FR3118367A1 - Décodage collaboratif d’une trame corrompue détectée par plusieurs stations de base avec optimisation de la charge du réseau d’accès - Google Patents
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Abstract
Un procédé (100) pour décoder une trame émise par un terminal d’un système de communication sans fil est mis en œuvre par un serveur d’un réseau d’accès. Le procédé (100) comporte les étapes suivantes : - sélection (102) d’une ou plusieurs stations de base susceptibles d’avoir détecté, sur un canal de communication, une trame corrompue correspondant à la trame à décoder, ladite sélection (102) étant réalisée de sorte que pour être sélectionnée une station de base n’a pas à communiquer préalablement au serveur une information relative à ladite trame corrompue éventuellement détectée, - émission (103) d’une requête à chaque station de base sélectionnée pour demander à ladite station de base sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée, - combinaison (104) des trames corrompues transmises par les différentes stations de base sélectionnées pour décoder la trame. Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
Domaine de l’invention
La présente invention appartient au domaine des systèmes de communication sans fil. Notamment, l’invention concerne une méthode pour décoder de façon collaborative une trame émise par un terminal et détectée simultanément par plusieurs stations de base.
Etat de la technique
Dans les systèmes de communication sans fil, il est connu d’utiliser la diversité spatiale pour améliorer les performances de décodage d’une trame émise par un émetteur.
La diversité spatiale peut être utilisée, notamment, lorsque plusieurs récepteurs situés à des positions différentes détectent chacun une trame corrompue correspondant à la trame émise par l’émetteur, sans qu’il ne soit possible de décoder ladite trame à partir d’une seule trame corrompue détectée par un récepteur. Il convient alors de combiner les différentes trames corrompues détectées par les différents récepteurs pour essayer de décoder la trame émise par l’émetteur.
Il existe plusieurs méthodes reposant sur le concept de la diversité spatiale. Ces méthodes se basent généralement sur des technologies MIMO (acronyme anglais de « Multiple-Input Multiple Output », « entrées multiples, sorties multiples » en français) et MRC (acronyme anglais de « Maximal-Ratio Combining », « combinaison à rapport maximal » en français).
De façon conventionnelle, dans la technologie MRC, tous les récepteurs qui ont détecté une trame envoient la trame détectée à un serveur central responsable de combiner les différentes trames détectées pour décoder la trame émise par l’émetteur. Cette méthode de décodage entraîne toutefois une charge importante au niveau du réseau d’accès, notamment en termes de bande passante du lien de communication reliant le serveur avec les stations de base, et en termes de capacités de calcul du serveur.
Dans une version incrémentale de la technologie MRC (I-MRC pour « Incremental-MRC »), plutôt que d’envoyer inconditionnellement la trame détectée, chaque récepteur qui a détecté une trame correspondant à la trame à décoder envoie au serveur une information relative à un niveau de qualité radio de la trame détectée (par exemple un niveau de rapport signal à bruit pour la trame détectée). Le serveur peut alors ordonner les récepteurs par ordre décroissant du niveau de qualité radio de la trame détectée, puis demander itérativement à chaque récepteur, dans l’ordre ainsi défini, de transmettre au serveur la trame détectée par ledit récepteur, et ceci tant que le serveur n’est pas capable de décoder la trame à partir des trames détectées déjà reçues. Cette méthode de décodage nécessite toutefois de nombreux échanges de communication entre le serveur et les différents récepteurs qui ont détecté une trame correspondant à la trame à décoder.
Il n’existe donc pas actuellement de solution satisfaisante, notamment en termes de charge du réseau d’accès, pour décoder de façon collaborative une trame émise par un émetteur à partir de plusieurs trames corrompues détectées respectivement par plusieurs récepteurs situés à des positions différentes.
La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant.
A cet effet, et selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention, un procédé pour décoder une trame émise par un terminal d’un système de communication sans fil lorsque ladite trame peut être reçue simultanément par plusieurs stations de base d’un réseau d’accès dudit système de communication sans fil. Le procédé est mis en œuvre par un serveur du réseau d’accès, le serveur étant connecté aux stations de base. Le procédé comporte les étapes suivantes :
- sélection d’une ou plusieurs stations de base susceptibles d’avoir détecté, sur un canal de communication, une trame corrompue correspondant à la trame à décoder, ladite sélection étant réalisée de sorte que pour être sélectionnée une station de base n’a pas à communiquer préalablement au serveur une information relative à ladite trame corrompue éventuellement détectée,
- émission d’une requête à chaque station de base sélectionnée pour demander à ladite station de base sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée,
- combinaison des trames corrompues transmises par les différentes stations de base sélectionnées pour décoder la trame.
Ainsi, seules certaines stations de base susceptibles d’avoir détecté la trame émise par le terminal sont sélectionnées pour participer au décodage collaboratif de la trame par le serveur. De telles dispositions permettent d’une part de limiter les échanges de communication entre le serveur et les stations de base du réseau d’accès, et d’autre part de limiter le nombre de trames qui devront être analysées et éventuellement combinées par le serveur (ce qui réduit les capacités de calcul nécessaires au niveau du serveur).
Comme cela sera détaillé par la suite, différentes méthodes peuvent être envisagées pour sélectionner des stations de base susceptibles d’avoir détecté la trame émise par le terminal. Il convient toutefois de noter que cette sélection est réalisée sans qu’une station de base n’ait à communiquer préalablement au serveur une information relative à la trame corrompue qu’elle a éventuellement détectée. De telles dispositions permettent, là encore, de limiter la charge la charge du réseau d’accès, notamment en termes de bande passante du lien de communication reliant le serveur avec les stations de base.
Le canal de communication est par exemple défini par une période de temps et une bande de fréquences dans lesquelles la trame est émise par le terminal à destination du réseau d’accès.
L’émission de la requête à chaque station de base sélectionnée peut être faite par diffusion (« multicast » ou « broadcast ») ou par une communication point à point (« unicast »).
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé comporte une étape préalable de réception d’une trame corrompue détectée sur ledit canal de communication par une première station de base. Ladite première station de base est configurée pour transmettre une trame corrompue lorsqu’un critère prédéterminé est vérifié.
Le critère peut être relatif à un niveau de qualité radio (par exemple la valeur d’un rapport signal à bruit du signal transportant la trame sur le canal de communication), à un numéro de séquence (par exemple si une trame corrompue est reçue entre deux trames présentant des numéros de séquence non consécutifs), à un identifiant du terminal (par exemple s’il est détecté que la trame corrompue a été émise par un terminal associé à un niveau d’importance élevé), etc.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le critère prédéterminé pour la transmission de la trame corrompue par la première station de base est vérifié lorsqu’un niveau de qualité radio pour une partie au moins de la trame corrompue est supérieur à un seuil prédéterminé.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape de sélection d’une station de base susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder comporte un calcul d’une distance entre ladite station de base et la première station de base.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape de sélection d’une station de base susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder comporte une comparaison de la distance entre ladite station de base et la première station de base avec un seuil prédéterminé.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape de sélection d’une station de base susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder est mise en œuvre par un algorithme d’apprentissage automatique basé sur une probabilité pour ladite station de base d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder connaissant la première station de base.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé comporte une étape préalable de détermination qu’une trame attendue aurait dû être reçue sur le canal de communication.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape de sélection d’une station de base susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder comporte une vérification si ladite station de base se situe dans une zone géographique prédéterminée correspondant à une position géographique estimée du terminal qui a émis la trame à décoder.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, en réponse à la requête émise par le serveur, une partie seulement de la trame corrompue est transmise par une station de base sélectionnée, et le serveur combine les parties des trames corrompues transmises par les différentes stations de base sélectionnées pour décoder la trame.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, plusieurs requêtes destinées à une même station de base sélectionnée, pour demander à ladite station de base sélectionnée de transmettre plusieurs trames corrompues différentes éventuellement reçues, sont concaténées et émises par le serveur en une seule fois dans un seul message de requête.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, en réponse à plusieurs requêtes émises par le serveur pour plusieurs trames différentes, plusieurs trames corrompues sont concaténées et transmises en une seule fois par une station de base sélectionnée.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un produit programme d’ordinateur comportant un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon l’un quelconque des modes de mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un serveur d’un réseau d’accès d’un système de communication sans fil, ledit serveur comportant un ou plusieurs processeurs configurés pour mettre en œuvre un procédé selon l’un quelconque des modes de mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un réseau d’accès d’un système de communication sans fil, ledit réseau d’accès comportant un serveur selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention.
Présentation des figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 7 qui représentent :
Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas nécessairement à une même échelle, sauf mention contraire.
Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention
La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans le cas d’un système de communication sans fil pour des applications du type M2M (acronyme anglo-saxon pour « Machine to Machine ») ou du type « Internet des objets » (« Internet of Things » ou IoT dans la littérature anglo-saxonne).
Dans un tel système de communication sans fil, les échanges de données sont essentiellement monodirectionnels, en l’occurrence sur un lien montant des terminaux vers un réseau d’accès dudit système. Afin de minimiser les risques de perdre une trame (un message) émis par un terminal, la planification du réseau d’accès est souvent réalisée de telle sorte qu’une zone géographique donnée est couverte simultanément par plusieurs stations de base, de telle manière qu’une trame émise par un terminal peut être reçue par plusieurs stations de base du réseau d’accès. On entend par là qu’une même trame émise par un terminal peut être reçue et traitée par plusieurs stations de base (et non pas seulement par une unique station de base à laquelle le terminal serait associé).
La représente schématiquement un exemple d’un tel système 10 de communication sans fil. Le système 10 de communication sans fil comprend des terminaux 20 et un réseau d’accès 30 comprenant des stations de base 40 et un serveur 50. Les stations de base 40 sont connectées au serveur 50 par des liens de communication filaires ou sans fil. Le réseau d’accès 30 est connecté à un réseau principal 60 (« backbone »), comme par exemple le réseau Internet.
Chaque station de base 40 est adaptée à recevoir des trames d’un terminal 20 qui se trouve à sa portée. Une trame émise par un terminal 20 peut comporter notamment un identifiant du terminal permettant d’identifier ledit terminal 20. Chaque trame ainsi reçue est par exemple transmise au serveur 50 du réseau d’accès 30, éventuellement accompagnée d’autres informations comme un identifiant de la station de base 40 qui l’a reçue, une valeur représentative de la qualité du signal radio transportant la trame, la fréquence centrale sur laquelle la trame a été reçue, une date à laquelle la trame a été reçue, etc. Le serveur 50 peut alors traiter l’ensemble des trames reçues des différentes stations de base 40. Le serveur 50 peut notamment être responsable du décodage d’une trame détectée par une station de base 40.
Le système 10 de communication sans fil est par exemple un réseau étendu sans fil à basse consommation électrique connu sous le terme LPWAN (acronyme anglais de « Low Power Wide Area Network »). Un tel système de communication sans fil est un réseau d’accès à longue portée (supérieure à un kilomètre, voire même supérieure à quelques dizaines de kilomètres), à faible consommation énergétique (par exemple une consommation énergétique lors de la transmission ou de la réception d’une trame inférieure à 100 mW, voire inférieure à 50 mW, voire même inférieure à 25 mW), et dont les débits sont généralement inférieurs à 1 Mbits/s. De tels systèmes de communication sans fil sont particulièrement adaptés pour des applications impliquant des objets connectés.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le système 10 de communication sans fil peut être un système de communication à bande ultra étroite. Par « bande ultra étroite » (« Ultra Narrow Band » ou UNB dans la littérature anglo-saxonne), on entend que le spectre fréquentiel instantané des signaux radio émis par les terminaux est de largeur fréquentielle inférieure à deux kilohertz, voire inférieure à un kilohertz. Un tel système permet de limiter significativement la consommation électrique des terminaux lorsqu’ils communiquent avec le réseau d’accès.
La détection d’une trame au niveau d’une station de base 40 correspond par exemple à la détection d’un motif de synchronisation indiquant le début d’une trame. Le motif de synchronisation correspond par exemple à un ensemble de symboles radio prédéfinis. La détection d’une trame peut également comporter l’identification de certains paramètres de contrôle de la trame comme par exemple un identifiant du terminal qui a émis la trame, un numéro de séquence de la trame, etc.
Le décodage d’une trame suppose en revanche de pouvoir décoder l’ensemble des données contenues dans la trame (non seulement les données de contrôle, mais aussi les données utiles). Ce décodage peut être mis en œuvre au niveau du serveur 50.
Il arrive qu’une trame émise par un terminal 20 et détectée par une station de base 40 ne puisse pas être décodée, par exemple parce que le signal qui transportait la trame a subi des interférences et/ou que le niveau de qualité radio du signal est trop faible pour permettre un décodage complet et correct de la trame. Dans un tel cas, et en supposant que plusieurs stations de base 40 situées à des positions différentes ont également détecté une trame corrompue correspondant à la trame émise par l’émetteur, il est possible de procéder à un décodage collaboratif de la trame en utilisant la diversité spatiale. Notamment, il est possible de combiner les différentes trames corrompues détectées par les différentes stations de base pour essayer de décoder la trame émise par le terminal 20.
Il existe différentes méthodes reposant sur le concept de la diversité spatiale et la combinaison de différentes trames corrompues (ou portions de trames corrompues) reçues par différents récepteurs, afin de décoder complètement une trame attendue. Ces méthodes se basent généralement sur des technologies MIMO ou MRC. Ces méthodes conventionnelles sont considérées comme connues par l’homme du métier. Le choix d’une méthode particulière de combinaison de plusieurs trames corrompues ne constitue qu’une variante de l’invention.
Le cœur de l’invention réside en revanche sur un procédé particulier pour collecter les différentes trames corrompues à combiner. Le procédé selon l’invention vise notamment à limiter la charge du réseau d’accès 30, c’est-à-dire à limiter les échanges entre les stations de base 40 et le serveur 50 pour décoder une trame.
Le serveur 50 peut notamment être utilisé pour mettre en œuvre les étapes principales du procédé de décodage selon l’invention. A cette fin, le serveur 50 comporte un circuit de traitement comportant un ou plusieurs processeurs et des moyens de mémorisation (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans lesquels est mémorisé un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter pour mettre en œuvre les étapes du procédé de décodage. Alternativement ou en complément, le circuit de traitement du serveur 50 comporte un ou plusieurs circuits logiques programmables (FPGA, PLD, etc.), et/ou un ou plusieurs circuits intégrés spécialisés (ASIC), et/ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc., adaptés à mettre en œuvre des étapes du procédé de décodage. En d’autres termes, le serveur 50 comporte des moyens logiciels et/ou matériels pour mettre en œuvre le procédé de décodage selon l’invention.
La représente schématiquement les principales étapes d’un premier mode de mise en œuvre du procédé 100 de décodage selon l’invention. La en illustre un exemple de mise en œuvre par le réseau d’accès 30.
Le procédé 100 comporte tout d’abord la réception 101a par le serveur 50 d’une trame corrompue émise par le terminal 20 et détectée par une première station de base 41 sur un canal de communication. Le canal de communication est par exemple défini par une période de temps et une bande de fréquences dans lesquelles la trame est émise par le terminal à destination du réseau d’accès.
Le procédé 100 comporte ensuite la sélection 102, par le serveur 50, d’une ou plusieurs stations de base 42 susceptibles d’avoir détecté, sur ledit canal de communication, une trame corrompue correspondant à la trame à décoder. Toutefois, l’étape de sélection 102 est réalisée de telle sorte que, pour être sélectionnée, une station de base 42 n’a pas à communiquer préalablement au serveur 50 une information relative à ladite trame corrompue éventuellement détectée.
Le procédé 100 comporte ensuite l’émission 103, par le serveur 50, d’une requête à chaque station de base 42 sélectionnée pour demander à ladite station de base 42 sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée. L’émission 103 de la requête à chaque station de base 42 sélectionnée peut être faite par diffusion (« multicast » ou « broadcast ») ou par une communication point à point (« unicast »). La requête peut notamment comporter des informations sur la trame (par exemple la fréquence ou la période de temps auxquelles la trame est sensée avoir été émise, un numéro de séquence supposé de la trame, un identifiant du terminal supposé avoir émis la trame, etc.).
Enfin, le serveur effectue une combinaison 104 des trames corrompues transmises par les différentes stations de base 42 sélectionnées pour décoder la trame.
Sur les figures, la référence 40 représente, de façon générale, une station de base du réseau d’accès 30 ; la référence 41 représente la première station de base impliquée à l’étape 101a ; et la référence 42 représente les stations de base sélectionnées à l’étape 102 et impliquées à l’étape 103.
Ainsi, seules certaines stations de base 42 susceptibles d’avoir détecté la trame émise par le terminal 20 sont sélectionnées pour participer au décodage collaboratif de la trame par le serveur 50. L’ensemble 43 des stations de base 42 sélectionnées est représenté sur la par la région en pointillé.
De telles dispositions permettent d’une part de limiter les échanges de communication entre le serveur et les stations de base du réseau d’accès (ce qui limite la charge du réseau d’accès), et d’autre part de limiter le nombre de trames qui devront être analysées et éventuellement combinées par le serveur (ce qui réduit les capacités de calcul nécessaires au niveau du serveur). Il est important de noter que l’étape de sélection 102 est réalisée sans qu’une station de base 42 n’ait à communiquer préalablement au serveur une information relative à la trame corrompue qu’elle a éventuellement détectée.
La première station de base 41 peut être configurée pour transmettre une trame corrompue lorsqu’un critère prédéterminé est vérifié. Le critère peut être relatif à un niveau de qualité radio (par exemple la valeur d’un rapport signal à bruit du signal transportant la trame sur le canal de communication). Le critère prédéterminé pour la transmission de la trame corrompue par la première station de base 41 peut notamment être considéré comme vérifié lorsqu’un niveau de qualité radio pour une partie au moins de la trame corrompue est supérieur à un seuil prédéterminé. De telles dispositions permettent là encore de limiter la charge du réseau d’accès puisque seule une trame présentant un niveau de qualité radio suffisant (c’est-à-dire une trame susceptible d’être décodée ou au moins de participer efficacement au décodage de la trame par combinaison avec d’autres trames reçues par d’autres stations de base) sera transmise par une première station de base 41.
Le critère prédéterminé peut également être relatif à un numéro de séquence. Par exemple si une trame corrompue est reçue entre deux trames présentant respectivement des numéros de séquence N et (N+2), alors la trame corrompue correspond vraisemblablement à la trame de numéro de séquence (N+1), et il est avantageux d’essayer de décoder cette trame.
Le critère prédéterminé peut également être relatif à un identifiant du terminal. Par exemple s’il est détecté que la trame corrompue a été émise par un terminal associé à un niveau d’importance élevé, alors il est avantageux d’essayer de décoder cette trame.
D’autres critères peuvent être envisagés pour déclencher la transmission d’une trame corrompue par la première station de base 41, et le choix d’un critère particulier ne constitue qu’une variante de l’invention.
Différentes méthodes sont envisageables pour mettre en œuvre la sélection 102 des stations de base 42 susceptibles d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder.
La sélection 102 peut notamment se baser sur la distance séparant des stations de base. Par exemple, une station de base 42 est sélectionnée si la distance entre ladite station de base 42 et la première station de base 41 est inférieure à un seuil prédéterminé. En effet, les stations de base qui sont situées à proximité de la première station de base ont une probabilité plus importante d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder.
L’étape de sélection 102 peut également être mise en œuvre par un algorithme d’apprentissage automatique basé sur une probabilité pour une station de base d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder connaissant la première station de base 41. Il est par exemple envisageable d’estimer la probabilité conditionnelle pour une station de base d’avoir reçu une trame particulière sachant que la première station de base 41 a reçu ladite trame, une trame précédente à ladite trame, et/ou une trame consécutive à ladite trame. En utilisant des métadonnées accumulées dans le passé, il est possible d’entrainer un modèle d'apprentissage automatique supervisé (arbre de décision, machine à vecteurs de support (ou SVM pour « Support Vector Machine »), algorithme d’apprentissage profond, etc.) pour estimer la valeur de cette probabilité. Il est alors envisageable de sélectionner les stations de base présentant une valeur de probabilité supérieur à un seuil prédéterminé, ou bien de sélectionner un certain nombre de stations de base présentant les valeurs de probabilité les plus élevées.
La représente un diagramme de séquence illustrant le premier mode de mise en œuvre du procédé de décodage décrit en référence aux et 3. Le diagramme de séquence illustre les étapes suivantes :
- émission 201 d’une trame par un terminal 20 à destination du réseau d’accès 30, la trame étant détectée par une première station de base 40-1 et trois autres stations de base 40-2, 40-3, 40-4,
- transmission 202 de la trame détectée par la première station de base 41 (40-1) au serveur 50,
- réception 101a par le serveur 50 de la trame corrompue transmise par la première station de base 41,
- sélection 102 de deux stations de base 42 (40-2 et 40-3) susceptibles d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder,
- émission 103 d’une requête à chaque station de base 42 sélectionnée pour demander à ladite station de base 42 sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée,
- transmission 203, par chaque station de base 42 sélectionnée, de la trame corrompue détectée par ladite station de base 42,
- combinaison 104 des trames corrompues transmises par les différentes stations de base 42 sélectionnées pour décoder la trame.
Il convient de noter que, dans d’autres exemples que celui illustré à la , une station de base 42 sélectionnée pourrait ne pas avoir détecté de trame correspondant à la trame à décoder. Dans ce cas, la station de base ne répondrait pas à la requête émise par le serveur.
La représente schématiquement les principales étapes d’un deuxième mode de mise en œuvre du procédé de décodage selon l’invention. La en illustre un exemple de mise en œuvre par le réseau d’accès.
Dans ce deuxième mode de mise en œuvre, le procédé 100 comporte une détermination 101b par le serveur 50 qu’une trame attendue aurait dû être reçue sur un canal de communication. Par exemple, le serveur 50 connaît la période à laquelle le terminal 20 émet des trames. Le serveur peut donc estimer à quel moment une trame en provenance du terminal 20 doit être reçue. Si le serveur ne reçoit pas de trame en provenance du terminal 20 au moment estimé, alors il est déterminé qu’une trame attendue aurait dû être reçue.
Le procédé 100 comporte ensuite la sélection 102, par le serveur 50, d’une ou plusieurs stations de base 42 susceptibles d’avoir détecté, sur ledit canal de communication, une trame corrompue correspondant à la trame attendue.
Le procédé 100 comporte ensuite l’émission 103, par le serveur 50, d’une requête à chaque station de base 42 sélectionnée pour demander à ladite station de base 42 sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée.
Enfin, le serveur effectue une combinaison 104 des trames corrompues transmises par les différentes stations de base 42 sélectionnées pour décoder la trame.
Les étapes de sélection 102, d’émission 103 et de combinaison 104 sont similaires à celles décrites pour le premier mode de mise en œuvre. Le deuxième mode de mise en œuvre se distingue donc du premier mode de mise en œuvre par la manière dont le procédé est déclenché (étape 101a pour le premier mode de mise en œuvre et étape 101b pour le deuxième mode de mise en œuvre).
L’ensemble 43 des stations de base 42 sélectionnées est représenté sur la par une région en pointillé.
La représente un diagramme de séquence illustrant le deuxième mode de mise en œuvre du procédé de décodage décrit en référence aux figures 5 et 6. Le diagramme de séquence illustre les étapes suivantes :
- émission 201 d’une trame par un terminal 20 à destination du réseau d’accès 30, la trame étant détectée par quatre stations de base 40-1, 40-2, 40-3, 40-4 (mais aucune ne transmet la trame au serveur 50),
- détermination 101b, par le serveur 50, qu’une trame attendue aurait dû être reçue,
- sélection 102 de trois stations de base 42 (40-1, 40-2 et 40-3) susceptibles d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame attendue,
- émission 103 d’une requête à chaque station de base 42 sélectionnée pour demander à ladite station de base 42 sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée,
- transmission 203, par chaque station de base 42 sélectionnée, de la trame corrompue détectée par ladite station de base 42,
- combinaison 104 des trames corrompues transmises par les différentes stations de base 42 sélectionnées pour décoder la trame.
Il convient de noter que, dans d’autres exemples que celui illustré à la , une station de base 42 sélectionnée pourrait ne pas avoir détecté de trame correspondant à la trame attendue. Dans ce cas, la station de base ne répondrait pas à la requête émise par le serveur.
Quel que soit le mode de mise en œuvre considéré, l’étape de sélection 102 peut également être mise en œuvre de telle sorte qu’une station de base 42 est sélectionnée si elle se situe dans une zone géographique prédéterminée correspondant à une position géographique estimée du terminal 20 qui a émis la trame à décoder. Ceci est illustré sur la dans laquelle une zone géographique 70 est représentée. Cette zone géographique 70 correspond à une position géographique estimée du terminal 20 qui a émis la trame attendue (ou autrement dit la trame à décoder). Dans l’exemple considéré, cette zone géographique 70 correspond à un cercle dont le centre est la position estimée du terminal 20 et le rayon correspond à une marge d’erreur associée à la précision de géolocalisation du terminal 20 par le réseau d’accès 30.
L’étape de sélection 102 peut également être mise en œuvre de telle sorte qu’une station de base 42 est sélectionnée si une combinaison (par exemple un cumul ou une alternative) des conditions de sélection précédemment décrites sont satisfaites. Par exemple, une station de base 42 est sélectionnée si elle est située à proximité d’une première station de base 41 et/ou si elle est située dans une zone géographique 70 correspondant à une position géographique estimée du terminal 20 qui a émis la trame à décoder.
Différentes méthodes peuvent être envisagées pour estimer la position géographique du terminal 20 qui a émis la trame à décoder. Par exemple le terminal 20 peut être équipé d’un système de positionnement par satellites et avoir préalablement renseigné le réseau d’accès sur sa position géographique. Selon un autre exemple, le réseau d’accès peut avoir préalablement estimé la position géographique du terminal 20 à partir de méthodes de multilatération basées sur des différences de temps d’arrivée (TDOA pour « Time Difference Of Arrival ») ou des différences de fréquences d’arrivée (« FDOA » pour « Frequency Difference Of Arrival ») ou des différences d’angles d’arrivée (AOA pour « Angle Of Arrival ») de signaux radio provenant du terminal 20. Selon encore un autre exemple, le réseau d’accès peut avoir préalablement estimé la position géographique du terminal 20 à partir de méthodes de classification ou de régression basées sur des signatures radio de signaux radio provenant du terminal 20 (« radio fingerprinting » dans la littérature anglo-saxonne). Ces méthodes conventionnelles pour estimer la position du terminal 20 sont considérées comme connues pour l’homme du métier.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, en réponse à la requête émise par le serveur, une partie seulement de la trame corrompue est transmise par une station de base 42 sélectionnée, et le serveur 50 combine les parties des trames corrompues transmises par les différentes stations de base 42 sélectionnées pour décoder la trame. De telles dispositions permettent de limiter davantage la charge du réseau d’accès. Par exemple, seules les parties de la trame qui présentent un niveau de qualité supérieur à un seuil prédéterminé sont transmises en réponse à la requête du serveur. En d’autres termes, seules les parties de la trame corrompue détectée par une station de base 42 sélectionnée qui pourront participer efficacement au décodage de la trame sont transmises par ladite station de base 42. Cela évite de transmettre inutilement des parties de trame dont le niveau de qualité est tellement mauvais qu’elles ne pourront pas aider au décodage de la trame.
Eventuellement, une requête émise par le serveur 50 peut contenir une information relative à un critère particulier permettant de déterminer quelles parties d’une trame corrompue détectée doivent être transmises en réponse à la requête. Par exemple, la requête peut indiquer un seuil de rapport signal à bruit, et seules les parties de la trame présentant un rapport signal à bruit supérieur à ce seuil sont transmises en réponse à la requête. Une « partie » de la trame peut par exemple correspondre à un ou plusieurs symboles radio, ou à un ou plusieurs bits de données de la trame.
Dans les modes de mise en œuvre décrits ci-avant, il est considéré que le serveur 50 émet une requête aux stations de base 42 sélectionnées sans attendre, c’est-à-dire dès que le serveur 50 reçoit une trame corrompue ou dès que le serveur 50 détermine qu’une trame attendue aurait dû être reçue. Il est toutefois envisageable d’introduire une période d’accumulation pendant laquelle plusieurs requêtes destinées à une même station de base sont accumulées au niveau du serveur 50 puis incluses dans un seul et même message émis à la fin de la période d’accumulation. Une station de base 42 qui reçoit un tel message comprenant plusieurs requêtes peut alors transmettre plusieurs trames corrompues concaténées dans un seul et même message de réponse. De telles dispositions permettent de limiter encore davantage la charge du réseau d’accès 30 puisque le nombre de messages de requête et le nombre de messages de réponse est réduit.
Pour accumuler plusieurs requêtes à émettre dans un seul message de requête, ou pour accumuler plusieurs trames corrompues à concaténer dans un seul message de réponse, le serveur 50 et les stations de base 40 peuvent notamment comporter une mémoire tampon.
La illustre, à titre d’exemple, un scénario dans lequel le serveur 50 accumule plusieurs requêtes à émettre à différentes stations de base pendant une période d’accumulation Tacc.
Pendant la période d’accumulation Tacc, le serveur 50 reçoit, dans une première étape 101a, une trame corrompue A1transmise (Tx) par une station de base 40-1 jouant le rôle de première station de base 41 pour une trame A à décoder. Pendant la période d’accumulation Tacc, le serveur 50 reçoit également, dans une deuxième étape 101a, une trame corrompue B2transmise par une station de base 40-2 jouant le rôle de première station de base 41 pour une trame B à décoder. De plus, pendant la période d’accumulation Tacc, le serveur 50 détermine, dans une étape 101b, qu’une trame C aurait dû être reçue.
A la fin de la période d’accumulation, le serveur 50 met en œuvre l’étape 102 de sélection 50 des stations de base susceptibles d’avoir détectées des trames corrompues correspondant aux trames A, B et C à décoder. Dans l’exemple illustré à la , à l’étape 102, les stations de base 40-2 et 40-3 sont sélectionnées pour aider au décodage de la trame A ; les stations de base 40-1 et 40-3 sont sélectionnées pour aider au décodage de la trame B ; les stations de base 40-1, 40-2 et 40-3 sont sélectionnées pour aider au décodage de la trame C.
Puis, à l’étape 103, au lieu d’émettre à chaque station de base 42 sélectionnée des requêtes individuelles pour chaque trame à décoder, le serveur 50 émet à chaque station de base sélectionnée 42 un seul message de requête (Req) comportant plusieurs requêtes destinées à ladite station de base. Dans l’exemple considéré, le serveur 50 envoie à la station de base 40-1 un message de requête comportant deux requêtes respectivement pour les trames B et C ; le serveur 50 envoie à la station de base 40-2 un message de requête comportant deux requêtes respectivement pour les trames A et C ; et le serveur 50 envoie à la station de base 40-3 un message de requête comportant trois requêtes respectivement pour les trames A, B et C. En réponse, la station de base 40-1 transmet un message de réponse (Rsp) dans lequel sont concaténées les trames corrompues B1et C1qu’elle a reçues ; la station de base 40-2 transmet un message de réponse (Rsp) dans lequel sont concaténées les trames corrompues A2et C2qu’elle a reçues ; la station de base 40-3 transmet un message de réponse (Rsp) dans lequel sont concaténées les trames corrompues A3et B3qu’elle a reçues.
A l’étape 104, le serveur 50 peut alors combiner les trames corrompues A1, A2et A3pour décoder la trame A ; le serveur peut combiner les trames corrompues B1, B2et B3pour décoder la trame B ; le serveur peut combiner les trames corrompues C1et C2pour décoder la trame C.
Il convient de noter que, dans l’exemple illustré à la , les stations de base 40-1 et 40-2 ont chacune détecté une trame corrompue pour chacune des trames A, B et C. La station de base 40-3 en revanche a détecté une trame corrompue uniquement pour les trames A et B. La station de base 40-3 ne peut donc pas répondre à la requête du serveur 50 de transmettre une trame corrompue correspondant à la trame C.
Dans les modes de mise en œuvre décrits ci-avant, il est considéré que lorsqu’une station de base 42 reçoit un message de requête comportant une ou plusieurs requêtes, ladite station de base 42 transmet sans attendre la ou les trames corrompues indiquées dans le message de requête. Ceci correspond à un mode de fonctionnement synchrone pour lequel une réponse est envoyée sans attendre dès qu’une requête est reçue. Il est toutefois également envisageable de mettre en œuvre un mode de fonctionnement asynchrone pour lequel plusieurs trames corrompues qui doivent être transmises par une station de base 42 au serveur 50 sont accumulées par ladite station de base 42 pendant une période d’accumulation, et les trames corrompues sont concaténées dans un seul et même message de réponse transmis par la station de base 42 à la fin de la période d’accumulation. Le message de réponse transmis par la station de base 42 peut répondre à plusieurs requêtes individuelles émises successivement par le serveur 50 pour plusieurs trames différentes, ou bien à un seul message de requête émis par le serveur 50 et comportant plusieurs requêtes pour plusieurs trames différentes.
Une requête individuelle émise par le serveur 50, ou un message de requête comportant plusieurs requêtes, peut comporter un paramètre pour indiquer si la ou les requêtes peuvent ou doivent être traitées de façon synchrone ou asynchrone par la station de base 42. Dans le cas où le traitement peut ou doit être fait de façon asynchrone, la requête individuelle ou le message de requête peut comporter un paramètre pour indiquer une durée de la période d’accumulation ou une fenêtre temporelle dans laquelle la réponse doit être faite.
De telles dispositions permettent là encore de limiter la charge du réseau d’accès. En effet, lorsqu’une station de base répond à plusieurs requêtes avec une seule réponse, la quantité de données transmises par la station de base au serveur est réduite car il n’est alors pas nécessaire de dupliquer des informations de contrôle dans plusieurs réponses (une seule réponse comportant des informations de contrôle et les trames corrompues détectées représente une quantité de données moins importante que plusieurs réponses comportant chacune des informations de contrôle et une trame corrompue).
En outre, cela permet d’optimiser l’utilisation du canal de communication (il faut moins de ressources radio pour transmettre une seule réponse comportant plusieurs trames corrompues concaténées que pour transmettre plusieurs réponses comportant chacune une seule trame corrompue).
De plus, si la station de base est de type semi-duplex, cela permet de limiter la durée pendant laquelle une station de base est en mode émission et donc indisponible pour recevoir une trame émise par un terminal (il faut moins de temps pour transmettre une seule réponse comportant plusieurs trames corrompues concaténées que pour transmettre plusieurs réponses comportant chacune une seule trame corrompue).
Plutôt que de concaténer des trames corrompues entières, il est également possible de concaténer des parties de trames corrompues (par exemple dans le cas où seules les parties d’une trame qui présentent un certain niveau de qualité doivent être transmises en réponse à une requête du serveur).
La illustre, à titre d’exemple, un scénario dans lequel les stations de base 40-1, 40-2 et 40-3 accumulent, pendant une période d’accumulation Tacc, plusieurs requêtes individuelles émises successivement par le serveur 50 pour des trames A, B et C à décoder.
Le serveur 50 reçoit, dans une étape 101a, une trame corrompue A1transmise (Tx) par la station de base 40-1 jouant le rôle de première station de base 41 pour la trame A. Le serveur 50 sélectionne alors, au cours d’une étape 102, les stations de base 40-2 et 40-3 pour aider au décodage de la trame A. Le serveur émet une requête individuelle (Req) à chacune des stations de base 40-2 et 40-3 pour leur demander de transmettre une trame corrompue éventuellement reçue correspondant à la trame A. Toutefois, les stations de base 40-2 et 40-3 ne répondent pas immédiatement à la requête.
Le serveur 50 reçoit, dans une autre étape 101a, une trame corrompue B1transmise (Tx) par la station de base 40-2 jouant le rôle de première station de base 41 pour la trame B. Le serveur 50 sélectionne alors, au cours d’une étape 102, les stations de base 40-1 et 40-3 pour aider au décodage de la trame B. Le serveur 50 émet une requête individuelle (Req) à chacune des stations de base 40-1 et 40-3 pour leur demander de transmettre une trame corrompue éventuellement reçue correspondant à la trame B. Toutefois, les stations de base 40-1 et 40-3 ne répondent pas immédiatement à la requête.
Aussi, le serveur détermine, au cours d’une étape 101b, qu’une trame C aurait dû être reçue. Le serveur 50 sélectionne alors, au cours d’une étape 102, les stations de base 40-1, 40-2 et 40-3 pour aider au décodage de la trame C. Le serveur 50 émet une requête individuelle (Req) à chacune des stations de base 40-1, 40-2 et 40-3 pour leur demander de transmettre une trame corrompue éventuellement reçue correspondant à la trame C. Toutefois, les stations de base 40-1, 40-2 et 40-3 ne répondent pas immédiatement à la requête.
A la fin de la période d’accumulation Tacc, la station de base 40-1 transmet un message de réponse (Rsp) dans lequel sont concaténées les trames corrompues B1et C1qu’elle a reçues ; la station de base 40-2 transmet un message de réponse (Rsp) dans lequel sont concaténées les trames corrompues A2et C2qu’elle a reçues ; la station de base 40-3 transmet un message de réponse (Rsp) dans lequel sont concaténées les trames corrompues A3, B3qu’elle a reçues. Dans l’exemple considéré, la station de base 40-3 n’a pas détecté de trame corrompue correspondant à la trame C. La station de base 40-3 ne peut donc pas répondre à la requête du serveur 50 de transmettre une trame corrompue correspondant à la trame C.
A l’étape 104, le serveur 50 peut alors combiner les trames corrompues A1, A2et A3pour décoder la trame A ; le serveur peut combiner les trames corrompues B1, B2et B3pour décoder la trame B ; le serveur peut combiner les trames corrompues C1et C2pour décoder la trame C.
Les modes de mise en œuvre décrits aux figures 8 et 9 peuvent bien entendu être combinées pour introduire une période d’accumulation aussi bien du côté du serveur que du côté des stations de base.
La description ci-avant illustre clairement que, par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs fixés. En particulier, le procédé 100 selon l’invention permet un décodage collaboratif d’une trame émise par un terminal 20 dans lequel plusieurs stations de base 42 sont impliquées, mais la charge du réseau d’accès 30 et la complexité au niveau du serveur 50 sont significativement réduites par rapport aux solutions conventionnelles.
De manière générale, il est à noter que les modes de mise en œuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d’exemples non limitatifs, et que d’autres variantes sont par conséquent envisageables. Notamment, différentes méthodes peuvent être envisagées pour sélectionner les stations de base 42 qui doivent participer au décodage collaboratif, ou pour combiner les trames corrompues transmises par ces stations de base 42 sélectionnées. Le choix d’une méthode particulière parmi ces différentes méthodes envisageables ne constitue qu’une variante de l’invention. L’invention repose notamment sur le fait que la sélection 102 des stations de base 42 est réalisée de sorte que, pour être sélectionnée, une station de base 42 n’a pas à communiquer préalablement au serveur 50 une information relative à la trame à décoder.
Claims (14)
- Procédé (100) pour décoder une trame émise par un terminal (20) d’un système (10) de communication sans fil, ladite trame pouvant être reçue simultanément par plusieurs stations de base (40) d’un réseau d’accès (30) dudit système (10) de communication sans fil, ledit procédé (100) étant mis en œuvre par un serveur (50) dudit réseau d’accès (30), ledit serveur (50) étant connecté auxdites stations de base (40), ledit procédé (100) comportant les étapes suivantes :
- sélection (102) d’une ou plusieurs stations de base (42) susceptibles d’avoir détecté, sur un canal de communication, une trame corrompue correspondant à la trame à décoder, ladite sélection (102) étant réalisée de sorte que pour être sélectionnée une station de base (42) n’a pas à communiquer préalablement au serveur (50) une information relative à ladite trame corrompue éventuellement détectée,
- émission (103) d’une requête à chaque station de base (42) sélectionnée pour demander à ladite station de base (42) sélectionnée de transmettre la trame corrompue éventuellement détectée,
- combinaison (104) des trames corrompues transmises par les différentes stations de base (42) sélectionnées pour décoder la trame.
- Procédé (100) selon la revendication 1 comportant une étape préalable de réception (101a) d’une trame corrompue détectée sur ledit canal de communication par une première station de base (41), ladite première station de base (41) étant configurée pour transmettre une trame corrompue lorsqu’un critère prédéterminé est vérifié.
- Procédé (100) selon la revendication 2 dans lequel le critère prédéterminé pour la transmission de la trame corrompue par la première station de base (41) est vérifié lorsqu’un niveau de qualité radio pour une partie au moins de la trame corrompue est supérieur à un seuil prédéterminé.
- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 dans lequel l’étape de sélection (102) d’une station de base (42) susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder comporte un calcul d’une distance entre ladite station de base (42) et la première station de base (41).
- Procédé (100) selon la revendication 4 dans lequel l’étape de sélection (102) d’une station de base (42) susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder comporte une comparaison de la distance entre ladite station de base (42) et la première station de base (41) avec un seuil prédéterminé.
- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 dans lequel l’étape de sélection (102) d’une station de base (42) susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder est mise en œuvre par un algorithme d’apprentissage automatique basé sur une probabilité pour ladite station de base d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder connaissant la première station de base (41).
- Procédé (100) selon la revendication 1 comportant une étape préalable de détermination (101b) qu’une trame attendue aurait dû être reçue sur le canal de communication.
- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel l’étape de sélection (102) d’une station de base (42) susceptible d’avoir détecté une trame corrompue correspondant à la trame à décoder comporte une vérification si ladite station de base (42) se situe dans une zone géographique (70) prédéterminée correspondant à une position géographique estimée du terminal (20) qui a émis la trame à décoder.
- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel, en réponse à la requête émise par le serveur, une partie seulement de la trame corrompue est transmise par une station de base (42) sélectionnée, et le serveur (50) combine les parties des trames corrompues transmises par les différentes stations de base (42) sélectionnées pour décoder la trame.
- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel plusieurs requêtes, destinées à une même station de base (42) sélectionnée, pour demander à ladite station de base (42) sélectionnée de transmettre plusieurs trames corrompues différentes éventuellement reçues, sont concaténées et émises par le serveur (50) en une seule fois dans un seul message de requête.
- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel, en réponse à plusieurs requêtes émises par le serveur (50) pour plusieurs trames différentes, plusieurs trames corrompues sont concaténées et transmises en une seule fois par une station de base (42) sélectionnée.
- Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
- Serveur (50) d’un réseau d’accès d’un système (10) de communication sans fil, ledit serveur (50) étant caractérisé en ce qu’il comporte un ou plusieurs processeurs configurés pour mettre en œuvre un procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
- Réseau d’accès (30) d’un système (10) de communication sans fil, ledit réseau d’accès (30) comportant un serveur (50) selon la revendication 13.
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Patent Citations (1)
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Non-Patent Citations (1)
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| BALANUTA ARTUR ARTUR@CMU EDU ET AL: "A cloud-optimized link layer for low-power wide-area networks", PROCEEDINGS OF THE 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MOBILE SYSTEMS, APPLICATIONS, AND SERVICES, ACMPUB27, NEW YORK, NY, USA, 15 June 2020 (2020-06-15), pages 247 - 259, XP058453086, ISBN: 978-1-4503-7954-0, DOI: 10.1145/3386901.3388915 * |
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