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WO1998035476A1 - Method for transmitting digital signals by correlated frequencies - Google Patents

Method for transmitting digital signals by correlated frequencies Download PDF

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Publication number
WO1998035476A1
WO1998035476A1 PCT/FR1998/000244 FR9800244W WO9835476A1 WO 1998035476 A1 WO1998035476 A1 WO 1998035476A1 FR 9800244 W FR9800244 W FR 9800244W WO 9835476 A1 WO9835476 A1 WO 9835476A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
components
transmitted
symbol
symbols
frequencies
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR1998/000244
Other languages
French (fr)
Inventor
Elie Bejjani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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 Alcatel SA, Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite filed Critical Alcatel SA
Priority to JP10533894A priority Critical patent/JP2000511749A/en
Priority to AU66264/98A priority patent/AU6626498A/en
Priority to EP98908150A priority patent/EP0916216A1/en
Publication of WO1998035476A1 publication Critical patent/WO1998035476A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/30Systems using multi-frequency codes wherein each code element is represented by a combination of frequencies

Definitions

  • the field of the invention is that of the transmission of digital signals More specifically, the present invention relates to a method of transmission of digital signals where the transmission of each block of signals to be transmitted to the attention of a receiver consists in transmitting to this receiver one or more given frequencies, characteristics of the data included in this block
  • the invention also relates to a transmitter and a receiver of such signals and finds a very particular application to the transmission of signals in non-coherent modulation in channels having a high dispersion
  • the transmission of these blocks consists in assigning to each block a given frequency chosen from M and in transmitting this frequency to the receiver.
  • each block comprises 3 bits and to each of the blocks capable of being transmitted corresponds one and a single frequency from the set of M frequencies
  • Ts also called symbol time
  • the amplitude is noted A and the frequency f
  • the central frequencies of the transmitted signals are noted fn and fj
  • Each channel has a certain bandwidth due to the time truncation performed for the transmission of each frequency
  • the difference fi -fn is equal to 1 / Ts, that is to say that the frequencies f and fi are orthogonal (absence of correlation) This ensures that the channels do not overlap and that 'there is no interference between these channels (crosstalk)
  • this orthogona ty is also respected between the M frequencies of an M-FSK type modulation
  • the disadvantage of this known solution is that the spectral efficiency (ratio between the transmitted bit rate and the total bandwidth occupied) is limited More specifically, the maximum bit rate that can be transmitted is limited to a given value depending on the width of total allocated band An increase in bit rate results in a limitation of Ts and therefore necessarily in a greater spacing between the frequencies fn . and f-
  • the present invention aims in particular to overcome this drawback
  • one of the objectives of the invention is to provide a method of transmitting digital signals having improved spectral efficiency compared to the aforementioned state of the art
  • Another objective of the invention is to provide a transmitter and a receiver of digital signals implementing this method
  • the method consists in transmitting, for each of the symbols, a number N of components, the components of different symbols being correlated with one another.
  • These components can be transmitted by time distribution and / or frequency diversity
  • the invention also relates to a transmitter of a digital signal in the form of blocks, each of the blocks comprising at least one bit and corresponding to a symbol to be transmitted, the transmitter comprising means unequivocally assigning to each of the symbols at least a frequency constituting a component of the symbol, the components assigned to different symbols being correlated with one another
  • the invention also relates to a receiver of a digital signal transmitted by such a transmitter, characterized in that it comprises a set of suitable filters each centered on one of the components, the samples of the output signals of these filters constituting the components of a vector Z given by
  • the receiver comprising calculation means maximizing the following decision variable NOT
  • FIG. 1 shows the spectrum of a BFSK signal of the prior art
  • FIG. 6 is a block diagram of an example of a digital signal transmitter implementing the method according to invention
  • - Figure 7 is a block diagram of an example of a receiver of digital signals transmitted by the transmitter of Figure 6 Figure 1 has been described previously with reference to the prior art
  • the receiver which will be described later has a filter adapted for each of the possible frequencies.
  • the outputs of the energy detectors of this receiver constitute the vector Z with •
  • Z (Zl, l, - • • , 2l, Q, - -, 2, l, ..., Z / e, Q, ..., -Z_V, 1, • • •, ZJV.Q)
  • the optimal receiver according to the posterior maximum criterion is the one that chooses the symbol S, maximizing this joint probability density.
  • maximizing the expression of relation 1 means maximizing the expression
  • the probability of a bad detection consists in deciding that the symbol received is S2 ⁇ S-
  • This probability is none other than the probability P ( ⁇ 1 ⁇ 2), or also (relation 2)
  • index j ⁇ is omitted and the indices '1' or '2' refer to the symbols S ⁇ and S2 respectively
  • R E [p * p * ] denotes the correlation matrix of the vector p
  • Rk is a 2 x 2 matrix given by
  • Figure 3 shows the probability of error per pair P (S-
  • N 4 with signals with correlated components
  • Q 8
  • consists in transmitting frequencies 1, 2, 1 and 2 successively (temporal distribution) or simultaneously (frequency distribution in the total band K * W)
  • a combination of temporal and frequency transmission is also possible
  • a conventional BFSK modulation occupies a bandwidth of 2 / Ts
  • the band gain is a factor of 3 for the transmission of the same bit rate It is therefore possible, by occupying the same band as that of the conventional BFSK, to provide a total of 4 sub-bands for the transmission of the components. Transmission can therefore take place in frequency diversity.
  • FIG. 6 is a block diagram of an example of a digital signal transmitter implementing the method according to the invention.
  • the transmitter of FIG. 6 comprises a mapping unit 60 ensuring the blocking of a binary train which is applied to it
  • the blocks each contain n bits
  • These blocks are applied to a transformation unit 61 which provides for each of the processed blocks N voltage levels
  • Each voltage level corresponds to a component of a block
  • These voltage levels are then applied to an interleaving unit 62 followed by an oscillator controlled by voltage (VCO) 63 having on its output the interleaved frequencies corresponding to the components of the blocks to be transmitted
  • VCO voltage
  • These frequencies are presented in series to an optional series-parallel converter 64, provided in the case where the transmission had to be carried out in several sub-bands
  • This concept of sub-band is represented in FIG. 2 where two sub-bands SB1 and SB2 are provided.
  • the transmission of the components in sub-bands makes it possible to transmit simultaneously (in the same time interval Ts) several components (frequency diversity)
  • the different components are then applied to a set of K mixers 65-] at 65 ", with K the number of sub-bands provided
  • the mixers 65-] at 65 ⁇ ensure the sub-band distribution of the components transmitted
  • the components shifted by frequency are then summed by an adder 66
  • a mixer 67 receiving a signal from a local oscillator 68 ensures the transposition of the sum signal to a carrier frequency
  • the module signal is then applied to a transmitting antenna 69
  • the interleaver unit 62 has the function of fighting against selective fading of the transmission channel.
  • the transmission channel acts independently on the different components.
  • the different components of the symbols to be transmitted are transmitted in different time / frequency boxes and the transmission of a symbol with 4 components (example given above) lasts 4Ts
  • FIG. 7 is a block diagram of an example of a receiver of the digital signals transmitted by the transmitter of figure 6
  • the signal received by an antenna 70 is applied to a mixer 71 receiving a frequency transposition signal from a local oscillator 72
  • the output signal from the mixer is applied to K sub-band filters 73-
  • the filtered signals are then applied to a set of suitable filters 74- j to 74" * Q, with Q the number of components provided by sub -band
  • to fQ correspond to the components and the frequencies F-
  • the output signals of these filters are sampled at the symbol frequency 1 / Ts to provide samples Z j ⁇ , with i the index corresponding to the sub-band considered and j l ' index corresponding to the component detected
  • These samples are applied to a calculation unit 75 intended to form the vector Z given previously Z - ( ⁇ 1,1,..., 2l, Q, •.., -Z / tl, • • • -, k, Q,. • •, 2N, 1,..., Zff Q)
  • the calculation unit 75 preferably operates according to the a priori maximum criterion given above, that is to say that it considers that the block transmitted is that which maximizes the joint probability density of the components of this vector Z
  • the calculation unit 75 therefore provides an estimate S equal to the symbol S, which maximizes ⁇ , gives by
  • the estimate S is then applied to a demapping unit 76 transforming the estimated symbol into bits
  • the invention therefore makes it possible to use correlated components and therefore a greater density of usable frequencies Consequently, there is greater spectral efficiency
  • the invention applies in particular to non-coherent modulation
  • the transmission medium used is arbitrary

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

The invention concerns a method for transmitting a digital signal in the form of blocks, each block comprising at least one bit and corresponding to a symbol to be transmitted, the transmission of each symbol consisting in transmitting at least a frequency constituting a component unequivocally corresponding to this block, the components of different symbols being mutually correlated.

Description

PROCEDE DE TRANSMISSION DE SIGNAUX NUMERIQUES PAR FREQUENCES CORRELLEES CORRELATED FREQUENCY DIGITAL SIGNAL TRANSMISSION METHOD

Le domaine de l'invention est celui de la transmission de signaux numériques Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de transmission de signaux numériques où la transmission de chaque bloc de signaux à transmettre à l'attention d'un récepteur consiste à transmettre à ce récepteur une ou plusieurs fréquences données, caractéristiques des données comprises dans ce bloc L'invention concerne également un émetteur et un récepteur de tels signaux et trouve une application toute particulière à la transmission de signaux en modulation non cohérente dans des canaux présentant une forte dispersionThe field of the invention is that of the transmission of digital signals More specifically, the present invention relates to a method of transmission of digital signals where the transmission of each block of signals to be transmitted to the attention of a receiver consists in transmitting to this receiver one or more given frequencies, characteristics of the data included in this block The invention also relates to a transmitter and a receiver of such signals and finds a very particular application to the transmission of signals in non-coherent modulation in channels having a high dispersion

Dans un système de transmission où une modulation en mode M-FSK (M- Ary Frequency Shift Keying) est utilisée, les données numériques à transmettre (bits) sont regroupées en blocs chaque bloc comportant un nombre n de bits, avec M = 2π La transmission de ces blocs consiste à affecter à chaque bloc une fréquence donnée choisie parmi M et à transmettre cette fréquence au récepteur Par exemple, pour M = 8, chaque bloc comporte 3 bits et à chacun des blocs susceptibles d'être transmis correspond une et une seule fréquence de l'ensemble des M fréquences On définit ainsi une relation univoque entre les blocs et les fréquences La transmission s'effectue a une période symbolique Ts, aussi appelée temps symboleIn a transmission system where modulation in M-FSK mode (M- Ary Frequency Shift Keying) is used, the digital data to be transmitted (bits) are grouped in blocks each block comprising a number n of bits, with M = 2 π The transmission of these blocks consists in assigning to each block a given frequency chosen from M and in transmitting this frequency to the receiver. For example, for M = 8, each block comprises 3 bits and to each of the blocks capable of being transmitted corresponds one and a single frequency from the set of M frequencies We thus define a unique relationship between the blocks and the frequencies Transmission takes place at a symbolic period Ts, also called symbol time

La figure 1 montre le spectre d'un signal BFSK (n = 1 ) L'amplitude est notée A et la fréquence f Les fréquences centrales des signaux transmis sont notées fn et f-j Chaque canal présente une certaine largeur de bande due à la troncature temporelle réalisée pour la transmission de chacune des fréquences La différence f-i -fn, est égale à 1 /Ts, c'est a dire que les fréquences f et fi sont orthogonales (absence de corrélation) Ceci assure que les canaux ne se chevauchent pas et qu'il n'existe pas d'interférence entre ces canaux (diaphonie) De manière générale, cette orthogona té est également respectée entre les M fréquences d'une modulation de type M-FSKFigure 1 shows the spectrum of a BFSK signal (n = 1) The amplitude is noted A and the frequency f The central frequencies of the transmitted signals are noted fn and fj Each channel has a certain bandwidth due to the time truncation performed for the transmission of each frequency The difference fi -fn , is equal to 1 / Ts, that is to say that the frequencies f and fi are orthogonal (absence of correlation) This ensures that the channels do not overlap and that 'there is no interference between these channels (crosstalk) In general, this orthogona ty is also respected between the M frequencies of an M-FSK type modulation

L'inconvénient de cette solution connue est que l'efficacité spectrale (rapport entre le débit transmis et la largeur de bande totale occupée) est limitée Plus précisément, le débit maximum pouvant être transmis est limité à une valeur donnée en fonction de la largeur de bande totale allouée Une augmentation de débit se traduit par une limitation de Ts et donc nécessairement par un espacement plus important entre les fréquences fn. et f-| La présente invention a notamment pour objectif de pallier cet inconvénientThe disadvantage of this known solution is that the spectral efficiency (ratio between the transmitted bit rate and the total bandwidth occupied) is limited More specifically, the maximum bit rate that can be transmitted is limited to a given value depending on the width of total allocated band An increase in bit rate results in a limitation of Ts and therefore necessarily in a greater spacing between the frequencies fn . and f- | The present invention aims in particular to overcome this drawback

Plus précisément, un des objectifs de l'invention est de fournir un procédé de transmission de signaux numériques présentant une efficacité spectrale améliorée par rapport à l'état de la technique précitéMore specifically, one of the objectives of the invention is to provide a method of transmitting digital signals having improved spectral efficiency compared to the aforementioned state of the art

Un autre objectif de l'invention est de fournir un émetteur et un récepteur de signaux numériques mettant en oeuvre ce procédéAnother objective of the invention is to provide a transmitter and a receiver of digital signals implementing this method

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à un procédé de transmission d'un signal numérique se présentant sous forme de blocs, chacun des blocs comprenant au moins un bit et correspondant à un symbole à transmettre, la transmission de chacun des symboles consistant à transmettre au moins une fréquence constituant une composante correspondant de manière univoque a ce bloc les composantes de symboles différents étant corrélées entre elles II existe donc une corrélation non nulle entre les composantes des symboles transmis Le fait de rapprocher les fréquences possibles permet d'augmenter de manière importante l'efficacité spectraleThese objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved by a method of transmitting a digital signal in the form of blocks, each of the blocks comprising at least one bit and corresponding to a symbol to be transmitted, the transmission of each of the symbols consisting in transmitting at least one frequency constituting a component unequivocally corresponding to this block, the components of different symbols being correlated with one another There is therefore a non-zero correlation between the components of the symbols transmitted. possible frequencies significantly increase spectral efficiency

Préferentiellement, le procède consiste à transmettre, pour chacun des symboles, un nombre N de composantes, les composantes de symboles différents étant corrélées entre ellesPreferably, the method consists in transmitting, for each of the symbols, a number N of components, the components of different symbols being correlated with one another.

Ces composantes peuvent être transmises par répartition temporelle et/ou diversité frequentielleThese components can be transmitted by time distribution and / or frequency diversity

L'invention concerne également un émetteur d'un signal numérique se présentant sous forme de blocs chacun des blocs comprenant au moins un bit et correspondant à un symbole a transmettre, l'émetteur comprenant des moyens affectant de manière univoque à chacun des symboles au moins une fréquence constituant une composante du symbole, les composantes affectées a des symboles différents étant corrélées entre ellesThe invention also relates to a transmitter of a digital signal in the form of blocks, each of the blocks comprising at least one bit and corresponding to a symbol to be transmitted, the transmitter comprising means unequivocally assigning to each of the symbols at least a frequency constituting a component of the symbol, the components assigned to different symbols being correlated with one another

L'invention concerne également un récepteur d'un signal numérique transmis par un tel émetteur, caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de filtres adaptes centrés chacun sur l'une des composantes, les échantillons des signaux de sortie de ces filtres constituant les composantes d'un vecteur Z donné parThe invention also relates to a receiver of a digital signal transmitted by such a transmitter, characterized in that it comprises a set of suitable filters each centered on one of the components, the samples of the output signals of these filters constituting the components of a vector Z given by

% — (^l.l , . • - , Zl,Q , - • - , Zk,l , . . . , ZQ , . . . , Z/ytι , . . • , Z^.Q )% - (^ ll,. • -, Zl, Q, - • -, Zk, l,..., Z Q,..., Z / y t ι,.. •, Z ^ .Q)

> v ' s ' v '> v 's'v'

Q Q Q avec Q le nombre de valeurs différentes des composantes, le récepteur comprenant des moyens de calcul maximisant la variable de décision suivante NQQQ with Q the number of different values of the components, the receiver comprising calculation means maximizing the following decision variable NOT

Λi = z άk j = 1, . . . ,

Figure imgf000005_0001
en se basant, dans le calcul de la variable de vraisemblance relative à un symbole donné, sur les seules sorties des filtres adaptés centrés sur les fréquences où une des composantes serait émise D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel donné à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels la figure 1 montre le spectre d'un signal BFSK de l'art connu , la figure 2 montre la répartition temps-fréquence des fréquences transmises dans l'invention, l'exemple étant pris pour Q = 8 , la figure 3 montre la probabilité d'erreur par paire sur le canal de Rayleigh de signaux a composantes corrélées en fonction du rapport signal à bruit, pour N = 4 , la figure 4 montre la probabilité d'erreur sur le canal de Rayleigh de signaux à composantes corrélées en fonction du rapport signal a bruit, pour N = 4 , la figure 5 montre la probabilité d'erreur sur le canal de Rayleigh de signaux à composantes corrélées en fonction du rapport signal a bruit, pour N = 8 , la figure 6 est un schéma synoptique d'un exemple d'un émetteur de signaux numériques mettant en oeuvre le procédé selon l'invention , - la figure 7 est un schéma synoptique d'un exemple de récepteur des signaux numériques transmis par l'émetteur de la figure 6 La figure 1 a ete décrite précédemment en référence à l'état de la technique Λ i = z ά k j = 1,. . . ,
Figure imgf000005_0001
based, in the calculation of the likelihood variable relating to a given symbol, on the only outputs of the adapted filters centered on the frequencies where one of the components would be emitted Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of a preferred embodiment given by way of nonlimiting illustration, and of the appended drawings in which FIG. 1 shows the spectrum of a BFSK signal of the prior art, FIG. 2 shows the time-frequency distribution of the frequencies transmitted in the invention, the example being taken for Q = 8, FIG. 3 shows the probability of error per pair on the Rayleigh channel of signals with correlated components as a function of the signal to noise ratio, for N = 4, FIG. 4 shows the probability of error on the Rayleigh channel of signals with correlated components as a function of the signal to noise ratio, for N = 4, FIG. 5 shows the probability of e error on the Rayleigh channel of signals with correlated components as a function of the signal to noise ratio, for N = 8, FIG. 6 is a block diagram of an example of a digital signal transmitter implementing the method according to invention, - Figure 7 is a block diagram of an example of a receiver of digital signals transmitted by the transmitter of Figure 6 Figure 1 has been described previously with reference to the prior art

La présente invention est basée sur le fait que les Q fréquences pouvant être transmises par composante présentent entre elles une corrélation, c'est à dire que l'espacement entre ces fréquences est inférieur à 1 /Ts II existe donc une corrélation non nulle entre les composantes des symboles transmis Le fait de rapprocher les fréquences transmises permet d'augmenter de manière importante l'efficacité spectrale La figure 2 montre la répartition temps-fréquence des fréquences transmises dans l'invention, l'exempie étant pris pour Q = 8 L'axe temporel t est subdivisé en cases temps élémentaires de durée Ts et l'axe fréquentiel f en 8 voies espacées deux à deux de 1/4Ts Ces fréquences sont donc espacées de bien moins que la distanceThe present invention is based on the fact that the Q frequencies that can be transmitted by component have a correlation between them, that is to say that the spacing between these frequencies is less than 1 / Ts II therefore exists a non-zero correlation between the components of the symbols transmitted The fact of bringing the transmitted frequencies together makes it possible to significantly increase the spectral efficiency FIG. 2 shows the time-frequency distribution of the frequencies transmitted in the invention, the example being taken for Q = 8 L ′ time axis t is subdivided into elementary time cells of duration Ts and frequency axis f into 8 channels spaced two by two by 1 / 4Ts These frequencies are therefore spaced far less than the distance

1/Ts garantissant l'orthogonalité La bande totale occupée est égale à W = 2/Ts, identique a celle d'une modulation BFSK classique (Fig 1 ) On considérera dans un premier temps des signaux à une seule dimension, c'est à dire que la transmission d'un symbole n'occupe qu'une case temporelle Ts Dans une case donnée, à chaque temps symbole Ts, une seule fréquence est émise Le fait de prévoir plus de deux fréquences dans la largeur de bande W augmente l'efficacité spectrale élémentaire du plan temps-fréquence ainsi découpé. On constate qu'on a la possibilité d'émettre 8 symboles différents en associant un symbole à une fréquence. Le nombre de bits par symbole est de 3. Il en résulte une efficacité spectrale de 1,5 bit/s/Hz. En comparant cet exemple au cas d'une BFSK qui utilise deux fréquences seulement dans la même bande élémentaire W, on constate que le gain en efficacité spectrale est d'un facteur 3. Autrement dit, 3 fois plus de bits peuvent être transmis dans la même bande fréquentielle.1 / Ts guaranteeing orthogonality The total band occupied is equal to W = 2 / Ts, identical to that of a conventional BFSK modulation (Fig 1) We will first consider signals with only one dimension, that is to say that the transmission of a symbol occupies only one time cell Ts In a given cell, at each symbol time Ts, only one frequency is transmitted Providing more than two frequencies in the bandwidth W increases the elementary spectral efficiency of the time-frequency plane thus cut out. We note that we have the possibility of emitting 8 different symbols by associating a symbol with a frequency. The number of bits per symbol is 3. This results in a spectral efficiency of 1.5 bit / s / Hz. By comparing this example to the case of a BFSK which uses only two frequencies in the same elementary band W, it can be seen that the gain in spectral efficiency is by a factor of 3. In other words, 3 times more bits can be transmitted in the same frequency band.

L'accroissement de l'efficacité spectrale s'accompagne d'une dégradation des performances minime due à la corrélation non nulle entre les différentes fréquences dans une case élémentaire Cependant, cette dégradation est compensée lorsque des alphabets à haute efficacité spectrale sont utilisés (signaux multidimensionnels), comme il est décrit ci-dessousThe increase in spectral efficiency is accompanied by a minimal degradation in performance due to the non-zero correlation between the different frequencies in an elementary cell. However, this degradation is compensated when alphabets with high spectral efficiency are used (multidimensional signals ), as described below

Les signaux que nous considérons dans la suite utiliseront toujours une fréquence et une seule à la fois par case temps-fréquence. Les symboles émis ont tous la même énergie Un symbole constitué de N composantes a donc la structure suivanteThe signals which we consider in the following will always use a frequency and only one at a time per time-frequency box. The symbols emitted all have the same energy A symbol consisting of N components therefore has the following structure

5, = (0,... ,*!,,, = l,...,0,...,0,...,Λfc,ilk = l,...,0,...,0,...,βJyr1iw = l,...,0) Q Q Q5, = (0, ..., *! ,,, = l, ..., 0, ..., 0, ..., Λ fc , ilk = l, ..., 0, ... , 0, ..., β J yr 1 i w = l, ..., 0) QQQ

Le récepteur qui sera décrit par la suite dispose d'un filtre adapté pour chacune des fréquences possibles Les sorties des détecteurs d'énergie de ce récepteur constituent le vecteur Z avec The receiver which will be described later has a filter adapted for each of the possible frequencies. The outputs of the energy detectors of this receiver constitute the vector Z with

Z = (Zl,l, - • • ,2l,Q,- --,2 ,l,...,Z/e,Q,... , -Z_V,1, • • • , ZJV.Q)Z = (Zl, l, - • • , 2l, Q, - -, 2, l, ..., Z / e, Q, ..., -Z_V, 1, • • •, ZJV.Q)

N v ' ^ , s v ,'N v '^, s v ,'

Q Q QQ Q Q

En supposant qu'il n'existe aucune corrélation entre les composantes dans les cases temps-fréquence adjacentes (canal de transmission sans mémoire), la densité de probabilité conjointe des composantes du vecteur Z s'écrit (relation 1) :Assuming that there is no correlation between the components in the adjacent time-frequency boxes (transmission channel without memory), the joint probability density of the components of the vector Z is written (relation 1):

NNOT

Figure imgf000006_0001
Figure imgf000006_0001

Le récepteur optimal selon le critère du maximum à posteriori est celui qui choisit le symbole S, maximisant cette densité de probabilité conjointe. On montre facilement que la maximisation de l'expression de la relation 1 revient à maximiser l'expressionThe optimal receiver according to the posterior maximum criterion is the one that chooses the symbol S, maximizing this joint probability density. We show easily that maximizing the expression of relation 1 means maximizing the expression

NNOT

Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001

En d'autres termes il suffit de se baser, dans le calcul de la variable de vraisemblance relative à un symbole Sj donné, sur les seules sorties des filtres adaptés branchés sur les fréquences où un état logique 1 serait émis A partir de ce point, on peut montrer que le récepteur optimal a pour fonction de maximiser le produit scalaire {Z, Sj } Cette maximisation consiste à calculer les variables de décision Λ, données parIn other words it suffices to base oneself, in the calculation of the likelihood variable relative to a given symbol S j , on the only outputs of the adapted filters connected to the frequencies where a logic state 1 would be emitted From this point , we can show that the function of the optimal receiver is to maximize the scalar product {Z, S j } This maximization consists in calculating the decision variables Λ, given by

NNOT

Figure imgf000007_0002
Figure imgf000007_0002

Afin de quantifier le gain apporte par l'invention, il est pertinent d'effectuer un calcul de probabilité d'erreur par paire dans l'hypothèse de l'émission d'un symbole S-| La probabilité d'une mauvaise détection consiste à décider que le symbole reçu est S2 ≠ S-| Cette probabilité n'est autre αue la probabilité P(Λ1 < Λ2), ou aussi (relation 2)In order to quantify the gain provided by the invention, it is relevant to perform a calculation of probability of error per pair in the event of the emission of a symbol S- | The probability of a bad detection consists in deciding that the symbol received is S2 ≠ S- | This probability is none other than the probability P (Λ1 <Λ2), or also (relation 2)

P(S1 → S2) zlιfc < z2tk

Figure imgf000007_0003
Figure imgf000007_0004
P (S 1 → S 2 ) z lιfc <z 2tk
Figure imgf000007_0003
Figure imgf000007_0004

Figure imgf000007_0005
Figure imgf000007_0005

Dans l'expression précédente l'indice j^ est omis et les indices '1 ' ou '2' font référence aux symboles S<\ et S2 respectivementIn the previous expression the index j ^ is omitted and the indices '1' or '2' refer to the symbols S <\ and S2 respectively

En transformant l'expression précédente en une probabilité d'une forme hermitienne quadratique, on peut définir le vecteur p comme suitBy transforming the previous expression into a probability of a quadratic Hermitian form, we can define the vector p as follows

P = ( ,l » 2fl » rl,2 ) 2,2, . - - , T'l,JV, î,2,Λr)P = (, l »2 fr l, 2) 2,2,. - -, T'l, JV, î , 2, Λr)

L'expression de la relation 2 implique doncThe expression of relation 2 therefore implies

P(S1 → S2) = P(f = p'Fp' < 0)P (S 1 → S 2 ) = P (f = p'Fp '<0)

où f = ρ*Fp* est la forme hermitienne recherchée avec 1 0 0 -1where f = ρ * Fp * is the hermitian form sought with 1 0 0 -1

F =F =

1 0 0 - 11 0 0 - 1

On sait que la fonction caractéristique d'une telle forme hermitienne est (relation 3)We know that the characteristic function of such a Hermitian form is (relation 3)

Φfti ) = det{I - j2ζR*F)Φfti) = det {I - j2ζR * F)

où R = E[p*p*] désigne la matrice de corrélation du vecteur pwhere R = E [p * p * ] denotes the correlation matrix of the vector p

Les variables r^ ne sont autres que les échantillons aux sorties des filtres adaptes Le symbole S-] étant émis, ces variables sont données par

Figure imgf000008_0001
The variables r ^ are other than the samples at the outputs of the suitable filters. The symbol S-] being emitted, these variables are given by
Figure imgf000008_0001

où μk désigne la corrélation existante entre les deux composantes d'ordre k des deux symboles Si on utilise des filtres rectangulaires de durée Ts, cette corrélation s'exprime comme (relation 4)where μk designates the existing correlation between the two components of order k of the two symbols If rectangular filters of duration Ts are used, this correlation is expressed as (relation 4)

μk fTt /2 (2*fι,kt+Φι.ι)e-j(2τf9,kt^.k)dt _ sin(xΔ/fer,) ,JΨlμk f Tt / 2 (2 * fι, kt + Φι.ι) e -j (2τf 9 , k t ^. k ) dt _ sin (xΔ / fe r,), JΨl

J-T. /2 7 vrΔAfkι_TT.. avec Δfk = f-| k ~ ^2 k 'a différence entre les fréquences des deux composantes et φk = φ-| k " Φ2 k un déphasage tenant compte de l'incohérence des oscillateurs utilisés pour chaque fréquence au récepteur Nous supposons dans la suite que les corrélations sont toutes différentesJT. / 2 7 vrΔAfkι_TT .. with Δfk = f- | k ~ ^ 2 k ' has difference between the frequencies of the two components and φk = φ- | k "Φ2 k a phase shift taking into account the inconsistency of the oscillators used for each frequency at the receiver We assume below that the correlations are all different

Les variables aléatoires r-j |< suivent des lois Gaussiennes centrées de vaπances (relation 5)The random variables r-j | <follow Gaussian laws centered on vaπances (relation 5)

Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002

De leur côté, les variables aléatoires r2 |< suivent aussi des lois Gaussiennes centrées mais de vaπaπces (relation 6)For their part, the random variables r2 | <also follow centered Gaussian laws but of vaπaπces (relation 6)

Figure imgf000008_0003
Figure imgf000008_0003

D'autre part, il est important de noter que les échantillons de bruit b-j k et D2 k sont aussi corrélés On a en effet (relation 7) ^E[blιkb >k] = μkσOn the other hand, it is important to note that the noise samples b- j k and D 2 k are also correlated We have indeed (relation 7) ^ E [b lιk b > k ] = μ k σ

Il résulte de ce qui précède que r-| k et r2,k sont corrélés tel que (relation 8)It follows from the above that r- | k and r 2, k are correlated such that (relation 8)

Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001

En remarquant que les variables aléatoires relatives à deux composantes distinctes ont des corrélations nulles, les expressions des relations 5 à 8 permettent d'écrire la matrice de corrélation du vecteur p comme :By noting that the random variables relating to two distinct components have null correlations, the expressions of relations 5 to 8 make it possible to write the correlation matrix of the vector p like:

Figure imgf000009_0002
où Rk est une matrice 2 x 2 donnée par
Figure imgf000009_0002
where Rk is a 2 x 2 matrix given by

Figure imgf000009_0003
Figure imgf000009_0003

Dans ces conditions l'expression de la fonction caractéristique de la relation 3 devientUnder these conditions the expression of the characteristic function of relation 3 becomes

Figure imgf000009_0004
Figure imgf000009_0004

Un calcul direct de det(l - j2ξRkFk) donneA direct calculation of det (l - j2ξRkF k ) gives

det(I - j2ξRk' Fk) = (1 - j2ξuk)(l X j2ξvk)det (I - j2ξR k 'F k ) = (1 - j2ξu k ) (l X j2ξv k )

avec with

Figure imgf000009_0005
et
Figure imgf000009_0005
and

Figure imgf000009_0006
Dans les expressions précédentes nous avons défini .
Figure imgf000009_0006
In the previous expressions we defined.

Figure imgf000009_0007
le rapport signal sur bruit par symbole La fonction caractéristique de f s'écrit donc maintenant
Figure imgf000009_0007
signal to noise ratio by symbol The characteristic function of f is therefore now written

11

ΦΛJξ) = NΦΛJξ) = N

11 (1 - j2ξ k){l + j2ξvk) k≈11 (1 - j2ξ k ) {l + j2ξv k ) k≈

En procédant à une décomposition en éléments simples de ψf(jξ), on obtientBy decomposing into simple elements of ψf (jξ), we obtain

Figure imgf000010_0001
en considérant que μ, ≠ μj pour i ≈ j
Figure imgf000010_0001
considering that μ, ≠ μ j for i ≈ j

La probabilité d'erreur est donc égaleThe probability of error is therefore equal

NNOT

P(5l → S2) =

Figure imgf000010_0002
fei ou encoreP ( 5l → S 2 ) =
Figure imgf000010_0002
fei or even

PiS, → 52)

Figure imgf000010_0003
PiS, → 5 2 )
Figure imgf000010_0003

où r est défini par r = 7where r is defined by r = 7

7 + 2.Ν7 + 2.Ν

Une expression plus simple de cette probabilité d'erreur, ainsi qu'une expression asymptotique pour les grands rapports signal sur bruit, sont les suivantesA simpler expression of this probability of error, as well as an asymptotic expression for large signal-to-noise ratios, are as follows

Figure imgf000010_0004
et (relation 9)
Figure imgf000010_0004
and (relation 9)

Figure imgf000010_0005
Figure imgf000010_0005

L'expression asymptotique de la probabilité d'erreur par paire montre que si j μk | 2 est ega| à | μ l 2 quelque soit k, la dégradation du rapport signal sur bruit par symbole γ sera la même quelle que soit la dimension Ν des symbolesThe asymptotic expression of the probability of error per pair shows that if j μ k | 2 es t e g a | to | μ l 2 whatever k, the degradation of the signal to noise ratio by symbol γ will be the same whatever the dimension Ν of the symbols

Pour le cas particulier Ν = 1 , on aboutit à l'expression de la probabilité d'erreur de deux symboles binaires corrélés sur canal de Rayieigh donnée par

Figure imgf000011_0001
For the particular case Ν = 1, we arrive at the expression of the probability of error of two correlated binary symbols on Rayieigh channel given by
Figure imgf000011_0001

D'autre part, si toutes les corrélations entre les composantes sont identiques (μk = μ V k), on sait calculer la probabilité d'erreur par paire égale a (relation 10)On the other hand, if all the correlations between the components are identical (μk = μ V k), we know how to calculate the probability of error per pair equal to (relation 10)

Figure imgf000011_0002
La figure 3 montre la probabilité d'erreur par paire P(S-| → S2) sur le canal de
Figure imgf000011_0002
Figure 3 shows the probability of error per pair P (S- | → S2) on the channel of

Rayleigh de signaux à composantes corrélées en fonction du rapport signal a bruit γ exprime en dB, pour une dimension N = 4Rayleigh of signals with correlated components as a function of the signal to noise ratio γ expressed in dB, for a dimension N = 4

Les valeurs choisies de la corrélation | μ | 2 = 0, | μ I 2 = 0,09, 1 μ | 2 = o,4 et I μ ! 2 = 0,8 correspondent respectivement à des fréquences espacées de 1/Ts (état de la technique, référence 30), 1/4Ts (référence 31 ), 1/2Ts (référence 32), et 3/4Ts (référence 33) La dégradation asymptotique des performances est bien en accord avec l'expression de la relation 8 qui prévoit une diminution du rapport signal sur bruit d'un facteur 1 - | μ | 2Selected values of correlation | μ | 2 = 0, | μ I 2 = 0.09, 1 μ | 2 = o, 4 and I μ! 2 = 0.8 correspond respectively to frequencies spaced from 1 / Ts (state of the art, reference 30), 1 / 4Ts (reference 31), 1 / 2Ts (reference 32), and 3 / 4Ts (reference 33) La asymptotic performance degradation is in good agreement with the expression of relation 8 which provides for a reduction of the signal to noise ratio by a factor of 1 - | μ | 2

Le gain en efficacité spectrale obtenu à l'aide de signaux à composantes corrélées peut être illustre par l'exemple suivantThe gain in spectral efficiency obtained using signals with correlated components can be illustrated by the following example

En considérant d'abord un alphabet à deux signaux (BFSK) avec une diversité d'ordre N = 4, les deux symboles de cet alphabet sontConsidering first an alphabet with two signals (BFSK) with a diversity of order N = 4, the two symbols of this alphabet are

S-| = (1 , 0, 1 , 0, 1 , 0, 1 , 0)S- | = (1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0)

S2 = (0, 1 , 0, 1 , 0, 1 , 0, 1 ) Les performances de cet alphabet à deux symboles sont obtenues en utilisant la relation 10 avec N = 4 et μ = 0 L'efficacité spectrale est de 1/8 bit/s/Hz (le facteur d'expansion spectrale par rapport à 1 bit/s/Hz est Be = 8) Ceci correspond à l'état de la techniqueS 2 = (0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1) The performances of this two-symbol alphabet are obtained using the relation 10 with N = 4 and μ = 0 The spectral efficiency is 1 / 8 bit / s / Hz (the spectral expansion factor compared to 1 bit / s / Hz is B e = 8) This corresponds to the state of the art

L'invention propose pour sa part d'employer également une diversité d'ordre N = 4 avec des signaux à composantes corrélées, pour Q = 8 En numérotant les fréquences disponibles dans une case temps-fréquence de 1 à 8, les M = 8 symboles possibles sont donnés ci-après par leurs numéros de fréquences utilisées dans les différentes composantes S-| → 1 , 2, 1 , 2The invention for its part also uses a diversity of order N = 4 with signals with correlated components, for Q = 8 By numbering the available frequencies in a time-frequency box from 1 to 8, the M = 8 possible symbols are given below by their frequency numbers used in the various components S- | → 1, 2, 1, 2

52 → 2, 4, 3, 45 2 → 2, 4, 3, 4

53 → 3, 1 , 5, 65 3 → 3, 1, 5, 6

54 → 4, 3, 7, 8 S5 → 5, 6, 4, 15 4 → 4, 3, 7, 8 S 5 → 5, 6, 4, 1

56 → 6, 8, 6, 35 6 → 6, 8, 6, 3

57 → 7, 5, 8, 75 7 → 7, 5, 8, 7

58 → 8, 7, 2, 55 8 → 8, 7, 2, 5

A titre d'exemple, l'émission du symbole S-| consiste à transmettre les fréquences 1 , 2, 1 et 2 successivement (repartition temporelle) ou simultanément (répartition fréquentielle dans la bande totale K*W) Une combinaison d'une transmission temporelle et fréquentielle est également envisageableFor example, the emission of the symbol S- | consists in transmitting frequencies 1, 2, 1 and 2 successively (temporal distribution) or simultaneously (frequency distribution in the total band K * W) A combination of temporal and frequency transmission is also possible

La bande totale K*W nécessaire pour l'émission d'un symbole reste identique à celle de la BFSK (NQ/4Ts = 8/Ts) mais on dispose maintenant dans cette bande de M = 8 symboles et l'efficacité spectrale passe à 3/8 bit/s/Hz (Be = 2,66)The total band K * W necessary for the emission of a symbol remains identical to that of the BFSK (NQ / 4Ts = 8 / Ts) but we now have in this band M = 8 symbols and the spectral efficiency goes to 3/8 bit / s / Hz (B e = 2.66)

A titre de comparaison, une modulation BFSK classique occupe une largeur de bande de 2/Ts Lorsque les composantes transmises ne sont plus espacées que de Ts/4, le gain en bande est d'un facteur 3 pour la transmission d'un même débit II est dès lors possible, en occupant la même bande que celle de la BFSK classique, de prévoir au total 4 sous-bandes pour la transmission des composantes La transmission peut dès lors s'opérer en diversité fréquentielleBy way of comparison, a conventional BFSK modulation occupies a bandwidth of 2 / Ts When the transmitted components are only spaced apart by Ts / 4, the band gain is a factor of 3 for the transmission of the same bit rate It is therefore possible, by occupying the same band as that of the conventional BFSK, to provide a total of 4 sub-bands for the transmission of the components. Transmission can therefore take place in frequency diversity.

On constate que tout couple de symboles a les quatre fréquences toutes différentes On obtient ainsi la diversité d'ordre 4 D'autre part, en examinant les 8 symboles proposés on déduit que les symboles les plus corrélés (S4 et S7 par exemple) ont deux composantes pour lesquelles les fréquences sont adjacentes (àWe note that any pair of symbols has all four different frequencies. We thus obtain the diversity of order 4. On the other hand, by examining the 8 symbols proposed we deduce that the most correlated symbols (S4 and S7 for example) have two components for which the frequencies are adjacent (to

1/4Ts), une troisième composante avec des fréquences espacées de 1/2Ts et une dernière avec un espacement de 3/4 Ts Les corrélations qui en résultent sont | μ-| | 2 =1 / 4Ts), a third component with frequencies separated by 1 / 2Ts and a last component with a spacing of 3/4 Ts The resulting correlations are | μ- | | 2 =

I μ2 I = 0,8, | μ | 2 = 0,4 et | μ.4 | 2 = 0,09 (on suppose que les filtres utilisés sont rectangulaires, et donc que les corrélations sont données par la relation 4) Les performances du système à composantes corrélées sont majorées par la borne de l'union Elle indique que la probabilité d'erreur symbole est inférieure à M-1 fois la probabilité d'erreur par paire la plus grande En d'autres termesI μ2 I = 0.8, | μ | 2 = 0.4 and | μ.4 | 2 = 0.09 (we assume that the filters used are rectangular, and therefore that the correlations are given by the relation 4) The performances of the system with correlated components are increased by the bound of the union It indicates that the probability of symbol error is less than M-1 times the greatest probability of error per pair In other words

Pe ≤ (M-1 ) P(S4 → S7) D'autre part, une borne inférieure est obtenue en notant que la probabilité d'erreur est supérieure à la probabilité d'erreur par paire des deux symboles les plus éloignés (c'est à dire les moins corrélés) mais qui sont les plus proches voisins l'un de l'autre Les deux symboles S-| et S2 remplissent cette condition Ainsi on aP e ≤ (M-1) P (S 4 → S7) On the other hand, a lower bound is obtained by noting that the probability of error is greater than the probability of error per pair of the two most distant symbols ( that is to say the least correlated) but which are the closest neighbors of each other The two symbols S- | and S2 meet this condition So we have

Pe > P(S-| → S2) Les différentes probabilités d'erreur par paire sont obtenues à l'aide de la relation P(S-| → S2) précédemment donnée Enfin, la probabilité d'erreur binaire est approximée par Pj-, = Pe /2Pe> P (S- | → S2) The different error probabilities per pair are obtained using the relation P (S- | → S2) previously given Finally, the probability of binary error is approximated by Pj-, = P e / 2

Les performances des deux systèmes sont comparées dans la figure 4 qui montre la probabilité d'erreur sur le canal de Rayleigh de signaux à composantes corrélées en fonction du rapport signal à bruit exprimé en dB, pour N = 4 La caractéristique en trait plein correspond à celle d'un système BFSK classique (n = 1 ) pour Be = 8 et celles en traits discontinus aux bornes inférieures et supérieures évoquées ci-dessus On constate la très bonne performance des signaux corrélés dont la localisation des bornes inférieure et supérieure montre des performances exactes au moins égales a celles du système classique pris comme référence Sachant que les symboles a composantes corrélées apportent un gain de l'efficacité spectrale par un facteur de 3 on en déduit qu'ils sont préférables aux signaux FSK classiques La même remarque peut être faite pour une diversité d'ordre 8 (voir Fig 5)The performances of the two systems are compared in figure 4 which shows the probability of error on the Rayleigh channel of signals with correlated components according to the signal to noise ratio expressed in dB, for N = 4 The characteristic in solid line corresponds to that of a classic BFSK system (n = 1) for B e = 8 and those in broken lines at the lower and upper limits mentioned above. We note the very good performance of the correlated signals whose location of the lower and upper limits shows exact performances at least equal to those of the classic system taken as reference Knowing that the symbols with correlated components bring a gain of the spectral efficiency by a factor of 3 we deduce that they are preferable to the classic FSK signals The same remark can be made for a diversity of order 8 (see Fig 5)

L'augmentation de la dimension N permet d'absorber plus facilement des composantes de plus en plus corrélées En effet, la dégradation du rapport signal sur bruit est donnée par le facteurThe increase in the dimension N makes it easier to absorb more and more correlated components. Indeed, the degradation of the signal to noise ratio is given by the factor

Figure imgf000013_0001
Si N = 1 une corrélation | μ | 2 = 0,95 sur la composante unique du symbole implique une dégradation de -13 dB du rapport signal sur bruit Par contre pour N = 8, la contribution a la dégradation totale d'une composante k ayant la même corrélation I μ I 2 = 0 95 se réduit a -1 ,6 dB, alors qu'elle n'est plus que de -0,4 dB pour N = 32 Quand on sait que cette valeur de la corrélation correspond a des fréquences espacées de 1/8Ts, on comprend bien l'effet constructif des grandes dimensions combinées aux plus grandes densités des fréquences d'émission
Figure imgf000013_0001
If N = 1 a correlation | μ | 2 = 0.95 on the single component of the symbol implies a degradation of -13 dB of the signal to noise ratio On the other hand for N = 8, the contribution to the total degradation of a component k having the same correlation I μ I 2 = 0 95 is reduced to -1.6 dB, whereas it is only -0.4 dB for N = 32 When we know that this value of the correlation corresponds to frequencies spaced 1 / 8Ts apart, we understands the constructive effect of large dimensions combined with higher densities of transmission frequencies

Les performances obtenues peuvent encore être améliorées en utilisant un alphabet de diversité optimal en terme de distance entre les composantes et d'occupation spectrale La figure 6 est un schéma synoptique d'un exemple d'un émetteur de signaux numériques mettant en oeuvre le procédé selon l'inventionThe performances obtained can be further improved by using an optimal diversity alphabet in terms of distance between the components and spectral occupancy. FIG. 6 is a block diagram of an example of a digital signal transmitter implementing the method according to the invention

L'émetteur de la figure 6 comporte une unité de mapping 60 assurant la mise en blocs d'un train binaire qui lui est appliqué Les blocs contiennent chacun n bits Ces blocs sont appliqués à une unité de transformation 61 qui fournit pour chacun des blocs traites N niveaux de tension Chaque niveau de tension correspond a une composante d'un bloc Ces niveaux de tension sont ensuite appliques a une unité d'entrelacement 62 suivie par un oscillateur commandé en tension (VCO) 63 présentant sur sa sortie les fréquences entrelacées correspondant aux composantes des blocs à transmettre Ces fréquences se présentent en série à un convertisseur série-parallèle 64 facultatif, prévu dans le cas où la transmission devait s'effectuer dans plusieurs sous-bandes Ce concept de sous-bande est représenté sur la figure 2 où deux sous-bandes SB1 et SB2 sont prévues La transmission des composantes en sous-bandes permet de transmettre simultanément (dans un même intervalle de temps Ts) plusieurs composantes (diversité fréquentielle)The transmitter of FIG. 6 comprises a mapping unit 60 ensuring the blocking of a binary train which is applied to it The blocks each contain n bits These blocks are applied to a transformation unit 61 which provides for each of the processed blocks N voltage levels Each voltage level corresponds to a component of a block These voltage levels are then applied to an interleaving unit 62 followed by an oscillator controlled by voltage (VCO) 63 having on its output the interleaved frequencies corresponding to the components of the blocks to be transmitted These frequencies are presented in series to an optional series-parallel converter 64, provided in the case where the transmission had to be carried out in several sub-bands This concept of sub-band is represented in FIG. 2 where two sub-bands SB1 and SB2 are provided. The transmission of the components in sub-bands makes it possible to transmit simultaneously (in the same time interval Ts) several components (frequency diversity)

Les différentes composantes sont ensuite appliquées à un jeu de K mélangeurs 65-] à 65«, avec K le nombre de sous-bandes prévues Les mélangeurs 65-] à 65^ assurent la répartition en sous-bande des composantes transmises Les composantes décalées en fréquence sont ensuite sommées par un additionneur 66 Un mélangeur 67 recevant un signal d'un oscillateur local 68 assure la transposition du signal somme à une fréquence porteuse Le signal module est alors appliqué à une antenne d'émission 69The different components are then applied to a set of K mixers 65-] at 65 ", with K the number of sub-bands provided The mixers 65-] at 65 ^ ensure the sub-band distribution of the components transmitted The components shifted by frequency are then summed by an adder 66 A mixer 67 receiving a signal from a local oscillator 68 ensures the transposition of the sum signal to a carrier frequency The module signal is then applied to a transmitting antenna 69

L'unité d'entrelacement 62 a pour fonction de lutter contre les évanouissements sélectifs du canal de transmission Ainsi, le canal de transmission agit indépendamment sur les différentes composantesThe interleaver unit 62 has the function of fighting against selective fading of the transmission channel. Thus, the transmission channel acts independently on the different components.

Si la transmission s'effectue par répartition temporelle uniquement, les différentes composantes des symboles à transmettre sont transmises dans des cases temps/fréquence différentes et la transmission d'un symbole à 4 composantes (exemple donné précédemment) dure 4TsIf the transmission is made by time distribution only, the different components of the symbols to be transmitted are transmitted in different time / frequency boxes and the transmission of a symbol with 4 components (example given above) lasts 4Ts

Bien entendu, le mode de réalisation de cet émetteur n'est donné qu'à titre indicatif, et bien d'autres possibilités existent La figure 7 est un schéma synoptique d'un exemple d'un récepteur des signaux numériques transmis par l'émetteur de la figure 6Of course, the embodiment of this transmitter is given for information only, and many other possibilities exist. FIG. 7 is a block diagram of an example of a receiver of the digital signals transmitted by the transmitter of figure 6

Le signal reçu par une antenne 70 est appliqué à un mélangeur 71 recevant un signal de transposition de fréquence d'un oscillateur local 72 Le signal de sortie du mélangeur est appliqué à K filtres de sous-bande 73-| à 73« Ces filtres sont des filtres passe-bande centrés sur les fréquences centrales des sous- bandes Les signaux filtrés sont ensuite appliqués à un jeu de filtres adaptés 74-j à 74«*Q , avec Q le nombre de composantes prévues par sous-bande Les fréquences f-| à fQ correspondent aux composantes et les fréquences F-| à F^ aux fréquences centrales des sous-bandes Les signaux de sortie de ces filtres sont échantillonnés à la fréquence symbole 1/Ts pour fournir des échantillons Zj ι, avec i l'indice correspondant à la sous-bande considérée et j l'indice correspondant à la composante détectée Ces échantillons sont appliqués à une unité de calcul 75 destinée à former le vecteur Z donne précédemment Z — (^1,1 , . . . , 2l,Q , • . . , -Z/t.l , • • - , k,Q , . • • , 2N,1 , . . . , Zff Q )The signal received by an antenna 70 is applied to a mixer 71 receiving a frequency transposition signal from a local oscillator 72 The output signal from the mixer is applied to K sub-band filters 73- | to 73 "These filters are bandpass filters centered on the center frequencies of the subbands. The filtered signals are then applied to a set of suitable filters 74- j to 74" * Q, with Q the number of components provided by sub -band The frequencies f- | to fQ correspond to the components and the frequencies F- | at F ^ at the central frequencies of the sub-bands The output signals of these filters are sampled at the symbol frequency 1 / Ts to provide samples Z j ι, with i the index corresponding to the sub-band considered and j l ' index corresponding to the component detected These samples are applied to a calculation unit 75 intended to form the vector Z given previously Z - (^ 1,1,..., 2l, Q, •.., -Z / tl, • • -, k, Q,. • •, 2N, 1,..., Zff Q)

^ v * > v s v ,^ v *> v s v ,

Q Q QQ Q Q

On notera dans cette expression du vecteur Z que le nombre de composantes N des symboles transmis n'est pas nécessairement égal à K Ceci provient du fait que l'on peut combiner une transmission temporelle des composantes avec une diversité fréquentielle, au sens de sous-bandeIt will be noted in this expression of the vector Z that the number of components N of the symbols transmitted is not necessarily equal to K This stems from the fact that it is possible to combine a temporal transmission of the components with a frequency diversity, in the sense of sub- bandaged

L'unité de calcul 75 fonctionne préferentiellement selon le critère du maximum à priori donne précédemment, c'est à dire qu'il considère que le bloc transmis est celui qui maximise la densité de probabilité conjointe des composantes de ce vecteur ZThe calculation unit 75 preferably operates according to the a priori maximum criterion given above, that is to say that it considers that the block transmitted is that which maximizes the joint probability density of the components of this vector Z

ΛΛ

L'unité de calcul 75 fournit donc une estimation S égale au symbole S, qui maximise Λ, donne parThe calculation unit 75 therefore provides an estimate S equal to the symbol S, which maximizes Λ, gives by

NNOT

Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001

ΛΛ

L'estimation S est alors appliquée a une unité de demapping 76 transformant le symbole estime en bitsThe estimate S is then applied to a demapping unit 76 transforming the estimated symbol into bits

L'invention permet donc d'utiliser des composantes corrélées et donc une plus grande densité de fréquences utilisables Par conséquent, on dispose d'une plus grande efficacité spectraleThe invention therefore makes it possible to use correlated components and therefore a greater density of usable frequencies Consequently, there is greater spectral efficiency

Les performances obtenues avec les signaux corrélés sont bonnes et permettent d'obtenir dans l'exemple donne un gain en efficacité spectrale d'un facteurThe performances obtained with the correlated signals are good and allow to obtain in the example gives a gain in spectral efficiency by a factor

3 par rapport à un système classique occupant la même bande et utilisant le même ordre de diversité Les performances en probabilité d'erreur binaire restent comparables, sinon meilleures, a celles des systèmes M-FSK connus3 compared to a conventional system occupying the same band and using the same order of diversity The performance in binary error probability remains comparable, if not better, than that of known M-FSK systems

L'invention s'applique notamment à la modulation non cohérente Le milieu de transmission utilisé est quelconque The invention applies in particular to non-coherent modulation The transmission medium used is arbitrary

Claims

REVENDICATIONS 1 Procédé de transmission d'un signal numérique se présentant sous forme de blocs, chacun desdits blocs comprenant au moins un bit et correspondant à un symbole à transmettre, la transmission de chacun desdits symboles consistant à transmettre au moins une fréquence constituant une composante correspondant de manière univoque a ce bloc, caractérisé en ce que les composantes de symboles différents sont corrélées entre elles1 Method for transmitting a digital signal in the form of blocks, each of said blocks comprising at least one bit and corresponding to a symbol to be transmitted, the transmission of each of said symbols consisting in transmitting at least one frequency constituting a corresponding component of unique way to this block, characterized in that the components of different symbols are correlated with each other 2 Procède selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à transmettre, pour chacun desdits symboles, un nombre N de composantes, les composantes de symboles différents étant corrélées entre elles2 Method according to claim 1, characterized in that it consists in transmitting, for each of said symbols, a number N of components, the components of different symbols being correlated with one another 3 Procède selon la revendication 2, caractérise en ce que lesdites composantes sont transmises par répartition temporelle3 The method of claim 2, characterized in that said components are transmitted by time distribution 4 Procède selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdites composantes sont transmises par diversité fréquentielle4 Method according to one of claims 2 and 3, characterized in that said components are transmitted by frequency diversity 5 Emetteur d'un signal numérique se présentant sous forme de blocs, chacun desdits blocs comprenant au moins un bit et correspondant à un symbole à transmettre, ledit émetteur comprenant des moyens (61 , 63) affectant de manière univoque a chacun desdits symboles au moins une fréquence constituant une composante dudit symbole, caractérise en ce que les composantes affectées à des symboles différents sont corrélées entre elles5 Transmitter of a digital signal in the form of blocks, each of said blocks comprising at least one bit and corresponding to a symbol to be transmitted, said transmitter comprising means (61, 63) assigning unequivocally to each of said symbols at least a frequency constituting a component of said symbol, characterized in that the components assigned to different symbols are correlated with one another 6 Récepteur d'un signal numérique transmis par un émetteur selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de filtres adaptés (74-] à 74K*Q) centrés chacun sur l'une desdites composantes, les échantillons des signaux de sortie desdits filtres constituant les composantes d'un vecteur Z donné par6 receiver of a digital signal transmitted by a transmitter according to claim 5 characterized in that it comprises a set of suitable filters (74- ] to 74 K * Q) each centered on one of said components, the signal samples output of said filters constituting the components of a vector Z given by Z = (Zl.l , . • - , 2l,Q , . . . , Zfcfi , . . . , ZQ , . . . , ZJV,1 , • • • , ZN Q )Z = (Zl.l,. • -, 2l, Q,..., Zfc f i,..., Z Q,..., ZJV, 1, • • •, Z N Q) « v N v f S" V N v f S Q Q Q avec Q le nombre de valeurs différentes desdites composantes, ledit récepteur comprenant des moyens de calcul (75) maximisant la variable de décision suivante JVQQQ with Q the number of different values of said components, said receiver comprising calculation means (75) maximizing the following decision variable JV
Figure imgf000017_0001
en se basant, dans le calcul de la variable de vraisemblance relative à un symbole donné, sur les seules sorties desdits filtres adaptés (74-] à 74^*Q) centrés sur les fréquences où une desdites composantes serait émise.
Figure imgf000017_0001
based, in the calculation of the likelihood variable relating to a given symbol, on the only outputs of said adapted filters (74-] to 74 ^ * Q) centered on the frequencies where one of said components would be emitted.
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