FR2688961A1 - Procede et appareil d'extraction de signal d'horloge pour recepteur a diversite de frequence, et radiotelephone les utilisant. - Google Patents
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Abstract
Un récepteur à diversité (200) extrait l'information d'horloge de versions différentes (301, 302) d'un signal émis (106). Le récepteur à diversité reçoit ces versison différentes, les convertit en échantillons (307, 317) par l'intermédiaire d'un signal d'horloge d'échantillonnage (309) commun. Le récepteur corrèle ensuite les échantillons avec des combinaisons de synchronisation identiques et utilise l'information d'horloge de la version reçue (307 ou 317) qui donne le plus grand signal de sortie de corrélation pour effectuer la détection des données dans l'un de deux détecteurs (323, 326). Le choix du détecteur est déterminé par le récepteur à diversité par comptage du nombre total de différences binaires produites par les détecteurs sur une durée prédéterminée et par comparaison de ces différences binaires avec un nombre représenté par un signal de seuil (330).
Description
La présente invention conceme de façon générale les récepteurs utilisés dans les systèmes de télécommunications et, plus spécialement, les récepteurs à diversité de fréquence utilisés dans les systèmes radiotéléphoniques, ainsi qu'un procédé d'extraction de signal d'horloge dans un récepteur à diversité et des appareils radiotéléphoniques l'utilisant.
Dans les systèmes de transmission numérique à multiplexage temporel (TDM), on facilite la synchronisation et l'extraction du signal d'horloge en réalisant une certaine forme de corrélation sur un mot de synchronisation. Si le mot de synchronisation reçu a été altéré d'une manière quelconque (par exemple par évanouissement rapide), l'extraction du signal d'horloge peut alors être effectuée dans des conditions inférieures aux conditions optimales, si bien que le taux d'erreur sur les bits (BER) se dégrade. En ce qui concerne les généralités sur l'évanouissement rapide, on pourra se reporter à ltouvrage de George Calhoun,
DIGITAL CELLULAR RADIO, publié en 1988 aux Etats Unis d'Amérique.Dans le cas où le mot de synchronisation a été gravement altéré (si, par exemple un zéro d'évanouissement est présent au milieu du mot de synchronisation), toute la donnée contenue dans cette tranche de temps peut être perdue. Dans un récepteur à diversité de fréquence, le signal d'horloge extrait correspondant à une première branche peut être altéré, et entraîner l'existence d'un signal reçu global dégradé dans l'algorithme de combinaison de diversité. Dans les systèmes cellulaires numériques, l'existence de tels problèmes peut rendre difficile l'obtention d'un
BER de valeur 10-6 pour les signaux de niveau haut dans un environnement avec évanouissement rapide.
DIGITAL CELLULAR RADIO, publié en 1988 aux Etats Unis d'Amérique.Dans le cas où le mot de synchronisation a été gravement altéré (si, par exemple un zéro d'évanouissement est présent au milieu du mot de synchronisation), toute la donnée contenue dans cette tranche de temps peut être perdue. Dans un récepteur à diversité de fréquence, le signal d'horloge extrait correspondant à une première branche peut être altéré, et entraîner l'existence d'un signal reçu global dégradé dans l'algorithme de combinaison de diversité. Dans les systèmes cellulaires numériques, l'existence de tels problèmes peut rendre difficile l'obtention d'un
BER de valeur 10-6 pour les signaux de niveau haut dans un environnement avec évanouissement rapide.
La difficulté qu'il y a à obtenir un BER de 10-6 pour les niveaux élevés des signaux se reporte sur le choix des détecteurs de données à utiliser dans le récepteur à diversité. Par exemple, un détecteur cohérent du type diversité, à rapport maximal offre des améliorations de performances par rappor à un détecteur coherent qui opère sur une seule branche, en particulier pour les signaux de niveau faible. Toutefois, pour les signaux RF intenses (c'est-à-dire ceux supérieurs à -95 décibels par rapport à 1 mV,ou dBm), le détecteur à rapport maximal présente, pour le taux d'erreur sur les bits, ou BER, une valeur "plancher" de 1 x 10-5 dans un environnement avec évanouissement rapide.On peut satisfaire à une valeur de 10-6 en utilisant un détecteur à retard, du type diversité, de sélection, mais, alors, les performances sont compromises pour les signaux RF de niveau bas. Pour un
BER compris entre 2 x 10-4 et 2 x 10-5 (pour un appareil radio ayant un facteur de bruit de 8 dB, ceci correspond approximativement à des signaux RF de niveaux compris entre -92 dBm et -98 dBm), le détecteur cohérent à rapport maximal et le détecteur à retard du type diversité de sélection produisent des résultats analogues.
BER compris entre 2 x 10-4 et 2 x 10-5 (pour un appareil radio ayant un facteur de bruit de 8 dB, ceci correspond approximativement à des signaux RF de niveaux compris entre -92 dBm et -98 dBm), le détecteur cohérent à rapport maximal et le détecteur à retard du type diversité de sélection produisent des résultats analogues.
Les procédés de sélection par détecteurs classiques reposant sur l'utilisation d'un indicateur d'intensité de signal reçu (RSSI) pourraient être utilisés, mais ceci demanderait une mesure symétrique du RSSI entre les deux branches de la diversité, ce qui est difficile à réaliser dans la structure d'un récepteur. L'utilisation d'un détecteur élimine la nécessité d'employer l'intensité du signal venant de l'appareil radio, ce qui rend l'appareil radio insensible aux erreurs de mesure des niveaux des signaux RF. Si l'on n'utilisait que des mesures d'intensité de signaux RF, une petite erreur sur le niveau du signal RF entraînerait une dégradation notable du BER en raison de la relation forte existant entre le BER et le niveau des signaux RF.
Il existe donc un besoin pour un récepteur à diversité de fréquence faisant appel à un algorithme amélioré de sélection de détecteur et, ou bien, d'extraction de signal d'horloge servant à l'extraction des données, qui satisfait, entre autres choses, des spécifications exigeantes de performances du récepteur.
Selon l'invention, il est proposé un récepteur de télécommunications, plus spécialement un récepteur à diversité devant être utilisé dans un système radiotéléphonique, ainsi qu'un procédé d'extraction de signal d'horloge dans un récepteur à diversité et des appareils radiotéléphoniques l'utilisant.
Un radiotéléphone reçoit plusieurs versions différentes d'un signal émis par une source, ces différentes versions du signal possédant chacune une information d'horloge utilisée par le radiotéléphone pour la détection des données. Le radiotéléphone reçoit une première et une deuxième version de la pluralité de versions différentes du signal et comporte un récepteur à diversité de fréquence. Le récepteur à diversité filtre les première et deuxième versions du signal afin de produire un premier signal filtré et un deuxième signal filtré, sélectionnel'un des premier et deuxième signaux filtrés et utilise l'information d'horloge du signal sélectionné pour la détection des données.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s appuie sur les dessins annexés parmi lesquels:
la figure 1 représente de façon générale un système radiotéléphonique cellulaire;
la figure 2 représente de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, des postes de base 110 à 112 de la figure 1, pouvant employer avantageusement l'invention;
la figure 3 illustre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, un récepteur à diversité de fréquence 200 de la figure 2 selon l'invention;;
Ia figure 4 représente de façon générale des diagrammes temporels associés au récepteur à diversité 200, et, plus particulièrement, la figure 41 montre le format de signalisation de tranches de temps de la liaison montante, la figure 4-2 montre le format de signalisation de tranches de temps de la liaison descendente, la figure 4-3 montre un exemple typique de la puissance d'échantillons 307 associés à une branche A sur la durée d'une tranche de temps, et la figure 4-4 montre un exemple typique de la puissance d'échantillons 317 associés à une branche B sur la durée d'une tranche de temps;
la figure 5 illustre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, un circuit d'extraction d'information d'horloge 320 employé dans le récepteur à diversité 200 selon l'invention;;
la figure 6 illustre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, un circuit de détermination de différence de forme et de choix de détecteur 329 employé dans le récepteur à diversité 200 selon l'invention;
la figure 7 montre de façon générale la mesure du BER moyen en fonction du niveau du signal RF, pour le récepteur à diversité 200 avec et sans le circuit d'extraction d'information d'horloge 320; et
la figure 8 montre de façon générale la mesure du BER moyen en fonction du niveau du signal RF, pour le récepteur à diversité 200 avec et sans le circuit de détermination de différence de choix de détecteur 329.
la figure 1 représente de façon générale un système radiotéléphonique cellulaire;
la figure 2 représente de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, des postes de base 110 à 112 de la figure 1, pouvant employer avantageusement l'invention;
la figure 3 illustre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, un récepteur à diversité de fréquence 200 de la figure 2 selon l'invention;;
Ia figure 4 représente de façon générale des diagrammes temporels associés au récepteur à diversité 200, et, plus particulièrement, la figure 41 montre le format de signalisation de tranches de temps de la liaison montante, la figure 4-2 montre le format de signalisation de tranches de temps de la liaison descendente, la figure 4-3 montre un exemple typique de la puissance d'échantillons 307 associés à une branche A sur la durée d'une tranche de temps, et la figure 4-4 montre un exemple typique de la puissance d'échantillons 317 associés à une branche B sur la durée d'une tranche de temps;
la figure 5 illustre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, un circuit d'extraction d'information d'horloge 320 employé dans le récepteur à diversité 200 selon l'invention;;
la figure 6 illustre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, un circuit de détermination de différence de forme et de choix de détecteur 329 employé dans le récepteur à diversité 200 selon l'invention;
la figure 7 montre de façon générale la mesure du BER moyen en fonction du niveau du signal RF, pour le récepteur à diversité 200 avec et sans le circuit d'extraction d'information d'horloge 320; et
la figure 8 montre de façon générale la mesure du BER moyen en fonction du niveau du signal RF, pour le récepteur à diversité 200 avec et sans le circuit de détermination de différence de choix de détecteur 329.
La figure 1 représente de façon générale un système de télécommunications qui peut employer avantageusement l'invention. Dans le mode de réalisation préféré, le système de télécommunications est un système radiotéléphonique cellulaire. Comme on peut le voir sur la figure 1, le système radiotéléphonique cellulaire se divise en cellules 100 à 102 comportant chacune approximativement en son centre une station de base fixe 110 à 112. Pour faciliter la représentation graphique, seules trois cellules 100à 102 sont montrées ; dans des systèmes radiotéléphoniques cellulaires typiques, il peut y avoir un nombre quelconque de cellules. Chaque poste de base 110 à 112 utilisé dans le système radiotéléphonique cellulaire est connecté à un commutateur 107 qui fait fonction d'interface entre les stations de base 110 à 112 et le réseau téléphonique public (PSIN) 109. Sur la figure 1, on voit également une unité d'abonné 105, qui est représentée à l'intérieur de la cellule 100. Dans le mode de réalisation préféré, l'unité d'abonné 105 peut être, entre autres choses, une unité mobile (c'est-à-dire placée dans une automobile) et une unité portative manuelle (c'est-à-dire une unité pouvant être portée par une personne). L'unité d'abonné 105 communique avec une seule station de base à la fois, par exemple la station de base 110, mais est "transférée" à des stations de base voisines qui déservent la cellule particulière dans laquelle l'unité d'abonné 105 se trouve alors.Les stations de base 110 à 112 et l'unité d'abonné 105 sont toutes des radiotéléphones, et, à ce titre, peuvent employer le récepteur à diversité de fréquence selon l'invention. De plus, les stations de base 110 à 112 et les unités d'abonné 105 sont en mesure de faire fonction de source, assurant la transmission aux unes et aux autres.
La figure 2 montre de façon générale, sous forme de schéma fonctionnel, des stations de base 110 à 112 qui peuvent employer avantageusement l'invention. Chacune des stations de base 110 à 112 possède au moins deux antennes 201, 202 qui reçoivent chacune typiquement une version différente d'un signal émis par une source, la source étant, dans ce cas, l'unité d'abonné 105. Les antennes 201 et 202 sont couplées par un récepteur à diversité 200 qui emploie l'invention. Le récepteur à diversité 200 est couplé à un bloc 206 de traitement de données et d'interface de commutateur, qui exécute des traitements supplémentaires sur les données, selon que cela est nécessaire, et assure l'interface avec le commutateur 107. Au bloc d'interface 206, est également connecté un émetteur 203 qui, dans le mode de réalisation préféré, possède des sorties qui sont également couplées aux antennes 201 et 202.L'émetteur 203 permet aux stations de base 110 à 112 de faire fonction de source d'émission de signaux à destination de l'unité d'abonné 105. Les sorties de l'émetteur 203 n'ont pas besoin d'être couplées aux antennes 201 et 202; en fait, les sorties de l'émetteur 203 peuvent être connectées à des antennes séparées (non représentées). L'unité d'abonné 105, lorsqutelle çmploie le récepteur à diversité 200 selon l'invention, peut être très semblable à ce que montre la figure 2 Toutefois, l'unité d'abonné 105 ne demanderait pas la partie d'interface de commutateur du bloc 206 traitement de données/interface du commutateur.
La figure 3 montre de façon générale le récepteur à diversité 200 qui peut être employé dans les stations de base 110 à 112 ou dans l'unité d'abonné 105 selon l'invention. Le récepteur à diversité 200 possède une première et une deuxième branche, à savoir une branche A et une branche B. Un signal 106 émis par une source, par exemple l'unité d'abonné 105, est reçu par les antennes 201 et 202 sous la forme d'une première version 301 et une deuxième version 302 du signal 106. Les versions reçues 301 et 302 du signal 106 sont respectivement appliquées aux entrées d'un premier et d'un deuxième moyen de filtrage, lesquels dans le mode de réalisation préféré, sont des filtres à fréquence intermédiaire zéro, 300 et 310.Les filtres à fréquence intermédiaire zéro 300 et 310 effectuent le changement de fréquence des versions reçues 301 et 302, de la fréquence
RF directement aux fréquences de la bande de base représentées par les signaux filtrés 303 et 313. Les signaux de sortie des filtres 300 et 310 sont appliqués à l'entrée du bloc 304, lequel sélectionne celui des signaux filtrés 303 et 310 qui possède la meilleure information d'horloge et utilise cette information pour détecter les données disposées dans les deux versions 301 et 302 du signal. Dans le mode de réalisation préféré, le bloc 304 comprend des convertisseurs analogiquenumérique (A/D) 305 et 315, une horloge d'échantillonnage 309 et un circuit d'extraction d'information d'horloge 320.Les signaux de sortie des filtres 300 et 310 sont appliqués aux entrées des convertisseurs analogique-numérique (A/D) 305 et 315, lesquels convertissent les premier et deuxième signaux filtrés respectifs 303 et 313 en une première pluralité d'échantillons, les échantillons 307 de la branche A, et une deuxième pluralité d'échantillons, les échantillons 317 de la branche B. Les convertisseurs 305 et 315 sont commandés par des horloges d'échantillonnage reliés, qui, dans le mode de réalisation préféré, sont constitués par une unique horloge d'échantillonnage 309 commune. L'utilisation de l'horloge d'échantillonnage 309 assure l'élimination des erreurs de conversion A/D qui seraient dues à des horloges d'échantillonnage désaccordées.
RF directement aux fréquences de la bande de base représentées par les signaux filtrés 303 et 313. Les signaux de sortie des filtres 300 et 310 sont appliqués à l'entrée du bloc 304, lequel sélectionne celui des signaux filtrés 303 et 310 qui possède la meilleure information d'horloge et utilise cette information pour détecter les données disposées dans les deux versions 301 et 302 du signal. Dans le mode de réalisation préféré, le bloc 304 comprend des convertisseurs analogiquenumérique (A/D) 305 et 315, une horloge d'échantillonnage 309 et un circuit d'extraction d'information d'horloge 320.Les signaux de sortie des filtres 300 et 310 sont appliqués aux entrées des convertisseurs analogique-numérique (A/D) 305 et 315, lesquels convertissent les premier et deuxième signaux filtrés respectifs 303 et 313 en une première pluralité d'échantillons, les échantillons 307 de la branche A, et une deuxième pluralité d'échantillons, les échantillons 317 de la branche B. Les convertisseurs 305 et 315 sont commandés par des horloges d'échantillonnage reliés, qui, dans le mode de réalisation préféré, sont constitués par une unique horloge d'échantillonnage 309 commune. L'utilisation de l'horloge d'échantillonnage 309 assure l'élimination des erreurs de conversion A/D qui seraient dues à des horloges d'échantillonnage désaccordées.
Les échantillon 307 de la branche A et les échantillons 317 de la branche B sont appliqués à l'entrée d'un circuit d'extraction d'information d'horloge 320, qui extrait l'information d'horloge contenue dans les échantillons 307 de la branche A et l'information d'horloge contenue dans les échantillons 3E7 de la branche B. Dans le mode de réalisation préféré, les signaux de sortie du circuit d'extraction d'information d'horloge 320 sont, pour chaque branche, appliqués à la fois à un détecteur cohérent à rapport maximal 323 et à un détecteur à retard, du type diversité, de sélection 326. Dans d'autres modes de réalisation, les signaux d'entrée peuvent n'être appliqués qu'à un seul type de détecteur, le choix du détecteur dépendant des exigeances du système.De plus, dans d'autre modes de réalisation, un récepteur n'ayant qu'une seule branche peut envoyer des signaux de sortie aux entrées des deux détecteurs 323 et 326. Les informations d'horloge respectivement extraites des échantillons 307 et 317 sont utilisées par chacun des détecteurs 323 et 326 pour la détection des données. Les signaux de sortie respectifs du détecteur cohérent à rapport maximal 323 et du détecteur à retard du type diversité de sélection 326 sont respectivement des bits détectés 324 et 327.
Ces bits détectés 324 et 327 sont appliqués à un circuit 329 de détermination de différence et de choix de détecteur, de même qu'un signal de seuil 330. Le circuit de détermination de différence et de choix de détecteur 329 est couplé à un bloc 206 traitement de données/interface de commutateur qui effectue un traitement supplémentaire sur les données et fait fonction d'interface avec le commutateur 107 en vue de la délivrance des signaux au PSTN 109.
La figure 4 montre de manière générale des diagrammes temporels associés au récepteur à diversité 200. Dans le mode de réalisation préféré, le système de télécommunications est un système de télécommunication du type à accès multiple temporel (TDMA). Dans d'autres modes de réalisation, le récepteur à diversité 200 selon l'invention peut être avantageusement employer tout aussi bien dans un système de télécommunication à accès multiple par différence de code (CDMA). En fait, tout système de télécommunications qui transmet des signaux possédant, en autres choses, des informations d'horloge et des données peut avantageusement employer le récepteur à diversité 200 selon l'invention.Le contenu du signal 106 est défini dans la norme du TDMA reposant sur le système
JDC (Japan Digital Cellular), DIGITAL CELLULAR TELECOMMUNICATIONS
SYSTEM, Research & Developpment Center for Radio Systems (RCR), RCR
Standard-27, Ver., avril 1991, page 9. Le format de signalisation (affectation des bits) correspondant à une tranche de temps du signal 106 est représenté plus particulièrement sur la figure 4-1. La figure 4-1 représente la transmission d'un signal de liaison montante, puisque le signal 106 est transmis de l'unité d'abonné 105 au récepteur à diversité 200 employé dans les stations de base 110 à 112. Pour les applications dans lesquelles le récepteur à diversité 200 est employé dans l'unité d'abonné 105, une station de base 110 à 112 émettra un signal de liaison descendante suivant le format de signalisation (affectation des bits), pour une tranche de temps, décrit sur la figure 4-2. Les abbréviations présentées sur la figure 4-1 et la figure 4-2 sont définies ci-dessous:
G : bit de garde (ou de protection)
R : temps de garde pour réponse transitoire de salve
(temps de rampe)
P : position de synchronisation initiale
SW : mot de synchronisation (combinaison binaire)
CC code de couleur
FACCH ACCH lent
FACCH ACCH rapide
RCH : bit de service
SF : drapeau de vol
Dans les deux situations, le procédé d'extraction de signal d'horloge dans le récepteur à diversité 200 sera le même.Sur les figures 4-3 et 4-4, sont respectivement représentées la puissance des échantillons 307 de la branche A et la puissance des échantillons 317 de la branche B. Les figures 4-3 et 4-4 représentent toutes deux une enveloppe de la puissance de bande de base (résultant du phénomène d'évanouissement) pour les échantillons de la branche correspondante, après filtrage par les filtres à fréquence intermédiaire zéro, 300 et 310.
JDC (Japan Digital Cellular), DIGITAL CELLULAR TELECOMMUNICATIONS
SYSTEM, Research & Developpment Center for Radio Systems (RCR), RCR
Standard-27, Ver., avril 1991, page 9. Le format de signalisation (affectation des bits) correspondant à une tranche de temps du signal 106 est représenté plus particulièrement sur la figure 4-1. La figure 4-1 représente la transmission d'un signal de liaison montante, puisque le signal 106 est transmis de l'unité d'abonné 105 au récepteur à diversité 200 employé dans les stations de base 110 à 112. Pour les applications dans lesquelles le récepteur à diversité 200 est employé dans l'unité d'abonné 105, une station de base 110 à 112 émettra un signal de liaison descendante suivant le format de signalisation (affectation des bits), pour une tranche de temps, décrit sur la figure 4-2. Les abbréviations présentées sur la figure 4-1 et la figure 4-2 sont définies ci-dessous:
G : bit de garde (ou de protection)
R : temps de garde pour réponse transitoire de salve
(temps de rampe)
P : position de synchronisation initiale
SW : mot de synchronisation (combinaison binaire)
CC code de couleur
FACCH ACCH lent
FACCH ACCH rapide
RCH : bit de service
SF : drapeau de vol
Dans les deux situations, le procédé d'extraction de signal d'horloge dans le récepteur à diversité 200 sera le même.Sur les figures 4-3 et 4-4, sont respectivement représentées la puissance des échantillons 307 de la branche A et la puissance des échantillons 317 de la branche B. Les figures 4-3 et 4-4 représentent toutes deux une enveloppe de la puissance de bande de base (résultant du phénomène d'évanouissement) pour les échantillons de la branche correspondante, après filtrage par les filtres à fréquence intermédiaire zéro, 300 et 310.
Comme représenté, l'enveloppe de modulation des deux signaux de puissance a été pnse en moyenne. Il est important de noter que les tranches de temps respectivement présentées sur les figures 4-3 et 4-4, de 0 (zéro) à T, seront alignées, dans le temps, du fait de l'utilisation d'un signal d'horloge d'échantillonnage 309 commun. De cette manière, on peut faire appel à une comparaison directe entre la puissance des échantillons 307 de la branche A et la puissance des échantillons 317 de la branche B.Comme on peut le voir sur la figure 4-3, la puissance des échantillons 307 de la branche A pendant une partie commune, la durée de la combinaison de synchronisation 400 ou 401 (selon que la transmission est montante ou descendante), indique un niveau de puissance élevé, et, par conséquent, un signal intense à partir duquel on puisse extraire l'information temporel.
Inversement, la puissance des échantillons 317 de la branche B indique, pendant la durée de la combinaison de synchronisation 401, un niveau bas, et, par conséquent, un signal médiocre pour l'extraction d'une information d'horloge.
La figure 5 montre de façon générale, sous forme de schéma de principe, le circuit 320 d'extraction d'information d'horloge selon l'invention.
A l'entrée du circuit 320 d'extraction d'information d'horloge, sont appliqués les échantillons 307 de la branche A et les échantillons 317 de la branche B possédant les puissances correspondantes données sur les figures 4-3 et 4-4. Comme on peut le voir sur la figure 5, les échantillons 307 de la branche A sont appliqués à l'entrée d'un corrélateur complexe A 500, tandis que les échantillons 317 de la branche B sont appliqués à l'entrée d'un corrélateur complexe B 502. Les corrélateurs complexes 500, 502 corrèlent chacun une partie prédéterminée de leurs échantillons d'entrée respectifs 307, 317 avec des combinaisons de synchronisation identiques, lesquelles sont, dans le mode de réalisation préféré, une position de synchronisation initiale (ou préambule) extraite de la mémoire de préambule 501.
A l'intérieur de chacune des branches, la corrélation est la suivante. Les différentes versions 300 et 302 respectivement présentes dans les branches A et B peuvent être décrites sous la forme:
où aA(t) et ag(t) sont des enveloppes résultant du filtrage de prémodulation et de l'évanouissement rapide. Ces versions, après échantillonnage, sont appliquées à l'entrée du corrélateur complexe A 500 et du corrélateur complexe B 502, où le processus de corrélation est défini sous la forme:
= = convolution où S(t) est la combinaison de synchronisation 400 ou 401, et c et cg représentent respectivement le signal de sortie de corrélation A 504 et le signal de sortie de corrélation B 506. On peut de plus supposer que aA(t) est ag(t) sont constants sur l'étendue du mot de synchronisation 400 ou 401.Le signal de sortie de corrélation
A 504 (cA) et le signal de sortie de corrélation B 506 (cg) sont ensuite appliqués à l'entrée d'un dispositif de détermination d'amplitude A 508 et d'un dispositif de détermination d'amplitude B 510. Les dispositifs de détermination 508 et 510 déterminent les amplitudes des signaux de sortie de corrélation 504 et 506, qui sont encore associés aux puissances des échantillons des branches présentées sur les figures 4-3 et 4-4.Les signaux de sortie des dispositifs de détermination 508 et 510 sont appliqués aux entrées d'un comparateur 512 qui, dans le mode de réalisation préféré, compare les crêtes des amplitudes déterminées de chaque signaI de sortie de corrélation 504, 506, la plus grande des deux étant déterminée comme constituant le meilleur indicateur d'une bonne synchronisation et d'une bonne extraction de signal d'horloge. C'est ce signal extrait qui est utilisé pour la détection des données dans les deux branches. Selon d'autres modes de réalisation possibles, on peut utiliser les mesures d'autres qualités du signal pour déterminer la branche optimale d'extraction du signal d'horloge.
où aA(t) et ag(t) sont des enveloppes résultant du filtrage de prémodulation et de l'évanouissement rapide. Ces versions, après échantillonnage, sont appliquées à l'entrée du corrélateur complexe A 500 et du corrélateur complexe B 502, où le processus de corrélation est défini sous la forme:
= = convolution où S(t) est la combinaison de synchronisation 400 ou 401, et c et cg représentent respectivement le signal de sortie de corrélation A 504 et le signal de sortie de corrélation B 506. On peut de plus supposer que aA(t) est ag(t) sont constants sur l'étendue du mot de synchronisation 400 ou 401.Le signal de sortie de corrélation
A 504 (cA) et le signal de sortie de corrélation B 506 (cg) sont ensuite appliqués à l'entrée d'un dispositif de détermination d'amplitude A 508 et d'un dispositif de détermination d'amplitude B 510. Les dispositifs de détermination 508 et 510 déterminent les amplitudes des signaux de sortie de corrélation 504 et 506, qui sont encore associés aux puissances des échantillons des branches présentées sur les figures 4-3 et 4-4.Les signaux de sortie des dispositifs de détermination 508 et 510 sont appliqués aux entrées d'un comparateur 512 qui, dans le mode de réalisation préféré, compare les crêtes des amplitudes déterminées de chaque signaI de sortie de corrélation 504, 506, la plus grande des deux étant déterminée comme constituant le meilleur indicateur d'une bonne synchronisation et d'une bonne extraction de signal d'horloge. C'est ce signal extrait qui est utilisé pour la détection des données dans les deux branches. Selon d'autres modes de réalisation possibles, on peut utiliser les mesures d'autres qualités du signal pour déterminer la branche optimale d'extraction du signal d'horloge.
Le signal de sortie du comparateur 512 est appliqué à l'entrée d'un sélecteur de rangée de filtres 516 dont les signaux de sortie sont envoyés au filtre d'extraction de signal d'horloge A 514 et aux filtres d'extraction de signal d'horloge
B 518. Les filtres d'extraction de signal d'horloge 514 et 518 reçoivent également en entrée les échantillons 307 de la branche A et les échantillons 317 de la branche
B. Les filtres 514 et 518 font fonction de filtres adaptés, où les coefficients du filtre sont produits par le sélecteur 516 de rangée de filtres.
B 518. Les filtres d'extraction de signal d'horloge 514 et 518 reçoivent également en entrée les échantillons 307 de la branche A et les échantillons 317 de la branche
B. Les filtres 514 et 518 font fonction de filtres adaptés, où les coefficients du filtre sont produits par le sélecteur 516 de rangée de filtres.
En fonction du signal de sortie du comparateur 512, le sélecteur de rangée de filtres 516 sélectionne une des huits rangées possibles, selon celle des rangées qui produit une valeur maximale pour le signal de sortie du sélecteur de rangée de filtres 516. Pour chaque branche du récepteur à diversité 200, on trouve la rangée qui produit la crête des signaux de sortie de corrélation 504 et 506. Le comparateur 512 détermine quelle branche, et par conséquent quelle rangée, doit être utilisée pour l'extraction du signal d'horloge. Les filtres d'extraction de signal d'horloge 514 et 518 effectuent ensuite l'extraction des informations d'horloge des échantillons 307 et 317 des branches.A ce moment, les filtres 514 et 518 ont extrait l'information d'horloge de la meilleure branche en fonction de l'amplitude des signaux de sortie de corrélation 504 et 506, cette information étant apte à être utilisée dans la détection des données contenues dans les échantillons 307 et 317 des branches.
Comme précédemment établi, le détecteur cohérent à rapport maximal 323 apporte une amélioration de performances par rapport au détecteur retard, du type diversité, de sélection 326 pour les niveaux bas des signaux RF. Pour cette raison, le récepteur à diversité 200 emploie le circuit 329 de détermination de différence et de choix de détecteur. La figure 6 montre le circuit 329 de détermination et de choix selon l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 3, les bits détectés A 324 et les bits détectés B 327 sont appliqués aux entrées d'une porte OU exclusive (XOR) 600, qui est utilisée pour détecter la différence, bit à bit, entre les bits détectés A 324 et B 327. La porte XOR 600 détermine le nombre de bits différents entre les signaux de sortie des deux détecteurs sur toute la longueur, de 280 bits, des tranches de temps 402 et 403. Le signal de sortie de la porte XOR 600 est appliqué à l'entrée d'un bloc 603, qui additionne les différences sur la base d'une unité de tranche de temps. La différence additionnée totale délivrée par le bloc 803 est appliquée à l'entrée d'un tampon de tranche de temps 606, qui est utilisé pour mémoriser temporairement les différences additionnées correspondant à l'étendue d'une tranche de temps 402, 403. Un bloc 609 additionne le nombre total des différences pour un nombre prédéterminé de tranches de temps, qui, dans le mode de réalisation préféré, est de 128 tranches de temps. Dans d'autres modes de réalisation possibles, le nombre total de tranches de temps sur lequel faire l'addition peut changer, selon les exigences des systèmes.Le signal de sortie du bloc 609 est le signal 611 de différence binaire qui représente le nombre total de bits différents qui ont été additionnés sur la tranche de temps de 280 bits pour les 128 tranches de temps (c'est-à-dire un nombre total de bits valant 35 840), entre le détecteur cohérent à rapport maximal 323 et le détecteur à retard du type diversité de sélection 326.
A ce moment, il est instructif de comprendre la signification du signal de différence binaire 611. Si le nombre total de différences binaires sur les 128 dernières tranches de temps est zéro, on peut supposer que le détecteur cohérent à rapport maximal 323 et le détecteur à retard du type diversité de sélection 326 reçoivent tous deux un signal suffisamment fort et détecte les bits l'un et l'autre exactement de la même manière. Toutefois, lorsque le niveau du signal
RF commence à diminuer, on doit s'attendre à ce que le nombre d'erreurs représenté par le signal de différence d'énergie 611 augmente, puisque les performances du détecteur à retard du type diversité de sélection 326 commencent à se dégrader pour les niveaux inférieurs du signal RF.A un certain point, si l'on suppose que le secteur à retard du type diversité de sélection 326 est utilisé pour des niveaux suffisamment intenses du signal RF, le détecteur cohérent à rapport maximal 323 sera le détecteur optimal pour des niveaux inférieurs du signal RF, puisque les courbes du taux PER moyen en fonction du niveau du signal RF des bits détectés 324 et 327 "se croisent" pour un niveau d'entrée approximatif de -95 dBm dans le mode de réalisation préféré. Dans d'autres modes de réalisation, des courbes de mesure analogues autres que les courbes du taux BER moyen en fonction du niveau du signal RF pour les bits détectés sortant du détecteur choisi pourraient être utilisées ; toutefois, les signaux de sortie représentant les bits détectés, venant des détecteurs choisis, doivent présenter un point de croisement par rapport aux courbes de mesure à utiliser.
RF commence à diminuer, on doit s'attendre à ce que le nombre d'erreurs représenté par le signal de différence d'énergie 611 augmente, puisque les performances du détecteur à retard du type diversité de sélection 326 commencent à se dégrader pour les niveaux inférieurs du signal RF.A un certain point, si l'on suppose que le secteur à retard du type diversité de sélection 326 est utilisé pour des niveaux suffisamment intenses du signal RF, le détecteur cohérent à rapport maximal 323 sera le détecteur optimal pour des niveaux inférieurs du signal RF, puisque les courbes du taux PER moyen en fonction du niveau du signal RF des bits détectés 324 et 327 "se croisent" pour un niveau d'entrée approximatif de -95 dBm dans le mode de réalisation préféré. Dans d'autres modes de réalisation, des courbes de mesure analogues autres que les courbes du taux BER moyen en fonction du niveau du signal RF pour les bits détectés sortant du détecteur choisi pourraient être utilisées ; toutefois, les signaux de sortie représentant les bits détectés, venant des détecteurs choisis, doivent présenter un point de croisement par rapport aux courbes de mesure à utiliser.
Pour établir la transition entre les détecteurs 323 et 326, un signal de seuil 330 est également appliqué à l'entrée du comparateur 612, le signal de seuil représentant 6 (six) différences binaires dans le mode de réalisation préféré. Par conséquent, lorsque le signal de différence binaire 611 représente une valeur inférieure ou égale à six différences binaires sur les 35 840 bits (niveaux intenses du signal RF), le comparateur 612 délivre un signal de commande à destination du circuit 615 de sélection de détecteur afin que soient choisis les bits détectés B 327 qui sont délivrés par le détecteur à retard du type diversité de sélection 326.Inversement, lorsque le signal de différence binaire 611 représente une valeur supérieure à six différences binaires sur les 35 840 bits totaux (niveaux plus faibles du signal
RF), le comparateur 612 enverra un signal de commande différent au circuit de sélection de détecteur 615, afin que soient choisis les bits détectés A 324 qui sont délivrés par le détecteur cohérent à rapport maximal 323. De cette manière, le circuit 329 de détection de différence et de choix de détecteur "commute" entre les deux détecteurs 323 et 326 en fonction du nombre de différences binaires déterminé sur une durée prédéterminée (128 tranches de temps). Ainsi, les performances du récepteur à diversité 200 sont optimisées sur l'étendue particuière attendue des niveaux du signal RF.
RF), le comparateur 612 enverra un signal de commande différent au circuit de sélection de détecteur 615, afin que soient choisis les bits détectés A 324 qui sont délivrés par le détecteur cohérent à rapport maximal 323. De cette manière, le circuit 329 de détection de différence et de choix de détecteur "commute" entre les deux détecteurs 323 et 326 en fonction du nombre de différences binaires déterminé sur une durée prédéterminée (128 tranches de temps). Ainsi, les performances du récepteur à diversité 200 sont optimisées sur l'étendue particuière attendue des niveaux du signal RF.
Les performances du récepteur à diversité 200 employant le circuit d'extraction d'information d'horloge 320 selon l'invention sont décrites de façon générale sur la figure 7. La figure 7 montre la mesure du taux BER moyen en fonction du niveau du signal RF (en dBm) pour le récepteur à diversité 200, avec et sans le circuit d'extraction d'information d'horloge 320. Les courbes 700 et 703 représentent respectivement la détection cohérente à une seule branche pour la branche A et pour la branche B. La courbe 706 représente le taux BER moyen en fonction du niveau du signal RF pour un détecteur à retard du type diversité qui n est pas précédé du circuit d'extraction d'information d'horloge 320.En fait, la courbe 706 représente le cas où l'information d'horloge est extraite de~chaque branche séparément, et l'information d'horloge extraite de chaque branche est utilisée dans un détecteur analogue au détecteur à retard du type diversité de sélection 326. Comme on peut le voir, le meilleur taux BER moyen que l'on peut obtenir pour des niveaux de signal RF dépassant -90 dBm est d'environ 1 x 10-4.
Naturellement, celui-ci chute bien en dessous du point de fonctionnement voulu de 1 x 10-6 à -85 dBm, soit le point A sur la figure 7. Toutefois, lorsque le circuit d'extraction d'inforination d'horloge 320 précède un détecteur analogue au détecteur 323, on note une amélioration importante. En fait, la spécification rigide que représente 1 x 10-6 à -85 dBm est dépassée pour la courbe 709, où le taux
BER moyen vaut environ 5 x 10-6 pour un niveau de signal RF de -85 dBm.
BER moyen vaut environ 5 x 10-6 pour un niveau de signal RF de -85 dBm.
Ainsi, l'emploi du circuit d'extraction d'information d'horloge 320 pour extraire l'information d'horloge de la branche ayant la plus grande crête d'amplitude de corrélation amène une importante amélioration des performances du récepteur à diversité 200.
La figure 8 montre une mesure du récepteur à diversité 200 qui emploie le circuit de détermination de différence et de choix de détecteur 329 selon l'invention. De nouveau, le taux BER moyen est mesuré en fonction du niveau de signal RF (en dBm). La courbe 709 est une reproduction de la courbe 709 de la figure 7 et montre le taux BER moyen en fonction du niveau du signal RF pour le détecteur à retard de type diversité de sélection 326 employé en même temps que le circuit d'extraction d'information d'horloge 320. La courbe 800 représente le taux BER moyen en fonction du niveau de signal RF fourni par le détecteur cohérent à rapport maximal 323 lorsque celui-ci est utilisé en même temps que le circuit d'extraction d'information d'horloge 320.Comme on peut le voir, approximativement à -95 dBm, la courbe 709 et la courbe 800 se coupent, ce qui donnerait donc une différence binaire nulle appliquée à l'entrée du comparateur 612. Lorsque le niveau du signal RF diminue, le nombre de différences binaires déterminé par le circuit de détermination et de choix 309 augmente jusqu'à ce que le seuil de 6 différences binaires soit atteint. Pour ce niveau de signal RF (environ -105 dBm sur la figure 8), le circuit de détermination de différence et de choix 329 "commute" sur le détecteur cohérent à rapport maximal 323. La courbe 803 montre le signal de sortie obtenu pour l'ensemble commuté du détecteur à retard du type diversité de sélection 326 et du détecteur cohérent à rapport maximal 323. Dans un environnement de mesure idéal, la courbe 803 suivrait la courbe 709 pour les différences binaires inférieures ou égales au seuil et suivrait la courbe 800 pour les différences binaires au seuil. On peut attribuer des différences de mesure entre les courbes 709 et 800, d'une part, et la courbe 803 d'autre part, à des erreurs de mesure du montage expérimental. Ainsi, en employant le circuit de détermination de différence et de choix de détecteur329, on satisfait la condition fixe de 1 x 10-6 à -85 dBm, tout en maintenant aussi un taux BER amélioré aux niveaux inférieurs de la puissance RF.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif et du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.
Claims (10)
1. Radiotéléphone (110, 105) recevant une pluralité de versions différentes (301, 302) d'un signal (106) émis par une source, les versions différentes (301, 302) du signal (106) possédant chacune une information d'horloge utilisée par le radiotéléphone pour la détection des données, le radiotéléphone étant caractérisé par:
des premier et deuxième moyens faisant fonction d'antennes (201, 202) destinés à recevoir une première et une deuxième version (301, 302) de la pluralité de versions différentes du signal (106);
un récepteur à diversité (200) comprenant::
des premier et deuxième moyens respectivement couplés auxdits premier et deuxième moyens faisant fonction d'antennes (201, 202) et servant à filtrer (300, 310) lesdites première et deuxième versions (301, 302) du signal (106) afin de produire un premier signal filtré (303) et un deuxième signal filtré (313), et
un moyen (304) couplé de façon à recevoir lesdits premier et deuxième signaux filtrés et servant à sélectioner l'un desdits premier et deuxième signaux filtrés (303, 313) afin d'utiliser, pour la détection desdites données, l'information d'horloge venant du signal sélectionné.
2. Procédé d'extraction du signal d'horloge dans un récepteur à diversité (200), le récepteur à diversité (200) recevant une pluralité de versions différentes (301, 302) d'un signal émis (106) contenant une information d'horloge, l'information d'horloge étant utilisée par le récepteur à diversité pour assurer la détection des données, le procédé étant caractérisé par les opérations suivantes::
convertir au moins deux des versions différentes (301, 302) reçues en une première pluralité d'échantillons (307) et une deuxième pluralité d'échantillons (317) par l'intermédiaire de signaux d'horloge d'échantillonnage associés (309);
corréler une partie prédéterminée de ladite première pluralité d'échantillons (307) et de ladite deuxième pluralité d'échantillons (317) avec des combinaisons de synchronisation identiques afin de produire un premier signal de sortie de corrélation et un deuxième signal de sortie de corrélation;
comparer ledit premier signal de sortie de corrélation et ledit deuxième signal de sortie de corrélation; et
utiliser, en fonction du résultat de ladite comparison, l'information d'horloge contenue dans l'une desdites deux versions reçues (301, 302) pour effectuer la détection des données dans au moins deux branches dudit récepteur à diversité (200).
3. Récepteur utilisé dans un radiotéléphone (110, 105), le récepteur recevant un signal (106) émis par une source, le signal comportant à la fois une information d'horloge et des données, l'information d'horloge étant destinée à être utilisée par le récepteur pour la détection des données, le récepteur étant caractérisé par::
un moyen servant à filtrer (300) le signal reçu;
un moyen couplé audit moyen de filtrage et servant à convertir (305) ledit signal reçu filtré (303) en une pluralité d'échantillons (307) contenant à la fois l'information d'horloge et les données;
un moyen couplé audit moyen de conversion (305) et servant à extraire (320) l'information d'horloge de ladite pluralité d'échantillons (307) en vue de la détection des données;
au moins un premier et un deuxième moyen de détection de données (323, 326), couplés audit moyen d'extraction (320) et servant à détecter les données contenues dans ladite pluralité d'échantillons (307) à l'aide de ladite information d'horloge extraite;;
un moyen (329) couplé auxdits premier et deuxième moyens de détection de données (323, 326) et servant à déterminer la différence existant dans lesdites données détectées entre ledit premier moyen de détection de données (323) et ledit deuxième moyen de détection de données (326) et à choisir lesdites données détectées à partir dudit premier moyen de détection de données (323) ou dudit deuxième moyen de détection de données (326) lorsque ladite différence est inférieure ou égale à un seuil prédéterminé.
4. Récepteur selon la revendication 3, où ledit premier moyen de détection de données (323) est un détecteur cohérent à rapport maximal (323) et ledit deuxième moyen de détection de données (326) est un détecteur à retard, du type diversité, de sélection (326).
5. Radiotéléphone selon la revendication 3, où ledit moyen (329) servant à déterminer une différence dans lesdites données détectées comprend en outre un moyen (329) servant à déterminer la différence dans lesdites données détectées, bit par bit.
6. Radiotéléphone selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bits détectés (324) venant dudit premier moyen de détection de données (323) et les bits détectés (327) venant dudit deuxième moyen de détection de données (326) doivent présenter un point de croisement relativement à des courbes de mesure analogues des bits détectés (324, 327) en provenance de chacun desdits moyens de détection de données (323, 326).
7. Radiotéléphone selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bits détectés (324) venant d'un détecteur cohérent à rapport maximal (323) et les bits détectés (327) venant d'un détecteur à retard, du type diversité, de sélection (326) présentent un point de croisement relativement aux courbes donnant le taux
BER moyen en fonction du niveau du signal RF pour les bits détectés (324, 327) venant de chacun desdits détecteurs de données (323, 326).
8. Récepteur à diversité (200) employé dans un radiotéléphone (110, 105), le récepteur à diversité (200) possédant une première et une deuxième branche recevant respectivement une première et une deuxième version (301, 302) d'un signal (106) émis par une source, les versions (301, 302) contenant chacune une information d'horloge destinée à être utilisée par le récepteur à diversité (200) pour la détection des données, le récepteur à diversité étant caractérisé par::
des premier et deuxième moyens destinés à filtrer (300, 310) les première et deuxième versions reçues (301, 302) du signal émis (106);
des premier et deuxième moyens (305, 315) respectivement couplés auxdits premier et deuxième moyens de filtrage (301, 310) et servant à convertir lesdits premier et deuxième signaux démodulés en une première pluralité d'échantillons (307) et une deuxième pluralité d'échantillons (317) par l'intermédiaire de signaux d'horloge d'échantillonnage associés (309);
un moyen (320) servant à extraire l'information d'horloge de l'une desdites première et deuxième pluralités d'échantillons (307, 317) en vue d'effectuer la détection des données à la fois dans des première et deuxième branches; ;
au moins un premier moyen de détection de données (323) et un deuxième moyen de détection de données (326) couplés audit moyen d'extraction (320) et servant à détecter les données contenues dans lesdites première pluralité d'échantillons (307) et deuxième pluralité d'échantillons (317) à l'aide de ladite information d'horloge extraite; et
un moyen (329) couplé auxdits premier et deuxième moyens de détection de données (323, 326) et servant à déterminer la différence dans lesdites données détectées entre lesdits premier et deuxième moyens de détection de données (323, 326) et à choisir ledit premier moyen de détection de données (323) ou ledit deuxième moyen de détection de données (326) lorsque la différence est inférieure ou égale à un seuil prédéterminé.
9. Radiotéléphone du type à accès multiple temporel (TDMA) qui reçoit une pluralité de versions différentes (301, 302) d'un signal (106) émis par une source, les versions différentes (301, 302) du signal (106) possédant chacune une information d'horloge qui est utilisée par le radiotéléphone pour assurer la détection des données, le radiotéléphone TDMA étant caractérisé par:
des premier et deuxième moyens faisant fonction d'antennes (201, 202), destinés à recevoir une première et une deuxième version (301, 302) de la pluralité de versions différentes (301, 302) du signal (106) à l'intérieur de première et deuxième tranches de temps (TDMA); et
un récepteur à diversité (200) comprenant::
des premier et deuxième moyens (300, 310) respectivement couplés auxdits premier et deuxième moyens faisant fonction d'antennes (201, 202) et servant à filtrer lesdites première et deuxième versions (301, 302) du signal (106) afin de produire un premier signal filtré (303) et un deuxième signal filtré (313); et
un moyen (304) couplé de façon à recevoir lesdits premier et deuxième signaux filtrés (303, 313) et servant à sélectionner l'un desdits premier et deuxième signaux filtrés (303, 313) et à utiliser l'information d'horloge venant du signal sélectionné pour assurer la détection desdites données pendant au moins une desdites première et deuxième tranches de temps TDMA.
10. Radiotéléphone du type à accès multiple par différence de code (CDMA) recevant une pluralité de version différentes (301, 302) d'un signal (106) émis par une source, les versions différentes (301, 302) du signal (106) comportant chacune une information d'horloge qui est utilisée par le radiotéléphone pour effectuer la détection des données, le radiotéléphone CDMA étant caractérisé par:
des premier et deuxième moyens faisant fonction d'antennes (201, 202) destinés à recevoir une première et une deuxième version (301, 302) de la pluralité de versions différentes (301, 302) du signal (106); et
un récepteur à diversité (200) comprenant:
des premier et deuxième moyens (300, 310) respectivement couplés auxdits premier et deuxième moyens faisant fonction d'antennes (201, 202) et servant à filtrer lesdites première et deuxième versions (301, 302) du signal (106) afin de produire un premier signal filtré (303) et un deuxième signal filtré (313); et
un moyen (304) couplé de façon à recevoir lesdits premier et deuxième signaux filtrés (303, 313) et servant à sélectionner l'un desdits premier et deuxième signaux filtrés (303, 313) et à utiliser l'information d'horloge du signal sélectionné pour effectuer la détection desdites données.
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