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WO2006117268A1 - Procédé de décodage itératif d'un signal ofdm/oqam utilisant des symboles à valeurs complexes, dispositif et programme d'ordinateur correspondants - Google Patents

Procédé de décodage itératif d'un signal ofdm/oqam utilisant des symboles à valeurs complexes, dispositif et programme d'ordinateur correspondants Download PDF

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WO2006117268A1
WO2006117268A1 PCT/EP2006/061240 EP2006061240W WO2006117268A1 WO 2006117268 A1 WO2006117268 A1 WO 2006117268A1 EP 2006061240 W EP2006061240 W EP 2006061240W WO 2006117268 A1 WO2006117268 A1 WO 2006117268A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
channel
ofdm
oqam
estimated
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/061240
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Phillippe Javaudin
Pierre-Jean Bouvet
Original Assignee
France Telecom
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom filed Critical France Telecom
Publication of WO2006117268A1 publication Critical patent/WO2006117268A1/fr

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    • H04L27/2652—Fourier transform demodulators, e.g. fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators with polyphase implementation

Definitions

  • the field of the invention is that of the transmission and broadcasting of digital information.
  • the invention relates in particular, but not exclusively, to the transmission and diffusion of digital information with high spectral efficiency over a limited frequency band, for example in a mobile radio environment.
  • the invention relates more precisely to information transmission and dissemination techniques using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) type of multicarrier signals.
  • the most traditional modulation technique includes a particularly simple equalization system, based on the insertion of a guard interval.
  • This guard interval also called cyclic prefix, ensures good behavior against echoes, at the cost of a loss of spectral efficiency. Indeed, during this guard interval, no useful information is transmitted, so as to ensure that all the information received from the same symbol. This effectively combats the various echoes phenomena due to the IES ("Interference Between Symbols" or ISI) and the Doppler effect.
  • OFDM / OQAM modulation Orthogonal Frequency Division
  • the OFDM / OQAM modulation does not require the presence of a guard interval, or a cyclic prefix, thanks to a choice of the prototype function modulating each of the signal carriers, which must be well located in the time-frequency space.
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing / Quadrature Amplitude Modulation OFDM / QAM
  • ⁇ mn - 0 and the data a mn are complex, a multicarrier modulation of real type, for which the function g (t) chosen guarantees an orthogonality in the real sense of its translatées (ie the orthogonality is ensured on the real part of the scalar product between the versions shifted in time and / or in frequency.)
  • ⁇ mn - ( ⁇ 2) * (m + n) and the data a mn are real, so a transmitted OFDM / OQAM signal can be written:
  • mn is the real symbol sent on the m -th sub-carrier at time n -th symbol
  • M is the number of carriers
  • V 0 is the intercarrier spacing
  • ⁇ 0 represents the duration of an OFDM / OQAM
  • g is the prototype function.
  • This prototype function g modulating each carrier in OFDM / OQAM must be very well located in the time domain to limit intersymbol interference. In addition, it must be chosen very well localized in the field frequency, to mimic the interference between carriers (due to the Doppler effect, the phase noise ...) - This function must also guarantee the orthogonality between subcarriers.
  • OFDM / OQAM forms an orthogonal basis only if we consider only the actual scalar product, i.e. if we keep only the real part of the dot product between two subcarriers. For this reason, symbols transmitted by OFDM / OQAM modulation must be real valued, to be recovered without interference on reception.
  • IOTA prototype function described for example in patent document No. FR 2,733,869, which has the characteristic of being identical to its Fourier transform.
  • FIG. 1 presents a time-frequency representation of the OFDM / OQAM modulated real-valued symbols and of complex value symbols transmitted by conventional OFDM modulation, without guard interval.
  • the triangles represent OFDM / QAM symbols with complex values.
  • Rounds and stars represent OFDM / OQAM symbols with real values.
  • circles correspond to the real part and stars to the imaginary part of a complex symbol from a QAM constellation that is to be transmitted using OFDM / OQAM modulation.
  • the real and imaginary parts of a complex from the QAM constellation are transmitted simultaneously, all symbol times T 11 ; in the case of a OFDM modulation / QAM offset of the real type, on the other hand, the real and imaginary parts are transmitted with a temporal offset of half a symbol time (T u / 2).
  • a source 20 delivers a succession of binary elements, organized in successive binary words, which undergo a CC channel coding 21, intended to introduce redundancy into the signal, then an II interleaving 22.
  • the interleaved binary words undergo real QAM modulation 23, at the end of which symbols from a predetermined modulation constellation (for example 16-QAM or 64-QAM) are available.
  • a predetermined modulation constellation for example 16-QAM or 64-QAM
  • Serial / parallel conversion 24 makes it possible to generate N symbol streams 25 in parallel from the symbols coming from the MAQ modulator 23, to which a fast inverse Fourier transformation IFFT 26 is subjected, then a polyphase filtering 27, starting from a adapted prototype function, such as
  • OFDM / OQAM type symbols which, after parallel / serial conversion 29, form an OFDM / OQAM type multicarrier signal whose symbols are real values and which is ready to be transmitted. on an emission antenna 30.
  • This OFDM / OQAM multicarrier signal after passing through a transmission channel, is received on an antenna 31 of the reception channel of FIG. 3. It is subjected to a serial / parallel conversion 24, which makes it possible to extract from the multicarrier signal.
  • the invention is more particularly in the context of a new type of OFDM / OQAM modulation, according to which information is transmitted simultaneously on the real and imaginary paths of OFDM / OQAM symbols, which are therefore complex values, and not more real.
  • This new technique for encoding complex value symbol OFDM / OQAM multicarrier signals is the subject of a joint patent application filed on the same day as the present patent application, on behalf of the same holders and entitled "Coding process of an OFDM / OQAM type multicarrier signal using symbols with complex values, signal, devices and corresponding computer programs ".
  • symbols with complex values are understood here and throughout this document as symbols obtained by summation of two real values in quadrature, as opposed to symbols with real values which convey information only on a single dimension (this unique dimension corresponding to the so-called real path of the complex value symbols of the present invention).
  • the OFDM / OQAM reception and decoding technique of the prior art, as illustrated in FIG. 3, is not suitable for receiving and decoding such an OFDM / OQAM multicarrier signal with complex value symbols.
  • a first disadvantage of this reception technique of the prior art is that the decoding performance obtained would be very poor, because of the strong disturbances induced by the intrinsic interference generated by the use of the imaginary part of the symbols.
  • Another disadvantage of this reception technique of the prior art is that it allows only the real part of the received symbols to be considered. The information transmitted, on transmission, on the imaginary part of the symbols would therefore be lost in reception.
  • an object of the invention is to provide a technique for receiving and decoding OFDM / OQAM type multicarrier signals which is adapted to a new type of OFDM / OQAM modulation with complex value symbols, in which information is transmitted, not only on the real part, but also on the imaginary part of the symbols.
  • the purpose of the invention is therefore to provide such a technique for decoding OFDM / OQAM multicarrier modulations with complex value symbols which makes it possible to reliably estimate the source information conveyed by such modulations, even in the presence of intrinsic IES interference. .
  • Another objective of the invention is to propose such a decoding technique that is simple and inexpensive to implement.
  • each of said data elements is formed by summation of two real quadrature values each corresponding to a binary word of a source signal, modulated according to a predetermined modulation constellation, so as to transmit information over a real path and on an imaginary channel of said OFDM / OQAM symbols.
  • the decoding method of the invention then comprises: an OFDM / OQAM demodulation phase of said received signal delivering an equalized complex signal; a processing phase of said complexed equalized signal comprising at least one iteration of the steps of: selecting one of said channels of said equalized complex signal, called first channel; processing said first channel for delivering an estimate of said source signal corresponding to said first channel, referred to as the first estimated source signal; estimating an intrinsic interference generated by said first channel and affecting the other of said channels, called second channel, delivering an estimated interference signal; subtracting said estimated interfering signal from said complexed equalized signal to obtain an improved complex signal; selecting said second channel of said enhanced complex signal; processing said second channel for delivering an estimate of said source signal corresponding to said second channel, called second estimated source signal.
  • the invention is based on an entirely new and inventive approach the reception and decoding of OFDM / OQAM type multicarrier signals.
  • the technique of the invention makes it possible to decode OFDM / OQAM signals whose symbols are of complex values, ie that they convey information on their real part, but also on their imaginary part.
  • Such a decoding technique runs counter to the technical prejudices of the skilled person, who has always considered it impossible to reliably estimate source information conveyed in the form of complex value OFDM / OQAM symbols. because of the intrinsic interference that would then be generated to the transmission between the symbols.
  • the technique of the invention is based on an alternative and iterative decoding of the two real and imaginary paths of the received OFDM / OQAM symbols, after demodulation. More precisely, the invention consists in subtracting from the signal obtained at the output of the OFDM / OQAM demodulator an interference calculated from one of the two real or imaginary paths. From the signal obtained, the interference generated by the other channel is then calculated, and it is removed from the signal coming out of the OFDM / OQAM demodulator.
  • said first channel is the channel with the highest power. We begin by estimating the most powerful route, which is generally received in better conditions.
  • said processing phase also comprises steps of: estimating an intrinsic interference generated by said second channel and affecting said first channel, delivering a second estimated interference signal; subtracting said second estimated interfering signal from said equalized complex signal. Therefore, to estimate the source information of each channel, the intrinsic interference generated by the other channel is taken into account, which makes it possible to increase the quality of the estimate.
  • said estimated first and / or second source signals are signals representative of at least one binary value and at least one associated confidence information.
  • Such confidence information is an indication of the reliability of the estimate made, and therefore the confidence to be granted. More precisely, these signals convey relative integers, whose sign indicates whether the binary value conveyed is +1 or -1, and whose absolute value represents the information of confidence: the higher this absolute value, the more we can confirm with certainty that the binary value conveyed is indeed given by the sign of the relative integer transported.
  • said first and second source signals having undergone, on transmission, channel coding, interleaving and real QAM modulation, said processing steps of said first and second channels implement, for each of said channels, sub-steps of: real QAM demodulation for converting a received Mayor signal on said first or second channel into a signal representative of at least one binary value and at least one associated confidence information, called a binary signal; deinterleaving said binary signal delivering a deinterleaved binary signal; channel decoding, making it possible to estimate, from said de-interleaved binary signal, a signal representative of at least one binary value and at least one associated confidence information, called an improved binary signal, and a decoded binary signal.
  • said steps for estimating intrinsic interference implement substeps successive OFDM / OQAM modulation of an improved Maire signal obtained by interleaving and converting said improved binary signal, delivering a modulated complex signal; OFDM / OQAM demodulation of said modulated signal, delivering a demodulated complex signal; selecting the imaginary part of said demodulated complex signal, delivering an estimated interference signal.
  • said first and second source signals being correlated signals obtained from the same source data, account is taken of said confidence information associated with each of said first and second estimated source signals, to determine a combination of said first and second source signals estimated to optimize the decoding of said source data.
  • the first estimated source signal can be given great confidence, and the second estimated source signal is weakly trusted, the first source signal will be preferred to determine the source data that has been transmitted. If, on the other hand, the confidence information weighing each of the first and second source signals is substantially equal, the same shall be taken into account of each of these two signals to decode the source data.
  • the combination of the first and second source signals estimated implements an addition of their metrics.
  • This addition can be weighted according to the trust information.
  • one of said first and second estimated source signals is used only when the reception of said multicarrier signal
  • OFDM / OQAM received verifies a predetermined quality criterion. For example, one can consider using systematically the source signal estimated from the real way, and use the estimated source signal from the imaginary channel only if the reception is of good quality.
  • the invention also relates to a device for decoding a received OFDM / OQAM type multicarrier signal formed of a temporal succession of symbols consisting of a set of data elements, each of said data elements modulating a carrier frequency of said signal, and being formed by summation of two real quadrature values each corresponding to a binary word of a source signal, modulated according to a predetermined modulation constellation, so as to transmit information on a real channel and on an imaginary channel of said symbols OFDM / OQAM.
  • Such a decoding device comprises: OFDM / OQAM demodulation means of said received signal delivering an equalized complex signal; means for processing said complexed equalized signal comprising means for: selecting one of said channels of said equalized complex signal, called first channel; processing said first channel for delivering an estimate of said source signal corresponding to said first channel, referred to as the first estimated source signal; estimating an intrinsic interference generated by said first channel and affecting the other of said channels, called second channel, delivering an estimated interference signal; subtracting said estimated interfering signal from said complexed equalized signal to obtain an improved complex signal; selecting said second channel of said enhanced complex signal; processing said second channel for delivering an estimate of said source signal corresponding to said second channel, called second estimated source signal.
  • the invention also relates to a computer program product downloadable from a communication network and / or stored on a computer-readable and / or executable medium by a microprocessor, comprising program code instructions for implementing the method of decoding a multicarrier signal described above.
  • FIG. 1 already commented upon in relation to the prior art, is a time-frequency representation of the complex valued symbols transmitted according to a conventional OFDM modulation and real-valued symbols transmitted according to an OFDM / OQAM modulation of the prior art
  • FIG. 2 shows a block diagram of a transmission chain of a multicarrier signal of the OFDM / OQAM type of the prior art
  • FIG. 3 shows a block diagram of a reception chain of a multicarrier signal of the OFDM / OQAM type of the prior art
  • FIG. 4 describes the multicarrier signal coding technique
  • FIG. 5 shows the general structure of a decoding device of the invention
  • Figure 6 details the operating principle of the iterative processing module of the device of Figure 5
  • FIG. 7 shows, in the form of simulation curves, the performances of the iterative decoding technique of the invention
  • FIG. 8 presents a simplified block diagram of the hardware architecture of the decoding device of FIG. 5.
  • the invention is in the particular context of the use of symbols with complex values in OFDM / OQAM type modulation, making it possible to transmit information on the real and imaginary paths of OFDM / OQAM symbols.
  • Such use of OFDM / OQAM symbols with complex values generates intrinsic interference related to the fact that the OFDM / OQAM carriers form an orthogonal base, and are therefore separable, only by considering the actual dot product between two carriers.
  • the general principle of the invention is based on the alternative and iterative decoding of the real and imaginary channels of the received signal, by subtracting from the signal obtained at the output of an OFDM / OQAM demodulator, an interference calculated from the one of the ways. From the signal obtained, the interference generated by the other channel is calculated and it is removed from the signal coming out of the OFDM / OQAM demodulator.
  • two sources of useful information 4O 1 and 4O 2 are now considered , which may or may not be dependent on each other.
  • these two sources 4O 1 and 4O 2 can deliver the same binary words. They can also be completely decorrelated from each other, so that there is no relationship between the binary words from each of these two sources 4O 1 and 4O 2 .
  • the binary words from one of these two sources may correspond to redundancy information from the other source.
  • the binary words from each of the two 4O sources 1 and 4O 2 undergo, after channel coding CC 4I 1 4I 2 and interleaving II 42 l5 42 2, a real QAM modulation 4S 1 and 43 2, so that they can be transformed into real-valued symbols of a QPSK, 16-QAM, etc. constellation.
  • the M-ary signals from each of the two modulators 4S 1 and 43 2 are then weighted respectively by a real coefficient ⁇ ! and by a complex coefficient i ⁇ ⁇ (where ⁇ 1 and X 2 are scalars), then summed 44, in order to form a succession of complex-valued OQAM symbols having a rate of N / ⁇ 0 symbols per second.
  • N stream 25 of complex-valued OQAM symbols each having a rate of l / ⁇ 0 symbols per second.
  • These N flows 25 undergo an inverse fast Fourier transform or IFFT 26, and are shaped by IOTA 27 polyphase filtering, so as to generate OFDM / OQAM symbols 28, at a rate of 1 / ⁇ 0 symbols per second.
  • IFFT 26 inverse fast Fourier transform
  • IOTA 27 polyphase filtering so as to generate OFDM / OQAM symbols 28, at a rate of 1 / ⁇ 0 symbols per second.
  • the complex-symbol symbol OFDM / OQAM type multicarrier signal of the invention which can be transmitted by the antenna 30, is then obtained.
  • the complex signal formed by weighted summation of the symbols of each of the two channels is modulated via a conventional OFDM / OQAM modulator (same numerical references as for the different modules of the conventional modulator of FIG. 2) before being transmitted.
  • OFDM / OQAM modulator standard OFDM / OQAM modulator
  • the receiver of the invention shown in FIG. 5, comprises two modules referenced 51 and 52.
  • the first module 51 performs a conventional OFDM / OQAM demodulation of the multicarrier signal received on the antenna 50.
  • the second module 52 implements an iterative process of recovering, from the demodulated complex signal r, an estimate d [ p) and d 2 (p) of information transmitted on the real and imaginary paths of the OFDM signal. / OQAM, where the index p designates the rank of the iteration considered.
  • the first OFDM / OQAM demodulation module 51 performs the following operations, as described above with reference to FIG.
  • the output of the first module 51 at the same time retains the real part and the imaginary part of the signal.
  • the operation of the second iterative processing module 52 is now presented in greater detail in connection with FIG. Its principle consists in subtracting from the signal obtained at the output of the OFDM / OQAM demodulator 51 an interference calculated from one of the two channels, preferably the most powerful channel. From the signal obtained, the interference generated by the other less powerful channel is calculated and it is removed from the signal coming out of the OFDM / OQAM demodulator 51. This is repeated again until the process converges, which intervenes after only three or four iterations. The selection of each channel is done by taking the real or imaginary part of the signal. It will be noted that the receiver knows which channel was sent with the highest power.
  • the different steps implemented successively by the second module 52 are therefore as follows: selection of one of the two channels on the equalized signal r. Preferably, this is the most powerful route (in the example of Figure 6, we chose the real way, retaining the real part 60 of the signal
  • Re (r)) converting the Maire signal to a flexible binary signal (ie representative of at least one binary value and at least one associated confidence information) comprising a confidence calculated for example from the channel estimate; deinterleaving IT "1 62 of the soft bit signal, DC channel decoding " 1 63, making it possible to calculate, from the soft binary signal (ie representative of a binary value and associated confidence information) deinterleaved, a binary signal improved X 1 also having a confidence measure, and a decoded binary signal d ⁇ .
  • a flexible binary signal ie representative of at least one binary value and at least one associated confidence information
  • deinterleaving IT "1 62 of the soft bit signal DC channel decoding " 1 63, making it possible to calculate, from the soft binary signal (ie representative of a binary value and associated confidence information) deinterleaved, a binary signal improved X 1 also having a confidence measure, and a decoded binary signal d ⁇
  • the decoded binary signal d x constitutes the information that the receiver will ultimately deliver; interleaving II 64 of the enhanced bit signal X 1 ; conversion 65 of the interleaved enhanced binary signal into a flexible enhanced (ie confidence associated) signal signal X 1 1 'by real-time QAM modulation; calculation 66 of the intrinsic interfering term generated by the selected channel (here the real channel) delivering an interfering signal y (x ⁇ ); subtraction 67 of the signal interfere i * assigning the second channel to the equalized signal r to output an improved received signal.
  • the second channel is here the imaginary channel, that is why the interfering signal y (x ⁇ ) is multiplied by i before subtracting this term interferes with the demodulated signal r; selecting the other channel of this improved signal obtained after subtraction 67.
  • the interfering signal y (x ⁇ ) is multiplied by i before subtracting this term interferes with the demodulated signal r; selecting the other channel of this improved signal obtained after subtraction 67.
  • a soft bit signal ie a signal representative of a binary value and a confidence information associated, "soft bits" which may also include a confidence calculated for example from the channel estimate; de-interleaving IT "1 62 of the soft bit signal; DC channel decoding " 1 63, making it possible to calculate, from the de-interlaced soft binary signal, an enhanced binary signal X 2 also comprising a confidence measurement, as well as a decoded binary signal d 2 .
  • the decoded binary signal d 2 constitutes the other part of the information that the receiver will ultimately deliver; interleaving II 64 of the enhanced binary signal X 2 ; conversion 65 of the interleaved enhanced binary signal into a soft enhanced (ie confidence associated) enhanced ring signal JcSp by actual QAM modulation; calculation 66 of the intrinsic interfering term generated by the selected channel (here the imaginary channel) delivering an interfering signal yix ⁇ ); subtraction 67 of the interfering signal yix ⁇ ) affecting the first channel to the equalized signal r to provide an improved signal.
  • the set of successive steps above forms the first iteration of the iterative process implemented by the second processing module referenced 52. At the end of this first iteration, one can then loop back on the first step, and select again. the complementary path of the last channel processed (namely to select 60 the actual channel in the case considered), so as to start a second iteration of estimation.
  • the calculation 66 of the intrinsic interference generated by the real channel can be done by applying an OFDM / OQAM modulation and demodulation to the signal considered, then selecting the imaginary part of the signal obtained. It is then not necessary to carry out the multiplication of the interfering signal y (x ⁇ ) by i.
  • the flows on the 2 channels (real and imaginary) are independent.
  • the adjustment coefficients of the powers are -.
  • Two Offset-QPSK (Offset Quadrature Phase Shift Keying) constellations are used with 1/2 code efficiencies on both real and imaginary paths.
  • a 16-Offset-QAM constellation (only on the real path) encoded by the same convolutional code and with the same coding efficiency is simulated, which therefore represents the technique of the prior art where the OFDM / OQAM symbols are with real values.
  • a 16-Offset-QAM constellation is used to achieve the same spectral efficiency in both cases, provided that two OQPSK constellations are equivalent to a 16-OQ AM constellation.
  • the curves of FIG. 7 illustrate the performances of the coding technique of the invention, in the form of the bit error rate, expressed in decibels (dB), as a function of the carrier to noise ratio C / N ("Carrier To Noise Ratio ").
  • the use of complex-valued symbols according to the invention makes it possible to achieve a satisfactory spectral efficiency, while using modulation constellations with a reduced number of states.
  • These results are particularly interesting for example to transmit on both channels (real and imaginary) data streams that do not require the same error rate in reception. They are also in the case where the two channels (real and imaginary) are transmitted to two users associated with transmission channels having different signal-to-noise ratios. The relative power of the two channels can then be adjusted to account for the difference in channel quality of these two users.
  • Such a device comprises a memory M 81, and a processing unit 80 equipped with a ⁇ P processor, which is controlled by the computer program Pg 82.
  • the processing unit 80 receives as input, via the antenna 50, a multicarrier signal OFDM / OQAM type whose symbols are, by construction, complex values.
  • the microprocessor ⁇ P On reception of the multicarrier signal by the antenna 50, the microprocessor ⁇ P realizes, according to the instructions of the program Pg 52, an OFDM / OQAM demodulation, followed by iterative processing, both described previously in detail in connection with FIGS. 6.
  • the processing unit 80 outputs binary signals d [ p) and d (p) representing estimates of the source signals associated with each of the two channels, obtained at the end of the pth iteration.
  • the value of p can be fixed a priori

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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de décodage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM reçu, formé d'une succession temporelle de symboles constitués d'un ensemble d'éléments de données, chacun desdits éléments de données modulant une fréquence porteuse dudit signal, et étant formé par sommation de deux valeurs réelles en quadrature correspondant chacune à un mot binaire d'un signal source, modulé selon une constellation de modulation prédéterminée, de façon à transmettre des informations sur une voie réelle et sur une voie imaginaire desdits symboles OFDM/OQAM. Selon l'invention, un tel procédé de décodage est itératif et repose sur un traitement successif de chacune des voies réelle et imaginaire du signal. Il consiste plus précisément à réaliser une estimation du signal source associé à l'une des voies, puis à déterminer l'interférence générée par cette voie, que l'on soustrait au signal reçu afin de réaliser une estimation du signal source associé à l'autre voie.

Description

Procédé de décodage itératif d'un signal OFDM/OQAM utilisant des symboles à valeurs complexes, dispositif et programme d'ordinateur correspondants.
1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de la transmission et de la diffusion d'informations numériques. L'invention concerne notamment, mais non exclusivement la transmission et la diffusion d'informations numériques à forte efficacité spectrale, sur une bande de fréquence limitée, par exemple en environnement radiomobile. L'invention concerne plus précisément les techniques de transmission et de diffusion d'informations au moyen de signaux multiporteuses de type OFDM ("Orthogonal Frequency Division Multiplexing").
2. Solutions de l'art antérieur
On connaît à ce jour plusieurs types de modulations multiporteuses de type OFDM.
Parmi celles-ci, la technique de modulation la plus classique comporte un système d'égalisation particulièrement simple, basé sur l'insertion d'un intervalle de garde. Cet intervalle de garde, encore appelé préfixe cyclique, assure un bon comportement face aux échos, au prix d'une perte en efficacité spectrale. En effet, au cours de cet intervalle de garde, on ne transmet pas d'informations utiles, de manière à garantir que toutes les informations reçues proviennent d'un même symbole. On combat ainsi efficacement les différents phénomènes d'échos dus à l'IES ("Interférence Entre Symboles", ou en anglais ISI) et à l'effet Doppler. La modulation OFDM/OQAM ("Orthogonal Frequency Division
Multiplexing/Offset Quadrature Amplitude Modulation") est une alternative à cette modulation OFDM classique, et a été conçue pour éviter cette perte en efficacité spectrale due à l'introduction d'un intervalle de garde.
Plus précisément, la modulation OFDM/OQAM ne nécessite pas la présence d'un intervalle de garde, ou d'un préfixe cyclique, grâce à un choix judicieux de la fonction prototype modulant chacune des porteuses du signal, qui doit être bien localisée dans l'espace temps-fréquence.
On rappelle en effet que l'ensemble des porteuses d'une modulation multiporteuse forme un multiplex et que chacune des porteuses de ce multiplex est mise en forme à l'aide d'une même fonction prototype, notée g(t), qui caractérise la modulation multiporteuse. En notant V0 l'espacement entre deux porteuses adjacentes du multiplex, et τ0 l'espacement temporel entre deux symboles multiporteuses émis, le signal émis, à chaque instant nτ0, sur la mlème sous-bande de fréquence centrale vm, est ctm ne'Ψm " e2ιπVmt g(t - nτ0 ) , où les amn représentent les données numériques à transmettre. L'expression du signal émis en bande de base
(centré autour de la fréquence Mv0) est alors :
s(t) = e2'πmv°'g(t- nτ0) (1)
Figure imgf000004_0001
On notera qu'on a ici envisagé, par souci de simplification, le cas d'un signal présentant un nombre pair de sous-bandes de fréquence. On peut bien sûr écrire plus généralement le signal sous la forme :
M-I it) = ∑ ∑am,ne φ-e2'πmv°'g(t- nτ0) (2) n m=0
On rappelle en effet que, selon une technique classique, on introduit des données numériques amn de valeur nulle sur les bords du spectre, ce qui modifie le nombre de termes intervenant effectivement dans la somme ci-dessus, et permet par exemple de se ramener à un nombre pair de porteuses.
Les fonctions gmjt) = e ψnhn e2ιπrMot g(t - nτ0) sont appelées les translatées « temps-fréquence » de g(t). Pour retrouver l'information transmise par chacune des porteuses, il faut choisir g(t) et les phases φmn de sorte que les translatées « temps-fréquence » ci-dessus soient séparables. Une condition suffisante pour vérifier cette propriété de séparabilité est que ces translatées soient orthogonales, au sens d'un produit scalaire défini sur l'ensemble des fonctions d'énergie finie (qui est un espace de Hubert au sens mathématique). L'espace des fonctions d'énergie finie admet les deux produits scalaires ci- dessous : le produit scalaire complexe {x\y) = j x(t)y\t)dt
R
le produit scalaire réel (x\y)R = 3ie \ x(t)y* (f)dt
R On définit ainsi deux types de modulation multiporteuse : une modulation multiporteuse de type complexe, pour laquelle la fonction g(t) choisie garantit une orthogonalité au sens complexe de ses translatées. En d'autres termes, le produit scalaire entre deux sous-porteuses distinctes est nul à la fois sur la partie réelle et sur la partie imaginaire. C'est le cas par exemple de la modulation OFDM classique, encore nommée
OFDM/QAM (en anglais Orthogonal Frequency Division Multiplexing / Quadrature Amplitude Modulation"). Pour une telle modulation, φmn - 0 et les données amn sont complexes, une modulation multiporteuse de type réel, pour laquelle la fonction g(t) choisie garantit une orthogonalité au sens réel de ses translatées (i.e. l'orthogonalité est assurée sur la partie réelle du produit scalaire entre les versions décalées en temps et/ou en fréquence). C'est le cas par exemple des modulations OFDM/OQAM. Pour un tel type de modulation, φmn - (τϋ2)*(m+n) et les données amn sont réelles. Ainsi, un signal OFDM/OQAM transmis peut s'écrire:
Figure imgf000005_0001
où amn est le symbole réel envoyé sur la mlème sous porteuse au nlème temps symbole, M est le nombre de porteuses, V0 est l'espacement inter-porteuses, τ0 représente la durée d'un symbole OFDM/OQAM, et g est la fonction prototype. Cette fonction prototype g modulant chaque porteuse en OFDM/OQAM doit être très bien localisée dans le domaine temporel pour limiter l'interférence entre symboles. De plus, elle doit être choisie très bien localisée dans le domaine fréquentiel, pour l'imiter l'interférence entre porteuses (due à l'effet Doppler, au bruit de phase...)- Cette fonction doit aussi garantir l'orthogonalité entre sous- porteuses.
Les fonctions mathématiques présentant ces caractéristiques existent, mais les mieux localisées d'entre elles assurent l'orthogonalité uniquement sur des valeurs réelles. En d'autres termes, l'ensemble des sous-porteuses en
OFDM/OQAM ne forme une base orthogonale que si l'on ne considère que le produit scalaire réel, i.e. si l'on ne conserve que la partie réelle du produit scalaire entre deux sous-porteuses. Pour cette raison, les symboles transmis par modulation OFDM/OQAM doivent être à valeurs réelles, pour être récupérés sans interférences à la réception.
L'orthogonalité entre les translatées temps fréquence de la fonction prototype est garantie si:
Figure imgf000006_0001
L'une des fonctions prototypes vérifiant ces conditions est la fonction prototype IOTA, décrite par exemple dans le document de brevet n° FR 2 733 869, qui a pour caractéristique d'être identique à sa transformée de Fourier.
La figure 1 présente une représentation temps-fréquence des symboles à valeurs réelles transmis par modulation OFDM/OQAM et des symboles à valeurs complexes transmis par modulation OFDM classique, sans intervalle de garde.
Sur cette figure, les triangles représentent les symboles OFDM/QAM à valeurs complexes. Les ronds et les étoiles représentent quant à eux des symboles OFDM/OQAM à valeurs réelles. Par exemple, les ronds correspondent à la partie réelle et les étoiles à la partie imaginaire d'un symbole complexe issu d'une constellation QAM que l'on souhaite transmettre en utilisant une modulation OFDM/OQAM.
En effet, pour une modulation OFDM classique de type complexe, les parties réelle et imaginaire d'un complexe issu de la constellation QAM sont transmises simultanément, tous les temps symbole T11 ; dans le cas d'une modulation OFDM/Offset QAM de type réel, en revanche, les parties réelle et imaginaire sont transmises avec un décalage temporel d'un demi temps symbole (Tu/2).
On constate sur cette figure 1 que l'efficacité spectrale de l'OFDM/OQAM est identique à celle de l'OFDM classique sans intervalle de garde. En effet, pour un même espacement inter-porteuses V0, on transmet : en OFDM/OQAM, une valeur réelle par porteuse tous les intervalles de temps T0 ; en OFDM classique sans intervalle de garde, une valeur complexe (i.e. deux valeurs réelles) tous les 2*τo=Tu.
La quantité d'information transmise par ces deux modulations est donc identique. Cependant, la nécessité d'introduire un intervalle de garde de durée Tg en OFDM classique a pour effet de réduire l'efficacité spectrale de l'OFDM classique par rapport à l'OFDM/OQAM, qui s'avère (Tg+2τ0)/2τ0 plus efficace. Les figures 2 et 3 illustrent plus particulièrement les chaînes d'émission et de réception des systèmes OFDM/OQAM conventionnels.
Une source 20 délivre une succession d'éléments binaires, organisés en mots binaires successifs, qui subissent un codage de canal CC 21, destiné à introduire de la redondance dans le signal, puis un entrelacement II 22. En sortie de l'entrelaceur 22, les mots binaires entrelacés subissent une modulation MAQ (Modulation d'Amplitude en Quadrature) réelle 23, à l'issue de laquelle on dispose de symboles issus d'une constellation de modulation prédéterminée (par exemple 16-QAM ou 64-QAM).
Une conversion série/parallèle 24 permet de générer N flux de symboles 25 en parallèle à partir des symboles issus du modulateur MAQ 23, auxquels on fait subir une transformation de Fourier rapide inverse IFFT 26, puis un filtrage polyphasé 27, à partir d'une fonction prototype adaptée, comme par exemple
IOTA. On dispose alors de symboles de type OFDM/OQAM qui, après conversion parallèle/série 29, forment un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM dont les symboles sont à valeurs réelles et qui est prêt à être émis sur une antenne d'émission 30.
Ce signal multiporteuse OFDM/OQAM, après passage dans un canal de transmission, est reçu sur une antenne 31 de la chaîne de réception de la figure 3. On lui fait subir une conversion série/parallèle 24, qui permet d'extraire du signal multiporteuse des symboles OFDM/OQAM 32 alimentant un module de filtrage polyphasé 33, par exemple au moyen de la fonction prototype IOTA. Après transformation de Fourier rapide FFT 34, puis égalisation 35, on obtient N flux de symboles 36 qui, après conversion parallèle/série 29, constituent un signal reçu r représentatif du signal source modulé. 3. Inconvénients de l'art antérieur
L'invention s'inscrit plus particulièrement dans le contexte d'un nouveau type de modulation OFDM/OQAM, selon laquelle on transmet des informations simultanément sur les voies réelle et imaginaire des symboles OFDM/OQAM, qui sont donc à valeurs complexes, et non plus réelles. Cette nouvelle technique de codage de signaux multiporteuses OFDM/OQAM à symboles à valeurs complexes fait l'objet d'une demande de brevet conjointe déposée le même jour que la présente demande de brevet, au nom des mêmes titulaires et intitulée "Procédé de codage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM utilisant des symboles à valeurs complexes, signal, dispositifs et programmes d'ordinateur correspondants".
On notera que, par symboles à valeurs complexes, on entend ici et dans l'ensemble de ce document, des symboles obtenus par sommation de deux valeurs réelles en quadrature, par opposition à des symboles à valeurs réelles qui ne véhiculent de l'information que sur une seule dimension (cette dimension unique correspondant à la voie dite réelle des symboles à valeurs complexes de la présente invention).
Il est à noter que cette approche particulière du codage OFDM/OQAM va à l'encontre des préjugés techniques de l'Homme du Métier, pour qui une telle transmission de symboles à valeurs complexes en OFDM/OQAM a toujours été considérée comme impossible, en raison de l'interférence intrinsèque générée entre les parties réelle et imaginaire des symboles qui seraient ainsi envoyés, même en l'absence de canal de transmission.
La technique de réception et de décodage OFDM/OQAM de l'art antérieur, telle qu'illustrée en figure 3, n'est pas adaptée pour la réception et le décodage d'un tel signal multiporteuse OFDM/OQAM à symboles à valeurs complexes.
En effet, un premier inconvénient de cette technique de réception de l'art antérieur est que les performances de décodage obtenues seraient très médiocres, en raison des fortes perturbations induites par l'interférence intrinsèque générée par l'utilisation de la partie imaginaire des symboles. Un autre inconvénient de cette technique de réception de l'art antérieur est qu'elle ne permet de considérer que la partie réelle des symboles reçus. Les informations transmises, à l'émission, sur la partie imaginaire des symboles seraient donc perdues en réception.
4. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de réception et de décodage de signaux multiporteuses de type OFDM/OQAM qui soit adaptée à un nouveau type de modulation OFDM/OQAM à symboles à valeurs complexes, dans lesquels des informations sont transmises, non seulement sur la partie réelle, mais également sur la partie imaginaire des symboles.
L'invention a donc pour objectif de fournir une telle technique de décodage des modulations multiporteuses OFDM/OQAM à symboles à valeurs complexes qui permette d'estimer de manière fiable les informations sources véhiculées par de telles modulations, même en présence d'interférence IES intrinsèque.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique de décodage qui soit simple et peu coûteuse à mettre en œuvre.
L'invention a encore pour objectif de fournir une telle technique qui permette d'exploiter au mieux la diversité du canal de transmission. 5. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé de décodage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM reçu, formé d'une succession temporelle de symboles constitués d'un ensemble d'éléments de données, chacun desdits éléments de données modulant une fréquence porteuse dudit signal.
Selon l'invention, chacun desdits éléments de données est formé par sommation de deux valeurs réelles en quadrature correspondant chacune à un mot binaire d'un signal source, modulé selon une constellation de modulation prédéterminée, de façon à transmettre des informations sur une voie réelle et sur une voie imaginaire desdits symboles OFDM/OQAM. Le procédé de décodage de l'invention comprend alors : une phase de démodulation OFDM/OQAM dudit signal reçu délivrant un signal complexe égalisé ; une phase de traitement dudit signal complexe égalisé comprenant au moins une itération des étapes de : sélection d'une desdites voies dudit signal complexe égalisé, appelée première voie ; traitement de ladite première voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite première voie, appelé premier signal source estimé ; estimation d'une interférence intrinsèque générée par ladite première voie et affectant l'autre desdites voies, appelée deuxième voie, délivrant un signal interfèrent estimé ; soustraction dudit signal interfèrent estimé audit signal complexe égalisé, de façon à obtenir un signal complexe amélioré ; sélection de ladite deuxième voie dudit signal complexe amélioré ; traitement de ladite deuxième voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite deuxième voie, appelé deuxième signal source estimé. Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive de la réception et du décodage de signaux multiporteuses de type OFDM/OQAM. En effet, la technique de l'invention permet de décoder des signaux OFDM/OQAM dont les symboles sont à valeurs complexes, i.e. qu'ils véhiculent des informations sur leur partie réelle, mais également sur leur partie imaginaire. Une telle technique de décodage va à l'encontre des préjugés techniques de l'Homme du Métier, qui a toujours considéré qu'il était impossible d'estimer de façon fiable des informations sources véhiculées sous forme de symboles OFDM/OQAM à valeurs complexes, en raison de l'interférence intrinsèque qui serait alors générée à l'émission entre les symboles. Faisant fi de ces préjugés, la technique de l'invention repose sur un décodage alternatif et itératif des deux voies réelle et imaginaire des symboles OFDM/OQAM reçus, après démodulation. Plus précisément, l'invention consiste à soustraire au signal obtenu en sortie du démodulateur OFDM/OQAM une interférence calculée à partir de l'une des deux voies réelle ou imaginaire. A partir du signal obtenu, on calcule ensuite l'interférence générée par l'autre voie, et on vient la retirer au signal sortant du démodulateur OFDM/OQAM.
Contre toute attente, les résultats s'avèrent satisfaisants à l'issue de seulement 3 ou 4 itérations, et il est même possible d'éliminer totalement les interférences dans le cas où l'on connaît, en réception, les données transmises sur l'une des deux voies réelle ou imaginaire, ainsi que le canal de transmission.
Préférentiellement, ladite première voie est la voie présentant la puissance la plus élevée. On commence ainsi par estimer la voie la plus puissante, qui est généralement reçue dans de meilleures conditions.
Avantageusement, ladite phase de traitement comprend également des étapes de : estimation d'une interférence intrinsèque générée par ladite deuxième voie et affectant ladite première voie, délivrant un deuxième signal interfèrent estimé ; soustraction dudit deuxième signal interfèrent estimé audit signal complexe égalisé. On tient donc compte, pour estimer les informations sources de chacune des voies, de l'interférence intrinsèque générée par l'autre voie, ce qui permet d'accroître la qualité de l'estimation.
De façon avantageuse, lesdits premier et/ou deuxième signaux sources estimés sont des signaux représentatifs d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée. On parle encore de signaux binaires
"souples", de l'anglais "soft bits". Une telle information de confiance constitue une indication de la fiabilité de l'estimation réalisée, et donc de la confiance à lui accorder. Plus précisément, ces signaux véhiculent des entiers relatifs, dont le signe indique si la valeur binaire véhiculée est +1 ou -1, et dont la valeur absolue représente l'information de confiance : plus cette valeur absolue est élevée, et plus on peut confirmer avec certitude que la valeur binaire véhiculée est bien donnée par le signe de l'entier relatif transporté.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits premier et deuxième signaux sources ayant subi à l'émission un codage de canal, un entrelacement et une modulation QAM réelle, lesdites étapes de traitement desdites première et deuxième voies mettent en œuvre, pour chacune desdites voies, des sous-étapes de : démodulation QAM réelle permettant de convertir un signal Maire reçu sur ladite première ou deuxième voie en un signal représentatif d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée, appelé signal binaire ; désentrelacement dudit signal binaire délivrant un signal binaire désentrelacé ; - décodage de canal, permettant d'estimer, à partir dudit signal binaire désentrelacé, un signal représentatif d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée, appelé signal binaire amélioré, et un signal binaire décodé.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdites étapes d'estimation d'une interférence intrinsèque mettent en œuvre des sous-étapes successives de : modulation OFDM/OQAM d'un signal Maire amélioré obtenu par entrelacement et conversion dudit signal binaire amélioré, délivrant un signal complexe modulé ; - démodulation OFDM/OQAM dudit signal modulé, délivrant un signal complexe démodulé ; sélection de la partie imaginaire dudit signal complexe démodulé, délivrant un signal interfèrent estimé.
On peut donc évaluer simplement l'interférence intrinsèque par modulation/démodulation OFDM/OQAM classique, en sélectionnant ensuite la partie imaginaire du signal obtenu.
Préférentiellement, lesdits premier et deuxième signaux sources étant des signaux corrélés obtenus à partir de mêmes données source, on tient compte de ladite information de confiance associée à chacun desdits premier et deuxième signaux sources estimés, pour déterminer une combinaison desdits premier et deuxième signaux sources estimés permettant d'optimiser le décodage desdites données sources.
Ainsi, si l'on peut accorder une grande confiance au premier signal source estimé, et une confiance faible au deuxième signal source estimé, on privilégiera le premier pour déterminer les données sources qui ont été émises. Si en revanche l'information de confiance pondérant chacun des premier et deuxième signaux sources est sensiblement égale, on tiendra compte dans une même mesure de chacun de ces deux signaux pour décoder les données sources.
Par exemple, la combinaison des premier et deuxième signaux sources estimés met en œuvre une addition de leurs métriques. Cette addition peut être pondérée en fonction des informations de confiance.
Dans une variante de l'invention, l'un desdits premier et deuxième signaux sources estimés n'est utilisé que lorsque la réception dudit signal multiporteuse
OFDM/OQAM reçu vérifie un critère de qualité prédéterminé. Par exemple, on peut envisager d'utiliser systématiquement le signal source estimé à partir de la voie réelle, et de n'utiliser le signal source estimé à partir de la voie imaginaire que si la réception est de bonne qualité.
L'invention concerne aussi un dispositif de décodage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM reçu, formé d'une succession temporelle de symboles constitués d'un ensemble d'éléments de données, chacun desdits éléments de données modulant une fréquence porteuse dudit signal, et étant formé par sommation de deux valeurs réelles en quadrature correspondant chacune à un mot binaire d'un signal source, modulé selon une constellation de modulation prédéterminée, de façon à transmettre des informations sur une voie réelle et sur une voie imaginaire desdits symboles OFDM/OQAM. Un tel dispositif de décodage comprend : des moyens de démodulation OFDM/OQAM dudit signal reçu délivrant un signal complexe égalisé ; des moyens de traitement dudit signal complexe égalisé comprenant des moyens de : sélection d'une desdites voies dudit signal complexe égalisé, appelée première voie ; traitement de ladite première voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite première voie, appelé premier signal source estimé ; estimation d'une interférence intrinsèque générée par ladite première voie et affectant l'autre desdites voies, appelée deuxième voie, délivrant un signal interfèrent estimé ; soustraction dudit signal interfèrent estimé audit signal complexe égalisé, de façon à obtenir un signal complexe amélioré ; sélection de ladite deuxième voie dudit signal complexe amélioré ; traitement de ladite deuxième voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite deuxième voie, appelé deuxième signal source estimé. L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé de décodage d'un signal multiporteuse décrit précédemment. 6. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1, déjà commentée en relation avec l'art antérieur, est une représentation temps-fréquence des symboles à valeurs complexes transmis selon une modulation OFDM classique et des symboles à valeurs réelles transmis selon une modulation OFDM/OQAM de l'art antérieur ; la figure 2 présente un synoptique d'une chaîne d'émission d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM de l'art antérieur ; la figure 3 présente un synoptique d'une chaîne de réception d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM de l'art antérieur ; la figure 4 décrit la technique de codage de signaux multiporteuses
OFDM/OQAM à symboles à valeurs complexes sous la forme d'un synoptique d'une chaîne d'émission ; la figure 5 présente la structure générale d'un dispositif de décodage de l'invention ; la figure 6 détaille le principe de fonctionnement du module de traitement itératif du dispositif de la figure 5 ; - la figure 7 présente sous forme de courbes de simulation les performances de la technique de décodage itératif de l'invention ; la figure 8 présente un synoptique simplifié de l'architecture matérielle du dispositif de décodage de la figure 5.
7. Description d'un mode de réalisation de l'invention L'invention s'inscrit dans le contexte particulier de l'utilisation de symboles à valeurs complexes dans une modulation de type OFDM/OQAM, permettant de transmettre des informations sur les voies réelle et imaginaire des symboles OFDM/OQAM. Une telle utilisation de symboles OFDM/OQAM à valeurs complexes génère une interférence intrinsèque liée au fait que les porteuses OFDM/OQAM ne forment une base orthogonale, et ne sont donc séparables, qu'en considérant le produit scalaire réel entre deux porteuses.
Dans ce contexte, le principe général de l'invention repose sur le décodage alternatif et itératif des voies réelle et imaginaire du signal reçu, en soustrayant au signal obtenu en sortie d'un démodulateur OFDM/OQAM, une interférence calculée à partir de l'une des voies. A partir du signal obtenu, on calcule l'interférence générée par l'autre voie et on vient la retirer au signal sortant du démodulateur OFDM/OQAM.
On rappelle tout d'abord, en relation avec la figure 4, le principe de codage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM à symboles à valeurs, non pas réelles, mais complexes. Dans toute la suite de ce document, on décrit un mode de réalisation particulier de l'invention dans lequel la fonction prototype utilisée pour mettre en forme les symboles OFDM/OQAM est la fonction IOTA. Toute autre fonction prototype OFDM/OQAM peut bien sûr également être utilisée.
Par rapport à la chaîne d'émission de la figure 2, on considère désormais deux sources d'informations utiles 4O1 et 4O2, qui peuvent ou non être dépendantes l'une de l'autre. Ainsi, ces deux sources 4O1 et 4O2 peuvent délivrer les mêmes mots binaires. Elles peuvent également être totalement décorrélées l'une de l'autre, de sorte qu'il n'existe aucun rapport entre les mots binaires issus de chacune de ces deux sources 4O1 et 4O2. Enfin, les mots binaires issus de l'une de ces deux sources peuvent correspondre à des informations de redondance de l'autre source.
Comme dans la figure 2, les mots binaires issus de chacune des deux sources 4O1 et 4O2 subissent, après codage de canal CC 4I1, 4I2 et entrelacement II 42l5 422, une modulation MAQ réelle 4S1 et 432, de façon à être transformés en symboles à valeurs réelles d'une constellation de type QPSK, 16-QAM, etc. Les signaux M-aire issus de chacun des deux modulateurs 4S1 et 432 sont alors pondérés, respectivement par un coefficient réel λ! et par un coefficient complexe iλ^ (où λ! et X2 sont des scalaires), puis sommés 44, afin de former une succession de symboles OQAM à valeurs complexes, présentant un débit de N/τ0 symboles par seconde. Comme dans la figure 2, on procède alors à une conversion série-parallèle
24 permettant d'obtenir N flux 25 de symboles OQAM à valeurs complexes, présentant chacun un débit de l/τ0 symboles par seconde. Ces N flux 25 subissent une transformée de Fourier rapide inverse ou IFFT 26, puis sont mis en forme par filtrage polyphasé IOTA 27, de façon à générer des symboles OFDM/OQAM 28, à un débit de l/τ0 symboles par seconde. Après conversion parallèle-série 29, on obtient alors le signal multiporteuse de type OFDM/OQAM à symboles à valeurs complexes de l'invention, qui peut être émis par l'antenne 30.
On choisit de préférence de réaliser, sur chacune des deux voies (indices 1 et 2), des opérations de codage de canal, entrelacement et modulation MAQ réelle indépendantes d'une voie à l'autre, par souci de recherche de diversité.
On notera que le signal complexe formé par sommation pondérée des symboles de chacune des deux voies est modulé via un modulateur OFDM/OQAM classique (mêmes références numériques que pour les différents modules du modulateur conventionnel de la figure 2) avant d'être transmis. On rappelle que la transmission en OFDM/OQAM de données complexes et non réelles provoque une interférence intrinsèque à l'émission entre les symboles. La nature de cette interférence est connue du récepteur et peut donc être éliminée en tout ou en partie à la réception, comme présenté plus en détail par la suite en relation avec les figures 5 et 6. Le récepteur de l'invention, présenté en figure 5, comprend deux modules référencés 51 et 52. Le premier module 51 réalise une démodulation OFDM/OQAM classique du signal multiporteuse reçu sur l'antenne 50. A la différence cependant d'un démodulateur OFDM/OQAM de l'art antérieur, qui ne considère que la partie réelle du signal reçu, on conserve, en sortie du premier module 51 de démodulation, l'ensemble du signal démodulé r, à savoir la partie réelle et la partie imaginaire des symboles reçus.
Le deuxième module 52 met quant à lui en œuvre un processus itératif de récupération, à partir du signal complexe démodulé r, d'une estimation d[p) et d2 (p) des informations transmises sur les voies réelle et imaginaire du signal OFDM/OQAM, où l'indice p désigne le rang de l'itération considérée.
Plus précisément, le premier module 51 de démodulation OFDM/OQAM réalise les opérations suivantes, comme décrit précédemment en relation avec la figure 3 :
Conversion série parallèle 24 ; - FFT 34 ;
- Filtrage polyphasé 33 ;
- Egalisation 35 ; Conversion parallèle série 29.
Comme indiqué ci-dessus, on conserve cependant en sortie du premier module 51 à la fois la partie réelle et la partie imaginaire du signal.
On présente désormais plus en détail, en relation avec la figure 6, le fonctionnement du deuxième module 52 de traitement itératif. Son principe consiste à soustraire au signal obtenu en sortie du démodulateur OFDM/OQAM 51, une interférence calculée à partir de l'une des deux voies, de préférence la voie la plus puissante. A partir du signal obtenu, on calcule l'interférence générée par l'autre voie moins puissante et on vient la retirer au signal sortant du démodulateur OFDM/OQAM 51. On recommence ainsi de suite jusqu'à ce que le processus converge, ce qui intervient au bout de seulement trois ou quatre itérations. La sélection de chacune des voies se fait en prenant la partie réelle ou imaginaire du signal. On notera que le récepteur sait quelle a été la voie émise avec la puissance la plus élevée.
Les différentes étapes mises en œuvre de façon successive par le deuxième module 52 sont donc les suivantes : sélection d'une des deux voies sur le signal égalisé r. De façon préférentielle, il s'agit de la voie la plus puissante (dans l'exemple de la figure 6, on a choisi la voie réelle, en retenant la partie réelle 60 du signal
Re(r)) ; conversion 61 du signal Maire en signal binaire souple (i.e. représentatif d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée) comportant une confiance calculée par exemple à partir de l'estimation de canal ; désentrelacement IT"1 62 du signal binaire souple ; décodage de canal CC"1 63, permettant de calculer, à partir du signal binaire souple (i.e. représentatif d'une valeur binaire et d'une information de confiance associée) désentrelacé, un signal binaire amélioré X1 comportant également une mesure de confiance, ainsi qu'un signal binaire décodé dλ. Le signal binaire décodé dx constitue l'information que délivrera le récepteur au final ; entrelacement II 64 du signal binaire amélioré X1 ; conversion 65 du signal binaire amélioré entrelacé en signal Maire amélioré souple (i.e. associé à une confiance) X1 1' par modulation MAQ réelle ; calcul 66 du terme interfèrent intrinsèque généré par la voie sélectionnée (ici la voie réelle) délivrant un signal interfèrent y(x^ ) ; soustraction 67 du signal interfèrent i *
Figure imgf000019_0001
affectant la deuxième voie au signal égalisé r pour délivrer un signal reçu amélioré. On notera que la deuxième voie est ici la voie imaginaire, c'est pourquoi l'on multiplie par i le signal interfèrent y(x^ ) avant de retrancher ce terme interfèrent au signal démodulé r ; sélection de l'autre voie de ce signal amélioré obtenu après soustraction 67. Sur la figure 6, il s'agit de la voie imaginaire, que l'on sélectionne en prenant la partie imaginaire 68 du signal amélioré ; conversion Maire-binaire 61 du signal de la voie imaginaire par démodulation MAQ réelle pour obtenir un signal binaire souple (i.e. un signal représentatif d'une valeur binaire et d'une information de confiance associé, "soft bits") qui peut également comporter une confiance calculée par exemple à partir de l'estimation de canal ; désentrelacement IT"1 62 du signal binaire souple ; décodage de canal CC"1 63, permettant de calculer, à partir du signal binaire souple désentrelacé, un signal binaire amélioré X2 comportant également une mesure de confiance, ainsi qu'un signal binaire décodé d2. Le signal binaire décodé d2 constitue l'autre partie de l'information que délivrera le récepteur au final ; entrelacement II 64 du signal binaire amélioré X2 ; - conversion 65 du signal binaire amélioré entrelacé en signal Maire amélioré souple (i.e. associé à une confiance) JcSp par modulation MAQ réelle ; calcul 66 du terme interfèrent intrinsèque généré par la voie sélectionnée (ici la voie imaginaire) délivrant un signal interfèrent yix^) ; soustraction 67 du signal interfèrent yix^) affectant la première voie au signal égalisé r pour délivrer un signal amélioré.
L'ensemble des étapes successives ci-dessus forme la première itération du processus itératif mis en œuvre par le deuxième module de traitement référencé 52. A l'issue de cette première itération, on peut alors reboucler sur la première étape, et sélectionner à nouveau la voie complémentaire de la dernière voie traitée (à savoir sélectionner 60 la voie réelle dans le cas considéré), de façon à débuter une deuxième itération d'estimation.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le calcul 66 des interférences intrinsèques générées par la voie réelle peut se faire en appliquant une modulation et une démodulation OFDM/OQAM au signal considéré, puis en sélectionnant la partie imaginaire du signal obtenu. Il n'est alors pas nécessaire de réaliser la multiplication du signal interfèrent y(x^ ) par i.
On décrit ci-après un exemple de réalisation détaillé de l'invention, pour une modulation OFDM/OQAM utilisant la forme d'onde IOTA. Une simulation a été réalisée à partir des paramètres suivants : - Taille de Ia FFT : 512 ; Nombre de porteuses modulées : 345 ; Canal : AWGN ;
Codage correcteur d'erreur : code convolutif de longueur de contrainte K=7 de rendement 1/2. Les flux sur les 2 voies (réelle et imaginaire) sont indépendants. Les coefficients d'ajustement des puissances valent -. X1 = I Ct X2 = 0,6.
On utilise deux constellations Offset-QPSK ("Offset Quadrature Phase Shift Keying") avec des rendements de code 1/2 sur les deux voies réelle et imaginaire. Pour comparaison, on simule une constellation 16-Offset-QAM (uniquement sur la voie réelle) encodée par le même code convolutif et avec le même rendement de codage, qui représente donc la technique de l'art antérieur où les symboles OFDM/OQAM sont à valeurs réelles. On utilise une constellation 16-Offset-QAM pour obtenir la même efficacité spectrale dans les deux cas, étant entendu que deux constellations OQPSK équivalent une constellation 16-OQ AM. Les courbes de la figure 7 illustrent les performances de la technique de codage de l'invention, sous la forme du taux d'erreur binaire, exprimé en décibels (dB), en fonction du rapport porteuse à bruit C/N ("Carrier To Noise Ratio").
Même dans le cas le plus simple possible où l'on ne peut pas tirer parti de la diversité en temps-fréquence du canal, lorsque les deux voies ont le même codage et sont indépendantes l'une de l'autre, on observe une amélioration des performances. En effet, l'écart entre le taux d'erreur binaire entre l'Offset-QPSK sur la voie réelle (courbe référencée 70) avec l'Offset- 16QAM (courbe référencée
72) est d'environ 0,9 dB alors que l'écart entre cette même Offset- 16QAM et l'Offset-QPSK sur la voie imaginaire (courbe référencée 71) est d'environ 0,6 dB. Ce gain résulte de ce que, bien que le niveau d'interférence soit plus élevé dans le cadre de l'invention qui utilise des symboles OFDM/OQAM à valeurs complexes que dans l'art antérieur, la robustesse des constellations QPSK par rapport aux constellations 16-QAM permet de réduire le taux d'erreur binaire. En effet, contrairement aux modulations OFDM/OQAM de l'art antérieur pour lesquelles une augmentation de l'efficacité spectrale nécessitait d'utiliser des constellations de modulations MAQ à grand nombre d'états, l'utilisation de symboles à valeurs complexes selon l'invention permet d'atteindre une efficacité spectrale satisfaisante, tout en utilisant des constellations de modulation à nombre d'états réduit. Ces résultats sont particulièrement intéressants par exemple pour transmettre sur les deux voies (réelle et imaginaire) des flux de données ne nécessitant pas le même taux d'erreur en réception. Ils le sont également dans le cas où les deux voies (réelle et imaginaire) sont transmises à deux utilisateurs associés à des canaux de transmission présentant des rapports signal à bruit différents. La puissance relative des deux voies peut alors être ajustée pour tenir compte de la différence de qualité des canaux de ces deux utilisateurs.
On présente désormais succinctement en relation avec la figure 8 l'architecture matérielle simplifiée du dispositif de décodage de la figure 5. Un tel dispositif comprend une mémoire M 81, et une unité de traitement 80 équipée d'un processeur μP, qui est piloté par le programme d'ordinateur Pg 82.
L'unité de traitement 80 reçoit en entrée, par l'intermédiaire de l'antenne 50, un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM dont les symboles sont, par construction, à valeurs complexes.
Sur réception du signal multiporteuse par l'antenne 50, le microprocesseur μP réalise, selon les instructions du programme Pg 52, une démodulation OFDM/OQAM, suivie d'un traitement itératif, tous deux décrits précédemment en détail en relation avec les figures 5 et 6.
L'unité de traitement 80 délivre en sortie des signaux binaires d[p) et d{p) représentant des estimations des signaux sources associés à chacune des deux voies, obtenues à l'issue de la plème itération. La valeur de p peut être fixée a priori
(par exemple, on arrête le processus après 10 itérations). On peut aussi envisager de stopper le processus itératif lorsque les signaux estimés d[p) et d{p) obtenus en sortie de l'unité de traitement 50 sont de suffisamment bonne qualité.
On peut bien sûr également envisager de délivrer les estimations d\ι) et d2 (ι) à l'issue de chacune des i itérations de traitement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de décodage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM reçu, formé d'une succession temporelle de symboles constitués d'un ensemble d'éléments de données, chacun desdits éléments de données modulant une fréquence porteuse dudit signal, caractérisé en ce que, chacun desdits éléments de données étant formé par sommation (44) de deux valeurs réelles en quadrature correspondant chacune à un mot binaire d'un signal source (4O1, 4O2), modulé selon une constellation de modulation prédéterminée (43l5 432), de façon à transmettre des informations sur une voie réelle et sur une voie imaginaire desdits symboles OFDM/OQAM, ledit procédé de décodage comprend : une phase (51) de démodulation OFDM/OQAM dudit signal reçu délivrant un signal complexe égalisé ; une phase (52) de traitement dudit signal complexe égalisé comprenant au moins une itération des étapes de : sélection d'une desdites voies dudit signal complexe égalisé, appelée première voie ; traitement de ladite première voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite première voie, appelé premier signal source estimé ; estimation (66) d'une interférence intrinsèque générée par ladite première voie et affectant l'autre desdites voies, appelée deuxième voie, délivrant un signal interfèrent estimé ; soustraction (67) dudit signal interfèrent estimé audit signal complexe égalisé, de façon à obtenir un signal complexe amélioré ; sélection de ladite deuxième voie dudit signal complexe amélioré ; traitement de ladite deuxième voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite deuxième voie, appelé deuxième signal source estimé.
2. Procédé de décodage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première voie est la voie présentant la puissance la plus élevée.
3. Procédé de décodage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite phase de traitement comprend également des étapes de : - estimation (66) d'une interférence intrinsèque générée par ladite deuxième voie et affectant ladite première voie, délivrant un deuxième signal interfèrent estimé ; soustraction (67) dudit deuxième signal interfèrent estimé audit signal complexe égalisé.
4. Procédé de décodage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits premier et/ou deuxième signaux sources estimés sont des signaux représentatifs d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée.
5. Procédé de décodage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lesdits premier et deuxième signaux sources ayant subi à l'émission un codage de canal (4I1, 4I2), un entrelacement (42l5 422) et une modulation QAM réelle (431, 432), lesdites étapes de traitement desdites première et deuxième voies mettent en œuvre, pour chacune desdites voies, des sous-étapes de : - démodulation QAM réelle (61) permettant de convertir un signal Maire reçu sur ladite première ou deuxième voie en un signal représentatif d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée, appelé signal binaire ; désentrelacement (62) dudit signal binaire délivrant un signal binaire désentrelacé ; décodage de canal (63), permettant d'estimer, à partir dudit signal binaire désentrelacé, un signal représentatif d'au moins une valeur binaire et d'au moins une information de confiance associée, appelé signal binaire amélioré, et un signal binaire décodé.
6. Procédé de décodage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites étapes d'estimation (66) d'une interférence intrinsèque mettent en œuvre des sous-étapes successives de : modulation OFDM/OQAM d'un signal Maire amélioré obtenu par entrelacement et conversion dudit signal binaire amélioré, délivrant un signal complexe modulé ; démodulation OFDM/OQAM dudit signal modulé, délivrant un signal complexe démodulé ; sélection de la partie imaginaire dudit signal complexe démodulé, délivrant un signal interfèrent estimé.
7. Procédé de décodage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, lesdits premier et deuxième signaux sources (4O1, 4O2) étant des signaux corrélés obtenus à partir de mêmes données source, on tient compte de ladite information de confiance associée à chacun desdits premier et deuxième signaux sources estimés, pour déterminer une combinaison desdits premier et deuxième signaux sources estimés permettant d'optimiser le décodage desdites données sources.
8. Procédé de décodage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite combinaison met en œuvre une addition de métriques desdits premier et deuxième signaux sources estimés.
9. Procédé de décodage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'un desdits premier et deuxième signaux sources estimés n'est utilisé que lorsque la réception dudit signal multiporteuse OFDM/OQAM reçu vérifie un critère de qualité prédéterminé.
10. Dispositif de décodage d'un signal multiporteuse de type OFDM/OQAM reçu, formé d'une succession temporelle de symboles constitués d'un ensemble d'éléments de données, chacun desdits éléments de données modulant une fréquence porteuse dudit signal, caractérisé en ce que, chacun desdits éléments de données étant formé par sommation de deux valeurs réelles en quadrature correspondant chacune à un mot binaire d'un signal source, modulé selon une constellation de modulation prédéterminée, de façon à transmettre des informations sur une voie réelle et sur une voie imaginaire desdits symboles OFDM/OQAM, ledit dispositif de décodage comprend : des moyens de démodulation OFDM/OQAM dudit signal reçu délivrant un signal complexe égalisé ; des moyens de traitement dudit signal complexe égalisé comprenant des moyens de : sélection d'une desdites voies dudit signal complexe égalisé, appelée première voie ; - traitement de ladite première voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite première voie, appelé premier signal source estimé ; estimation d'une interférence intrinsèque générée par ladite première voie et affectant l'autre desdites voies, appelée deuxième voie, délivrant un signal interfèrent estimé ; soustraction dudit signal interfèrent estimé audit signal complexe égalisé, de façon à obtenir un signal complexe amélioré ; sélection de ladite deuxième voie dudit signal complexe amélioré ; traitement de ladite deuxième voie permettant de délivrer une estimation dudit signal source correspondant à ladite deuxième voie, appelé deuxième signal source estimé.
11. Produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé de décodage d'un signal multiporteuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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