FR3035758A1

FR3035758A1 - METHOD FOR MULTI-SERVICE TRANSMISSION WITH MULTI-CARRIER MODULATION

Info

Publication number: FR3035758A1
Application number: FR1553884A
Authority: FR
Inventors: Hao Lin; Pierre Siohan
Original assignee: Orange SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-11-04

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de transmission multi services correspondant respectivement à des communications sporadiques (MTC) et à des communications cellulaires (MBB). Le procédé utilise une bande disponible. Les communications cellulaires utilisent une modulation multiporteuse à M sous porteuses et utilisent toute la bande disponible. Les communications sporadiques utilisent un nombre réduit de sous-porteuses parmi les M sous porteuses.The present invention relates to a multi-service transmission method corresponding respectively to sporadic communications (MTC) and cellular communications (MBB). The method uses an available band. Cellular communications use multicarrier M-subcarrier modulation and use the entire band available. Sporadic communications use a reduced number of subcarriers among the M subcarriers.

Description

1 Procédé de transmission multi services avec modulation multiporteuse Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui des communications mettant en oeuvre une modulation multiporteuse. L'invention trouve notamment des applications dans le domaine des communications sans fil ou filaires mettant en oeuvre une modulation multiporteuse. L'ensemble des sous porteuses de la modulation multiporteuse est dit peigne de sous porteuses. En particulier, l'invention trouve des applications dans les systèmes de futures générations (5G, etc.) pour lesquels il y aura une transmission simultanée entre des communications cellulaires de haut débit, sur voie montante ou descendante, et des communications sporadiques à bas débit sur voie montante associées à des capteurs. Art antérieur Dans les années à venir, il est prévu une densification des réseaux de capteurs qui ont pour rôle de remonter des données vers une entité d'exploitation de ces données. On peut déjà citer les réseaux existants de caméras de vidéo-surveillance qui remontent des données vidéo. Il y a d'autres réseaux en cours de déploiement dans des domaines très variés tels que l'énergie avec la remontée de données de consommation de gaz ou d'électricité et tels que la santé avec la remontée de données physiologiques de patients. Il y a donc une augmentation prévisible de transmissions d'informations qui transiteront par un même lien physique qui sera souvent un lien radio. Les capteurs sont habituellement considérés comme statiques contrairement aux terminaux des communications cellulaires. Un service MTC c'est-à-dire associé aux communications sporadiques dites MTC (acronyme des termes anglosaxons « Machine Type Communications ») impose que le dispositif MTC ait une très faible consommation de puissance pour assurer une durée de vie de la batterie pouvant aller jusqu'à une dizaine d'années. En outre le coût de revient du dispositif MTC doit être très faible ce qui implique que sa complexité matérielle doit être très réduite. Une autre contrainte importante du service MTC est d'avoir un coût de signalisation particulièrement faible étant donné que plus de 100 000 dispositifs peuvent être connectés à l'intérieur d'une seule cellule. Pour le service MBB c'est-à-dire associé aux communications cellulaires de haut débit dites MBB (acronyme des termes anglosaxons « Mobile Broadband Communications ») l'efficacité spectrale est très importante. Les communications cellulaires sont sous-entendues mises en oeuvre avec des systèmes de transmission mobile large bande. La qualité de service est un autre facteur également très important vis-à-vis de l'utilisateur. Par contre, la consommation de puissance est un critère moins critique que pour le service MTC.FIELD OF THE DISCLOSURE The field of the invention is that of communications using a multicarrier modulation. The invention finds particular applications in the field of wireless or wired communications using a multicarrier modulation. The set of subcarriers of the multicarrier modulation is said subcarrier comb. In particular, the invention finds applications in future generation systems (5G, etc.) for which there will be simultaneous transmission between high-speed cellular communications, on uplink or downlink, and sporadic low-speed communications. on uplink associated with sensors. PRIOR ART In the coming years, it is planned to densify the sensor networks whose role is to trace data to an entity operating these data. We can already mention the existing networks of video surveillance cameras that put back video data. There are other networks being deployed in very diverse areas such as energy with the rise of gas or electricity consumption data and such as health with the feedback of physiological data from patients. There is therefore a predictable increase in information transmissions that will pass through the same physical link that will often be a radio link. Sensors are usually considered static unlike cellular communication terminals. A TCM service that is to say associated with sporadic communications known as MTC (acronym for the English terms Machine Type Communications) requires that the MTC device has a very low power consumption to ensure a battery life that can go up to ten years. In addition, the cost of the MTC device must be very low, which implies that its hardware complexity must be very small. Another important constraint of the MTC service is to have a particularly low signaling cost since more than 100,000 devices can be connected within a single cell. For the MBB service that is to say associated with high speed cellular communications called MBB (acronym for English terms "Mobile Broadband Communications") spectral efficiency is very important. Cellular communications are implied with mobile broadband transmission systems. Quality of service is another factor that is also very important to the user. On the other hand, the power consumption is a less critical criterion than for the MTC service.

3035758 2 Le 3GPP définit ainsi des règles [3GPP] pour qu'une station de base soit en mesure de recevoir simultanément des communications provenant de terminaux mobiles qui exigent une connectivité presque permanente avec un haut voire très haut débit (plusieurs Mega bits/s) et des 5 communications sporadiques provenant de capteurs. Les transmissions issues des capteurs ont en outre la particularité d'être bas débit (quelques bits/s, environ 20 octets par jour), de caractère aléatoire et ponctuel. Certaines règles actuellement proposées pour le 3GPP prévoient de séparer la bande (fréquentielle) disponible définie autour d'une porteuse radio fréquence (RF) entre une bande pour les 10 services associés aux communications sporadiques MTC et une bande pour les services associés aux communications cellulaires de haut débit MBB comme illustré par la figure 1. Les communications MTC sont basées sur une chaîne d'émission similaire à celle spécifiée pour les communications MBB. Ainsi la modulation est une modulation multiporteuse de type OFDM et chaque entité émet pendant un certain nombre d'intervalles de temps (« time slot »). Par contre, des simplifications sont faites au 15 niveau des modes disponibles, par exemple il n'y a pas de mode Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) d'imposé pour les capteurs. D'autres simplifications interviennent au niveau de certains composants dont les contraintes sont moindres. Le découpage de la bande disponible en plusieurs bandes utiles tel que proposé au 3GPP nécessite de prévoir une bande de séparation entre ces bandes. Cette bande de séparation est non utile 20 dans le sens où elle ne fait pas partie de la bande utile octroyée pour un type de communication. Cette séparation n'est pas satisfaisante d'un point de vue efficacité spectrale puisque la partie de la bande réservée à la séparation ne transporte pas d'information utile. Dans certains cas toutefois, la bande utile pour les communications MBB pourra occuper toute la bande disponible. Ces cas correspondent aux cas où il n'y a pas de transmission MTC pendant la transmission MBB. Ceci nécessite alors une 25 signalisation particulière entre l'émetteur et le récepteur pour utiliser toute la bande. Il y a donc une complexité de mise en oeuvre pour qu'aussi bien l'émetteur que le récepteur soient capables d'adapter leurs chaînes d'émission et de réception à un basculement d'une bande restreinte à une bande élargie et vice versa. Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique de transmission multi services 30 correspondant respectivement à des communications sporadiques et à des communications cellulaires de haut débit ne présentant pas l'ensemble des inconvénients de l'art antérieur. Exposé de l'invention L'invention propose un procédé de transmission multi services correspondant respectivement à des communications sporadiques et à des communications cellulaires de haut débit telles que les 3035758 3 communications cellulaires utilisent dans une même bande disponible une modulation multiporteuse sur toute la bande disponible et les communications sporadiques utilisent un nombre réduit de sous-porteuses du peigne de sous porteuses. Le nombre réduit est de quelques unités. Ainsi, pendant un intervalle de temps (« time slot ») donné, une communication sporadique 5 provenant d'un capteur intervient sur un nombre réduit de sous porteuses, le cas le plus simple étant une seule sous porteuse, alors que sur le même intervalle de temps (« time slot ») il peut y avoir simultanément une communication cellulaire, celle-ci utilisant toute la bande disponible. Par contre, la puissance d'émission d'une communication sporadique sur la sous porteuse (ou le nombre réduit de sous porteuses) est rehaussée (ou « boosted » selon la terminologie anglosaxonne) par rapport à la 10 puissance d'émission d'une communication cellulaire ramenée à une sous porteuse de l'ensemble des sous porteuses du peigne. L'émission par un capteur s'apparente ainsi à une transmission dite mono porteuse alors que l'émission par un terminal cellulaire est de type multiporteuse. Le procédé de transmission multi services proposé améliore considérablement l'efficacité 15 spectrale globale du réseau lorsque ce dernier est configuré pour supporter au moins deux services correspondant respectivement à des communications MBB et à des communications MTC. Le procédé de transmission multi services proposé permet à un capteur d'émettre de manière sporadique ; il n'y a pas de signalisation pour le réveiller, ni d'ordre émis par un point d'accès/station de base pour l'autoriser à émettre. Le capteur se réveille de manière aléatoire par rapport au point 20 d'accès pour émettre les données qu'il a à remonter sur un lien montant (« uplink ») et retourne après émission à un état de veille (« sleep »). Sa consommation n'est donc pas augmentée par le mécanisme de transmission multi services proposé. Le mécanisme de transmission proposé ne nécessite pas de synchronisation entre les capteurs ni entre le système MBB et un capteur et plus généralement tout équipement qui émet de manière sporadique sur un nombre réduit de sous porteuses de l'ensemble des 25 sous porteuses. La signalisation est donc réduite. L'absence d'attente d'ordre particulier participe à la réduction de consommation d'énergie du capteur. Le caractère mono porteuse des émissions des dispositifs MTC a pour autre avantage un faible PAPR contrairement à une émission multiporteuse par exemple de type OFDM. Ce faible PAPR participe à la réduction de consommation d'énergie du capteur. En outre, la complexité de la chaîne 30 d'émission est notamment réduite par rapport à une chaîne d'émission multiporteuse. Ces caractéristiques sont particulièrement importantes pour des capteurs qui doivent être très bas coût et donc simples à fabriquer, à mettre en service et à entretenir. Parmi les modulations multiporteuses, on connaît les modulations de type OFDM, qui permettent de générer un signal à porteuses multiples à partir de symboles complexes, et les 3035758 4 modulations à base de bancs de filtre, de type FBMC (« Filter-Bank multi-carrier »), qui permettent de générer un signal à porteuses multiples à partir de symboles réels ou complexes. Les principales techniques utilisées pour générer un signal multiporteuse de type FBMC sont le FS-FBMC (« Frequency Sampling-FBMC ») et le PPN-FBMC (« PolyPhase Network-FBMC »).3035758 2 The 3GPP thus defines [3GPP] rules so that a base station is able to simultaneously receive communications from mobile terminals that require almost permanent connectivity with high or very high speed (several Mega bits / s) and sporadic communications from sensors. The transmissions from the sensors also have the particularity of being low bit rate (a few bits / s, approximately 20 bytes per day), random and punctual. Some currently proposed 3GPP rules provide for separation of the defined available (frequency) band around a radio frequency carrier (RF) between a band for sporadic communications services and a band for cellular communications services. MBB broadband as shown in Figure 1. MTC communications are based on a transmission string similar to that specified for MBB communications. Thus, the modulation is an OFDM type multicarrier modulation and each entity transmits for a certain number of time slots. On the other hand, simplifications are made at the level of the modes available, for example there is no multiple-input multiple-output mode (MIMO) imposed for the sensors. Other simplifications occur at the level of some components whose constraints are lower. The division of the available band into several useful bands as proposed at 3GPP requires the provision of a separation band between these bands. This separation band is not useful in the sense that it is not part of the useful band granted for a type of communication. This separation is not satisfactory from a spectral efficiency point of view since the part of the band reserved for the separation does not carry any useful information. In some cases, however, the band useful for MBB communications may occupy the entire band available. These cases correspond to cases where there is no MTC transmission during MBB transmission. This then requires special signaling between the transmitter and the receiver to use the entire band. There is therefore a complexity of implementation so that both the transmitter and the receiver are able to adapt their transmission and reception channels to a switch from a restricted band to an enlarged band and vice versa. There is therefore a need for a new multi-service transmission technique corresponding respectively to sporadic communications and high-speed cellular communications not having all the disadvantages of the prior art. DISCLOSURE OF THE INVENTION The invention proposes a multi-service transmission method corresponding respectively to sporadic communications and to high-speed cellular communications such that the cellular communications use in the same available band a multicarrier modulation over the entire available band. and sporadic communications use a reduced number of subcarrier subcarrier subcarriers. The reduced number is a few units. Thus, during a given time slot, sporadic communication from a sensor operates on a small number of subcarriers, the simplest case being a single subcarrier, while on the same interval time ("time slot") there can be simultaneously a cellular communication, the latter using all the available band. On the other hand, the transmission power of a sporadic communication on the subcarrier (or the reduced number of subcarriers) is enhanced (or "boosted" according to the Anglo-Saxon terminology) with respect to the transmission power of a transmitter. cellular communication reduced to a subcarrier of all the sub-carriers of the comb. The transmission by a sensor is thus a so-called mono-carrier transmission while the transmission by a cellular terminal is multicarrier type. The proposed multi-service transmission method greatly improves the overall spectral efficiency of the network when the network is configured to support at least two services corresponding respectively to MBB communications and MTC communications. The proposed multi-service transmission method allows a sensor to transmit sporadically; there is no signaling to wake him, nor order issued by an access point / base station to allow it to transmit. The sensor wakes up randomly with respect to the access point to transmit the data it has to go back on a uplink and returns after transmission to a sleep state. Its consumption is therefore not increased by the proposed multi-service transmission mechanism. The proposed transmission mechanism does not require synchronization between the sensors or between the MBB system and a sensor and more generally any equipment that transmits sporadically on a reduced number of subcarriers of all the subcarriers. Signage is reduced. The absence of any particular order of waiting contributes to the reduction of energy consumption of the sensor. The single-carrier nature of the emissions of the MTC devices has the other advantage of a low PAPR unlike a multicarrier transmission, for example of the OFDM type. This low PAPR contributes to the reduction of energy consumption of the sensor. In addition, the complexity of the transmission channel 30 is particularly reduced compared to a multicarrier transmission channel. These characteristics are particularly important for sensors that must be very low cost and therefore simple to manufacture, commission and maintain. Among the multicarrier modulations, the OFDM modulations, which make it possible to generate a multicarrier signal from complex symbols, and the modulation based on filter banks, of the FBMC type ("Filter-Bank multi- carrier "), which makes it possible to generate a multicarrier signal from real or complex symbols. The main techniques used to generate a multicarrier signal of the FBMC type are FS-FBMC (Frequency Sampling-FBMC) and PPN-FBMC (PolyPhase Network-FBMC).

5 Ces différentes techniques sont notamment présentées dans le document « FBMC physical layer : a primer », M. Bellanger, PHYDYAS, Juin 2010. Le FS-FBMC et le PPN-FBMC sont des techniques prometteuses pour la génération de signaux à porteuses multiples, car elles permettent d'obtenir un signal présentant un spectre bien localisé dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel. Par rapport aux modulations de type OFDM, les modulations de type FBMC génèrent un signal mieux 10 localisé en fréquence et présentant une meilleure efficacité spectrale. Selon un mode de réalisation, les communications sporadiques provenant d'un même capteur utilisent une seule sous porteuse parmi les M sous porteuses. En particulier, la modulation multiporteuse est de type FBMC pour les communications sporadiques MTC et de type OFDM ou FBMC pour les communications cellulaires MBB.These different techniques are notably presented in the document "FBMC physical layer: a primer", M. Bellanger, PHYDYAS, June 2010. The FS-FBMC and the PPN-FBMC are promising techniques for the generation of multicarrier signals. because they make it possible to obtain a signal having a well-located spectrum in the time domain and in the frequency domain. Compared to OFDM modulations, FBMC modulations generate a signal more localized in frequency and having a better spectral efficiency. According to one embodiment, the sporadic communications coming from the same sensor use a single subcarrier among the M subcarriers. In particular, the multicarrier modulation is of FBMC type for sporadic communications MTC and OFDM or FBMC type for MBB cellular communications.

15 L'invention a en outre pour objet un dispositif de télécommunication multi services correspondant respectivement à des communications sporadiques et à des communications cellulaires, utilisant une bande disponible. Ce dispositif, qui peut tout aussi bien être une station de base qu'un point d'accès par exemple WiFi ou un terminal mobile, comprend des moyens d'émission et de réception pour émettre et recevoir des communications cellulaires utilisant une modulation 20 multiporteuse à M sous porteuses et utilisant toute la bande disponible. Le dispositif comprend en outre des moyens de réception adaptés pour recevoir des communications sporadiques utilisant un nombre réduit de sous porteuses parmi les M sous porteuses. Selon un mode de réalisation, le dispositif de télécommunication multi services est tel que les moyens de réception des communications sporadiques sont adaptés pour recevoir sur une seule sous 25 porteuse parmi les M sous porteuses les communications sporadiques MTC provenant d'un même capteur. En particulier, les moyens d'émission et de réception pour émettre et recevoir des communications cellulaires comprennent respectivement un modulateur FBMC et un démodulateur FBMC ou comprennent respectivement un modulateur OFDM et un démodulateur OFDM. En particulier, les moyens de réception adaptés pour recevoir des communications sporadiques 30 comprennent un démodulateur FBMC. Selon un mode de réalisation, le dispositif de télécommunication multi services comprend en outre un détecteur fréquentiel de dépassement de seuil du signal reçu pour contrôler un décodeur du signal MTC. Par ailleurs la communication cellulaire est décodée en permanence par le dispositif de télécommunication multi services.The invention furthermore relates to a multi-service telecommunication device corresponding respectively to sporadic communications and to cellular communications, using an available band. This device, which may equally well be a base station or an access point, for example WiFi or a mobile terminal, comprises transmitting and receiving means for transmitting and receiving cellular communications using multicarrier modulation. M subcarriers and using all available band. The device further comprises receiving means adapted to receive sporadic communications using a reduced number of subcarriers among the M subcarriers. According to one embodiment, the multi-service telecommunication device is such that the means for receiving the sporadic communications are adapted to receive on a single subcarrier of the M subcarriers sporadic communications MTC from the same sensor. In particular, the transmitting and receiving means for transmitting and receiving cellular communications respectively comprise a FBMC modulator and a FBMC demodulator or respectively comprise an OFDM modulator and an OFDM demodulator. In particular, the receiving means adapted to receive sporadic communications comprises a FBMC demodulator. According to one embodiment, the multi-service telecommunication device further comprises a frequency detector for exceeding the threshold of the received signal to control a decoder of the MTC signal. Furthermore, the cellular communication is permanently decoded by the multi-service telecommunication device.

3035758 5 L'invention a en outre pour objet un capteur émettant des communications sporadiques adapté pour émettre en utilisant une seule sous-porteuse parmi M sous porteuses d'une modulation multiporteuse à M sous porteuses réservée à des communications cellulaires normalisées telles que de type LTE.The invention furthermore relates to a sensor emitting sporadic communications adapted to transmit using a single subcarrier among M subcarriers carrying a carrier-borne multicarrier modulation reserved for standardized cellular communications such as LTE type communications. .

5 Selon un mode de réalisation, le capteur comprend un modulateur avec sélection d'une seule sous porteuse et un amplificateur de la sous porteuse modulée. En particulier, le modulateur sélectionne la seule sous porteuse parmi un sous-ensemble paramétrable des M sous porteuses. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit 10 faite en regard des figures annexées données à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 illustre la distribution des services MTC et MBB dans le domaine fréquentiel selon les règles proposées au 3GPP. La figure 2 illustre un système mettant en oeuvre un procédé de transmission multi services selon un mode de réalisation de l'invention.According to one embodiment, the sensor comprises a modulator with selection of a single subcarrier and an amplifier of the modulated subcarrier. In particular, the modulator selects the only subcarrier from a parameterizable subset of the M subcarriers. List of Figures Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which follows with reference to the appended figures given by way of non-limiting example. Figure 1 illustrates the distribution of MTC and MBB services in the frequency domain according to the rules proposed to 3GPP. FIG. 2 illustrates a system implementing a multi-service transmission method according to one embodiment of the invention.

15 La figure 3 illustre la distribution des services MTC et MBB dans le domaine fréquentiel selon le procédé de transmission multi services proposé. La figure 4 illustre les signaux MBB et MTC tels que reçus par une station de base dans le domaine fréquentiel. La figure 5 illustre la différence entre l'impact fréquentiel d'un système de modulation OFDM 20 et l'impact fréquentiel d'un système de modulation FBMC. La figure 6 est un schéma simplifié d'un exemple d'un dispositif de modulation FBMC avec sélection d'une sous porteuse pour un dispositif MTC. La figure 7 est un schéma d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de transmission multi services par une station de base.FIG. 3 illustrates the distribution of frequency domain MTC and MBB services according to the proposed multi-service transmission method. Figure 4 illustrates the MBB and MTC signals as received by a base station in the frequency domain. FIG. 5 illustrates the difference between the frequency impact of an OFDM modulation system 20 and the frequency impact of a FBMC modulation system. Fig. 6 is a schematic diagram of an example of a FBMC modulation device with selection of a subcarrier for an MTC device. Figure 7 is a diagram of an exemplary implementation of the multi-service transmission method by a base station.

25 Description de modes de réalisation de l'invention Le procédé de transmission multi services selon l'invention est décrit dans le cas d'un scénario illustré par la figure 2. Selon ce scénario, une station de base SB assure la couverture pour plusieurs usagers/terminaux UE pour des communications MBB et pour un nombre considérable de dispositifs MTC (non représentés sur la figure). Le nombre d'utilisateurs UE est raisonnable. Par contre, le 30 nombre de dispositifs MTC est particulièrement élevé et peut atteindre plus de 100000. Le service MBB qui correspond aux communications MBB se déroule de manière continue dans le temps avec des fluctuations habituelles en relation avec les heures de la journée et des événements exceptionnels. Au contraire, le service MTC qui correspond aux communications MTC est de nature sporadique et déclenché par chaque dispositif MTC. Selon le scénario considéré, chaque 3035758 6 dispositif MTC ne transmet qu'une seule fois dans la journée et à n'importe quel instant sur une durée de 24 heures. Par ailleurs, conformément à des contraintes imposées par le 3GPP [3GPP], la puissance de transmission pour les services MTC et MBB est la même, c'est-à-dire 23 dBm. Selon le procédé de transmission multi services proposé, le service MBB est rendu selon un 5 mode de transmission planifié (avec requête de transmission via le canal d'accès aléatoire : RACH) conformément aux spécifications LTE/LTE-A du 3GPP de façon à pouvoir contrôler l'interférence inter-utilisateurs. Le service MTC est quant à lui rendu selon un mode de transmission non planifié (ou semi-planifié) : à partir du moment où le dispositif MTC veut transmettre il le fait sans demander d'autorisation à la station de base et il choisit librement l'indice de la sous-porteuse du peigne sur 10 laquelle transmettre. Une fois que le dispositif MTC a terminé sa transmission, il se remet en sommeil Pour le mode de transmission semi-planifié, le libre choix de l'indice de la sous-porteuse du peigne de sous porteuses peut être limité à un certain intervalle de fréquence par rapport à la bande totale attribuée au service MTC qui correspond à la bande disponible. L'intervalle de fréquence peut ainsi être déterminé par exemple en fonction de la localisation du capteur ou peut par exemple être attribué 15 en fonction du type de capteur (type associé à un type de service (service de données de consommation, services de données physiologiques, etc.)). L'intervalle de fréquence correspond à un sous-ensemble de l'ensemble des sous porteuses du peigne. Le choix de transmissions planifiées et non planifiées respectivement pour les services MBB et MTC permet de satisfaire les contraintes relatives au coût en débit de la signalisation, à la 20 consommation de puissance pour le dispositif MTC et à la qualité d'expérience vécue par l'utilisateur du service MBB. Le procédé de transmission multi services selon l'invention est basé sur une transmission des services MTC et MBB dans la même bande de fréquence disponible Bu comme illustré par la figure 3 qui permet d'obtenir une grande efficacité spectrale et de conserver une efficacité spectrale maximale 25 pour le service MBB. Alors que dans le cadre du 3GPP, les solutions proposées sont basées sur un partage du spectre selon un mode de multiplexage fréquentiel (FDM) illustré par la figure 1. La station de base sépare les signaux reçus MTC et MBB transmis au même instant et dans la même bande disponible Bu. Cette séparation est possible compte tenu de la spécificité du mode de transmission des signaux MTC ; selon un type mono-porteuse « boosted» comme illustré par la figure 30 4. C'est-à-dire que le dispositif MTC module ses données à émettre sur une seule sous-porteuse (ou un nombre réduit) sélectionnée parmi l'ensemble des sous-porteuses d'un système de modulation multiporteuse (par exemple de type FBMC) et que le dispositif MTC attribue toute la puissance disponible à cette sous-porteuse sélectionnée (ou au nombre réduit). Il y a par conséquent une 3035758 7 différence de puissance significative dans le domaine fréquentiel entre les puissances reçues sur chacune des sous-porteuses qui va permettre à la station de base de discriminer les deux services. Le procédé de transmission multi services est décrit ci-après de manière plus détaillée selon un exemple de réalisation mis en oeuvre dans le contexte d'un déploiement LTE/LTE-A du 3GPP. Ainsi, 5 la transmission MTC voie montante (UL) est une transmission non planifiée ce qui signifie que dès que les dispositifs MTC veulent transmettre des données ils peuvent le faire sans avoir recours à la procédure de transmission RACH du LTE. En outre, la modulation utilisée pour la transmission UL du service MTC est de type modulation multiporteuse. Toutefois, selon l'invention un dispositif MTC ne module qu'une seule sous porteuse et attribue toute la puissance de transmission autorisée sur cette 10 seule sous porteuse. Cette sous-porteuse modulée peut-être choisie arbitrairement par le dispositif MTC (un contrôle de puissance peut être appliqué au dispositif MTC basé sur une mesure effectuée par le signal de synchronisation de la voie descendante DL). Ce « boosting » de la sous-porteuse fait que la sous-porteuse MTC modulée est bien plus puissante que la même sous-porteuse modulée du signal MBB. Cette différence de puissance permet de séparer relativement simplement les deux 15 signaux MBB et MTC reçus par la station de base. Lors de l'initialisation d'un dispositif MTC deux alternatives sont possibles. Soit le dispositif MTC se synchronise avec le système d'horloge de la station de base en utilisant le signal de synchronisation (Option 1), soit il utilise une horloge interne (Option 2). Plus précisément selon la première option, le dispositif MTC se met immédiatement en mode de veille jusqu'à ce que se 20 produise l'événement déclenchant la transmission. Après déclenchement, le dispositif MTC commence par se synchroniser avec le réseau en décodant le signal de synchronisation de la voie descendante (DL) du service MBB afin de connaître la trame de synchronisation DL. Ceci étant fait, le dispositif transmet ses données dans l'intervalle suivant d'une durée symbole compris dans la fenêtre de la trame UL attribuée par l'information de synchronisation transmise par la trame DL. Dans ce lien 25 montant d'une durée symbole, le signal UL est transmis sous forme d'une modulation multiporteuse en ne modulant les données que sur une seule sous-porteuse choisie arbitrairement et l'indice de la sous-porteuse sélectionnée reste inchangé durant toute cette phase de transmission. Selon la deuxième option, le dispositif MTC s'initialise à partir d'une horloge interne puis se synchronise avec le signal de synchronisation DL. Quand la synchronisation est réalisée, le dispositif 30 retourne à l'état de sommeil tandis que l'horloge interne lui permet de continuer à suivre la trame de synchronisation. Lors d'un déclenchement par un événement, le dispositif MTC se réveille pour transmettre ses données selon son horloge interne. Le principe d'émission mono porteuse mis en oeuvre par le dispositif MTC consiste à ne retenir qu'une seule sous-porteuse parmi un ensemble de M sous-porteuses du peigne.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION The multi-service transmission method according to the invention is described in the case of a scenario illustrated in FIG. 2. According to this scenario, a base station SB provides coverage for several users. / UE terminals for MBB communications and for a considerable number of MTC devices (not shown in the figure). The number of EU users is reasonable. On the other hand, the number of MTC devices is particularly high and can reach more than 100,000. The MBB service which corresponds to MBB communications proceeds continuously in time with usual fluctuations in relation to the hours of the day and the events. exceptional. In contrast, the TCM service that corresponds to TCM communications is of a sporadic nature and is triggered by each TCM device. According to the scenario considered, each MTC device transmits only once in the day and at any time over a period of 24 hours. In addition, in accordance with constraints imposed by the 3GPP [3GPP], the transmission power for the MTC and MBB services is the same, that is to say 23 dBm. According to the proposed multi-service transmission method, the MBB service is rendered according to a planned transmission mode (with request for transmission via random access channel: RACH) in accordance with 3GPP's LTE / LTE-A specifications so as to be able to control inter-user interference. The MTC service is rendered according to an unplanned (or semi-planned) transmission mode: from the moment when the MTC device wants to transmit it does so without requesting authorization from the base station and it chooses freely sub-carrier index of the comb to be transmitted. Once the MTC device has completed its transmission, it resumes sleep For the semi-planned transmission mode, the free choice of the subcarrier index of the subcarrier comb can be limited to a certain interval of time. frequency relative to the total band allocated to the MTC service that corresponds to the available band. The frequency interval can thus be determined for example as a function of the location of the sensor or can for example be assigned according to the type of sensor (type associated with a type of service (consumption data service, physiological data services). , etc.))). The frequency interval corresponds to a subset of the set of sub-carriers of the comb. The choice of planned and unplanned transmissions respectively for the MBB and MTC services makes it possible to satisfy the constraints relating to the signaling rate cost, the power consumption for the MTC device and the quality of experience experienced by the customer. MBB service user. The multi-service transmission method according to the invention is based on a transmission of the MTC and MBB services in the same available frequency band Bu as illustrated in FIG. 3, which makes it possible to obtain a high spectral efficiency and to maintain maximum spectral efficiency. 25 for the MBB service. While in the context of 3GPP, the proposed solutions are based on frequency sharing according to a frequency multiplexing (FDM) mode illustrated in Figure 1. The base station separates the received signals MTC and MBB transmitted at the same time and in the same band available Bu. This separation is possible taking into account the specificity of the mode of transmission of the MTC signals; according to a mono-carrier type "boosted" as shown in FIG. 4. That is to say that the device MTC modulates its data to be transmitted on a single sub-carrier (or a reduced number) selected from the set subcarriers of a multicarrier modulation system (for example of the FBMC type) and that the MTC device allocates all the available power to this selected subcarrier (or to the reduced number). There is therefore a significant frequency domain power difference between the powers received on each of the subcarriers that will allow the base station to discriminate between the two services. The multi-service transmission method is described below in more detail according to an exemplary embodiment implemented in the context of an LTE / LTE-A 3GPP deployment. Thus, the uplink MTC (UL) transmission is an unplanned transmission which means that as soon as the MTC devices want to transmit data they can do so without resorting to the LTE RACH transmission procedure. In addition, the modulation used for the UL transmission of the MTC service is of the multicarrier modulation type. However, according to the invention, a MTC device only modulates a single subcarrier and allocates all the authorized transmission power on this single subcarrier. This modulated subcarrier can be chosen arbitrarily by the MTC device (a power control can be applied to the MTC device based on a measurement made by the downlink DL synchronization signal). This "boosting" of the subcarrier makes the modulated MTC subcarrier is much more powerful than the same modulated subcarrier of the MBB signal. This power difference allows the two MBB and MTC signals received by the base station to be relatively simply separated. When initializing an MTC device two alternatives are possible. Either the MTC device synchronizes with the base station clock system using the sync signal (Option 1), or it uses an internal clock (Option 2). More precisely according to the first option, the MTC device immediately goes into standby mode until the event triggering the transmission occurs. After triggering, the MTC device starts by synchronizing with the network by decoding the downlink synchronization signal (DL) of the MBB service in order to know the synchronization frame DL. This being done, the device transmits its data in the following interval of a symbol duration included in the window of the UL frame allocated by the synchronization information transmitted by the DL frame. In this link 25 amount of a symbol duration, the signal UL is transmitted in the form of a multicarrier modulation by modulating the data on only one arbitrarily chosen sub-carrier and the index of the selected subcarrier remains unchanged during all this phase of transmission. According to the second option, the MTC device is initialized from an internal clock and then synchronizes with the synchronization signal DL. When the synchronization is performed, the device 30 returns to the sleep state while the internal clock allows it to continue to follow the synchronization frame. When triggered by an event, the MTC device wakes up to transmit its data according to its internal clock. The principle of single carrier transmission implemented by the MTC device consists of retaining only one subcarrier from a set of M subcarriers of the comb.

3035758 8 Classiquement la modulation multiporteuse se construit autour d'une fonction exponentielle complexe e2'âe, comme c'est le cas dans l'exemple bien connu de l'OFDM. Selon un mode de réalisation particulier, la modulation multiporteuse est de type FBMC. Les dispositifs FBMC ne nécessitent pas de transformation rapide de type Fast Fourier Transform (FFT) 5 mais incluent seulement un filtrage de type numérique à faible coût (nécessitant au plus quelques multiplieurs et additionneurs pour une fréquence donnée) qui permet de produire un spectre étroit avec une décroissance bien plus rapide que celle obtenue avec une modulation OFDM. En effet, le spectre du signal OFDM est moins bien concentré en fréquence que celui du signal FBMC puisque sa décroissance n'est qu'en 1/f. Le coût de la limitation de la perturbation des signaux MTC sur le spectre 10 du signal MBB est ainsi moindre pour une modulation FBMC que pour une modulation OFDM avec un filtrage analogique. La différence entre l'impact fréquentiel des deux systèmes de modulation est illustrée à la Figure 5. Un exemple d'un dispositif de modulation FBMC avec sélection d'une sous porteuse pour un dispositif MTC est représenté à la figure 6. La sélection est par exemple effectuée au moyen d'un 15 générateur aléatoire. Le filtrage est représenté par le bloc filtering (PPN PolyPhase Network). Les symboles de données peuvent être transmis sous forme réelle comme pour le FBMC/OQAM ou sous forme complexe. La station de base doit savoir détecter les signaux MBB car ils sont transmis selon un mode de transmission planifié. Par contre, la station de base SB doit également détecter les signaux MTC 20 transmis et reçus de manière sporadique et bien qu'elle n'ait pas de connaissance a priori de leur présence. A cette fin, la station de base SB met en oeuvre une mesure de puissance dans le domaine fréquentiel (toute technique de détection de spectre est appropriée). Compte tenu que la transmission MTC voie montante utilise un « boosting » mono-porteuse, la puissance du signal MTC dans le domaine fréquentiel à une fréquence donnée (sous porteuse) est notablement plus élevée que celle du 25 signal MBB. Ainsi, lorsque le signal reçu par la station de base SB est composé d'un mélange de signaux MTC et MBB, il apparaît un (ou des) pic(s) de puissance dans le domaine fréquentiel comme illustré à la Figure 4 qui corresponde(nt) à la (aux) sous porteuse(s) utilisée(s) par le(s) dispositif(s) MTC dans la couverture de la station de base. Un dispositif MTC utilise une seule sous porteuse selon un mode de réalisation 30 particulièrement simple. Même si la sélection est de type aléatoire et que chaque dispositif MTC n'utilise qu'une seule sous porteuse, il se peut que plusieurs dispositifs MTC dans la couverture d'une même station de base sélectionnent la même sous porteuse. Selon l'exemple de mise en oeuvre par une station de base du procédé de transmission multi services illustré par la figure 7, le procédé peut être paramétré avec une valeur seuil Vs de puissance.Conventionally, multicarrier modulation is built around a complex exponential function e2'âe, as is the case in the well-known example of OFDM. According to a particular embodiment, the multicarrier modulation is of FBMC type. FBMC devices do not require Fast Fourier Transform (FFT) type transformations but include only low cost digital type filtering (requiring at most a few multipliers and adders for a given frequency) which allows for a narrow spectrum with a much faster decay than that obtained with OFDM modulation. Indeed, the spectrum of the OFDM signal is less well concentrated in frequency than that of the FBMC signal since its decay is only in 1 / f. The cost of limiting the disturbance of the MTC signals on the spectrum of the MBB signal is thus lower for FBMC than for OFDM modulation with analog filtering. The difference between the frequency impact of the two modulation systems is illustrated in Figure 5. An example of a FBMC modulation device with subcarrier selection for an MTC device is shown in Figure 6. The selection is by example carried out by means of a random generator. Filtering is represented by the filtering block (PPN PolyPhase Network). Data symbols can be transmitted in real form as for FBMC / OQAM or in complex form. The base station must be able to detect the MBB signals as they are transmitted according to a planned transmission mode. On the other hand, the base station SB must also detect the MTC signals transmitted and received sporadically and although it has no prior knowledge of their presence. For this purpose, the base station SB implements a power measurement in the frequency domain (any spectrum detection technique is appropriate). Since the uplink MTC transmission utilizes single carrier boosting, the power of the frequency domain MTC signal at a given (subcarrier) frequency is significantly higher than that of the MBB signal. Thus, when the signal received by the base station SB is composed of a mixture of signals MTC and MBB, a power peak (s) appears in the frequency domain as illustrated in FIG. nt) the subcarrier (s) used by the MTC device (s) in the coverage of the base station. An MTC device uses a single subcarrier according to a particularly simple embodiment. Even if the selection is of random type and each MTC device uses only one subcarrier, it is possible that several MTC devices in the coverage of the same base station select the same subcarrier. According to the example of implementation by a base station of the multi-service transmission method illustrated in FIG. 7, the method can be parameterized with a threshold value Vs of power.

3035758 9 Une fois que la station de base SB détecte dans le signal reçu s un pic de puissance dans le domaine fréquentiel dont la valeur dépasse ce seuil au moyen d'un détecteur fréquentiel DET MTC, elle va considérer qu'un signal MTC est présent. A partir du signal reçu s, la station de base SB décode le signal MBB s_MBB comme un signal standard LTE dans lequel le signal MTC est assimilé à une 5 interférence bande étroite au moyen d'un décodeur DEC MBB conforme aux spécifications du LTE/LTE-A. Une fois que le signal MBB est décodé, la station de base SB peut extraire le signal MTC. A cette fin, la station de base SB soustraie le signal MBB décodé du signal reçu s et ensuite elle décode le signal MTC s_MTC à partir du signal restant au moyen d'un décodeur DEC MTC conforme aux spécifications du LTE/LTE-A. 10 [3GPP] "Motivation for new WI on Low Complexity and Enhanced Coverage LTE UE for MTC", 3GPP TSG RAN Meeting #64 RP-140845, Sophia Antipolis, France, 10 - 13 June 2014Once the base station SB detects in the received signal s a power peak in the frequency domain whose value exceeds this threshold by means of a frequency detector DET MTC, it will consider that a TCM signal is present. . From the received signal s, the base station SB decodes the MBB signal s_MBB as a standard LTE signal in which the MTC signal is assimilated to a narrowband interference by means of a DEC MBB decoder conforming to the LTE / LTE specifications. -AT. Once the MBB signal is decoded, the base station SB can extract the MTC signal. To this end, the base station SB subtracts the decoded MBB signal from the received signal s and then it decodes the TCM signal s_MTC from the remaining signal by means of a dec DEC DEC MTC conforming to the specifications of LTE / LTE-A. 10 [3GPP] "Motivation for new WI on Low Complexity and Enhanced EU LTE Coverage for MTC", 3GPP TSG RAN Meeting # 64 RP-140845, Sophia Antipolis, France, 10 - 13 June 2014

Claims

REVENDICATIONS1. Multi-service transmission method corresponding respectively to sporadic communications and to cellular communications, using the same available band (Bu), characterized in that the cellular communications use a multicarrier modulation at M subcarriers and use all available band and communications sporadic use a small number of subcarriers among the M subcarriers.

The method of claim 1, wherein the sporadic communications from the same sensor use a single subcarrier among the subcarrier M with enhanced transmit power.

3. Method according to one of claims 1 and 2 wherein the sporadic communications use a multicarrier type of modulation FBMC.

4. Method according to one of claims 1 to 3 wherein the multicarrier modulation used by cellular communications is OFDM or FBMC type.

5. Multi-service telecommunication device (SB) corresponding respectively to sporadic communications and to cellular communications, using the same available band, characterized in that it comprises transmitting and receiving means for transmitting and receiving cellular communications using a multicarrier modulation with M subcarriers and using the entire available band (Bu) and receiving means adapted to receive sporadic communications using a reduced number of subcarriers among the M subcarriers.

6. Device (SB) for multi-service telecommunications according to claim 5 wherein the means for receiving sporadic communications from the same sensor are adapted to receive on a single subcarrier among the M subcarriers.

7. Multi-service telecommunications device (SB) according to one of claims 5 and 6 wherein the transmitting and receiving means for transmitting and receiving cellular communications respectively comprise a FBMC modulator and a FBMC demodulator.

8. Device (SB) for multi-service telecommunications according to one of claims 5 and 6 wherein the transmitting and receiving means for transmitting and receiving cellular communications respectively comprise an OFDM modulator and an OFDM demodulator. 3035758 11

9. The multi-service telecommunications device (SB) according to one of claims 5 to 8 wherein the means for receiving sporadic communications comprises a demodulator FBMC.

10. Device (SB) for multi-service telecommunications according to one of claims 5 to 9 further comprising a detector (DET MTC) frequency threshold exceeding the received signal to control a decoder (DEC MTC) of a corresponding signal sporadic communication.

11. A sensor transmitting sporadic communications characterized in that it is adapted to transmit using a single subcarrier among M subcarrier multicar carrier M 10 modulation reserved for standardized cellular communications such as LTE type.

12. The sensor of claim 11 comprising a modulator with selection of a single subcarrier and an amplifier of the modulated subcarrier.

13. The sensor of claim 12 wherein the modulator selects the only subcarrier from a parameterizable subassembly of M subcarriers.