FR3136913A1 - Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC - Google Patents

Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC Download PDF

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Abstract

Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC La présente invention se rapporte à un procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à sources (), éventuellement relais et une destination, , . Dans une telle solution, lorsqu’une source n’a pas pu être décodée par la destination, cette dernière organise une retransmission en prenant en compte les caractéristiques d’un canal de transmission MIMO établi entre, d’une part, au moins deux nœuds ayant décodé la source et, d’autre part, au moins deux antennes en réception de la destination sous la forme d’un coefficient de précodage. Ainsi, la présente solution permet d’améliorer les performances de décodage d’une source , dans un contexte où la destination est équipée d’une pluralité d’antennes en réception. FIGURE 1

Description

Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine des communications numériques. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte plus particulièrement à la transmission de données codées entre au moins deux sources et une destination avec relayage par des nœuds pouvant être des relais ou des sources.
Il est entendu qu’un relais n’a pas de message à transmettre. Un relais est un nœud dédié au relayage des messages des sources tandis qu’une source à son propre message à transmettre et peut en outre dans certain cas relayer les messages des autres sources i.e. la source est dite coopérative dans ce cas.
Il existe de nombreuses techniques de relayage connues sous leur appellation anglo-saxonne : «amplify and forward», «decode and forward», «compress-and-forward», «non-orthogonal amplify and forward»,« dynamic decode and forward», etc.
L’invention s’applique notamment, mais non exclusivement, à la transmission de données via des réseaux mobiles, par exemple pour des applications temps réel, ou via par exemple des réseaux de capteurs.
Un tel réseau de capteurs est un réseau multi-utilisateurs, constitué de plusieurs sources, plusieurs relais et un destinataire pouvant utiliser un schéma d’accès multiple orthogonal du canal de transmission entre les sources et la destination, noté OMAMRC (« Orthogonal Multiple-Access Multiple-Relay Channel »selon la terminologie anglo-saxonne).
Selon ce schéma, l’orthogonalité entre les transmissions des sources et des relais est obtenue par un multiplexage en temps sous forme d’intervalles de temps disjoints.
Art antérieur et ses inconvénients
Un système de transmission OMAMRC mettant en œuvre une adaptation lente de canal est connu de la demande WO 2019/162592 publiée le 29 août 2019.
Un système de télécommunication OMAMRC a sources, éventuellement relais et une destination, , avec une mise en œuvre d’n schéma d’accès multiple orthogonal en temps du canal de transmission qui s’applique entre les nœuds pris parmi les sources et les relais. Le nombre maximum d’intervalles de temps par trame transmise est de avec intervalles alloués pendant une première phase à la transmission successive des sources et intervalles pour une ou plusieurs transmissions coopératives alloués pendant une deuxième phase à un ou plusieurs nœuds sélectionnés par la destination selon une stratégie de sélection.
Le système de transmission OMAMRC connu comprend au moins deux sources chacune de ces sources pouvant fonctionner à des instants différents soit exclusivement comme une source, soit comme un nœud de relayage. Le système peut éventuellement comprendre en outre des relais. La terminologie nœud couvre aussi bien un relais qu’une source agissant comme un nœud de relayage ou comme une source. Le système considéré est tel que les sources peuvent elle-même être des relais. Un relais se distingue d’une source car il n’a pas de message à transmettre qui lui soit propre i.e. il ne fait que retransmettre des messages provenant d’autres nœuds.
Les canaux entre les différents nœuds du système sont sujets à des évanouissements lents (slow fading) et à du bruit blanc Gaussien. La connaissance de tous les canaux du système (CSI : Channel State Information) par la destination n’est pas disponible. En effet, les canaux entre les sources, entre les relais, entre les relais et les sources ne sont pas directement observables par la destination et leur connaissance par la destination nécessiterait un échange d’information trop important entre les sources, les relais et la destination. Pour limiter le coût de la surcharge de la voie de retour (feedback overhead), seule une information sur la distribution/statistique des canaux (CDI : Channel Distribution Information) de tous les canaux, e.g. qualité moyenne (par exemple SNR moyen, SINR moyen) de tous les canaux, est supposée connue par la destination dans le but de déterminer les débits alloués aux sources.
L’adaptation de canal est dit de type lent c’est-à-dire qu’avant toute transmission, la destination alloue des débits initiaux aux sources connaissant la distribution de tous les canaux (CDI: Channel Distribution Information). En général, il est possible de remonter à la distribution CDI sur la base de la connaissance du SNR ou SINR moyen de chaque canal du système.
Pendant les transmissions des messages des sources formatés en trames pendant lesquelles les CSI des canaux sont supposés constants (hypothèse d’évanouissements lents). L’allocation de débit est supposée ne pas changer pendant plusieurs centaines de trames, elle change uniquement avec les changements de CDI.
Un procédé de transmission mis en œuvre dans un tel système OMAMRC distingue trois phases, une phase initiale et, pour chaque trame à transmettre, une 1èrephase et une 2ndephase. La transmission d’une trame se déroule en deux phases qui sont éventuellement précédées d’une phase additionnelle dite initiale.
Lors de la phase d’initialisation, la destination détermine un débit initial pour chaque source en prenant en compte la qualité (par exemple SNR) moyenne de chacun des canaux du système.
La destination estime la qualité (par exemple SNR) des canaux directs : source vers destination et relais vers destination selon des techniques connues basées sur l’exploitation de signaux de référence. La qualité des canaux source – source, relais – relais et source – relais est estimée par les sources et les relais en exploitant par exemple les signaux de référence. Les sources et les relais transmettent à la destination les qualités moyennes des canaux. Cette transmission intervient avant la phase d’initialisation. Seule la valeur moyenne de la qualité d’un canal étant prise en compte, son rafraîchissement intervient à une échelle de temps longue c’est-à-dire sur un temps qui permet de moyenner les variations rapides (fast fading) du canal. Ce temps est de l’ordre du temps nécessaire pour parcourir plusieurs dizaines de longueur d’onde de la fréquence du signal transmis pour une vitesse donnée. La phase d’initialisation intervient par exemple toutes les 200 à 1000 trames. La destination remonte aux sources via une voie de retour les débits initiaux qu’elle a déterminés. Les débits initiaux restent constants entre deux occurrences de la phase d’initialisation.
Lors de la première phase, les sources transmettent successivement leur message pendant les intervalles de temps (time-slots) en utilisant respectivement des schémas de modulation et de codage déterminés à partir des débits initiaux. Pendant cette phase, le nombre d’utilisations du canal (channel use i.e. ressource elementselon la terminologie du 3GPP) est fixe et identique pour chacune des sources.
Lors de la deuxième phase, les messages des sources sont transmis de façon coopérative par les relais et/ou par les sources. Cette phase dure au maximum intervalles de temps (time-slots). Pendant cette phase, le nombre d’utilisations du canal (channel use) est fixe et identique pour chacun des nœuds (sources et relais) sélectionnés.
Les sources indépendantes entre elles diffusent pendant la première phase leurs messages sous forme de séquences d'informations codées à l'attention d’un seul destinataire. Chaque source diffuse ses messages avec le débit initial. La destination communique à chaque source son débit initial via des canaux de contrôle à débit très limité. Ainsi, pendant la première phase, les sources transmettent chacune à leur tour leur message respectif pendant des intervalles de temps « time-slot » dédiés chacun à une source.
Les sources autres que celle qui émet et éventuellement les relais, de type« Half Duplex »reçoivent les messages successifs des sources, les décodent et, s’ils sont sélectionnés, génèrent un message uniquement à partir des messages des sources décodés sans erreur.
Les nœuds sélectionnés accèdent ensuite au canal de manière orthogonale en temps entre eux pendant la seconde phase pour transmettre leur message généré vers la destination.
La destination peut choisir quel nœud doit transmettre à un instant donné.
Bien qu’une telle solution permette de maximiser l’efficacité spectrale moyenne (métrique d’utilité) au sein du système considéré sous-contrainte de respecter une qualité de service individuelle (QoS) par source, il est souhaitable d’essayer d’améliorer d’avantage les performances de décodage d’une source donnée, plus particulièrement lorsque la destination comprend une pluralité d’antennes en réception.
La présente invention répond à cet objectif.
A cette fin, la présente invention a pour objet un procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à N nœuds et une destination ( ) comprenant au moins deux antennes en réception, les N nœuds comprenant sources ( ), éventuellement relais ( ) avec , .
Un tel procédé est particulier en ce qu’il comprend une première phase au cours de laquelle, la destination reçoit des premières redondances (RV0) de messages transmis successivement par les sources, le message d’une source ayant été codé avant transmission par un codage de type à redondance incrémentale comprenant plusieurs redondances et une deuxième phase comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par la destination ( ) :
- diffusion d’un message de contrôle identifiant une ou plusieurs sources pour lesquelles elle n’a pas décodé sans erreur ledit message émis, dites sources non décodées,
- réception d’au moins un identifiant d’au moins une source non décodée par la destination transmis par un premier ensemble de nœuds comprenant au moins un premier nœud et un deuxième nœud, pris parmi les N nœuds, ayant décodé sans erreur ledit message d’une source ,
- détermination d’un premier coefficient et d’un deuxième coefficient représentatifs d’un canal de transmission à entrées multiples et sorties multiples établi entre lesdits au moins deux nœuds et au moins deux antennes en réception de la destination, dit premier et deuxième coefficients de précodage de respectivement le premier nœud et le deuxième noeud,
- transmission d’une demande de retransmission dudit message de la source , à destination desdits au moins deux nœuds, ladite demande de retransmission comprenant ledit premier coefficient de précodage et ledit deuxième coefficient de précodage,
- réception d’une deuxième redondance du message de ladite source transmise par lesdits premier et deuxième nœuds, ledit premier nœud appliquant à ladite retransmission le premier coefficient de précodage reçu et ledit deuxième nœud appliquant à ladite retransmission le deuxième coefficient de précodage reçu.
En prenant en compte les caractéristiques d’un canal de transmission composite de type SIMO (Single Input-Multiple Output ou entrée unique-sorties multiples) établi entre ledit nœud et la destination constitué d’au moins deux canaux de transmission SISO (Single Input-Single Output ou entrée unique-sortie unique) établis respectivement entre ledit nœud et une première antenne de ladite destination et entre ledit nœud et une deuxième antenne de la destination sous la forme d’un coefficient de précodage, l’invention améliore les procédés connus. En effet, la présente solution permet d’améliorer les performances de décodage d’une source , dans un contexte où la destination est équipée d’une pluralité d’antennes en réception, en réalisant une addition cohérente des canaux de transmission SISO établis entre un nœud ayant décodé sans erreur le message émis par la source et une antenne en réception de la destination ce qui permet de maximiser le rapport signal à bruit du canal de transmission composite SIMO établi entre ledit nœud et la destination constitué d’au moins deux canaux de transmission SISO.
Ainsi, le nœud applique le coefficient de précodage reçu au signal radio transportant une deuxième redondance du message la source. La première et la deuxième redondance peuvent être identiques, par exemple lorsque l’on utilise un code à répétition, ou pas et comprendre ou pas des bits systématiques.
Dans la présente invention, il est précisé que la première redondance est un mot de code. Le fait que la première redondance soit un mot code permet de remonter au message transmis car il y a une correspondance unique entre mot de code et message ce qui nécessite un rendement de codage inférieur ou égal à 1.
Dans un premier exemple du procédé objet de l’invention, celui-ci comprend en outre une étape de sélection de ladite source parmi un ensemble de sources non décodées par la destination dont les identifiants sont reçus en provenance des nœuds, pris parmi les N nœuds, ayant décodés sans erreur au moins un message desdites sources non décodées à la destination.
En effet, en fonction des circonstances, plusieurs messages émis par différentes sources peuvent ne pas avoir été décodés sans erreur par la destination. Plutôt que de laisser le choix du message à encoder et à transmettre par un nœud sélectionné par la destination sur la base des messages décodés par ce nœud et non décodés par la destination, comme cela est le cas dans l’état de l’art, la destination impose, dans la présente solution, le choix du message et donc de la source pour laquelle une retransmission est requise par un ou plusieurs nœuds. Ainsi, tous les nœuds concernés par cette retransmission peuvent collaborer en retransmettant la même redondance d’un même message et sans que cette retransmission soit interférée par une retransmission d’un autre message par d’autres nœuds.
Dans un autre exemple du procédé objet de l’invention, le coefficient de précodage est un coefficient d’un vecteur propre de
où est le conjugué de la transposée d’une matrice représentant un canal de transmission global constitué de l’ensemble des canaux de transmission composites établis entre chacun des nœuds ayant décodés sans erreur ledit message émis par ladite source et la destination, et est la matrice inverse d’une matrice de covariance du canal de transmission global.
Un tel mode de transmission, dit « Maximal Ratio Transmission » ou MRT permet d’obtenir, du côté de la destination, une combinaison cohérente de l’ensemble des signaux émis par au moins un nœud ayant décodé sans erreur ledit message émis par ladite source sélectionnée et reçus par ses différentes antennes en réception.
Dans un autre exemple du procédé objet de l’invention, la source sélectionnée est la source pour laquelle un rapport signal à bruit associé audit canal de transmission global est le plus élevé.
En choisissant la source pour laquelle le canal de transmission composite présente un fort rapport signal à bruit, la destination augmente ses chances de décoder sans erreur le message retransmis.
Dans un autre exemple du procédé objet de l’invention, ladite demande de retransmission dudit au moins un message émis par la source comprend ledit vecteur propre .
Dans cet exemple, les nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par la source reçoivent le vecteur propre et identifient le coefficient du vecteur qui leur est associé en prévision de la retransmission de la deuxième redondance.
La demande de retransmission dudit au moins un message émis par la source comprend en outre un vecteur représentatif de la cardinalité de l’ensemble de nœuds comprenant au moins un nœud ayant décodé sans erreur ledit message émis par la source , un coefficient dudit vecteur permettant à au moins un nœud dudit ensemble d’identifier le coefficient du vecteur propre à appliquer lors de la retransmission de la deuxième redondance.
Dans une autre implémentation de la présente solution, les messages destinés à être émis par les sources ( ) sont encodés au moyen d’un code à redondance incrémentale et segmentés en une pluralité de blocs de redondance.
L’invention concerne également un système comprenant sources ( ), relais ( ) et une destination ( ), , , pour une mise en œuvre d’un procédé de transmission selon l’un des objets précédents.
L’invention a en outre pour objet un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention tel que décrit précédemment, lorsqu’il est exécuté par un processeur.
L’invention a en outre pour objet un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus.
Un tel support d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une clé USB ou un disque dur.
D'autre part, un tel support d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens, de sorte que le programme d’ordinateur qu’il contient est exécutable à distance. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau par exemple le réseau Internet.
Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé objet de l’invention précité.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :
: cette figure représente un mode de réalisation de l’invention décrit dans le contexte d’un système OMAMRC,
: cette figure représente un cycle de transmission d’une trame,
: cette figure représente les différentes étapes du procédé de transmission objet de l’invention mises en œuvre par le système de la ,
: cette figure représente un buffer circulaire permettant de sélectionner une redondance du message à transmettre,
: cette figure représente une destination appartenant à un système de télécommunication OMAMRC a sources, éventuellement relais et une destination, , selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
On présente désormais, en relation avec la un mode de réalisation de l’invention décrit dans le contexte d’un système OMAMRC à l’appui du schéma de la qui illustre un cycle de transmission d’une trame.
Ce système comprend sources qui appartiennent au jeu de sources , relais qui appartiennent au jeu de relais et une destination . Par convention, il est considéré que et .
Chaque source du jeu communique avec l’unique destination avec l’aide des autres sources (user cooperation) et des relais qui coopèrent.
Les nœuds comprennent les relais et les sources qui peuvent se comporter comme un relais quand elles n’émettent pas leur propre message.
A titre de simplification de la description, les suppositions suivantes sont faites par la suite sur le système OMAMRC :
  • les sources et les relais sont équipés d’une seule antenne d’émission ;
  • les sources et les relais, sont équipés d’une seule antenne de réception ;
  • la destination est équipée de antennes de réception ;
  • les sources, les relais, et la destination sont parfaitement synchronisés ;
  • les sources sont statistiquement indépendantes (il n'y a pas de corrélation entre elles) ;
  • tous les nœuds émettent avec une même puissance ;
  • il est fait usage d’un code CRC supposé inclus dans les bits d’information correspondant au message de chaque source pour déterminer si ce message est correctement décodé ou pas ;
  • les canaux entre les différents nœuds souffrent de bruit additif et d’évanouissement. Les gains d’évanouissement sont fixes pendant la transmission d’une trame effectuée pendant une durée maximale intervalles de temps, mais peuvent changer indépendamment d’une trame à une autre. est un paramètre du système ;
  • la qualité instantanée du canal direct en réception (CSIRChannel State Information at Receiver) est disponible à la destination, aux sources et aux relais ;
  • les retours sont sans erreur (pas d’erreur sur les signaux de contrôle).
Les nœuds, sources et relais, accèdent au canal de transmission selon un schéma d’accès multiple orthogonal en temps qui leur permet d’écouter sans interférence les transmissions des autres nœuds. Les nœuds fonctionnent selon un mode « half-duplex ».
Les notations suivantes sont utilisées :
  • est l’ensemble des nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par la source durant un intervalle de temps où et est la cardinalité de l’ensemble ,
  • est le vecteur de pré-codage à appliquer aux nœuds de , le coefficient étant à appliquer à un nœud
  • est le symbole modulé codé pour l’utilisation du canal émis par le nœud , où pendant une phase de transmission et pendant une phase de retransmission,
  • est l’indice d’antenne de réception pour un nœud quelconque , pour un nœud source ou relais pour la destination avec le nombre d’antenne de réception
  • est le signal reçu par l’antenne du nœud pour l' utilisation de canal k correspondant à un signal émis par le nœud ,
  • est le signal reçu par l’antenne du nœud pour l' utilisation de canal k correspondant aux signaux émis par les nœuds ,
  • est le rapport signal à bruit moyen (SNR) par antenne de réception qui prend en compte les effets d’atténuation du canal (path-loss) et de masquage (shadowing),
  • est le gain d’atténuation du canal (fading) pour l’antenne du nœud a vers le nœud b qui suit une distribution Gaussienne complexe circulaire symétrique à moyenne nulle et de variance (la puissance reçue est proportionnelle à la puissance émise) , les gains sont indépendants entre eux,
  • ou sont des échantillons d’un bruit blanc Gaussien (AWGN) distribués de manière identique et indépendante qui suivent une distribution Gaussienne complexe de symétrie circulaire à moyenne nulle et de variance unitaire.
est une variable représentant le débit initial de la source qui peut prendre ses valeurs dans l’ensemble fini . De même, est une variable représentant le rapport qui peut prendre ses valeurs dans un ensemble fini .
Le signal reçu par l’antenne du nœud pour l' utilisation de canal k correspondant au signal émis par le nœud durant la première phase peut s’écrire :
(1)
Le signal reçu par l’antenne du nœud pour l' utilisation de canal k correspondant aux signaux émis par les nœuds appartenant à l’ensemble durant la seconde phase peut s’écrire :
(2)
où . En effet, la même version de redondance est transmise par les nœuds appartenant à donc le même symbole pour l’utilisation de canal k. Chaque nœud applique le coefficient de pré-codage tel que le symbole émis soit . En définissant ainsi un canal à entrées et sorties multiples reliant les nœuds à la destination tel que , le vecteur tel que et le vecteur tel que , il vient
L’indice k est omis pour simplifier les notations par la suite, le model en réception durant une phase de retransmission où les nœuds actifs sont définis par l’ensemble pour un vecteur de pré-codage devient alors
avec un symbole de la version de redondance envoyée par la source La représente les différentes étapes du procédé de transmission objet de l’invention mises en œuvre par le système décrit ci-dessus.
Pendant une première phase Ph1 de intervalles de temps, chaque source émet un message codé au moyen d’un code permettant des retransmissions de type à redondance incrémentale qui transforme le message de longueur en une séquence codée de longueur . La séquence codée comprend une première redondance RV0 qui est un mot de code émis pendant utilisations du canal, , le nombre d’utilisations du canal et la durée de ces utilisations étant dépendants de la source s.
En exploitant des signaux de référence (symboles pilotes, signaux SRS du 3GPP LTE, etc), la destination peut déterminer les gains (CSIChannel State Information) des canaux directs : , c’est-à-dire des canaux source vers destination et relais vers destination et peut donc en déduire les SNR moyens de ces canaux.
Par contre, les gains des canaux entre sources, des canaux entre relais et des canaux entre sources et relais ne sont pas connus de la destination. Seuls les sources et les relais peuvent estimer une métrique de ces canaux en exploitant des signaux de référence de manière similaire à celle utilisée pour les canaux directs. Compte tenu que les statistiques des canaux sont supposés constantes entre deux phases d’initialisation, la transmission à la destination des métriques par les sources et les relais peut n’intervenir qu’à la même cadence que la phase d’initialisation. La statistique du canal de chaque canal est supposée suivre une distribution Gaussienne complexe circulaire centrée et les statistiques sont indépendantes entre les canaux. Il est par suite suffisant de ne considérer que le SNR moyen comme mesure de la statistique d’un canal.
Les sources et les relais remontent donc à la destination des métriques représentatives des SNR moyens des canaux qu’ils peuvent observer.
La destination connait ainsi le SNR moyen de chacun des canaux qui relient un nœud à chacune des antennes de réception de la destination.
Pendant une phase initiale d’adaptation de canal (représentée à la figure 2) qui précède la transmission de plusieurs trames, la destination transmet pour chaque source s une valeur représentative (index, MCS, débit, etc) d’un débit initial et une valeur .
Chacun des débits initiaux détermine de manière non ambiguë un schéma de modulation et de codage (MCS,Modulation and Coding Scheme) initial ou inversement chaque MCS initial détermine un débit initial.
La remontée des débits initiaux et des rapports est effectuée via des canaux de contrôle à débit très limité.
Chaque source transmet à la destination ses messages mis en trame avec l’aide des autres sources et des relais.
Une trame occupe des intervalles de temps (time slots) lors de la transmission des messages des respectivement sources. La transmission d’une trame (qui définit un cycle de transmission) se déroule pendant intervalles de temps : intervalles pour la première phase de capacités respectives utilisations du canal pour chaque source i, intervalles pour une deuxième phase qui sera décrite plus loin dans le présent document.
Toujours pendant la première phase, chaque source transmet après codage un message , de bits d’information , étant le corps de Galois à deux éléments. Le message comprend un code de type CRC qui permet de vérifier l’intégrité du message . Le message est codé selon le MCS initial. Compte tenu que les MCS initiaux peuvent être différents entre les sources, les longueurs des messages codés peuvent être différentes entre les sources.
Le codage appliqué utilise un code à redondance incrémentale pouvant se baser, par exemple mais non exclusivement, sur des codes existants du type codes convolutif, turbo code, LDPC etc.
Le principe de ce type de codes est le suivant, un message émis par chaque source est encodé en une séquence codée de bits (il peut y avoir une segmentation du message en plusieurs sous-blocs encodés indépendamment si le message est trop long) par un code mère de rendement très bas (par exemple 1/3), les bits codés sont ensuite placés dans un buffer circulaire représenté à la comportant plusieurs positions de départ de lecture Pos. 0, Pos. 1, Pos. 2 et Pos. 3. Un tel buffer circulaire contient les bits codés d’un message d’une source encodé par un code mère de rendement bas et permettant de sélectionner une redondance particulière du message à transmettre en fonction d’une position de départ de lecture dans le buffer circulaire.
Ces indices de départ de lecture Pos. 0, Pos. 1, Pos. 2 et Pos. 3 correspondent à des blocs/versions de redondance différents, dans l’exemple choisi il y a quatre versions de redondances possibles. Pour chaque bloc/version de redondance, un nœud va lire le nombre de bits codés à envoyer, correspondant au nombre d’utilisation de canal disponible pour une modulation et une taille de message donnés, à partir de la position de redondance correspondante en se déplaçant dans le buffer circulaire dans le sens du remplissage initial. Que le code à redondance incrémentale soit ou pas de type systématique, il est tel que la première version du bloc/version de redondance peut être décodé de manière indépendante des autres blocs/versions.
Ainsi, lors de la première phase, les sources transmettent successivement la première redondance RV0 de leur messages respectifs codés pendant les intervalles avec respectivement des schémas de modulation et de codage déterminés à partir des valeurs des débits initiaux.
Chaque message transmis correspondant à une source , un message correctement décodé est assimilé à la source correspondante par abus de notation.
Lorsqu’une source émet, les autres sources et les relais écoutent et tentent de décoder les messages reçus à la fin de chaque intervalle de temps.
Dans une deuxième phase comprenant les étapes E1 à E6, la destination détermine dans une étape E1 le succès ou non du décodage des messages reçus en utilisant le CRC.
Lors de la seconde phase, le nœud sélectionné, source ou relais, agit comme un relais en coopérant avec les sources pour aider la destination à décoder correctement les messages de toutes les sources. Le nœud sélectionné transmet une version de redondance d’un message d’une source qu’il a correctement décodé. La seconde phase comprend au maximum intervalles de temps (slots temporels) appelés rounds. Chaque round a une capacité de utilisations du canal.
Si le décodage de toutes les sources est correct, la destination diffuse un message de type . Dans ce cas un cycle de transmission d’une nouvelle trame débute avec l’effacement des mémoires des relais et de la destination et avec la transmission par les sources de nouveaux messages.
Si le décodage d’au moins une source est erroné, dans une étape E2, la destination diffuse un message MSG identifiant la source pour laquelle elle n’a pas décodé sans erreur le message émis. Une telle source est dite source non décodée.
Un tel message diffusé par la destination comprend, dans une première implémentation, des identifiant des sources pour lesquelles la destination a décodé sans erreur le message émis. Dans cette première implémentation, les nœuds interceptant les messages diffusés déterminent les sources pour lesquelles la destination n’a pas décodé sans erreur le message émis.
Dans une deuxième implémentation, le message diffusé par la destination comprend des identifiant des sources pour lesquelles la destination n’a pas décodé sans erreur le message émis. Dans cette deuxième implémentation, les nœuds interceptant les messages diffusés connaissent immédiatement l’identité des sources pour lesquelles la destination n’a pas décodé sans erreur le message émis.
Dans une troisième implémentation, le message diffusé par la destination comprend est un message de typeNACKindiquant que la destination n’a pas pu décoder sans erreur le message émis par au moins une source.
La destination informe les nœuds en utilisant un canal de contrôle à débit limité (limited feedback) pour transmettre les messages MSG. Ces messages MSG sont basés sur le résultat de décodage des messages reçus par la destination. La destination contrôle ainsi la transmission des nœuds en utilisant ces messages MSG ce qui permet d’améliorer l’efficacité spectrale et la fiabilité en augmentant la probabilité de décodage de toutes les sources par la destination
A réception d’un message MSG, chaque nœud transmet à la destination, dans une étape E3, au moins un identifiant d’au moins une source pour laquelle il a correctement décodé le message émis à l’issue de l’intervalle de temps (round) précédent noté et tel que ce message n’ait pas été décodé correctement par la destination à l’issue du round précédent.
Par convention, on note le jeu des messages (ou sources) correctement décodés par le nœud à la fin de l’intervalle de temps (round ), . La fin de l’intervalle de temps (round) correspond à la fin de la première phase. Le nombre d’intervalle de temps (time-slots) utilisés pendant la seconde phase dépend du succès de décodage à la destination.
Au cours d’une étape E4, la destination sélectionne la source pour laquelle une retransmission est requise. Une telle source est sélectionnée parmi l’ensemble des sources correctement décodés par au moins un nœuds mais pas par la destination à la fin de l’intervalle de temps (round ), .
Ainsi, plutôt que de laisser le choix du message aux nœuds ayant décodés sans erreur un message émis par une source, la destination impose le choix du message et donc de la source pour laquelle une retransmission est requise.
La source sélectionnée par la destination est la source pour laquelle un rapport signal à bruit associé à un canal de transmission global est le plus élevé.
Un tel canal de transmission global est constitué de l’ensemble des canaux de transmission composites établis entre chacun des nœuds ayant décodés sans erreur ledit message émis par ladite source et la destination. Un canal de transmission composite établi entre un nœud et la destination est constitué d’au moins deux canaux de transmission établis respectivement entre le nœud considéré et une première antenne A1 de ladite destination et entre le nœud considéré et une deuxième antenne A2 de la destination.
En choisissant la source pour laquelle le canal de transmission global présente un fort rapport signal à bruit, la destination augmente ses chances de décoder sans erreur le message lors de sa retransmission.
Sachant que le signal émis par une source et reçu par la destination peut s’écrire :
où
est le vecteur des échantillons reçu par les antennes de la destination, est le canal de transmission global reliant les nœuds avec les antennes de la destination avec le canal de transmission reliant un nœud à une antenne de la destination dénoté par la suite , est un vecteur d’échantillons de bruit plus interférence dont la covariance est .
La destination calcule alors les coefficients d’un vecteur de norme 1. Un tel vecteur est un vecteur propre de
où est le conjugué de la transposée de la matrice représentant le canal de transmission global et est la matrice inverse de la matrice de covariance . La matrice de covariance est la matrice de covariance du bruit plus interférence, elle correspond à la moyenne statistique de ,il vient
Un tel vecteur est associé à la valeur propre maximale qui maximise le rapport signal à bruit du canal de transmission global .
Dans le cas où est un vecteur de dimension (un seul nœud émet ou )alors est un scalaire. Il est possible alors de considérer 1 comme un « vecteur » propre dont la valeur propre est . C’est un cas limite, il bien entendu que dans la pratique le coefficient à appliquer à un unique nœud actif est choisi à 1 sans autre forme de calcul.
En d’autres termes, où est la valeur propre maximale. Le rapport signal à bruit du canal de transmission global est alors maximisé et .
Ainsi, la destination connaissant pour toutes les sources l’ensemble des nœuds ayant décodés cette source et les canaux de transmission ou sélectionne la source qui est aidée pour une retransmission donnée au moyen du critère suivant :

Dans une étape E5, une fois la source pour laquelle une retransmission est requise, la destination diffuse une demande de retransmission RTM à destination de l’ensemble des nœuds ayant décodés cette source.
Une telle demande de retransmission RTM comprenant un identifiant de la source et au moins le vecteur précédemment calculé.
Dans un exemple, la demande de retransmission RTM comprend en outre un vecteur permettant aux nœuds concernés d’identifier s’ils doivent émettre et le coefficient du vecteur propre qui lui est associé. Le nombre de coefficients constituant un tel vecteur correspond au nombre de nœuds ayant décodé la source sans erreur. Ainsi, si cinq nœuds ont décodé la source sans erreur, le vecteur comprend cinq coefficients, chaque coefficient correspondant à l’un des nœuds.
A réception de la demande de retransmission, chaque nœud ayant décodé sans erreur le message émis par la source , transmet, dans une étape E6, une même redondance dudit message émis par la source .
La redondance du message transmise par chaque nœud ayant décodé sans erreur le message émis par la source est la même pour chacun de ces nœuds. Une telle redondance peut être la redondance RV0 transmise au cours de la première phase PH1 ou toute autre redondance du message . La transmission des redondances peut suivre un ordre défini de positions de départ de lecture du buffer circulaire pour un message d’une source qui se répète. Par exemple en référence à la pour 4 blocs/version de redondance, un code LDPC systématique et l’ordre peut être Pos. 0, Pos. 2, Pos. 3, Pos. 1 et ainsi de suite avec RV0 et RV3 les versions de redondance associés à la Pos. 0 et Pos. 3 qui peuvent se décoder de manière indépendante des autres blocs/versions (chaque seconde transmission est auto-décodable).
Préalablement à la transmission de la redondance dudit message émis par la source , un nœud applique le coefficient du vecteur propre , ou coefficient de précodage, qui lui est associé. Ainsi, le signal émis par un nœud peut s’écrire . Le signal émis par l’ensemble des nœuds peut se mettre sous la forme d’un vecteur
Par exemple, soit trois nœuds qui ont décodé la source sans erreur.
La cardinalité de l’ensemble est 3, et le vecteur s’écrit avec
Ainsi, un nœud transmet un signal radio en appliquant le coefficient qui lui est associé :
nœud 1 :
nœud 4:
nœud 5:
La représente une destination appartenant à un système de télécommunication OMAMRC a sources, éventuellement relais et une destination, , selon un mode de réalisation de l’invention. Une telle destination est apte à mettre en œuvre le procédé de transmission selon la .
Une destination peut comprendre au moins un processeur matériel 51, une unité de stockage 52, et au moins une interface de réseau 53 qui sont connectés entre eux au travers d’un bus 54. Bien entendu, les éléments constitutifs de la destination peuvent être connectés au moyen d’une connexion autre qu’un bus.
Le processeur 51 commande les opérations de la destination. L'unité de stockage 52 stocke au moins un programme pour la mise en œuvre du procédé selon un mode de réalisation de l’invention à exécuter par le processeur 51, et diverses données, telles que des paramètres utilisés pour des calculs effectués par le processeur 51, des données intermédiaires de calculs effectués par le processeur 51, etc. Le processeur 51 peut être formé par tout matériel ou logiciel connu et approprié, ou par une combinaison de matériel et de logiciel. Par exemple, le processeur 51 peut être formé par un matériel dédié tel qu'un circuit de traitement, ou par une unité de traitement programmable telle qu'une unité centrale de traitement (Central Processing Unit) qui exécute un programme stocké dans une mémoire de celui-ci.
L'unité de stockage 52 peut être formée par n'importe quel moyen approprié capable de stocker le programme ou les programmes et des données d'une manière lisible par un ordinateur. Des exemples d'unité de stockage 52 comprennent des supports de stockage non transitoires lisibles par ordinateur tels que des dispositifs de mémoire à semi-conducteurs, et des supports d'enregistrement magnétiques, optiques ou magnéto-optiques chargés dans une unité de lecture et d'écriture.
L'interface réseau 53 fournit une connexion entre la destination et l’ensemble des nœuds .

Claims (10)

  1. Procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à N nœuds et une destination ( ) comprenant au moins deux antennes en réception, les N nœuds comprenant sources ( ), éventuellement relais ( ) avec , , ledit procédé comprenant une première phase au cours de laquelle, la destination reçoit des premières redondances (RV0) de messages transmis successivement par les sources, le message d’une source ayant été codé avant transmission par un codage de type à redondance incrémentale comprenant plusieurs redondances et une deuxième phase comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par la destination ( ) :
    - diffusion d’un message de contrôle identifiant une ou plusieurs sources pour lesquelles elle n’a pas décodé sans erreur ledit message émis, dites sources non décodées,
    - réception d’au moins un identifiant d’au moins une source non décodée par la destination transmis par un premier ensemble de nœuds comprenant au moins un premier nœud et un deuxième nœud, pris parmi les N nœuds, ayant décodé sans erreur ledit message d’une source ,
    - détermination, , d’un premier coefficient et d’un deuxième coefficient représentatifs d’un canal de transmission à entrées multiples et sorties multiples établi entre lesdits au moins deux nœuds et au moins deux antennes en réception de la destination, dit premier et deuxième coefficients de précodage de respectivement le premier nœud et le deuxième nœud dudit premier ensemble,
    - transmission d’une demande de retransmission dudit message de la source , à destination desdits au moins deux nœuds, ladite demande de retransmission comprenant ledit premier coefficient de précodage et ledit deuxième coefficient de précodage,
    - réception d’une deuxième redondance du message de ladite source transmise par lesdits premier et deuxième nœuds, ledit premier nœud appliquant à ladite retransmission le premier coefficient de précodage reçu et ledit deuxième nœud appliquant à ladite retransmission le deuxième coefficient de précodage reçu.
  2. Procédé de transmission selon la revendication 1 dans lequel la première et la deuxième version de redondance sont différentes.
  3. Procédé de transmission selon la revendication 1 comprenant en outre une étape de sélection de ladite source parmi un ensemble de sources non décodées dont les identifiants sont reçus en provenance des nœuds, pris parmi les sources et les relais, ayant décodé sans erreur au moins un message émis par lesdites sources non décodées à la destination .
  4. Procédé de transmission selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel le coefficient de précodage est un coefficient d’un vecteur propre de
    où est le conjugué de la transposée d’une matrice représentant un canal de transmission global constitué de l’ensemble des canaux de transmission composites établis entre chacun des nœuds ayant décodés sans erreur ledit message émis par ladite source et la destination, et est la matrice inverse d’une matrice de covariance du bruit plus interférence associée au canal de transmission global.
  5. Procédé de transmission selon la revendication 4 dans lequel la source sélectionnée est la source pour laquelle un rapport signal à bruit associé audit canal de transmission global est le plus élevé.
  6. Procédé de transmission selon la revendication 4 ou la revendication 5 dans lequel ladite demande de retransmission dudit au moins un message émis par la source comprend ledit vecteur propre .
  7. Procédé de transmission selon la revendication 6 dans lequel ladite demande de retransmission dudit au moins un message émis par la source comprend en outre un vecteur représentatif de la cardinalité de l’ensemble de nœuds comprenant au moins un nœud ayant décodé sans erreur ledit message émis par la source , un coefficient dudit vecteur permettant à au moins un nœud dudit ensemble d’identifier le coefficient du vecteur propre à appliquer lors de la retransmission de la deuxième redondance.
  8. Procédé de transmission selon la revendication 1 dans lequel les messages destinés à être émis par les sources ( ) sont encodés au moyen d’un code à redondance incrémentale et segmentés en une pluralité de blocs de redondance correspondant à des versions de redondance différentes.
  9. Système comprenant sources ( ), relais ( ) et une destination ( ), , , pour une mise en œuvre d’un procédé de transmission selon l’une des revendications 1 à 6.
  10. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé de transmission selon la revendication 1, lorsqu’il est exécuté par un processeur.
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