21), le premier bloc (20) reçoit au moins le signal à démoduler de l'utilisateur k et les estimées des symboles associés aux utilisateurs 1 à k-1 et le deuxième bloc (21) est adapté à retrancher la contribution des symboles passés déjà démodulés.
8 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que le premier bloc (20) reçoit à une ième itération, au moins le signal de l'utilisateur k à démoduler, au moins les estimées des symboles associés aux utilisateurs 1 à k-1 correspondant à la ième itération et les estimées des symboles des utilisateurs k+1 à K obtenues à la (i-1)ième itération et le deuxième bloc les estimées des symboles de l'utilisateur k obtenues à la (i- 1)ième itération. 9 - Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 et du dispositif selon l'une des revendications 5 à 8 pour démoduler un signal dans un cadre d'accès multiple à répartition spatiale et/ou une répartition par codes de type CDMA.
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