FR2947402A1

FR2947402A1 - METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING A SIGNAL FOR A MULTI-USER MIMO SYSTEM, TRANSMITTING AND RECEIVING DEVICES, COMPUTER PROGRAM PRODUCTS AND CORRESPONDING INFORMATION CARRIERS

Info

Publication number: FR2947402A1
Application number: FR0954478A
Authority: FR
Inventors: Julie Yuan-Wu; Mustapha Amara; Dirk Slock
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2010-12-31
Also published as: WO2011001090A1

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé d'émission simultanée de K flux de données alloués respectivement à K utilisateurs différents, mis en oeuvre par un émetteur destiné à un système MIMO à N antennes d'émission et antennes de réception associées à K récepteurs associés respectivement à un utilisateur. Le procédé comprend au moins par flux de données : - un pré-codage linéaire avec un vecteur d'émission T initial pour générer un vecteur intermédiaire de taille N et - un calcul de la plus grande valeur propre de l'expression : avec H la matrice du canal de propagation du flux k, R la matrice de covariance des données émises, R la matrice de covariance du bruit à la réception pour l'utilisateur k, pour en déduire le vecteur de réception D optimal initial de taille N qui correspond au transposé conjugué du vecteur propre associé à la plus grande valeur propre, et en ce qu'il comprend : - l'addition des K vecteurs intermédiaires de taille N avant d'alimenter les N antennes et - l'émission des K vecteurs de réception D à destination des K récepteurs La détermination des vecteurs d'émission et de réception peut être effectuée de manière itérative.The present invention relates to a method of simultaneous transmission of K data streams respectively allocated to K different users, implemented by a transmitter for a MIMO system with N transmit antennas and reception antennas associated with K associated receivers respectively to a user. The method comprises at least data streams: - a linear pre-coding with an initial transmission vector T to generate an intermediate vector of size N and - a calculation of the largest eigenvalue of the expression: with H la matrix of the flow propagation channel k, R the covariance matrix of the transmitted data, R the reception noise covariance matrix for the user k, to deduce therefrom the optimal initial reception vector D of size N which corresponds to the conjugated transpose of the eigenvector associated with the largest eigenvalue, and in that it comprises: - the addition of K intermediate vectors of size N before feeding the N antennas and - the emission of K reception vectors D to the K receivers The determination of the transmission and reception vectors can be carried out iteratively.

Description

Procédé d'émission et de réception d'un signal pour un système MIMO multi utilisateurs, dispositifs d'émission et de réception, produits programme d'ordinateur et supports d'information correspondants. Method for transmitting and receiving a signal for a multi-user MIMO system, transmitting and receiving devices, computer program products and corresponding information carriers.

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des télécommunications. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte plus particulièrement aux communications dites numériques. Field of the Invention The present invention relates to the field of telecommunications. Within this field, the invention relates more particularly to so-called digital communications.

Les communications numériques comprennent en particulier les communications sans fil ; elles comprennent aussi par exemple les communications filaires. Le support de transmission des communications est couramment appelé canal de transmission ou de propagation, à l'origine en référence à un canal aérien et par extension en référence à tout canal. L'invention concerne les techniques d'émission et de réception dans un système multi antennes multi flux avec un flux par utilisateur. Elle s'applique essentiellement aux communications sur voie descendante et plus particulièrement d'une station de base vers plusieurs terminaux. Dans ce cas, le canal de transmission est dit canal de diffusion. Art antérieur Les systèmes de communication numérique multi antennes couramment désignés par l'acronyme MIMO (de l'anglais "Multiple Input Multiple Output" pour "Entrées Multiples Sorties Multiples") englobent tous les systèmes qui comportent plusieurs antennes à l'émission et généralement plusieurs antennes à la réception. Ces systèmes répondent à la demande toujours croissante de fourniture de services de télécommunication variés à des débits toujours supérieurs aux offres existantes. En effet, on a prouvé que la capacité des canaux MIMO augmente proportionnellement avec le nombre minimal des antennes en émission et en réception. Un exemple d'un tel système est illustré par le schéma de la figure 1. Le système comprend une station de base avec N, antennes de transmission et K mobiles avec NR, antennes de réception pour l'utilisateur k associé au mobile k . Le canal de transmission est pour l'utilisateur k modélisé par une matrice H/ de taille NR x N, qui représente l'impacte du canal de transmission entre les antennes à l'émission et les antennes à la réception. Chaque composante de la matrice est une variable aléatoire de moyenne nulle et de variance considérée égale à 1. L'invention se place dans un contexte de canal à évanouissements lents de Rayleigh par 35 utilisateur avec indépendance totale entre les différents canaux des différents utilisateurs. Ceci permet de considérer que pour chaque flux de données associé à un utilisateur, le canal de propagation du flux est indépendant des canaux de propagation des autres flux. Le contexte de canal à évanouissements lents de Rayleigh par utilisateur avec indépendance totale entre les différents canaux des différents utilisateurs correspond typiquement à une propagation en milieu urbain, c'est-à-dire multi trajets. Digital communications include in particular wireless communications; they also include, for example, wireline communications. The communications transmission medium is commonly referred to as the transmission or propagation channel, originally with reference to an overhead channel and by extension with reference to any channel. The invention relates to transmission and reception techniques in a multi-stream multi-antenna system with one flow per user. It applies mainly to downlink communications and more particularly from a base station to several terminals. In this case, the transmission channel is called broadcast channel. PRIOR ART Multi-antenna digital communication systems commonly designated by the acronym MIMO (Multiple Input Multiple Output) encompass all systems that include several transmit antennas and generally several transmit antennas. antennas at the reception. These systems respond to the ever-increasing demand for the provision of various telecommunication services at rates that are always higher than those available. Indeed, it has been proved that the capacity of the MIMO channels increases proportionally with the minimum number of transmit and receive antennas. An example of such a system is illustrated by the diagram of FIG. 1. The system comprises a base station with N, transmission antennas and mobile K with NR, receiving antennas for the user k associated with the mobile k. The transmission channel is for the user k modeled by a matrix H / of size NR x N, which represents the impact of the transmission channel between the transmit antennas and the antennas at the reception. Each component of the matrix is a random variable of zero mean and of variance considered equal to 1. The invention is placed in a slow Rayleigh fading channel context by user with total independence between the different channels of the different users. This makes it possible to consider that for each data flow associated with a user, the flow propagation channel is independent of the propagation channels of the other flows. The slow Rayleigh fading channel context per user with total independence between the different channels of the different users typically corresponds to an urban propagation, that is to say multipath.

Dans le cas d'un système MIMO multi utilisateurs, les flux des différents utilisateurs sont transmis simultanément de la station de base aux récepteurs des utilisateurs. In the case of a multi-user MIMO system, the streams of the different users are transmitted simultaneously from the base station to the users' receivers.

L'invention se place dans un contexte de diffusion, au sens de la théorie de l'information, c'est-à-dire dans un contexte de transmission de différents flux pour différents utilisateurs à partir d'un émetteur. En outre, cet émetteur a une connaissance parfaite du canal de transmission. Ceci implique une estimation parfaite de toutes les composantes des matrices Hl, de tous les utilisateurs puisqu'on est dans un canal de diffusion ainsi que l'invariance du canal de transmission entre le moment où est effectuée l'estimation de canal à la réception et le moment où cette estimation est exploitée à l'émission. Le débit total maximal pouvant être véhiculé par un système MIMO vers tous les utilisateurs est une quantité très importante permettant son dimensionnement. Cette quantité a été définie par la théorie de l'information comme la capacité ergodique du système, en particulier dans l'article de "Capacity of Multi-antenna Gaussian Channels" Technical Memorandum, Bell Laboratories, Lucent Technologies, October 1995. Published in European Transactions on Telecommunications, Vol. 10, No. 6, pp. 585-595, Nov/Dec 1999. Cette quantité est donnée par la relation suivante : Cerg p(XlmarxXK)I (X,,...,XK,(Y,H, ,...,HK)) (1) The invention is placed in a context of diffusion, in the sense of the theory of information, that is to say in a context of transmission of different streams for different users from a transmitter. In addition, this transmitter has a perfect knowledge of the transmission channel. This implies a perfect estimation of all the components of the matrices Hl, of all the users since one is in a diffusion channel as well as the invariance of the transmission channel between the moment when the estimation of channel is done at the reception and the moment when this estimate is used on issue. The maximum total flow rate that can be conveyed by a MIMO system to all users is a very large quantity allowing its dimensioning. This quantity has been defined by information theory as the ergodic capacity of the system, particularly in the article "Capacity of Multi-Antenna Gaussian Channels" Technical Memorandum, Bell Laboratories, Lucent Technologies, October 1995. Published in European Transactions on Telecommunications, Vol. 10, No. 6, pp. 585-595, Nov / Dec 1999. This quantity is given by the following relation: Cerg p (XlmarxXK) I (X ,, ..., XK, (Y, H,, ..., HK)) (1)

où I correspond à l'information mutuelle et où p(Xk) ,k =1,...,K , sont les densités de probabilité (PDF = probability distribution function) des données destinées à l'utilisateur k . where I corresponds to the mutual information and where p (Xk), k = 1, ..., K, are the probability distributions (PDF = probability distribution function) of the data intended for the user k.

La maximisation de cette quantité a été définie pour un système MIMO mono utilisateur. Et la quantité maximale a même été atteinte grâce à l'utilisation de l'algorithme de "water-filling" défini en particulier dans l'article de Ming Kang et Mohamed-Slim Alouini, "Water-Filling Capacity and Beamforming Performance of MIMO Systems with Covariance Feedback", 2003 4th IEEE Workshop on Signal Processing, Advances in Wireless Communications. L'expression mathématique pour cette quantité maximale est donnée par l'équation suivante : r=min(NT,NR ( P CeYg ù M[MO loge 1+ 6-Z 3 P = max (0, 2i. ,u ù 6n) (2) r=min,NT,NR) P, = PT Dans cette expression, PT est la puissance totale à l'émission, ~. sont les valeurs propres de la matrice H du canal, et /1 est une quantité déterminée itérativement pour respecter la contrainte de puissance du système : r=min(NT,NR i-[ Les systèmes MIMO linéaires multi utilisateurs comprennent des pré-codeurs côté station de base et des récepteurs côtés utilisateurs qui ont tous une structure linéaire. Ils permettent de séparer les flux des différents utilisateurs afin de minimiser les interférences inter utilisateurs à la réception et d'améliorer par conséquence le débit véhiculé. Un flux de données est associé à un utilisateur. Les flux des différents utilisateurs sont par exemple relatifs à un même service de télécommunication et/ou à différents services (par exemple voix, data, vidéo). Les techniques linéaires connues peuvent être regroupées dans deux catégories. Une première catégorie regroupe les algorithmes dits linéaires non itératifs appelés aussi directs. Ces algorithmes déterminent pour chaque flux un couple de vecteurs d'émission et de réception. Les couples de vecteurs relatifs à tous les utilisateurs sont calculés par la station de base. La station de base informe les utilisateurs de leurs vecteurs de réception en utilisant typiquement un canal de signalisation. La station de base émet l'information de chaque flux en utilisant le vecteur d'émission correspondant. Tous les flux sont transmis en même temps. A la réception, chaque récepteur associé à un utilisateur utilise le vecteur de réception communiqué par la station de base pour combiner les signaux reçus sur les différentes antennes et extraire les échantillons correspondant au flux de l'utilisateur. A titre de premier exemple, on connaît de l'article de Min Lee et Seong Keun Oh, "A Per-User Successive MMSE Precoding Technique in Multiuser MIMO Systems" Vehicular Technology Conference, 2007, VTC2007-Spring, IEEE 65th, 22-25 April 2007, pages 2374-2378, un procédé basé sur un émetteur MMSE (acronyme de l'expression anglaise Minimum Mean Square Error) pour chaque utilisateur qui tient compte de l'interférence générée par tous les autres utilisateurs. Pour chaque utilisateur, la forme du pré-codeur est d'abord déduite de l'équation suivante : N - H 1Hk + ak Nol H" Pr i où Hk = [H, ... Hk-,Hk+I ... HK Hk Hk Ensuite, le procédé effectue une décomposition en SVD (Singular Value Decomposition) du canal virtuel composé de la cascade HkTk . La technique de décomposition SVD est par exemple décrite dans le livre R.A. Horn et C.R.Johnson, Matrix Analysis, Cambridge University Press USA 1985. Cette décomposition permet de déterminer trois matrices, la matrice gauche Uk composée des vecteurs de réception, la matrice centrale Ek composée des valeurs propres et la matrice droite Vk composée des vecteurs d'émission. The maximization of this quantity has been defined for a single user MIMO system. And the maximum quantity has even been achieved thanks to the use of the "water-filling" algorithm defined in particular in the article by Ming Kang and Mohamed-Slim Alouini, "Water-Filling Capacity and Beamforming Performance of MIMO Systems with Covariance Feedback ", 2003 4th IEEE Workshop on Signal Processing, Advances in Wireless Communications. The mathematical expression for this maximum quantity is given by the following equation: r = min (NT, NR (P CeYg ù M [MO lodge 1+ 6-Z 3 P = max (0, 2i., U ù 6n) (2) r = min, NT, NR) P, = PT In this expression, PT is the total transmit power, ~ are the eigenvalues of the matrix H of the channel, and / 1 is a determined quantity iteratively. to meet the power requirement of the system: r = min (NT, NR i- [Multiuser MIMO linear systems include base-station-based pre-encoders and user-side receivers that all have a linear structure. the flows of the different users in order to minimize the inter-user interference on reception and consequently to improve the flow conveyed A data flow is associated with a user The flows of the different users are for example related to the same telecommunication service and / or different services (eg example voice, data, video) The known linear techniques can be grouped into two categories. A first category includes the so-called linear non-iterative algorithms also called direct. These algorithms determine for each stream a pair of transmit and receive vectors. The vector pairs for all users are calculated by the base station. The base station informs users of their receive vectors typically using a signaling channel. The base station transmits the information of each stream using the corresponding transmission vector. All streams are transmitted at the same time. At reception, each receiver associated with a user uses the reception vector communicated by the base station to combine the signals received on the different antennas and extract the samples corresponding to the flow of the user. As a first example, we know from the article by Min Lee and Seong Keun Oh, "A Per-User Successive MMSE Precoding Technique in Multiuser MIMO Systems" Vehicular Technology Conference, 2007, VTC2007-Spring, IEEE 65th, 22-25 April 2007, pages 2374-2378, a method based on an MMSE transmitter for each user that takes into account the interference generated by all other users. For each user, the shape of the pre-coder is first deduced from the following equation: ## EQU1 ## where Hk = [H, ... Hk-, Hk + I ... HK Hk Hk Next, the method performs a SVD (Singular Value Decomposition) decomposition of the virtual channel composed of the HkTk cascade.The SVD decomposition technique is for example described in the book RA Horn and CRJohnson, Matrix Analysis, Cambridge University Press USA 1985. This decomposition makes it possible to determine three matrices, the left matrix Uk composed of the reception vectors, the central matrix Ek composed of the eigenvalues and the right matrix Vk composed of the emission vectors.

Dans le cas où le nombre d'antennes à l'émission est différent du nombre d'antennes à la réception pour un utilisateur alors la matrice centrale Ek n'est pas carrée mais elle a pour forme : 0 0 Tk = 4 (3) et Hk = ou 0 ~min(NT,NRk Dans le cas où le nombre d'antennes à l'émission est égal au nombre d'antennes à la 15 réception pour un utilisateur alors la matrice centrale Ek est carrée et les valeurs propres sont placés sur la diagonale avec des zéros partout ailleurs. HkTk = Ük'kV H In the case where the number of antennas on transmission is different from the number of antennas on reception for a user, then the central matrix Ek is not square but has the form: 0 0 Tk = 4 (3) and Hk = or 0 ~ min (NT, NRk In the case where the number of antennas on transmission is equal to the number of antennas at reception for a user then the central matrix Ek is square and the eigenvalues are placed on the diagonal with zeros everywhere else HkTk = Ük'kV H

La plus grande valeur propre de la matrice centrale permet de déterminer le vecteur 20 propre le plus grand, noté Vk i> , de la matrice droite. Le procédé construit ensuite la forme finale du pré-codeur au moyen de l'équation suivante : Tk = flTk V~~~ (4) PT- K tr E T ViI)(Ti V]' )H VJ=~ J 0 0 0 avec /3 = 0 min,NT,NRk 0 0 Le récepteur est déterminé par le vecteur propre de la matrice gauche associé à la valeur propre la plus grande. The largest eigenvalue of the central matrix makes it possible to determine the largest eigenvector, denoted Vk i>, of the right matrix. The method then builds the final form of the pre-coder by means of the following equation: Tk = flTk V ~~~ (4) PT-K tr AND ViI) (Ti V] ') H VJ = ~ J 0 0 0 with / 3 = 0 min, NT, NRk 0 0 The receiver is determined by the eigenvector of the left matrix associated with the largest eigenvalue.

A titre de deuxième exemple, on connaît de l'article de Yongle Wu, Jinfan Zhang, Mingguang Xu, Shidong Zhou et Xibin Xu, "Multiuser MIMO Downlink Precoder Design Based on the Maximal SJNR Criterion", IEEE GLOBECOM 2005 proceedings, pages 2694-2698, un procédé basé sur un pré-codeur défini comme la valeur propre généralisée de l'expression du SJNR (acronyme de l'expression anglaise Signal to Jamming and Noise Ratio). Le pré-codeur pour l'utilisateur k est déterminé par l'équation suivante : / K -1 Tk - Pk ~~ HKHi + P~ I Hk'Hk 1 _ \ i=l,ixk k / _ (5) avec Pk P. k=1 As a second example, we know from the article by Yongle Wu, Zhang Jinfan, Mingguang Xu, Shidong Zhou and Xibin Xu, "Multiuser MIMO Downlink Precoder Design Based on the Maximal SJNR Criterion", IEEE GLOBECOM 2005 proceedings, pages 2694- 2698, a method based on a pre-coder defined as the generalized eigenvalue of the expression of the SJNR (acronym for the English expression Signal to Jamming and Noise Ratio). The pre-coder for the user k is determined by the following equation: / K -1 Tk - Pk ~~ HKHi + P ~ I Hk'Hk 1 _ \ i = l, ixk k / _ (5) with Pk P. k = 1

où I. est la puissance transmise à l'utilisateur k et,,, [x] est la fonction qui renvoie la plus grande valeur propre de x , c'est-à-dire, 4 ,n [x] est le vecteur propre correspondant à la plus grande valeur propre de x. Pour le récepteur, les auteurs proposent un simple récepteur MF (acronyme anglais de Matched Filter). 15 Une seconde catégorie regroupe les algorithmes linéaires itératifs. Dans une première étape, la station de base calcule itérativement les vecteurs d'émission et de réception. Dans une deuxième étape, la station de base informe les utilisateurs de leur vecteur de réception déterminé lors de la dernière itération. Dans une troisième étape, la station de base transmet l'information de chaque flux en multipliant chaque flux avec le vecteur d'émission 20 correspondant déterminé lors de la dernière itération. Ces étapes ne sont pas nécessairement séquentielles dans le temps mais peuvent intervenir de manière simultanée. Un tel algorithme est décrit par exemple dans l'article de Hongmei Wang, Xibin Xu, Ming Zhao, Weiling Wu et Yan Yao, "Robust Transmission for Multiuser MIMO Downlink Systems with Imperfect CSIT", IEEE WCNC 2008, pages 340-344. La méthode décrite est 25 une solution linéaire itérative à base d'émetteurs et de récepteurs MMSE. L'émetteur est donné par l'équation (6) et le récepteur par l'équation (8). (6) avec HiHDH D. H. + No i=1 PT J=1 Tk = sû1 DND~)I HHDH k (7) Dk = T H Hk Hk T TH Hk + Nol K ti- i=I (8) L'optimisation se base sur l'optimisation conjointe de l'émetteur et du récepteur afin de trouver la combinaison qui minimise le MSE (Mean Square Error). where I. is the power transmitted to the user k and ,,, [x] is the function which returns the largest eigenvalue of x, that is to say, 4, n [x] is the eigenvector corresponding to the greatest eigenvalue of x. For the receiver, the authors propose a simple FM receiver (acronym for Matched Filter). A second category includes the iterative linear algorithms. In a first step, the base station iteratively calculates the transmit and receive vectors. In a second step, the base station informs users of their reception vector determined during the last iteration. In a third step, the base station transmits the information of each stream by multiplying each stream with the corresponding transmission vector 20 determined during the last iteration. These steps are not necessarily sequential in time but can occur simultaneously. Such an algorithm is described for example in Hongmei Wang, Xibin Xu, Ming Zhao, Weiling Wu and Yan Yao, "Robust Transmission for Multiuser MIMO Downlink Systems with Imperfect CSIT", IEEE WCNC 2008, pages 340-344. The method described is an iterative linear solution based on MMSE transmitters and receivers. The emitter is given by equation (6) and the receiver by equation (8). (6) with HiHDH DH + No i = 1 PT J = 1 Tk = sd1 DND ~) I HHDH k (7) Dk = TH Hk Hk T TH Hk + Nol K ti- i = I (8) Optimization is based on the joint optimization of the transmitter and receiver to find the combination that minimizes the MSE (Mean Square Error).

Les techniques connues pour des systèmes MIMO multi utilisateurs sont basées sur des critères tels que le MMSE et le SJNR qui permettent d'effectuer une optimisation du système. Exposé de l'invention L'invention propose une technique d'émission et une technique de réception pour un système MIMO multi utilisateurs permettant de maximiser la capacité de transmission du système. L'invention est une alternative aux techniques connues et les inventeurs ont démontrées qu'elle apporte de manière surprenante des performances nettement meilleures. Ainsi, l'invention a pour objet un procédé d'émission simultanée de K flux de données alloués respectivement à K utilisateurs différents, mis en oeuvre par un émetteur destiné à un K système MIMO multi utilisateurs à NT antennes d'émission et NR = NR~ antennes de k=l réception associées à K récepteurs associés respectivement à un utilisateur, Le procédé comprend au moins, par flux de données, : - un pré-codage linéaire avec un vecteur d'émission Tk initial pour générer un vecteur intermédiaire de taille NT et - un calcul de la plus grande valeur propre de l'expression : K HkJ Rs.THHk +Rnk HkTjRskTHHk avec 0=1,(4k Hk la matrice du canal de propagation du flux k, RS la matrice de covariance des données émises pour le flux k, k Rnk la matrice de covariance du bruit à la réception pour l'utilisateur k , Known techniques for multi-user MIMO systems are based on criteria such as MMSE and SJNR that allow system optimization. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention proposes a transmission technique and a reception technique for a multi-user MIMO system making it possible to maximize the transmission capacity of the system. The invention is an alternative to known techniques and the inventors have demonstrated that it surprisingly provides significantly better performance. Thus, the subject of the invention is a method for simultaneously transmitting K data streams allocated respectively to K different users, implemented by a transmitter intended for a K multi-user MIMO system with NT transmit antennas and NR = NR antennas of k = 1 reception associated with K receivers respectively associated with a user, the method comprises at least, by data stream, a linear pre-coding with an initial transmission vector Tk to generate an intermediate vector of size NT and - a calculation of the greatest eigenvalue of the expression: K HkJ Rs.THHk + Rnk HkTjRskTHHk with 0 = 1, (4k Hk the matrix of the flow propagation channel k, RS the covariance matrix of the transmitted data for the flow k, k Rnk the noise covariance matrix on reception for the user k,

pour en déduire le vecteur de réception Dk optimal initial de taille NR qui correspond au transposé conjugué du vecteur propre associé à la plus grande valeur propre, et comprend en outre : to deduce therefrom the initial optimal reception vector Dk of size NR which corresponds to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the largest eigenvalue, and furthermore comprises:

l'addition des K vecteurs intermédiaires de taille N avant d'alimenter les N, antennes et l'émission des K vecteurs de réception Dk à destination des K récepteurs. the addition of K intermediate vectors of size N before feeding the N antennas and the transmission of K reception vectors Dk to the K receivers.

L'invention a en outre pour objet un émetteur pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Ainsi, un émetteur selon l'invention destiné à un système multi utilisateurs MIMO comprenant l'émetteur, NT antennes d'émission connectées à l'émetteur, K récepteurs The invention further relates to an emitter for implementing a method according to the invention. Thus, a transmitter according to the invention for a multi-user MIMO system comprising the transmitter, NT transmit antennas connected to the transmitter, K receivers

associés respectivement à un utilisateur et connectés respectivement à NR antennes de k réception, comprend : - K pré-codeurs linéaires de vecteur d'émission Tk pour générer K vecteurs intermédiaires de taille NT , - NT additionneurs des NT composantes des K vecteurs intermédiaires pour générer un vecteur d'alimentation des NT antennes, respectively associated with a user and connected respectively to NR receiving antennas, comprises: - K transmission vector linear pre-encoders Tk to generate K intermediate vectors of size NT, - NT adders of the NT components of K intermediate vectors to generate a feed vector of the NT antennas,

- par utilisateur, un moyen de calcul adapté pour calculer le vecteur de réception Dk optimal initial de taille NRk qui correspond au transposé conjugué du vecteur propre associé à la plus grande valeur propre de l'expression : K 1 HkT RS T HH7 + R~k vi=1,i~k -1 HkTk RskT HHk avec 20 Hk la matrice du canal de propagation du flux k, Rc la matrice de covariance des données émises pour le flux k, k - Per user, a calculation means adapted to calculate the initial optimal reception vector Dk of size NRk which corresponds to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the largest eigenvalue of the expression: K 1 HkT RS T HH7 + R ~ k vi = 1, i ~ k -1 HkTk RskT HHk with 20 Hk the matrix of the flow propagation channel k, Rc the covariance matrix of the data transmitted for the flow k, k

Rnk la matrice de covariance du bruit à la réception pour l'utilisateur k , Rnk the covariance matrix of the reception noise for the user k,

- un moyen d'émission des K vecteurs de réception Dk à destination des K récepteurs. Le débit total SRMU M/MO du système MIMO multi utilisateur est exprimé sous la forme : K Hk T Rs T "HJ + Rn / k l=l \ \ JKk / D H k /J k=1 K SR MU-MIMO - lOg2 IDA + Dk HkTkRSk k H Hk Dk det Dk avec 25 X H le transposé conjugué de X, Qk le nombre de flux attribués à l'utilisateur k , IQk la matrice identité de taille Qk x Qk , Tk le vecteur colonne de pré-codage linéaire de taille NT pour l'utilisateur k , Dk le vecteur ligne de réception optimal de taille NR pour l'utilisateur k . k La décomposition du débit total SRMU_MIMO du système en la somme des débits des différents flux permet d'obtenir un débit total maximum en maximisant chacun des débits des différents flux. Un procédé selon l'invention permet de déterminer K récepteurs optimaux caractérisés chacun par un vecteur de réception Dk , associés respectivement aux K utilisateurs, qui maximisent chacun le débit du flux k. Le débit total du système MIMO multi utilisateurs qui correspond à la somme des débits des flux k est ainsi maximisé. Un procédé selon l'invention est une alternative aux techniques connues pour les systèmes basées uniquement sur des récepteurs MMSE ou MF. means for sending the K reception vectors Dk to the K receivers. The total throughput SRMU M / MO of the multiuser MIMO system is expressed as: K Hk T Rs T "HJ + Rn / kl = l \ \ JKk / DH k / J k = 1 K SR MU-MIMO - lOg2 IDA + Dk HkTkRSk k H Hk Dk det Dk with 25 XH the conjugate transpose of X, Qk the number of flows allocated to the user k, IQk the identity matrix of size Qk x Qk, Tk the column vector of linear pre-coding of NT size for the user k, Dk the optimal reception line vector of size NR for the user k k The decomposition of the total flow SRMU_MIMO of the system into the sum of the flow rates of the different flows makes it possible to obtain a maximum total flow in maximizing each of the flow rates of the different streams A method according to the invention makes it possible to determine K optimal receivers, each characterized by a reception vector Dk, associated respectively with the K users, which each maximize the flow rate of the flow K. The total flow rate of the MIMO system multi users that corresponds to the sum of the d ebits of the streams k is thus maximized. A method according to the invention is an alternative to known techniques for systems based solely on MMSE or MF receivers.

Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission est tel que les valeurs initiales des K vecteurs de pré-codage linéaire Tk et des K vecteurs optimaux de réception Dk sont remplacées par des valeurs courantes calculées de manière itérative en remplaçant à l'itération d'indice iter le canal par un canal virtuel équivalent correspondant à la cascade du canal et du récepteur déterminé à l'itération précédente iter -1 dont l'expression est : H k ep = Dkerù1Hk avec pour la lève itération , = Dk. Le caractère itératif de la détermination des vecteurs permet d'affiner la détermination des vecteurs optimaux de réception et d'améliorer le débit total. Le nombre d'itérations peut être contrôlé par l'évaluation du gain de débit obtenu à l'issue de chaque itération. L'invention a en outre pour objet un procédé de réception d'un flux k parmi K flux de données alloués à K utilisateurs différents émis simultanément par un émetteur connecté à N,. antennes, mis en oeuvre par un récepteur k alimenté par Ni? antennes destiné à un k système MIMO comprenant l'émetteur, les N,. antennes d'émission, K récepteurs associés respectivement à K utilisateurs et connectés respectivement à NR antennes de réception, le k canal de propagation d'un flux k entre les N, antennes d'émission et les NR antennes de k réception associées au récepteur k ayant pour matrice Hk . Le procédé de réception comprend au moins : une réception d'un vecteur de réception Dk , ce vecteur de réception de taille NR k correspondant au transposé conjugué du vecteur propre associé à la plus grande valeur propre de l'expression : K tir = H 1 RT HHH + Rflk HkTk.RskTHHk avec i=1,i~k Hk la matrice du canal de propagation du flux k , Rsk la matrice de covariance des données émises pour le flux k, Rä la matrice de covariance du bruit à la réception pour l'utilisateur k , k - un décodage linéaire avec le vecteur de réception Dk pour extraire le flux k parmi les K flux, - une estimation de la matrice Hk du canal de propagation.. L'invention a en outre pour objet un récepteur d'un flux k parmi K flux de données alloués à K utilisateurs différents, destiné à un système multi utilisateurs MIMO comprenant un émetteur, NT antennes d'émission connectées à l'émetteur, K récepteurs associés respectivement à K utilisateurs et connectés respectivement à NR antennes de réception, k les K flux de données étant émis simultanément par l'émetteur, le canal de propagation d'un flux k entre les NT antennes d'émission et les NR antennes de réception associées au k récepteur k ayant pour matrice Hk . Le récepteur comprend : un moyen de réception pour réceptionner un vecteur de réception Dk , ce vecteur de réception de taille NR correspondant au transposé conjugué du vecteur propre associé à la plus grande valeur propre de l'expression : K _ Hk7 Rs.T HHk + Rnk Hk1 RSk T HHk avec i=1,i ~k Hk la matrice du canal de propagation du flux k , RSk la matrice de covariance des données émises pour le flux k, According to a particular embodiment, a transmission method is such that the initial values of the K linear pre-encoding vectors Tk and the K optimal receiving vectors Dk are replaced by current values computed iteratively, replacing the iteration of index the channel by an equivalent virtual channel corresponding to the cascade of the channel and the receiver determined at the previous iteration iter -1 whose expression is: H k ep = Dkerù1Hk with for the iteration lifts, = Dk. The iterative nature of the determination of the vectors makes it possible to refine the determination of the optimal reception vectors and to improve the total flow rate. The number of iterations can be controlled by evaluating the rate gain obtained at the end of each iteration. The invention furthermore relates to a method for receiving a stream k among K data streams allocated to K different users transmitted simultaneously by a transmitter connected to N ,. antennas, implemented by a receiver k fed by Ni? antennas for a MIMO system comprising the transmitter, the N ,. transmission antennas, K receivers respectively associated with K users and connected respectively to NR receiving antennas, k propagation channel of a stream k between the N, transmit antennas and NR receiving antennas associated with the receiver k having for matrix Hk. The reception method comprises at least: a reception of a reception vector Dk, this reception vector of size NR k corresponding to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the largest eigenvalue of the expression: K firing = H 1 RT HHH + Rflk HkTk.RskTHHk with i = 1, i ~ k Hk the flow propagation channel matrix k, Rsk the covariance matrix of the data transmitted for the stream k, Rä the noise covariance matrix at reception for the user k, k - a linear decoding with the reception vector Dk to extract the flux k among the K fluxes, - an estimate of the matrix Hk of the propagation channel. The invention furthermore relates to a receiver of a stream k among K data streams allocated to K different users, intended for a multi-user system MIMO comprising a transmitter, NT transmit antennas connected to the transmitter, K receivers respectively associated with K users and connected respectively to NR a receiving antennas, where the K data streams are transmitted simultaneously by the transmitter, the propagation channel of a stream k between the NT transmit antennas and the NR reception antennas associated with the k receiver k having the matrix Hk. The receiver comprises: a reception means for receiving a reception vector Dk, this reception vector of size NR corresponding to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the largest eigenvalue of the expression: K _ Hk7 Rs.T HHk + Rnk Hk1 RSk T HHk with i = 1, i ~ k Hk the matrix of the flow propagation channel k, RSk the covariance matrix of the data transmitted for the stream k,

- un décodeur linéaire adapté pour extraire le flux k parmi les K flux au moyen du vecteur de réception Dk , - un moyen pour estimer la matrice Hk du canal de propagation. Les différents modes de réalisation précédents peuvent être combinés ou pas avec un ou plusieurs de ces modes pour définir un autre mode de réalisation. L'invention a en outre pour objet un système de télécommunication MIMO multi utilisateurs comprenant un émetteur, NT antennes d'émission connectées à l'émetteur, K NR = k=1NR antennes de réception et K récepteurs associés respectivement à K k K utilisateurs et connectés respectivement à NR parmi les NR = NR antennes de k k=1 k réception, adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Ainsi, un système de télécommunication MIMO multi utilisateurs selon l'invention, comprend un émetteur et un récepteur selon l'invention. a linear decoder adapted to extract the flux k among the K fluxes by means of the reception vector Dk; a means for estimating the matrix Hk of the propagation channel. The various previous embodiments may be combined or not with one or more of these modes to define another embodiment. The invention furthermore relates to a multi-user MIMO telecommunications system comprising a transmitter, NT transmit antennas connected to the transmitter, K NR = k = 1NR reception antennas and K receivers respectively associated with K k K users and respectively connected to NR among the NR = NR antennas of kk = 1 k reception, adapted for the implementation of a method according to the invention. Thus, a multi-user MIMO telecommunications system according to the invention comprises a transmitter and a receiver according to the invention.

Plus particulièrement, un système MIMO multi utilisateurs selon l'invention est tel que l'émetteur comprend : - K pré-codeurs linéaires de vecteur d'émission Tk pour générer K vecteurs intermédiaires de taille N,. , - N, additionneurs des N,. composantes des K vecteurs intermédiaires pour générer un vecteur d'alimentation des N, antennes, - par utilisateur, un moyen de calcul adapté pour calculer un vecteur de réception Dk optimal de taille NR qui correspond au transposé conjugué du vecteur propre k associé à la plus grande valeur propre de l'expression : K HkT RS,T HH+R k nk HkJ RSkTkHH7 avec Hk la matrice du canal de propagation du flux k, RS la matrice de covariance des données émises pour le flux k, Rnk la matrice de covariance du bruit à la réception pour l'utilisateur k, - un moyen d'émission des K vecteurs de réception Dk à destination des K récepteurs, et tel que chaque récepteur k comprend : - un moyen de réception du vecteur de réception Dk qui maximise le débit du flux k , - un décodeur linéaire adapté pour extraire le flux k parmi les K flux au moyen du vecteur de réception Dk , - un moyen pour estimer la matrice Hk du canal de propagation, et tel qu'il comprend associé à chaque récepteur k : - un moyen pour émettre la matrice Hk à destination de l'émetteur. More particularly, a multi-user MIMO system according to the invention is such that the transmitter comprises: linear transmission vector pre-coders Tk for generating K intermediate vectors of size N ,. , - N, adders of N ,. components of the K intermediate vectors for generating an N supply vector, antennas, - per user, a calculation means adapted to calculate an optimal reception vector Dk of size NR which corresponds to the conjugate transpose of the eigenvector k associated with the most high eigenvalue of the expression: K HkT RS, T HH + Rk nk HkJ RSkTkHH7 with Hk the matrix of the flow propagation channel k, RS the covariance matrix of the data transmitted for the flow k, Rnk the covariance matrix reception noise for the user k, - a means for transmitting the K reception vectors Dk to the K receivers, and such that each receiver k comprises: a receiving means of the reception vector Dk which maximizes the reception flow rate k, - a linear decoder adapted to extract the flux k among the K fluxes by means of the reception vector Dk, - a means for estimating the matrix Hk of the propagation channel, and as it comprises associated with each receiver k: - a means for sending the matrix Hk to the transmitter.

Selon une implémentation préférée, les étapes du procédé d'émission, respectivement de réception, sont déterminées par les instructions d'un programme d'émission, respectivement de réception, incorporé dans un circuit électronique telle une puce elle-même pouvant être disposée dans un dispositif électronique tel un émetteur, respectivement un récepteur. Le procédé d'émission, respectivement de réception, selon l'invention peut tout aussi bien être mis en oeuvre lorsque ce programme est chargé dans un organe de calcul tel un processeur ou équivalent dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme. En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informations, adapté à mettre en œuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter un procédé selon l'invention. Le support d'informations 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 disquette (floppy disc) ou un disque dur. Alternativement, le support d'informations 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 en question. D'autre part, le programme peut être traduit en une forme transmissible telle qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit d'exemples, faite en regard de figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs. According to a preferred implementation, the steps of the transmission or reception method are determined by the instructions of a transmission or reception program incorporated in an electronic circuit such as a chip itself which can be arranged in a receiver. electronic device such as an emitter or a receiver. The transmission or reception method according to the invention can equally well be implemented when this program is loaded into a computing device such as a processor or equivalent whose operation is then controlled by the execution of the program. Accordingly, the invention also applies to a computer program, including a computer program on or in an information carrier, adapted to implement the invention. This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code such as in a partially compiled form, or in any other form desirable to implement a method according to the invention. The information carrier may be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording medium, for example a diskette (floppy disc) or a disk hard. Alternatively, the information carrier 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 in question. On the other hand, the program may be translated into a transmissible form such as an electrical or optical signal, which may be routed via an electrical or optical cable, by radio or by other means. The program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network. List of Figures Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of examples, with reference to appended figures given by way of non-limiting examples.

La figure 1 est un schéma d'un système MIMO linéaire multi utilisateurs selon l'art antérieur. La figure 2 est un schéma du système MIMO de la figure 1 limité au traitement du flux k. La figure 3 est un schéma détaillé du pré-codage desK fluxS,,...,SK de données. Figure 1 is a diagram of a multi-user linear MIMO system according to the prior art. Figure 2 is a diagram of the MIMO system of Figure 1 limited to the processing of the flow k. Figure 3 is a detailed schematic of the pre-coding of the streams SK,..., SK of data.

La figure 4 représente sous forme de courbes des résultats de simulation donnant une moyenne du débit total en fonction d'un rapport signal à bruit. Description d'un mode de réalisation de l'invention Le schéma de la figure 1 représente un système MIMO linéaire multi utilisateurs selon l'art antérieur. Le système SYS comprend un émetteur avec un pré-codeur PRECOD formé de K pré-codeurs, côté station de base, et K récepteurs côtés utilisateurs qui ont tous une structure linéaire. L'émetteur est relié à NT antennes d'émission. Le récepteur de l'utilisateur k est relié àNR, antennes de réception. Le canal de diffusion de l'émetteur aux récepteurs, est représenté par K canaux de transmission de matrice Hk . Le schéma de la figure 2 représente le système MIMO de la figure 1 limité au traitement du flux k . Les données Sk du flux k sont combinées avec le vecteur émission Tk. lors du pré-codage mis en oeuvre par le pré-codeur PRECODk. Le vecteur émission Tk est calculé selon un procédé connu de l'art antérieur, par exemple un procédé basé sur un critère MMSE ou sur un critère SJNR. La figure 3 est un schéma détaillé du pré-codage des K flux SI ,...,SK de données. Le pré-35 codeur PRECOD est formé de K pré-codeurs PRECOD1,...,K. LesNT composantes des vecteurs de sorties des pré-codeurs, ou vecteurs intermédiaires, sont additionnées par NT additionneurs ADl NT . Le vecteur de sortie d1,...,dNT des additionneurs correspond au signal transmis sur le canal de propagation, les NT antennes d'émission ne sont pas représentées. Le canal de propagation CH est représenté par sa matrice H . Le récepteur REk de l'utilisateur k exploite NR signaux reçus par NRk antennes de réception non représentées. Le signal reçu par une antenne i provient des NT antennes d'émission et est donc égal au signal émis d1,...,dNT pondéré par les coefficients h1,du canal. FIG. 4 represents in the form of curves simulation results giving an average of the total flow as a function of a signal-to-noise ratio. DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION The diagram of FIG. 1 represents a multi-user linear MIMO system according to the prior art. The SYS system comprises a transmitter with a pre-encoder PRECOD consisting of K pre-coders, on the base station side, and K user side receivers, all of which have a linear structure. The transmitter is connected to NT transmit antennas. The receiver of the user k is connected to NR, receiving antennas. The broadcast channel from the transmitter to the receivers is represented by K matrix transmission channels Hk. The diagram of FIG. 2 represents the MIMO system of FIG. 1 limited to the processing of stream k. The data Sk of the stream k are combined with the transmission vector Tk. during the pre-coding implemented by the pre-coder PRECODk. The emission vector Tk is calculated according to a method known from the prior art, for example a method based on an MMSE criterion or on a SJNR criterion. FIG. 3 is a detailed diagram of the pre-coding of K streams SI, ..., SK of data. The pre-encoder PRECOD is formed of K precoders PRECOD1, ..., K. The NT components of the output vectors of the precoders, or intermediate vectors, are added by NT adders AD1 NT. The output vector d1, ..., dNT of the adders corresponds to the signal transmitted on the propagation channel, the NT transmit antennas are not represented. The propagation channel CH is represented by its matrix H. The receiver REk of the user k uses NR signals received by NRk receiving antennas not shown. The signal received by an antenna i comes from the NT transmit antennas and is therefore equal to the transmitted signal d1, ..., dNT weighted by the coefficients h1, of the channel.

Le pré-codeur comprend un module CALCOD de calcul des vecteurs d'émission et de réception pour les K flux à partir de la connaissance des coefficients Hi, du canal de propagation pour chaque flux k. Les vecteurs d'émission sont déterminés initialement selon une technique connue. En particulier, les vecteurs d'émission sont déterminés en utilisant un critère SJNR et sont calculés par exemple selon l'équation (5). Selon un autre mode de réalisation, les vecteurs d'émission sont déterminés en utilisant un critère MMSE et sont calculés par exemple selon l'équation (4). Contrairement aux techniques connues qui sont basées uniquement sur des critères comme le MMSE pour déterminer les vecteurs initiaux de réception, le module de calcul CALCOD est adapté pour prendre en compte l'expression générale du débit total du système MIMO multi utilisateurs SYS pour maximiser le débit total transféré à travers le canal CH. Cette expression est la suivante : K SR yäx = 'log det le, + D, H, T, R. THHH DH k J Par abus d'écriture, cette équation s'écrit sous la forme : i ` r K Dk 1 Hk Ti RS T H H7 + Rn k D" k J (9) 20 det IQ + k Dk K SRMU-MJHO =11og2 k=1DkHkTkRs THHk Dk k K HkTi RSi T H Hk + Rnk Dk i=1,i≠k 'J 1 (9) The pre-coder comprises a module CALCOD for calculating the transmission and reception vectors for the K fluxes from the knowledge of the coefficients Hi, of the propagation channel for each stream k. The emission vectors are determined initially according to a known technique. In particular, the emission vectors are determined using a criterion SJNR and are calculated for example according to equation (5). According to another embodiment, the transmission vectors are determined using an MMSE criterion and are calculated for example according to equation (4). Unlike known techniques which are based solely on criteria such as MMSE for determining the initial reception vectors, the CALCOD calculation module is adapted to take into account the general expression of the total flow of the multi-user SYS MIMO system to maximize the throughput. total transferred across the CH channel. This expression is: K SR yxx = 'log det, + D, H, T, R. THHH DH k J By writing over, this equation is written as: i `r K Dk 1 Hk ## EQU1 ## (9)

où Qk représente le nombre de flux attribués à l'utilisateur k , Rsk est la matrice de 25 covariance des données émises du flux k et Rnk est la matrice de covariance du bruit à la réception pour l'utilisateur k . En considérant que les flux sont séparables ou dans le cas de l'allocation d'un seul flux par utilisateur, le débit total peut s'exprimer comme une somme des débits réalisables par flux. Le débit par flux k est donné par l'équation (10). where Qk represents the number of flows allocated to the user k, Rsk is the covariance matrix of the transmitted data of the stream k and Rnk is the covariance matrix of the reception noise for the user k. Considering that the flows are separable or in the case of the allocation of a single flow per user, the total flow can be expressed as a sum of flow rates achievable per flow. Flow rate k is given by equation (10).

Rk =1og2 1+ , Dk HkT RSk T H Hk Dk (10) K Dk HkT RsiTiHHk + Rnk Dk La maximisation du débit Rk pour le flux k (en fonction du récepteur Dk) revient à maximiser la quantité (11). ( K -1 E HkT RsiTi HHk + Rnk D7 i=1,i≠k DkHkTk RSkT HHk Dk Dk H La relation (Il) est de la forme t At avec t = D H et C = 0 O. Le livre de R. A. tHBt+C k Horn et C. R. Johnson, Matrix Analysis Communications, Cambridge University Press, U.S.A., 1985 donne une méthode pour maximiser une telle relation. Selon cette méthode, la solution est la plus grande valeur propre de la quantité ci/ = B-'A donnée par l'équation (12). K v-1 = HkT RsiTHHk +Räk Hkl RskTHHk (12) K DHrsR,k = m E HkT RsiTHHk +Räk HkTkRskTHHk (13) 0=1,i≠k où . r,[x] est la fonction qui renvoie la plus grande valeur propre de x , c'est-à-dire, 'm [x} est le vecteur propre correspondant à la plus grande valeur propre de x . 15 La plus grande valeur propre est obtenue en utilisant par exemple une décomposition en SVD (Singular Value Decomposition) Le module CALCOD émet les K vecteurs de réception Dk à destination des K récepteurs. Selon un mode de réalisation préféré du procédé, les valeurs initiales des K vecteurs de 20 pré codage linéaire T, et des K vecteurs optimaux de réception Dk sont remplacées par des valeurs courantes calculées de manière itérative. A chaque itération d'indice iter, les valeurs courantes des vecteurs émission Tk et des vecteurs réception Dk sont calculées de la même façon que les valeurs initiales, à partir des mêmes équations, sauf en ce que dans ces équations le canal est remplacé par un canal virtuel équivalent correspondant à la cascade du canal et du ~i=1,i k J Le récepteur optimal noté DMSR qui maximise la somme des débits dans le système MIMO multi utilisateurs est donné par l'expression (13). récepteur déterminé à l'itération précédente iter -1. L'expression de ce canal virtuel équivalent est : H;:er = Dite"-114 Pour la le' itération : iter = 1 etDk = Dk . Rk = 1og2 1+, Dk HkT RSk T H Hk Dk (10) K Dk HkT RsiTiHHk + Rnk Dk Maximizing the flow Rk for the flow k (depending on the receiver Dk) amounts to maximizing the quantity (11). (K -1 E HkT RsiTi HHk + Rnk D7 i = 1, i ≠ k DkHkTk RSkT HHk Dk Dk H The relation (II) is of the form t At with t = DH and C = 0 O. The book of RA tHBt + C k Horn and CR Johnson, Matrix Analysis Communications, Cambridge University Press, USA, 1985 gives a method for maximizing such a relationship, according to which the solution is the greatest eigenvalue of the quantity ci / = B-'A given by equation (12) Kv-1 = HkT RsiTHHk + Rkkkk RkTHHk (12) K DHrsR, k = m E HkT RsiTHHk + RkkKkkkSKHHk (13) 0 = 1, i ≠ k where .r, [k] x] is the function which returns the largest eigenvalue of x, that is, 'm [x] is the eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of x. The largest eigenvalue is obtained For example, by using a SVD (Singular Value Decomposition) decomposition, the module CALCOD sends the K reception vectors Dk to the receivers K. According to a preferred embodiment of the method, the initial values D The K pre-linear coding vectors T, and K optimal receiving vectors D k are replaced by current values computed iteratively. At each iterator iteration, the current values of the transmission vectors Tk and the reception vectors Dk are calculated in the same way as the initial values, from the same equations, except that in these equations the channel is replaced by a equivalent virtual channel corresponding to the cascade of the channel and ~ i = 1, ik J The optimal receiver denoted DMSR which maximizes the sum of the flows in the multi-user MIMO system is given by the expression (13). receiver determined at the previous iteration iter -1. The expression of this equivalent virtual channel is: H;: er = Dite "-114 For the iteration: iter = 1 and Dk = Dk.

Dans le cas d'un calcul des vecteurs d'émission selon un critère SJNR, l'expression pour déterminer ces vecteurs s'exprime sous la forme : K v-1 In the case of a calculation of the emission vectors according to a criterion SJNR, the expression to determine these vectors is expressed in the form: K v-1

H H (DI'') H D.iter iH + N° I Hk (D'1 ) Diter 1H k P PT 14) H H (DI ') H Diter iH + N ° I Hk (D'1) Diter 1H k P PT 14)

Le calcul des vecteurs de réception courants tient compte de la valeur des vecteurs 10 d'émission courants déterminés avec l'expression (14). The calculation of the current reception vectors takes into account the value of the current transmission vectors determined with the expression (14).

Le processus itératif peut être interrompu selon différents critères d'arrêt. The iterative process can be interrupted according to different stopping criteria.

Un critère d'arrêt peut être un nombre maximal d'itération. Quand le nombre d'itération iter atteint cette valeur, il n'y a pas d'itération suivante, les valeurs finales des vecteurs sont celles déterminées à l'itération iter = iter,,,ar . A stop criterion can be a maximum number of iterations. When the number of iterations iter reaches this value, there is no next iteration, the final values of the vectors are those determined at the iteration iter = iter ,,, ar.

15 Un autre critère d'arrêt peut consister à mesurer une convergence. Par exemple, la convergence est atteinte lorsque la différence de débit total entre deux itérations successives est inférieure à un seuil déterminé : SRiter - SRiter+l < E (15) Another stopping criterion may be to measure a convergence. For example, the convergence is reached when the total flow difference between two successive iterations is less than a determined threshold: SRiter - SRiter + l <E (15)

20 Ce seuil peut être un paramètre ou une valeur par défaut déterminée par exemple suite à des simulations. This threshold may be a parameter or a default value determined, for example, following simulations.

L'exemple suivant permet d'illustrer un procédé selon l'invention. Le système MIMO multi utilisateurs comprend deux récepteurs de deux utilisateurs différents. The following example illustrates a process according to the invention. The multi-user MIMO system comprises two receivers of two different users.

Le canal de propagation considere pour l'utilisateur U1 a pour matrice : 0.3238 + 0.7613i 0.2155 + 0.1106i 25 H~ _ 1.2917 + 1.4087i 1.1679 + 0.6260i Le canal de propagation considéré pour l'utilisateur U2 a pour matrice : 0.1508 + 1.1558i 0.0066 + 0.1194i The propagation channel considered for the user U1 has the matrix: 0.3238 + 0.7613i 0.2155 + 0.1106i 25 H ~ _ 1.2917 + 1.4087i 1.1679 + 0.6260i The propagation channel considered for the user U2 has for matrix: 0.1508 + 1.1558i 0.0066 + 0.1194i

H, _ 1.3603 + 1.2285i 1.0959 + 0.5654i Les vecteurs de pré-codage TI et T2 associés respectivement aux utilisateurs U1 et U2 sont donnés par l'expression (16) dans le cas d'un pré-codage non itératif avec application du critère 30 SJNR (équation (5) correspondant à la valeur initiale déterminée par un procédé selon ter_ Tk 5 m ( k=1 l'invention). L'expression (17) représente la solution des mêmes vecteurs de pré-codage après itérations conformément à un mode de réalisation préféré d'un procédé selon l'invention. La convergence est atteinte après 14 itérations pour cet exemple. {T, _ [- 0.9994 + 0.1533i - 1.1435 -1.6340i ] T, _ [ -1.9051- 0.1117i 0.4960 + 1.0545i ] T e. =[-1.7797+0.0615i -1.2251-0.5726i] T2 äe, = [- 1.2094 - 0.1342i 1.6613 + 0.8715i ] Les décodeurs Di et D2 des utilisateurs Ut et U2 correspondant à ces pré-codeurs sont donnés par (18) pour les valeurs initiales, aussi bien pour le mode non itératif que pour le mode itératif, et par (19) pour les valeurs finales déterminées à l'issue des itérations. ID, =[0.7307 -0.3097-0.6083i] (18) D2 = [0.9675 - 0.2529 - 0.0043i] D,,,e1 _ [0.3103 - 0.0649i 0.9484 ] (19) D2,,er = [0.9164 -0.3187 - 0.2421i] Les débits totaux du système avec ces différents couples de pré-codeurs/décodeurs calculé par la formule (9) sont respectivement 3.9415 bits/s/Hz pour le cas non itératif et 6.1643 bits/s/Hz pour le mode itératif à l'issue d'un nombre d'itérations égal à item., . Les données H, _ 1.3603 + 1.2285i 1.0959 + 0.5654i The TI and T2 pre-coding vectors associated respectively with the users U1 and U2 are given by the expression (16) in the case of a non-iterative pre-coding with application of the SJNR criterion (equation (5) corresponding to the initial value determined by a method according to ter_Tk 5 m (k = 1 the invention) Expression (17) represents the solution of the same pre-coding vectors after iterations according to According to a preferred embodiment of a method according to the invention, the convergence is reached after 14 iterations for this example: ## EQU2 ## i 0.4960 + 1.0545i] T e. = [- 1.7797 + 0.0615i -1.2251-0.5726i] T2 äe, = [- 1.2094 - 0.1342i 1.6613 + 0.8715i] The decoders Di and D2 of the users Ut and U2 corresponding to these pre-coders are given by (18) for the initial values, both for non-iterative and iterative modes, and by (19) for the final values determined after the iterations. ID = [0.7307 -0.3097-0.6083i] (18) D2 = [0.9675 - 0.2529 - 0.0043i] D ,,, e1 _ [0.3103 - 0.0649i 0.9484] (19) D2,, e = [0.9164 -0.3187] 0.2421i] The total system rates with these different pairs of precoders / decoders calculated by the formula (9) are respectively 3.9415 bits / s / Hz for the non-iterative case and 6.1643 bits / s / Hz for the iterative mode at the result of an iteration count equal to item.,. The data

numériques de l'exemple correspondent à un système avec P,, =10dB , P = P2 = 7dB et avec 15 une convergence contrôlée avec un g =10-3 . Les performances obtenues par simulation correspondent à un système comprenant d'une part une station de base avec N, = 2 antennes d'émission et d'autre part deux récepteurs associés respectivement à deux utilisateurs ayant chacun Ni?, = 2 antennes de réception. Les simulations prennent en compte deux canaux de Rayleigh complètement décorrélés entre les Numerical examples of the example correspond to a system with P ,, = 10dB, P = P2 = 7dB and with a controlled convergence with a g = 10-3. The performances obtained by simulation correspond to a system comprising, on the one hand, a base station with N, = 2 transmitting antennas and, on the other hand, two receivers associated respectively with two users each having Ni 2 = 2 receiving antennas. The simulations take into account two Rayleigh channels completely decorrelated between

20 deux utilisateurs. 20 two users.

La figure 4 représente une moyenne de la somme du débit total du système en fonction du rapport signal à bruit pour le système. La somme du débit total du système est évaluée à un SNR donné pour différentes réalisations (10000 selon l'exemple simulé) des canaux de transmission H~ Figure 4 shows an average of the sum of the total system throughput as a function of the signal-to-noise ratio for the system. The sum of the total system throughput is evaluated at a given SNR for different implementations (10000 according to the simulated example) of the transmission channels H ~

25 La courbe Cl ("MMSE T.r and LEV Rx Close Form algorithme) correspond au premier algorithme présenté dans l'état de l'art décrit dans l'article de Min Lee et Seong Keun Oh, "A Per-User Successive MMSE Precoding Technique in Multiuser MIMO Systems" Vehicular Technology Conference, 2007, VTC2007-Spring, IEEE 65th, 22-25 April 2007, pages 2374- 10 (16) (17) 2378. II s'agit d'un système avec un émetteur MMSE et un récepteur correspondant à la plus grande valeur propre gauche. La courbe C3 ("MMSE Tx and MMSE Rx Iterative algorithm") correspond à l'algorithme itératif MMSE dont l'émetteur et le récepteur sont calculés selon l'article de Hongmei Wang, Xibin Xu, Ming Zhao, Weiling Wu et Yan Yao, "Robust Transmission for Multiuser MIMO Downlink Systems with Imperfect CSIT", IEEE WCNC 2008, pages 340-344 respectivement par les équations (4) et (8). L'initialisation de cet algorithme a été faite par le résultat obtenu par les solutions du Close Form MMSE donné l'article de Min Lee et Seong Keun Oh, "A Per-User Successive MMSE Precoding Technique in Multiuser MIMO Systems" Vehicular Technology Conference, 2007, VTC2007-Spring, IEEE 65th, 22-25 April 2007, pages 2374-2378. La courbe C2 ("SJNR Tx and MF Rx Close Form algorithm") est celle obtenue par le système décrit par Yongle Wu, Jinfan Zhang, Mingguang Xu, Shidong Zhou et Xibin Xu, "Multiuser MIMO Downlink Precoder Design Based on the Maximal SJNR Criterion", IEEE GLOBECOM 2005 proceedings, pages 2694-2698 avec un pré-codeur SJNR et un récepteur MF. La dernière courbe C4 (" SJNR Tx and MSR Rx Iterative algorithm") correspond à un procédé selon l'invention avec un pré-codeur SJNR donné en (14) et un récepteur MSR exprimé en (13) selon l'algorithme itératif décrit en relation avec un mode préféré de réalisation d'un procédé selon l'invention. L'arrêt de l'algorithme itératif est commandé comme indiqué dans (15) par la valeur de e prise égale à10-3. La convergence de l'algorithme itératif selon l'invention est obtenue en moyenne après iteY"ax =15 pour une puissance totale égale à 10dB mais elle varie entre autres en fonction del', et de g. La comparaison entre les courbes permet de noter que dans un système MIMO avec deux utilisateurs, un procédé selon l'invention donne de meilleures performances que les méthodes connues. Dans un système MIMO avec quatre utilisateurs, le gain de débit est beaucoup plus important pour un procédé selon l'invention comparativement aux méthodes connues. The Cl curve ("MMSE Tr and LEV Rx Close Form Algorithm") corresponds to the first algorithm presented in the state of the art described in the article by Min Lee and Seong Keun Oh, "A Per-User Successive MMSE Precoding Technique". in Multiuser MIMO Systems "Vehicular Technology Conference, 2007, VTC2007-Spring, IEEE 65th, 22-25 April 2007, pages 2374-10 (16) (17) 2378. This is a system with an MMSE transmitter and a receiver corresponding to the largest left eigenvalue The curve C3 ("Tx MMSE and MMSE Rx Iterative algorithm") corresponds to the iterative algorithm MMSE whose transmitter and receiver are calculated according to the article of Hongmei Wang, Xibin Xu , Ming Zhao, Wu Weiling and Yan Yao, IEEE WCNC 2008, pages 340-344 respectively by equations (4) and (8). The initialization of this algorithm has been made by the result obtained by the solutions of the Close Form MMSE given the article of Min Lee and Seong Keun Oh, "A Per-User Successive MMSE Precoding Technique in Multiuser MIMO Systems" Vehicular Technology Conference, 2007, VTC2007-Spring, IEEE 65th, 22-25 April 2007, pages 2374-2378. Curve C2 ("SJNR Tx and Rx MF Close Form algorithm") is the one obtained by the system described by Yongle Wu, Jinfan Zhang, Mingguang Xu, Shidong Zhou and Xibin Xu, "Multiuser MIMO Downlink Precoder Design Based on the Maximal SJNR Criterion ", IEEE GLOBECOM 2005 proceedings, pages 2694-2698 with a SJNR pre-encoder and an FM receiver. The last curve C4 ("SJNR Tx and MSR Rx Iterative algorithm") corresponds to a method according to the invention with a pre-coder SJNR given in (14) and an MSR receiver expressed in (13) according to the iterative algorithm described in relationship with a preferred embodiment of a method according to the invention. The stop of the iterative algorithm is controlled as indicated in (15) by the value of e taken equal to 10-3. The convergence of the iterative algorithm according to the invention is obtained on average after iteY "ax = 15 for a total power equal to 10 dB, but it varies among others as a function of 1 ', and of G. The comparison between the curves makes it possible to record that in a MIMO system with two users, a method according to the invention gives better performance than known methods In a MIMO system with four users, the flow gain is much greater for a method according to the invention compared to the methods known.

Claims

REVENDICATIONS1. A method for simultaneously transmitting K data streams respectively allocated to K different users, implemented by a transmitter for a multi-K MIMO system users to NT transmit antennas and NR = NRk associated reception antennas K-1 to K receivers respectively associated with a user, characterized in that it comprises at least by data stream: a linear pre-coding with an initial transmission vector Tk to generate an intermediate vector of size N ,. and a calculation of the greatest eigenvalue of the expression: KH l RSrT,. ~ Hk + Rkkkkkkkk THHk with i-1, i ~ k Hk the matrix of the flow propagation channel k, Rsk the covariance matrix of the data transmitted for the stream k, Rnk the reception noise covariance matrix for the user k, to deduce therefrom the initial optimal reception vector Dk of size NR which corresponds to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the highest value and in that it comprises: adding the K intermediate vectors of size NT before feeding the N ,. antennas and - the transmission of the K reception vectors Dk to the K receivers.

A method for simultaneously transmitting data streams allocated to K different users according to claim 1, wherein the initial values of the K linear pre-encoding vectors Tk and the K optimal receiving vectors Dk are replaced by current values calculated. iteratively by replacing at the index iteration iter the channel by an equivalent virtual channel corresponding to the cascade of the channel and the receiver determined at the previous iteration iter -1 whose expression is: - Hk eY _ nk er 1 Hk with for the 1 èfe iteration Dk = Dk.

Transmitter (EM) for a multi-user MIMO system comprising the transmitter, NT transmit antennas connected to the transmitter, K receivers respectively associated with a user and respectively connected to NR reception antennas, characterized in that It comprises: K linear transmission vector precoders Tk for generating K intermediate vectors of size NT, N ,. adders of the N, components of the K intermediate vectors for generating an NT antenna supply vector, - per user, a calculation means adapted to calculate the optimal reception vector Dk of size NRk which corresponds to the conjugate transpose of the associated eigenvector to the greatest eigenvalue of the expression: K \ -1 E Hk 'RT HHk + Rkkkkkkkkkkk HHk with Hk the matrix of the stream propagation channel k, RSk the covariance matrix of the data transmitted for the stream k, Rnk the covariance matrix of the reception noise for the user k, - a means of transmitting the K reception vectors Dk to the K receivers.

4. Method for receiving a stream k among K data streams allocated to K different users transmitted simultaneously by a transmitter connected to N, antennas, implemented by a receiver k supplied by NRk antennas for a MIMO system comprising the transmitter, the N ,, transmit antennas, K receivers respectively associated with K users and respectively connected to NR reception antennas, the k channel propagation of a stream k between the NT transmit antennas and the NRk receive antennas associated with the receiver k having the matrix Hk, characterized in that it comprises at least: a reception of a reception vector Dk, this reception vector of size NRk corresponding to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the highest value of the expression: K 7 HkT Rs 7 HHk + Rk i = 1, i ≠ k 1 HkTk-RSkT HHk with Hk the matrix of the flow propagation channel k, RSk the covariance matrix of the data transmitted for the flow k, R ,, k the covariance matrix of the reception noise for the user k, - a linear decoding with the reception vector Dk to extract the flux k among the K fluxes, - an estimate of the matrix Hk of the propagation channel.

5. Receiver (RE) of a stream k among K data streams allocated to K different users, intended for a multi-user system MIMO comprising a transmitter, NT transmit antennas connected to the transmitter, K receivers respectively associated with K users and connected respectively to NR receiving antennas, the K data streams being transmitted simultaneously by the transmitter, the propagation channel of a stream k between the NT transmit antennas and the NR reception antennas associated with the receiver k having for matrix Hk, characterized in that it comprises: means for receiving a reception vector Dk, this reception vector of size NR corresponding to the conjugate transpose of the eigenvector associated with the largest k eigenvalue of the expression: 7K iV = HkTi RsiT HHk + Räk HkTkRskTHHk with Hk the flow propagation channel matrix k, Rsk the covariance matrix of the data transmitted for the flow k, Rnk the covariance matrix of the reception noise for the user k, - a linear decoder adapted to extract the flux k among the K fluxes by means of the reception vector Dk, - a means for estimating the matrix Hk of the propagation channel,

6. Multi-user telecommunication MIMO system comprising a transmitter (EM), K NT transmit antennas connected to the transmitter, NR = NR receive antennas k = 1 k and K receivers respectively associated with K users and connected respectively to K NRk among the NR = I NR receiving antennas, characterized in that the transmitter k = 1 k comprises: - K linear transmission vector pre-encoders T for generating K intermediate vectors of size N,, - NT adders of the NT components of the K intermediate vectors for generating an NT antenna power supply vector, - per user, a calculation means adapted to calculate an optimal reception vector Dk of size NR which corresponds to the conjugate transpose of the associated eigenvector k to the most large eigenvalue of the expression: K = HkT RS I HHk "+ Rnk HkTk RS T HHk with 1 = 1.1 ≠ k Hk the matrix of the flow propagation channel k, RS the covariance matrix of the data transmitted for the fl ux k, Rnk the noise covariance matrix on reception for the user k, - a means for transmitting the K reception vectors Dk to the K receivers, and in that each receiver k comprises: a means of receiving the reception vector Dk which maximizes the flow rate of the stream k, a linear decoder adapted to extract the stream k among the K fluxes by means of the reception vector Dk, - a means for estimating the matrix Hk of the propagation channel, and what it comprises associated with each receiver k: - a means for transmitting the matrix Hk to the transmitter.

7. Computer program on an information medium, said program comprising program instructions adapted to the implementation of a method of simultaneous transmission of K data streams allocated respectively to K different users, implemented by a transmitter for a multi-user system MIMO to N.1. transmit antennas K and NR = I NR receive antennas associated with K associated receivers k = 1 k respectively to K users according to any one of claims 1 to 2, when said program is loaded and executed in a transmitter (EM) intended to implement the emission process.

8. Information carrier comprising program instructions adapted to the implementation of a method for simultaneously transmitting K data streams respectively allocated to K different users, implemented by a transmitter for a multi K users system MIMO at N, transmit antennas and NR = NR receive antennas k associated with K receivers respectively associated with K users, according to any one of claims 1 to 2, when said program is loaded and executed in a transmitter (EM) intended to implement the emission process. k = 1