FR3137234A1

FR3137234A1 - Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC

Info

Publication number: FR3137234A1
Application number: FR2206422A
Authority: FR
Inventors: Raphaël Visoz; Ali KHANSA
Original assignee: Orange SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-12-29
Also published as: WO2024002898A1

Abstract

Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC La présente invention se rapporte à un procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à sources (), éventuellement relais et une destination, , . Dans une telle solution, lorsqu’une source n’a pas pu être décodée par la destination, cette dernière détermine un ensemble actif () de nœuds parmi l’ensemble des nœuds du système ayant décodé la source puis organise une retransmission simultanée, par l’intermédiaire de cet ensemble actif , d’un message émis par cette dernière. Figure pour l’abrégé : FIGURE 1

Description

Procédé de retransmission coopérative dans un système OMAMRC

1. Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte au domaine des communications numériques. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte plus particulièrement à la transmission de données codées entre au moins deux sources et une destination avec relayage par des nœuds pouvant être des relais ou des sources.

Il est entendu qu’un relais n’a pas de message à transmettre. Un relais est un nœud dédié au relayage des messages des sources tandis qu’une source a son propre message à transmettre et peut en outre dans certain cas relayer les messages des autres sources (dans ce cas, la source est dite coopérative).

Il existe de nombreuses techniques de relayage connues sous leur appellation anglo-saxonne : «amplify and forward», «decode and forward», «compress-and-forward», «non-orthogonal amplify and forward»,« dynamic decode and forward», etc.

L’invention s’applique notamment, mais non exclusivement, à la transmission de données via des réseaux mobiles, par exemple pour des applications en temps réel, ou par exemple via des réseaux de capteurs.

Un tel réseau de capteurs est un réseau multi-utilisateurs, comprenant plusieurs sources, plusieurs relais et un destinataire, pouvant utiliser un schéma d’accès multiple orthogonal du canal de transmission entre les sources et la destination, noté OMAMRC (« Orthogonal Multiple-Access Multiple-Relay Channel »selon la terminologie anglo-saxonne).

Selon ce schéma, l’orthogonalité entre les transmissions des sources et des relais peut être obtenue par un multiplexage en temps sous forme d’intervalles de temps disjoints.

2. Art antérieur et ses inconvénients

Il est connu de la demande WO 2019/162592 publiée le 29 août 2019 un système de télécommunication OMAMRC qui comprend sources, éventuellement relais et une destination, , avec une mise en œuvre d’un schéma d’accès multiple orthogonal en temps du canal de transmission qui s’applique entre les nœuds pris parmi les sources et les relais. Le nombre maximum d’intervalles de temps par trame transmise est de avec intervalles alloués pendant une première phase à la transmission successive des sources et intervalles pour une ou plusieurs transmissions coopératives alloués pendant une deuxième phase à un ou plusieurs nœuds sélectionnés par la destination selon une stratégie de sélection.

Le système de transmission OMAMRC connu comprend au moins deux sources. Chacune de ces sources peut fonctionner à des instants différents soit exclusivement comme une source, soit comme un nœud de relayage. Le système peut éventuellement comprendre en outre des relais. La terminologie nœud couvre aussi bien un relais qu’une source agissant comme un nœud de relayage ou comme une source. Le système considéré est tel que les sources peuvent elles-mêmes être des relais. Un relais se distingue d’une source en ce qu’il n’a pas de message à transmettre qui lui est propre,i.e.il ne fait que retransmettre des messages provenant d’autres nœuds. Un tel système de transmission OMAMRC est décrit dans l’article S. Cerovic, R. Visoz, L. Madier “Efficient Cooperative HARQ for Multi-Source Multi-Relay Wireless Networks,” IEEE Eleventh International Workshop on Selected Topics in Mobile and Wireless Computing 2018.

Les canaux entre les différents nœuds du système sont sujets à des évanouissements lents (slow fading) et à du bruit blanc Gaussien. La connaissance de tous les canaux du système (via leCSI : Channel State Information) par la destination n’est pas disponible. En effet, les canaux entre les sources, les canaux entre les relais, et les canaux entre les relais et les sources ne sont pas directement observables par la destination, et leur connaissance par la destination nécessiterait un échange d’informations trop important entre les sources, les relais et la destination. Pour limiter le coût de la surcharge de la voie de retour (feedback overhead), seule une information sur la distribution/statistique des canaux (CDI : Channel Distribution Information) de tous les canaux,e.g.qualité moyenne (par exemple SNR moyen, SINR moyen) de tous les canaux, est supposée connue par la destination dans le but de déterminer les débits alloués aux sources.

L’adaptation de canal est dite de type lent c’est-à-dire qu’avant toute transmission, la destination alloue des débits initiaux aux sources connaissant la distribution de tous les canaux (CDI: Channel Distribution Information). En général, il est possible de remonter à la distribution CDI sur la base de la connaissance du SNR ou SINR moyen de chaque canal du système.

Pendant les transmissions des messages des sources formatés en trames les CSI des canaux sont supposés constants (hypothèse d’évanouissements lents). L’allocation de débit est supposée ne pas changer pendant plusieurs centaines de trames, elle change uniquement avec les changements de CDI.

Un procédé de transmission mis en œuvre dans un tel système OMAMRC distingue trois phases : une phase initiale et, pour chaque trame à transmettre, une 1^èrephase et une 2^ndephase. La transmission d’une trame se déroule en deux phases qui sont éventuellement précédées d’une phase additionnelle dite initiale.

Lors de la phase d’initialisation, la destination détermine un débit initial pour chaque source en prenant en compte la qualité (par exemple SNR) moyenne de chacun des canaux du système.

La destination estime la qualité (par exemple SNR) des canaux directs : source vers destination et relais vers destination selon des techniques connues basées sur l’exploitation de signaux de référence. La qualité des canaux source – source, relais – relais et source – relais est estimée par les sources et les relais en exploitant par exemple les signaux de référence. Les sources et les relais transmettent à la destination les qualités moyennes des canaux. Cette transmission intervient avant la phase d’initialisation. Seule la valeur moyenne de la qualité d’un canal étant prise en compte, son rafraîchissement intervient à une échelle de temps longue, c’est-à-dire sur un temps qui permet de moyenner les variations rapides (fast fading) du canal. Ce temps est de l’ordre du temps nécessaire pour parcourir plusieurs dizaines de longueur d’onde de la fréquence du signal transmis pour une vitesse donnée. La phase d’initialisation intervient par exemple toutes les 200 à 1000 trames. La destination remonte aux sources via une voie de retour les débits initiaux qu’elle a déterminés. Les débits initiaux restent constants entre deux occurrences de la phase d’initialisation.

Lors de la première phase, les sources transmettent successivement leur message pendant les intervalles de temps (time-slots) en utilisant respectivement des schémas de modulation et de codage déterminés à partir des débits initiaux. Pendant cette phase, le nombre d’utilisations du canal (channel use i.e. ressource elementselon la terminologie du 3GPP) est fixe et identique pour chacune des sources.

Lors de la deuxième phase, les messages des sources sont transmis de façon coopérative par les relais et/ou par les sources. Cette phase dure au maximum intervalles de temps (time-slots). Pendant cette phase, le nombre d’utilisations du canal (channel use) est fixe et identique pour chacun des nœuds (sources et relais) sélectionnés.

Les sources indépendantes entre elles diffusent pendant la première phase leurs messages sous forme de séquences d'informations codées à l'attention d’un seul destinataire. Chaque source diffuse ses messages avec le débit initial. La destination communique à chaque source son débit initial via des canaux de contrôle à débit très limité. Ainsi, pendant la première phase, les sources transmettent chacune à leur tour leur message respectif pendant des intervalles de temps «time-slot» dédiés chacun à une source.

Les sources autres que celle qui émet et éventuellement les relais, de type« Half Duplex »reçoivent les messages successifs des sources, les décodent et, s’ils sont sélectionnés, génèrent un message uniquement à partir des messages des sources décodés sans erreur.

Les nœuds sélectionnés accèdent ensuite au canal de manière orthogonale en temps entre eux pendant la seconde phase pour transmettre leur message généré vers la destination.

La destination peut choisir quel nœud doit transmettre à un instant donné.

Bien qu’une telle solution permette de maximiser l’efficacité spectrale moyenne (métrique d’utilité) au sein du système considéré sous-contrainte de respecter une qualité de service individuelle (QoS) par source, il est souhaitable d’essayer d’améliorer d’avantage les performances de décodage d’une source donnée.

La présente invention répond à cet objectif.

3. Exposé de l'invention

A cette fin, la présente invention a pour objet un procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à N nœuds et une destination ( ), les N nœuds comprenant sources ( ) et éventuellement relais ( ) , avec , , comprenant une première phase au cours de laquelle, la destination reçoit des premières redondances (RV0) de messages transmis successivement par les sources, le message d’une source ayant été codé avant transmission par un codage de type à redondance incrémentale comprenant plusieurs redondances et une deuxième phase comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par la destination ( ) :
- diffusion d’un message de contrôle identifiant une ou plusieurs sources pour lesquelles elle n’a pas décodé sans erreur ledit message émis, dites sources non décodées,
- réception d’au moins un identifiant d’au moins une source ( ) non décodée par la destination transmis par un premier ensemble de nœuds comprenant au moins un nœud, pris parmi les N nœuds, ayant décodé sans erreur ledit message d’une source ,

- détermination, parmi les nœuds du premier ensemble, d’un deuxième ensemble de nœuds, dit ensemble actif ( ), associé à la source ( ),
- émission d’une demande de retransmission dudit message de la source ( ), à destination des nœuds de l’ensemble actif ( ), et
- réception d’une même deuxième redondance du message de la source ( ) transmise simultanément par au moins deux nœuds de l’ensemble actif ( ) dans un même intervalle de temps.

Un tel procédé permet à plusieurs nœuds de transmettre simultanément une même redondance pour le même message d’une même source dans un même intervalle de temps.

Sachant que chaque nœud du système dispose de son propre budget de puissance indépendant, la redondance ainsi obtenue améliore les performances brutes de décodage d’une source en proposant que certains nœuds du système, ci-après appelés nœuds actifs ayant décodé sans erreur un message émis par la source selon une première redondance retransmettent simultanément une deuxième redondance de ce message, i.e. en utilisant une même utilisation du canal («channel use»). Ces nœuds actifs forment ce qu’on appellera pour la suite un ensemble actif.

Ainsi, la puissance d’émission équivalente pour la source se trouve multipliée par le nombre de nœuds actifs du système ayant décodé sans erreur un message émis par la source et participant à la retransmission. La première et la deuxième redondance peuvent être identiques, par exemple lorsque l’on utilise un code à répétition, ou pas et comprendre ou pas des bits systématiques.

Dans ce procédé, il est précisé que la première redondance est un mot de code. Le fait que la première redondance soit un mot code permet de remonter au message transmis car il y a une correspondance unique entre mot de code et message ce qui nécessite un rendement de codage inférieur ou égal à 1.

En évitant de solliciter systématiquement tous les nœuds du système, l’efficacité de la retransmission se trouve améliorée. Ainsi, par exemple, les nœuds dont la transmission présente un gain de puissance limité car leurs canaux de transmission respectifs sont de faible puissance ne sont pas sollicités pour retransmettre le message émis par la source même s’il a été décodé sans erreur par ces nœuds.

En évitant d’activer certains nœuds pour la retransmission considérée, il est alors possible de limiter la formation d’interférences. Enfin, la consommation énergétique du réseau est réduite, car les nœuds n’apportant pas de réel gain en performance ne sont pas sollicités.

Dans un exemple, la détermination de l’ensemble actif ( ) comprend pour au moins un sous-ensemble ( ) de nœuds pris parmi le premier ensemble de nœuds :

- la détermination d’une métrique d’utilité en fonction de la taille dudit sous-ensemble ( ) et de la qualité d’un canal établi entre la source et la destination ( ) via des nœuds du sous-ensemble ( ),

- la détermination, parmi les sous-ensembles de nœuds pris parmi le premier ensemble de nœuds, du sous-ensemble ( ) dont la métrique d’utilité déterminée est la plus grande comme ensemble actif ( ).

Ici, la constitution de l’ensemble actif est réalisée en cherchant à maximiser une métrique d’utilité, de sorte à trouver un compromis entre le nombre de nœuds simultanément actifs (efficacité énergétique) et le gain en performance (efficacité spectrale). L’efficacité générale du procédé est améliorée, sans que cela ne se traduise par une dégradation de la qualité de la retransmission.

Dans un exemple, la détermination de la métrique d’utilité d’un sous-ensemble ( ) comprend

- la détermination d’une information mutuelle représentative de la qualité d’un canal établi entre la source et la destination via les nœuds du sous-ensemble ( ), appelée information mutuelle relative au sous-ensemble ( ),

la métrique d’utilité étant une fonction de ladite information mutuelle ainsi déterminée.

Dans ce cas, la qualité du canal établi entre la source et la destination via des nœuds du sous-ensemble est représentée par l’information mutuelle relative au canal établi entre la source et la destination via les nœuds du sous-ensemble.

Dans un exemple, la métrique d’utilité d’un sous-ensemble est proportionnelle à l’information mutuelle relative audit sous-ensemble.

Dans un exemple, la métrique d’utilité d’un sous-ensemble ( ) est inversement proportionnelle à une fonction croissante de la taille dudit sous-ensemble ( ), ladite fonction croissante présentant une croissance logarithmique.

Dans cet exemple, on se place dans un scenario, dit scénario de référence, correspondant à des évanouissements égaux pour tous les liens entre les sources appartenant à ( ) et la destination ( ). Dans ce cas la puissance reçue à destination est proportionnelle à la cardinalité du sous-ensemble ( ). Cela permet d’obtenir une approximation du comportement asymptotique du comportement de l’information mutuelle relative au sous-ensemble ( ).

Ici, la croissance de l’information mutuelle est pondérée par un dénominateur dont la croissance est logarithmique. Le choix d’un quotient de croissance au moins logarithmique provient du fait que l’information mutuelle est une grandeur qui croît de manière logarithmique à l’asymptote, c’est-à-dire lorsque le cardinal de l’ensemble actif devient très grand. Ce choix de dénominateur, de croissance logarithmique, permet de contrebalancer cette croissance logarithmique à l’asymptote. La présence d’un tel dénominateur de croissance logarithmique permet de déterminer un ensemble actif de plus petite taille que si la métrique d’utilité ne dépendait que de l’information mutuelle.

Le dénominateur peut croître de manière logarithmique ou de manière plus rapide que logarithme. Plus précisément, dans un régime limité en puissance (ou régime à bas rapport signal à bruit (SNR)), l’information mutuelle présente une croissance linéaire (par rapport à la puissance reçue, i.e. par rapport à la taille du sous-ensemble dont la métrique d’utilité est calculée pour le scenario de référence). Dans un régime limité en bande (ou régime à fort SNR), l’information mutuelle croît de manière logarithmique. Ainsi, l’ajout d’un nœud actif supplémentaire au sous-ensemble n’est autorisée que si celui-ci contribue à une augmentation au moins logarithmique de l’efficacité spectrale donnée par la valeur de l’information mutuelle en nombre de bits par« channel use» ou bits par seconde et par hertz (au moins le gain du régime limité en bande ou à fort SNR).

De plus, le caractère discret des entrées du canal, pris en compte dans le calcul de l’information mutuelle, entraîne le fait que l’information mutuelle est plafonnée par le nombre de bits q portés par la modulation. De fait, augmenter la puissance (donc la taille du sous-ensemble dont on détermine la métrique) n’amène asymptotiquement (i.e. quand la taille de ce sous-ensemble devient très grande) que des gains en efficacité spectrale négligeables. Dit autrement, ajouter un nœud à ce sous-ensemble de grand cardinal n’augmente l’information mutuelle que d’une valeur réduite, puisque cette information mutuelle est majorée par q, et que le sous-ensemble ayant un grand cardinal présente déjà une information mutuelle proche de q. L’augmentation potentielle de l’information mutuelle devient alors négligeable par rapport à la croissance logarithmique du dénominateur. L’ensemble actif ainsi déterminé (comme optimal au sens de la métrique parmi les ensembles dont la métrique est calculée) est de taille réduite, comparé au premier ensemble comprenant tous les nœuds.

Dans un exemple, le procédé comprend le calcul de la métrique d’utilité est effectué pour tous les sous-ensembles pris parmi le premier ensemble de nœuds.

Ce schéma de détermination d’un ensemble actif est dit exhaustif. Ici, la destination détermine la métrique d’utilité de tous les sous-ensembles de l’ensemble, avant de déterminer le meilleur sous-ensemble au sens de la métrique d’utilité. Cela permet avantageusement de trouver l’ensemble actif optimal pour la métrique d’utilité.

Dans un exemple, le procédé comprend en outre la construction d’un sous-ensemble ( ) initialement égal à l’ensemble vide, ladite construction comprenant au moins une itération des étapes suivantes :

- déterminer un nœud ( ) extérieur au sous-ensemble ( ) présentant le plus grand rapport signal à bruit (SNR),

- si l’ajout dudit nœud ( ) au sous-ensemble ( ) améliore la métrique d’utilité du sous-ensemble ( ), ajouter le nœud ( ) au sous-ensemble ( ),

à la dernière itération, le sous-ensemble ( ) ainsi construit étant l’ensemble actif ( ).

Le schéma de détermination de cet exemple de détermination d’un ensemble actif est heuristique. Dit autrement, il s’agit d’une approximation, comparé au schéma exhaustif décrit plus haut. Ce schéma heuristique est considérablement plus rapide à exécuter, dès lors que le nombre de nœuds pouvant potentiellement aider croît.

De plus, ce schéma est optimal lorsqu’on est dans un cas dit «equal gain combining», dans lequel tous les nœuds relais connaissent le CSI de leur canal avec la destination. Chacun de ces nœuds peut alors connaître la phase de son canal avec la destination, et compenser cette phase. Cela permet à la destination de recevoir tous les messages en même temps. La combinaison de ces redondances est alors cohérente. Dans ce cas, la meilleure information mutuelle pour un nombre donné de nœuds relais actifs est celle liée à l’ensemble des N nœuds relais ayant les meilleurs SNR (i.e. les meilleures qualités de canal avec la destination). Dans un autre exemple, le procédé comprend en outre

- la détermination, pour au moins une source ( ) non décodée par la destination, d’un ensemble ( ) associé comprenant les nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par ladite source non décodée par la destination, et la détermination de l’information mutuelle relative audit ensemble ( ) associé, et

- la détermination, parmi l’au moins une source non décodée, de la source dont l’ensemble associé présente l’information mutuelle relative la plus élevée, et

- la détermination de l’ensemble actif de ladite source ainsi déterminée,

l’ensemble actif de chacune desdites au moins une source non décodée étant égal audit ensemble actif ainsi déterminé.

Le schéma de cet exemple de réalisation est heuristique, et sous-optimal, comparé à un schéma exhaustif, mais plus rapide à calculer. En effet, plutôt que de déterminer l’ensemble actif pour chaque source prise isolément, la destination détermine d’abord la source présentant le meilleur canal établi avec la destination via les nœuds de son ensemble – en supposant une retransmission via les nœuds de cet ensemble. Ensuite, la destination cherche le meilleur sous-ensemble de l’ensemble , et utilise ce sous-ensemble ainsi déterminé comme ensemble actif pour toutes les sources.

L’invention a en outre pour objet un système comprenant sources ( ), relais ( ) et une destination ( ), , , pour une mise en œuvre d’un procédé de transmission comme décrit ci-avant.

L’invention a en outre pour objet un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention tel que décrit précédemment, lorsqu’il est exécuté par un processeur.

L’invention a en outre pour objet un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus.

Un tel support d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une clé USB ou un disque dur.

D'autre part, un tel support d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens, de sorte que le programme d’ordinateur qu’il contient est exécutable à distance. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau par exemple le réseau Internet.

Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé objet de l’invention précité.

4. Liste des figures

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :

représente un mode de réalisation de l’invention décrit dans le contexte d’un système OMAMRC,

représente un cycle de transmission d’une trame,

représente les différentes étapes du procédé de transmission objet de l’invention mises en œuvre par le système de la ,

représente un buffer circulaire permettant de sélectionner une redondance du message à transmettre,

représente l’étape E5 du procédé représenté ,

représente un premier exemple de réalisation de l’étape E50 de l’étape E5 représentée ,

représente un deuxième exemple de réalisation de l’étape E50 de l’étape E5 représentée ,

représente une destination appartenant à un système de télécommunication OMAMRC a sources, éventuellement relais et une destination, , selon un mode de réalisation de l’invention.

5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

5.1. Principe général de l’invention

5.1.1. Système OMAMRC à redondance

On présente en relation avec la un mode de réalisation de l’invention décrit dans le contexte d’un système OMAMRC à l’appui du schéma de la qui illustre un cycle de transmission d’une trame.

Ce système comprend sources qui appartiennent au jeu de sources , relais qui appartiennent au jeu de relais et une destination . Par convention, il est considéré que et , dit autrement, on peut confondre une source et son indice, et un relais et son indice (décalé d’une valeur M, le nombre de sources).

Chaque source du jeu communique avec l’unique destination avec l’aide des autres sources (user cooperation) et des relais qui coopèrent.

A titre de simplification de la description, les suppositions suivantes sont faites par la suite, concernant le système OMAMRC :

les sources, les relais et la destination sont équipés d’une seule antenne d’émission ;
les sources et les relais sont équipés d’une seule antenne de réception ;
la destination est équipée de antennes de réception ;
les sources, les relais, et la destination sont parfaitement synchronisés ;
les sources sont statistiquement indépendantes (il n'y a pas de corrélation entre elles) ;
tous les nœuds émettent avec une même puissance ;
il est fait usage d’un code CRC supposé inclus dans les bits d’information correspondant au message de chaque source pour déterminer si ce message est correctement décodé ou pas ;
les canaux entre les différents nœuds souffrent de bruit additif et d’évanouissement. Les gains d’évanouissement sont fixes pendant la transmission d’une trame effectuée pendant une durée maximale intervalles de temps, mais peuvent changer indépendamment d’une trame à une autre. est un paramètre du système ;
la qualité instantanée du canal/canal direct en réception (CSIRChannel State Information at Receiver) est disponible à la destination, aux sources et aux relais ;
les retours sont sans erreur (pas d’erreur sur les signaux de contrôle).

Les nœuds comprennent les relais et les sources qui peuvent se comporter comme un relais quand elles n’émettent pas leur propre message.

Les nœuds, sources et relais, accèdent au canal de transmission selon un schéma d’accès multiple orthogonal en temps qui leur permet d’écouter sans interférence les transmissions des autres nœuds. Les nœuds fonctionnent selon un mode «half-duplex».

Les notations suivantes sont utilisées :

est l’ensemble des nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par la source ,
un sous ensemble des nœuds actifs en émission sélectionnés par la destination pour l’utilisation de canal k
est le symbole codé pour l’utilisation du canal émis par le nœud ,
est le signal reçu au nœud du canal correspondant à un signal émis par le nœud ,
est le signal reçu au nœud du canal correspondant aux signaux émis par les nœuds ,
est le rapport signal à bruit moyen (SNR) qui prend en compte les effets d’atténuation du canal (path-loss) et de masquage (shadowing),
est le gain d’atténuation du canal (fading) qui suit une distribution Gaussienne complexe circulaire symétrique à moyenne nulle et de variance (la puissance reçue qui est proportionnelle à la puissance émise), les gains sont indépendants entre eux,
ou sont des échantillons d’un bruit blanc Gaussien (AWGN) distribués de manière identique et indépendante qui suivent une distribution Gaussienne complexe de symétrie circulaire à moyenne nulle et de variance unitaire.

est une variable représentant le débit initial de la source . peut prendre ses valeurs dans l’ensemble fini . De même, est une variable représentant le rapport et peut prendre ses valeurs dans un ensemble fini .

Le signal reçu au nœud du canal correspondant au signal émis par le nœud durant la première phase peut s’écrire :

(1)

Le signal reçu au nœud du canal correspondant aux signaux émis par les nœuds appartenant à l’ensemble durant la seconde phase peut s’écrire :

(2)

où , c.à.d., la même version de redondance sur le message est transmise par tous les nœuds , et est un terme de correction de phase par rapport au canal avec . Pour le nœud destination, le signal reçu s’écrit

La représente les différentes étapes du procédé de transmission, objet de l’invention, mises en œuvre par le système décrit ci-dessus.

Pendant une première phase Ph1 de intervalles de temps, chaque source émet un message, codé au moyen d’un code permettant des retransmissions de type à redondance incrémentale qui transforme le message de longueur en une séquence codée de longueur . La séquence codée comprend une première redondance RV0 qui est un mot de code émis pendant utilisations du canal, , le nombre d’utilisations du canal dépendant de la source s.

En exploitant des signaux de référence (symboles pilotes, signaux SRS du 3GPP LTE, etc.), la destination peut déterminer les gains (CSIChannel State Information) des canaux directs : , c’est-à-dire des canaux source vers destination et relais vers destination, et peut donc en déduire les SNR moyens de ces canaux.

Par contre, les gains des canaux entre sources, des canaux entre relais et des canaux entre sources et relais ne sont pas connus de la destination. Seuls les sources et les relais peuvent estimer une métrique de ces canaux en exploitant des signaux de référence de manière similaire à celle utilisée pour les canaux directs. Compte tenu du fait que les statistiques des canaux sont supposés constantes entre deux phases d’initialisation, la transmission, à la destination , des métriques par les sources et les relais n’intervient qu’à la même cadence que la phase d’initialisation. La statistique du canal de chaque canal est supposée suivre une distribution Gaussienne complexe circulaire centrée et les statistiques sont indépendantes entre les canaux. Il est par suite suffisant de ne considérer que le SNR moyen comme mesure de la statistique d’un canal.

Les sources et les relais remontent donc à la destination des métriques représentatives des SNR moyens des canaux qu’ils peuvent observer.

La destination connait ainsi le SNR moyen de chacun des canaux.

5.1.2. Première phase de transmission

Pendant une phase initiale d’adaptation de canal (non représentée sur les figures) qui précède la transmission de plusieurs trames, la destination transmet pour chaque source s une valeur représentative (index, MCS, débit, etc.) d’un débit initial et une valeur .

Chacun des débits initiaux détermine de manière non ambiguë un schéma de modulation et de codage (MCS,Modulation and Coding Scheme) initial ou inversement chaque MCS initial détermine un débit initial.

La remontée des débits initiaux et des rapports est effectuée via des canaux de contrôle à débit très limité.

Chaque source transmet à la destination ses messages mis en trame avec l’aide des autres sources et des relais.

Une trame occupe des intervalles de temps (time slots) lors de la transmission des messages des respectivement sources. La transmission d’une trame (qui définit un cycle de transmission) se déroule pendant intervalles de temps : intervalles pour la première phase de capacités respectives utilisations du canal pour chaque source i, intervalles pour une deuxième phase qui sera décrite plus loin dans le présent document.

Toujours pendant la première phase, chaque source transmet après codage un message de bits d’information , étant le corps de Galois à deux éléments. Le message comprend un code de type CRC qui permet de vérifier l’intégrité du message . Le message est codé selon le MCS initial. Étant donné que les MCS initiaux peuvent être différents entre les sources, les longueurs des messages codés peuvent être différentes entre les sources.

Le codage appliqué utilise un code à redondance incrémentale, pouvant se baser, par exemple mais non exclusivement, sur des codes existants du type codes convolutif, turbo code, LDPC etc.

Le principe de ce type de code est le suivant : un message émis par chaque source est encodé en une séquence codée de bits (il peut y avoir une segmentation du message en plusieurs sous-blocs encodés indépendamment si le message est trop long) par un code mère de rendement très bas (par exemple 1/3), les bits codés sont ensuite placés dans un buffer circulaire représenté à la comportant plusieurs positions de départ de lecture Pos. 0, Pos. 1, Pos. 2 et Pos. 3. Un tel buffer circulaire contient les bits codés d’un message d’une source encodé par un code mère (possiblement) systématique de rendement bas et permettant de sélectionner une redondance particulière du message à transmettre en fonction d’une position de départ de lecture dans le buffer circulaire.

Ces indices de départ de lecture Pos. 0, Pos. 1, Pos. 2 et Pos. 3 correspondent à des blocs/versions de redondance différents. Dans l’exemple choisi, il y a quatre versions de redondances possibles. Pour chaque bloc/version de redondance, un nœud va lire le nombre de bits codés à envoyer, correspondant au nombre d’utilisations de canal disponible pour une modulation et une taille de message données, à partir de la position de redondance correspondante en se déplaçant dans le buffer circulaire dans le sens du remplissage initial. Que le code à redondance incrémentale soit ou non de type systématique, il est tel que la première version du bloc/version de redondance peut être décodé de manière indépendante des autres blocs/versions.

Ainsi, lors de la première phase, les sources transmettent successivement la première redondance RV0 de leurs messages respectifs codés pendant les intervalles, avec respectivement des schémas de modulation et de codage déterminés à partir des valeurs des débits initiaux.

Chaque message transmis correspondant à une source , un message correctement décodé est assimilé à la source correspondante par abus de notation.

Lorsqu’une source émet, les autres sources et les relais écoutent et tentent de décoder les messages reçus à la fin de chaque intervalle de temps.

5.1.3. Deuxième phase de transmission

Une deuxième phase de transmission comprend des étapes E1 à E6. Dans une première étape E1, la destination détermine le succès ou non du décodage des messages reçus en utilisant le CRC.

Lors de cette seconde phase, un nœud donné, source ou relais, peut en effet agir comme un relais en coopérant avec les sources pour aider la destination à décoder correctement les messages de toutes les sources. Ce nœud donné transmet (i.e. coopère en transmettant) une version de redondance d’un message d’une source qu’il a correctement décodé. La seconde phase comprend au maximum intervalles de temps (slots temporels) appelés rounds. Chaque round a une capacité de utilisations du canal.

Si le décodage de toutes les sources est correct, la destination diffuse un message de type . Dans ce cas un cycle de transmission d’une nouvelle trame débute avec l’effacement des mémoires des relais et de la destination et avec la transmission par les sources de nouveaux messages.

Si le décodage d’au moins une source est erroné, un procédé de retransmission comprenant les étapes E2 à E6 est mis en œuvre. Dans une étape E2, la destination diffuse un message MSG identifiant la ou les sources pour lesquelles elle a décodé sans erreur le message émis. De telles sources sont dites sources décodées. Le message MSG peut être adressé aux relais, aux sources pouvant servir de relais, ou aux deux. Ce message est un message de contrôle.

Un tel message diffusé par la destination comprend, dans une première implémentation, des identifiants des sources pour lesquelles la destination a décodé sans erreur le message émis. Dans cette première implémentation, les nœuds interceptant le message diffusé déterminent les sources pour lesquelles la destination n’a pas décodé sans erreur le message émis.

Dans une deuxième implémentation, le message diffusé par la destination comprend des identifiant des sources pour lesquelles la destination n’a pas décodé sans erreur le message émis. Dans cette deuxième implémentation, les nœuds interceptant le message diffusé connaissent immédiatement l’identité des sources pour lesquelles la destination n’a pas décodé sans erreur le message émis.

La destination informe les nœuds en utilisant un canal de contrôle à débit limité (limited feedback) pour transmettre le message MSG. Ce message MSG est basé sur le résultat de décodage des messages reçus par la destination. La destination contrôle ainsi la transmission des nœuds en utilisant ce message MSG, ce qui permet d’améliorer l’efficacité spectrale et la fiabilité, en augmentant la probabilité de décodage de toutes les sources par la destination

A réception d’un message MSG, un nœud qui a correctement décodé correctement le message d’une ou plusieurs sources non correctement décodées par la destination à l’issue de l’intervalle de temps (round) précédent noté , transmet à la destination, dans une étape E3, l’identifiant de ces sources.

Par convention, on note le jeu des messages (ou sources) correctement décodés par le nœud à la fin de l’intervalle de temps (round ), . La fin de l’intervalle de temps (round) correspond à la fin de la première phase. Le nombre d’intervalles de temps (time-slots) utilisés pendant la seconde phase dépend du succès de décodage à la destination.

Au cours d’une étape E4, la destination sélectionne une source pour laquelle une retransmission est requise. Une telle source est sélectionnée parmi l’ensemble des sources correctement décodés par un ou des nœuds , à la fin de l’intervalle de temps (round ) précédent, .

Ainsi, plutôt que de laisser le choix d’un message à retransmettre aux nœuds ayant décodé sans erreur un message émis par une source, la destination impose le choix du message et donc de la source pour laquelle une retransmission est requise.

Dans une première implémentation, la source sélectionnée par la destination est la source pour laquelle un rapport signal à bruit SNR_iassocié à un canal de transmission composite, avec , établis directement entre chacun des nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par la source et la destination, est le plus élevé.

En choisissant la source pour laquelle le canal de transmission composite présente un fort rapport signal à bruit, la destination augmente ses chances de décoder sans erreur le message lors de sa retransmission.

Dans une étape E5, une fois que la destination a sélectionné la source pour laquelle une retransmission est requise, la destination :

- détermine, parmi les sources et les relais de , un sous-ensemble, ci-après appelé ensemble actif associé à la source , de nœuds, dits nœuds actifs, destinés à contribuer à retransmettre le message émis par la source , et

- émet une demande de retransmission RTM à destination des nœuds actifs appartenant à l’ensemble actif ( ). Cette demande de retransmission RTM comprend un identifiant de la source .

Dans l’étape E6, une retransmission d’une redondance du message émis par la source , est réalisée.

A réception de la demande de retransmission par les nœuds de l’ensemble actif, chaque nœud actif, dans l’étape E6, transmet une même redondance, modulée par un facteur de phase avec . Ici, le facteur représente le canal de transmission établi entre le nœud et la destination , correspond au conjugué du canal de transmission établi entre le nœud et la destination divisé par sa norme dans un même intervalle de temps. Le facteur représente la phase du canal de transmission établi entre ce nœud actif et la destination . La puissance d’émission de chaque nœud dans cette étape E6 est notée .

Dans une première implémentation de cette étape E6, aucun des nœuds actifs n’a connaissance de la phase . La combinaison à la destination des retransmissions par ces nœuds actifs est alors non cohérente. Le rapport signal à bruit du canal de transmission composite établi entre la source et la destination via les nœuds de l’ensemble actif s’exprime sous la forme :

où est la densité spectrale du bruit et des interférence et représente l’ensemble actif.

Dans une deuxième implémentation de cette étape E6, chacun des nœuds actifs connaît la phase . La combinaison à la destination des retransmissions par ces nœuds actifs est alors cohérente, car chaque nœud peut compenser cette phase d’un facteur de sorte que tous les messages arrivent en même temps à la destination, assurant le caractère cohérent de la combinaison de ces messages. Le rapport signal à bruit SNR_idu canal de transmission composite s’exprime par conséquent sous la forme :

Plus précisément, cette deuxième implémentation de la transmission est réalisée de sorte que toutes les redondances transmises par les nœuds actifs sont reçues en même temps par la destination de façon cohérente. Ainsi, le canal composite dans ce cas s’exprime selon la formule suivante :

Un tel mode de transmission, dit «equal gain combining», permet d’obtenir, du côté de la destination, une combinaison cohérente de l’ensemble des signaux émis par les nœuds actifs.

La redondance du message transmise par chaque nœud actif est la même. Une telle redondance peut être la redondance RV0 transmise au cours de la première phase PH1 ou toute autre redondance du message . La transmission des redondances peut suivre un ordre prédéfini de positions de départ de lecture du buffer circulaire pour un message d’une source qui se répète. Par exemple en référence à la pour 4 blocs/versions de redondance, un code LDPC systématique et l’ordre peut être Pos. 0, Pos. 2, Pos. 3, Pos. 1 et ainsi de suite avec RV0 et RV3 les versions de redondance associées à la Pos. 0 et Pos. 3 qui peuvent se décoder de manière indépendante des autres blocs/versions (chaque seconde transmission est auto-décodable).

Dans une troisième implémentation de l’étape E6, le système comprend un premier groupe de nœuds actifs connaissant la phase et un deuxième groupe de nœuds actifs ne connaissant pas cette phase , avec . Dans cette troisième implémentation, le rapport signal à bruit du canal de transmission composite s’exprime sous la forme :

A réception de la demande de retransmission, chaque nœud actif appartenant au premier groupe transmet, dans une étape E6’, une même redondance du message émis par la source modulée par un facteur de phase avec , et chaque nœud actif appartenant au deuxième groupe transmet la même redondance dudit message émis par la source sans modulation de phase dans un même intervalle de temps, de sorte que toutes ces redondances transmises par ces nœuds actifs sont reçues en même temps par la destination .

Cela est le cas, par exemple, pendant une période transitoire au cours de laquelle la destination n’a pas encore pu déterminer l’information relative aux facteurs de phase pour l’ensemble des nœuds actifs. Au cours du temps, la destination pourra fournir une telle information à l’ensemble des nœuds actifs du système améliorant encore la qualité de la transmission.

Dans cette troisième implémentation de même que pour les autres implémentations, la redondance du message transmise par chaque nœud actif ayant décodé sans erreur le message émis par la source est la même pour chacun de ces nœuds actifs. Une telle redondance peut être la redondance RV0 transmise au cours de la première phase PH1 ou toute autre redondance du message . La transmission des redondances peut suivre un ordre prédéfini de positions de départ de lecture du buffer circulaire pour un même message d’une source qui aurait besoin d’être retransmis à plusieurs reprises.

Par exemple en référence à la pour 4 blocs/version de redondance, un code LDPC systématique et l’ordre peut être Pos. 0, Pos. 2, Pos. 3, Pos. 1 et ainsi de suite avec RV0 et RV3 les versions de redondance associées à la Pos. 0 et Pos. 3 qui peuvent se décoder de manière indépendante des autres blocs/versions (chaque seconde transmission est auto-décodable).

5.2. Détermination d’un ensemble actif

Il est maintenant fait référence à la , qui représente plus en détail l’étape E5, dans laquelle la destination détermine un ensemble actif , puis demande de retransmettre une redondance du message qu’elle n’a pas pu décoder sans erreur aux nœuds actifs constituant cet ensemble actif . Par souci de lisibilité, on confondra pour la suite un message , la source qui l’a émis (et dont la destination cherche à obtenir une redondance) et l’indice de cette source.

L’étape E5 comprend une étape E50 de détermination d’un tel ensemble actif , et une étape E52 de transmission, aux nœuds actifs constituant cet ensemble actif , d’une demande de retransmission.

La détermination des nœuds actifs constituant l’ensemble actif est réalisée parmi les sources et relais du système . La demande de retransmission est adressée, par la destination aux nœuds actifs de l’ensemble actif .

Dans un exemple de réalisation, la détermination de l’ensemble actif est réalisée en ayant recours à une métrique d’utilité . La métrique d’utilité est déterminée par la destination pour un ou plusieurs sous-ensembles , ces sous-ensembles , étant tous inclus dans l’ensemble des sources et des relais du système. La destination sélectionne le sous-ensemble présentant la métrique d’utilité la plus élevée. En d’autres termes, la destination sélectionne le sous-ensemble le plus avantageux au sens de cette métrique d’utilité .

Plus précisément, au cours de l’étape E50, la destination détermine une métrique d’utilité pour au moins un sous-ensemble de nœuds donnés. Dans cet exemple de réalisation, la métrique d’utilité est une fonction de la taille dudit sous-ensemble et de la qualité du canal établi entre la source et la destination via les nœuds appartenant au sous-ensemble .

Le sous-ensemble dont la métrique d’utilité déterminée est la plus grande est ensuite sélectionné comme ensemble actif .

Dans ce cas, il est ensuite possible de déterminer les nœuds constituant l’ensemble actif parmi les nœuds appartenant à l’ensemble (préalablement obtenu ou déterminé par la destination). Cela permet d’exclurede factoles nœuds ne pouvant pas aider la destination à recevoir une redondance du message émis par la source (i.e. contribuer à retransmettre une redondance du message). En d’autres termes, l’ensemble comprend les nœuds de tels que , où représente les nœuds ayant pu décoder un message de la source à la trame précédente , et représente le complémentaire (dans ) de l’ensemble des nœuds dont la destination a pu décoder sans erreur à la trame précédente .

5.3. Information mutuelle

Dans un exemple de réalisation, la métrique d’utilité d’un sous-ensemble donné est proportionnelle à une information mutuelle à entrée discrète entre la source et la destination connaissant le canal de transmission composite établi entre la source et la destination via les nœuds du sous-ensemble . Ainsi, l’information mutuelle est une grandeur représentative de la qualité du canal établi entre la source et la destination via les nœuds du sous-ensemble .

L’information mutuelle peut s’exprimer sous la forme d’une différence entre l’entropie d’un message émis par la source et l’entropie conditionnelle dudit message émis par la source sachant le message reçu par la destination .

L’information mutuelle entre l’entrée et la sortie connaissant est dénotée . Comme est une statistique suffisante pour la détection de , il vient

Comme décrit ci-avant, on a où et sont respectivement l’entropie de et l’entropie conditionnelle de sachant .

L’entropie sachant que s’exprime (où est la constellation de la modulation, i.e. l’ensemble des symboles potentiellement transmis) :

L’entropie conditionnelle s’exprime ainsi :

D’où :

où représente l’espérance par rapport à la distribution de probabilité .

Comme est une fonction de , de et de , il vient que l’information mutuelle entre et est une fonction qui dépend de et du SNR associé au canal équivalent. En d’autres termes :

Pour estimer , il est possible d’utiliser une méthode d’intégration, par exemple de type Monte-Carlo, reposant sur échantillons tirés selon la distribution :

Le rapport signal à bruit avec P puissance d’émission par nœud ne dépend pas directement de la cardinalité du groupe de nœuds actifs sauf pour le scenario de référence où . Dans ce cas l’ajout d’un nœud actif permet d’agréger sa puissance, c.a.d., d’avoir une puissance équivalente de réception augmentée de , c.a.d,

On peut définir la formule suivante pour calculer la métrique d’utilité :

Où le dénominateur est un facteur croissant avec le cardinal de . Cela permet de refléter le fait que, plus le nombre de nœuds intégrés dans le sous-ensemble augmente, meilleure est la qualité du canal établi entre la source et la destination (donc meilleure est l’information mutuelle). Par conséquent, cette amélioration de l’information mutuelle est pondérée par un coût en matière de nombre de nœuds impliqués dans une retransmission.

5.4. Décroissance logarithmique

Dans un exemple de réalisation, le dénominateur présente une croissance logarithmique. Par croissance logarithmique, il est entendu au moins logarithmique, c’est-à-dire que la croissance du dénominateur est soit logarithmique, soit plus rapide (linéaire, quadratique, exponentielle, etc.).

Dans ce cas, la métrique d’utilité d’un sous-ensemble est déterminée selon la formule suivante :

Où est un coefficient de normalisation, croissant avec le cardinal de . Par croissant, on entend (ce qui autorise un coefficient constant).

Ici, la métrique d’utilité d’un sous-ensemble est donc inversement proportionnelle à une fonction croissante de la taille dudit sous-ensemble , ladite fonction croissante présentant une croissance logarithmique.

Le choix d’un dénominateur du type provient du fait que, dans les régimes limités en puissance, l’information mutuelle augmente linéairement avec la puissance reçue alors qu’elle augmente de manière logarithmique à fort SNR ou régime limité en bande. Ainsi, la transmission par un nœud actif supplémentaire (i.e.son intégration dans un sous-ensemble en augmentant la métrique d’utilité) est autorisée si celui-ci contribue à une augmentation logarithmique de l’efficacité spectrale. La prise en compte du caractère discret des entrées du canal via l’information mutuelle est aussi importante, car l’information mutuelle est plafonnée par le nombre de bits portés par la modulation. Lorsque le nombre de nœuds inclus dans l’ensemble actif est très grand, augmenter la puissance n’amène que des gains négligeables en efficacité spectrale, bien inférieurs à une augmentation logarithmique.

Dans un mode de réalisation, le coefficient est constant quel que soit , par exemple .

Dans un autre mode de réalisation, , où est une constante (pas nécessairement entière) supérieure à 1. Dans ce cas le dénominateur présente donc une croissance exponentielle.

5.5 Processus individuel de détermination de l’ensemble actif

Il a été décrit jusqu’ici le principe général d’obtention de l’ensemble actif au cours de l’étape E50.

On décrit maintenant différents exemples de processus de détermination de l’ensemble actif.

Dans un premier processus de détermination, représenté , la destination détermine, au cours de l’étape E50 et pour chaque source pour laquelle une retransmission d’une redondance peut être demandée par la destination, un ensemble actif . Ce premier processus est appelé processus individuel, c’est-à-dire source par source.

La destination initialise le processus (E510), en initiant, dans une étape E520, une boucle d’itération pour chaque source de l’ensemble des sources non décodées par la destination. La destination détermine dans une étape E530 l’ensemble d’une source (sur laquelle on itère), c’est-à-dire l’ensemble de tous les nœuds pouvant contribuer à la retransmission du message émis par cette source (i.e. les nœuds tels que , formulé autrement les nœuds ayant décodé le message émis par la source ). La destination détermine ensuite, pour cette source , l’ensemble actif qui lui est associé durant une étape E540. La destination vérifie ensuite dans une étape E550 s’il reste des sources pour lesquelles il faut déterminer l’ensemble actif correspondant. Si c’est le cas, la destination reboucle sur l’étape E520, sinon elle termine le processus dans une étape E560.

5.5.1. Détermination exhaustive de l’ensemble actif

Dans un premier mode de réalisation de l’étape E540, appelé détermination exhaustive, l’étape E540 comprend :

- la détermination de tous les sous-ensembles de l’ensemble ,

- le détermination, pour chaque sous-ensemble , de sa métrique d’utilité correspondante,

- la détermination du sous-ensemble présentant la métrique d’utilité la plus élevée parmi l’ensemble des métriques d’utilités déterminées comme ensemble actif de la source .

Ce mode de réalisation est nommé processus exhaustif, car la destination détermine un sous-ensemble optimal au sens de la métrique d’utilité de manière exhaustive, c’est-à-dire qu’on calcule une métrique pour toutes les configurations (i.e. tous les sous-ensembles actifs) possibles.

5.5.2. Détermination heuristique par SNR décroissant de l’ensemble actif

Dans un deuxième mode de réalisation de l’étape E540, la destination construit l’ensemble actif. Pour ce faire, l’étape E540 comprend

- le tri des nœuds constituant l’ensemble par ordre décroissant de SNR,

- la construction d’un sous-ensemble initialement égal à l’ensemble vide,

- une itération sur les nœuds constituant l’ensemble par ordre décroissant de SNR, une boucle d’itération comprenant :

- si l’ajout du nœud au sous-ensemble améliore la métrique d’utilité du sous-ensemble , ajouter effectivement ce nœud au sous-ensemble et continuer l’itération, sinon

- arrêter l’itération et sélectionner le sous-ensemble comme ensemble actif pour la source .

Ce mode de réalisation de l’étape E540 est appelé détermination par SNR décroissant de l’ensemble actif. Cette détermination par SNR décroissant présente une complexité moindre que la détermination exhaustive, tout en permettant de déterminer un ensemble actif qui est une approximation de l’ensemble optimal au sens de la métrique d’utilité . De plus, dans le mode de réalisation «equal gain combining» décrite ci-avant, l’ensemble actif déterminé par la détermination par SNR décroissant est l’ensemble optimal au sens de la métrique d’utilité .

Dans un tel cas, les messages sont combinés de manière cohérente (i.e. non destructrice) comme expliqué ci-avant au point 5.1.3. Le canal équivalent est alors fonction des gains . Ainsi, choisir le nœud relai avec le meilleur gain (i.e. le meilleur SNR) permet de choisir l’ensemble actif optimal pour tous les nœuds relais.

Formulé différemment, on peut résumer cette détermination par SNR décroissant en ce qu’elle comprend la construction d’un sous-ensemble initialement égal à l’ensemble vide, ladite construction comprenant au moins une itération des étapes suivantes :

- déterminer le nœud n’appartenant pas au sous-ensemble présentant le plus grand rapport signal à bruit (SNR),

- si l’ajout dudit nœud au sous-ensemble améliore la métrique d’utilité du sous-ensemble , ajouter le nœud au sous-ensemble , sinon arrêter l’itération, le sous-ensemble ainsi construit étant l’ensemble actif .

5.6. Processus commun de détermination de l’ensemble actif

On a décrit un premier processus de détermination de l’ensemble actif, source par source (ou « individuel »). On décrit maintenant un deuxième processus de détermination de l’ensemble actif, appelé processus commun et représenté .

Ce processus commun diffère du processus source par source en ce que plusieurs étapes sont mutualisées entre les différentes sources pour lesquelles une retransmission du message par redondance est demandée par la destination.

Plus précisément, l’étape E50 de ce processus commun détermine un ensemble actif commun à toutes les source pour lesquelles une retransmission d’une redondance est demandée par la destination. L’étape E50 comprend ainsi une étape E515 d’initialisation. Durant cette étape d’initialisation, une valeur est initialisée à la valeur 0.

La destination démarre, dans une étape E525, une boucle d’itération sur les sources de l’ensemble de toutes les sources non décodées par la destination. Pour la source courante de l’itération en cours, la destination détermine dans une étape E535 son ensemble . La destination détermine ensuite l’information mutuelle relative à un canal établi entre la source et la destination via les nœuds de l’ensemble . La destination détermine ensuite l’information mutuelle dans une étape E545 (c’est-à-dire l’information mutuelle entre la source et la destination à travers les nœuds constituant l’ensemble ). La destination compare ensuite dans une étape E555 cette information mutuelle avec la valeur qui représente la plus grande valeur de l’information mutuelle relative à un canal établi entre la source et la destination via les nœuds de l’ensemble calculée jusqu’ici. Si , alors cela signifie que l’ensemble de la source courante est l’ensemble octroyant à la source la meilleure information mutuelle calculée jusqu’ici, et la destination stocke en mémoire ce couple dans une étape E565, puis reboucle au début de l’itération dans l’étape E525, s’il reste des sources sur lesquelles la destination n’a pas encore itéré.

Lorsque toutes les sources à traiter l’ont été, la destination obtient le meilleur couple source-ensemble . A partir de ce meilleur couple , la destination détermine l’ensemble actif pour cette source dans une étape E575. La destination sélectionne cet ensemble actif comme ensemble actif pour l’ensemble des sources pour lesquelles une retransmission d’une redondance est demandée par la destination, et termine le processus commun dans une étape E585.

L’étape E575 peut comprendre une détermination exhaustive, comme décrite au point 5.5.1. En variante, l’étape E575 peut comprendre une détermination par SNR décroissant comme décrite au point 5.5.2.

En d’autres termes, on peut résumer cette détermination commune en ce qu’elle comprend

- la détermination, pour au moins une source non décodée, d’un ensemble associé (i.e. l’ensemble) comprenant les nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par ladite source, et la détermination de l’information mutuelle relative audit ensemble associé, et

- la détermination de l’ensemble actif de ladite source ainsi déterminée,

5.7. Dispositif

La représente une destination destinée à un système de télécommunication OMAMRC a sources, éventuellement relais et une destination, , selon un mode de réalisation de l’invention. Une telle destination est apte à mettre en œuvre le procédé de transmission selon la .

Une destination peut comprendre au moins un processeur matériel 51, une unité de stockage 52, et au moins une interface de réseau 53 qui sont connectés entre eux au travers d’un bus 54. Bien entendu, les éléments constitutifs de la destination peuvent être connectés au moyen d’une connexion autre qu’un bus.

Le processeur 51 commande les opérations de la destination. L'unité de stockage 52 stocke au moins un programme pour la mise en œuvre du procédé selon un mode de réalisation de l’invention à exécuter par le processeur 51, et diverses données, telles que des paramètres utilisés pour des calculs effectués par le processeur 51, des données intermédiaires de calculs effectués par le processeur 51, etc. Le processeur 51 peut être formé par tout matériel ou logiciel connu et approprié, ou par une combinaison de matériel et de logiciel. Par exemple, le processeur 51 peut être formé par un matériel dédié tel qu'un circuit de traitement, ou par une unité de traitement programmable telle qu'une unité centrale de traitement (Central Processing Unit) qui exécute un programme stocké dans une mémoire de celui-ci.

L'unité de stockage 52 peut être formée par n'importe quel moyen approprié capable de stocker le programme ou les programmes et des données d'une manière lisible par un ordinateur. Des exemples d'unité de stockage 52 comprennent des supports de stockage non transitoires lisibles par ordinateur tels que des dispositifs de mémoire à semi-conducteurs, et des supports d'enregistrement magnétiques, optiques ou magnéto-optiques chargés dans une unité de lecture et d'écriture.

L'interface réseau 53 fournit une connexion entre la destination et l’ensemble des nœuds .

Claims

Procédé de transmission destiné à un système de télécommunication OMAMRC à nœuds et une destination ( ), les nœuds comprenant sources ( ) et éventuellement relais ( ), avec , , comprenant une première phase au cours de laquelle, la destination reçoit des premières redondances (RV0) de messages transmis successivement par les sources, le message d’une source ayant été codé avant transmission par un codage de type à redondance incrémentale comprenant plusieurs redondances et une deuxième phase comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par la destination ( ) :
- diffusion d’un message de contrôle identifiant une ou plusieurs sources pour lesquelles elle n’a pas décodé sans erreur ledit message émis, dites sources non décodées,
- réception d’au moins un identifiant d’au moins une source non décodée par la destination transmis par un premier ensemble de nœuds comprenant au moins un nœud, pris parmi les N nœuds, ayant décodé sans erreur ledit message de la source ,
- détermination, parmi les nœuds du premier ensemble, d’un deuxième ensemble de nœuds, dit ensemble actif ( ), associé à la source ,
- émission d’une demande de retransmission dudit message de la source , à destination des nœuds de l’ensemble actif ( ), et
- réception d’une même deuxième redondance du message de la source transmise simultanément par au moins deux nœuds de l’ensemble actif ( ) dans un même intervalle de temps.
Procédé selon la revendication 1, tel que la détermination de l’ensemble actif ( ) comprend, pour au moins un sous-ensemble ( ) de nœuds pris parmi le premier ensemble de nœuds :
- la détermination d’une métrique d’utilité, en fonction de la taille dudit sous-ensemble ( ) et de la qualité d’un canal établi entre la source et la destination ( ) via les nœuds du sous-ensemble ( ),
- la détermination, parmi les sous-ensembles de nœuds pris parmi le premier ensemble de nœuds, du sous-ensemble ( ) dont la métrique d’utilité déterminée est la plus grande comme ensemble actif ( ).
Procédé selon la revendication 2, tel que la détermination de la métrique d’utilité d’un sous-ensemble ( ) comprend :
- la détermination d’une information mutuelle représentative de la qualité d’un canal établi entre la source et la destination via les nœuds du sous-ensemble ( ), appelée information mutuelle relative au sous-ensemble ( ),
la métrique d’utilité étant une fonction de ladite information mutuelle ainsi déterminée.
Procédé selon la revendication 3, tel que la métrique d’utilité d’un sous-ensemble est proportionnelle à l’information mutuelle relative audit sous-ensemble.
Procédé selon la revendication 3, tel que la métrique d’utilité d’un sous-ensemble ( ) est inversement proportionnelle à une fonction croissante de la taille dudit sous-ensemble ( ), ladite fonction croissante présentant une croissance logarithmique.
Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, tel que le calcul de la métrique d’utilité est effectué pour tous les sous-ensembles ( ) pris parmi le premier ensemble de nœuds.
Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, tel qu’il comprend en outre la construction d’un sous-ensemble ( ) initialement égal à l’ensemble vide, ladite construction comprenant au moins une itération des étapes suivantes :
- déterminer un nœud ( ) extérieur au sous-ensemble ( ) présentant le plus grand rapport signal à bruit (SNR),
- si l’ajout dudit nœud ( ) au sous-ensemble ( ) améliore la métrique d’utilité du sous-ensemble ( ), ajouter le nœud ( ) au sous-ensemble ( ),
à la dernière itération, le sous-ensemble ( ) ainsi construit étant l’ensemble actif ( ).
Procédé selon l’une des revendication 2 à 7, comprenant en outre :
- la détermination, pour au moins une source ( ) non décodée par la destination, d’un ensemble ( ) associé comprenant les nœuds ayant décodé sans erreur le message émis par ladite source non décodée par la destination, et la détermination de l’information mutuelle relative audit ensemble ( ) associé, et
- la détermination, dans un ensemble de sources non décodées, de la source dont l’ensemble associé présente l’information mutuelle relative la plus élevée, et
- la détermination de l’ensemble actif de ladite source ainsi déterminée,
l’ensemble actif de chacune desdites au moins une source non décodée étant égal audit ensemble actif ainsi déterminé.
Système comprenant sources ( ), relais ( ) et une destination ( ), , , pour une mise en œuvre d’un procédé de transmission selon l’une des revendications précédentes.
Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé de transmission selon la revendication 1, lorsqu’il est exécuté par un processeur.