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Title:
EQUIPMENT, METHOD, PROGRAM AND COMPUTER FOR COMPLEX CODE GENERATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/100368
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a piece of equipment that is used to generate a vector scrambling code (zn(i)), comprising two generators (Gx; Gy) which supply respective vector scrambling signals which are combined together with a pair of logical operators (011, 012) in order to produce a first scrambling code (zn(i)). The inventive equipment also comprises at least two delay lines (R1, R2) of the same depth and an additional pair of logical operators (021, 022), thereby enabling the production of a second scrambling code (zn+k(i)) belonging to the same code group as the first. The invention is particularly suitable for the transmission of digital data in accordance with the UMTS standard.

Inventors:
BATUT ERIC (FR)
MISCOPEIN BENOIT (FR)
SCHWOERER JEAN (FR)
Application Number:
PCT/FR2006/000575
Publication Date:
September 28, 2006
Filing Date:
March 15, 2006
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Assignee:
FRANCE TELECOM (FR)
BATUT ERIC (FR)
MISCOPEIN BENOIT (FR)
SCHWOERER JEAN (FR)
International Classes:
H04J13/00; H04J13/10
Foreign References:
EP1343265A12003-09-10
EP1351421A12003-10-08
EP0963070A11999-12-08
Attorney, Agent or Firm:
Bentz, Jean-paul (122 rue Edouard Vaillant, Levallois Perret, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS .
1. Equipement de génération d'au moins un premier code complexe (zn(i)) comprenant des premier et deuxième générateurs de signaux (Gx; Gy) synchronisés par des signaux d'horloge et fournissant des premier et deuxième signaux respectifs (x(n+i); y(i)) dont chacun comprend des première et deuxième composantes (xi(n+i), xQ(n+i); yi(i), YQ(I)) / et des moyens combinatoires comprenant au moins une première paire d'opérateurs logiques (011, 012) combinant les première et deuxième composantes (X1 (n+i), xQ(n+i)) du premier signal (x(n+i)) respectivement aux première et deuxième composantes (yi(i), YQ(I)) du deuxième signal (y(i)), et le deuxième générateur (Gy) étant déclenché, par rapport au premier générateur (Gx) , avec un retard d'un premier nombre entier (n) de signaux d'horloge, caractérise en ce que les moyens combinatoires comprennent en outre au moins des première et deuxième lignes à retard (Rl, R2) de même profondeur k où k est un second nombre entier, et une deuxième paire d'opérateurs logiques (021, 022), en ce que la première ligne à retard (Rl) est agencée pour retarder le premier code complexe (zn(i)) et fournir un premier code complexe retardé (zn(ik)), en ce que la deuxième ligne à retard (R2) est agencée pour retarder le deuxième signal (y(i)) et fournir des première et deuxième composantes (yi(ik), yQ(ik)) d'un deuxième signal retardé (y(ik)), et en ce que la deuxième paire d'opérateurs logiques (021, 022) combine les première et deuxième composantes (xr(n+i), XQ (n+i)) du premier signal (x(n+i)) respectivement aux première et deuxième composantes (yi(ik), yQ(ik)) du deuxième signal retardé (y(ik)), la deuxième paire d'opérateurs logiques (021, 022) fournissant ainsi un deuxième code complexe retardé (zn+k(ik)) synchrone avec le premier code complexe retardé (zn(ik)) .
2. Equipement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un module de troncature (Tk) propre à générer des premier et deuxième codes complexes définitifs (zn(i); zn+k(i)) en tronquant les premier et deuxième codes complexes retardés (zn(ik); zn+k(ik)) de leurs k premières valeurs.
3. Equipement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque générateur (Gx; Gy) comprend un registre à décalage (Mx; My) , un circuit de rebouclage (Rx; Ry) et un circuit logique (Lx; Ly) , les registres à décalage (Mx; My) des générateurs (Gx; Gy) étant chargés par des séquences numériques initiales respectives.
4. Procédé de génération d'au moins un premier code complexe (zn(i)), ce procédé comprenant une opération consistant à générer, à une cadence donnée par des signaux d'horloge, des premier et deuxième signaux (x(n+i); y(i)) dont chacun présente des première et deuxième composantes (xχ(n+i), xQ(n+i); yi(i), yς(i)), et dont le second présente sur le premier un retard égal à un premier nombre entier (n) de signaux d'horloge, et à générer le premier code complexe (zn(i)) en combinant les composantes homologues (xi(n+i), yi(i); xQ(n+i); yQ(i)) des premier et deuxième signaux (x(n+i); y(i)), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins les opérations consistant à générer un premier code complexe retardé (zn(ik)) en retardant le premier code complexe (zn(i)) de k signaux d'horloge, où k est un entier, à générer un deuxième signal retardé (y(ik)) en retardant de k signaux d'horloge le deuxième signal (y(i)), et à combiner les composantes homologues (X1 (n+i), yi(ik); xQ(n+i); yQ(ik)) du premier signal (x(n+i)) et du deuxième signal retardé (y(ik)), cette combinaison fournissant un deuxième code complexe retardé (zn+k(ik)) synchrone avec le premier code complexe retardé (zn(i k)) .
5. Procédé de génération suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une opération consistant à générer des premier et deuxième codes complexes définitifs (zn(i); zn+k(i)) en tronquant les premier et deuxième codes complexes retardés (zn(ik); Zn+k(ik)) de leur k premières valeurs.
6. Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend des modules logiciels propres, lorsque ce programme est chargé sur un ordinateur, à mettre en oeuvre les opérations définies par l'une quelconque des revendications 4 et 5.
7. Support d'enregistrement, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur selon la revendication 6.
Description:
EQUIPEMENT, PROCEDE, PROGRAMME ET ORDINATEUR POUR LA GENERATION DE CODE COMPLEXE.

L'invention concerne, de façon générale, les techniques de traitement du signal, en particulier dans le domaine des transmissions numériques.

Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un équipement de génération d'au moins un premier code complexe comprenant des premier et deuxième générateurs de signaux synchronisés par des signaux d'horloge et fournissant des premier et deuxième signaux respectifs dont chacun comprend des première et deuxième composantes, et des moyens combinatoires comprenant au moins une première paire d'opérateurs logiques combinant les première et deuxième composantes du premier signal respectivement aux première et deuxième composantes du deuxième signal, et le deuxième générateur étant déclenché, par rapport au premier générateur, avec un retard d'un premier nombre entier n de signaux d'horloge.

Le domaine technique dans lequel l'invention trouve son application la plus avantageuse est celui des communications numériques en environnement cellulaire, et plus précisément l'UMTS, norme de téléphonie mobile dite "de troisième génération". Les deux modes de l'UMTS

(notés FDD et TDD) utilisent intensivement deux familles de codes binaires d 1 embrouillage pour assurer d'une part

1 'orthogonalité entre des transmissions à des débits différents et d'autre part un niveau d'interférence inter-cellule faible. Ces codes sont obtenus de manière non triviale, et leur génération représente un effort non nul qu'il est nécessaire de minimiser afin de faciliter

leur utilisation.

Des informations détaillées sont données notamment dans les deux références ci-après :

[1] 3GPP: "Spreading and modulation (FDD)", v5.0.0 , Mars 2002, Document technique 3G TS 25.213, site internet : http : / /www.3gpp . org/ftp/Specs/archive/25 series/25.213 /25213 -500. zip, et

[2] 3GPP: "Spreading and modulation (TDD)", v5.0.0 , Mars 2002, Document technique 3G TS 25.213, site internet : http : //www.3gpp . org/ftp/Specs/archive/25 series/25.223 /25223 -500. zip.

Les codes d' embrouillage représentent la deuxième couche de codage utilisée par le standard UMTS. Dans le sens descendant, ces codes permettent d'atténuer 1 ' interférence perçue par un terminal du fait des stations de base gérant les cellules adjacentes. Dans le sens montant, ces codes permettent à la station de base de séparer efficacement les signaux émis par les différents terminaux qu'elle gère.

En pratique, ces codes d 1 embrouillage sont aujourd'hui regroupés en 512 ensembles de 16 codes, chaque ensemble i étant composé d'un code primaire de numéro 16. i, et de 15 codes secondaires portant les numéros 16. i + j, où j est compris entre 1 et 15. Dans une cellule UMTS, les canaux de diffusion générale sont encodés avec le code d 1 embrouillage primaire du groupe de codes utilisés par la cellule, tandis que les canaux de trafic peuvent être encodés avec le code primaire du groupe de codes ou avec l'un quelconque des codes

secondaires du même groupe de codes.

Les figures 1 à 3 illustrent la façon dont un code est généré selon l'état de l'art, tel que connu notamment de la première référence mentionnée ci-dessus. Le numéro du code à générer sera noté "n" . Deux séquences binaires, notées "x" et "y" et dénommées "séquences de longueur maximale" sont utilisées. Ces séquences sont générées comme suit :

x(0) = 1 x(l) = x(2) =... = x(16) = x(17) = 0 y(0) = y(l) =... = y(16) = y(17) = 1, et x(i + 18) = x(i + 7) (+) x(i) y(i + 18) = y(i + 10) (+) y(i + 7) (+) y(i + 5) (+) y(i),

où (+) désigne l'addition modulo 2.

La séquence de GoId Z n est définie par :

z n (i) ≈ x(i+n) (+) y(i) .

Cette séquence binaire est convertie en séquence réelle par la transformation suivante:

Z n (D = 1 - 2.z n (i) .

Enfin, le code d' embrouillage (ou "scrambling") complexe est obtenu par:

S n (D ≈ Z n (D+ j.Z n (i+131072) .

L'équipement connu de génération d'un code complexe

z n (i) comprend typiquement deux générateurs de signaux, tels que Gx (figures 1 et 3) et Gy (figures 2 et 3), synchronisés par des signaux d'horloge.

Chacun des générateurs Gx et Gy comprend un registre à décalage tel que Mx et My, un circuit de rebouclage tel que Rx et Ry, et un circuit logique tel que Lx et Ly.

Les registres à décalage Mx et My de ces générateurs Gx et Gy sont initialement chargés par les séquences numériques respectives x(l) a x(17) et y(l) à y (17) mentionnées plus haut.

Ces générateurs Gx et Gy fournissent des signaux respectifs, tels que x(n+i) et y(i), dont chacun comprend deux composantes, à savoir x^n+i) et x Q (n+i) pour le premier signal d' embrouillage x(n+i), et yi(i), YQH) pour le deuxième signal d 1 embrouillage y(i) .

Une paire d'opérateurs logiques 011 et 012 (figure 3), constitués par des portes XOR pour opérer une addition modulo 2, combinent les première et deuxième composantes X 1 (n+i) et x Q (n+i) du premier signal x(n+i) respectivement aux première et deuxième composantes yi(i) et VQ(I) du deuxième signal y(i) .

Comme le sait l'homme du métier, l'opérateur 011 délivre ainsi la partie réelle du code d' embrouillage complexe, c'est-à-dire Z n (i), tandis que l'opérateur 012 délivre la partie imaginaire du code d' embrouillage complexe, c'est-à-dire Z n (i + 131072).

Comme le montrent les relations rappelées ci- dessus, il est nécessaire, lors de l'initialisation de l'équipement connu illustré à la figure 3, de faire tourner le générateur Gx tout seul un nombre de fois égal au numéro "n" du code à générer, avant de déclencher le

générateur Gy, le nombre n étant un multiple de 16.

Or, ce décalage retarde de manière conséquente la disponibilité des données concernant le code "n" .

En l'absence de technique d'initialisation rapide du générateur de code, il peut donc être assez coûteux, pour un seul et unique équipement , de changer le code à générer de manière répétitive.

Hormis la duplication des moyens de génération, il n'existe aujourd'hui aucune solution disponible au problême du décodage des canaux de trafic encodês non pas avec le code primaire de la cellule mais avec un code secondaire .

En particulier, il n'est pas réaliste de réinitialiser le générateur de code de manière à générer le code primaire puis le code secondaire pour chaque bloc de données, compte tenu de la consommation d'énergie et de la latence introduite par le temps de réinitialisation du générateur Gx.

Il n'est pas davantage judicieux, du fait de la relative inefficacité de cette solution, d'avoir recours à une mémoire, qui devrait être de taille importante, pour stocker 1 ' intégralité du code primaire et des 15 codes secondaires pouvant être employés par la cellule.

Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer des moyens permettant, avec deux générateurs tels que Gx et Gy, de délivrer à la fois les éléments du code primaire de la cellule et les éléments d'un des codes secondaires associés au code primaire de la cellule, c'est-à-dire appartenant au même groupe de codes .

A cette fin, l'équipement de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne

le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les moyens combinatoires comprennent en outre au moins des première et deuxième lignes à retard de même profondeur k où k est un second nombre entier, et une deuxième paire d'opérateurs logiques, en ce que la première ligne à retard est agencée pour retarder le premier code complexe et fournir un premier code complexe retardé, en ce que la deuxième ligne à retard est agencée pour retarder le deuxième signal et fournir des première et deuxième composantes d'un deuxième signal retardé, et en ce que la deuxième paire d'opérateurs logiques combine les première et deuxième composantes du premier signal respectivement aux première et deuxième composantes du deuxième signal retardé, la deuxième paire d'opérateurs logiques fournissant ainsi un deuxième code complexe retardé et synchrone avec le premier code complexe retardé .

De préférence, cet équipement comprend en outre un module de troncature propre à générer des premier et deuxième codes complexes définitifs en tronquant les premier et deuxième codes complexes retardés de leurs k premières valeurs .

L'invention concerne également un procédé de génération d'au moins un premier code complexe, ce procédé comprenant une opération consistant à générer, à une cadence donnée par des signaux d'horloge, des premier et deuxième signaux dont chacun présente des première et deuxième composantes, et dont le second présente sur le premier un retard égal à un premier nombre entier n de signaux d'horloge, et à générer le premier code complexe en combinant les composantes homologues des premier et deuxième signaux, ce procédé étant caractérisé en ce

qu'il comprend en outre au moins les opérations consistant à générer un premier code complexe retardé en retardant le premier code complexe de k signaux d'horloge, où k est un entier, à générer un deuxième signal retardé en retardant de k signaux d'horloge le deuxième signal, et à combiner les composantes homologues du premier signal et du deuxième signal retardé, cette combinaison fournissant un deuxième code complexe retardé' synchrone avec le premier code complexe retardé. De préférence, ce procédé comprend en outre une opération consistant à générer des premier et deuxième codes complexes définitifs en tronquant les premier et deuxième codes complexes retardés de leur k premières valeurs . L'invention concerne également - un programme d'ordinateur, ce programme étant caractérisé en ce qu'il comprend des modules logiciels propres, lorsqu'il est chargé sur un ordinateur, à mettre en oeuvre les opérations du procédé tel que précédemment défini. L'invention concerne enfin un support d'enregistrement, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur précédemment défini .

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est un schéma d'un premier générateur connu de signal;

- la figure 2 est un schéma d'un deuxième générateur connu de signal;

la figure 3 est un schéma d'un équipement connu, utilisant notamment les premier et deuxième générateurs connus, et fournissant un premier code complexe; et - la figure 4 est un schéma d'un équipement conforme à l'invention, qui utilise notamment les premier et deuxième générateurs connus pour fournir deux codes complexes appartenant au même groupe de codes.

Comme le remarquera l'homme du métier, les générateurs Gx et Gy et les opérateurs logiques 011 et 012 sont utilisés dans l'invention comme ils l'étaient dans l'art antérieur, et ne seront donc pas décrits à nouveau .

En plus de ces composants connus, l'équipement de 1 ' invention comprend au moins deux lignes à retard Rl et R2 de même profondeur k et une deuxième paire d'opérateurs logiques 021 et 022.

Le nombre k est un nombre entier ici inférieur au numéro n du premier code complexe d' embrouillage, et même en l'occurrence compris entre 1 et 15, bornes comprises. La première ligne à retard Rl est agencée pour recevoir et retarder le premier code complexe Z n (i) délivré par l'équipement connu de la figure 3, et pour fournir un premier code complexe retardé z n (i-k) .

La deuxième ligne à retard R2 est agencée pour recevoir et retarder le deuxième signal y(i), et pour fournir les composantes réelle et imaginaire, yi(i-k) et y Q (i-k), d'un deuxième signal retardé y(i-k) .

La deuxième paire d'opérateurs logiques 021 et 022 a quant à elle pour fonction de combiner les composantes réelle et imaginaire, x x (n+i) et x Q (n+i), du premier signal x(n+i) respectivement aux composantes réelle et

imaginaire, Y 1 (I-Ic) et y Q (i-k), du deuxième signal retardé y(i-k) .

Dans ces conditions, la deuxième paire d'opérateurs logiques 021 et 022 fournit un deuxième code complexe retardé Z n+ ^ (i-k) qui appartient au même ensemble de codes que le premier code complexe retardé z n (i-k), et qui est synchrone avec lui .

En fait, les premier et deuxième codes complexes retardés z n (i-k) et z n+k (i-k) ne sont pas exploitables dès le début de leur production.

Pour produire les premier et deuxième codes complexes définitifs z n (i) et z n+k (i), l'équipement de

1 ' invention comporte de préférence un module de troncature Tk dont la fonction est de tronquer les premier et deuxième codes complexes retardés z n (i-k) et z n+k (i-k) de leur k premières valeurs.

Le module Tk représente, de manière conceptuelle, une ligne avançant les données de k positions. Dans la pratique, ce module est constitué d'un compteur qui ne transmet ses entrées vers ses sorties qu'après k occurrences de l'événement "arrivée des données en entrées" .

En notant de façon générique Xi(i) et yi(i) les sorties directes des deux registres à décalage Mx et My, intervenant dans le calcul de la partie réelle des éléments du code primaire, et Xς(i) = X x (i+131072) et

YQ (i) = yi (i+131072) les sorties secondaires des mêmes registres, intervenant dans le calcul de la partie imaginaire des éléments du code primaire, les équations de génération des codes d'embrouillage donnent, pour les éléments du code primaire n (n est un multiple de 16) :

S n (D = Z n (i) + j .Z n (i + 131072) = (1-2.Z n (D ) + j • (1- 2.z n (i+131072) ) ,

avec i compris entre 0 et 38399, bornes incluses, de sorte que :

S n (D = (1-2. (xi(n+i) (+) Yi(D)) + j . (1-2. (x Q (n+i) (+)

avec i compris entre 0 et 38399, bornes incluses.

Les éléments du code secondaire n+k (avec k compris entre 1 et 15, bornes comprises) sont quant à eux donnés par:

S n+k (i) = (1-2. (xi(n+k+i) (+) Yi (i))) + j . (1-2. (x Q (n+k+i)

avec i compris entre 0 et 38399, bornes incluses.

On constate que les valeurs requises du registre My pour la production du code secondaire n+k sont les mêmes que pour le code primaire n, tandis qu'apparaît un décalage de k positions entre les valeurs requises du registre Mx pour le calcul de S n (i) et celles requises pour le calcul de S n+ k(D • C'est pour obtenir ce décalage que la ligne à retard R2 retarde de k cycles d'horloge les sorties γi(i) et y Q (i) du générateur Gy.

Compte tenu de ce retard, il est cependant nécessaire de retarder également de k cycles d'horloge les éléments de S n (i), de manière que ces derniers soient rendus disponibles en même temps que les éléments de

S n+ k(D , ce retard étant introduit par la ligne à retard

Rl .

Enfin, il convient de supprimer, à la sortie de l'équipement, les k premières valeurs de sortie de S n (i) et S n+ k(i)/ qui correspondront à des valeurs erronées issues du remplissage des lignes à retards Rl et R2, cette opération étant réalisée par le module Tk.

L'équipement illustré peut être réalisé par un circuit matériel spécifique.

Il peut néanmoins aussi être constitué par un ordinateur sur lequel est chargé un programme d'ordinateur comprenant des modules logiciels propres à mettre en oeuvre les opérations précédemment décrites.

Par ailleurs, en traitant les sorties des générateurs Gx et Gy par des lignes à retard telles que Rl ' et R2 ' homologues de Rl et R2 mais provoquant un retard k' différent de k, ces lignes à retard étant associées à des opérateurs 021' et 022' et à un module de troncature Tk', respectivement homologues de 021, 022, et

Tk, il est possible de générer d'autres codes d' embrouillage avec les mêmes générateurs Gx et Gy.

L'invention offre donc une technique de génération simultanée d'un code d' embrouillage primaire et d'un ou plusieurs codes d' embrouillage secondaires appartenant au même groupe de codes que le code primaire . II devient alors possible de décoder à la fois des données de diffusion encodées par la station de base avec le code primaire, et des données de trafic éventuellement encodées par la station de base avec un code secondaire, et cela avec un équipement très légèrement modifié par rapport à sa forme actuelle, ce qui évite d'avoir recours à une coûteuse duplication du dispositif de génération de code, ou d'avoir recours à une encore plus coûteuse

succession de réinitialisations d'un unique générateur pour générer les deux codes alternativement .