EP4540945A1 - Procédé de retransmission coopérative dans un système omamrc - Google Patents

Procédé de retransmission coopérative dans un système omamrc

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Publication number
EP4540945A1
EP4540945A1 EP23733694.6A EP23733694A EP4540945A1 EP 4540945 A1 EP4540945 A1 EP 4540945A1 EP 23733694 A EP23733694 A EP 23733694A EP 4540945 A1 EP4540945 A1 EP 4540945A1
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EP
European Patent Office
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source
destination
sources
message
nodes
Prior art date
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Pending
Application number
EP23733694.6A
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German (de)
English (en)
Inventor
Raphaël Visoz
Ali AL KHANSA
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Orange SA
Original Assignee
Orange SA
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
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    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
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    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
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    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1867—Arrangements specially adapted for the transmitter end
    • H04L1/1896—ARQ related signaling
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L2001/0092—Error control systems characterised by the topology of the transmission link

Definitions

  • TITLE Cooperative retransmission process in an OMAMRC system
  • the present invention relates to the field of digital communications. Within this field, the invention relates more particularly to the transmission of coded data between at least two sources and a destination with relaying by nodes which may be relays or sources.
  • a relay does not have a message to transmit.
  • a relay is a node dedicated to relaying messages from sources while a source has its own message to transmit and can also in certain cases relay messages from other sources i.e. the source is called cooperative in this case.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the transmission of data via mobile networks, for example for real-time applications, or via for example sensor networks.
  • Such a sensor network is a multi-user network, made up of several sources, several relays and a recipient that can use an orthogonal multiple access scheme of the transmission channel between the sources and the destination, denoted OMAMRC (“Orthogonal Multiple-Access Multiple-Relay Channel” according to Anglo-Saxon terminology).
  • OMAMRC Orthogonal Multiple-Access Multiple-Relay Channel
  • orthogonality between source and relay transmissions is obtained by time multiplexing in the form of disjoint time intervals.
  • An OMAMRC telecommunications system has M sources, possibly L relays and a destination, M ⁇ 2, L ⁇ 0 with an implementation of n orthogonal time multiple access scheme of the transmission channel which applies between the nodes taken from the M sources and the L relays.
  • the maximum number of time intervals per transmitted frame is M + T max with M intervals allocated during a first phase to the successive transmission of M sources and T used — T max x intervals for one or more cooperative transmissions allocated during a second phase to one or more nodes selected by the destination according to a selection strategy.
  • the known OMAMRC transmission system comprises at least two sources, each of these sources being able to operate at different times either exclusively as a source or as a relay node.
  • the system may optionally also include relays.
  • the node terminology covers both a relay and a source acting as a relay node or as a source.
  • the system considered is such that the sources can themselves be relays.
  • a relay is distinguished from a source because it does not have its own message to transmit, i.e. it only retransmits messages from other nodes.
  • the channels between the different nodes of the system are subject to slow fading and white Gaussian noise.
  • Knowledge of all channels in the system (CSI: Channel State Information) by the destination is not available. Indeed, the channels between sources, between relays, between relays and sources are not directly observable by the destination and their knowledge by the destination would require too much information exchange between sources, relays and the destination.
  • CDI Channel Distribution Information
  • CDI Channel Distribution Information
  • Channel adaptation is said to be slow, meaning that before any transmission, the destination allocates initial flow rates to sources knowing the distribution of all channels (CDI: Channel Distribution Information).
  • CDI Channel Distribution Information
  • Rate allocation is assumed not to change for several hundred frames, it only changes with CDL changes
  • a transmission method implemented in such an OMAMRC system distinguishes three phases, an initial phase and, for each frame to be transmitted, a 1st phase and a 2nd phase.
  • the transmission of a frame takes place in two phases which are possibly preceded by an additional phase called initial.
  • the destination determines an initial rate for each source by taking into account the average quality (for example SNR) of each of the channels in the system.
  • the average quality for example SNR
  • the destination estimates the quality (for example SNR) of the direct channels: source to destination and relay to destination according to known techniques based on the exploitation of reference signals.
  • the quality of the source - source, relay - relay and source - relay channels is estimated by the sources and the relays by exploiting, for example, the reference signals.
  • Sources and relays transmit the average channel qualities to the destination. This transmission occurs before the initialization phase. Only the average value of the quality of a channel being taken into account, its refreshing takes place on a long time scale, that is to say over a time which makes it possible to average out the rapid variations (fast fading) of the channel. This time is of the order of the time necessary to travel several tens of wavelengths of the frequency of the transmitted signal for a given speed.
  • the initialization phase occurs for example every 200 to 1000 frames.
  • the destination returns the initial flow rates it has determined to the sources via a return path. The initial flow rates remain constant between two occurrences of the initialization phase.
  • the M sources successively transmit their message during the M time intervals (time-slots) respectively using modulation and coding schemes determined from the initial bit rates.
  • the number of channel uses (channel use i.e. resource element according to 3GPP terminology) is fixed and identical for each source.
  • the messages from the sources are transmitted cooperatively by the relays and/or by the sources.
  • This phase lasts at most T max time intervals (timeslots).
  • the number N 2 of channel uses is fixed and identical for each of the nodes (sources and relays) selected.
  • the independent sources broadcast their messages in the form of sequences of coded information for the attention of a single recipient.
  • Each source broadcasts its messages with the initial rate.
  • the destination communicates to each source its initial rate via very limited rate control channels.
  • the sources each in turn transmit their respective message during “timeslot” time intervals each dedicated to a source.
  • the sources other than the one which transmits and possibly the relays, of the “Half Duplex” type, receive the successive messages from the sources, decode them and, if they are selected, generate a message only from the messages from the sources decoded without error.
  • the selected nodes then access the channel orthogonally in time with each other during the second phase to transmit their generated message to the destination.
  • the destination can choose which node should transmit at any given time.
  • the present invention meets this objective.
  • the present invention relates to a transmission method intended for an OMAMRC telecommunications system with N nodes and a destination (d) comprising at least two reception antennas, the N nodes comprising M sources (s' 1 .. . , s M ), possibly L relay (
  • Such a method is particular in that it comprises a first phase during which the destination receives first redundancies (RV0) of messages transmitted successively by the M sources, the message from a source having been coded before transmission by a incremental redundancy type coding comprising several redundancies and a second phase comprising the following steps implemented by the destination (d):
  • non-decoded sources a control message identifying one or more sources for which it has not decoded without error said transmitted message
  • the present solution makes it possible to improve the decoding performance of a source s,, in a context where the destination is equipped with a plurality of receiving antennas, by carrying out a coherent addition of the established SISO transmission channels between a node having decoded without error the message transmitted by the source Sj and an antenna receiving the destination which makes it possible to maximize the signal-to-noise ratio of the SIMO composite transmission channel established between said node and the destination consisting of at least two SISO transmission channels.
  • the node applies the received precoding coefficient to the radio signal carrying a second redundancy of the source message.
  • the first and second redundancy may or may not be identical, for example when a repeating code is used, and may or may not include systematic bits.
  • the first redundancy is a code word.
  • the fact that the first redundancy is a code word makes it possible to go back to the transmitted message because there is a unique correspondence between code word and message which requires a coding efficiency less than or equal to 1.
  • it further comprises a step of selecting said source S i from a set of sources not decoded by the destination whose identifiers are received from the nodes, taken from among the N nodes, having decoded without error at least one message from said sources not decoded at the destination.
  • the precoding coefficient is a coefficient of an eigenvector of HÎ «f 1 Ht
  • H- is the conjugate of the transpose of a matrix representing a global transmission channel consisting of all the composite transmission channels established between each of the nodes having decoded without error said message transmitted by said source s, and the destination
  • R ⁇ 1 is the inverse matrix of a matrix of covariance R L of the overall transmission channel.
  • Such a transmission mode makes it possible to obtain, on the destination side, a coherent combination of all the signals transmitted by at least one node having decoded without error said message transmitted by said source If selected and received by its various reception antennas.
  • the source S i selected is the source for which a signal-to-noise ratio associated with said overall transmission channel is the highest.
  • the destination By choosing the source for which the composite transmission channel has a high signal-to-noise ratio, the destination increases its chances of decoding the retransmitted message without error.
  • said request for retransmission of said at least one message transmitted by the source s comprises said eigenvector Vj.
  • the messages intended to be transmitted by the M sources (s ⁇ are encoded by means of an incremental redundancy code and segmented into a plurality of redundancy blocks.
  • the invention also relates to a system comprising M sources (s ⁇ ..., s M ), L relays ( r i, and a destination (d), M ⁇ 2, L ⁇ 0, for an implementation of a transmission method according to one of the preceding objects.
  • the invention further relates to a computer program product comprising program code instructions for implementing a method according to the invention as described above, when executed by a processor.
  • Such a recording medium can be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or even a magnetic recording means, for example a USB key or a hard disk.
  • such a recording medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means, so that the program computer it contains can be executed remotely.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded onto a network, for example the Internet network.
  • the recording medium may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method which is the subject of the aforementioned invention.
  • FIG. 1 this figure represents an embodiment of the invention described in the context of an OMAMRC system
  • FIG. 2 this figure represents a transmission cycle of a frame
  • FIG. 5 this figure represents a destination belonging to an OMAMRC telecommunications system with M sources, possibly L relays and a destination, M ⁇ 2, L ⁇ 0 according to one embodiment of the invention.
  • Each source in the game communicates with the single destination with the help of other sources (user cooperation) and cooperating relays.
  • the nodes include the M relays and the L sources which can behave as a relay when they are not transmitting their own message.
  • the destination is equipped with N R ⁇ 1 reception antennas;
  • T max ⁇ 1 is a system parameter
  • the nodes access the transmission channel according to an orthogonal time multiple access scheme which allows them to listen to the transmissions of other nodes without interference.
  • the nodes operate in a “half-duplex” mode.
  • Gi is the set of nodes ni j having decoded without error the message u ⁇ emitted by the source s, during a time interval where j E ⁇ 1, ...,
  • GJ is the cardinality of l together G ⁇ ,
  • Life is the pre-coding vector to be applied to the nodes of
  • • ya,b,k,r is the signal received by antenna r of node b E S U SR U ⁇ d ⁇ a ⁇ for the use of channel k corresponding to a signal transmitted by node a E S U SR,
  • b is the average signal-to-noise ratio (SNR) per receiving antenna which takes into account the effects of channel attenuation (path-loss) and masking (shadowing),
  • h a b' r is the channel attenuation gain (fading) for antenna r from node a to node b which follows a symmetrical circular complex Gaussian distribution with zero mean and variance y ab (the received power is proportional to the power emitted), the gains are independent of each other,
  • AWGN white Gaussian noise
  • R s is a variable representing the initial flow rate of the source s which can take its values in the finite set ⁇ S 1; ...,R n ⁇ .
  • the signal received by antenna r of node b ESU SR U ⁇ d ⁇ a ⁇ for the use of channel k corresponding to the signal transmitted by node a ES during the first phase can be written as: ya,b, k,r ⁇ a,b,r x a,k 4” ⁇ -a,b,k,r (1)
  • the [fig. 3] represents the different stages of the transmission method which is the subject of the invention implemented by the system described above.
  • the coded sequence includes a first redundancy RVO which is a code word transmitted for N channel uses, k G ], the number N ls of uses of the channel and the duration of these uses being dependent on the source s.
  • the gains of the channels between sources, of the channels between relays and of the channels between sources and relays are not known to the destination. Only sources and relays can estimate a metric from these channels by exploiting reference signals in a manner similar to that used for direct channels. Given that the channel statistics are assumed to be constant between two initialization phases, the transmission to the destination of the metrics by the sources and the relays can only occur at the same rate as the initialization phase. The channel statistics of each channel are assumed to follow a centered circular complex Gaussian distribution and the statistics are independent between channels. It is therefore sufficient to only consider the average SNR as a measure of the statistics of a channel.
  • the sources and relays therefore go back to the destination with metrics representative of the average SNR of the channels that they can observe.
  • the destination thus knows the average SNR of each of the channels which connect a node to each of the N R reception antennas of the destination.
  • the destination transmits for each source s a representative value (index, MCS, rate, etc.) of an initial rate R t and a value â t .
  • Each of the initial rates unambiguously determines an initial modulation and coding scheme (MCS) or conversely each initial MCS determines an initial rate.
  • MCS modulation and coding scheme
  • Each source transmits its framed messages to the destination with the help of other sources and relays.
  • a frame occupies time slots during the transmission of M messages from respectively M sources.
  • the transmission of a frame (which defines a transmission cycle) takes place during M + T used time intervals: M intervals for the first phase of respective capacities N ld uses of the channel for each source i, T used intervals for a second phase which will be described later in this document.
  • each source S transmits after coding a message u s , of K s bits of information u s G, ⁇ 2 being the two-element Galois body.
  • THE message us includes a CRC type code which makes it possible to verify the integrity of the message us .
  • the message u s is encoded according to the initial MCS. Given that the initial MCSs may be different between sources, the lengths of the encoded messages may be different between sources.
  • the applied coding uses an incremental redundancy code which can be based, for example but not exclusively, on existing codes such as convolutional codes, turbo codes, LDPC, etc.
  • the principle of this type of codes is as follows: a message transmitted by each source is encoded in a coded sequence of bits (there may be segmentation of the message into several independently encoded sub-blocks if the message is too long) by a very low efficiency mother code (for example 1/3), the coded bits are then placed in a circular buffer shown in [Fig. 4] comprising several reading start positions Pos. 0, Pos. 1, Pos. 2 and Pos. 3.
  • a circular buffer contains the coded bits of a message from a source encoded by a low efficiency mother code and making it possible to select a particular redundancy of the message to be transmitted depending on a starting reading position in the buffer circular.
  • indices Pos. 0, Pos. 1, Pos. 2 and Pos. 3 correspond to different redundancy blocks/versions, in the chosen example there are four possible redundancy versions.
  • a node will read the number of encoded bits to send, corresponding to the number of channel uses available for a given modulation and message size, from the corresponding redundancy position by moving in the circular buffer in the direction of initial filling.
  • the incremental redundancy code is of systematic type, it is such that the first version of the redundancy block/version can be decoded independently of the other blocks/versions.
  • the M sources successively transmit the first redundancy RV0 of their respective messages u s coded during the M intervals with respectively modulation and coding schemes determined from the values of the initial flow rates.
  • the other sources and relays listen and attempt to decode the messages received at the end of each time interval.
  • the destination determines in a step E1 the success or otherwise of decoding the messages received using the CRC.
  • the selected node acts as a relay by cooperating with the sources to help the destination correctly decode messages from all sources.
  • the selected node transmits a redundancy version of a message from a source that it has correctly decoded.
  • the second phase includes a maximum of T max time intervals (time slots) called rounds. Each round t G ⁇ 1, ... , T US ed ⁇ has a capacity of N 2 uses of the channel.
  • the destination broadcasts an ACK type message.
  • a transmission cycle of a new frame begins with the erasure of the memories of the relays and the destination and with the transmission by the sources of new messages.
  • the destination broadcasts an MSG message identifying the source for which it has not decoded the message sent without error.
  • Such a source is called an undecoded source.
  • Such a message broadcast by the destination includes, in a first implementation, identifiers of the sources for which the destination has decoded the message sent without error.
  • the nodes intercepting the broadcast messages determine the sources for which the destination has not decoded the transmitted message without error.
  • the message broadcast by the destination includes identifiers of the sources for which the destination has not decoded the message sent without error.
  • the nodes intercepting the broadcast messages know immediately the identity of the sources for which the destination has not decoded the message sent without error.
  • the message broadcast by the destination includes a NACK type message indicating that the destination was unable to decode without error the message transmitted by at least one source.
  • the destination informs the nodes using a limited feedback control channel to transmit MSG messages. These MSG messages are based on the decoding result of the messages received by the destination. The destination thus controls the transmission of the nodes using these MSG messages, which improves spectral efficiency and reliability by increasing the probability of decoding of all sources by the destination.
  • each node n, i SUS On receipt of an MSG message, each node n, i SUS transmits to the destination, in a step E3, at least one identifier of at least one source for which it has correctly decoded the message u s transmitted at the end of the previous time interval (round) denoted S n . , t-1 and such that this message has not been decoded correctly by the destination at the end of the previous round.
  • the set of messages (or sources) correctly decoded by the node be 5 U 31 U ⁇ d ⁇ at the end of the time interval t (round t), t G ⁇ 0, ... , T used — 1 ⁇ .
  • the destination selects the source s, for which retransmission is required.
  • a source s is selected from the set of sources correctly decoded by at least one node but not by the destination at the end of the time interval t (round t), te ⁇ 0, ..., T used — 1 ⁇ .
  • the destination imposes the choice of the message and therefore of the source for which retransmission is required.
  • the source s, selected by the destination is the source for which a signal-to-noise ratio associated with an overall transmission channel is the highest.
  • Such a global transmission channel is made up of all the composite transmission channels established between each of the nodes having decoded without error said message transmitted by said source s, and the destination.
  • a composite transmission channel established between a node n, j and the destination consists of at least two transmission channels established respectively between the node y considered and a first antenna Al of said destination and between the node considered and a second antenna A2 of the destination.
  • the destination By choosing the source for which the overall transmission channel has a high signal-to-noise ratio, the destination increases its chances of error-free decoding of the message Ui during its retransmission.
  • yi HtVtXs. + w ⁇
  • ye ⁇ L NR is the vector of N R samples received by the N R antennas of the destination
  • H ⁇ G ⁇ N R x ⁇ G t ⁇ is
  • h is a vector of noise samples plus interference whose covariance is R t .
  • the destination then calculates the coefficients of a vector of norm 1.
  • a vector of norm 1 Such a vector Vj is an eigenvector of where is the conjugate of the transpose of the matrix Hi representing the global transmission channel and is the inverse matrix of the covariance matrix
  • the covariance matrix is the covariance matrix of noise plus interference, it corresponds to the statistical average of î he comes
  • a step E5 once the source for which a retransmission is required, the destination broadcasts an RTM retransmission request to all the nodes having decoded this source.
  • Such an RTM retransmission request includes an identifier of the source s, and at least the previously calculated vector.
  • the RTM retransmission request further includes a vector n L allowing the nodes ni j concerned to identify whether they must transmit and the coefficient of the eigenvector associated with it.
  • the number of coefficients constituting such a vector n t corresponds to the number of nodes G t having decoded the source ⁇ i without error. So, if five nodes have decoded the source without error, the vector n L includes five coefficients, each coefficient corresponding to one of the nodes.
  • each node having decoded without error the message u ⁇ transmitted by the source S i , transmits, in a step E6, the same redundancy of said message u ⁇ transmitted by the source S i .
  • the redundancy of the message transmitted by each node having decoded without error the message u ⁇ transmitted by the source S i is the same for each of these nodes.
  • Such redundancy may be the RVO redundancy transmitted during the first PHI phase or any other redundancy of the message Uj.
  • a node ni j Prior to the transmission of the redundancy of said message u ⁇ transmitted by the source s, a node ni j applies the coefficient of the eigenvector j, or precoding coefficient, which is associated with it.
  • the signal emitted by a node can be written
  • GJ GG t can be put in the form of a vector v,x ⁇ [
  • a node ni j transmits a radio signal x s by applying the coefficient j Vj G ⁇ 1,2,3 ⁇ associated with it: node node 4: x ⁇ * v i 2 node 5: x ⁇ * v i 3
  • the [fig. 5] represents a destination belonging to an OMAMRC telecommunications system with M sources, possibly L relays and a destination, M ⁇ 2, L ⁇ 0 according to one embodiment of the invention.
  • a destination is capable of implementing the transmission method according to Figure 3.
  • a destination can include at least one hardware processor 51, a storage unit 52, and at least one network interface 53 which are connected to each other via a bus 54.
  • the constituent elements of the destination can be connected using a connection other than a bus.
  • the processor 51 controls the operations of the destination.
  • the storage unit 52 stores at least one program for implementing the method according to one embodiment of the invention to be executed by the processor 51, and various data, such as parameters used for calculations carried out by the processor. 51, intermediate calculation data carried out by the processor 51, etc.
  • the processor 51 can be formed by any known and suitable hardware or software, or by a combination of hardware and software.
  • the processor 51 can be formed by dedicated hardware such as a processing circuit, or by a programmable processing unit such as a Central Processing Unit which executes a program stored in a memory. this one.
  • the storage unit 52 may be formed by any suitable means capable of storing the program(s) and data in a computer-readable manner. Examples of storage unit 52 include non-transitory computer-readable storage media such as solid-state memory devices, and magnetic, optical, or magneto-optical recording media loaded into a read and read unit. 'writing.
  • the network interface 53 provides a connection between the destination and all of the nodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à M sources (s1, …, sM), éventuellement L relais et une destination, M ≥ 2, L ≥ 0. 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 si, dans un contexte où la destination est équipée d'une pluralité d'antennes en réception.

Description

DESCRIPTION
TITRE : 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 noeuds 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 M sources, éventuellement L relais et une destination, M ≥ 2, L ≥ 0 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 M sources et les L relais. Le nombre maximum d'intervalles de temps par trame transmise est de M + Tmax avec M intervalles alloués pendant une première phase à la transmission successive des M sources et Tused — Tmax 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 CDL
Un procédé de transmission mis en oeuvre dans un tel système OMAMRC distingue trois phases, une phase initiale et, pour chaque trame à transmettre, une lère phase et une 2nde phase. 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 M sources transmettent successivement leur message pendant les M 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 element selon 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 Tmax intervalles de temps (timeslots). Pendant cette phase, le nombre N2 d'utilisations du canal (channel use) est fixe et identique pour chacun des noeuds (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 « timeslot » 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 noeuds 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.
Exposé de l'invention
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 (d) comprenant au moins deux antennes en réception, les N nœuds comprenant M sources (s’1 ... , sM), éventuellement L relais (
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 M 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 (d) :
- 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 s,,
- 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,
- transmission d'une demande de retransmission dudit message de la source s,, 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 s, 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 s,, 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 Sj 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 de 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 Si 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 décodé sans erreur au moins un message desdites sources non décodés 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 HÎ «f1 Ht où H- 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 décodé sans erreur ledit message émis par ladite source s, et la destination, et R^1 est la matrice inverse d'une matrice de covariance RL 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 Si sélectionnée et reçus par ses différentes antennes en réception.
Dans un autre exemple du procédé objet de l'invention, la source Si 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 s, comprend ledit vecteur propre Vj.
Dans cet exemple, les nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par la source s, reçoivent le vecteur propre v, 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 ni représentatif de la cardinalité de l'ensemble de noeuds comprenant au moins un nœud ayant décodé sans erreur ledit message émis par la source sit un coefficient dudit vecteur nL 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 M sources (s^ 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 M sources (s^ ..., sM), L relais (ri, et une destination (d), M ≥ 2, L ≥ 0, 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 :
[fig. 1] : cette figure représente un mode de réalisation de l'invention décrit dans le contexte d'un système OMAMRC,
[fig. 2] : cette figure représente un cycle de transmission d'une trame,
[fig. 3] : cette figure représente les différentes étapes du procédé de transmission objet de l'invention mises en œuvre par le système de la figure 1,
[fig- 4] : cette figure représente un buffer circulaire permettant de sélectionner une redondance du message à transmettre,
[fig- 5] : cette figure représente une destination appartenant à un système de télécommunication OMAMRC a M sources, éventuellement L relais et une destination, M ≥ 2, L ≥ 0 selon un mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention On présente désormais, en relation avec la [fig. 1] un mode de réalisation de l'invention décrit dans le contexte d'un système OMAMRC à l'appui du schéma de la [Fig. 2] qui illustre un cycle de transmission d'une trame.
Ce système comprend M sources qui appartiennent au jeu de sources «S' = {s1; ... , sM], L relais qui appartiennent au jeu de relais SR = {r1; ... , rL] et une destination d. Par convention, il est considéré que S[ = j Vr E {1, ... , M} et rj = M + i Vi E {1, ... , L}.
Chaque source du jeu «S communique avec l'unique destination avec l'aide des autres sources (user cooperation) et des relais qui coopèrent.
Les noeuds comprennent les M relais et les L 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 NR ≥ 1 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 noeuds émettent avec une même puissance ;
- il est fait usage d'un code CRC supposé inclus dans les Ks bits d'information correspondant au message de chaque source s pour déterminer si ce message est correctement décodé ou pas ;
- les canaux entre les différents noeuds souffrent de bruit additif et d'évanouissement. Les gains d'évanouissement sont fixes pendant la transmission d'une trame effectuée pendant une durée maximale M + Tmax intervalles de temps, mais peuvent changer indépendamment d'une trame à une autre. Tmax ≥ 1 est un paramètre du système ;
- la qualité instantanée du canal direct en réception (CSIR Channel 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 noeuds, M sources et L 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 noeuds. Les noeuds fonctionnent selon un mode « half-duplex ».
Les notations suivantes sont utilisées :
• Gi est l'ensemble des noeuds ni j ayant décodé sans erreur le message uί émis par la source s, durant un intervalle de temps où j E {1, ..., |GJ} et |GJ est la cardinalité de l'ensemble GÈ,
• Vi E est le vecteur de pré-codage à appliquer aux noeuds de |Gj |, le coefficient Vi j étant à appliquer à un nœud ni j,
• xa k est le symbole modulé codé pour l'utilisation du canal k émis par le nœud a E «S' U SR, où k E {1, ..., 1V1 S} pendant une phase de transmission et k E {1, ..., N2] pendant une phase de retransmission, • r est l'indice d'antenne de réception pour un nœud quelconque , pour un nœud source ou relais r = 1 pour la destination r E {1, ..., 1VR} avec NR le nombre d'antennes de réception
• ya,b,k,r est le signal reçu par l'antenne r du nœud b E S U SR U {d }\{a} pour I' utilisation de canal k correspondant à un signal émis par le nœud a E S U SR,
• yshb,k,r est le signal reçu par l'antenne r du nœud h e «S' U SR U {d }\G; pour I' utilisation de canal k correspondant aux signaux émis par les nœuds V/ e U . IGJK; E Gt,
• Ya, b 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),
• ha b'r est le gain d'atténuation du canal (fading) pour l'antenne r du nœud a vers le nœud b qui suit une distribution Gaussienne complexe circulaire symétrique à moyenne nulle et de variance ya b (la puissance reçue est proportionnelle à la puissance émise) , les gains sont indépendants entre eux,
• na,b,k,r o u nsbb,k,r sor|t 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.
Rs est une variable représentant le débit initial de la source s qui peut prendre ses valeurs dans l'ensemble fini {S1; ...,Rn }. De même, as est une variable représentant le rapport N2/Nl s qui peut prendre ses valeurs dans un ensemble fini A = {â1; ... , â^i).
Le signal reçu par l'antenne r du nœud b E S U SR U {d }\{a} pour l'utilisation de canal k correspondant au signal émis par le nœud a E S durant la première phase peut s'écrire : ya,b,k,r ^a,b,rxa,k 4” ^-a,b,k,r (1)
Le signal reçu par l'antenne r du nœud b E S U SR U {d}\Gj pour l'utilisation de canal k correspondant aux signaux émis par les nœuds appartenant à l'ensemble G, durant la seconde phase peut s'écrire : où xnij,k = vi,jxk V] G {1, ..., |GJ} nt j E Gt. En effet, la même version de redondance est transmise par les nœuds appartenant à G, donc le même symbole xk pour l'utilisation de canal k. Chaque nœud Vj 7 e GÈ applique le coefficient de pré-codage tel que le symbole émis soit x Vj E {1, ..., IGJ} n^j E Gi. En définissant ainsi un canal à entrées et sorties multiples reliant les nœuds G, à la destination tel que [H,]r ,■ = hn . . d r, le vecteur yi k tel que k.r et le vecteur wi>k tel que wi>k>r = ns.Ak:r, il vient yCk = HiVtXk + wi:k.
L'indice k est omis pour simplifier les notations par la suite, le modèle en réception durant une phase de retransmission où les nœuds actifs sont définis par l'ensemble G, pour un vecteur de précodage devient alors yt = HtVtXs. + wL avec xs un symbole de la version de redondance envoyée par la source St. La [fig. 3] 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 Phi de M intervalles de temps, chaque source s e 5 émet un message codé au moyen d'un code permettant des retransmissions de type à redondance incrémentale qui transforme le message de longueur LM en une séquence codée de longueur Lc = LM /«o ≥ La séquence codée comprend une première redondance RVO qui est un mot de code émis pendant N utilisations du canal, k G ], le nombre Nl s 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 (CSI Channel State Information) des canaux directs : hdir = } r = 1, ... , NR , 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 supposées 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 connaît ainsi le SNR moyen de chacun des canaux qui relient un nœud à chacune des NR antennes r 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 Rt et une valeur ât.
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 Rt et des rapports cf 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 M messages des respectivement M sources. La transmission d'une trame (qui définit un cycle de transmission) se déroule pendant M + Tused intervalles de temps : M intervalles pour la première phase de capacités respectives Nld utilisations du canal pour chaque source i, Tused intervalles pour une deuxième phase qui sera décrite plus loin dans le présent document.
Toujours pendant la première phase, chaque source s e S transmet après codage un message us, de Ks bits d'information us G , ^2 étant le corps de Galois à deux éléments. Le message us comprend un code de type CRC qui permet de vérifier l'intégrité du message us. Le message us 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 [Fig. 4] 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'utilisations 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 décodée de manière indépendante des autres blocs/versions.
Ainsi, lors de la première phase, les M sources transmettent successivement la première redondance RV0 de leurs messages us respectifs codés pendant les M intervalles avec respectivement des schémas de modulation et de codage déterminés à partir des valeurs des débits initiaux.
Chaque message us transmis correspondant à une source s e «S', 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 El à E6, la destination détermine dans une étape El 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 Tmax intervalles de temps (slots temporels) appelés rounds. Chaque round t G {1, ... , TUSed} a une capacité de N2 utilisations du canal.
Si le décodage de toutes les sources est correct, la destination diffuse un message de type ACK. 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 identifiants 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 identifiants 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 type NACK indiquant que la destination n'a pas pu décoder sans erreur le message émis par au moins une source.
La destination informe les noeuds 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 noeuds 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 n, j e S U S 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 us émis à l'issue de l'intervalle de temps (round) précédent noté Sn. ,t-1 et tel que ce message n'ait pas été décodé correctement par la destination à l'issue du round précédent.
Par convention, on note £b t Ç «S' le jeu des messages (ou sources) correctement décodés par le nœud b e 5 U 31 U {d} à la fin de l'intervalle t de temps (round t), t G {0, ... , Tused — 1}. La fin de l'intervalle de temps (round) t = 0 correspond à la fin de la première phase. Le nombre d'intervalles de temps (time-slots) utilisés pendant la seconde phase Tused = {1, ... , Tmax} dépend du succès de décodage à la destination.
Au cours d'une étape E4, la destination sélectionne la source s, pour laquelle une retransmission est requise. Une telle source s, est sélectionnée parmi l'ensemble des sources correctement décodées par au moins un nœud mais pas par la destination à la fin de l'intervalle t de temps (round t), t e {0, ... , Tused — 1}.
Ainsi, plutôt que de laisser le choix du message aux nœuds ayant décodé 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 s, 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 y ayant décodé sans erreur ledit message émis par ladite source s, et la destination. Un canal de transmission composite établi entre un nœud n, j et la destination est constitué d'au moins deux canaux de transmission établis respectivement entre le nœud y considéré et une première antenne Al 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 Ui lors de sa retransmission.
Sachant que le signal émis par une source s, et reçu par la destination peut s'écrire : yi = HtVtXs. + wί où y e <LNR est le vecteur des NR échantillons reçu par les NR antennes de la destination, Hί G ^NRx\Gt\ est |e cana| jg transmission global reliant les |GJ noeuds ni yavec les NR antennes de la destination avec le canal de transmission reliant un nœud à une antenne r de la destination dénoté par la suite h est un vecteur d'échantillons de bruit plus interférence dont la covariance est Rt.
La destination calcule alors les coefficients d'un vecteur de norme 1. Un tel vecteur Vjest un vecteur propre de où est le conjugué de la transposée de la matrice Hi 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 î il vient
Rt =
Un tel vecteur est associé à la valeur propre maximale Â, = qui maximise le rapport signal à bruit du canal de transmission global Hi.
Dans le cas où est un vecteur de dimension NR (un seul nœud émet ou |Gf | = 1) alors i est un scalaire. Il est possible alors de considérer 1 comme un « vecteur » propre dont la valeur propre est H . C'est un cas limite, il est 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, est la valeur propre maximale. Le rapport signal à bruit du canal de transmission global est alors maximisé et SNR =
Ainsi, la destination connaissant pour toutes les sources Sj j = 1, ..., M l'ensemble des nœuds E G{ ayant décodé cette source et les canaux de transmission { \ j |} {1, ... , NR] OU HJ sélectionne la source s, 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 décodé cette source.
Une telle demande de retransmission RTM comprend un identifiant de la source s, et au moins le vecteur précédemment calculé.
Dans un exemple, la demande de retransmission RTM comprend en outre un vecteur nL permettant aux nœuds ni j 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 nt correspond au nombre de nœuds Gt ayant décodé la source §i sans erreur. Ainsi, si cinq nœuds ont décodé la source sans erreur, le vecteur nL comprend cinq coefficients, chaque coefficient correspondant à l'un des nœuds. A réception de la demande de retransmission, chaque nœud y ayant décodé sans erreur le message uί émis par la source Si, transmet, dans une étape E6, une même redondance dudit message uί émis par la source Si.
La redondance du message transmise par chaque nœud ayant décodé sans erreur le message uί émis par la source Si est la même pour chacun de ces nœuds. Une telle redondance peut être la redondance RVO transmise au cours de la première phase PHI ou toute autre redondance du message Uj. 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 [Fig. 4] pour 4 blocs/version de redondance, un code LDPC systématique et Nl s = N2 Vs E S l'ordre peut être Pos. 0, Pos. 2, Pos. 3, Pos. 1 et ainsi de suite avec RVO 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 uί émis par la source s,, un nœud ni j applique le coefficient du vecteur propre j, ou coefficient de précodage, qui lui est associé. Ainsi, le signal émis par un nœud y peut s'écrire Le signal émis par l'ensemble des nœuds V/ G {1, ... , |GJ G Gt peut se mettre sous la forme d'un vecteur v,xÇ[
Par exemple, soit trois nœuds V/ G {1, ... , |GÈ |} ni j G Gt = {1, 4,5} qui ont décodé la source §i sans erreur.
La cardinalité de l'ensemble Gt est 3, et le vecteur nL s'écrit nL = [1 4 5]T avec n; = 1, ni 2 = 4, nί3 = 5.
Ainsi, un nœud ni j transmet un signal radio xs en appliquant le coefficient j Vj G {1,2,3} qui lui est associé : nœud nœud 4: x§ * vi 2 nœud 5: x§ * vi 3
La [fig. 5] représente une destination appartenant à un système de télécommunication OMAMRC a M sources, éventuellement L relais et une destination, M ≥ 2, L ≥ 0 selon un mode de réalisation de l'invention. Une telle destination est apte à mettre en œuvre le procédé de transmission selon la figure 3.
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 noeuds

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transmission destiné à un système de télécommunication de type OMAMRC (« Orthogonal Multiple-Access Multiple-Relay Channel ») à N noeuds et une destination (d) comprenant au moins deux antennes en réception, les N noeuds comprenant M sources (s^ ... , sM), éventuellement L relais (rt ... , rL) avec M ≥ 2, L ≥ 0, ledit procédé comprenant une première phase au cours de laquelle, la destination reçoit des premières redondances (RV0) de messages transmis successivement par les M 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 oeuvre par la destination (d) :
- 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 noeuds comprenant au moins un premier nœud et un deuxième nœud, pris parmi les N nœuds, ayant décodé sans erreur ledit message d'une source sit
- détermination, d'un premier coefficient et d'un deuxième coefficient à partir d'une matrice représentative 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 du respectivement premier nœud et deuxième nœud dudit premier ensemble,
- transmission d'une demande de retransmission dudit message de la source sit 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 Si transmise par lesdits premier et deuxième nœuds, ladite deuxième redondance ayant été codée par le premier nœud à l'aide du premier coefficient de précodage reçu et par ledit deuxième nœud à l'aide du 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 M sources et les L 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 où H? 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 décodé sans erreur ledit message émis par ladite source Si et la destination, et R^1 est la matrice inverse d'une matrice de covariance RL du bruit plus interférence associée au canal de transmission global.
5. Procédé de transmission selon la revendication 4 dans lequel la source Si 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 Si comprend ledit vecteur propre v,.
7. Procédé de transmission selon la revendication 6 dans lequel ladite demande de retransmission dudit au moins un message émis par la source Si comprend en outre un vecteur nt représentatif de la cardinalité de l'ensemble de nœuds comprenant au moins un nœud ayant décodé sans erreur ledit message émis par la source sit un coefficient dudit vecteur nt permettant à au moins un nœud dudit ensemble d'identifier le coefficient du vecteur propre vÈ 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 M 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 M sources , L relais (rt ... , rL) et une destination (d), M ≥ 2, L ≥ 0, 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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