FR3142852A1 - Réseau d’accès comportant des surfaces réfléchissantes reconfigurables et procédé de contrôle d’un tel réseau d’accès - Google Patents
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Abstract
La présente divulgation concerne notamment un réseau d’accès (20) comportant une station de base (21) pour échanger des données avec des terminaux utilisateurs situés dans une zone géographique (ZG) à desservir, la station de base (21) comportant un réseau d’antennes, ledit réseau d’accès (20) comportant en outre une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables (22, 23) adaptées à réfléchir des signaux radioélectriques incidents, chaque surface réfléchissante reconfigurable étant une surface comportant une pluralité d’éléments dont des propriétés de réflexion respectives sont modifiables par un module de commande de ladite surface réfléchissante reconfigurable. La pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables comporte : - une surface réfléchissante reconfigurable principale (22) agencée entre la station de base (21) et la zone géographique (ZG) à desservir,- une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires (23) agencées entre la station de base (21) et la surface réfléchissante reconfigurable principale (22). Figure de l’abrégé : Figure 2
Description
La présente invention appartient au domaine des systèmes de communication sans fil, et concerne plus particulièrement un réseau d’accès pour échanger des données avec des terminaux utilisateurs par l’intermédiaire de surfaces réfléchissantes reconfigurables (connues notamment sous le nom de « reconfigurable intelligent surfaces », RIS dans la littérature anglo-saxonne), ainsi qu’un procédé de contrôle d’un tel réseau d’accès.
Dans la présente divulgation, une surface réfléchissante reconfigurable correspond à une surface comportant une pluralité d’éléments dont les propriétés de réflexion respectives peuvent être modifiées par un module de commande de ladite surface réfléchissante reconfigurable (voir par exemple [Renzo2020]), et est désignée ci-après par « RIS » à des fins de concision. Une telle RIS est prévue pour réfléchir des signaux radioélectriques incidents de manière passive, c’est-à-dire sans amplification desdits signaux radioélectriques incidents par des amplificateurs (ni des amplificateurs faible bruit ni des amplificateurs de puissance). En modifiant, par le module de commande, les propriétés de réflexion de chaque élément de la RIS, par exemple en modifiant individuellement le déphasage introduit par chacun de ces éléments, il est donc possible d’influencer la façon dont ces signaux radioélectriques incidents sont réfléchis par la RIS et, in fine, d’influencer le canal de propagation emprunté par ces signaux radioélectriques. La consommation énergétique d’une RIS est négligeable par rapport à celle d’une station de base, et une RIS est en outre plus simple à installer d’un point de vue technique et règlementaire.
La représente schématiquement un exemple de système de communication sans fil utilisant une RIS 12. Tel qu’illustré par la , le système de communication sans fil comporte une station de base 11 installée au sommet d’un immeuble, qui doit échanger des données (sur un lien descendant et/ou un lien montant) avec des terminaux utilisateurs situés dans une zone géographique ZG à desservir. Dans cet exemple, les chemins directs entre la station de base 11 et la zone géographique ZG à desservir sont obstrués par des bâtiments, de sorte que les signaux radioélectriques empruntant ces chemins directs sont fortement atténués, voire complètement bloqués.
En plaçant une RIS 12 sur un immeuble adjacent, il est possible d’améliorer la réflexion des signaux radioélectriques incidents par cet immeuble adjacent, et de favoriser ainsi un chemin indirect entre la zone géographique ZG et la station de base 11, par l’intermédiaire de la RIS 12. Par exemple, les déphasages introduits par les différents éléments de la RIS 12 peuvent être ajustés par le module de commande de ladite RIS 12, de manière autonome ou sous contrôle par exemple de la station de base 11 via un réseau d’amenée (« backhaul network » dans la littérature anglo-saxonne). L’utilisation de la RIS 12 permet donc d’influencer le canal de propagation entre les terminaux utilisateurs et la station de base 11, et ce d’une manière contrôlée permettant de rendre possibles des communications entre la station de base 11 et les terminaux utilisateurs se trouvant dans la zone géographique ZG, en fonction des canaux de propagation estimés entre la station de base 11 et les terminaux utilisateurs.
Les RISs sont donc considérées comme étant une technique prometteuse pour les systèmes de communication sans fil, par exemple de type 5G-Advanced ou 6G.
Les RISs sont notamment envisagées dans un contexte de multiplexage spatial des différents terminaux utilisateurs (« multi-user multiple input multiple output », MU-MIMO dans la littérature anglo-saxonne) dans lequel plusieurs terminaux utilisateurs utilisent les mêmes ressources de communication temporelles (en même temps) et fréquentielles (sur le même canal de fréquences), mais peuvent néanmoins être discriminés à la réception lorsque les canaux de propagation respectifs des différents terminaux utilisateurs sont suffisamment décorrélés entre eux. Dans un tel contexte, la station de base 11 comporte typiquement un réseau comportant une pluralité d’antennes, et le nombre maximal de terminaux utilisateurs pouvant être multiplexés spatialement, lorsque les canaux de propagation sont suffisamment décorrélés entre eux, correspond au minimum entre le nombre d’antennes du réseau de la station de base 11 et le nombre d’éléments de la RIS 12.
En pratique, le nombre de terminaux utilisateurs pouvant effectivement être multiplexés spatialement dépend du rang de la matrice du canal de propagation entre les différents terminaux utilisateurs et les différentes antennes du réseau de la station de base 11. Toutefois, dans le cas du système de communication sans fil de la dans lequel une RIS 12 est utilisée pour étendre la couverture d’un service dans des cas de propagation très dégradée, ce rang ne peut pas être supérieur au rang de la matrice du canal de propagation entre les différentes antennes du réseau de la station de base 11 et les différents éléments de la RIS 12. Or cette matrice du canal de propagation entre la station de base 11 et la RIS 12 peut présenter un rang assez faible, en particulier dans le cas de fréquences supérieures à 30 Gigahertz (GHz) (par exemples des ondes millimétriques), voire supérieures à 1 Térahertz (THz), et dans le cas où la RIS 12 se trouve en situation de visibilité directe avec la station de base 11. Ainsi, dans un tel cas, le canal de propagation entre la station de base 11 et la RIS 12 agit comme un goulot d’étranglement qui peut fortement limiter les performances atteignables en termes de gain de multiplexage spatial.
La présente divulgation a pour objectif de remédier à tout ou partie des limitations des solutions de l’art antérieur, notamment celles exposées ci-avant, en proposant une solution qui permette d’améliorer, au moyen de surfaces réfléchissantes reconfigurables, le rang de la matrice du canal de propagation entre une station de base équipée d’un réseau d’antennes et une zone géographique à desservir, tout en limitant l’augmentation de la complexité de configuration des différents éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables.
A cet effet, la présente divulgation concerne un réseau d’accès comportant une station de base pour échanger des données avec des terminaux utilisateurs situés dans une zone géographique à desservir, la station de base comportant un réseau d’antennes, ledit réseau d’accès comportant en outre une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables adaptées à réfléchir des signaux radioélectriques incidents, chaque surface réfléchissante reconfigurable étant une surface comportant une pluralité d’éléments dont des propriétés de réflexion respectives sont contrôlables par un module de commande de ladite surface réfléchissante reconfigurable. Plus particulièrement, la pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables comporte une surface réfléchissante reconfigurable principale et une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires :
- la surface réfléchissante reconfigurable principale étant agencée entre les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et la zone géographique à desservir,
- les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires étant agencées entre la station de base et la surface réfléchissante reconfigurable principale.
- la surface réfléchissante reconfigurable principale étant agencée entre les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et la zone géographique à desservir,
- les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires étant agencées entre la station de base et la surface réfléchissante reconfigurable principale.
Par « surface réfléchissante reconfigurable principale agencée entre les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et la zone géographique à desservir », on entend que, dans le sens descendant (resp. dans le sens montant), des signaux radioélectriques provenant de chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire (resp. provenant de la zone géographique) atteignent la zone géographique (resp. chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire) via ladite surface réfléchissante reconfigurable principale, après réflexion par celle-ci. De manière analogue, par « surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire agencée entre la station de base et la surface réfléchissante reconfigurable principale », on entend que, dans le sens descendant (resp. dans le sens montant), des signaux radioélectriques provenant de la station de base (resp. provenant de la surface réfléchissante reconfigurable principale) atteignent la surface réfléchissante reconfigurable principale (resp. la station de base) via ladite surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire, après réflexion par celle-ci.
Ainsi, certains au moins des signaux radioélectriques provenant de la zone géographique peuvent atteindre la station de base en étant réfléchis d’abord par la surface réfléchissante reconfigurable principale, puis par chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire, et inversement, selon le sens (montant ou descendant) considéré.
L’introduction des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires permet d’augmenter le rang de la matrice du canal de propagation entre la station de base et la surface réfléchissante reconfigurable principale, en augmentant le nombre de chemins indirects exploitables entre ladite station de base et ladite surface réfléchissante reconfigurable principale, chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire permettant d’introduire un chemin indirect distinct entre ladite station de base et ladite surface réfléchissante reconfigurable principale.
En outre, tel qu’indiqué précédemment, les propriétés de réflexion des éléments des différentes surfaces réfléchissantes reconfigurables (principale et intermédiaires) peuvent être contrôlées pour améliorer les performances de communication entre la station de base et les terminaux utilisateurs se trouvant dans la zone géographique à desservir. Ces propriétés de réflexion sont typiquement contrôlées en fonction des différents canaux de propagation empruntés, qui doivent être estimés. La complexité de configuration des éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables dépend notamment de la complexité d’estimation des différents canaux de propagation empruntés, et de la précision des canaux de propagation estimés. Dans le réseau d’accès proposé, les canaux de propagation, dits « intermédiaires », entre d’une part la station de base et chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire et, d’autre part, entre chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire et la surface réfléchissante reconfigurable principale, sont essentiellement statiques ou varient lentement. Ces canaux de propagation intermédiaires peuvent donc être estimés de manière précise et n’ont en outre pas à être estimés fréquemment, ce qui limite l’impact sur la complexité de contrôle des éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables. Seuls les canaux de propagation, dits « principaux », entre la surface réfléchissante reconfigurable principale et chaque terminal utilisateur doivent être estimés régulièrement, du fait notamment que les terminaux utilisateurs peuvent être mobiles. Toutefois, la complexité d’estimation de ces canaux de propagation principaux est similaire à celle de l’art antérieur illustré par la , puisque le réseau d’accès proposé peut utiliser une seule surface réfléchissante reconfigurable principale.
Ainsi la solution proposée permet d’améliorer le rang de la matrice du canal de propagation entre la station de base et les terminaux utilisateurs situés dans la zone géographique à desservir, tout en limitant l’augmentation de la complexité d’estimation des canaux de propagation, et donc en limitant l’augmentation de la complexité de contrôle des éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables.
Dans des modes particuliers de réalisation, le réseau d’accès peut comporter en outre, de manière optionnelle, l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans des modes particuliers de réalisation, des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires sont agencées suivant des directions respectives différentes par rapport à la station de base.
De telles dispositions permettent d’améliorer, par l’introduction de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, l’augmentation du rang de la matrice du canal de propagation entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale.
Dans des modes particuliers de réalisation, des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires sont agencées suivant des directions respectives différentes par rapport à la surface réfléchissante reconfigurable principale.
De telles dispositions permettent d’améliorer, par l’introduction de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, l’augmentation du rang de la matrice du canal de propagation entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale.
Dans des modes particuliers de réalisation, des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires sont agencées suivant des directions respectives différentes par rapport à la surface réfléchissante reconfigurable principale et sont agencées suivant des directions respectives différentes par rapport à la station de base.
Ce mode permet d’améliorer le rang de la matrice du canal de propagation entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale.
Dans des modes particuliers de réalisation, le module de commande d’une surface réfléchissante reconfigurable est configuré pour contrôler un déphasage introduit lors de la réflexion de signaux radioélectriques incidents par chaque élément de ladite surface réfléchissante reconfigurable.
Dans des modes particuliers de réalisation, le réseau d’accès comporte au moins deux surfaces réfléchissantes reconfigurables principales agencées entre la zone géographique à desservir et les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, le nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables principales étant inférieur au nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires.
De telles dispositions permettent également d’améliorer le rang de la matrice du canal de propagation entre la station de base et les terminaux utilisateurs, tout en limitant l’augmentation de complexité liée à l’estimation des canaux de propagation principaux, puisque le nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables principales est inférieur au nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires.
Dans des modes particuliers de réalisation :
- la station de base est en situation de visibilité directe avec tout ou partie des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, et/ou
- la surface réfléchissante reconfigurable principale est en situation de visibilité directe avec tout ou partie de la zone géographique à desservir, et/ou
- la surface réfléchissante reconfigurable principale est en situation de visibilité directe avec tout ou partie des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires.
- la station de base est en situation de visibilité directe avec tout ou partie des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, et/ou
- la surface réfléchissante reconfigurable principale est en situation de visibilité directe avec tout ou partie de la zone géographique à desservir, et/ou
- la surface réfléchissante reconfigurable principale est en situation de visibilité directe avec tout ou partie des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires.
Dans des modes particuliers de réalisation, chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire est activable / désactivable par le module de commande de ladite surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire.
De telles dispositions permettent de modifier de manière dynamique le nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires utilisées, par exemple pour le limiter à ce qui est strictement nécessaire pour obtenir un rang de la matrice du canal de propagation qui est suffisant pour multiplexer spatialement les terminaux utilisateurs avec lesquels des données doivent être échangées.
Selon un deuxième aspect, il est proposé un système de communication sans fil comportant un réseau d’accès selon l’un quelconque des modes de réalisation de la présente divulgation, et des terminaux utilisateurs situés dans la zone géographique à desservir.
Selon un troisième aspect, il est proposé un procédé de contrôle d’un réseau d’accès selon l’un quelconque des modes de réalisation de la présente divulgation, pour échanger des données avec des terminaux utilisateurs situés dans la zone géographique à desservir, ledit procédé de contrôle comportant :
- une estimation de canaux de propagation dits intermédiaires entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, et entre les éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale,
- une détermination d’un nombre de terminaux utilisateurs devant échanger des données avec la station de base du réseau d’accès depuis la zone géographique à desservir,
- une sélection, en fonction des canaux de propagation intermédiaires estimés, d’un ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, parmi toutes les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, permettant d’avoir une matrice de canal de propagation, entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale, ayant un rang égal ou supérieur à ,
- une activation des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble sélectionné et, lorsque l’ensemble sélectionné ne comporte pas toutes les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, une désactivation des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires ne faisant pas partie de l’ensemble sélectionné.
- une estimation de canaux de propagation dits intermédiaires entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, et entre les éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale,
- une détermination d’un nombre
- une sélection, en fonction des canaux de propagation intermédiaires estimés, d’un ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, parmi toutes les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, permettant d’avoir une matrice de canal de propagation, entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale, ayant un rang égal ou supérieur à
- une activation des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble sélectionné et, lorsque l’ensemble sélectionné ne comporte pas toutes les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, une désactivation des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires ne faisant pas partie de l’ensemble sélectionné.
De telles dispositions permettent d’adapter le nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires au rang nécessaire pour la matrice du canal de propagation entre la station de base et la surface réfléchissante reconfigurable principale pour pouvoir desservir les terminaux utilisateurs avec lesquels des données doivent être échangées.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé de contrôle peut comporter en outre, de manière optionnelle, 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 de contrôle comporte en outre une estimation de canaux de propagation dits principaux entre les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale et les terminaux utilisateurs, et :
- la sélection de l’ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires est effectuée en fonction en outre des canaux de propagation principaux estimés, et comporte en outre la sélection de valeurs des propriétés de réflexion des éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble, la sélection étant effectuée en recherchant un ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et des valeurs des propriétés de réflexion de leurs éléments permettant d’optimiser un critère déterminé de performance de communication,
- l’activation des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble sélectionné comporte en outre la configuration des propriétés de réflexion de leurs éléments avec les valeurs sélectionnées.
- la sélection de l’ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires est effectuée en fonction en outre des canaux de propagation principaux estimés, et comporte en outre la sélection de valeurs des propriétés de réflexion des éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble, la sélection étant effectuée en recherchant un ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et des valeurs des propriétés de réflexion de leurs éléments permettant d’optimiser un critère déterminé de performance de communication,
- l’activation des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble sélectionné comporte en outre la configuration des propriétés de réflexion de leurs éléments avec les valeurs sélectionnées.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le critère déterminé de performance de communication est représentatif d’au moins un parmi :
- un débit des données pouvant être échangées entre la station de base et les terminaux utilisateurs,
- un niveau de qualité de service des échanges de données entre la station de base et les terminaux utilisateurs,
- une efficacité énergétique des échanges de données entre la station de base et les terminaux utilisateurs, etc.
- un débit des données pouvant être échangées entre la station de base et les terminaux utilisateurs,
- un niveau de qualité de service des échanges de données entre la station de base et les terminaux utilisateurs,
- une efficacité énergétique des échanges de données entre la station de base et les terminaux utilisateurs, etc.
Selon un quatrième aspect, il est proposé un produit programme d’ordinateur comportant un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par au moins un processeur, configurent ledit au moins un processeur pour mettre en œuvre un procédé de contrôle selon l’un quelconque des modes de mise en œuvre de la présente divulgation.
Selon un cinquième aspect, il est proposé un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par au moins un processeur, configurent ledit au moins un processeur pour mettre en œuvre un procédé de contrôle selon l’un quelconque des modes de mise en œuvre de la présente divulgation.
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 qui représentent :
- : une représentation schématique d’un réseau d’accès selon l’art antérieur, utilisant une surface réfléchissante reconfigurable,
- : une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’un réseau d’accès selon la présente divulgation, utilisant une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables, principale et secondaires,
- : un diagramme illustrant les principales étapes d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de contrôle d’un réseau d’accès ;
- [ ] : un diagramme illustrant les principales étapes d’un autre exemple de mise en œuvre d’un procédé de contrôle d’un réseau d’accès.
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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 à l’échelle, sauf mention contraire.
En outre, l’ordre des étapes indiqué sur ces figures est donné uniquement à titre d’exemple non limitatif de la présente divulgation qui peut être appliquée avec les mêmes étapes exécutées dans un ordre différent.
La représente schématiquement un exemple de réalisation d’un réseau d’accès 20 d’un système de communication sans fil. Tel qu’illustré par la , le réseau d’accès 20 comporte une station de base 21 et une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables 22, 23 (désignées ci-après par « RIS » à des fins de concision). Dans la suite de la description, on considère de manière non limitative le cas où le rang de la matrice du canal de propagation doit être amélioré pour les échanges de données entre une station de base 21 comportant une pluralité d’antennes et une zone géographique ZG à desservir déterminée. Evidemment, le réseau d’accès 20 peut comporter une pluralité de stations de base 21, et les principes décrits ci-après peuvent être étendus au cas où plusieurs stations de base 21 desservent ladite zone géographique ZG déterminée.
La station de base 21 comporte un réseau d’antennes (non représenté sur les figures) comportant antennes. Le réseau d’antennes est par exemple un réseau linéaire uniforme (« uniform linear array », ULA dans la littérature anglo-saxonne) dans lequel les antennes sont agencées avec un écartement constant suivant une dimension, ou bien un réseau rectangulaire planaire uniforme (« uniform rectangular planar array », URPA dans la littérature anglo-saxonne) dans lequel les antennes sont coplanaires et agencées suivant deux dimensions avec des écartements respectifs constants, etc.
Tel qu’illustré par la , les RISs 22, 23 sont distribuées spatialement entre la station de base 21 et la zone géographique ZG à desservir, afin d’améliorer les performances des communications entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs se trouvant dans la zone géographique ZG à desservir. Plus particulièrement, l’une au moins des RISs, dite « RIS principale » 22, se trouve plus près de la zone géographique ZG à desservir que les autres RISs, dites « RISs intermédiaires » 23. Les RISs intermédiaires 23 sont donc agencées entre la RIS principale 22 et la station de base 21. Ainsi, dans le sens montant, des signaux radioélectriques provenant de la zone géographique ZG atteignent la RIS principale 22 sans passer par d’autres RISs, et atteignent chaque RIS intermédiaire 23 en étant réfléchis par ladite RIS principale 22. Dans le sens descendant, des signaux radioélectriques réfléchis par chaque RIS intermédiaire 23 atteignent donc la zone géographique ZG à desservir après réflexion par la RIS principale 22. Chaque RIS intermédiaire 23 permet donc d’établir un chemin indirect distinct entre la station de base 21 et la zone géographique ZG. Une RIS principale 22 est « principale » en ce qu’elle se trouve sur une pluralité de chemins indirects distincts établis par différentes RISs intermédiaires 23. Dans l’exemple de la , dans lequel le réseau d’accès 20 ne comporte qu’une seule RIS principale 22, tous ces chemins indirects distincts établis par les RISs intermédiaires 23 passent par ladite RIS principale 22.
Les RISs 22, 23 comportent un module de commande (non représenté sur les figures) et des éléments (non représentés sur les figures) dont des propriétés de réflexion sont modifiables par le module de commande.
Le module de commande comporte par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, ou tout type de support d’enregistrement lisible par ordinateur) dans laquelle est mémorisé un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter pour contrôler les propriétés de réflexion des éléments de la RIS 22, 23. Alternativement ou en complément, le module de commande peut comporter un ou des circuits logiques programmables (FPGA, PLD, etc.), et/ou un ou des circuits intégrés spécialisés (ASIC, etc.), et/ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc., adaptés à effectuer tout ou partie du contrôle des éléments de la RIS 22, 23.
Dans des modes préférés de réalisation du réseau d’accès 20, le module de commande est également adapté à activer / désactiver chaque RIS intermédiaire 23. Une telle activation / désactivation peut par exemple être réalisée en modifiant les propriétés de réflexion des éléments de la RIS intermédiaire 23 afin que les signaux radioélectriques incidents soient entièrement absorbés par lesdits éléments (voir par exemple [Molero2021]).
Les éléments des RISs 22, 23, dont les propriétés de réflexion peuvent être contrôlées par le module de commande, peuvent être de tout type connu de la personne du métier (voir par exemple [Renzo2020]). Des RISs différentes du réseau d’accès 20 peuvent utiliser des types différents d’éléments, ou bien le même type d’éléments. Par contrôler des « propriétés de réflexion » on entend de manière générale contrôler la façon dont des signaux radioélectriques incidents sur un élément sont réfléchis par celui-ci. Par exemple, il est possible de contrôler un déphasage introduit par ledit élément, ou encore de contrôler un niveau d’absorption par ledit élément (pour modifier l’amplitude des signaux radioélectriques réfléchis), etc. La réflexion des signaux radioélectriques incidents par les éléments s’effectue de manière passive, c’est-à-dire sans amplification desdits signaux radioélectriques incidents par des amplificateurs (ni des amplificateurs faible bruit ni des amplificateurs de puissance). La consommation électrique d’une RIS 22, 23 n’est cependant pas nulle mais est limitée à la consommation électrique requise par le module de commande pour configurer les éléments de la RIS 22, 23. La consommation électrique d’une RIS 22, 23 est très inférieure à celle d’une station de base 21.
Dans la suite de la description, on considère de manière non-limitative que les propriétés de réflexion modifiées correspondent au déphasage introduit par chaque élément, pour toutes les RISs 22, 23 du réseau d’accès 20.
Le réseau d’accès 20 comporte RISs intermédiaires 23. Le nombre de RISs intermédiaires 23 est par exemple égal ou inférieur au nombre d’antennes du réseau d’antennes de la station de base 21. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples, d’avoir davantage de RISs intermédiaires 23.
Dans l’exemple illustré par la figure 2, le réseau d’accès 20 comporte avantageusement une seule RIS principale 22. Dans certains cas, le réseau d’accès 20 peut comporter deux RISs principales 22 ou davantage. Dans un tel cas, chaque chemin indirect distinct établi par une RIS intermédiaire 23 (entre la station de base 21 et la zone géographique ZG) passe par l’une des RISs principales 22, et chaque RIS principale 22 se trouve sur une pluralité de chemins indirects établis par des RISs intermédiaires 23. Le cas échéant, le nombre de RISs principales 22 est inférieur au nombre de RISs intermédiaires 23, afin de limiter le nombre de canaux de propagation à estimer entre des RISs principales 22 et des terminaux utilisateurs se trouvant dans la zone géographique ZG à desservir. Le cas où le réseau d’accès 20 comporte une seule RIS principale 22 correspond au mode préféré de réalisation de la présente divulgation. Dans la suite de la description, on considère de manière non-limitative que le réseau d’accès 20 comporte une seule RIS principale 22.
Il est à noter que le nombre d’éléments par RIS 22, 23 peut varier d’une RIS à une autre. Rien n’exclut cependant, suivant certains exemples, d’avoir le même nombre d’éléments pour toutes les RISs 22, 23. Dans la suite de la description, on désigne par le nombre d’éléments de la RIS principale 22, et par le nombre d’éléments de la RIS intermédiaire 23 de rang , .
Tel qu’indiqué précédemment, l’introduction des RISs intermédiaires 23 entre la station de base 21 et la RIS principale 22 permet en soi d’augmenter le rang de la matrice du canal de propagation entre ladite station de base 21 et ladite RIS principale 22, en augmentant le nombre de chemins (indirects) exploitables. De manière générale, l’augmentation de rang introduite par ces RISs intermédiaires 23 peut cependant être plus ou moins importante, et peut dépendre du positionnement des RISs intermédiaires par rapport à la station de base 21 et par rapport à la RIS principale 22, mais également de l’environnement dans lequel ces RISs intermédiaires 23 sont installées. L’augmentation de rang introduite peut donc être maximisée par un choix adapté des positions respectives desdites RISs intermédiaires 23 au sein du réseau d’accès 20.
En considérant que des données doivent être échangées avec terminaux utilisateurs équipés d’une antenne unique, alors la matrice du canal de propagation entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs peut être exprimée sous la forme suivante :
expression dans laquelle :
- correspond à la matrice contenant les canaux de propagation dits principaux, entre les éléments de la RIS principale 22 et les terminaux utilisateurs, étant le canal de propagation principal entre les éléments de la RIS principale 22 et le terminal utilisateur de rang , ,
- correspond à la matrice (diagonale de dimensions ) contenant les déphasages introduits par les éléments de la RIS principale 22,
- correspond à la matrice du canal de propagation entre les antennes du réseau de la station de base 21 et les éléments de la RIS principale 22.
-
-
-
La matrice peut être exprimée sous la forme suivante :
expression dans laquelle :
- correspond à la matrice contenant les canaux de propagation dits intermédiaires entre les antennes du réseau de la station de base 21 et les éléments de la RIS intermédiaire 23 de rang , ,
- correspond à la matrice contenant les canaux de propagation intermédiaires entre les éléments de la RIS intermédiaire 23 de rang , et les éléments de la RIS principale 22,
- correspond à la matrice (diagonale de dimensions ) contenant les déphasages introduits par les éléments de la RIS intermédiaire 23 de rang , .
-
-
-
L’ajout des RISs intermédiaires 23 vise donc à augmenter le rang de la matrice du canal de propagation entre les antennes du réseau de la station de base 21 et les éléments de la RIS principale 22. Afin de pouvoir multiplexer spatialement terminaux utilisateurs, le rang de la matrice doit être égal ou supérieur à . Si le but est de pouvoir multiplexer spatialement un nombre maximal déterminé, alors le nombre de RISs intermédiaires 23 et leurs positions respectives doivent être choisis de telle sorte que le rang de la matrice est égal ou supérieur à . Toutefois, les RISs intermédiaires 23 peuvent également être introduites afin d’améliorer la capacité de multiplexage spatial du réseau d’accès 20 pour la zone géographique ZG à desservir, sans objectif spécifique sur le nombre de terminaux utilisateurs devant être multiplexés spatialement.
En pratique, il est possible de montrer que :
Par conséquent, le rang maximal de la matrice correspond à , et ce rang maximal est atteint si la condition suivante est vérifiée :
Par conséquent, si le but est de maximiser l’augmentation de rang introduite par les RISs intermédiaires 23, alors celles-ci devraient être positionnées de telle sorte que :
Par exemple, il est possible de déterminer des positions optimales des différentes RISs intermédiaires 23 par simulation, en utilisant par exemple un modèle 3D de l’environnement dans lequel lesdites RISs intermédiaires 23 doivent être installées, et en cherchant les positions permettant de minimiser les produits . Il est également possible d’effectuer des tests de rang en installant physiquement les différentes RISs intermédiaires 23 dans des positions possibles de l’environnement et de conserver, parmi toutes les positions possibles testées, les positions pour lesquelles le meilleur rang a pu être obtenu pour la matrice .
En pratique, le rang de la matrice sera amélioré si les RISs intermédiaires 23 sont distribuées spatialement par rapport à la station de base 21 et/ou par rapport à la RIS principale 22, c’est-à-dire si lesdites RISs intermédiaires 23 sont agencées dans des directions respectives différentes par rapport à :
- la station de base 21, c’est-à-dire si l’angle mesuré au niveau de la station de base 21 entre les directions de deux RISs intermédiaires 23 est non nul (par exemple supérieur à 5° ou supérieur à 10°) pour chaque paire de RISs intermédiaires 23 ; et/ou
- la RIS principale 22, c’est-à-dire si l’angle mesuré au niveau de la RIS principale 22 entre les directions de deux RISs intermédiaires 23 est non nul (par exemple supérieur à 5° ou supérieur à 10°) pour chaque paire de RISs intermédiaires 23.
- la station de base 21, c’est-à-dire si l’angle mesuré au niveau de la station de base 21 entre les directions de deux RISs intermédiaires 23 est non nul (par exemple supérieur à 5° ou supérieur à 10°) pour chaque paire de RISs intermédiaires 23 ; et/ou
- la RIS principale 22, c’est-à-dire si l’angle mesuré au niveau de la RIS principale 22 entre les directions de deux RISs intermédiaires 23 est non nul (par exemple supérieur à 5° ou supérieur à 10°) pour chaque paire de RISs intermédiaires 23.
Il est à noter que la direction d’une RIS intermédiaire 23 par rapport à la station de base 21 (resp. par rapport à la RIS principale 22) correspond à la direction suivant laquelle des signaux radioélectriques réfléchis par la RIS intermédiaire 23 arrivent sur la station de base 21 (resp. sur la RIS principale 22). Par conséquent, il s’agit de la direction du vecteur reliant la station de base 21 (resp. la RIS principale 22) à la RIS intermédiaire 23 en situation de visibilité directe (« line of sight », LOS dans la littérature anglo-saxonne), ou bien il s’agit de la direction d’arrivée du chemin indirect principal (c’est-à-dire le plus énergétique) s’il n’existe pas de chemin direct entre la station de base 21 (resp. la RIS principale 22) et la RIS intermédiaire 23.
De préférence, en particulier dans le cas où les échanges de données avec les terminaux utilisateurs utilisent des fréquences élevées (par exemple supérieures à 30 GHz voire supérieures à 1 THz) :
- la station de base 21 est en situation de visibilité directe (LOS) avec tout ou partie des RISs intermédiaires 23, et/ou
- la RIS principale 22 est en situation de visibilité directe (LOS) avec tout ou partie de la zone géographique ZG à desservir, et/ou
- la RIS principale 22 est en situation de visibilité directe (LOS) avec tout ou partie des RISs intermédiaires 23.
- la station de base 21 est en situation de visibilité directe (LOS) avec tout ou partie des RISs intermédiaires 23, et/ou
- la RIS principale 22 est en situation de visibilité directe (LOS) avec tout ou partie de la zone géographique ZG à desservir, et/ou
- la RIS principale 22 est en situation de visibilité directe (LOS) avec tout ou partie des RISs intermédiaires 23.
La représente schématiquement les principales étapes d’un procédé 30 de contrôle d’un réseau d’accès 20 tel que décrit précédemment, lorsque le module de commande est adapté à activer / désactiver les RISs intermédiaires 23.
Tel qu’illustré par la figure 3, le procédé 30 de contrôle comporte notamment une étape S30 d’estimation des canaux de propagation intermédiaires entre les antennes du réseau de la station de base 21 et les éléments des RISs intermédiaires (c’est à dire l’estimation des matrices , ), et des canaux de propagation intermédiaires entre les éléments des RISs intermédiaires 23 et les éléments de la RIS principale 22 (c’est à dire l’estimation des matrices , ). L’étape S30 fournit donc des matrices estimées et , . L’estimation de ces matrices peut mettre en œuvre toute méthode connue de la personne de l’art (voir par exemple [Zhou2022]). Tel qu’indiqué précédemment, les matrices et ( ) sont essentiellement statiques ou varient lentement, de sorte qu’elles n’ont pas à être estimées fréquemment et peuvent dans certains cas être estimées une seule fois.
Dans l’exemple illustré par la figure 3, le procédé 30 de contrôle comporte également une étape S31 de détermination du nombre de terminaux utilisateurs devant échanger des données avec la station de base 21 depuis la zone géographique ZG à desservir. Le nombre peut être déterminé selon toute méthode connue de la personne du métier. Le nombre correspond ici au nombre de terminaux utilisateurs à desservir à un instant donné, et évolue donc au cours du temps. Le but étant d’adapter de manière dynamique le nombre de RISs intermédiaires 23 actives au nombre de terminaux utilisateurs à desservir, le nombre doit donc être déterminé à chaque fois qu’une adaptation du nombre de RISs intermédiaires 23 actives est envisagée.
Dans l’exemple illustré par la , le procédé 30 de contrôle comporte également une étape S32 de sélection, en fonction des canaux de propagation intermédiaires estimés ( et , ), d’un ensemble de RISs intermédiaires 23, parmi toutes les RISs intermédiaires 23, permettant d’avoir une matrice de canal de propagation, entre les antennes du réseau de la station de base 21 et les éléments de la RIS principale 22, ayant un rang égal ou supérieur au nombre déterminé au cours de l’étape S31. Cette étape S32 de sélection vise par exemple à déterminer un ensemble , avec si la RIS intermédiaire 23 de rang est désactivée et si elle est activée, tel que l’expression suivante est vérifiée :
Il est à noter que, dans l’expression précédente, les matrices sont diagonales avec des coefficients diagonaux tous non nuls (déphasages), de sorte qu’elles ne modifient pas le rang de la matrice . Par conséquent, dans l’exemple illustré par la figure 3, la sélection de l’ensemble de RISs intermédiaires peut être effectuée sans chercher à optimiser les matrices , et peut être effectuée en considérant par exemple que chaque matrice est égale à la matrice identité de dimensions .
En considérant l’expression précédente, l’ensemble sélectionné de RISs intermédiaires 23 est par exemple composé des RISs intermédiaires 23 pour lesquelles dans l’ensemble déterminé .
Tel qu’illustré par la figure 3, le procédé 30 de contrôle comporte alors une étape S33 d’activation des RISs intermédiaires 23 de l’ensemble sélectionné et, lorsque l’ensemble sélectionné ne comporte pas toutes les RISs intermédiaires, une étape S34 de désactivation des RISs intermédiaires 23 ne faisant pas partie de l’ensemble sélectionné au cours de l’étape S32.
Ainsi, le procédé 30 de contrôle de la figure 3 permet d’adapter le nombre de RISs intermédiaires 23 activées au rang nécessaire pour la matrice du canal de propagation entre la station de base 21 et la RIS principale 22 pour pouvoir desservir les terminaux utilisateurs avec lesquels des données doivent être échangées. De telles dispositions permettent donc de réduire la consommation électrique des RISs intermédiaires 23, mais surtout de réduire la consommation électrique et la complexité des traitements effectués notamment par la station de base 21 pour discriminer les terminaux utilisateurs (par exemple algorithmes de détection multi-utilisateurs, formation de faisceaux, pré-codage spatial de mise en forme des signaux radioélectriques émis à destination des terminaux utilisateurs, etc.).
La figure 4 représente schématiquement les principales étapes d’un mode préféré de mise en œuvre du procédé 30 de contrôle. Outre les étapes illustrées par la figure 3, le procédé 30 de contrôle comporte dans cet exemple une étape S35 d’estimation de canaux de propagation principaux entre les éléments de la RIS principale 22 et les terminaux utilisateurs (c’est-à-dire l’estimation de la matrice ). Tel qu’indiqué précédemment, la matrice doit, le cas échéant, être estimée régulièrement, du fait notamment que les terminaux utilisateurs peuvent être mobiles.
La matrice estimée peut alors être utilisée, au cours de l’étape S32 de sélection, pour déterminer en outre des valeurs des propriétés de réflexion pour les RISs intermédiaires 23 de l’ensemble sélectionné et pour la RIS principale 22 (c’est-à-dire sélectionner les matrices et ) permettant d’optimiser un critère déterminé de performance de communication. Le critère de performance de communication se présente par exemple sous la forme d’une fonction de coût à optimiser, par exemple à maximiser, auquel cas l’étape S32 de sélection vise dans ce cas à résoudre l’expression suivante :
sous la contrainte :
expressions dans lesquelles , et les matrices et sont diagonales et le module de chaque coefficient diagonal de chacune de ces matrices et est de manière générale compris entre 0 et 1, et est strictement égal à 1 dans le cas où seul un déphasage est introduit par les différents éléments des RISs 22, 23.
D’autres contraintes peuvent optionnellement être prises en compte lors de l’optimisation du critère de performance de communication. Par exemple, l’optimisation peut être effectuée sous une contrainte de rapport signal sur bruit (en imposant par exemple d’avoir un rapport signal sur bruit égal ou supérieur à une valeur minimale déterminée pour tout ou partie des terminaux utilisateurs), ou sous une contrainte de puissance d’émission (en imposant par exemple d’avoir une puissance d’émission de la station de base 21 égale ou inférieure à une valeur maximale déterminée, et/ou en imposant d’avoir une puissance d’émission de tout ou partie des terminaux utilisateurs inférieure à une valeur maximale déterminée), etc. Alternativement ou en complément, l’optimisation peut être effectuée sous une contrainte d’un débit minimal garanti pour chaque terminal utilisateur (le débit minimal garanti pouvant varier d’un terminal utilisateur à un autre), ou sous contrainte d’un niveau minimal garanti de qualité de service pour chaque terminal utilisateur (le niveau minimal garanti pouvant varier d’un terminal utilisateur à un autre), etc. Il est à noter que de telles contraintes peuvent également être prises en compte indépendamment du critère de performance de communication, dans le cas du mode de mise en œuvre de la .
De manière générale, tout type de critère de performance de communication peut être considéré, et le choix d’un type particulier de critère de performance de communication ne correspond qu’à une variante possible de la présente divulgation. Par exemple, le critère déterminé de performance de communication est représentatif d’au moins un parmi :
- un débit des données pouvant être échangées entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs, auquel cas l’optimisation du critère déterminé de performance de communication vise par exemple à maximiser le débit total des données pouvant être échangées entre ladite station de base 21 et les terminaux utilisateurs,
- un niveau de qualité de service des échanges de données entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs, auquel cas l’optimisation du critère déterminé de performance de communication vise par exemple à maximiser le niveau de qualité de service global des échanges de données entre ladite station de base 21 et les terminaux utilisateurs (par exemple en minimisant la latence des échanges),
- une efficacité énergétique des échanges de données entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs, auquel cas l’optimisation du critère déterminé de performance de communication vise par exemple à minimiser l’énergie requise pour effectuer les échanges de données entre ladite station de base 21 et les terminaux utilisateurs (par exemple en minimisant les puissances de transmission), etc.
- un débit des données pouvant être échangées entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs, auquel cas l’optimisation du critère déterminé de performance de communication vise par exemple à maximiser le débit total des données pouvant être échangées entre ladite station de base 21 et les terminaux utilisateurs,
- un niveau de qualité de service des échanges de données entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs, auquel cas l’optimisation du critère déterminé de performance de communication vise par exemple à maximiser le niveau de qualité de service global des échanges de données entre ladite station de base 21 et les terminaux utilisateurs (par exemple en minimisant la latence des échanges),
- une efficacité énergétique des échanges de données entre la station de base 21 et les terminaux utilisateurs, auquel cas l’optimisation du critère déterminé de performance de communication vise par exemple à minimiser l’énergie requise pour effectuer les échanges de données entre ladite station de base 21 et les terminaux utilisateurs (par exemple en minimisant les puissances de transmission), etc.
Au cours de l’étape S33 d’activation des RISs intermédiaires 23 de l’ensemble sélectionné (désigné par les valeurs ayant permis d’optimiser le critère de performance de communication), les propriétés de réflexion des éléments desdites RISs intermédiaires 23 sont contrôlées pour introduire des déphasages correspondant aux matrices ayant permis d’optimiser le critère de performance de communication. De même, les propriétés de réflexion des éléments de la RIS principale 22 sont contrôlées pour introduire des déphasages correspondant à la matrice ayant permis d’optimiser le critère de performance de communication.
De manière générale, le procédé 30 de contrôle peut être mis en œuvre par un dispositif de contrôle. Le dispositif de contrôle comporte par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, ou tout type de support d’enregistrement lisible par ordinateur) dans laquelle 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 différentes étapes du procédé 30 de contrôle. Alternativement ou en complément, le dispositif de contrôle peut comporter un ou des circuits logiques programmables (FPGA, PLD, etc.), et/ou un ou des circuits intégrés spécialisés (ASIC, etc.), et/ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc., adaptés à effectuer tout ou partie des étapes du procédé 30 de contrôle du réseau d’accès. Par exemple, le dispositif de contrôle peut être intégré à la station de base 21. Les différentes valeurs de paramètres déterminées au cours de l’étape S32 de sélection sont alors envoyées aux modules de commande des RISs 22, 23 concernées, par exemple via un réseau d’amenée.
On donne ci-après des résultats de simulation illustrant l’augmentation de rang introduite par les RISs intermédiaires 23 entre la RIS principale 22 et la station de base 21 du réseau d’accès 20.
Dans cette simulation, il a été considéré à titre d’exemple que :
- le réseau d’antennes de la station de base 21 comporte antennes organisées selon un URPA comportant 10 lignes et 10 colonnes,
- la RIS principale 22 comporte éléments organisés selon un URPA comportant 10 lignes et 10 colonnes,
- le réseau d’accès 20 comporte RISs intermédiaires 23 agencées entre la station de base 21 et la RIS principale 22, chaque RIS intermédiaire 23 comportant éléments organisés selon un URPA comportant 5 lignes et 10 colonnes ( ),
- terminaux utilisateurs doivent être desservis dans la zone géographique ZG, lesdits terminaux utilisateurs n’étant en situation de visibilité directe ni avec la station de base 21 ni avec les RISs intermédiaires (par exemple du fait de la présence d’obstacles tels que des immeubles), lesdits terminaux utilisateurs étant en situation de visibilité directe uniquement avec la RIS principale 22.
- le réseau d’antennes de la station de base 21 comporte
- la RIS principale 22 comporte
- le réseau d’accès 20 comporte
-
Dans cette simulation, les directions en azimut et en élévation des RISs intermédiaires 23 par rapport à la station de base 21 sont données respectivement par les vecteurs et suivants (exprimés en degrés, le coefficient de rang correspond à la valeur pour la RIS intermédiaire 23 de rang ) :
Les directions en azimut et en élévation de la station de base 21 par rapport aux RISs intermédiaires 23 sont données respectivement par les vecteurs et suivants :
Les directions en azimut et en élévation de la RIS principale 22 par rapport aux RISs intermédiaires 23 sont données respectivement par les vecteurs et suivants :
Les directions en azimut et en élévation des RISs intermédiaires 23 par rapport à la RIS principale 22 sont données respectivement par les vecteurs et suivants :
En outre, la distance entre chaque RIS intermédiaire 23 et la station de base 21 est considérée comme étant égale à 500 m. La distance entre chaque RIS intermédiaire 23 et la RIS principale 22 est également considérée comme étant égale à 500 m. Dans cette simulation, les matrices et ( ) ont été modélisées en utilisant un modèle de canal de type Rice avec une composante LOS dominante pour chacun des canaux de propagation intermédiaires. Une composante NLOS (chemin indirect) a également été prise en compte au moyen d’un modèle de canal de type Rayleigh corrélé. La corrélation spatiale a été modélisée en utilisant un modèle de diffusion à un anneau (« one ring scattering model » dans la littérature anglo-saxonne).
Avec les paramètres ci-dessus, la simulation a montré que la matrice obtenue avec les RISs intermédiaires 23 avait un rang égal à 49.
A titre de comparaison, une simulation a été réalisée en considérant uniquement la RIS principale 22 (c’est-à-dire en supprimant les RISs intermédiaires 23 pour se ramener au cas de la ), avec une composante LOS (et NLOS) entre la RIS principale 22 et la station de base 21 et une distance de 1 km entre ladite RIS principale 22 et la station de base 21. Dans ce cas, la simulation réalisée a montré que le rang de la matrice du canal de propagation entre la station de base 21 et ladite RIS principale 22 était égal à 16, démontrant l’intérêt des RISs intermédiaires pour augmenter le rang de la matrice du canal de propagation.
De manière plus 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.
Claims (13)
- Réseau d’accès (20) comportant une station de base (21) pour échanger des données avec des terminaux utilisateurs situés dans une zone géographique (ZG) à desservir, la station de base (21) comportant un réseau d’antennes, ledit réseau d’accès (20) comportant en outre une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables (22, 23) adaptées à réfléchir des signaux radioélectriques incidents, chaque surface réfléchissante reconfigurable étant une surface comportant une pluralité d’éléments dont des propriétés de réflexion respectives sont contrôlables par un module de commande de ladite surface réfléchissante reconfigurable, ladite pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables comportant une surface réfléchissante reconfigurable principale (22) et une pluralité de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires (23) :
- la surface réfléchissante reconfigurable principale (22) étant agencée entre les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires (23) et la zone géographique (ZG) à desservir,
- les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires (23) étant agencées entre la station de base (21) et la surface réfléchissante reconfigurable principale (22). - Réseau d’accès (20) selon la revendication 1, dans lequel des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires sont agencées suivant des directions respectives différentes par rapport à la station de base.
- Réseau d’accès (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires sont agencées suivant des directions respectives différentes par rapport à la surface réfléchissante reconfigurable principale.
- Réseau d’accès (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de commande d’une surface réfléchissante reconfigurable est configuré pour contrôler un déphasage introduit lors de la réflexion de signaux radioélectriques incidents par chaque élément de ladite surface réfléchissante reconfigurable.
- Réseau d’accès (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins deux surfaces réfléchissantes reconfigurables principales agencées entre la zone géographique à desservir et les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, le nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables principales étant inférieur au nombre de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires.
- Réseau d’accès (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- la station de base est en situation de visibilité directe avec tout ou partie des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, et/ou
- la surface réfléchissante reconfigurable principale est en situation de visibilité directe avec tout ou partie de la zone géographique (ZG) à desservir, et/ou
- la surface réfléchissante reconfigurable principale est en situation de visibilité directe avec tout ou partie des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires. - Réseau d’accès (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire est activable / désactivable par le module de commande de ladite surface réfléchissante reconfigurable intermédiaire.
- Système de communication sans fil comportant un réseau d’accès (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et des terminaux utilisateurs situés dans la zone géographique (ZG) à desservir.
- Procédé (30) de contrôle d’un réseau d’accès (20) selon la revendication 7, pour échanger des données avec des terminaux utilisateurs situés dans la zone géographique (ZG) à desservir, ledit procédé de contrôle comportant :
- une estimation (S30) de canaux de propagation dits intermédiaires entre les antennes du réseau de la station de base (21) et les éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, et entre les éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale,
- une détermination (S31) d’un nombre
- une sélection (S32), en fonction des canaux de propagation intermédiaires estimés, d’un ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, parmi toutes les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, permettant d’avoir une matrice de canal de propagation, entre les antennes du réseau de la station de base et les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale, ayant un rang égal ou supérieur à
- une activation (S33) des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble sélectionné et, lorsque l’ensemble sélectionné ne comporte pas toutes les surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires, une désactivation (S34) des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires ne faisant pas partie de l’ensemble sélectionné. - Procédé (30) de contrôle selon la revendication 9, comportant en outre une estimation (S35) de canaux de propagation dits principaux entre les éléments de la surface réfléchissante reconfigurable principale et les
- la sélection (S32) de l’ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires est effectuée en fonction en outre des canaux de propagation principaux estimés, et comporte en outre la sélection de valeurs des propriétés de réflexion des éléments des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble, la sélection étant effectuée en recherchant un ensemble de surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires et des valeurs des propriétés de réflexion de leurs éléments permettant d’optimiser un critère déterminé de performance de communication,
- l’activation (S33) des surfaces réfléchissantes reconfigurables intermédiaires de l’ensemble sélectionné comporte en outre la configuration des propriétés de réflexion de leurs éléments avec les valeurs sélectionnées. - Procédé (30) de contrôle selon la revendication 10, dans lequel le critère déterminé de performance de communication est représentatif d’au moins un parmi :
- un débit des données pouvant être échangées entre la station de base et les terminaux utilisateurs,
- un niveau de qualité de service des échanges de données entre la station de base et les terminaux utilisateurs,
- une efficacité énergétique des échanges de données entre la station de base et les terminaux utilisateurs. - Produit programme d’ordinateur comportant un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par au moins un processeur, configurent ledit au moins un processeur pour mettre en œuvre un procédé (30) de contrôle selon l’une quelconque des revendications 9 à 11.
- Support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par au moins un processeur, configurent ledit au moins un processeur pour mettre en œuvre un procédé (30) de contrôle selon l’une quelconque des revendications 9 à 11.
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| FR2212709 | 2022-12-02 | ||
| FR2212709A FR3142852A1 (fr) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | Réseau d’accès comportant des surfaces réfléchissantes reconfigurables et procédé de contrôle d’un tel réseau d’accès |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3142852A1 true FR3142852A1 (fr) | 2024-06-07 |
Family
ID=85569600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2212709A Pending FR3142852A1 (fr) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | Réseau d’accès comportant des surfaces réfléchissantes reconfigurables et procédé de contrôle d’un tel réseau d’accès |
Country Status (2)
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|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022133957A1 (fr) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Systèmes et procédés pour des surfaces intelligentes réfléchissantes dans des systèmes mimo |
-
2022
- 2022-12-02 FR FR2212709A patent/FR3142852A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-11-30 WO PCT/EP2023/083712 patent/WO2024115649A1/fr unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022133957A1 (fr) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Systèmes et procédés pour des surfaces intelligentes réfléchissantes dans des systèmes mimo |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| C. MOLERO ET AL.: "Metamaterial-Based Reconfigurable Intelligent Surface: 3D Meta-Atoms Controlled by Graphene Structures", IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE, vol. 59, no. 6, June 2021 (2021-06-01), pages 42 - 48, XP011864791, DOI: 10.1109/MCOM.001.2001161 |
| G. ZHOUC. PANH. RENP. POPOVSKIA. L. SWINDLEHURST: "Channel Estimation for RIS-Aided Multiuser Millimeter-Wave Systems", IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, vol. 70, 2022, pages 1478 - 1492 |
| M. D. RENZOA. ZAPPONEM. DEBBAHM. ALOUINIC. YUENJ. D. ROSNYS. TRETYAKOV: "Smart Radio Environments Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces: How it Works, State of Research, and Road Ahead", IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, 1 January 2020 (2020-01-01) |
| WEIDONG MEI ET AL: "Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Networks: From Single-Reflection to Multi-Reflection Design and Optimization", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 28 September 2021 (2021-09-28), XP091060734 * |
| ZHENG BEIXIONG ET AL: "Double-IRS Assisted Multi-User MIMO: Cooperative Passive Beamforming Design", IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 20, no. 7, 24 February 2021 (2021-02-24), pages 4513 - 4526, XP011865463, ISSN: 1536-1276, [retrieved on 20210709], DOI: 10.1109/TWC.2021.3059945 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024115649A1 (fr) | 2024-06-06 |
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