FR3015813A1

FR3015813A1 - METHOD OF SLEEPING A COMMUNICATION SYSTEM COMPRISING MULTIPLE TRANSMITTING ANTENNAS

Info

Publication number: FR3015813A1
Application number: FR1363358A
Authority: FR
Inventors: Varma Vineeth Satheeskumar; Ayoubi Salah Eddine El; Merouane Debbah; Samson Lasaulce
Original assignee: Orange SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-26

Abstract

La présente invention concerne un procédé de mise en veille d'un système de communications comprenant, d'une part, au moins un émetteur ou plusieurs émetteurs coordonnés, et d'autre part au moins un récepteur, ledit système étant tel que l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, comporte(nt) m antennes d'émission au total, où m > 1. Ledit procédé est remarquable en ce que : a) l'on détermine le nombre minimal d'antennes d'émission qui permettra de satisfaire, lors de la transmission de données entre l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, et ledit récepteur, une Qualité de Service fixée, et b) l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, transmettent lesdites données au récepteur en n'utilisant que ledit nombre minimal d'antennes d'émission, cependant que les autres antennes d'émission sont mises ou maintenues en veille.The present invention relates to a method for suspending a communications system comprising, on the one hand, at least one transmitter or several coordinated transmitters, and on the other hand at least one receiver, said system being such that the transmitter , or the coordinated transmitters, has (nt) m transmit antennas in total, where m> 1. This method is remarkable in that: a) the minimum number of transmit antennas is determined which will make it possible to satisfy when transmitting data between the transmitter, or the co-ordinated transmitters, and said receiver, a fixed Quality of Service, and b) the transmitter, or the co-ordinate transmitters, transmit said data to the receiver using only said the minimum number of transmitting antennas, while the other transmitting antennas are set or maintained in standby.

Description

PROCEDE DE MISE EN VEILLE D'UN SYSTEME DE COMMUNICATIONS COMPRENANT PLUSIEURS ANTENNES D'EMISSION La présente invention concerne les économies d'énergie et l'amélioration de l'efficacité énergétique dans le domaine des télécommunications. Plus particulièrement, la présente invention concerne le mode de fonctionnement d'un réseau de communications dit « mode de veille ». La présente invention concerne en particulier tous les types de réseaux d'accès radio connus (TDMA, CDMA, W-CDMA, OFDMA, et ainsi de suite). Elle s'applique par exemple aux réseaux WiFi communautaires, ou aux réseaux WiFi gérés par un opérateur, ainsi qu'aux réseaux cellulaires utilisant la technologie GSM/GPRS, ou la technologie UMTS (« Universal Mobile Telecommunications System »), telle que définie notamment dans les normes 23.002, 23.003 et 29.060 du projet 3GPP (« Third-Generation Partnership Project »), ou encore la norme LTE (« Long Term Evolution »). Plus précisément, l'invention concerne un système de communications de données comprenant, d'une part, plusieurs antennes d'émission émettant de manière coordonnée, et d'autre part une ou plusieurs antennes de réception. Un tel système de communications est dit MISO (initiales des mots anglais « Multiple Input Single Output ») lorsque le système ne comprend qu'une seule antenne de réception, et MIMO (initiales des mots anglais « Multiple Input Multiple Output ») lorsque le système comprend plusieurs antennes de réception. L'émission coordonnée de données est appelé « précodage » ; le précodage peut consister en l'application de coefficients respectifs (gains, déphasages) aux signaux émis respectifs, de manière à engendrer des interférences constructives au niveau du récepteur. Les systèmes MISO/MIMO permettent d'améliorer les débits de données.The present invention relates to energy savings and improved energy efficiency in the field of telecommunications. BACKGROUND OF THE INVENTION More particularly, the present invention relates to the mode of operation of a communications network called "sleep mode". The present invention particularly relates to all types of known radio access networks (TDMA, CDMA, W-CDMA, OFDMA, and so on). It applies for example to community WiFi networks, or WiFi networks managed by an operator, as well as cellular networks using GSM / GPRS technology, or UMTS ("Universal Mobile Telecommunications System") technology, as defined in particular. 23.002, 23.003 and 29.060 of the 3GPP project ("Third-Generation Partnership Project"), or LTE ("Long Term Evolution"). More specifically, the invention relates to a data communications system comprising, on the one hand, several transmitting antennas transmitting in a coordinated manner, and on the other hand one or more receiving antennas. Such a communication system is called MISO (initials of the words "Multiple Input Single Output") when the system comprises only one receiving antenna, and MIMO (initials of the words "Multiple Input Multiple Output") when the system includes several receiving antennas. Coordinated data transmission is called "precoding"; the precoding may consist in the application of respective coefficients (gains, phase shifts) to the respective emitted signals, so as to generate constructive interference at the receiver. MISO / MIMO systems improve data rates.

Pour améliorer les performances d'un réseau mobile cellulaire, on peut aussi utiliser des cellules de taille relativement faible, voire très faible, désignées de manière générale par « petites cellules » dans le cadre de la présente invention, en plus des cellules « macro » de taille classique, de façon à améliorer le facteur de réutilisation de fréquences. On appelle généralement « microcellule » une cellule couvrant une zone dont le rayon est inférieur à 500 m, « picocellule » une cellule couvrant une zone de l'ordre de 200 x 200 m2, et « femtocellule » une cellule couvrant une zone de l'ordre de 10 x 10 m2. La zone de couverture de chaque station peut être limitée en contrôlant sa puissance. En effet, la souplesse en termes de taille cellulaire est une caractéristique de la technologie mobile 2G et des technologies suivantes, et représente un facteur significatif de l'accroissement de capacité des réseaux. Les contrôles de puissance mis en oeuvre dans les réseaux mobiles font qu'il est plus facile de réduire les interférences entre cellules voisines utilisant les mêmes fréquences. En subdivisant des cellules et en créant plus de cellules (on parle de densification du réseau) pour pouvoir servir les utilisateurs situés dans des zones à haute densité, un opérateur de réseau cellulaire peut optimiser l'utilisation du spectre et faire en sorte que la capacité de son réseau augmente. On peut ainsi, au moyen d'une station serveuse de puissance relativement faible, couvrir une zone limitée. Cela permet d'augmenter la capacité d'un réseau dans des zones d'accès difficile ou coûteux dans l'approche « macrocellulaire » classique. Un avantage supplémentaire d'un réseau de petites cellules est une baisse de consommation dans les terminaux mobiles et une baisse du rayonnement émis par ces terminaux mobiles puisque, l'offre d'accès au réseau devenant plus dense, un terminal mobile pourra communiquer via une station proche de lui, et donc la puissance transmise par le terminal mobile diminuera. Cela permet notamment d'économiser la batterie (et donc d'augmenter l'autonomie du terminal mobile), et de réduire l'exposition des utilisateurs de terminaux aux rayonnements électromagnétiques. Par ailleurs, la question de l'efficacité énergétique est devenue primordiale dans les réseaux mobiles, et un moyen général pour améliorer 5 le rendement énergétique d'un réseau de communications est le fonctionnement en mode de veille. On rappelle (cf. l'encyclopédie en ligne Wikipedia) qu'un dispositif électronique ou informatique est dit « en veille » lorsque la plupart de ses fonctions ont été arrêtées temporairement dans le but de diminuer sa 10 consommation électrique. Autrefois, les appareils électriques étaient raccordés au réseau électrique lorsqu'on voulait les utiliser, puis éteints entre deux usages. Avec le besoin croissant de disponibilité des équipements s'est posé le problème du maintien en fonctionnement quasi-permanent. Le maintien en fonctionnement permanent à plein régime 15 pose à l'évidence de nombreux problèmes : forte consommation d'énergie, usure mécanique (le cas échéant) des pièces en mouvement, nuisances sonores, et ainsi de suite. Une solution intermédiaire consiste à diminuer le régime d'activité ou d'arrêter certains composants de l'équipement, tout en gardant actifs les composants essentiels : ainsi, une fois l'équipement 20 en veille, il va rester en attente et sera réactivé au besoin, et ceci de façon bien plus rapide que s'il avait été éteint puis rallumé ; de plus, la réactivation requiert moins de commandes de la part de l'utilisateur que le rallumage complet de l'équipement. Des techniques de mise en veille ont donc été proposées pour des appareils aussi variés que les ordinateurs, 25 les téléphones portables, les téléviseurs ou les chaînes haute-fidélité. Il a notamment été démontré que l'utilisation du mode de veille était très avantageuse dans le cas des réseaux de communications : il s'agit en l'occurrence de mettre en veille certaines ressources (stations de base, antennes, et ainsi de suite) d'un réseau de communications pendant les périodes où ces ressources ne sont pas utilisées pour servir des utilisateurs du réseau. Les procédés de mise en veille classiques reposent généralement sur des prévisions d'intensité du trafic de communications permettant d'appliquer le mode veille à des périodes de faible trafic. Or, en pratique, il s'avère difficile de prédire correctement l'intensité du trafic, notamment sur de courtes périodes (inférieures, disons, à une heure). Ces procédés de mise en veille classiques présentent donc une mauvaise efficacité énergétique.To improve the performance of a cellular mobile network, it is also possible to use cells of relatively small or very small size, generally designated by "small cells" in the context of the present invention, in addition to "macro" cells. of conventional size, so as to improve the frequency reuse factor. A cell covering a zone with a radius of less than 500 m, a "picocell" a cell covering an area of about 200 x 200 m2, and a "femtocell" a cell covering an area of order of 10 x 10 m2. The coverage area of each station can be limited by controlling its power. Indeed, the flexibility in terms of cell size is a feature of 2G mobile technology and the following technologies, and is a significant factor in increasing network capacity. The power controls implemented in mobile networks make it easier to reduce interference between neighboring cells using the same frequencies. By subdividing cells and creating more cells (referred to as network densification) to serve users in high density areas, a cellular network operator can optimize spectrum utilization and ensure that the capacity of its network increases. It is thus possible, by means of a server station of relatively low power, to cover a limited area. This makes it possible to increase the capacity of a network in areas of difficult or expensive access in the conventional "macrocell" approach. An additional advantage of a small cell network is a decrease in consumption in mobile terminals and a decrease in the radiation emitted by these mobile terminals since, as the access to the network becomes denser, a mobile terminal will be able to communicate via a mobile terminal. station close to him, and therefore the power transmitted by the mobile terminal will decrease. This notably saves the battery (and thus increase the autonomy of the mobile terminal), and reduce the exposure of terminal users to electromagnetic radiation. On the other hand, the issue of energy efficiency has become paramount in mobile networks, and one general way to improve the energy efficiency of a communications network is to operate in standby mode. It should be recalled (see Wikipedia online encyclopaedia) that an electronic or computer device is said to be "idle" when most of its functions have been stopped temporarily in order to reduce its power consumption. In the past, electrical appliances were connected to the electricity grid when they were to be used, and then switched off between two uses. With the increasing need for equipment availability, there has been the problem of maintaining almost permanent operation. The continuous operation in full operation 15 obviously poses many problems: high energy consumption, mechanical wear (if any) moving parts, noise, and so on. An intermediate solution consists in reducing the activity regime or stopping certain components of the equipment, while keeping the essential components active: thus, once the equipment 20 is in standby, it will remain on standby and will be reactivated at need, and this much faster than if it had been turned off and then on again; moreover, the reactivation requires fewer commands from the user than the complete re-ignition of the equipment. Standby techniques have therefore been proposed for devices as varied as computers, mobile phones, televisions or high fidelity channels. In particular, it has been demonstrated that the use of the standby mode is very advantageous in the case of communication networks: it is in this case to put some resources on standby (base stations, antennas, and so on). a communications network during periods when these resources are not used to serve network users. Conventional standby methods are generally based on communications traffic intensity forecasts that allow the sleep mode to be applied to periods of light traffic. However, in practice, it is difficult to correctly predict the intensity of traffic, especially over short periods (less, say, one hour). These conventional standby methods thus have poor energy efficiency.

La présente invention concerne donc un procédé de mise en veille d'un système de communications comprenant, d'une part, au moins un émetteur ou plusieurs émetteurs coordonnés, et d'autre part au moins un récepteur, ledit système étant tel que l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, comporte(nt) m antennes d'émission au total, où m > 1.The present invention therefore relates to a method for putting a communications system on standby on the one hand, at least one transmitter or several coordinated transmitters, and on the other hand at least one receiver, said system being such that the transmitter, or the co-ordinated transmitters, has (nt) m transmit antennas in total, where m> 1.

Ledit procédé est remarquable en ce que : a) l'on détermine le nombre minimal d'antennes d'émission qui permettra de satisfaire, lors de la transmission de données entre l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, et ledit récepteur, une Qualité de Service fixée, et b) l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, transmettent lesdites données au récepteur en n'utilisant que ledit nombre minimal d'antennes d'émission, cependant que les autres antennes d'émission sont mises ou maintenues en veille. En effet, les systèmes de transmission MISO ou MIMO classiques utilisent la totalité des antennes d'émission disponibles pour chaque transmission. Cela implique un rendement énergétique médiocre, particulièrement dans les cas distribués où un utilisateur se trouve à des distances différentes des différentes antennes. En revanche, la présente invention propose de déterminer le nombre minimal d'antennes d'émission permettant de satisfaire un certain niveau de Qualité de Service (« Quality of Service », ou QoS, en anglais) pour une transmission prévue, et de mettre ou maintenir en veille les autres antennes d'émission, qui ne sont pas utilisées pour cette transmission.Said method is remarkable in that: a) the minimum number of transmit antennas is determined which will make it possible, when transmitting data between the transmitter, or the coordinated transmitters, and said receiver, to satisfy a Quality fixed, and b) the transmitter, or the co-ordinated transmitters, transmit the data to the receiver using only the minimum number of transmit antennas, while the other transmit antennas are switched on or . Indeed, conventional MISO or MIMO transmission systems use all available transmit antennas for each transmission. This implies poor energy efficiency, particularly in distributed cases where a user is at different distances from different antennas. On the other hand, the present invention proposes to determine the minimum number of transmitting antennas making it possible to satisfy a certain level of Quality of Service ("Quality of Service" or "QoS") for a planned transmission, and to set or standby the other transmitting antennas, which are not used for this transmission.

Grâce à ces dispositions, le rendement énergétique du système de transmission de données est amélioré par rapport au rendement énergétique classique (de manière plus ou moins importante selon le canal considéré). Un avantage supplémentaire de l'invention est que, en réduisant le nombre d'antennes d'émission, on réduit également la complexité de leur émission coordonnée, c'est-à-dire du précodage (à l'émission) des données utiles, ainsi que du décodage (à la réception) des données codées. Selon des caractéristiques particulières, lors de ladite étape a), on détermine, pour au moins une combinaison de ni antennes d'émission, où i = 1,2, ..., et ni < m, la Qualité de Service qui résulterait de la transmission de données au récepteur en utilisant ladite combinaison d'antennes d'émission. Grâce à ces dispositions, la détermination du nombre minimal d'antennes d'émission est effectuée par approximations successives. De préférence, l'on détermine en outre, pour ledit nombre ni d'antennes d'émission donné, quelle combinaison particulière de ni antennes d'émission est apte à fournir la meilleure Qualité de Service. Selon des caractéristiques encore plus particulières, la détermination, pour une combinaison donnée de ni antennes d'émission, de la Qualité de Service qui résulterait de la transmission de données au récepteur en utilisant ladite combinaison d'antennes d'émission, comprend les étapes suivantes : - émission d'un signal d'apprentissage à partir de chacune des ni antennes d'émission, - mesure par le récepteur d'une qualité de réception pour chacun de ces ni signaux d'apprentissage, et - compte-rendu du résultat de ces mesures par le récepteur. Grâce à ces dispositions, l'émetteur peut déterminer ladite Qualité de Service qui résulterait d'une transmission utilisant ni antennes d'émission, en se fondant sur des étapes d'apprentissage et de retour d'information bien connues de l'Homme du Métier.Thanks to these provisions, the energy efficiency of the data transmission system is improved compared to conventional energy efficiency (more or less important depending on the channel considered). An additional advantage of the invention is that, by reducing the number of transmitting antennas, the complexity of their coordinated emission, that is to say the precoding (on transmission) of the useful data, is also reduced. as well as the decoding (on reception) of the coded data. According to particular characteristics, during said step a), it is determined, for at least one combination of transmit antennas, where i = 1.2, ..., and ni <m, the Quality of Service that would result from transmitting data to the receiver using said combination of transmit antennas. Thanks to these provisions, the determination of the minimum number of transmitting antennas is carried out by successive approximations. Preferably, it is further determined, for said given number of transmit antennas, which particular combination of transmit antennas is able to provide the best Quality of Service. According to even more particular characteristics, the determination, for a given combination of neither transmission antennas, of the Quality of Service that would result from the transmission of data to the receiver by using said combination of transmit antennas, comprises the following steps : - transmission of a learning signal from each of the transmit antennas, - measurement by the receiver of a reception quality for each of these no learning signals, and - report of the result of these measurements by the receiver. Thanks to these provisions, the transmitter can determine the Quality of Service that would result from a transmission using neither transmit antennas, based on learning and feedback stages well known to those skilled in the art. .

Corrélativement, l'invention concerne un émetteur comportant m antennes d'émission, où m > 1. Ledit émetteur est remarquable en ce qu'il possède des moyens pour : - déterminer, lors de la transmission de données entre ledit émetteur et un récepteur, le nombre minimal d'antennes d'émission qui permettra de satisfaire une Qualité de Service fixée, et - transmettre lesdites données audit récepteur en n'utilisant que ledit nombre minimal d'antennes d'émission, cependant que les autres antennes d'émission sont mises ou maintenues en veille. Selon des caractéristiques particulières, ledit émetteur possède en outre des moyens pour déterminer, pour au moins une combinaison de ni antennes d'émission, où i = 1, 2, ..., et ni < m, la Qualité de Service qui résulterait de la transmission de données au récepteur en utilisant ladite combinaison d'antennes d'émission. De préférence, ledit émetteur possède en outre des moyens pour déterminer, pour ledit nombre ni d'antennes d'émission donné, quelle combinaison particulière de ni antennes d'émission est apte à fournir la meilleure Qualité de Service. L'invention concerne également un système de transmission comprenant, d'une part, au moins un émetteur tel que décrit succinctement ci-dessus, et d'autre part au moins un récepteur.Correlatively, the invention relates to a transmitter comprising m transmit antennas, where m> 1. Said transmitter is remarkable in that it has means for: - determining, during the transmission of data between said transmitter and a receiver, the minimum number of transmit antennas which will satisfy a fixed Quality of Service, and - transmit said data to said receiver using only said minimum number of transmit antennas, while the other transmitting antennas are put or kept in standby. According to particular features, said transmitter further has means for determining, for at least one combination of transmit antennas, where i = 1, 2, ..., and ni <m, the Quality of Service that would result from transmitting data to the receiver using said combination of transmit antennas. Preferably, said transmitter further has means for determining, for said given number of transmit antennas, which particular combination of transmit antennas is capable of providing the best Quality of Service. The invention also relates to a transmission system comprising, on the one hand, at least one transmitter as briefly described above, and on the other hand at least one receiver.

Les avantages offerts par ces émetteurs et ce système de transmission sont essentiellement les mêmes que ceux offerts par les procédés corrélatifs décrits succinctement ci-dessus. Selon des caractéristiques encore plus particulières, ledit émetteur 5 possède en outre des moyens pour : - émettre un signal d'apprentissage à partir de chacune des ni antennes d'émission, et - recevoir un compte-rendu du résultat de mesures d'une qualité de réception effectuées par ledit récepteur pour chacun de ces ni signaux 10 d'apprentissage. L'invention concerne également un système de transmission comprenant, d'une part, au moins un émetteur tel que décrit succinctement ci-dessus, et d'autre part au moins un récepteur possédant des moyens pour : 15 - recevoir de la part dudit émetteur une annonce d'un nombre de signaux d'apprentissage destinés à être transmis par ledit émetteur, - recevoir lesdits signaux d'apprentissage, et mesurer une qualité de réception pour chacun d'entre eux, et - rendre compte du résultat de ces mesures. 20 Les avantages offerts par cet émetteur et ce système de transmission sont essentiellement les mêmes que ceux offerts par le procédé corrélatif décrit succinctement ci-dessus. Selon des caractéristiques particulières, ledit émetteur et ledit récepteur sont aptes à mettre en oeuvre lesdits moyens lorsque ledit 25 nombre de signaux d'apprentissage est mis à jour dans une échelle de temps plus petite que le temps de cohérence du canal entre l'émetteur et le récepteur. Grâce à ces dispositions, lesdites approximations successives permettant la détermination du nombre minimal d'antennes d'émission 30 peuvent être effectuées en une durée totale adéquate, c'est-à-dire sans ralentir de manière dommageable les communications entre ledit émetteur et ledit récepteur. L'invention vise également un programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur. Ce programme d'ordinateur est remarquable en ce qu'il comprend des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de mise en veille tel que décrit succinctement ci-dessus, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur. Les avantages offerts par ce programme d'ordinateur sont essentiellement les mêmes que ceux offerts par les procédés décrits succinctement ci-dessus. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous de modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures qui l'accompagnent, dans lesquelles : - la figure 1 illustre une communication classique dans un système comprenant plusieurs antennes d'émission, - la figure 2 illustre une communication dans un système comprenant plusieurs antennes d'émission, selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel le nombre d'antennes d'émission courant est suffisant pour pouvoir atteindre le niveau de QoS requis, - la figure 3 illustre une communication dans un système comprenant plusieurs antennes d'émission, selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel le nombre d'antennes d'émission courant est insuffisant pour pouvoir atteindre le niveau de QoS requis, et - la figure 4 est un graphique comparant le rendement énergétique classique sans mode veille, avec le rendement énergétique selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre une transmission classique dans un système de communications comprenant m, où m > 1, antennes d'émission au total.The advantages offered by these transmitters and this transmission system are essentially the same as those offered by the correlative methods described briefly above. According to even more particular characteristics, said transmitter 5 furthermore has means for: transmitting a learning signal from each of the transmission antennas, and receiving a report of the result of measurements of a quality received by said receiver for each of these training signals. The invention also relates to a transmission system comprising, on the one hand, at least one transmitter as briefly described above, and on the other hand at least one receiver having means for: receiving from said transmitter an announcement of a number of training signals to be transmitted by said transmitter, - receiving said learning signals, and measuring a reception quality for each of them, and - report the result of these measurements. The advantages offered by this transmitter and transmission system are essentially the same as those offered by the correlative method briefly described above. According to particular features, said transmitter and said receiver are able to implement said means when said number of training signals is updated in a time scale smaller than the coherence time of the channel between the transmitter and the receiver. Thanks to these arrangements, said successive approximations allowing the determination of the minimum number of transmitting antennas 30 can be carried out in an adequate total duration, that is to say without slowing down in a harmful manner the communications between said transmitter and said receiver . The invention also relates to a computer program downloadable from a communication network and / or stored on a computer readable medium and / or executable by a microprocessor. This computer program is notable in that it includes instructions for performing the steps of a sleep process as briefly described above when executed on a computer. The advantages offered by this computer program are essentially the same as those offered by the methods described briefly above. Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of particular embodiments, given by way of non-limiting examples. The description refers to the figures which accompany it, in which: FIG. 1 illustrates a conventional communication in a system comprising several transmitting antennas; FIG. 2 illustrates a communication in a system comprising several transmitting antennas, according to FIG. an embodiment of the invention in which the number of current transmit antennas is sufficient to reach the required QoS level; - FIG. 3 illustrates a communication in a system comprising several transmitting antennas, according to a mode embodiment of the invention in which the number of current transmit antennas is insufficient to reach the required QoS level, and - Figure 4 is a graph comparing the conventional energy efficiency without standby mode, with the energy efficiency according to an embodiment of the invention. Figure 1 illustrates a conventional transmission in a communications system comprising m, where m> 1, transmit antennas in total.

Sur la figure 1, « T:m » représente une phase d'apprentissage (comprenant l'émission d'un signal d'apprentissage), et « F:m » représente une phase pendant laquelle la station de base attend le retour d'information (habituellement, l'intensité du signal reçu) de la part du récepteur. Ces phases d'apprentissage et de retour d'information sont répétées pour chacune des m antennes d'émission. L'émetteur analyse les informations reçues en retour et, lors d'une phase finale (« Data » sur la figure 1), transmet les données utiles précodées en utilisant pour ce faire les m antennes d'émission.In FIG. 1, "T: m" represents a learning phase (including the transmission of a learning signal), and "F: m" represents a phase during which the base station awaits the return of information (usually the received signal strength) from the receiver. These learning and feedback phases are repeated for each of the m transmit antennas. The transmitter analyzes the information received in return and, during a final phase ("Data" in FIG. 1), transmits the precoded payload data by using the transmission antennas for this purpose.

Dans la présente invention, on suppose qu'une certaine qualité de Service (QoS) a été fixée (par exemple, contractuellement entre un opérateur de réseau et un usager du réseau) pour une, ou plusieurs, future(s) transmission(s) de données entre un émetteur (par exemple, une station de base d'un réseau cellulaire) muni de m > 1 antennes d'émission, et un récepteur (par exemple, un terminal mobile). Le rendement énergétique E du système de communications pour un nombre d'antennes d'émission N > 1 quelconque peut être défini comme suit : E (N) = 1-n (N) x T P(N) où T est un débit cible (lié à la QoS), z(N) est la probabilité d'avoir une valeur de débit inférieure au débit cible T pour cet agencement de N antennes, et P(N) est la puissance totale consommée par la station de base pour cet agencement de N antennes. Soit n* le nombre minimal d'antennes d'émission permettant de satisfaire une Qualité de Service fixée lors de la transmission de données entre l'émetteur, ou les émetteurs coordonnés, et le récepteur. Ce nombre est, de préférence, défini comme suit : n* = min(N) I z(N) E , où 0 < E < 1 .In the present invention, it is assumed that a certain Quality of Service (QoS) has been set (for example, contractually between a network operator and a network user) for one or more future transmission (s) data between a transmitter (for example, a base station of a cellular network) provided with m> 1 transmit antennas, and a receiver (for example, a mobile terminal). The energy efficiency E of the communications system for any number of transmit antennas N> 1 can be defined as follows: E (N) = 1-n (N) x TP (N) where T is a target rate ( related to QoS), z (N) is the probability of having a bit rate value lower than the target bit rate T for this arrangement of N antennas, and P (N) is the total power consumed by the base station for this arrangement N antennas. Let n * be the minimum number of transmit antennas to satisfy a given Quality of Service when transmitting data between the transmitter, or the coordinated transmitters, and the receiver. This number is preferably defined as: n * = min (N) I z (N) E, where 0 <E <1.

Cela signifie que l'atteinte du débit cible T, et donc la satisfaction de la QoS, est d'autant plus fiable que le nombre E est petit. Selon un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend les étapes itératives suivantes : - ledit émetteur détermine une combinaison de n1, où n1 < m, antennes d'émission, et annonce ce nombre n1 d'antennes d'émission audit récepteur ; - l'émetteur émet un signal d'apprentissage pour chacune desdites n1 antennes d'émission, et reçoit un signal de retour d'information de la part du récepteur pour chacun de ces signaux d'apprentissage ; - sur la base des informations reçues en retour par l'émetteur (optionnellement, en expérimentant diverses combinaisons de n1 antennes d'émission), on détermine si ladite QoS fixée pourra être atteinte lors de la transmission au récepteur de données utiles à partir de n1 antennes d'émission ; o si l'on détermine que la QoS fixée pourra être atteinte avec un certain ensemble de n1 antennes d'émission, l'émetteur confirme au récepteur ce nombre n1 d'antennes d'émission, et émet les données utiles en mettant, ou en maintenant, en veille les (m - n1) antennes non utilisées ; o si en revanche l'on détermine que la Qualité de Service prévue ne pourra pas être atteinte, ledit émetteur détermine une combinaison de n2 antennes d'émission, où n1 < n2 m, et annonce ce nombre n2 d'antennes d'émission au récepteur ; ensuite, l'émetteur émet un signal d'apprentissage, et reçoit un signal de retour d'information de la part du récepteur, pour chacune des (n2 - n1) antennes d'émission supplémentaires ; - et ainsi de suite, jusqu'à ce que o soit l'on détermine in fine que la QoS fixée ne pourra pas être atteinte avec la totalité des m antennes d'émission ; dans ce cas, en fonction de la politique de l'opérateur du réseau de communications, l'émetteur transmet les données à partir des m antennes d'émission, ou bien l'émetteur envoie un signal d'erreur au récepteur ; o soit l'on détermine que la QoS fixée pourra être atteinte avec une certaine combinaison de n* antennes d'émission, où n* < m ; dans ce cas, l'émetteur confirme au récepteur ce nombre n* d'antennes d'émission, et émet les données utiles en mettant, ou en maintenant, en veille les (m -11 ) antennes non utilisées. De préférence, l'ensemble des étapes préalables à la transmission des données utiles est effectué dans une échelle de temps plus petite que le temps de cohérence du canal entre l'émetteur et le récepteur, afin de ne pas grever la rapidité des communications entre l'émetteur et le récepteur. En ce qui concerne le choix du nombre initial n1 d'antennes d'émission, diverses variantes sont possibles.This means that the achievement of the target rate T, and thus the satisfaction of the QoS, is all the more reliable as the number E is small. According to one embodiment, the method according to the invention comprises the following iterative steps: said transmitter determines a combination of n1, where n1 <m, transmitting antennas, and announces this number n1 of transmission antennas to said receiver ; the transmitter transmits a learning signal for each of said transmit antennas, and receives a feedback signal from the receiver for each of said training signals; on the basis of the information received in return by the transmitter (optionally, by experimenting with various combinations of n1 transmit antennas), it is determined whether said fixed QoS can be reached during the transmission to the receiver of useful data from n1 transmit antennas; if it is determined that the fixed QoS can be reached with a certain set of transmit antennas, the transmitter confirms to the receiver this number n1 of transmit antennas, and transmits the useful data by putting, or now, in standby the unused (m - n1) antennas; o if, on the other hand, it is determined that the expected Quality of Service can not be attained, said transmitter determines a combination of n2 transmit antennas, where n1 <n2 m, and announce this number n2 of transmit antennas at receiver; then, the transmitter transmits a learning signal, and receives a feedback signal from the receiver, for each of the additional (n2 - n1) transmit antennas; - And so on, until o is ultimately determined that the fixed QoS can not be reached with all m transmit antennas; in this case, depending on the policy of the operator of the communications network, the transmitter transmits the data from the m transmit antennas, or the transmitter sends an error signal to the receiver; o either it is determined that the fixed QoS can be reached with some combination of n * transmit antennas, where n * <m; in this case, the transmitter confirms to the receiver this number n * of transmitting antennas, and transmits the useful data by putting, or maintaining, in standby unused (m-11) antennas. Preferably, all the steps prior to the transmission of the useful data are performed in a time scale smaller than the coherence time of the channel between the transmitter and the receiver, so as not to burden the speed of communications between the receiver and the receiver. transmitter and receiver. With regard to the choice of the initial number n1 of transmit antennas, various variants are possible.

Ainsi, selon une première variante, on peut prendre comme valeur de n1 le nombre n d'antennes d'émission maximisant le rendement énergétique si l'on ne tient pas compte de la QoS. Autrement dit : n = arg max (E) . Selon une deuxième variante, on peut prendre comme valeur de n1 la moyenne des valeurs de n* utilisées sur une série (par exemple, une dizaine) de transmissions précédentes. Selon une troisième variante, on peut prendre comme valeur de n1 une valeur calculée sur la base de mesures (telles que l'affaiblissement de propagation) remontées par le récepteur sur une période relativement longue précédant cette transmission. Autrement dit, dans cette deuxième variante, on évalue l'évanouissement rapide (« fast-fading ») sur la base de l'évanouissement lent (« slow-fading »). Ces informations remontées par le récepteur peuvent notamment être présentées sous forme d'une Carte de l'Environnement Radio (« Radio Environment Map » en anglais) qui indique une position géographique respective du récepteur pour chacune des mesures respectives. De même, diverses variantes sont possibles pour le choix des valeurs successives n2, n3, et ainsi de suite, du nombre d'antennes d'émission. Par exemple, on peut prévoir des valeurs croissantes, avec un incrément fixe p > 1 entre deux valeurs successives. On va décrire à présent, à titre d'exemples de réalisation, une mise en oeuvre de l'invention dans deux situations simples. Dans ces exemples, pour une configuration de canal moyenne donnée (et donc pour un affaiblissement de propagation donné), on choisit, pour les phases initiales d'apprentissage et de retour d'information, les n antennes d'émission ayant les meilleures réponses de canal moyennes et maximisant le rendement énergétique sans prendre en compte la QoS.Thus, according to a first variant, the number n of emission antennas maximizing energy efficiency can be taken as the value of n1 if the QoS is not taken into account. In other words: n = arg max (E). According to a second variant, the value of n1 can be taken as the average of the values of n * used on a series (for example, a dozen) of previous transmissions. According to a third variant, it is possible to take as value of n1 a value calculated on the basis of measurements (such as the propagation loss) reported by the receiver over a relatively long period preceding this transmission. In other words, in this second variant, fast fading is evaluated on the basis of slow fading. This information sent by the receiver may in particular be presented in the form of a Radio Environment Map (Radio Environment Map) which indicates a respective geographical position of the receiver for each of the respective measurements. Similarly, various variants are possible for the choice of successive values n2, n3, and so on, the number of transmitting antennas. For example, increasing values can be provided, with a fixed increment p> 1 between two successive values. Embodiments of the invention will now be described as exemplary embodiments in two simple situations. In these examples, for a given average channel configuration (and therefore for a given propagation loss), for the initial phases of learning and feedback, the n transmit antennas having the best transmission responses are selected. medium channels and maximizing energy efficiency without taking into account QoS.

Une première situation, illustrée sur la figure 2, est celle où le nombre n d'antennes d'émission envisagé par l'émetteur au début des phases d'apprentissage et de retour d'information se trouve être suffisant pour atteindre le niveau de QoS requis. Sur la figure 2, la première phase « D:n » est utilisée par la station de base pour annoncer le nombre n d'antennes à utiliser, la deuxième phase « T:n » est utilisée par le terminal mobile pour l'apprentissage, la troisième phase « F:n » est utilisée pour le retour d'information, la quatrième phase « D:n » est utilisée pour confirmer le nombre d'antennes, et la cinquième phase « Data » est utilisée pour la transmission des données utiles. Dans cette situation, l'on met, ou l'on maintient, en veille (m - n) antennes d'émission. Une deuxième situation, illustrée sur la figure 3, est celle où n antennes d'émission ne suffisent pas pour atteindre le niveau de QoS requis. Il faut alors utiliser n* > n antennes d'émission. Sur la figure 3, la première phase « D:n » est utilisée par la station de base pour annoncer le nombre n d'antennes à utiliser, la deuxième phase « T:n » est utilisée par le terminal mobile pour l'apprentissage, la troisième phase « F:n » est utilisée pour le retour d'information, la quatrième phase « D:n* » est une phase où l'on décide d'utiliser n* > n antennes, la cinquième phase « T:n*-n » est une nouvelle phase d'apprentissage, la sixième phase « F:n*-n » est une phase pendant laquelle la station de base attend un retour d'information concernant les (n* - n) signaux additionnels, la septième phase « D:n* » est utilisée pour confirmer le nombre d'antennes, et enfin la huitième phase « Data » est utilisée pour transmettre les données utiles. Dans cette situation, l'on met, ou l'on maintient, en veille (m - n*) antennes d'émission. On va décrire à présent une simulation relative à une mise en oeuvre de l'invention dans laquelle on considère un trafic temps-réel (composé par exemple d'appels vocaux et/ou vidéo), dans un réseau de petites cellules (telles que définies ci-dessus). Pour garantir que la probabilité z(N) est inférieure à un certain seuil, disons e = 0,05, on utilise deux petites stations de base voisines simultanément, munie chacune d'une antenne. Chacune de ces deux antennes consomme une puissance fixe à charge nulle de 2 W, et utilise une puissance d'émission maximum de 0,1 W. En mode veille, la consommation électrique est 0,2 W. Ces antennes sont situées à une distance de 20 m, et utilisent une bande passante de 1 MHz. Dans cet exemple, n* = m = 2, cependant que n = 1. La figure 4 est un graphique représentant les résultats d'une simulation du rendement énergétique (en ordonnées) en fonction de la distance entre le terminal mobile et l'une des stations de base (en abscisses). Cette simulation compare le rendement énergétique classique sans mode veille (astérisques), avec le rendement énergétique selon un mode de réalisation de l'invention (cercles). Le rendement énergétique classique est indépendant de ladite distance, puisque les antennes d'émission fonctionnent toutes deux en permanence. En revanche, on constate que, bien que ces deux agencements maintiennent la même QoS, la présente invention permet en l'occurrence un rendement énergétique qui, bien que variant en fonction de ladite distance, reste toujours à un niveau presque 2 fois supérieur au rendement énergétique classique. On notera pour terminer que l'invention peut être mise en oeuvre au sein de noeuds de réseaux de communications, notamment des stations de base et des terminaux mobiles, au moyen de composants logiciels et/ou matériels.A first situation, illustrated in FIG. 2, is that where the number n of transmission antennas envisaged by the transmitter at the beginning of the learning and feedback phases is sufficient to reach the QoS level. required. In FIG. 2, the first phase "D: n" is used by the base station to announce the number n of antennas to be used, the second phase "T: n" is used by the mobile terminal for learning, the third phase "F: n" is used for the feedback, the fourth phase "D: n" is used to confirm the number of antennas, and the fifth phase "Data" is used for the transmission of useful data . In this situation, one puts, or one maintains, in standby (m - n) transmit antennas. A second situation, illustrated in Figure 3, is where n transmit antennas are not sufficient to achieve the required QoS level. It is then necessary to use n *> n transmit antennas. In FIG. 3, the first phase "D: n" is used by the base station to announce the number n of antennas to be used, the second phase "T: n" is used by the mobile terminal for learning, the third phase "F: n" is used for feedback, the fourth phase "D: n *" is a phase where it is decided to use n *> n antennas, the fifth phase "T: n * -n "is a new learning phase, the sixth phase" F: n * -n "is a phase during which the base station waits for feedback on the (n * - n) additional signals, the seventh phase "D: n *" is used to confirm the number of antennas, and finally the eighth phase "Data" is used to transmit the useful data. In this situation, one puts, or one maintains, in standby (m - n *) transmit antennas. We will now describe a simulation relating to an implementation of the invention in which we consider a real-time traffic (composed for example of voice and / or video calls) in a network of small cells (as defined above). To ensure that the probability z (N) is below a certain threshold, say e = 0.05, two small neighboring base stations are used simultaneously, each provided with an antenna. Each of these two antennas consumes a fixed power at zero load of 2 W, and uses a maximum transmit power of 0.1 W. In standby mode, the power consumption is 0.2 W. These antennas are located at a distance of 20 m, and use a bandwidth of 1 MHz. In this example, n * = m = 2, while n = 1. FIG. 4 is a graph showing the results of an energy efficiency simulation (on the ordinate) as a function of the distance between the mobile terminal and the one base stations (as abscissa). This simulation compares the conventional energy efficiency without standby mode (asterisks), with the energy efficiency according to one embodiment of the invention (circles). The conventional energy efficiency is independent of said distance, since the transmitting antennas both operate permanently. On the other hand, it is found that, although these two arrangements maintain the same QoS, the present invention allows in this case an energy efficiency which, although varying according to said distance, always remains at a level almost twice the performance classic energy. Note finally that the invention can be implemented within nodes of communications networks, including base stations and mobile terminals, by means of software and / or hardware components.

Les composants logiciels pourront être intégrés à un programme d'ordinateur classique de gestion de noeud de réseau. C'est pourquoi, comme indiqué ci-dessus, la présente invention concerne également un système informatique. Ce système informatique comporte de manière classique une unité centrale de traitement commandant par des signaux une mémoire, ainsi qu'une unité d'entrée et une unité de sortie. De plus, ce système informatique peut être utilisé pour exécuter un programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de mise en veille selon l'invention, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur.The software components can be integrated into a typical network node management computer program. Therefore, as indicated above, the present invention also relates to a computer system. This computer system conventionally comprises a central processing unit controlling signals by a memory, as well as an input unit and an output unit. In addition, this computer system can be used to execute a computer program comprising instructions for executing the steps of a sleep method according to the invention, when it is executed on a computer.

En effet, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication comprenant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de mise en veille selon l'invention, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur. Ce programme d'ordinateur peut être stocké sur un support lisible par ordinateur et peut être exécutable par un microprocesseur. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et se présenter 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. L'invention vise aussi un support d'informations, inamovible, ou partiellement ou totalement amovible, lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus. Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comprendre un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou un moyen d'enregistrement magnétique tel qu'un disque dur, ou encore une clé USB (« USB flash drive » en anglais).Indeed, the invention also relates to a downloadable computer program from a communication network comprising instructions for executing the steps of a standby method according to the invention, when it is executed on a computer. This computer program may be stored on a computer readable medium and may be executable by a microprocessor. 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 another desirable form. The invention also relates to an information carrier, irremovable, or partially or completely removable, readable by a computer, and comprising instructions of a computer program as mentioned above. 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 means such as a hard disk, or a USB stick ( "USB flash drive".

D'autre part, le support d'informations 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. Le programme d'ordinateur selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. En variante, 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 pour l'exécution des étapes d'un procédé de mise en veille selon l'invention.On the other hand, the information 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. The computer program according to the invention can in particular be downloaded to an Internet type network. As a variant, the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used for carrying out the steps of a standby method according to the invention.

Claims

REVENDICATIONS1. A method for putting a communications system on standby comprising, on the one hand, at least one transmitter or several coordinated transmitters, and on the other hand at least one receiver, said system being such that the transmitter, or the coordinated transmitters , comprises (nt) m transmit antennas in total, where m> 1, characterized in that: a) the minimum number of transmit antennas is determined which will satisfy, when data is transmitted between the transmitter, or the co-ordinated transmitters, and said receiver, a fixed Quality of Service, and b) the transmitter, or the co-ordinated transmitters, transmit said data to the receiver using only said minimum number of transmit antennas , while the other transmitting antennas are put or kept in standby.

2. Standby method according to claim 1, characterized in that, during said step a), for at least one combination of transmission antennas, i = 1, 2,. and ni <m, the Quality of Service that would result from transmitting data to the receiver using said combination of transmit antennas.

3. A method of standby according to claim 2, characterized in that it is further determined, for said number of transmit antennas given, which particular combination of neither transmit antennas is able to provide the best Quality of service.

4. Standby method according to claim 2 or claim 3, characterized in that the determination, for a given combination of transmit antennas, quality of service that would result from the transmission of data to the receiver usingladite combination of transmit antennas, comprises the following steps: - transmission of a learning signal from each of the transmit antennas, - measurement by the receiver of a reception quality for each of these no signals learning, and - report of the result of these measurements by the receiver.

Transmitter comprising m transmit antennas, wherein m> 1, characterized in that it has means for: - determining, during the transmission of data between said transmitter and a receiver, the minimum number of antennas of transmission that will satisfy a fixed Quality of Service, and - transmit said data to said receiver using only said minimum number of transmitting antennas, while the other transmitting antennas are put or kept in standby.

6. Transmitter according to claim 5, characterized in that it furthermore has means for determining, for at least one combination of neither transmitting antennas, where i = 1.2, ..., and ni <m, the Quality of Service that would result from the transmission of data to the receiver using said combination of transmit antennas.

7. Transmitter according to claim 6, characterized in that it furthermore has means for determining, for said number of transmit antennas given, which particular combination of neither transmit antennas is able to provide the best quality on duty.

8. Transmitter according to claim 6 or claim 7, characterized in that it furthermore has means for: transmitting a learning signal from each of the transmit antennas, and receiving a report the result of measurements of a quality of reception made by said receiver for each of these ni learning signals.

9. Transmitter according to any one of claims 5 to 8, characterized in that it comprises a base station of a cellular network.

10. Data transmission system, characterized in that it comprises, on the one hand, at least one transmitter according to any one of claims 5 to 7, and on the other hand at least one receiver.

11. A data transmission system, characterized in that it comprises, on the one hand, at least one transmitter according to claim 8, and on the other hand at least one receiver having means for: - receiving on behalf of said transmitting an announcement of a number of training signals to be transmitted by said transmitter, - receiving said learning signals, and measuring a reception quality for each of them, and - reporting the result of these measurements .

A data transmission system according to claim 11, characterized in that said transmitter and said receiver are adapted to implement said means when said number of learning signals are updated in a time scale smaller than the channel coherence time between transmitter and receiver.

13. Data transmission system according to any one of claims 10 to 12, characterized in that said receiver comprises a mobile terminal.

A nonvolatile, or partially or completely removable data storage medium, comprising computer program code instructions for performing the steps of a sleep process according to any one of claims 1 to 4.

15. Computer program downloadable from a communication network and / or stored on a computer readable medium and / or executable by a microprocessor, characterized in that it comprises instructions for the execution of the steps of a method of standby according to any one of claims 1 to 4, when executed on a computer.